CN117739014A - 包括轴承垫的流体膜轴承以及更换轴承垫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风力涡轮机(1)的转子毂部(3)的流体膜轴承(2)，其包括围绕纵向轴线相互可旋转地耦接的第一部分(10)和第二部分(11)。根据本发明，第一部分(10)包括环形的第一滑动表面(14)，环形的第一滑动表面(14)沿着第一部分(10)沿所述流体膜轴承(2)的周向方向延伸。另外，第二部分(11)包括支撑结构(18)和第一组轴承垫(12、13)，第一组轴承垫(12、13)耦接到支撑结构(18)并且具有轴承垫滑动表面(17)，轴承垫滑动表面(17)被配置成在第一滑动表面(14)上滑动。另外，所述流体膜轴承(2)还包括布置在第一部分(10)和第二部分(11)之间的密封件(19)。

Description

包括轴承垫的流体膜轴承以及更换轴承垫的方法
技术领域
本发明涉及一种包括轴承垫的流体膜轴承。本发明进一步涉及一种更换流体膜轴承中的轴承垫的方法。
背景技术
风力涡轮机越来越多地用于产生电能。风力涡轮机包括塔架和安装在塔架上的机舱，毂部附接到机舱。转子安装在毂部处并且耦接到发电机。多个叶片从转子延伸。这些叶片按如下方式取向：经过叶片的风使转子转动，从而驱动发电机。因此，叶片的旋转能被传送到发电机，发电机然后将该机械能转换成电力并将该电力传送到电力网。
在风力涡轮机中，如毂部或可旋转轴的可旋转部件必须支撑在风力涡轮机的静止部分上。因此，使用一个或多个轴承。由于在操作期间作用在风力涡轮机的可旋转部分上的负载，用于将风力涡轮机的可旋转部件支撑在静止部件上的轴承可能遭受磨损或损坏，使得经常需要涉及从风力涡轮机移除轴承的用于维持轴承的功能的修复程序和/或维护程序。然而，由于轴承、尤其是风力涡轮机的主轴承的大小和重量，这些程序可能冗长并且涉及外部起重机，并且在海上风力涡轮机的情况下，还使用船只来支撑用于移除和/或更换轴承的外部起重机。
在EP 3460272 A1中，描述一种用于更换风力涡轮机的主轴承的轴承部件的方法。通过机械地移动轴来卸载轴承部件，其中该轴承部件然后借助于更换工具设备从其安装位置轴向移动或者轴向移动到其安装位置中。此程序是繁重的，并且需要大量装备和复杂的操作。
特别是对于流体膜轴承，诸如在文献WO 2013/034391 A2中公开的流体膜轴承，其包括安装在轴承环上以允许部件的旋转的多个轴承垫，由轴承传送的高负载必须由轴承垫支撑，轴承垫因允许轴承的旋转的滑动移动而易于磨损。
尤其是用于相对重且强负载部件(如风力涡轮机的毂部)的流体膜轴承在轴承垫的滑动表面处承受高磨损和拉伤。虽然此磨损和拉伤随着在轴承垫滑动表面与轴承环的滑动表面之间形成流体膜而减少，但是一定量的磨损和拉伤仍然是不可避免的，因为一旦达到一定旋转速度，便仅在这些轴承中建立流体膜。因此，必需以特定间隔更换流体膜轴承的垫，以确保流体膜轴承的正确功能。
轴承垫布置在轴承的两个环之间，并且没有便捷通路进行维修任务。流体膜轴承的轴承垫的更换成问题，因为为了提供到轴承垫的通路，必需提供允许接达(接近，access)这些环之间的空间的专用爬行空间。
替代地，可以从轴承内提供到轴承垫的通路。从EP 3904711 A1已知，可以通过轴承的支撑结构中的开口或窗口更换轴承垫。根据此文献，针对每一轴承垫，在支撑结构处提供窗口，以允许通过相应窗口更换每一单个轴承垫。该窗口被定位成靠近于该垫，使得通过窗口的直接更换是可能的。与将轴承部件吊出风力涡轮机以进行更换的其他方法相比，在此文献中提出的方法提供更换轴承垫的高效且更便宜的方式，但是支撑结构处的每一窗口削弱轴承的结构完整性。此解决方案仅可以适用于有限数量的轴承垫，这极大地限制可以由轴承传送的负载、并且因此限制轴承的潜在承载能力。然而，风力涡轮机的大小不断增加，并且现代风力涡轮机必须承受的负载不断增加，这需要大量垫才能够支撑这些高负载。因此，在文献EP 3904711 A1中提出的解决方案不适于现代风力涡轮机。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于风力涡轮机的流体膜轴承，其具有降低的复杂性和成本，并且还易于维护。本发明的目的还在于提供一种用于更换流体膜轴承垫的方法，其比本领域中已知的方法更容易执行。
此问题通过根据权利要求1的流体膜轴承并且通过根据权利要求12的更换所述流体膜轴承的轴承垫的方法解决。
根据本发明，一种用于风力涡轮机的转子毂部的流体膜轴承包括围绕纵向轴线相互可旋转地耦接的第一部分和第二部分。所述第一部分包括环形的第一滑动表面，所述环形的第一滑动表面沿着所述第一部分沿所述流体膜轴承的周向方向延伸。所述第二部分包括支撑结构和第一组轴承垫，所述第一组轴承垫耦接到所述支撑结构并且具有被配置成在所述第一滑动表面上滑动的轴承垫滑动表面。
