CN111946733B - 用于风力涡轮机的轴承装置以及风力涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风力涡轮机的轴承装置，其包括轴承壳体和驱动轴，其中驱动轴沿着轴承壳体的纵向轴线在轴向方向上被设置在轴承壳体中，轴承装置还包括下风轴承和上风轴承，其中下风轴承和上风轴承被设置在轴承壳体和驱动轴之间，其中下风轴承和/或上风轴承是包括多个径向轴承主体、固定到多个径向轴承主体多个径向可倾斜支撑结构的径向流体轴承，其中多个径向轴承垫中的每一个被附接到多个径向可倾斜支撑结构中的一个，并且多个径向轴承垫围绕驱动轴设置。至少一个弯曲的接口板与径向轴承垫相对地附接到多个径向轴承主体中的至少一个，其中接口板设置成与径向流体轴承的柱形座接触。

Description

用于风力涡轮机的轴承装置以及风力涡轮机
技术领域
本发明涉及用于风力涡轮机的轴承装置以及风力涡轮机。
背景技术
通常，风力涡轮机的轴承装置包括轴承壳体和驱动轴，其中驱动轴沿着轴承壳体的纵向轴线在轴向方向上被设置在轴承壳体中。轴承装置的轴承围绕驱动轴设置，使得驱动轴可以借助于风力涡轮机的转子在轴承壳体内旋转。这样的轴承装置例如从EP 3 276192 A1已知。
这样的轴承必须附接到轴承壳体。这样的轴承可以是径向流体轴承，其包括多个径向轴承主体、被固定到多个径向轴承主体的多个径向可倾斜支撑结构，其中多个径向轴承垫中的每一个均被附接到所述多个径向可倾斜支撑结构中的一个。在现有技术中，径向轴承主体设置在轴承壳体的凹槽内。例如，这样的凹槽可以被机加工到轴承壳体内。然而，凹槽是公差的来源，这使得难以实现径向流体轴承与其多个径向轴承垫围绕驱动轴的期望装配。因此，凹槽在其机加工到轴承壳体中之后需要三维测量，并且可能需要返工以确保期望的装配。
发明内容
本发明的目的是消除或至少减少在现有技术中与径向流体轴承围绕驱动轴的装配相关的缺点、特别是提供一种用于风力涡轮机的轴承装置，其具有公差小且制造成本低的装配构思。
该目的是通过权利要求的主题来实现的。特别地，该目标是通过根据权利要求1的风力涡轮机的轴承装置和根据权利要求12的风力涡轮机来实现的。从其他权利要求以及说明书和附图展开本发明的进一步细节。从而，结合本发明的轴承装置描述的特征和细节适用于本发明的风力涡轮机，使得关于本发明的各个方面的公开内容，其是或可以相互参考。
根据本发明的第一方面，本发明涉及用于风力涡轮机的轴承装置，其包括轴承壳体和驱动轴，其中驱动轴沿着轴承壳体的纵向轴线在轴向方向上被设置在轴承壳体内，轴承装置还包括下风轴承（downwind bearing）和上风轴承（upwind bearing），其中下风轴承和上风轴承被设置在轴承壳体和驱动轴之间，其中下风轴承和/或上风轴承是包括多个径向轴承主体、固定到所述多个径向轴承主体的多个径向可倾斜支撑结构的径向流体轴承，其中多个径向轴承垫中的每一个被附接到多个径向可倾斜支撑结构中的一个并且多个径向轴承垫围绕驱动轴设置，其中至少一个弯曲接口板与径向轴承垫相对地被附接到所述多个径向轴承主体中的至少一个，其中接口板被设置成与径向流体轴承的柱形座接触。
借助于本发明，径向轴承垫相对于驱动轴以非常小的公差且以低的制造和组装成本设置。
多个径向可倾斜支撑结构允许多个径向轴承垫可相对于驱动轴倾斜。从而，可以补偿驱动轴和径向轴承垫之间的公差。
特别地，弯曲接口板可以与径向轴承垫相对地被附接到所述多个径向轴承主体中的每一个，其中接口板被设置成与径向流体轴承的柱形座接触。
特别地，所述至少一个接口板的第一接口板侧（其与柱形座接触）具有对应于柱形座的曲率的曲率。从而，接口板设置有接触柱形座的大的接触表面，由此提高径向流体轴承的稳定性。
特别地，所述至少一个接口板的第二接口板侧（其与第一接口板相对地定位）是主要平的或者是平的。在这个意义上，“主要地”意味着第二接口板侧的一半以上的表面是平的。从而，可以有助于径向轴承主体与接口板的附接。
此外优选地，所述至少一个接口板中的至少一个包括用于将所述至少一个接口板附接到所述多个径向轴承主体中的所述至少一个的至少一个接口板附接装置。所述多个径向轴承主体中的所述至少一个可以包括对应的径向轴承主体附接装置。接口板附接装置和对应的径向轴承主体附接装置可以通过另外的附接装置元件彼此附接。从而，接口板可以被牢固地附接到径向轴承主体。
