CN110402335B - 混合流体静力轴承组件和风力涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴承组件，其具有第一轴承圈、第二轴承圈和至少一个滚动元件列，滚动元件列具有多个滚动元件，滚动元件设置为能够在第一轴承圈的第一滚道和第二轴承圈的第二滚道上滚动，其中，至少一个流体静力地支撑的第一摩擦轴承段设置在第一轴承圈上，第一摩擦轴承段与设置在第二轴承圈上的第一摩擦面相互作用。

Description

混合流体静力轴承组件和风力涡轮机
技术领域
本发明涉及一种轴承组件，该轴承组件具有第一轴承圈、第二轴承圈和至少一个滚动元件列，滚动元件列具有多个滚动元件，滚动元件设置为能够在第一轴承圈的第一滚道和第二轴承圈的第二滚道上滚动。
背景技术
根据本发明的轴承组件可以用于安装风力涡轮机的转子轴。
从EP 2 921 728 A1中已知一种用于安装这种风力涡轮机的转子轴的混合轴承组件，所述轴承组件包括多个滚动元件列，其滚动元件能够在第一和第二轴承圈的滚道上滚动。在已知的轴承组件的情况下，另外提供了两个摩擦轴承圈，这两个摩擦轴承圈流体动力地支撑在各个相对的轴承圈的摩擦面上。这意味着各个摩擦轴承圈和摩擦面之间的润滑膜仅在轴承圈相互移动时才产生。在低转速的情况下，摩擦轴承圈分别位于缩回的静置位置，其中，基本上不通过摩擦轴承圈接收力。在相对高的转速的情况下，摩擦轴承圈通过致动器朝向相对的摩擦面移动，使得摩擦轴承圈和摩擦面用作流体动力摩擦轴承。
在已知的具有多个滚子轴承和多个流体动力摩擦轴承的混合轴承组件的情况下，已经证明不利的是，在停止和相对低速的情况下，不通过流体动力摩擦轴承传递力。在这种运行状态下，所有力都必须由滚子轴承接收，这缩短后者的使用寿命。此外，无效的摩擦轴承减小了停止和低转速时的承载能力。当流体动力摩擦轴承被激活时，必须实现相对高的转速，以便使摩擦圈与相对的摩擦面完全分离。然而，低转速下的轴承组件易受磨损的影响。
从US 3 708 215A中已知另一种混合轴承组件。除了滚子轴承之外，该轴承组件还包括具有主动润滑剂回路的流体静力轴承。在这种轴承组件的情况下，即使在停止和低转速时，摩擦轴承也可以实际接收力；然而，由于在圆周方向上的不同应力，可能导致使润滑剂吞吐量增大的不同润滑间隙宽度。这种混合轴承组件的另一个缺点在于，滚子轴承和摩擦轴承具有相互分离的轴承圈，因此轴承组件的刚度以如此方式减小，使得无法满足风力涡轮机的转子轴的安装方面的要求。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是具体说明一种轴承组件，该轴承组件使得刚性安装件具有较长的使用寿命和较低的磨损并且在整个转速范围内即使在高应力下也附加地提供阻尼。
为了实现该目的，提出了一种轴承组件，其具有第一轴承圈、第二轴承圈和至少一个滚动元件列，滚动元件列具有多个滚动元件，滚动元件设置为能够在第一轴承圈的第一滚道和第二轴承圈的第二滚道上滚动，其中，至少一个流体静力地支撑的第一摩擦轴承段设置在第一轴承圈上，第一摩擦轴承段与设置在第二轴承圈上的第一摩擦面相互作用。
根据本发明的轴承组件表示混合轴承组件，其具有至少一个滚子轴承和至少一个流体静力摩擦轴承。在根据本发明的轴承组件的情况下，用于第一滚动元件列的滚动元件的第一滚道以及至少一个摩擦轴承段设置在第一轴承圈上。用于滚动元件的第二滚道以及用于与摩擦轴承段相互作用的摩擦面设置在第二轴承圈上。就此而言，形成了刚性轴承，其中，力分别能够通过滚动元件或流体静力摩擦安装件在第一和第二轴承圈之间传递。即使在轴承圈相对于彼此停止或相互低转速的情况下，流体静力摩擦轴承段也可以在轴承圈之间传递力，使得减少滚子轴承上的磨损并增加轴承组件的使用寿命。此外，在停止时以及在旋转轴承组件的情况下，可以通过流体静力地支撑的摩擦轴承段提供阻尼。
第一轴承圈可以是内圈，并且第二轴承圈可以是轴承组件的外圈。替代地，第一轴承圈可以是外圈，并且第二轴承圈可以是内圈。第一轴承圈或第二轴承圈可以构造为具有多个轴承圈部件的剖分轴承圈，以便简化轴承组件的组装。例如，第二轴承圈可以构造为单件，并且第一轴承圈可以在轴向方向上、因此在平行于旋转轴线的方向上分开。替代地，第一轴承圈可以构造为单件，并且第二轴承圈可以在轴向方向上分开。