所述轴承垫可以是倾斜的轴承垫或非倾斜的轴承垫或两者的组合，并且沿轴向和/或径向方向将轴承的可旋转部分支撑在轴承的静止部分上。
轴承垫可以包括数个部件，例如外轴承部分、用于通过螺栓或类似物附接到一结构的支撑部分、用于确保轴承垫能够倾斜的倾斜支撑部分和/或用于确保轴承垫和倾斜支撑件的预加载的弹性装置，如例如弹簧。
在流体膜轴承中，在轴承垫滑动表面与第一部分的环形第一滑动表面之间形成流体膜。根据配置，第一部分可以是轴承的旋转部分。替代地，第一部分可以是轴承的静止部分。
垫滑动表面、环形的第一滑动表面以及下文论述的任何其他滑动表面都可以被涂覆，以进一步减少摩擦，例如涂覆有巴氏合金(babbitt)、白金属、聚合物或某一其他材料。不同的滑动表面可以涂覆有不同的材料或相同的材料。还可以使一些或全部滑动表面没有涂层或不进行其他表面处理。
根据本发明，流体膜轴承还包括布置在第一部分和第二部分之间的密封件，用于密封流体膜轴承的内部空间，轴承垫布置在该内部空间中。密封件覆盖内部空间的开口。通过具有密封件，防止了在流体膜轴承的滑动表面中使用的润滑剂的泄漏，因为泄漏可能损坏传动系的其他部件，诸如发电机或其他电气部件，诸如致动器。
根据本发明，密封件是可拆卸的，其中开口足够宽，以允许当密封件被拆卸时通过开口更换多个轴承垫。足够宽的可拆卸密封件允许通过密封件更换轴承垫。
根据本发明的一实施例，所述第一组轴承垫包括轴向轴承垫。轴向轴承垫将第一部分轴向地支撑在第二部分上、特别是第二部分的支撑结构上。优选地，第一部分是沿轴向方向支撑在第二部分上的可旋转部分，第二部分是静止部分。
当拆卸密封件时，可通过开口沿径向方向更换轴向轴承垫。与现有技术中已知的方法相比，这简化了轴向轴承垫的更换。
根据本发明的另一实施例，所述第一部分进一步包括环形的第二滑动表面，所述环形的第二滑动表面沿着所述第一部分沿所述流体膜轴承的周向方向延伸。所述第二部分进一步包括第二组轴承垫，所述第二组轴承垫耦接到所述支撑结构并且具有被配置成在所述第二滑动表面上滑动的轴承垫滑动表面。所述第二组轴承垫包括径向轴承垫。
为实现内部部分和外部部分相对于彼此的平滑旋转，优选地，所有所使用的滑动表面都实质上平行于轴承的周向方向。由于生产期间的公差、部件的未对准等等，在相应滑动表面的表面与周向方向之间可能出现例如小于1度的小角度。
根据本发明的另一实施例，所述第一部分进一步包括环形的第三滑动表面，所述环形的第三滑动表面沿着所述第一部分沿所述流体膜轴承的周向方向延伸。所述第二部分进一步包括第三组轴承垫，所述第三组轴承垫耦接到所述支撑结构并且具有被配置成在所述第三滑动表面上滑动的轴承垫滑动表面。所述第三组轴承垫包括轴向轴承垫。
根据本发明的另一优选实施例，支撑结构包括用于更换轴承垫的多个窗口。一些轴承垫，诸如径向轴承垫，可能无法从密封件的开口处接达。因此，在支撑结构处具有额外的窗口允许触及这些轴承垫。然而，只有必要的窗口应该在支撑结构处被钻出，因为支撑结构中的窗口削弱了支撑结构，因为在支撑结构中钻出窗口削弱了窗口周围的材料，这可能导致轴承中的裂纹。机械应力可能进一步产生材料断裂的风险，并且由于较弱的材料特性，窗口区域易于发生这种断裂。因此，与现有技术中已知的支撑结构相比，更少的窗口导致加强的支撑结构。
优选地，用于更换轴承垫的多个窗口的至少一部分是轴向窗口，该轴向窗口周向地布置，用于使得轴承垫轴向移位穿过窗口以用于更换轴承垫。因此，轴向轴承垫可通过轴向窗口移除和/或插入。通过在静止部分的周向部分上设置窗口，能够在轴向方向上移除和插入滑动垫。
优选地，用于更换轴承垫的多个窗口的至少一部分是径向窗口，所述径向窗口周向地布置，用于使得轴承垫径向移位通过窗口以用于更换轴承垫。因此，轴承垫可通过径向窗口移除和/或插入。通过在静止部分的周向部分上提供窗口，能够在径向方向上移除和插入滑动垫。
根据本发明的另一实施例，所述窗口布置在第二部分的外周向部分处。
优选地，通过静止部分的外周向部分中的窗口从静止部分的内部更换至少一些轴承垫。从静止部分的内部更换轴承垫、因此移除轴承垫并插入替换轴承垫具有如下优点：特别是当所述轴承充当风力涡轮机中的主轴承时，可容易地从静止部分的内部接达轴承垫。
根据本发明的另一实施例，第一部分布置在第二部分的外周向部分上和/或第二部分的径向外侧。利用这种配置，更容易接达垫，因为它们可以通过窗口从第二部分的径向内部部分更换，或者通过开口通过径向外部部分更换。
根据本发明的另一实施例，第一部分是可旋转的部分，并且第二部分是静止部分。
因此，所述轴承垫沿轴向和/或径向方向将轴承的可旋转部分支撑在轴承的静止部分上。
所述轴承垫可以例如布置在轴承的环形可旋转部分与静止部分之间，从而将所述可旋转部分支撑在所述静止部分上。
