KR20150133657A - 기어 유닛 및 기어 유닛 윤활유 가열 방법 - Google Patents

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KR20150133657A
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미코 코포넨
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모벤타스 기어스 오와이
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Abstract

외부 기계 시스템에 연결하기 위한 제1 샤프트(101)와 제2 샤프트(102), 상기 제1 및 제2 샤프트들 사이의 적어도 하나의 기어 스테이지(103), 윤활유를 저장하기 위한 윤활유실(104), 상기 윤활유를 상기 윤활유실로부터 상기 적어도 하나의 기어 스테이지로 전달하기 위한 오일 채널(105), 및 상기 윤활유실에서 상기 오일 채널의 입구(107)를 향해 유동하는 윤활유를 가열하기 위한 침수식 히터(106)를 포함하는 기어 유닛이 제공된다. 상기 기어 유닛은, 상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 상기 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 상기 윤활유의 유동을 변경하도록 구성된 기계식 유동 가이드(108)를 상기 윤활유실 내에 더 포함한다. 상기 침수식 히터의 표면상의 유속이 증가하면, 윤활유를 손상시키지 않으면서 더 높은 가열 출력을 사용할 수 있다.

Description

기어 유닛 및 기어 유닛 윤활유 가열 방법{A GEAR UNIT AND A METHOD FOR HEATING LUBRICANT OIL OF A GEAR UNIT}
본 발명은 기어 유닛에 관한 것으로, 가령 풍력 발전소의 기어 유닛에 관한 것이나, 여기에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은 기어 유닛의 윤활유 가열 방법에 관한 것이다.
기어 유닛의 윤활 시스템은 기어 유닛의 기어 스테이지 또는 기어 스테이지들 및 기어 유닛의 베어링들을 통해 윤활유를 순환시키도록 배열된 윤활 펌프를 일반적으로 포함한다. 윤활유의 점성은 그 온도에 크게 좌우되기 때문에, 윤활유가 차갑고 그로 인해 그 점성이 윤활 펌프에 의해 펌프되기에 너무 높으면 윤활 펌프는 과부화되거나 심지어 손상될 수 있다. 특히 추운 날씬 조건에서는, 윤활유가 펌프되고 기어 유닛의 기어 스테이지 또는 스테이지들 및 기어 유닛의 베어링들을 제대로 윤활할 수 있도록 하기 위해 윤활유는 기어 유닛의 시작 단계 시 가열되어야 한다.
종래 알려진 기술은 외부 히터와 펌프를 기어 유닛의 오일 섬프(oil sump; 기름받이) 또는 오일 탱크에 연결시키는 방법으로, 여기서 펌프는 외부 히터를 통해 윤활유를 순환시키도록 구성된다. 이러한 기술적 해결 방안의 불편한 점은 오일 섬프나 오일 탱크 내에서 윤활유의 충분한 양을 가열하는 데는 일반적으로 꽤 오랜 시간이 필요하고, 많은 양의 에너지가 필요하다는 점이다.
미국공개특허출원 US20090191060에서는 윤활유를 순환시키기 위한 윤활 펌프, 오일 섬프나 오일 탱크에서 윤활 펌프로 윤활유를 전송하기 위한 석션 펌프, 석션 파이프의 적어도 일부와 열 연결되는 가열 요소를 포함하는 기어 유닛을 기재하고 있다. 가열 요소는 석션 파이프 내에 함유된 윤활유를 윤활 펌프가 손상되지 않는 온도로 가열하는데 사용된다. 이러한 접근 방법의 불편한 점은 오일 섬프나 오일 탱크 내의 윤활유가 차가워서 오일 섬프 또는 오일 탱크 내의 윤활유의 점성이 높을 때는 오일 섬프나 오일 탱크에서 석션 파이프를 통해 윤활유를 흡입하는 것이 어렵다는 것이다.
