CN112585353A - 风力涡轮机的转子的轴承组件和风力涡轮机 - Google Patents

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CN112585353A CN201980056608.7A CN201980056608A CN112585353A CN 112585353 A CN112585353 A CN 112585353A CN 201980056608 A CN201980056608 A CN 201980056608A CN 112585353 A CN112585353 A CN 112585353A
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Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机的转子（11）的轴承组件（10），即在固定壳体（12）中的转子（11）的轴（13）的轴承。转子的轴（13）特别地经由毂（14）联接到转子（11）的转子叶片。轴承组件包括壳体侧轴向滑动轴承段（17），其面向转子叶片或毂（14），接合在壳体（12）上，与壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠转子（11）的第一轴向滑动表面（19）；壳体侧轴向滑动轴承段（21），其背向转子叶片或毂（14），接合在壳体（12）上，与壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠转子（11）的第二轴向滑动表面（23）；壳体侧径向滑动轴承段（25），其面向转子叶片或毂（14），接合在壳体（12）上，与壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠转子（11）的第一径向滑动表面（27）；以及壳体侧径向滑动轴承段（28），其背向转子叶片或毂（14），接合在壳体（12）上，与壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠转子（11）的第二径向滑动表面（30）。轴向滑动轴承段（17、21）被支撑抵靠在其上的轴向转子（11）滑动表面（19、23）之间的轴向距离限定了轴承组件（10）的轴承长度l，并且径向滑动轴承段（25、28）被支撑抵靠在其上的径向转子（11）滑动表面（27、30）限定了轴承组件（10）的轴承直径d，其中对于轴承长度1与轴承直径d之间的比V=l/d，V≤1适用。

Description

风力涡轮机的转子的轴承组件和风力涡轮机
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机的转子的轴承组件。此外，本发明涉及一种具有轴承组件的风力涡轮机。
背景技术
为了安装与风力涡轮机的转子叶片联接并由风力涡轮机的转子叶片驱动的风力涡轮机的转子，到目前为止，在实践中专门采用滚动轴承。在滚动轴承故障的情况下，必须拆卸整个传动系。这使得必需完全拆卸风力涡轮机。
从WO 2011/127510中已知一种利用滑动轴承的风力涡轮机转子的轴承组件。该轴承组件包括彼此以一轴向距离布置的至少两个滑动轴承，其由滑动轴瓦组成，其中滑动轴承被布置在相对于彼此成角度定位的平面中。提供滑动轴承段的滑动轴承的滑动轴承垫被定位在倾斜的滚道上，因此要求球形形式的相应滑动表面。此种球形形式的相应滑动轴承表面只能用大量的支出来生产。WO 2011/127510的另一个缺点在于大的轴承组件构造。
需要一种风力涡轮机的转子的轴承组件，该轴承组件可以容易地生产，在故障的情况下不需要完全拆卸风力涡轮机，并具有紧凑设计。
发明内容
从这点出发，本发明基于创造风力涡轮机的转子的新类型的轴承组件和具有此种轴承组件的风力涡轮机的目标。
该目标通过根据权利要求1所述的轴承组件解决。用于将风力涡轮机的转子安装在风力涡轮机的固定壳体中的根据本发明的轴承组件至少包括以下组件：第一，面向转子叶片或毂的壳体侧轴向滑动轴承段，其接合在壳体上、与壳体固定在一起、并被支撑抵靠转子的第一轴向滑动表面。第二，背向转子叶片或毂的壳体侧轴向滑动轴承段，其接合在壳体上、与壳体固定在一起、并被支撑抵靠转子的第二轴向滑动表面。第三，面向转子叶片或毂的壳体侧径向滑动轴承段，其接合在壳体上、与壳体固定在一起、并被支撑抵靠转子的第一径向滑动表面。第四，背向转子叶片或毂的壳体侧径向滑动轴承段，其接合在壳体上、与壳体固定在一起、并被支撑抵靠转子的第二径向滑动表面。在轴向滑动轴承段支撑在其上的转子的轴向滑动表面之间的轴向距离限定轴承组件的轴承长度l。在径向滑动轴承段支撑在其上的转子的径向滑动表面限定轴承组件的轴承直径d。对于轴承长度l和轴承直径d之间的比V = l/d，下式适用：V≤1。径向轴承直径也可以不同。轴承直径d也可以是：前轴承直径d1加后轴承直径d2，其中d =（d1 + d2）/2。
由于紧凑的设计和容易的制造性，根据本发明的轴承组件在故障的情况下确保对各独立滑动轴承段的单独接近。因此，在故障的情况下不需要完全拆卸风力涡轮机。
优选地，0.25≤V≤1适用于轴承长度l和轴承直径d之间的比V = l/d。特别优选地，0.5≤V≤1适用于轴承长度l和轴承直径d之间的比V = l/d。最优选地，0.6≤V≤0.9，特别是0.7≤V≤0.8适用于轴承长度l和轴承直径d之间的比V = l/d。这些比对于提供紧凑设计是特别优选的。