所述静止部分可以相应地例如是中空轴或者连接到中空轴，其中可通过静止部分的外周向部分中的一个或多个窗口以及通过拆卸密封件时留下的开口从中空轴的内部接达轴承垫。例如布置在静止部分的外周向部分与可旋转部分之间的轴承垫(所述可旋转部分布置在静止部分的外周向部分上并由所述轴承垫支撑在静止部分上)可以通过由拆卸的密封件留下的开口至少部分地沿径向方向朝向静止部分的外部、因此远离静止部分的中心被移除和/或更换。另外，所述静止部分可以在其外周向部分中提供一个或多个窗口，所述窗口允许接达所述轴承垫，所述轴承垫不能通过拆卸的密封件留下的开口替换。
根据本发明的另一实施例，所述流体膜轴承包括环形的可旋转部分、静止部分和多个轴承垫，其中所述静止部分是环形的，并且所述可旋转部分布置在所述静止部分的周向部分上，其中所述可旋转部分由轴承垫沿径向和/或轴向方向支撑在所述静止部分上，其中所述静止部分包括多个轴向和/或径向窗口，所述多个轴向和/或径向窗口在静止部分的周向部分中周向地布置和/或轴向移位地布置，其中所述轴承垫可通过所述窗口移除和/或插入。
通过在静止部分的周向部分中提供窗口，实现轴承垫的轴向和/或径向移除和/或轴向和/或径向插入。可旋转部分可以布置在静止部分的内周向部分上或静止部分的外周向部分上。
轴承垫可以通过窗口沿径向向内方向朝向环形静止部分的中心点移除或者通过由拆卸的密封件留下的开口远离环形静止部分的中心点沿径向向外方向移除，所述轴承垫支撑布置在静止部分的外周向部分上的可旋转部分。相应地，将可旋转部分支撑在静止部分的内周向部分上的轴承垫可以通过静止部分的周向部分中的窗口沿径向向外方向更换或通过由拆卸的密封件留下的开口沿径向向内方向更换。可以例如通过分别将径向支撑式轴承垫轴向地移出空腔或凹部而将径向支撑式轴承垫从轴承的内部移除，所述空腔或凹部包括轴向窗口并且容纳所述径向支撑式轴承垫。
根据本发明的另一实施例，所述轴承垫通过耦接装置保持在第一部分与第二部分之间的适当位置，所述耦接装置在第一部分与第二部分之间施加负载，从而向布置在第一部分与第二部分之间的轴承垫施加力并防止所述轴承垫移位。所述耦接装置被配置成通过松开所述耦接装置来释放第一部分与第二部分之间的所述负载。
根据本发明的另一实施例，所述耦接装置是螺栓。
优选地，所述轴承垫通过向轴承垫施加力的螺栓连接而固定到所述轴承，其中通过松开所述螺栓连接和/或通过形状配合连接来释放所述力。
在本发明的优选实施例中，所述轴承包括具有一个或多个致动器、特别是至少一个机械致动器和/或至少一个液压致动器的致动器装置，其中所述致动器装置适于从所述轴承垫中的至少一者移除可旋转部分的负载。所述致动器装置的所述至少一个致动器可以布置在所述轴承的轴承箱内部。还可能的是，所述至少一个致动器安装到轴承的轴承箱的外部，其中所述致动器朝向可旋转部分和静止部分的耦接例如经由活塞发生。还可能的是，所述轴承包括至少一个机械致动器和至少一个液压致动器，其中所述至少一个机械致动器用于将由至少一个液压致动器移位的可旋转部分紧固在所移位的位置中。
在本发明的优选实施例中，所述致动器装置的所述至少一个致动器被布置成从轴承垫周向地移位。所述轴承垫可以沿周向和/或轴向移位地布置在静止部分与可旋转部分之间，用于沿径向和/或轴向方向将可旋转部分支撑在静止部分上。优选地，所述致动器装置的所述至少一个致动器被布置成从轴承垫中的每一者沿周向移位。通过提供包括多个致动器的致动器装置，单独的致动器可以例如沿周向布置在轴承垫之间，使得获得紧凑大小的轴承。
在本发明的优选实施例中，所述致动器装置包括：至少一个径向致动器，其至少部分地布置在静止部分与可旋转部分之间以用于在可旋转部分上施加径向力；和/或至少一个轴向致动器，其至少部分地布置在可旋转部分与静止部分的周向部分上的凸出部之间以用于在可旋转部分上施加轴向力。所述凸出部可以例如是安装到静止部分的轴承盖或静止部分的周向部分的凸出部。所述凸出部可以特别是相邻于可旋转部分从周向部分凸出，使得至少一个致动器可以布置在所述凸出部与可旋转部分之间，以用于在可旋转部分上施加力来卸载所述轴承垫中的一者或多者。
优选地，所述轴承包括轴承箱，其中所述致动器装置布置在所述轴承箱内部。所述轴承箱可以例如至少部分地由轴承盖和/或可旋转部分和/或静止部分形成，其中所述轴承箱特别地容纳轴承垫、可旋转部分和/或轴承中使用的流体之间的接触区。
因此，轴承垫通常包括：接触区，其形成所述垫的滑动表面，也称为轴承垫滑动表面；以及支撑部分，诸如轴承箱，其用于将所述接触区安装到第二部分。所述接触区与支撑部分之间的连接通常允许接触区沿至少一个方向倾斜，以补偿内部部分和外部部分的轻微未对准，并且补偿公差。所述接触区可以例如通过枢轴、球窝连接(ball-in-socketconnection)或挠曲支撑件连接到所述支撑部分。在现有技术中已知用于提供这种垫的各种方法。应注意，在一些情况下，仅接触区被认为是垫，而支撑部分被认为是垫支撑件。接触区与支撑部分之间的连接也可以形成为单件，例如在挠曲支撑件的情况下，这些部分的组合可以简称为垫。