종래에 알려진 기술적 해결 방안으로 오일 섬프나 오일 탱크 안의 윤활유를 가열하기 위한 하나 이상의 침수식 히터(immersion heater)들을 구비하는 오일 섬프나 오일 탱크를 제공하는 방법이 있다. 이러한 접근 방법의 불편한 점은 하나 이상의 침수식 히터들의 표면상의 가열 파워 밀도, W/cm2가 하나 이상의 침수식 히터들의 표면상의 윤활유의 국부(local) 과열로 인한 윤활유의 손상을 피하기 위해 제한되어야 한다는 것이다. 그러나, 가열 파워 밀도를 증가시키면 윤활 펌프의 손상을 피할 수 있는 온도까지 충분한 양의 윤활유를 가열하는데 필요한 시간이 늘어난다.
이하, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다양한 실시예들의 몇몇 특징들에 대한 기본적인 이해를 돕도록 단순화된 개요를 제공하도록 한다. 이 개요는 본 발명의 광범위한 개관이 아니다. 또한, 본 개요는 본 발명의 주요 또는 중대한 요소들을 식별하거나 본 발명의 범위를 한정하기 위한 목적을 갖지 않는다. 하기의 개요는 본 발명의 실시예들에 대한 더욱더 상세한 설명에 대한 서두로서 단순화된 형태로 본 발명의 일부 개념들을 제시할 뿐이다.
본 명세서에서, 기어휠이라는 용어는 톱니바퀴가 달린 회전하는 기계 부분을 의미한다. 두 개 이상의 맞물리는(meshing) 기어휠들이 기어 스테이지를 구성한다. 이렇듯, 본 명세서에서 기어라는 용어는 제1 샤프트와 제2 샤프트를 구비하는 기계 시스템을 의미하는데, 이 샤프트들 사이에서 하나 이상의 기어 스테이지들은 속도 및 토크 변환 및/또는 회전 축 방향으로의 변경을 일으킨다. 기어 유닛은 기어 프로퍼(gear proper)를 포함하고, 기기 장치, 제어, 및 윤활 배열과 같은 보조적인 증대 시스템들을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 새로운 유형의 기어 유닛이 제공되는데, 이는 가령 풍력 발전소의 기어 유닛일 수 있으나, 여기에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 기어 유닛은,
- 외부 기계 시스템을 연결하기 위한 제1 샤프트 및 제2 샤프트,
- 제1 샤프트와 제2 샤프트들 사이의 적어도 하나의 기어 스테이지,
- 윤활유를 저장하기 위한 윤활유실,
- 윤활유실로부터 적어도 하나의 기어 스테이지로 윤활유를 전달하기 위한 오일 채널,
- 윤활유실에서 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 윤활유를 가열하기 위한 침수식 히터를 포함하고, 침수식 히터는 윤활유실 내에 위치하고,
- 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키도록 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 윤활유의 유동을 변경하도록 윤활유실 안에 구성된 기계식 유동 가이드를 포함한다.
침수식 히터의 표면상의 유속이 증가하면, 윤활유를 손상시킬 수 있는 윤활유 고온 지점이 발생되지 않도록 하면서 더 높은 가열 파워 밀도를 사용할 수 있다.
기어 유닛은 윤활유를 적어도 하나의 기어 스테이지와 기어 유닛의 베어링들을 통해 순환시키기 위한 윤활 펌프를 포함할 수 있다. 또한, 기어 유닛에는, 윤활유를 펌프하기 위한 외부 펌프에 연결되기 위한 파이핑 인터페이스들이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 풍력 발전소는,
- 바람에서 기계적인 동력을 수신하기 위한 로터,
- 기계적인 동력을 전기 에너지로 변환하기 위한 발전기, 및
- 기계적인 동력을 로터에서 발전기로 전달하기 위한 본 발명에 따른 기어 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 기어 유닛의 윤활유를 가열하기 위한 새로운 방법 또한 제공된다. 본 발명에 따른 방법은,
- 윤활유실로부터 윤활될 기어 유닛의 부분들로 윤활유를 전달하기 위한 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 윤활유를, 윤활유실에 위치한 침수식 히터를 통해 가열하는 단계, 및
- 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 윤활유의 유동을, 윤활유실에 위치하고 윤활유에 잠긴 기계식 유동 가이드를 통해 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예들은 첨부된 종속 청구항들에서 기재하고 있다.