根据有利的进一步发展，轴向滑动轴承段和径向滑动轴承段各自包括被支撑在转子的相应滑动表面上的滑动轴承体。转子的相应滑动表面是金属的。至少在相应滑动轴承体的被支撑在转子的相应滑动表面上的侧面上，该相应滑动轴承体由PEEK（聚醚醚酮）或PK（聚酮）制成。特别地，当至少在滑动轴承体的被支撑在转子的相应滑动表面上的该侧面上，滑动轴承体由PEEK或PK组成时，轴承组件的紧凑设计可以特别有利地产生。至少部分地由此种材料生产的轴承体可以安全地吸收高的轴承载荷。
根据本发明的风力涡轮机在权利要求10中限定。
附图说明
从从属权利要求和以下描述中获得本发明的优选的进一步的改进。借助于附图，本发明的示例性实施例被更详细地说明，而不限于此。附图示出：
图1示出根据本发明的风力涡轮机的转子的轴承组件的截面图；
图2示出图1的细节；
图3示出图1的进一步细节；
图4示出根据本发明的风力涡轮机的转子的轴承组件的第二截面图。
具体实施方式
本发明涉及一种风力涡轮机的转子的轴承组件，该轴承组件联接到转子叶片。风力涡轮机的这种转子也被称为风力涡轮机的主转子。此外，本发明涉及具有轴承组件的风力涡轮机。
图1示出了用于风力涡轮机的转子11的轴承组件10的节取，该轴承组件10用于将转子11安装在固定壳体12中。在转子11中，示出了轴13和连接到轴13的毂14，其中在毂14上安装有未示出的由风驱动的转子叶片。在壳体12中，示出了固定的机器支架15，壳体节段16接合在该机器支架15上。
图2、图3和图4示出了根据图1的轴承组件10的不同细节，即不同的横截面，其中在图2和图3中，在所选择的横截面中，径向滑动轴承段以及在图4中另外还有轴向滑动轴承段是可见的。
轴承组件10包括面向转子叶片或毂14的壳体侧轴向滑动轴承段17，其包括滑动体18。相应轴向滑动段17的面向转子叶片或毂14的滑动体18连接到壳体节段16，与壳体节段16固定在一起，并被支撑抵靠转子11的轴13的第一轴向滑动表面19，该第一轴向滑动表面19由转子11的第一轴向轴环20形成。该第一轴向轴环20是轴13的组成部分。
此外，轴承组件10包括背向转子叶片或毂14的壳体侧轴向滑动轴承段21，该壳体侧轴向滑动轴承段21继而接合在壳体12的壳体节段16上，与壳体节段16固定在一起，并且其滑动体22被支撑抵靠转子11的第二轴向滑动表面23。用于背向毂14的轴向滑动段21的滑动体22的该第二轴向滑动表面23由另外的轴向轴环24提供，其不是轴13的组成部分，而是以固定的方式连接到轴13。
此外，轴承组件10包括径向滑动轴承段，即，面向转子叶片或毂14的壳体侧径向滑动轴承段25和背向转子叶片或毂14的壳体侧径向滑动轴承段28。径向滑动轴承段25、28各自包括连接到壳体12的滑动体26、29，其中壳体侧径向滑动轴承段25、28的滑动体26、29被支撑抵靠转子11（即转子11的轴13）的径向滑动表面27、30。
在转子11的轴向滑动表面19、23之间的轴向距离，以及因此在面向转子或毂14的壳体侧轴向滑动段17的滑动体18的侧面和背向转子或毂14的壳体侧轴向滑动段21的滑动体22的侧面之间的轴向距离（滑动体18、22将它们自身支撑在这些轴向滑动表面19、23上），限定轴承组件10的轴向轴承长度l，该长度l在图3和图4中特别示出。转子11（即转子11的轴13）的径向滑动表面27和30（壳体侧径向滑动轴承段25、28的滑动体26、29支撑在其上），或者径向滑动轴承段25、28的滑动体26、29（其被支撑在这些滑动轴承表面27、30上）的侧面限定轴承组件10的轴承直径d，该直径d同样在图3和图4中特别示出。
V≤1适用于该轴承长度l与该轴承直径d之间的比V = l/d。
优选地，0.25≤V≤1适用于该比。
特别优选地，0.5≤V≤1适用。
最优选地，0.6≤V≤0.9，特别是0.7≤V≤0.8适用。
如上所述的风力涡轮机的转子11的轴承组件10利用滑动轴承段17、21、25和28。没有滚动轴承。被实施为轴向滑动轴承段17、21和径向滑动轴承段25、28的滑动轴承段不需要任何球形构造。轴向滑动轴承段17、21和径向滑动轴承段25、28绕轴13或轴13的旋转轴线呈圆形布置。可以实现紧凑尺寸。凭借紧凑尺寸和简单的可生产性，可以独立地接近各独立滑动轴承段，而无需完全拆卸风力涡轮机的传动系。在维护的情况下，滑动轴承段17、21、25、28可经由至少一个所谓的检修孔31接近，该检修孔31大约在轴向滑动轴承段17、21之间、在轴承组件10的轴向中间被引入到轴中。如已经解释的，轴向滑动轴承段17、21和径向滑动轴承段25、28各自包括滑动轴承体18、22、26、29，其被支撑在转子11（即，转子11的轴13）的相应滑动表面19、23、27、30上。相应滑动表面19、23、27、30被实施为金属的。
相应滑动轴承体18、22、26、29至少在其被支撑在转子11的相应滑动表面19、23、27、30上的该侧面上包括PEEK（聚醚醚酮）或PK（聚酮）材料。此类材料可以吸收高的轴承载荷。
在此，相应滑动体18、22、26、29可以完全由此种PEEK或PK材料组成，或者在其被支撑在相应滑动表面19、23、27、30上的该侧面上承载此种PEEK或PK材料的区段或涂层，其然后优选地被施加到相应滑动体18、22、26、29的金属主体上。
根据本发明的轴承组件10特别地用于没有变速器的风力涡轮机中，其也被称为直接驱动风力涡轮机。在此类直接驱动风力涡轮机中，具有非常短的构造的轴承组件10是特别有利的。
参考编号列表
10 轴承组件
11 转子
12 壳体
13 轴
14 毂
15 机器支架
16 壳体节段
17 壳体侧轴向滑动轴承段
18 滑动体
19 滑动表面
20 轴向轴环
21 壳体侧轴向滑动轴承段
22 滑动体
23 滑动表面
24 轴向轴环
25 壳体侧径向滑动轴承段
26 滑动体
27 滑动表面
28 壳体侧径向滑动轴承段
29 滑动体
30 滑动表面