优选地，所述致动器装置的所述一个或多个致动器均固定到轴承的静止部分或可旋转部分。在所述至少一个致动器的致动期间，固定到轴承的一个部分的致动器可以耦接到轴承的相应另一部分以在所述另一部分上施加力，以便在静止部分与可旋转部分之间产生位移，从而致使卸载所述轴承的轴承垫中的至少一者。所述至少一个致动器可以分别直接或间接地附接到所述静止部分或所述可旋转部分。
在本发明的优选实施例中，使用所述致动器装置将所述力施加到第一部分，所述致动器装置包括至少一个致动器、特别是至少一个机械致动器和/或至少一个液压致动器。所述致动器装置的所述至少一个致动器可以将第一部分推离轴承垫，使得所述轴承垫从所述第一部分的重量卸载。因此，例如约1mm的小位移已经足矣。通过所述致动器装置，可以分别在更换轴承垫之前向第一部分施加力，并且在更换轴承垫之后移除力。例如，可以使用液压千斤顶作为液压致动器。
所述致动器装置和/或轴承可以包括机械固定设备，所述机械固定设备将第一部分固定在其所移位的位置中，用于例如在液压致动器断电的情况下对其进行紧固。例如，可以使用螺钉或螺纹螺栓作为机械致动器以将第一部分推离第二部分。可能的是，使用至少一个机械致动器和至少一个液压致动器，其中所述至少一个机械致动器充当机械固定设备以将由至少一个液压致动器移位的第一部分紧固在所移位的位置中。
优选地，轴承的第一部分上的用于更换轴向支撑式轴承垫的轴向力和/或用于更换径向支撑式轴承垫的径向力由所述致动器装置施加。为更换沿径向方向将轴承的第一部分支撑在第二部分上的轴承垫，可以通过所述致动器装置向第一部分施加径向力，从而卸载所述径向支撑式轴承垫。相应地，为卸载轴向支撑式轴承垫，可以通过所述致动器装置向第一部分施加轴向力，以用于卸载所述轴向支撑式轴承垫。为卸载沿径向和轴向方向支撑第一部分的轴承垫，可以使用致动器装置向可旋转部分施加径向力和轴向力的组合。所述致动器装置可以包括：一个或多个径向致动器，其可以各自施加径向力；和/或一个或多个轴向致动器，其可以各自施加轴向力。
在本发明的优选实施例中，所述致动器装置的至少一个致动器在从待更换的轴承垫移除负载之前可拆卸地安装到轴承和/或所述致动器装置的至少一个致动器永久地安装到轴承。轴承垫的卸载可以使用永久地安装到轴承的致动器装置进行。这允许例如将所述致动器装置的所述至少一个致动器布置在轴承箱内部，使得所述致动器可以直接作用在轴承的第一部分上。
还可能的是，所述致动器装置的至少一个致动器在从待更换的轴承垫移除负载之前可拆卸地安装到轴承，使得不必提供致动器作为轴承的一部分。
在更换程序的过程中安装的致动器装置的致动器可以例如附接到轴承的轴承箱的外侧，其中由所述至少一个致动器产生的力例如通过将致动器的活塞耦接到轴承的可旋转部分来施加。所述致动器可以固定在静止部分或可旋转部分上，其中所述致动器耦接到相应的另一部分，从而允许轴承的可旋转部分与静止部分之间的位移，以卸载所述轴承垫中的一者或多者。为了耦接，致动器的活塞可以分别布置在轴承盖、静止部分和/或可旋转部分的孔口内部。
在本发明的优选实施例中，在插入替换轴承垫之前，进行静止部分的表面和/或可旋转部分的表面的表面处理。所述表面处理可以例如是表面铣削操作，进行表面铣削操作以清洁和/或修复静止部分的表面和/或可旋转部分的表面。这允许清洁轴承垫的位置处的表面，使得可以从所述表面去除例如来自轴承垫的污垢和/或残留物。同样，可以通过表面处理去除腐蚀和/或擦伤影响。
因此，可以将便携式机加工设备安装在通常安装轴承垫的空间中。可以例如在静止部分与轴承垫的界面上执行表面铣削操作，以去除受影响的材料。优选地，铣削设备可以包括盖装置，所述盖装置适于静止部分的外周向部分的窗口的大小，在所述窗口中插入所述铣削设备。通过所述盖装置，可以覆盖经受表面处理的表面，以使经处理的表面与周围环境、特别是与轴承的内部密封隔离。这可以防止轴承的内部的污染，因此有利地抑制在表面处理期间产生的灰尘或类似物不期望地侵入轴承的内部。
根据本发明的另一实施例，每一轴承垫布置在支撑结构的空腔或凹部中。
所述轴承垫可以布置在静止部分的空腔或凹部中。通过松开螺栓连接，可以移除力以卸载所述轴承垫，使得可以例如朝向静止部分的内部移除所述轴承垫。反之，可以插入替换轴承垫，并且在更换所述轴承垫之后通过拧紧螺栓连接再次将替换轴承垫固定到轴承。所述螺栓连接可以向轴承垫施加力，从而实现可旋转部分在轴承垫上的支撑。通过松开螺栓连接，可以从轴承垫移除力，并且卸载轴承垫，或者相应地可旋转部分不受轴承垫的支撑。反之，通过拧紧螺栓连接，可以再次向轴承垫施加力，从而重新建立可旋转部分在轴承垫上的支撑。另外或替代地，轴承垫通过形状配合连接固定到轴承，其中所述轴承垫布置在静止部分的空腔或凹部中。所述空腔或凹部可以特别是静止部分的组成部件，并且可以特别是位于其外周向部分中。轴承垫可以分别通过搁置在轴承垫上的旋转部分而固定在所述空腔或凹部中。所述空腔或凹部的一侧相应地可以包括用于更换被卸载的轴承垫、特别是径向支撑式轴承垫的轴向窗口。