본 발명의 다양한 예시적 및 비한정적 실시예들은 구성 및 작동 방법에 관한 것으로, 하기의 기재는 추가적인 목적들 및 이점들과 더불어, 첨부된 도면들을 참조로 할 때 더 잘 이해될 것이다.
본 명세서에서 "포함하다" 및 "갖는다/가진다"는 용어들은 열린 한정으로서, 기재되지 않은 특징들을 배제하지도 않으며, 기재되지 않은 특징들을 필요로 하지 않는다. 종속 청구항들에 기재된 특징들은 달리 명시적으로 기재되지 않는 한 상호 자유롭게 결합 가능하다. 또한, "하나의" 즉, 단수 형태의 사용은 그러한 구성 요소가 복수로 존재할 가능성을 배제하지 않는다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예들 및 그 이점들은 이하 예시들을 통해 첨부된 도면들을 참조로 더 상세히 설명할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛의 일부를 도시하고 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛의 일부를 도시하고 있다.
도 4는 기어 유닛의 윤활유를 가열하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시하고 있다.
도 1a에서는 본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛을 개략적으로 도시하고 있다. 기어 유닛은 외부 기계 시스템에 연결하기 위한 제1 샤프트(101) 및 제2 샤프트(102)를 포함한다. 외부 기계 시스템은 가령 샤프트(101)에 연결될 수 있는 풍력 터빈과 샤프트(102)에 연결될 수 있는 발전기를 포함할 수 있는데, 여기에 한정되지 않으며, 기어 유닛은 가령 풍력 적용 분야에 적용될 수 있는 기어 유닛일 수 있다. 기어 유닛은 샤프트(101 및 102)들 사이에 적어도 하나의 기어 스테이지(103)를 포함한다. 적어도 하나의 기어 스테이지는 가령 하나 이상의 유성 기어 스테이지, 하나 이상의 원통형 기어 스테이지 및/또는 하나 이상의 원뿔형 기어 스테이지, 또는 상기 기어 스테이지들의 조합을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 예에서, 기어 유닛은 기어 유닛의 윤활유를 저장하기 위한 윤활유실(104)을 구성하는 오일 탱크를 포함한다. 윤활유를 저장하기 위해, 오일 탱크 대신 또는 오일 탱크와 더불어, 적어도 하나의 기어 스테이지(103)를 둘러싸는 케이싱(124)으로 구성된 오일 섬프(119)가 제공될 수 있다. 기어 유닛은 윤활유를 윤활유실(104)에서 적어도 하나의 기어 스테이지(103) 및 기어 유닛의 베어링들로 전달하기 위한 오일 채널(105)을 포함한다. 베어링들 중 하나는 도 1a에서 참조 부호 118로 표시되었다. 또한, 기어 유닛은 윤활유를 케이싱(124)에서 오일 탱크로 재전송하기 위한 오일 채널들을 포함한다. 기어 유닛은 윤활유를 적어도 하나의 기어 스테이지(103) 및 기어 유닛의 베어링들을 통해 순환시키기 위한 윤활 펌프(115)를 포함한다. 윤활 펌프는 가령 기어형 펌프일 수 있다. 기어 유닛은 윤활유로부터 불순물들을 제거하기 위한 하나 이상의 필터 요소들을 더 포함할 수 있다. 또한, 기어 유닛은 과압으로부터 윤활 시스템을 보호하기 위한 압력 릴리프 밸브(116)를 포함할 수 있다. 기어 유닛은 오일 탱크에서 오일 층의 높이를 모니터링하기 위한 장치 및/또는 기계적 진동 등을 모니터링하기 위한 장치와 같은 보조적인 증대 시스템들을 더 포함할 수 있다.