根据本发明的一个优选设计实施例，多个流体静力地支撑的第一摩擦轴承段设置在第一个轴承圈上，多个第一摩擦轴承段在第一轴承圈的圆周方向上相互间隔开并且与设置在第二轴承圈上的第一摩擦面相互作用。由于设置为沿着第一轴承圈的圆周方向相互间隔开的多个摩擦轴承段，因此使轴承圈分离的摩擦轴承段上的润滑剂间隙可以独立地自行调节。因此，由不对称应力生成的润滑间隙在圆周方向上的可变宽度可以抵消，使得获得在圆周方向上理想地均匀的并且润滑剂吞吐量减少的润滑剂间隙。第一摩擦轴承段特别优选形成在圆周方向上延伸的第一摩擦轴承段列，其中，第一摩擦轴承段与相同的摩擦面相互作用。所有第一摩擦轴承段优选地具有相同的构造。替代地，第一摩擦轴承段可以具有不同的构造。例如，第一摩擦轴承段可以具有相对于摩擦面有效的不同的横截面和/或不同大小的表面。
第一摩擦轴承段优选不在第一轴承圈的整个圆周上延伸。这意味着在第一轴承圈的圆周方向上的第一摩擦轴承段优选不在整个轴承圈上延伸。
根据本发明的一个优选设计实施例，一个第一摩擦轴承段或多个第一摩擦轴承段安装为能够沿着设置为与第一摩擦面垂直的移动方向移动，使得可以通过沿着移动方向的移动特别以自动的方式调节第一摩擦轴承段和摩擦面之间的润滑剂间隙。
一个有利的设计实施例提供了，一个第一摩擦轴承段或多个第一摩擦轴承段安装为能够在移动方向上移动并且能够绕设置为与移动方向垂直的倾斜轴线倾斜。移动方向可以是轴向方向、径向方向或横向于轴向方向并横向于径向方向延伸的方向。在这种类型的设计实施例的情况下，一个第一摩擦轴承段或多个第一摩擦轴承段能够在多个自由度上移动，使得可以同时在多个空间方向上调节摩擦轴承段和摩擦面之间的润滑剂间隙。一个第一摩擦轴承段或多个第一摩擦轴承段优选安装为能够在移动方向上移动并且能够绕设置为与移动方向垂直的多个倾斜轴线倾斜。
根据一个有利的设计实施例提供了，第一摩擦轴承段设置为沿着圆周方向以基本均匀的方式分布在整个第一轴承圈上。就此而言，第一摩擦轴承段可以形成摩擦轴承段列，摩擦轴承段列在圆周方向上绕整个第一轴承圈延伸。第一摩擦轴承段优选分别具有相同的相互间隔。
根据一个替代优选设计实施例，摩擦轴承段设置为沿着圆周方向以基本不均匀的方式分布在整个第一轴承圈上。在静止设置第一轴承圈的情况下，这种类型的设计实施例使得能够预期适应不对称的力作用。此外，可以进一步减少材料方面的输入和维护方面的复杂性以及用于流体静力安装件的润滑剂吞吐量。特别优选的是，轴承圈沿着圆周方向包括具有多个第一摩擦轴承段的第一环形段区域和未设置摩擦轴承段的第二环形段区域，其中，特别是第一和第二环形段区域具有相同的大小。例如，具有多个第一摩擦轴承段的第一环形段区域可以沿着圆周方向设置在暴露于增大的力作用(例如重力作用)的那些位置处，并且未设置摩擦轴承段的第二环形段区域可以沿着圆周方向设置在未暴露于任何增大的力作用的那些位置处。可以通过滚动元件在未暴露于任何增大的力作用的位置处接收力。
根据一个有利的设计实施例，至少一个流体静力地支撑的第二摩擦轴承段设置在第一轴承圈上，第二摩擦轴承段与设置在第二轴承圈上的第二摩擦面相互作用。第二摩擦面优选在轴向方向上与第一摩擦面间隔开。
一个有利的设计实施例提供了，多个流体静力地支撑的第二摩擦轴承段设置在第一轴承圈上，多个第二摩擦轴承段在第一轴承圈的圆周方向上相互间隔开并且与设置在第二轴承圈上的第二摩擦面相互作用。第二摩擦轴承段优选形成在圆周方向上延伸的第二摩擦轴承段列，其中，第二摩擦轴承段列在平行于轴承组件的旋转轴线延伸的轴向方向上间隔开。第二摩擦轴承段优选与相同的摩擦面相互作用。所有第二摩擦轴承段特别优选具有相同的构造。有利的是，第一摩擦轴承段和第二摩擦轴承段具有相同的构造。可选地，可以设置具有第三摩擦轴承段的第三摩擦轴承段列或者具有相应的摩擦轴承段的其他摩擦轴承段列。
在此背景下，有利的是，第一摩擦轴承段和第二摩擦轴承段设置为相对于径向平面不对称，该径向平面设置为垂直于轴承组件的旋转轴线。在静止设置第一轴承圈的情况下，这种类型的设计实施例使得能够预期进一步改善对不对称的力作用的适应性。优选的是，第一摩擦轴承段列包括具有多个第一摩擦轴承段的第一环形段区域和未设置第一摩擦轴承段的第二环形段区域，并且第二摩擦轴承段列包括具有多个第二摩擦轴承段的第三环形段区域和未设置第二摩擦轴承段的第四环形段区域，其中，第一环形段区域和第三环形段区域设置为相对于径向平面不对称。替代地，第二摩擦轴承段相对于第一摩擦轴承段可以包括在圆周方向上的偏移。
根据一个有利的设计实施例，第一轴承圈构造为静止轴承圈，并且第二轴承圈能够相对于第一轴承圈旋转。
第一摩擦面和/或第二摩擦面优选设计成圆柱形。
第一摩擦轴承段和/或第二摩擦轴承段优选具有圆形横截面。就此而言，相应的摩擦轴承段的第一压力表面和/或第二压力表面可以是圆形的。替代地，第一摩擦轴承段和/或第二摩擦轴承段可以具有椭圆形或有角(例如三角形、四边形或多边形)的横截面。