进一步优选地，所述至少一个接口板附接装置中的至少一个是接口板通孔。接口板通孔可以例如包括螺纹。径向轴承主体附接装置还可以是径向轴承主体通孔，其也可以包括螺纹。附接装置元件可以是螺栓、特别地例如是螺纹螺栓。
特别地，柱形座形成在轴承壳体中。此外，柱形座可以与轴承壳体一体地形成、特别是整体地设计。从而，径向流体轴承的柱形座牢固地设置在轴承壳体处。
优选的是，所述至少一个接口板所附接到的所述多个径向轴承主体中的所述至少一个借助于附接到所述柱形座的限位止动件固定，其中所述限位止动件沿着所述柱形座的周向部分在切线方向上与所述多个径向轴承主体中的所述至少一个相邻。特别地，限位止动件可以设置在设置在柱形座中的沟槽中。进一步地，限位止动件可以借助于螺栓附接到柱形座。特别地，所述多个径向轴承主体中的每一个借助于沿着所述柱形座的所述限位止动件中的一个被所述多个径向轴承主体中的另一个分开。所述限位止动件防止所述接口板沿着所述柱形座的周向部分在切线方向上移动。
进一步优选的是，所述至少一个接口板所附接到的所述多个径向轴承主体中的所述至少一个借助于至少一个紧固元件固定到所述柱形座，其中所述至少一个紧固元件至少部分地延伸穿过所述多个径向轴承主体中的所述至少一个。特别地，至少两个紧固元件至少部分地延伸穿过所述多个径向轴承主体中的至少一个。特别地，所述至少一个紧固元件突出到柱形座中。紧固元件可以是例如螺栓。所述至少一个紧固元件防止所述接口板在径向方向上从所述轴承壳体移动到所述驱动轴。
特别地，多个径向可倾斜支撑结构中的至少一个可以包括球头。球头可以提供用于补偿径向流体轴承中的公差的倾斜功能。
此外，固定包括球头的多个径向可倾斜支撑结构中的至少一个的多个径向轴承主体中的至少一个可以包括用于球头的球窝。
此外，多个可倾斜支撑结构中的至少一个可以借助于弹簧连接件固定到多个径向轴承主体中的至少一个。弹簧连接件是用于实现倾斜功能的低成本部件。
根据本发明的第二方面，本发明涉及包括根据本发明的轴承装置的风力涡轮机，其中风力涡轮机还包括被连接以驱动驱动轴的转子以及被连接以被驱动轴驱动的发电机。
发电机可以例如是直驱式发电机或者具有齿轮箱的齿轮传动的发电机。转子通常也被称为风力涡轮机的毂。两个、三个或更多个风力涡轮机叶片可以被附接到转子或者毂。风力涡轮机还可以包括机舱，其可以被支撑在风力涡轮机的塔架上。机舱可以包括轴承装置。轴承装置（特别是轴承壳体）和发电机可以被附接到机舱和/或塔架。
附图说明
从下文描述展开本发明的其他优点、特征和细节，在下文描述中，参考附图的图1至图9，详细地描述了本发明的实施例和/或特征。从而，权利要求的特征以及说明书中所提到的特征对本发明来说可以是必不可少的，如单独地或以任意组合采用。在附图中，示意性示出了：
图1是风力涡轮机的侧视图，
图2是沿图1的风力涡轮机的轴承装置的纵向轴线的截面的侧透视图，
图3是沿着图1的风力涡轮机的轴承装置的截面的侧视图，
图4示出了图3的轴承装置的细节图，
图5示出了图3的轴承装置的进一步细节图，
图6示出了沿图1的风力涡轮机的另一轴承装置的纵向轴线的截面的侧透视图，
图7示出了贯穿图6的轴承装置的截面的正视图，
图8示出了图7的轴承装置的细节图，其示出了径向轴承单元，以及
图9示出了如图8的轴承装置中所示的弯曲接口板的两个视图。
图1至图9中的相同对象使用相同的附图标记来命名。如果在一张图中存在一个以上的同类对象，则对象以升序编号，其中对象的升序编号与其附图标记通过点隔开。附图中的特征和部件的特定尺寸是示例性的并且可以仅为了便于参考而被放大。
具体实施方式
图1示出了风力涡轮机10的侧视图。风力涡轮机10包括支撑塔架20和机舱30，其中机舱30被附接到支撑塔架20。机舱30包括轴承装置70，其在图1中未示出但是可以在图2中看到。风力涡轮机10还包括被附接到风力涡轮机10的转子50的发电机40。两个风力涡轮机叶片60.1、60.2被附接到转子50。