31 检修孔。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种风力涡轮机的转子（11）的轴承组件（10），即，用于将所述转子（11）的轴（13）安装在固定壳体（12）中的轴承组件（10），其中所述转子的所述轴（13）特别地经由毂（14）连接到所述转子（11）的转子叶片，
具有面向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧轴向滑动轴承段（17），其接合在所述壳体（12）上，与所述壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第一轴向滑动表面（19），
具有背向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧轴向滑动轴承段（21），其接合在所述壳体（12）上，与所述壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第二轴向滑动表面（23），
具有面向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧径向滑动轴承段（25），其接合在所述壳体（12）上，与壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第一径向滑动表面（27），
具有背向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧径向滑动轴承段（28），其接合在所述壳体（12）上，与所述壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第二径向滑动表面（30），
其中，在所述转子（11）的其上支撑所述轴向滑动轴承段（17、21）的所述轴向滑动表面（19、23）之间的轴向距离限定所述轴承组件（10）的轴承长度l，
其中，所述转子（11）的其上支撑所述径向滑动轴承段（25、28）的所述径向滑动表面（27、30）限定所述轴承组件（10）的轴承直径d，
其中0.5≤V≤1适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的比V = l/d。
2. 根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，0.5≤V≤1适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的所述比V = l/d。
3. 根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，0.6≤V≤0.9适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的所述比V = l/d。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的轴承组件，其特征在于，0.7≤V≤0.8适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的所述比V = l/d。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轴承组件，其特征在于，
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）具有优选为金属的主体，所述主体在相应滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27、30）上的侧面上承载PEEK（聚醚醚酮）的涂层。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的轴承组件，其特征在于
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）完全由PEEK（聚醚醚酮）组成。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的轴承组件，其特征在于
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）具有优选为金属的主体，所述主体在相应滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27、30）上的侧面上承载PK（聚酮）的涂层。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的轴承组件，其特征在于
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）完全由PK（聚酮）组成。
9.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机具有转子（11）和壳体（12）以及用于将所述转子（11）的轴安装在所述壳体（12）中的轴承组件（10），其中所述转子的所述轴（13）特别地经由毂（14）联接到所述转子（11）的转子叶片，其特征在于，所述轴承组件（10）根据权利要求1至8中任一项而形成。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机是无变速器的直接驱动风力涡轮机。

Claims (11)