根据一个有利的设计实施例，第一摩擦轴承段和/或第二摩擦轴承段由青铜形成。替代地，第一和/或第二摩擦轴承段可以具有由白色金属制成的涂层。
滚动元件优选构造为锥形滚子。替代地，滚动元件可以构造为滚珠、圆柱形滚子、滚筒滚子或环形滚子。轴承组件可以可选地具有多个滚动元件列，每个滚动元件列具有多个滚动元件，滚动元件设置为能够在第一轴承圈的其他滚道上滚动并且在第二轴承圈的其他滚道上滚动。滚动元件列优选以如此方式设置，使得轴承组件形成轴向方向/径向轴承，轴向/径向轴承可以接收在轴向方向上以及在径向方向上的力。滚动元件列的滚动元件的旋转轴线优选设置为相对于轴向方向以及相对于径向方向倾斜，使得滚动元件可以接收在径向方向和轴向方向上的力。替代地，第一滚动元件列的滚动元件的旋转轴线可以在轴向方向上对准，并且第二滚动元件列的滚动元件的旋转轴线可以在径向方向上对准。
滚动元件滚道优选是硬化的、优选是感应硬化的。流体静力元件的摩擦面可以是硬化的或非硬化的。
根据本发明的一个有利的设计实施例，至少一个第一摩擦轴承元件、优选所有第一摩擦轴承元件以如此方式接收在第一轴承圈的容纳腔中，使得第一轴承圈和第一摩擦轴承段之间形成第一压缩室，并且第一摩擦轴承段以如此方式构造，使得在第一摩擦轴承段和第二轴承圈之间形成第二压缩室，其中，第一压缩室和第二压缩室通过贯穿第一摩擦轴承段的管道连接。通过将润滑剂引导到第一压缩室中，可以产生第一压缩室中的压力，该压力在第二轴承圈的第一摩擦面的方向上推动第一摩擦轴承段并且用作弹簧/阻尼器系统。可以在第一摩擦轴承段和第二轴承圈之间、特别是第二轴承圈的摩擦面之间形成第二压缩室，具有润滑剂间隙宽度的润滑剂膜可以构造在该第二压缩室中。第一和第二压缩室通过贯穿第一摩擦轴承段的管道连接，使得第二压缩室可以通过管道供应有润滑剂。第一压缩室和第二压缩室之间的压力平衡可以通过管道进行。无需设置分离的弹簧来弹性地安装第一摩擦轴承段。结果导致了在组装和维护方面复杂性较低。
根据本发明的一个有利的设计实施例，第一摩擦轴承段具有面向第一压缩室的第一压力表面和面向第二压缩室的第二压力表面，其中，第一压力表面小于第二压力表面。由于以这种方式设计压力表面的尺寸，因此，在第一压缩室和第二压缩室中的压力相同的情况下，可以实现作用在第二压力表面上的力大于作用在第一压力表面上的力。因此，摩擦轴承段以自动的方式从第二轴承圈的摩擦面推开，因此，第二压缩室中的压力由于流出的润滑剂而减小，直至两个力之间达到力平衡。处于平衡状态的摩擦轴承段可以处于摩擦轴承段和摩擦面之间存在足够的润滑剂间隙的位置。因此，可以防止摩擦轴承段不期望地出现支承在第二轴承圈上的摩擦面上，使得能够无磨损的运行。这种类型的设计实施例对于特别是直径在1m至10m范围内的大型轴承组件是有利的。由于生产偏差或与应力相关的变形，在大轴承组件的情况下润滑剂间隙的宽度通常在圆周方向上变化。由于摩擦轴承段以自动的方式移动到平衡状态，因此可以保证这种类型的轴承组件的功能能力。
也可以设置多个第二压缩室来代替单个第二压缩室。在具有多个第二压缩室的本发明的设计实施例的情况下，多个第二压缩室的压力表面的总和优选大于第一压力表面。
第一压力表面与一个第二压力表面或多个第二压力表面的总和之比分别小于1并且优选在0.5至1之间的范围内、优选地在0.7至1之间的范围内。
第一摩擦轴承段的第二压力表面优选由周缘突出部限定，使得阻止润滑剂从第二压缩室的任何横向泄漏。周缘突出部可以设置为完全环绕压力表面。周缘突出部优选具有曲率，所述曲率的廓形适应第二轴承圈的摩擦面的曲率。周缘突出部和摩擦面的曲率特别优选是相同的，使得在轴承组件停止的情况下周缘突出部支承在摩擦面上。
根据本发明的一个有利的设计实施例，横截面收缩部、特别是节流器设置在管道中。可以通过横截面收缩部来调节第一压缩室和第二压缩室之间(即摩擦轴承元件的前侧和后侧之间)的润滑剂的交换。横截面收缩部优选以如此方式构造，使得在摩擦轴承段和第二轴承圈的摩擦面之间存在足够尺寸的润滑剂间隙。横截面收缩部优选是毛细管节流器或环形间隙节流器。
有利的是，密封元件设置在第一摩擦轴承段和第一轴承圈之间、特别是容纳腔中，使得可以防止润滑剂从第一压缩室(即从摩擦轴承段的后侧绕后者)的任何不期望的流出。由于密封元件，可以实现，润滑剂的交换可以基本上优选仅通过摩擦轴承段的管道进行。