图2示出了沿图1的风力涡轮机10的轴承装置70的纵向轴线A的截面的侧透视图。轴承装置70包括轴承壳体80和驱动轴90，其中驱动轴90沿着轴承壳体80的纵向轴线A在轴向方向上被设置在轴承壳体80内，如图2中所示。轴承壳体80的纵向轴线A对应于驱动轴90的纵向轴线A且从而是轴承装置70的纵向轴线A。轴承装置90还包括作为径向流体轴承的下风轴承100和上风轴承200，其中下风轴承100和上风轴承200被设置在轴承壳体80和驱动轴90之间。特别地，下风轴承100绕驱动轴90的下风部分设置，并且上风轴承200绕驱动轴90的上风部分设置。驱动轴90可操作地连接到发电机40。发电机40被示出为直驱式发电机。然而，例如，也可以将发电机40设置为齿轮传动式发电机。
图3示出了沿图2的轴承装置70的纵向轴线A的截面的侧视图。在轴承壳体80和驱动轴90之间形成轴承壳体80的内部空间82。润滑剂可以从下风轴承100和上风轴承200泄漏到内部空间82中且从而被收集在轴承壳体80中，该轴承壳体80在轴承壳体80的底部部分中被形成为漏斗状物85。润滑剂泵88被流体连接到轴承壳体80的排出口（未示出）。此外，示出包括润滑剂填充腔室（lubricant flooded chamber）101的下风轴承100和包括润滑剂填充腔室201的上风轴承200，其原理和特征将参考图4和图5进一步进行解释。
图4示出根据图3的细节IV的贯穿上风轴承200及其润滑剂填充腔室201的截面的放大图。径向轴承主体203被附接到轴承壳体80。具体地，径向轴承主体203被附接到在轴承壳体80中形成的柱形座202。径向可倾斜支撑结构204被固定到径向轴承主体203。径向轴承垫205被附接到径向可倾斜支撑结构204。径向轴承垫205被设置成与驱动轴90滑动接触。径向可倾斜支撑结构204允许径向轴承垫205的倾斜运动。包括径向轴承主体203、径向可倾斜支撑结构204和径向轴承垫205的多个这样的径向轴承单元在润滑剂填充腔室201中沿着柱形座202、具体地沿着上风轴承200的柱形座202的周向部分被一连串地设置。
上风轴承200的润滑剂填充腔室201借助于内部密封件206相对于轴承壳体80的内部空间82被密封。上风轴承200的润滑剂填充腔室201的内部密封件206包括多个内部密封板207。两个唇形密封件212.1、212.2被一连串地设置在内部密封件206和驱动轴90之间，以便抵靠驱动轴90密封密封件206。
上风轴承200的润滑剂填充腔室201借助于外部密封件208和防尘密封件210相对于轴承壳体80的外部被密封。外部密封件208包括外部密封板209以及被一连串地设置在外部密封板209和驱动轴90之间的两个唇形密封件212.3、212.4。通过防尘密封板211以及被设置在防尘密封板和驱动轴90之间的另一唇形密封件212.5形成防尘密封件210。防尘密封件210定位成朝向轴承壳体80的外部。防尘密封210将外部密封件208夹在防尘密封件210和外部密封件206之间。
图5示出了根据图3的细节V的贯穿下风轴承100及其润滑剂填充腔室101的截面的放大图。径向轴承主体103被附接到轴承壳体80。具体地，径向轴承主体103被附接到在轴承壳体80中形成的柱形座102。径向可倾斜支撑结构104被固定到径向轴承主体103。径向轴承垫105被附接到径向可倾斜支撑结构104。径向轴承垫105被设置成与驱动轴90滑动接触。径向可倾斜支撑结构104允许径向轴承垫105的倾斜运动。包括径向轴承主体103、径向可倾斜支撑结构104和径向轴承垫105的多个这样的径向轴承单元在润滑剂填充腔室101中沿着柱形座102、具体地沿着下风轴承100的柱形座102的周向部分被一连串地设置。
下风轴承100的润滑剂填充腔室101借助于内部密封件106相对于轴承壳体80的内部空间82被密封。下风轴承100的润滑剂填充腔室101的内部密封件106包括多个内部密封板107。两个唇形密封件112.1、112.2被一连串地设置在内部密封件106和驱动轴90之间，以便抵靠驱动轴90密封密封件106。
