CN207880039U - 风力发电变桨齿轮箱的密封结构 - Google Patents

风力发电变桨齿轮箱的密封结构 Download PDF

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管益旭
陈武
邱模强
贺欢
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Abstract

本实用新型公开一种风力发电变桨齿轮箱的密封结构，包括箱体、行星轮系、润滑油路以及输入端和输出端的密封结构，输入端密封结构由主密封唇、副密封唇和迷宫密封组成的多唇组合油封，它们由轴用挡圈和孔用挡圈分别固定在输入轴和输入法兰油封孔内；输出端密封结构包括设在输出端小轴承和输出端大轴承之间阻止润滑油的骨架油封，油脂密封层以及紧抵输出端大轴承阻止油脂泄漏的金属密封盘；本实用新型结构紧凑，便于使用和维护。

Description

风力发电变桨齿轮箱的密封结构
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机变桨系统所用的齿轮箱，尤其是涉及用于输入轴高转速，油封内外环境清洁度差工况下的变桨齿轮箱。
背景技术
风力发电机变桨齿轮箱是风力发电机组关键部件之一，每根叶片配有一台变桨齿轮箱，当风力发生变化时，可以调节叶片角度，保证获取最大的能量，另外在台风的情况下可以保护风机。一般叶片为整体式结构，变桨减速器安装在叶片根部靠近轮毂中心的位置。
随着近年来风力发电的蓬勃发展，叶片的构造变得多元化，这就意味着变桨齿轮箱也要随着桨叶角度调整频率的改变而改变。
传统的变桨齿轮箱润滑和密封方案是这样的：当桨叶叶尖位于水平方向以上时，变桨齿轮箱倒置，润滑油流下润滑深沟球轴承。两个骨架油封密封润滑油。两油封脂润滑，保证使用寿命。两输出轴承间的骨架油封既起到密封箱体内齿轮油的作用，又密封大轴承的润滑脂的作用。高转速，高换向频率，环境清洁度差工况下，若还采用传统齿轮箱的密封方式，有可能出现齿轮、轴承等润滑不充分，或者润滑油泄漏的风险。传统齿轮箱输出端采用橡胶密封件，存在老化失效的风险，难以满足20年寿命的要求，且无法实现塔上更换密封件。
现如今各大风机厂家风力发电机叶片的调整频率越来越高，转速要求越来越高。这也就导致变桨齿轮箱的输入端转速高和正反转频率高。一些风机叶片的正反转频率已增加了20倍，这对变桨齿轮箱的输入轴零件和密封提出了巨大的挑战，设计寿命20年对于一些不可更换橡胶密封件也是很大的考验。正反转油膜不易生成，换向瞬间会使油封干摩擦，极大损耗油封寿命。齿轮箱内部润滑油使用时间一段年限，会出现油品清洁度差，颗粒增多，油品铁含量增加等情况，这些对骨架密封的寿命有恶劣影响。这就需要我们对高转速，高换向频率，环境清洁度差工况下的变桨齿轮箱密封和润滑进行特殊的设计；并且对输出端密封采用全新的适合该工况的长寿命密封形式。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对高转速，高换向频率，环境清洁度差工况下变桨齿轮箱密封难度加大，采用传统密封方式有可能出现齿轮、轴承等润滑不充分，或者润滑油泄漏的风险，输出端密封老化失效等实际问题，提供一种新的高转速，高换向频率，环境清洁度差，寿命要求高工况下风力发电变桨齿轮箱的润滑密封结构。
本实用新型的目的是这样实现的：一种风力发电变桨齿轮箱的密封结构，包括箱体、行星轮系、润滑油路以及输入端和输出端的密封结构，其特征在于：
输入端密封结构是由主密封唇、副密封唇和迷宫密封组成的多唇组合油封，它们由轴用挡圈和孔用挡圈分别固定在输入轴和输入法兰油封孔内；
输出端密封结构包括设在输出端小轴承和输出端大轴承之间阻止润滑油的骨架油封，油脂密封层以及抵于输出端大轴承阻止油脂泄漏的金属密封盘。
在本实用新型中：输入端副密封唇与迷宫密封合围空间为铁屑堆积空间，输出端金属密封盘由支撑环和其支撑的弹性密封圈组成，弹性密封圈以弹力紧抵输出端大轴承形成机械密封。