根据一个有利的设计实施例提供了，第一摩擦轴承段以如此方式构造，使得在第一摩擦轴承段和第二轴承圈之间形成多个第二压缩室、特别是三个或四个第二压缩室，其中，第一压缩室和多个第二压缩室通过贯穿第一摩擦轴承段的多个管道连接。摩擦轴承段在其面向第二轴承圈的摩擦面的那一侧上可以包括多个突出部，突出部形成多个、特别是三个或四个第二压缩室的侧向界限。由于在第一摩擦轴承段和第二轴承圈之间形成的多个第二压缩室，可以使摩擦轴承段相对于第二轴承圈的任何不期望的倾斜最小化。这意味着即使在压力供应故障(例如压力损失)的情况下也可以防止通过倾斜的摩擦轴承段与第二轴承圈接触。
在此背景下，优选的是，横截面收缩部、特别是节流器设置在每个管道中，使得可以调节第一压缩室与其他压缩室、特别是第二、第三、第四和第五压缩室之间的润滑剂交换。横截面收缩部优选以如此方式构造，使得在摩擦轴承段和第二轴承圈的摩擦面之间存在足够尺寸的润滑剂间隙。横截面收缩部可以具有不同的构造。
本发明的另一主题是一种具有转子轴的风力涡轮机，其中，转子轴通过上述轴承组件安装。轴承组件的第一轴承圈优选构造为静止轴承圈。例如，第一轴承圈可以连接到风力涡轮机的支撑结构，例如连接到风力涡轮机的机舱。第二轴承圈优选以防旋转的方式连接到转子轴。
本发明的另一主题是一种具有旋转台的机床，其中，旋转台通过上述轴承组件安装。轴承组件的第一轴承圈优选构造为静止轴承圈。例如，第一轴承圈可以连接到机床的支撑结构。第二轴承圈优选以防旋转的方式连接到旋转台。
本发明的另一主题是一种发送和/或接收装置，其具有静止基座和能够相对于基座旋转的天线，其中，天线通过上述轴承组件安装在基座上。轴承组件的第一轴承圈优选构造为静止轴承圈。例如，第一轴承圈可以连接到发送和/或接收装置的基座。第二轴承圈优选以防旋转的方式连接到天线。
本发明的其他细节、特征和优点通过附图以及下面借助附图对优选实施例的描述得出。因此，附图仅示出了本发明的示例性实施例，其不重新严格限制本发明的基本概念。
附图说明
图1示出了根据本发明的风力涡轮机的示例性实施例。
图2以沿着包括旋转轴线的轴向平面的剖视图示出了根据本发明的轴承组件的第一示例性实施例。
图3示出了图2中的图示的细节。
图4示出了沿着图2中所示的径向平面IV-IV的剖视图。
图5示出了图4中标记的细节V。
图6以沿着包括旋转轴线的轴向平面的剖视图示出了根据本发明的轴承组件的第二示例性实施例。
图7示出了图6中的图示的细节。
图8以剖视图示出了根据第一示例性实施例的在容纳腔中的摩擦轴承段。
图9以剖视图示出了根据图8的摩擦轴承段。
图10以立体图示出了根据图8的摩擦轴承段。
图11以立体图示出了根据第二示例性实施例的摩擦轴承段。
具体实施方式
在各个附图中，相同的部件始终具有相同的标记，因此通常分别也仅提及或提到一次。
图1中示出了包括塔架5和机舱4的风力涡轮机1，机舱4相对于塔架5可旋转地设置。转子3通过转子轴可旋转地安装在机舱3上。转子轴通过根据本发明的轴承组件10安装。轴承组件10的第一轴承圈11在此构造为静止轴承圈。能够相对于第一轴承圈10旋转的第二轴承圈12以不可旋转的方式连接到转子轴。多个转子叶片2设置在转子3上。
轴承组件10构造为直径在1m至10m、优选地在3m至7m、特别优选地在4m至6m(例如2.5m)的范围内的大型滚子轴承。下面将描述将转子3连接为能够在机舱4上旋转的轴承组件10的各种示例性实施例。
图2至图5示出了根据本发明的轴承组件10的第一示例性实施例，其具有构造为内圈的第一静止轴承圈11。为了简化轴承组件10的组装，第一轴承圈构造为在轴向方向A上分开并且包括多个轴承部件11.1、11.2、11.3的轴承圈。轴承组件10还包括第二轴承圈12，第二轴承圈12构造为外圈并且相对于第一轴承圈11安装为能够绕旋转轴线D旋转。第二轴承圈12同心地围绕第一轴承圈11。轴承圈11、12之间设置有两个滚子轴承列13、14。每个滚子轴承列13、14包括设置为相互间隔开的多个滚动元件15、16。滚动元件之间的间隔可以通过垫片(图中未示出)或保持架来调节。滚动元件列13、14的滚动元件15、16以如此方式设置，使得所述滚动元件15、16设置为能够在第一轴承圈11的第一滚道11.4、11.5上和第二轴承圈12的第二滚道12.1、12.2上滚动。滚动元件列13、14的滚动元件15、16是锥形滚子。滚动元件列的滚动元件15、16具有相同的构造。滚动元件列13、14以如此方式设置，使得轴承组件形成可以接收在轴向方向A和径向方向R上的力的轴向/径向轴承。根据示例性实施例，滚动元件15、16的旋转轴线设置为相对于轴向方向A并且相对于径向方向倾斜。