기어 유닛은 윤활유실(104)에서 오일 채널(105)의 입구(107)를 향해 유동하는 윤활유를 가열하기 위한 침수식 히터(106)를 포함한다. 기어 유닛은 침수식 히터(106)의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 오일 채널의 입구를 향한 윤활유의 유동을 변경하도록 구성된 기계식 유동 가이드(108)를 윤활유실 내에 더 포함한다. 도 1b에서는 침수식 히터(106)와 기계식 유동 가이드(108)를 확대하여 도시하고 있다. 도 1a와 도 1b에서는 기계식 유동 가이드(108)가 단면도를 통해 도시되어 있다. 침수식 히터(106)의 표면상의 유속이 증가하면, 윤활유를 손상시킬 수 있는 윤활유 고온 지점들 등을 발생시키지 않으면서 더 높은 가열 파워 밀도(heating power density), W/cm2를 사용할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 예에 따르면, 기계식 유동 가이드는 침수식 히터(106)가 튜브형 부분 안에 위치하도록 튜브형 부분(112)을 포함한다. 튜브형 부분의 제1 단부 영역(113)은 윤활유가 튜브형 부분에 진입하도록 개방되어 있고, 오일 채널(105)은 튜브형 부분의 제2 단부 영역(114)에 연결되어 있는데, 즉, 오일 채널의 입구(107)는 튜브형 부분의 제2 단부 영역(114)에 위치한다. 기계식 유동 가이드(108)는 침수식 히터(106)의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 윤활유가 곡류식으로(meandering) 굽이굽이 유동하도록 안내하기 위한 유동 유도부(flow directing parts)들을 포함한다. 도 1a 및 도 1b에서, 유동 유도부들 중 두 개는 참조 부호 109로 표시되었다. 윤활유의 곡류식 유동은 머리 부분이 화살표로 된 파선으로 표시되었다. 침수식 히터의 표면상의 유속을 증가시키기 위한 기계식 유동 가이드는 침수식 히터를 둘러싸는 튜브형 부분을 반드시 포함하지 않을 수 있다는 점을 주지해야 한다. 기계식 유동 가이드는 적합한 지지 프레임에 의해 기계적으로 지지되는 유동 안내 핀(fin)들을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛은 오일 채널(105)으로 진입하는 윤활유의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서(123)를 포함한다. 침수식 히터(106) 근처에서 우세한 최대 오일 온도의 측정치를 구하기 위해 기계식 유동 가이드(108)는 다수의 온도 센서들을 구비할 수 있다. 침수식 히터(106)의 출력은 하나 이상의 측정된 온도들을 바탕으로 제어되는 것이 유리하다. 도 1a에서, 블록(116)은 침수식 히터(106)의 출력을 제어하기 위한 제어기를 나타낸다. 또한, 측정된 하나 이상의 온도들은 윤활 펌프(115)를 구동하도록 구성된 모터(126)를 제어하는데 사용될 수 있다. 가령, 윤활 펌프(115)의 회전 속도는 하나 이상의 측정된 온도들을 바탕으로 하는 제한된 속도 이하로 제한될 수 있다. 속도 제한은 윤활유가 차가워서 그 점성이 높을 때 윤활 펌프(115)가 손상되는 것을 방지하도록 고온에서보다 저온에서 낮은 것이 유리하다. 또한, 케이싱(124) 안에는, 윤활유로부터 하나 이상의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 센서들이 제공될 수 있다. 이러한 하나 이상의 측정된 온도들은 윤활유를 냉각하기 위한 오일 냉각 요소(120)의 블로워(blower, 121)를 제어하는데 사용될 수 있다.
도 2에서는 본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛의 기계식 유동 가이드(208)의 단면도를 도시하고 있다. 이 실시예의 경우, 기계식 유동 가이드(208)는 침수식 히터(206)를 포함하는 튜브형 부분(212)을 포함한다. 오일 채널(205)의 입구는 튜브형 부분의 단부 영역(214)에 위치한다. 튜브형 부분(212)의 벽들은 침수식 히터(206)의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 최소의 국부 유동 단면적을 제공하기 위한 개구들을 포함한다. 튜브형 부분(212)은 가령 개구(210) 등의 측벽 상의 하나 이상의 개구들, 개구(226) 등 단부 벽 상의 하나 이상의 개구들, 또는 측벽과 단부 벽 둘 다에 형성되는 개구들을 포함할 수 있다.