润滑剂填充腔室101被流体连接到由轴承装置70的轴向轴承300的润滑剂流动通道303提供的有效路径。轴向轴承300包括轴向轴环301以及被附接到轴向轴承止动件302的多个轴向轴承垫（这里未示出）。轴向轴环301被附接到驱动轴90。轴向轴环301从驱动轴90向外延伸。轴向轴环301沿着驱动轴90的整个周向部分延伸。轴向轴承300的润滑剂流动通道303被形成在轴向轴环301与轴向轴承止动件302的多个轴向轴承垫之间。轴向轴承300的溢流通道304被设置成与润滑剂填充腔室101流体接触。借助于溢流通道304，过量润滑剂可以从润滑剂填充腔室101释放出来。溢流通道304可以被连接到内部空间82以用于将润滑剂释放到轴承壳体80中。下风轴承100具有轴向轴承300，作为油填充腔室101相对于轴承壳体80的外部的密封件。
图6示出了沿图1的风力涡轮机10的另一轴承壳体80的纵向轴线A且贯穿排出口83的截面的侧透视图。如可以看到的，存在在下风轴承100的柱形座102处一连串地设置的多个径向轴承垫105.1、105.2、105.3、105.4、105.5、105.6。内部密封件106被设置在径向轴承垫105.1、105.2、105.3、105.4、105.5、105.6和轴承壳体80的内部空间82之间并且被附接到轴承壳体80、特别是被附接到柱形座102。此外，轴向轴承300被设置在轴承壳体80处、挨着下风轴承100。此外，存在在上风轴承200的柱形座202处设置的多个径向轴承垫205.1、205.2、205.3、205.4、205.5、205.6。内部密封件206被设置在径向轴承垫205.1、205.2、205.3、205.4、205.5、205.6与轴承壳体80的内部空间82之间并且被附接到轴承壳体80、特别是被附接到柱形座202。
图7示出了贯穿上风轴承200的图6的轴承装置70的截面的正视图。多个径向轴承单元213.1、213.2、213.3、213.4、213.5、213.6、213.7、213.8、213.9、213.10、213.11、213.12、213.13、213.14被附接到上风轴承200的柱形座202。柱形座202与轴承壳体80一体地形成。
图8示出图7的轴承装置70的细节图，其示出了径向轴承单元213及其至轴承壳体80的柱形座202的附接的截面。弯曲接口板214与径向轴承垫205相对地被附接到径向轴承单元213的径向轴承主体203，其中接口板214被设置成与被形成为径向流体轴承的上风轴承200的柱形座202接触。径向轴承主体203包括用于径向可倾斜支撑结构204的球窝，所述径向可倾斜支撑结构包括搁置在球窝上的球头。
如图9中所示，接口板214包括第一接口板侧215和第二接口板侧216。第一接口板214具有圆形周向部分。第一接口板侧215定位成与第二接口板侧216相对。第二接口板侧216是平的。第一接口板侧215具有对应于柱形座202的曲率的曲率。进一步，接口板214包括遍布接口板214设置的六个接口板通孔217.1、217.2、217.3、217.4、217.5、217.6。特别地，接口板通孔217.1、217.2、217.3、217.4、217.5、217.6围绕接口板214的中心设置。
如图8中进一步所示，接口板214利用其第一接口板侧215接触轴承壳体80的柱形座202。接口板214借助于沿着截面可见的接口板通孔217被连接，将接口板214紧固到径向轴承主体203的螺栓可以插入到所述接口板通孔中。
径向轴承主体203借助于例如螺栓的两个紧固元件219.1、219.2被固定到柱形座，所述紧固元件部分延伸通过径向轴承主体203并突入到轴承壳体80的柱形座202中。紧固元件219.1、219.2沿着柱形座202的周向部分在切线方向上被定位成彼此相对。紧固元件219.1、219.2阻止接口板214的运动且从而阻止径向轴承主体203在径向方向上从轴承壳体80至驱动轴90的运动。
径向轴承主体203借助于被设置在轴承壳体80的柱形座202的沟槽中的两个限位止动件220.1、220.2被固定，以便阻止接口板214的运动且从而阻止径向轴承主体203沿着柱形座202的周向部分在切线方向上的运动。因此，这两个限位止动件220.1、220.2被设置成沿着柱形座202的周向部分在切线方向上与径向轴承主体203相邻且接触并且在切线方向上彼此相对。

Claims (12)