根据本发明的另一实施例，密封件是密封环。优选地，密封环覆盖流体膜轴承的内部空间，轴承垫从流体膜轴承的径向外部位置布置在该内部空间中。在这种情况下，通过径向向外地移位垫来更换轴承垫。密封环围绕开口的周向部分为开口提供盖。
根据本发明的另一实施例，密封件通过密封件耦接装置耦接到第一部分或第二部分。密封件耦接装置可以是螺栓、螺钉、销、铆钉、螺纹、螺柱或用于将密封件可释放地耦接到第一部分或第二部分的任何其它纵向紧固件。
本发明的又一方面涉及一种更换用于风力涡轮机的转子毂部的流体膜轴承的轴承垫的方法。所述流体膜轴承包括围绕纵向轴线相互可旋转地耦接的第一部分和第二部分。所述第一部分包括环形的第一滑动表面，所述环形的第一滑动表面沿着所述第一部分沿所述流体膜轴承的周向方向延伸。所述第二部分包括支撑结构和第一组轴承垫，所述第一组轴承垫耦接到所述支撑结构并且具有被配置成在所述第一滑动表面上滑动的轴承垫滑动表面。
流体膜轴承还包括布置在第一部分和第二部分之间的密封件，用于密封流体膜轴承的内部空间，轴承垫布置在该内部空间中，其中密封件覆盖内部空间的开口。该密封件是可拆卸的，其中该开口足够宽，以允许当密封件被拆卸时通过该开口更换多个轴承垫。
根据所述方法，通过遵循以下步骤通过所述开口更换所述轴承垫：
-将密封件从开口拆卸，所述密封件布置在第一部分和第二部分之间，从而密封所述流体膜轴承的内部空间，所述轴承垫布置在该内部空间中，
-通过释放施加到第一轴承垫的力和/或通过向第一部分和/或第二部分施加力来减小第一部分与第二部分之间的负载，
-使第一轴承垫移位以到达所述开口，
-拉动所述第一轴承垫穿过所述开口，
-通过所述开口插入替换第一轴承垫，并且使所述替换第一轴承垫移位到被替换的第一轴承垫的原始位置，
-通过增加施加到替换第一轴承垫的力和/或通过向第一部分和/或第二部分施加力来增加第一部分与第二部分之间的负载，使得替换第一轴承垫保持在适当位置，以及
-在所述开口处附接所述密封件。
可以通过释放施加到轴承垫的力和/或通过向第一部分和/或第二部分施加力来移除第一部分与第二部分之间的负载，使得所述轴承垫中的一者或多者变得卸载。当在轴承的一部分处移除负载时，经由剩余轴承垫支撑轴承的重量和由轴承支撑的部件的重量。待更换的轴承垫的卸载可以通过移除力而发生，所述力作用在轴承垫上，从而将其压向轴承的第一部分的滑动表面。在移除所述力之后，轴承垫在可旋转部分与静止部分之间不再张紧。另外或替代地，还可以通过特别是直接向第一部分施加力、使得第一部分被提升和/或移位并且第一部分的重量不再支撑在待更换的轴承垫上来卸载所述待更换的轴承垫。
在移除所述负载之后，被卸载的轴承垫可以沿轴承的轴向和/或径向方向移位以到达所述开口。可以沿径向向外方向远离轴承的中心、因此在远离环形可旋转部分的中心点的方向上拉动所述轴承垫，以便拉动所述轴承垫穿过所述开口。替代地，可以通过支撑结构的窗口移除所述轴承垫。同样，用于移除轴承垫的轴向和径向移动的组合是可能的。轴承垫至少部分地沿径向方向的移除具有如下优点：不需要从轴向方向到流体膜轴承的通路、或者相应地减小的接达空间。此外，沿轴向方向支撑轴承的轴承垫和沿径向方向将第一部分支撑在第二部分上的轴承垫都可以至少部分地沿径向方向移除，从而促进轴承垫的更换。
在移除所述轴承垫之后，在所移除的轴承垫的位置处插入替换轴承垫。所述替换轴承垫可以例如是新的轴承垫，或者其可以是所移除的轴承垫，所述所移除的轴承垫已经经历维护和/或修复程序，例如清洁程序或类似程序。同样，替换轴承垫的插入可以沿径向方向、特别是沿与轴承垫的移除相反的方向发生。
在插入替换轴承垫之后，通过向替换轴承垫施加力和/或通过移除施加到第一部分的力而使轴承的第一部分支撑在替换轴承垫上。通过向替换轴承垫施加力，替换垫被推向和/或压在轴承的第一部分上，使得第一部分再次支撑在轴承垫上，并且因此也支撑在轴承的第二部分上。另外或替代地，还可以移除已经施加到第一部分上用于卸载所述轴承垫的力，使得第一部分再次支撑在轴承垫上。
根据本发明的用于更换轴承垫的方法具有如下优点：可以原地并且逐个更换轴承垫，使得即使必须更换轴承的所有轴承垫，也不需要更换整个轴承。这促进轴承的维护，特别是对于充当风力涡轮机中的主轴承的轴承。在轴承中提供多个轴承垫实现在从所述轴承垫中的一者、或者相应地所述轴承垫中的一部分移除可旋转部分的负载期间，在轴承的剩余轴承垫上将可旋转部分支撑在静止部分上。这促进流体膜轴承的修复和/或维护，因为例如受损或磨损的轴承垫的逐个更换成为可能。同样，通过用经改进的轴承垫作为替换垫替换所安装的轴承垫来更新轴承也是可能的。
与更换整个轴承相反，不需要外部起重机和/或船只。此外，由于仅分别移除或插入单个轴承垫，因此轴承垫的更换可以手动实施和/或通过使用提升设备来实施，所述提升设备可在更换程序之前在轴承附近被手动安装。这显著减少用于更换轴承的轴承垫中的一者或多者的工作量，从而促进修复程序和/或维护程序，并且降低其成本。
