CN105333017A - 密封装置、风力发电机和油脂收集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密封装置、风力发电机和油脂收集方法。密封装置，用来密封轴承。该密封装置包括：第一密封圈，卡持于所述轴承的第一端部；及第二密封圈，卡持于所述轴承的相对于所述第一端部的第二端部，所述第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段，相比于所述第一密封圈和所述第一密封段，所述第二密封段能够承受较低的油脂压力。本发明还涉及一种包括该密封装置的风力发电机，以及油脂收集方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封装置、风力发电机和油脂收集方法，尤其涉及一种用来密封轴承的密封装置、具有该密封装置的风力发电机和通过该密封装置维持环境清洁的油脂收集方法。
背景技术
轴承用来将一个装置转动地连接至另一个装置。例如，在风力发电机中，叶片通过轴承转动地连接至轮毂。一般往轴承内打入油脂来降低轴承内部的摩擦，延长其使用寿命。轴承一般包括内圈和外圈，内圈和外圈可相对转动。而且，内圈和外圈之间往往设有滚珠，利于内圈和外圈之间的转动。油脂提供于内圈和外圈之间来减小内圈、外圈和滚珠的表面的磨损。然而，很难限制油脂在轴承内而不泄漏出去污染或弄脏附近的其他部件和周围的区域。
现有的轴承一般通过密封装置来防止漏油。密封装置位于轴承的内圈和外圈之间。密封装置包括两个密封圈，分别卡持于轴承的相对两端，封住内圈和外圈之间的间隙。如此大部分的油脂可以被维持在轴承内，然而油脂的泄漏问题仍然存在，尤其是在往轴承内打入油脂的时候。油脂可能从轴承两端的密封圈漏出，泄漏出来的油脂会弄脏附近的部件和外部环境。
因此，有必要提供一种密封装置、风力发电机和油脂收集方法来解决上面提及的至少一个技术问题。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种密封装置。该密封装置用来密封轴承。该密封装置包括：第一密封圈，卡持于所述轴承的第一端部；及第二密封圈，卡持于所述轴承的相对于所述第一端部的第二端部，所述第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段，相比于所述第一密封圈和所述第一密封段，所述第二密封段能够承受较低的油脂压力。
本发明的另一个方面在于提供一种风力发电机。该风力发电机包括：塔架；机舱，被所述塔架支撑；机头，包括可旋转地安装于所述机舱的轮毂和可旋转地安装于所述轮毂的至少一个叶片；轴承，包括相对的第一端部和第二端部；及密封装置，密封轴承。所述密封装置包括：第一密封圈，卡持于所述轴承的第一端部；及第二密封圈，卡持于所述轴承的第二端部，所述第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段，相比于所述第一密封圈和所述第一密封段，所述第二密封段能够承受较低的油脂压力。
本发明的再一个方面在于提供一种油脂收集方法。油脂收集方法包括：将第一密封圈卡持于轴承的第一端部；将第二密封圈卡持于所述轴承的相对于所述第一端部的第二端部，所述第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段，相比于所述第一密封圈和所述第一密封段，所述第二密封段能够承受较低的油脂压力；提供油脂于所述轴承的内圈和外圈之间；运行风力发电机，所述轴承的所述内圈和所述外圈相对运动；及收集从第二密封段漏出的油脂。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1所示为本发明风力发电机的一个实施例的示意图；
图2所示为图1的风力发电机的连接叶片和轮毂的变桨轴承沿图1中X轴的一个实施例的剖视图；
图3所示为图1中连接叶片和轮毂的变桨轴承沿X轴的另一角度的剖视图；
图4所示为图2和图3中用于变桨轴承的第二密封圈的一个实施例的顶视图；
图5所示为图1中的变桨轴承沿X轴的另一个实施例的剖视图；
图6所示为本发明油脂收集方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