1.一种风力涡轮机的转子（11）的轴承组件（10），即，用于将所述转子（11）的轴（13）安装在固定壳体（12）中的轴承组件（10），其中所述转子的所述轴（13）特别地经由毂（14）连接到所述转子（11）的转子叶片，
具有面向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧轴向滑动轴承段（17），其接合在所述壳体（12）上，与所述壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第一轴向滑动表面（19），
具有背向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧轴向滑动轴承段（21），其接合在所述壳体（12）上，与所述壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第二轴向滑动表面（23），
具有面向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧径向滑动轴承段（25），其接合在所述壳体（12）上，与壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第一径向滑动表面（27），
具有背向所述转子叶片或所述毂（14）的壳体侧径向滑动轴承段（28），其接合在所述壳体（12）上，与所述壳体（12）固定在一起，并被支撑抵靠所述转子（11）的第二径向滑动表面（30），
其中，在所述转子（11）的其上支撑所述轴向滑动轴承段（17、21）的所述轴向滑动表面（19、23）之间的轴向距离限定所述轴承组件（10）的轴承长度l，
其中，所述转子（11）的其上支撑所述径向滑动轴承段（25、28）的所述径向滑动表面（27、30）限定所述轴承组件（10）的轴承直径d，
其中V≤1适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的比V = l/d。
2. 根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，0.25≤V≤1适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的所述比V = l/d。
3. 根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，0.5≤V≤1适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的所述比V = l/d。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的轴承组件，其特征在于，0.6≤V≤0.9适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的所述比V = l/d。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的轴承组件，其特征在于，0.7≤V≤0.8适用于所述轴承长度l与所述轴承直径d之间的所述比V = l/d。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承组件，其特征在于，
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）具有优选为金属的主体，所述主体在相应滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27、30）上的侧面上承载PEEK（聚醚醚酮）的涂层。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承组件，其特征在于
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）完全由PEEK（聚醚醚酮）组成。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承组件，其特征在于
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）具有优选为金属的主体，所述主体在相应滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27、30）上的侧面上承载PK（聚酮）的涂层。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的轴承组件，其特征在于
所述轴向滑动轴承段（17、21）和所述径向滑动轴承段（25、28）各自包括滑动轴承体（18、22、26、29），所述滑动轴承体被支撑在所述转子（11）的相应滑动表面（19、23、27， 30）上，
所述转子的相应滑动表面（19、23、27、30）是金属的，
相应滑动轴承体（18、22、26、29）完全由PK（聚酮）组成。
10.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机具有转子（11）和壳体（12）以及用于将所述转子（11）的轴安装在所述壳体（12）中的轴承组件（10），其中所述转子的所述轴（13）特别地经由毂（14）联接到所述转子（11）的转子叶片，其特征在于，所述轴承组件（10）根据权利要求1至9中任一项而形成。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机是无变速器的直接驱动风力涡轮机。
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