根据本发明的另一实施例，在通过所述开口更换第一轴承垫的步骤之后，通过所述开口更换第二轴承垫。
根据本发明的另一实施例，将绳索(rope)或线(string)附接到第一轴承垫和/或第二轴承垫，用于拉动第一轴承垫和/或第二轴承垫穿过所述开口。
根据本发明的另一实施例，在所述方法的最后一步中，在增加第一部分与第二部分之间的负载之前，更换第一和第二轴承垫两者。
本发明的又一方面涉及一种风力涡轮机，其包括用于所述风力涡轮机的转子毂部的流体膜轴承。所述流体膜轴承包括围绕纵向轴线相互可旋转地耦接的第一部分和第二部分。所述第一部分包括环形的第一滑动表面，所述环形的第一滑动表面沿着所述第一部分沿所述流体膜轴承的周向方向延伸。所述第二部分包括支撑结构和第一组轴承垫，所述第一组轴承垫耦接到所述支撑结构并且具有被配置成在所述第一滑动表面上滑动的轴承垫滑动表面。
流体膜轴承还包括布置在第一部分和第二部分之间的密封件，用于密封流体膜轴承的内部空间，轴承垫布置在该内部空间中，其中密封件覆盖内部空间的开口。该密封件是可拆卸的，其中该开口足够宽，以允许当密封件被拆卸时通过该开口更换多个轴承垫。
根据本发明的流体膜轴承的细节和优点相应地适用于根据本发明的风力涡轮机。用于更换旋转流体膜轴承的轴承垫的方法的细节和优点同样相应地适用于根据本发明的风力涡轮机和根据本发明的流体膜轴承。
附图说明
为了促进对本发明的特性的理解并且作为本说明书的组成部分，附上一些图纸，在这些图纸的图上以说明性而非限制性特征呈现了如下内容：
图1是包括如现有技术中已知的流体膜轴承的风力涡轮机，
图2是根据本发明的一实施例的用于风力涡轮机的转子毂部的流体膜轴承。
具体实施方式
图1示出了如现有技术中已知的风力涡轮机1的详细视图，所述风力涡轮机包括转子毂部3，转子毂部3使用流体膜轴承2可旋转地连接到风力涡轮机1的发电机的壳体4。转子毂部3使用抗扭连接件(例如凸缘连接件)安装到流体膜轴承2的第一部分10。替代地，毂部3和第一部分10可以形成(例如铸造)为单件。
第一部分10也使用抗扭连接件连接到壳体4。壳体4可以用于承载风力涡轮机1的发电机的转子，为简单和清楚起见在图1中未示出所述发电机的转子。
流体膜轴承2的第二部分11具有环形形状，并且可以形成为单件，或者连接到定子轴，所述定子轴承载风力涡轮机1的发电机的定子，为简单和清楚起见而未示出所述发电机的定子。
因此，第一部分10是流体膜轴承2的可旋转部分，其连接到转子毂部3和壳体4，并且第二部分11是流体膜轴承2的静止部分，其连接到支撑发电机的定子的静止轴。
在本图中省略关于流体膜轴承的润滑的细节，例如可以任选地用于输送润滑剂的密封件和泵。
轴承垫12、13沿着第二部分11的周向部分分布成三个不同组，用于支撑第一部分10。第一和第三组轴承垫12、13是由轴向轴承垫12形成的组，轴向轴承垫12分别在第一和第三滑动表面14、16上滑动，并且沿两个轴向方向提供轴向支撑。第二组轴承垫12、13是由径向轴承垫13形成的组，径向轴承垫13在第二滑动表面15上滑动并且提供径向支撑。因此，第一部分10沿两个轴向方向和沿径向方向支撑在第二部分11上。
轴承垫12、13中的每一者具有相应的轴承垫滑动表面17，相应的轴承垫滑动表面17沿轴向方向支撑第一部分10的环形第一滑动表面14和环形第三滑动表面16，并且沿径向方向支撑环形第二滑动表面15。滑动表面14、15、16可以例如被涂覆以改善滑动表面的稳健性和/或进一步减少摩擦。虽然滑动表面14、15、16在正常操作期间通常不直接接触，但是由于薄润滑剂膜布置在滑动表面14、15、16之间，滑动表面14、15、16之间的接触可能例如在低旋转速度下或者当用于输送润滑剂的泵不工作时发生。
轴承垫滑动表面17可以具有凸面形状。轴承垫滑动表面17的凸面形状可以匹配相应环形滑动表面14、15、16的形状，即在同一剖面平面中至少为大致圆形。使用凸面表面的另一优点是避免轴承垫滑动表面17的边缘处的锐角。这可以帮助减少轴承垫滑动表面17和环形滑动表面14、15、16的磨损和拉伤。
轴承垫12、13通常允许相应轴承垫12、13的轴承垫滑动表面17相对于轴承垫12、13的支撑区段的一定量的倾斜，该支撑区段用于抵靠安装表面或某一其他安装点上支撑轴承垫12、13。轴承垫滑动表面17通常由接触区段提供，该接触区段通过允许倾斜的机构、例如通过枢轴或球窝连接安装到该支撑区段。还可以提供挠曲支撑件作为允许倾斜的机构。该接触区段和支撑区段可以由相同材料形成，由形成允许倾斜的机构的相同材料的较薄部分连接。
第一部分10布置在第二部分11的外周向部分上。第二部分11的支撑结构18包括多个窗口20，窗口20提供到轴承垫12、13的通路，以用于更换轴承垫12、13。每一窗口20对应于一个轴承垫12、13，因此窗口20的数量和轴承垫12、13的数量相同。换句话说，对于每一轴承垫12、13，在支撑结构18中存在一窗口20用于更换轴承垫12、13。