图1所示为一个实施例的风力发电机100的示意图。风力发电机100利用可再生能源产生电能。风力发电机100将风能转化为动能，并利用异步或同步主发电机将动能进一步转化为电能。
风力发电机100包括塔架11、机舱13和机头15。塔架11竖立在地基(未图示)上。机舱13被塔架11支撑。机舱13通过偏航轴承17可旋转地安装于塔架11的顶端。机舱13可以由偏航驱动器(未图示)驱动绕Z轴转动，使得其沿风向。机头15通过主轴承14可绕Y轴转动地安装于机舱13的一端。机头15包括可旋转地安装于机舱13的轮毂19和可旋转地安装于轮毂19的至少一个叶片21。典型地，机头15具有三个叶片21。叶片21的长度随着发电机的额定输出功率的增大而线性增大。叶片21通过变桨轴承23安装于轮毂19，且可以由放置于轮毂19内的变桨驱动器(未图示)驱动绕X轴转动，可以根据风向调节叶片的方向。偏航轴承17、主轴承14和变桨轴承23只是风力发电机100中的几个轴承的例子。下面的描述重点在密封轴承的密封装置，而不是特定的轴承。为了方便起见，下面以用于变桨轴承23的密封装置为例进行描述。
图2所示为图1的风力发电机100的连接叶片21和轮毂19的变桨轴承23沿图1中X轴的一个实施例的剖视图。变桨轴承23包括能够相对转动的内圈30和外圈32。内圈30和外圈32之间设有若干滚珠31来促进内圈30和外圈32之间的相对运动。在一个实施例中，外圈32固定不动，内圈30转动。在另一个实施例中，内圈30固定不动，外圈32转动。在再一个实施例中，内圈30和外圈32相对转动。变桨轴承23包括相对的第一端部34和第二端部36。叶片21安装于变桨轴承23的第一端部24，轮毂19安装于变桨轴承23的第二端部36。在一个实施例中，叶片21安装于内圈30，轮毂19安装于外圈32。在另一个实施例中，叶片21安装于外圈32，轮毂19安装于内圈30。
油脂提供于内圈30和外圈32之间来减小内圈30、外圈32和滚珠31之间的摩擦和磨损。密封装置40用来密封变桨轴承23来限制油脂在变桨轴承23内。密封装置40包括第一密封圈42和第二密封圈44。第一密封圈42卡持于变桨轴承23的第一端部34，第二密封圈44卡持于变桨轴承23的第二端部36。第一密封圈42和第二密封圈44卡持于内圈30和外圈32之间来密封内圈30和外圈32之间的间隙。
图3所示为图1中连接叶片21和轮毂19的变桨轴承23沿X轴的另一角度的剖视图。图4所示为图2和图3中用于变桨轴承23的第二密封圈44的一个实施例的顶视图。参考图2至图4，第二密封圈44包括至少一个第一密封段441和至少一个第二密封段442。相比于第一密封圈42和第一密封段441，第二密封段442能够承受较低的油脂压力。密封装置40将大部分的油脂维持在变桨轴承23内，允许少量的油脂在第二密封段442处泄漏。当将油脂通过压力输入变桨轴承23中时，油脂沿图2中路径39流动。受压的油脂向第二密封段442流动。第二密封圈44位于机头15内，第一密封圈42位于机头15的外部，如此，少量的油脂从第二密封段442泄漏到机头15的内部。泄漏的油脂被图2中的漏油收集容器50收集。如此，控制油脂的泄漏仅发生在所期望的局部的部位，便于油脂的收集和清理，保护风力发电机100的内部和外部的环境，防止其被油脂污染。
在一个实施例中，第一密封圈42、第一密封段441和第二密封段442分别包括至少一个唇部46。第二密封段442的唇部46的数目小于第一密封圈42和第一密封段441的唇部46的数目。第一密封圈42和第一密封段441具有较多的唇部46。如此，相对于第一密封圈42和第一密封段441，第二密封段442能够承受较低的油脂压力。第一密封圈42和第一密封段441有能力承受较大的油脂压力。第一密封圈42和第一密封段441具有相同数目的唇部46来保证第一密封圈42和第一密封段441能够承受相同的油脂压力。在图示实施例中，第一密封圈42和第一密封段441分别具有双唇，即两个唇部46，第二密封段442具有单唇，即一个唇部46。在另一个实施例中，第一密封圈42和第一密封段441分别具有三个唇部46，第二密封段442具有一个或两个唇部46。上述仅是一些例子，并不限于此。第一密封圈42、第一密封段441和第二密封段442的唇部46的数目可以根据实际应用而设置。