轴承组件10是混合轴承组件，其除了滚动元件列13、14之外还包括由摩擦轴承段21、22、23形成的多个摩擦轴承段列，其中，滚动元件15、16以及摩擦轴承段与第二轴承圈12相互作用。第一摩擦轴承段列由多个第一摩擦轴承段21形成，这些第一摩擦轴承段21设置并且流体静力地支撑在第一轴承圈11上并且在第一轴承圈11的圆周方向上相互间隔开。第一摩擦轴承段21与设置在第二轴承圈12上的第一摩擦面12.3相互作用，其中，填充有润滑剂(例如油)的润滑间隙构造在第一摩擦轴承段21和第一摩擦面12.3之间。第一摩擦面12.3设计成圆柱形。润滑剂通过润滑剂供应系统(例如油泵)主动供给。通过第一轴承圈11中的进给管道17进行润滑剂的进给，所述进给管道17在第一轴承圈1的容纳腔11.6中开口。即使在轴承圈11、12停止或低转速的情况下，流体静力摩擦轴承段21也在轴承圈11、12之间传递力。由于多个摩擦轴承段21以沿着圆周方向间隔开的方式设置，因此，润滑剂间隙可以在摩擦轴承元件上独立地自行调节，使得获得在圆周方向上均匀化并且润滑剂吞吐量减少的润滑剂间隙。
下面，将通过图8中以示例性方式示出的摩擦轴承段21、22、23，来讨论第一摩擦轴承段21的可能设计实施例。第一摩擦轴承段21以如此方式接收在第一轴承圈11的容纳腔11.6中，使得第一轴承圈1和相应的第一摩擦轴承段21之间形成第一压缩室24。此外，第一摩擦轴承段21以如此方式构造，使得第一摩擦轴承段21和第二轴承圈12之间形成第二压缩室25。第二压缩室由摩擦轴承段21的第二压力表面27、环绕第二压力表面27的周缘突出部31以及第二轴承圈12上的摩擦面12.3界定。第一压缩室24和第二压缩室25通过贯穿第一摩擦轴承段的管道28连接，使得在第一摩擦轴承段21的前侧和后侧之间可以进行润滑剂交换。密封元件30设置在第一摩擦轴承段21和第一轴承圈11之间。密封元件30支承在容纳腔11.6的内部轮廓上并且防止润滑剂从第一压缩室24的任何不期望的流出。就此而言，可以仅通过第一摩擦轴承段21的管道28使得在第一压缩室24和第二压缩室25之间进行润滑剂交换。构造为节流器的横截面收缩部29设置在管道28中。
第一摩擦轴承段21在其后侧上包括面向第一压缩室24的第一压力表面26。面向第二压缩室25的第二压力表面27设置在第一摩擦轴承段的前侧上。通过图9和图10中的图示可以看出，第一压力表面26小于第二压力表面27。第一压缩室24和第二压缩室25之间的压力平衡可以通过管道28进行，使得在第一压缩室24和第二压缩室25中存在基本相同的压力。现在，由于压力表面26、27的尺寸设计，实现了作用在第二压力表面27上的力大于作用在第一压力表面26上的力。因此，摩擦轴承段21以自动的方式从第二轴承圈12的摩擦面12.3上推开，因此第二压缩室25中的压力由于流出的润滑剂而减小，直至两个力之间达到力平衡。就此而言，摩擦轴承段在对准为与摩擦面12.3垂直的移动方向B上移动。处于平衡状态的摩擦轴承段21可以处于在摩擦轴承段和摩擦面之间存在足够的润滑剂间隙的位置。因此，防止摩擦轴承段21不期望地支承在第二轴承圈12上的摩擦面12.3上，使得能够无磨损地运行。可以通过调节通过进给件17的润滑剂流量、选择合适的横截面收缩部29以及压力表面26、27的相互比率，来影响摩擦轴承段21在平衡状态下的位置和/或润滑剂间隙的宽度。
也可以设置多个第二压缩室来代替单个第二压缩室25(参见图11)。在具有多个第二压缩室的本发明的设计实施例的情况下，多个第二压缩室的压力表面的总和优选大于第一压力表面26。
第一压力表面26与第二压力表面27或多个第二压力表面的总和之比分别小于1并且优选在0.5至1的范围内、优选在0.7至1之间的范围内。
图8、图9和图10中所示的摩擦轴承段21具有圆形横截面，也就是说，第一压力表面26和第二压力表面27是圆形的。与该设计实施例不同，摩擦轴承段21可以具有其他横截面，例如三角形、四边形或多边形横截面。
此外，如可以从图2和图3中的图示得出的，滚动元件列13、14的滚道12.1、12.2相对于径向平面成一角度设置，所述角度在0°至90°、优选30°至60°、特别优选40°至50°的范围内，例如45°。第一摩擦面12.3对准为平行于旋转轴线D，使得基本上在径向方向R上作用的力可以通过第一流体静力摩擦轴承段21传递。