本实用新型的优点在于：面对高转速，高换向频率，环境清洁度差工况的风力发电变桨齿轮箱的润滑密封结构，尤其输入轴支撑轴承采用的是不带单边密封圈的深沟球轴承，齿轮箱腔体内的润滑油可直接穿过轴承抵达输入端油封。由于本实用新型输入端油封采用多唇组合油封，该密封件在靠近润滑油侧设置一个含有狭小通道的迷宫密封，润滑油进入迷宫密封后，遇到一个副密封唇，副密封唇首先会将润滑油中的铁屑和杂质拦截在铁屑堆积空间中，阻止它们进入主密封唇，这样可以改善主密封唇的工作环境，提高主密封唇的密封效果，延长它的使用寿命。由于在输出端设有骨架油封和润滑油脂，其中润滑油脂兼有对输出端大轴承润滑和阻止润滑油外泄作用，因此它们可以有效阻止润滑油渗漏，尤其是输出端密封中采用寿命更长的金属密封盘对润滑油脂密封，由于金属密封盘是由支撑板和弹性密封圈组成的，在弹力作用下，弹性密封圈依弹力紧抵输出端大轴承形成机械密封，在长期工作后，弹性密封圈在轴承壁面上研磨会形成一条机械密封沟槽。本实用新型结构紧凑，使用和维护都很方便。
附图说明
图1是本实用新型的一种实施案例的结构示意图。
图2是图1中I区域的局部放大图。
图3是图1中II区域的局部放大图。
图中：1、输入法兰，2、主密封唇，3、深沟球轴承，4、输入轴，5、含有行星轮系和润滑油路的上箱体，6、副密封唇，7、下箱体，8、输出端小轴承，9、骨架油封，10、输出齿轮轴，11、输出端大轴承，12、金属密封盘，13、支撑环，14、迷宫密封，15、铁屑堆积空间，16、油脂密封层，17、弹性密封圈，18、机械密封沟槽。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本实用新型实施例的具体结构，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
由图1可见，本实用新型包括含有行星轮系和润滑油路的上箱体5，输入端的输入轴4由深沟球轴承3支撑在输入法兰1中：输出齿轮轴10由输出小轴承8和输出大轴承11支撑在下箱体7中。
由图1和图2可见，输入端密封结构是：主密封唇2、副密封唇6和迷宫密封14组成的多唇组合油封，它们由轴用挡圈和孔用挡圈分别固定在输入轴4和输入法兰1油封孔内。输入端副密封唇6与迷宫密封14合围空间为铁屑堆积空间15。
由图1和图3可见，输出端密封结构包括设在输出端小轴承8和输出端大轴承11之间阻止润滑油的骨架油封9，油脂密封层16以及抵于输出端大轴承11阻止油脂泄漏的金属密封盘12。输出端金属密封盘12由支撑环13和其支撑的弹性密封圈17组成，通过输出齿轮轴10上的支撑环13定位在输出端大轴承11的外端面，由弹性密封圈17以弹力紧抵输出端大轴承11成机械密封沟槽18。

Claims (2)

1.一种风力发电变桨齿轮箱的密封结构，包括箱体、行星轮系、润滑油路以及输入端和输出端的密封结构，其特征在于：
输入端密封结构由主密封唇、副密封唇和迷宫密封组成的多唇组合油封，它们由轴用挡圈和孔用挡圈分别固定在输入轴和输入法兰油封孔内；
输出端密封结构包括设在输出端小轴承和输出端大轴承之间阻止润滑油的骨架油封，油脂密封层以及紧抵输出端大轴承阻止油脂泄漏的金属密封盘。
2.根据权利要求1所述的风力发电变桨齿轮箱的密封结构，其特征在于：输入端副密封唇与迷宫密封合围空间为铁屑堆积空间，输出端金属密封盘由支撑环和被其支撑的弹性密封圈组成，弹性密封圈以弹力紧抵输出端大轴承形成机械密封。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108087527A (zh) * 2017-12-28 2018-05-29 南京高速齿轮制造有限公司 风力发电变桨齿轮箱的密封结构
CN114278718A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 重庆齿轮箱有限责任公司 一种偏航齿轮箱

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