在一个实施例中，第一密封段441和第二密封段442分别成型后通过粘合剂连接形成环形的第二密封圈44。在另一个实施例中，首先形成具有若干唇部的初始密封圈(未图示)。初始密封圈的唇部与第一密封段441的唇部46相同。初始密封圈的唇部的数目和形状等都与需要形成的第一密封段441的唇部46的数目和形状等相同。一般地，环形的初始密封圈在整个圆周上具有两个或多于两个的唇部46。接着，在需要形成第二密封段442的位置切除一个或多个唇部46，保留所需的唇部46，从而形成第二密封段442。初始密封圈的未切除唇部的部分为第一密封段441，如此形成第二密封圈44。此形成第二密封圈44的方法比较简单，很容易实现。在再一个实施例中，第一密封圈441和第二密封圈442可以通过模具一体成型。在图示实施例中，第一密封圈42和第二密封圈44由相同的材料制成，较典型的材料为橡胶。
在一个实施例中，第一密封圈42和第二密封圈44固定于外圈31，第一密封圈42和第二密封圈44的唇部46抵靠内圈30，外圈31静止不动，内圈30相对于外圈31转动。内圈30和外圈32相对转动时，唇部46在内圈30表面滑动。在另一个实施中，第一密封圈42和/或第二密封圈44固定于内圈30，第一密封圈42和/或第二密封圈44的唇部46抵靠于外圈32。
参考图2，漏油收集容器50靠近第二密封段442来收集从第二密封段442漏出的油脂。在图示实施例中，漏油收集容器50通过固定元件52(例如螺钉或螺栓)安装于轮毂19。漏油收集容器50包括密封元件54，且通过密封元件54(例如橡胶圈或鬃毛刷)可滑动地抵靠于轴承23。密封元件54密封轴承23和漏油收集容器50之间的间隙来防止油脂从漏油收集容器50中漏出且防止外界物体进入漏油收集容器50。在另一个实施例中，漏油收集容器50安装于固定不动的外圈32。在再一个实施例中，漏油收集容器50安装于固定不动的内圈30。漏油收集容器50安置于第二密封段442所在的区域。第二密封圈44包括若干第二密封段442的实施例中，若干漏油收集容器50被用来分别接收从第二密封段442漏出的油脂。
在一个实施例中，漏油收集容器50可以从轮毂19上卸下来，漏油收集容器50收集的油脂可以被倒出。如此，可以方便清理漏出的油脂，减少维护时间。在另一个实施例中，通过电机或其他抽吸装置从漏油收集容器50中抽出漏出的油脂。漏油收集容器50设有一个开口(未图示)供抽取油脂。油脂抽取之后，该开口被封闭。漏油收集容器50的容量可以根据实际应用来确定。例如，5年进行一次油脂清理的情况下漏油收集容器50的容量可设计为1.25公升，20年进行一次油脂清理的情况下漏油收集容器50的容量可设计为25公升，或根据其他情况设计为其他容量。
第一密封段441靠近轮毂19内空间很小或维护人员很难接触到的区域，如此防止油脂泄漏到该些区域。维护工具不能或很难到达空间很小的区域，如果油脂泄漏到此区域，很难对漏出的油脂进行清理，且很难安装/卸载漏油收集容器50。例如，轮毂19内安装变桨驱动器(未图示)的区域，变桨驱动器和变桨轴承23之间的空间很小，维护人员很难够到，因此很难安装和卸载漏油收集容器50，且很难对此空间进行清理。第一密封段441的位置靠近上述区域可防止油脂泄漏到该些区域。第二密封段442设置在其他区域，允许少量的油脂从第二密封段442漏出至漏油收集容器50中。如此，油脂的泄漏仅发生在所期望的区域内。第一密封段441和第二密封段442形成环形的第二密封圈44。第一密封段441的个数和第二密封段442的个数可以根据实际应用来设定。
密封装置40也可用于密封主轴承14和偏航轴承17。对于主轴承14，第一密封圈41卡持于主轴承14安装机头15的一端，第二密封圈44卡持于主轴承14安装机舱13的一端，来防止油脂泄漏至风力发电机100的外部。对于偏航轴承17，第一密封圈42卡持于偏航轴承17安装塔架11的一端，第二密封圈44卡持于偏航轴承17安装机舱13的一端，来防止油脂泄漏至风力发电机100的外部。在另一个实施例中，密封装置40可以用于密封其他的轴承来引导油脂从期望的局部的区域泄漏。