此外，第二摩擦轴承段列的多个流体静力地支撑的第二摩擦轴承段22以及第三摩擦轴承段列的多个流体静力地支撑的第三摩擦轴承段23设置在第一轴承圈11上。第一滚动元件列15设置在第一摩擦轴承段列和第三摩擦轴承段列之间，第二滚动元件列设置在第一摩擦轴承段列和第二摩擦轴承段列之间。第二摩擦轴承段22和第三摩擦轴承段23优选构造为与第一摩擦轴承段21相同，使得关于图8至图10的解释也适用于所述摩擦轴承段。替代地，各摩擦轴承段列的摩擦轴承段21、22、23可以不同地构造。第二摩擦轴承段22与设置在第二轴承圈12上的第二摩擦面12.4相互作用。第三摩擦轴承段23与第二轴承圈12的第三摩擦面12.5相互作用。第二摩擦面12.4和第三摩擦面12.5相对于径向平面设置成与滚道12.1、12.2相对于径向平面围成的角度相同的角度。该角度在0°至90°、优选30°至60°、特别优选40°至50°的范围内，例如45°。就此而言，第二轴承圈12具有大致V形或梯形的横截面。
在第一示例性实施例的情况下，第一摩擦轴承段21安装为能够在轴向方向R上移动，使得可以通过摩擦轴承段21沿着移动方向的移动来调节摩擦轴承段21和摩擦面12.3之间的润滑剂间隙。移动方向定向为垂直于第一摩擦面12.3。第二摩擦轴承段22和第三摩擦轴承段23同样分别安装为能够在对准为与相应的摩擦面12.4、12.5垂直的移动方向上移动。此外，摩擦轴承段21、22、23的安装件使得摩擦轴承段21、22、23能够绕对准为与相应的移动方向垂直的倾斜轴线进行一些倾斜。
如图4和图5中的图示所示，沿着第一轴承圈11的圆周方向的第一摩擦轴承段21设置为在整个第一轴承圈11上以基本不均匀的方式分布。第一轴承圈11沿着圆周方向具有第一环形段区域S1，该区域具有多个摩擦轴承段21，所述区域S1在图4的顶部示出。此外，还设置有未设置摩擦轴承段的第二环形段区域S2。具有多个第一摩擦轴承段21的第一环形段区域S1优选设置在第一轴承圈11的力作用(例如重力作用)增大的部分中。
图2中的图示突出显示了第一摩擦轴承段22和第三摩擦轴承段23设置为相对于径向平面不对称，该径向平面设置为垂直于轴承组件的旋转轴线。在静止地设置第一轴承圈11的情况下，这种类型的设计实施例使得能够预期进一步适应不对称的力作用。第二和第三摩擦轴承段列分别包括设置有多个摩擦轴承段22、23的第一环形段区域和未设置摩擦轴承段的第二环形段区域。在图2的图示中，第二摩擦轴承段列的第一环形段区域设置在顶部，并且第三摩擦轴承段列的第一环形段区域设置在底部。
第一摩擦轴承段列的第一摩擦轴承段21沿着圆周方向设置为均匀地分布在整个第一轴承圈上。因此，第一摩擦轴承段列在圆周方向上绕整个第一轴承圈11延伸。第一摩擦轴承段21分别以相同的相互间隔设置。
图6和图7示出了根据本发明的轴承组件10的第二示例性实施例。与第一示例性实施例相反，根据第二示例性实施例的轴承组件10包括两个滚子轴承列和两个摩擦轴承段列。具有第一摩擦轴承段21的第一摩擦轴承段列和具有第一摩擦轴承段22的第二摩擦轴承段列两者均设置在滚子轴承列13、14之间。第一摩擦轴承段21与第二轴承圈12的第一摩擦面12.3相互作用，并且第二摩擦轴承段22与第二摩擦面12.4相互作用。第一摩擦面12.3相对于径向平面设置成与第一滚道12.1相对于径向平面围成的角度相同的角度。第二摩擦面12.4相对于径向平面设置成与第二滚道12.2相对于径向平面围成的角度相同的角度。该角度的值在0°至90°、优选30°至60°、特别优选40°至50°的范围内，例如45°。就此而言，第二轴承圈12具有大致V形或梯形的横截面。
从图6中的图示可以得出，第一摩擦轴承段列的第一摩擦轴承段21沿着圆周方向设置为均匀地分布在整个第一轴承圈上。因此，第一摩擦轴承段列在圆周方向上绕整个第一轴承圈11延伸。第一摩擦轴承段21分别以相同的相互间隔设置。第一摩擦轴承段21和第二摩擦轴承段22设置为相对于径向平面不对称，该径向平面设置为垂直于轴承组件的旋转轴线。第二摩擦轴承段列包括设置有多个摩擦轴承段22的第一环形段区域和未设置摩擦轴承段的第二环形段区域。在图6的图示中，第二摩擦轴承段列的第一环形段区域设置在顶部，并且第二环形段区域设置在底部。
图11以立体图示出了根据第二示例性实施例的摩擦轴承段21、22、23。与图8、图9和图10中所示的摩擦轴承段21、22、23相反，该摩擦轴承段21、22、23以如此方式构造，使得多个、特别是四个压缩室形成在摩擦轴承段21、22、23和第二轴承圈11之间。朝向底部，各个压缩室由四个压力表面27、27'、27"、27'"界定，并且在侧向上由周缘突出部31和其他突出部32界定。压力表面27、27'、27"、27'"构造为圆扇形。突出部32将摩擦轴承段21、22、23的上侧分成多个、特别是四个圆扇形。