1.一种用于风力涡轮机（10）的轴承装置（70），所述轴承装置包括轴承壳体（80）和驱动轴（90），其中所述驱动轴（90）沿着所述轴承壳体（80）的纵向轴线(A)在轴向方向上设置在所述轴承壳体（80）内，所述轴承装置（70）还包括下风轴承（100）和上风轴承（200），其中所述下风轴承（100）和所述上风轴承（200）设置在所述轴承壳体（80）和所述驱动轴（90）之间，其中，所述下风轴承（100）和/或所述上风轴承（200）是径向流体轴承，所述径向流体轴承包括多个径向轴承主体（203）、固定到所述多个径向轴承主体（203）的多个径向可倾斜支撑结构（204），其中多个径向轴承垫（205）中的每一个附接到所述多个径向可倾斜支撑结构（204）中的一个，并且所述多个径向轴承垫（205）围绕所述驱动轴（90）设置，
其特征在于，
至少一个弯曲的接口板（214）与所述径向轴承垫（205）相对地附接到所述多个径向轴承主体（203）中的至少一个，其中所述接口板（214）设置成与所述径向流体轴承的柱形座（202）接触。
2.根据权利要求1所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述至少一个弯曲的接口板（214）的与所述柱形座（202）接触的第一接口板侧（215）具有与所述柱形座（202）的曲率对应的曲率。
3.根据权利要求2所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述至少一个弯曲的接口板（214）的与所述第一接口板侧（215）相对定位的第二接口板侧（216）是主要平的或平的。
4.根据权利要求2或3所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述至少一个弯曲的接口板（214）中的至少一个包括用于将所述至少一个弯曲的接口板（214）附接到所述多个径向轴承主体（203）中的所述至少一个的至少一个接口板附接装置（217）。
5.根据权利要求2或3所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述至少一个弯曲的接口板附接装置（217）中的至少一个是接口板通孔。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述柱形座（202）形成在所述轴承壳体（80）中。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述至少一个弯曲的接口板（214）所附接到的所述多个径向轴承主体（203）中的所述至少一个借助于附接到所述柱形座（202）的限位止动件（220）被固定，其中所述限位止动件（220）沿着所述柱形座（202）的周向部分在切线方向上与所述多个径向轴承主体（203）中的所述至少一个相邻。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述至少一个弯曲的接口板（214）所附接到的所述多个径向轴承主体（203）中的所述至少一个借助于至少一个紧固元件（219）固定到所述柱形座（202），其中所述至少一个紧固元件（219）至少部分地延伸穿过所述多个径向轴承主体（203）中的所述至少一个。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承装置（70），
其特征在于，
所述多个径向可倾斜支撑结构（204）中的至少一个包括球头。
10.根据权利要求9所述的轴承装置（70），
其特征在于，
固定包括所述球头的所述多个径向可倾斜支撑结构（204）中的所述至少一个的所述多个径向轴承主体（203）中的所述至少一个包括用于所述球头的球窝。
11.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承装置（70），
其特征在于，
多个径向可倾斜支撑结构（204）中的至少一个借助于弹簧连接件（218）固定到所述多个径向轴承主体（203）中的至少一个。
12.一种风力涡轮机（10），包括根据权利要求1至11中的任一项所述的轴承装置（70），其中，所述风力涡轮机（10）还包括可操作地连接以驱动所述驱动轴（90）的转子（50）以及可操作地连接以由所述驱动轴（90）驱动的发电机（40）。
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