如由箭头所指示的，当需要更换轴承垫12、13时，径向移除轴承垫12、13，并且将替换垫插入到第二轴承部分11的支撑结构18的窗口20中。由于每一轴承垫12、13具有用于此过程的特定窗口20，因此沿径向方向朝向流体膜轴承2的第二部分12的中心将待更换的轴承垫12、13从支座中取出。此过程适用于轴向轴承垫12和径向轴承垫13。
在通过相应窗口20移除轴承垫12、13之后，可以然后将轴承垫12、13输送出流体膜轴承2和风力涡轮机1。
在通过相应窗口20移除轴承垫12、13之后，可以通过相应窗口20插入替换轴承垫12、13，并且将其放置在支撑结构18与第一部分10之间的所移除的轴承垫12、13的原始位置上。
特别地，轴承垫12、13的更换可以手动实施或者通过使用提升设备来实施，该提升设备在更换程序之前在流体膜轴承2附近被手动安装。
图2示出根据本发明的一实施例的用于风力涡轮机1的转子毂部3的流体膜轴承2。流体膜轴承2包括围绕纵向轴线相互可旋转地耦接的第一部分10和第二部分11。
第二部分11包括支撑结构18和耦接到支撑结构18的第一组轴承垫12、13。
流体膜轴承2还包括密封件19，其是密封环，布置在第一部分10和第二部分11之间，用于密封流体膜轴承2的内部空间，轴承垫12、13布置在该内部空间中，其中密封件19覆盖内部空间的开口24。密封件19是可拆卸的，其中开口24足够宽，以用于当密封件19被拆卸时允许通过开口24更换多个轴承垫12、13。
密封件19通过密封件耦接装置23耦接到第一部分10，如图所示，密封件耦接装置23是螺栓。
尽管图中未示出，支撑结构18可以包括窗口20，用于更换不能通过开口24更换的轴承垫12、13。
轴承垫12、13通过耦接装置22保持在第一部分10与第二部分11之间的适当位置，耦接装置22在第一部分10与第二部分11之间施加负载，从而向布置在第一部分10与第二部分11之间的轴承垫12、13施加力并防止轴承垫12、13移位。耦接装置22被配置成通过松开耦接装置22来释放第一部分10与第二部分11之间的负载。耦接装置22是螺栓连接。特别地，轴承垫12、13通过螺栓连接固定到流体膜轴承2，该螺栓连接包括多个螺栓，所述多个螺栓在第一部分10与第二部分11之间施加压力。在轴承垫12、13的安装好的状态下，力因第一部分10和第二部分11的重量和/或因螺栓连接而作用在轴承垫12、13上。
耦接装置22也可以直接用于将轴承垫12、13固定到第二部分11。通过拧紧耦接装置22，更多的力从轴承垫12、13施加到滑动表面14、15、16。优选地，轴承垫12、13各自通过包括多个螺栓的螺栓连接固定在轴承2的静止部分上。
在松开螺栓之后，可以从流体膜轴承2移除轴承垫12、13或轴承垫12、13的滑动部分。根据开口24以及任何可能的另外窗口20的位置，沿径向方向或轴向方向移除轴承垫12、13。在插入替换轴承垫12、13之后，可以通过拧紧耦接装置22而再次施加负载以保持轴承垫12、13。
附图标记
1 风力涡轮机
2 流体膜轴承
3 转子毂部
4 壳体
10 第一部分
11 第二部分
12 轴向轴承垫
13 径向轴承垫
14 第一滑动表面
15 第二滑动表面(用于径向垫)
16 第三滑动表面
17 轴承垫滑动表面
18 支撑结构
19 密封件
20 窗口
22 耦接装置
23 密封件耦接装置
24 开口。

Claims (15)

1.一种用于风力涡轮机(1)的转子毂部(3)的流体膜轴承(2)，其包括围绕纵向轴线相互可旋转地耦接的第一部分(10)和第二部分(11)，
其中所述第一部分(10)包括环形的第一滑动表面(14)，所述环形的第一滑动表面(14)沿着所述第一部分(10)沿所述流体膜轴承(2)的周向方向延伸，
其中所述第二部分(11)包括支撑结构(18)和第一组轴承垫(12、13)，所述第一组轴承垫(12、13)耦接到所述支撑结构(18)并且具有轴承垫滑动表面(17)，所述轴承垫滑动表面(17)被配置成在所述第一滑动表面(14)上滑动，
其中所述流体膜轴承(2)还包括布置在所述第一部分(10)和所述第二部分(11)之间的密封件(19)，用于密封所述流体膜轴承(2)的内部空间，所述轴承垫(12、13)布置在所述内部空间中，
其中所述密封件(19)覆盖所述内部空间的开口(24)，
其特征在于，所述密封件(19)是可拆卸的，
其中，所述开口(24)足够宽，以允许在拆卸所述密封件(19)时通过所述开口(24)更换多个轴承垫(12、13)。
2.根据权利要求1所述的流体膜轴承(2)，其中所述第一组轴承垫(12、13)包括轴向轴承垫(12)。