在摩擦轴承段21、22、23的下侧，各个压缩室通过贯穿摩擦轴承段21、22、23的多个管道28、28'、28"、28'"连接到第一压缩室24。就此而言，摩擦轴承元件上侧的每个压缩室通过恰好一个管道28、28'、28"、28'"连接到第一压缩室24。一个横截面减小部、特别是节流器可以分别设置在管道28、28'、28"、28'"内。
图11中所示的摩擦轴承段21、22、23可以用于上述轴承组件10中，并且与图8、图9和图10中所示的摩擦轴承段21、22、23相比，提供了可以减小摩擦轴承段21、22、23相对于相应摩擦面12.3、12.4、12.5的倾斜的优点。
第二压力表面27、27'、27"、27'"的总和大于第一压力表面26。由于以这种方式设计压力表面的尺寸，因此，第一压缩室和第二压缩室中的压力相同的情况下，可以实现作用在第二压力表面27、27'、27"、27'"上的合力大于作用在第一压力表面26上的力。因此，摩擦轴承段以自动的方式从第二轴承圈的摩擦面推开，因此，第二压缩室中的压力由于流出的润滑剂而减小，直至两个力之间达到力平衡。处于平衡状态的摩擦轴承段可以处于摩擦轴承段和摩擦面之间存在足够的润滑剂间隙的位置。由此，可以防止摩擦轴承段不期望地支承在第二轴承圈上的摩擦面上，使得能够无磨损的运行。
上述轴承组件10分别具有第一轴承圈11、第二轴承圈12和至少一个滚动元件列13、14，滚动元件列13、14具有多个滚动元件15、16，滚动元件15、16设置为能够在第一轴承圈11的第一滚道11.4、11.5和第二轴承圈12的第二滚道12.1、12.2上滚动。至少一个流体静力地支撑的第一摩擦轴承段21、22、23设置在第一轴承圈11上，该第一摩擦轴承段21、22、23与设置在第二轴承圈12上的第一摩擦面12.3、12.4、12.5相互作用。
在以上描述中，只要没有提到相反的情况，使用与名词相结合的明确或非明确的冠词也意图包括名词的复数。说明书和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”旨在使得能够区分相似元件而不描述所述元件的任何特定顺序。“第一摩擦轴承段”、“第二摩擦轴承段”和“第三摩擦轴承段”的措辞特别仅用于指定所述摩擦轴承段以形成摩擦轴承段列。在一个摩擦轴承段列的背景下描述的有利的设计实施例和特征也可以用于其他摩擦轴承段列的情况下。
附图标记列表
1 风力涡轮机
2 转子叶片
3 转子
4 机舱
5 塔架
10 轴承组件
11 轴承圈
11.1、11.2、11.3 轴承圈部件
11.4、11.5 滚道
11.6 容纳腔
12 轴承圈
12.1、12.2 滚道
12.3、12.4、12.5 摩擦面
13 滚动元件列
14 滚动元件列
15 滚动元件
16 滚动元件
17 进给件
21 摩擦轴承段
22 摩擦轴承段
23 摩擦轴承段
24 压缩室
25 压缩室
26 压力表面
27 压力表面
27'、27"、27'" 压力表面
28 管道
28'、28"、28'" 管道
29 横断面收缩部
30 密封元件
31 周缘突出部
32 突出部
A 轴向方向
B 移动方向
D 旋转轴线
R 径向方向

Claims (20)

1.一种轴承组件(10)，其具有第一轴承圈(11)、第二轴承圈(12)和至少一个滚动元件列(13、14)，所述滚动元件列具有多个滚动元件(15、16)，所述滚动元件设置为能够在所述第一轴承圈(11)的第一滚道(11.4、11.5)和所述第二轴承圈(12)的第二滚道(12.1、12.2)上滚动，
其特征在于，
至少一个流体静力地支撑的第一摩擦轴承段(21、22、23)设置在所述第一轴承圈(11)上，所述第一摩擦轴承段与设置在所述第二轴承圈(12)上的第一摩擦面(12.3、12.4、12.5)相互作用；一个第一摩擦轴承段(21、22、23)或多个第一摩擦轴承段(21、22、23)安装为能够在移动方向上移动并且能够相对于设置为与所述移动方向垂直的倾斜轴线倾斜。
2.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，流体静力地支撑的多个第一摩擦轴承段(21、22、23)设置在所述第一轴承圈(11)上，所述多个第一摩擦轴承段在所述第一轴承圈(11)的圆周方向上相互间隔开并且与设置在所述第二轴承圈(12)上的第一摩擦面(12.3、12.4、12.5)相互作用。
3.根据前述权利要求1-2中任一项所述的轴承组件，其特征在于，一个第一摩擦轴承段(21、22、23)或多个第一摩擦轴承段(21、22、23)安装为能够在设置为与所述第一摩擦面(12.3、12.4、12.5)垂直的移动方向(B)上移动。