图5所示为图1中的变桨轴承沿X轴的另一个实施例的剖视图。图5的实施例类似于图2的实施例。相比于图2的实施例，图5的实施例中风力发电机100包括与漏油收集容器50连接的抽吸装置60，例如电机或抽气筒，来从漏油收集容器50中吸出油脂。抽吸装置60将空气从漏油收集容器50中抽出，来吸出油脂。漏出的油脂可被再次利用于风力发电机100的其他对油脂质量要求不高的零件，例如开式齿轮或啮合齿轮。在一个实施例中，抽吸装置60可以通过输送管连接至该些零件来输送抽出的油脂。在另一个实施例中，漏出的油脂可以刷到其他零件上。
在图示实施例中，抽吸装置60通过管道62和油脂暂存器64连接至漏油收集容器50。管道62通过装配件66紧密地连接至漏油收集容器50。油脂暂存器64可在抽取油脂的过程中暂时存储部分油脂。在一个实施例中，抽吸装置60不用时可以从漏油收集容器50上卸载下来。
图6所示为油脂收集方法600的一个实施例的流程图。步骤601中，将第一密封圈卡持于轴承(例如图1中的主轴承14、偏航轴承17和变桨轴承23)的第一端部。步骤603中，将第二密封圈卡持于轴承的相对于第一端部的第二端部。第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段。相比于第一密封圈和第一密封段，第二密封段能够承受较低的油脂压力。在一个实施例中，第一密封段和第二密封段分别成型后通过粘合剂连接形成环形的第二密封圈。在另一个实施例中，油脂收集方法600进一步包括形成具有若干唇部的初始密封圈。初始密封圈的唇部与第一密封段的唇部相同。油脂收集方法600进一步包括切除初始密封圈的需要形成第二密封段的位置上的一个或多个唇部来形成第二密封段。例如，为了形成包括具有双唇的第一密封段和具有单唇的第二密封段的第二密封圈，首先形成具有沿圆周一圈的双唇的初始密封圈，然后在初始密封圈的需要形成第二密封段的位置切除一个唇部形成具有单唇的第二密封段，未切除唇部的部分为具有双唇的第一密封段。第一密封圈可以是图2至图4中的第一密封圈42，第二密封圈可以是图2至图4中的第二密封圈44。
步骤605中，提供油脂于轴承的内圈和外圈之间。轴承包括能够相互转动地内圈和外圈，以及位于内圈和外圈之间的滚珠。油脂提供于内圈和外圈之间来减少内圈、外圈和滚珠的表面的磨损。第一密封圈和第二密封圈密封内圈和外圈之间的间隙，来限制油脂在轴承内。步骤607中，运行风力发电机，轴承的内圈和外圈相对运动。风力发电机利用风能产生电能。轴承的内圈和外圈运动来根据风向调节风力发电机的机舱和叶片的方向。
步骤609中，收集从第二密封段漏出的油脂。第二密封段比第一密封段和第一密封圈承受较低的油压，因此部分油脂的泄漏发生在第二密封段处。利用漏油收集容器来收集漏出的油脂。靠近第二密封段安置漏油收集容器来收集从第二密封段漏出的油脂。在一个实施例中，从漏油收集容器倒出收集的油脂。在另一个实施例中，通过抽吸装置，例如电机，从漏油收集容器中吸出油脂。在一个实施例中，回收再使用收集的油脂。收集的油脂可以用于风力发电机的对油脂品质要求不高的部件，例如开式齿轮或啮合齿轮。
在一个实施例中，油脂收集方法600进一步包括通过密封元件(例如橡胶圈或鬃毛刷)密封轴承和漏油收集容器之间的间隙，漏油收集容器可滑动地抵靠于轴承。漏油收集容器安装于轴承的内圈或外圈，且可转动地抵靠于外圈或内圈。轴承与漏油收集容器之间的间隙被密封来防止油脂从漏油收集容器中溢出且防止外界的物质进入漏油收集容器中。第二密封段位于风力发电机内，如此防止油脂漏至风力发电机外污染环境。并且第二密封段位于风力发电机内便于收集和清理油脂的区域如此保护风力发电机内的环境。
虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
Claims (20)
1.一种密封装置，用来密封轴承，其特征在于，该密封装置包括：
第一密封圈，卡持于所述轴承的第一端部；及
第二密封圈，卡持于所述轴承的相对于所述第一端部的第二端部，所述第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段，相比于所述第一密封圈和所述第一密封段，所述第二密封段能够承受较低的油脂压力。
2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述第一密封圈、所述第一密封段和所述第二密封段分别包括至少一个唇部，所述第二密封段的唇部的数目小于所述第一密封圈和所述第一密封段的唇部的数目。