3.根据权利要求1或2所述的流体膜轴承(2)，其中所述第一部分(10)进一步包括环形的第二滑动表面(15)，所述环形的第二滑动表面(15)沿着所述第一部分(10)沿所述流体膜轴承(2)的周向方向延伸，其中所述第二部分(11)进一步包括第二组轴承垫(12、13)，所述第二组轴承垫(12、13)耦接到所述支撑结构(18)并且具有轴承垫滑动表面(17)，所述轴承垫滑动表面(17)被配置成在所述第二滑动表面(15)上滑动，其中所述第二组轴承垫(12、13)包括径向轴承垫(13)。
4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)，其中所述第一部分(10)进一步包括环形的第三滑动表面(16)，所述环形的第三滑动表面(16)沿着所述第一部分(10)沿所述流体膜轴承(2)的周向方向延伸，其中所述第二部分(11)进一步包括第三组轴承垫(12、13)，所述第三组轴承垫(12、13)耦接到所述支撑结构(18)并且具有轴承垫滑动表面(17)，所述轴承垫滑动表面(17)被配置成在所述第三滑动表面(16)上滑动，其中所述第三组轴承垫(12、13)包括轴向轴承垫(12)。
5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)，其中所述第一部分(10)布置在所述第二部分(11)的外周向部分上和/或所述第二部分(11)的径向外侧。
6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)，其中所述第一部分(10)是可旋转部分，并且所述第二部分(11)是静止部分。
7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)，其中所述轴承垫(12、13)通过耦接装置(22)保持在所述第一部分(10)与所述第二部分(11)之间的适当位置，所述耦接装置(22)在所述第一部分(10)与所述第二部分(11)之间施加负载，从而向布置在所述第一部分(10)与所述第二部分(11)之间的所述轴承垫(12、13)施加力并防止所述轴承垫(12、13)移位，由此所述耦接装置(22)被配置成通过松开所述耦接装置(22)来释放所述第一部分(10)与所述第二部分(11)之间的所述负载。
8.根据权利要求7所述的流体膜轴承(2)，其中所述耦接装置是螺栓。
9.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)，其中每一轴承垫(12、13)布置在所述支撑结构(18)的空腔或凹部中。
10.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)，其中，所述密封件(19)是密封环。
11.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)，其中，所述密封件(19)通过密封件耦接装置(23)耦接到所述第一部分(10)或所述第二部分(11)。
12.一种通过根据权利要求1至11中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)的内部空间的开口(24)更换所述流体膜轴承(2)的轴承垫(12、13)的方法，所述方法包括如下步骤：
-将密封件(19)从所述开口(24)拆卸，所述密封件布置在所述第一部分(10)和所述第二部分(11)之间，从而密封所述流体膜轴承(2)的内部空间，所述轴承垫(12、13)布置在所述内部空间中，
-通过释放施加到第一轴承垫(12、13)的力和/或通过向所述第一部分(10)和/或所述第二部分(11)施加力来减小所述第一部分(10)与所述第二部分(11)之间的负载，
-使所述第一轴承垫(12、13)移位以到达所述开口(24)，
-拉动所述第一轴承垫(12、13)穿过所述开口(24)，
-通过所述开口(24)插入替换第一轴承垫(12、13)并使所述替换第一轴承垫(12、13)移位到被替换的第一轴承垫(12、13)的原始位置，
-通过增加施加到所述替换第一轴承垫(12、13)的所述力和/或通过向所述第一部分(10)和/或所述第二部分(11)施加力来增加所述第一部分(10)与所述第二部分(11)之间的所述负载，使得所述替换第一轴承垫(12、13)保持在适当位置，以及
-在所述开口(24)处附接所述密封件(19)。
13.根据权利要求12所述的更换流体膜轴承(2)的轴承垫(12、13)的方法，其中在通过所述开口(24)更换所述第一轴承垫(12、13)的步骤之后，通过所述开口(24)更换第二轴承垫(12、13)。
14.根据权利要求13所述的更换流体膜轴承(2)的轴承垫(12、13)的方法，其中在增加所述第一部分(10)与所述第二部分(11)之间的所述负载之前，更换所述第一轴承垫和第二轴承垫(12、13)两者。
15.一种风力涡轮机(1)，其包括根据权利要求1至11中的任一权利要求所述的流体膜轴承(2)。
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