4.根据权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述第一摩擦轴承段(21、22、23)设置为沿着所述圆周方向均匀地分布在整个所述第一轴承圈(11)上。
5.根据权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述摩擦轴承段(21、22、23)设置为沿着所述圆周方向非均匀地分布在整个所述第一轴承圈(11)上。
6.根据前述权利要求1-2中任一项所述的轴承组件，其特征在于，至少一个流体静力地支撑的第二摩擦轴承段(21、22、23)设置在所述第一轴承圈(11)上，所述第二摩擦轴承段与设置在所述第二轴承圈(12)上的第二摩擦面(12.3、12.4、12.5)相互作用。
7.根据前述权利要求6所述的轴承组件，其特征在于，流体静力地支撑的多个第二摩擦轴承段(21、22、23)设置在所述第一轴承圈(11)上，所述多个第二摩擦轴承段在所述第一轴承圈(11)的圆周方向上相互间隔开并且与设置在所述第二轴承圈(12)上的第二摩擦面(12.3、12.4、12.5)相互作用。
8.根据权利要求7所述的轴承组件，其特征在于，所述第一摩擦轴承段(21、22、23)和所述第二摩擦轴承段(21、22、23)设置为相对于径向平面不对称，所述径向平面设置为垂直于所述轴承组件的旋转轴线(D)。
9.根据前述权利要求1-2、7-8中任一项所述的轴承组件，其特征在于，所述第一轴承圈(11)构造为静止轴承圈，并且所述第二轴承圈(12)能够相对于所述第一轴承圈旋转。
10.根据前述权利要求1-2、7-8中任一项所述的轴承组件，其特征在于，所述滚动元件(15、16)构造为锥形滚子。
11.根据前述权利要求1-2、7-8中任一项所述的轴承组件，其特征在于，至少一个第一摩擦轴承元件(21、22、23)以如此方式接收在所述第一轴承圈(11)的容纳腔(11.6)中，使得在所述第一轴承圈(11)和所述第一摩擦轴承段(21、22、23)之间形成第一压缩室(24)，并且所述第一摩擦轴承段(21、22、23)以如此方式构造，使得在所述第一摩擦轴承段(21、22、23)和所述第二轴承圈(12)之间形成第二压缩室(25)，其中，所述第一压缩室(24)和所述第二压缩室(25)通过贯穿所述第一摩擦轴承段(21、22、23)的管道(28)连接。
12.根据权利要求11所述的轴承组件，其特征在于，所述第一摩擦轴承段(21、22、23)具有面向所述第一压缩室(24)的第一压力表面(26)和面向所述第二压缩室(25)的一个第二压力表面(27)或多个第二压力表面(27、27'、27"、27"')，其中，所述第一压力表面(26)小于所述一个第二压力表面(27)或所述多个第二压力表面(27、27'、27"、27"')的总和。
13.根据权利要求12所述的轴承组件，其特征在于，所述第一摩擦轴承段(21、22、23)的所述第二压力表面(27)由周缘突出部(31)界定。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的轴承组件，其特征在于，横截面收缩部(29)布置在所述管道(28)中。
15.根据权利要求14所述的轴承组件，其特征在于，节流器布置在所述管道(28)中。
16.根据前述权利要求11所述的轴承组件，其特征在于，所述第一摩擦轴承段(21、22、23)以如此方式构造，使得在所述第一摩擦轴承段(21、22、23)和所述第二轴承圈(12)之间形成多个第二压缩室，其中，所述第一压缩室(24)和所述多个第二压缩室通过贯穿所述第一摩擦轴承段的多个管道(28、28'、28"、28"')连接。
17.根据前述权利要求16所述的轴承组件，其特征在于，所述第一摩擦轴承段(21、22、23)以如此方式构造，使得在所述第一摩擦轴承段(21、22、23)和所述第二轴承圈(12)之间形成三个或四个第二压缩室。
18.一种具有转子轴的风力涡轮机(1)，其特征在于，所述转子轴通过根据前述权利要求1-17中任一项所述的轴承组件(10)安装。
19.一种具有旋转台的机床，其特征在于，所述旋转台通过根据权利要求1至17中任一项所述的轴承组件(10)安装。
20.一种发送和/或接收装置，其具有静止基座和能够相对于所述基座旋转的天线，其特征在于，所述天线通过根据权利要求1至17中任一项所述的轴承组件(10)安装在所述基座上。
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