3.如权利要求2所述的密封装置，其特征在于：所述第一密封圈和所述第一密封段分别具有双唇，且所述第二密封段具有单唇。
4.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述密封装置进一步包括漏油收集容器，所述漏油收集容器靠近所述第二密封段来收集从所述第二密封段漏出的油脂。
5.如权利要求4所述的密封装置，其特征在于：所述密封装置进一步包括与所述漏油收集容器连接的抽吸装置来从所述漏油收集容器中吸出油脂。
6.如权利要求4所述的密封装置，其特征在于：所述漏油收集容器包括密封元件，且所述漏油收集容器通过所述密封元件可滑动地抵靠于所述轴承。
7.一种风力发电机，其特征在于，其包括：
塔架；
机舱，被所述塔架支撑；
机头，包括可旋转地安装于所述机舱的轮毂和可旋转地安装于所述轮毂的至少一个叶片；
轴承，包括相对的第一端部和第二端部；及
密封装置，密封轴承，所述密封装置包括：
第一密封圈，卡持于所述轴承的第一端部；及
第二密封圈，卡持于所述轴承的第二端部，所述第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段，相比于所述第一密封圈和所述第一密封段，所述第二密封段能够承受较低的油脂压力。
8.如权利要求7所述的风力发电机，其特征在于：所述第一密封圈、所述第一密封段和所述第二密封段分别包括至少一个唇部，所述第二密封段的唇部的数目小于所述第一密封圈和所述第一密封段的唇部的数目。
9.如权利要求8所述的风力发电机，其特征在于：所述第一密封圈和所述第一密封段分别具有双唇，且所述第二密封段具有单唇。
10.如权利要求7所述的风力发电机，其特征在于：所述密封装置进一步包括漏油收集容器，所述漏油收集容器靠近所述第二密封段来收集从所述第二密封段漏出的油脂。
11.如权利要求10所述的风力发电机，其特征在于：所述风力发电机进一步包括与所述漏油收集容器连接的抽吸装置来从所述漏油收集容器中吸出油脂。
12.如权利要求10所述的风力发电机，其特征在于：所述漏油收集容器包括密封元件，且所述漏油收集容器通过所述密封元件可滑动地抵靠于所述轴承。
13.一种油脂收集方法，其特征在于，其包括：
将第一密封圈卡持于轴承的第一端部；
将第二密封圈卡持于所述轴承的相对于所述第一端部的第二端部，所述第二密封圈包括至少一个第一密封段和至少一个第二密封段，相比于所述第一密封圈和所述第一密封段，所述第二密封段能够承受较低的油脂压力；
提供油脂于所述轴承的内圈和外圈之间；
运行风力发电机，所述轴承的所述内圈和所述外圈相对运动；及
收集从第二密封段漏出的油脂。
14.如权利要求13所述的油脂收集方法，其特征在于：所述第一密封圈、所述第一密封段和所述第二密封段分别包括至少一个唇部，所述第二密封段的唇部的数目小于所述第一密封圈和所述第一密封段的唇部的数目。
15.如权利要求14所述的油脂收集方法，其特征在于：所述第一密封圈和所述第一密封段分别具有双唇，且所述第二密封段具有单唇。
16.如权利要求14所述的油脂收集方法，其特征在于：所述油脂收集方法进一步包括形成具有若干唇部的初始密封圈，所述初始密封圈的唇部与所述第一密封段的唇部相同，且所述油脂收集方法包括切除所述初始密封圈的需要形成所述第二密封段的位置上的一个或多个唇部来形成所述第二密封段。
17.如权利要求13所述的油脂收集方法，其特征在于：收集从第二密封段漏出的油脂的步骤包括靠近所述第二密封段安置漏油收集容器来收集从所述第二密封段漏出的油脂。
18.如权利要求17所述的油脂收集方法，其特征在于：所述油脂收集方法进一步包括通过抽吸装置从所述漏油收集容器中吸出油脂。
19.如权利要求17所述的油脂收集方法，其特征在于：所述油脂收集方法进一步包括通过密封元件密封所述轴承和所述漏油收集容器之间的间隙，所述漏油收集容器可滑动地抵靠于所述轴承。
20.如权利要求13所述的油脂收集方法，其特征在于：所述油脂收集方法进一步包括回收再使用收集的油脂。
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