도 3a에서는 본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛의 기계식 유동 가이드(308)의 단면도를 도시하고 있다. 기계식 유동 가이드(308)는, 침수식 히터(306)가 튜브형 부분 내부에 위치하도록 튜브형 부분(312)을 포함한다. 튜브형 부분의 제1 단부 영역(313)은, 윤활유가 튜브형 부분에 진입하도록 개방되고, 튜브형 부분에서 윤활유를 제거하기 위한 오일 채널(305)의 입구(307)는 튜브형 부분의 제2 단부 영역(314)에 위치한다. 기계식 유동 가이드(308)는 튜브형 부분 안에서 튜브형 부분의 길이방향에 실질적으로 수직으로 위치하는 유동 유도부들을 포함한다. 유동 유도부들은 침수식 히터(306)의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 윤활유가 튜브형 부분 안에서 곡류식으로 유동하도록 안내하도록 구성된다. 도 3a에서, 유동 유도부들 중 두 개는 참조 번호 309로 표시된다. 윤활유의 곡류식 유동은 머리 부분이 화살표인 파선으로 표시된다. 튜브형 부분(312)은 튜브형 부분의 제2 단부 영역(314) 및 튜브형 부분의 제1 단부 영역(313) 사이의 오일 온도 차이를 감소시키기 위해 튜브형 부분을 둘러싼 윤활유가 튜브형 부분으로 진입하도록 하는 개구들을 제2 단부 영역(314)에 포함한다. 도 3a에서, 개구들 중 하나는 참조 부호 311으로 표시된다. 윤활유는 제1 단부 영역(313)에서 제2 단부 영역(314)을 향해 유동할 때 침수식 히터(306)에 의해 데워진다. 따라서, 많은 경우에 있어서, 튜브형 부분에서 데워진 윤활유를 제2 단부 영역(314)에서 개구들을 경유해 튜브형 부분에 진입하는 더 차가운 윤활유와 혼합함으로써 윤활유의 최대 온도를 한정하는 것이 유리하다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 기어 유닛에서, 기계식 유동 가이드(308)는 상술한 개구들의 영역들을 변경시키기 위한 제어 메커니즘을 포함한다. 윤활유를 가열할 필요가 없을 때, 침수식 히터(306)는 에너지가 가해지지 않고 기계식 유동 가이드(308)의 유동 저항은 윤활유를 순환시키는데 필요한 에너지를 절약하기 위해 최소화되는 것이 유리하다. 상술한 제어 메커니즘은 가령 개구들의 유동 저항을 조절하기 위한 클래퍼(clapper)를 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 예에서, 튜브형 부분(312)은 두 개의 중첩된 요소들(312a, 312b)들을 포함하는데, 여기서, 외측 요소(312b)의 내부 표면은 내측 요소(312a)의 외부 표면에 맞대어 있고, 외부 요소(312b)는 내부 요소(312a)에 대해 회전 가능하다. 상술한 튜브형 부분(312)의 개구들은 외측 및 내측 요소들의 개구들이 적어도 서로 부분적으로 정렬되었을 때 외측 및 내측 요소들의 개구들에 의해 구성된다. 이는 도 3b 및 도 3c의 도움으로 도시되어 있다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서, 내측 요소(312a)의 개구들 중 하나는 참조 번호 311a로 표시되고, 외측 요소(312b)의 개구들 중 해당하는 개구는 참조 번호 311b로 표시된다. 도 3b는 도 3a의 라인 A-A에 따른 단면도를 도시하고 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 예에서, 외측 요소(312b)의 개구들은 내측 요소(312a)의 개구들과 완전히 정렬된다. 도 3c에서는 도 3b와 동일한 단면을 도시하고 있으나, 도 3c에서의 다른 점은, 외측 요소(312b)가 내측 요소(312a)에 대해 회전됨으로써 외측 요소(312b)의 개구들이 내측 요소(312a)의 개구들과 부분적으로도 정렬되지 않아서 개구들이 폐쇄되었다는 것이다. 따라서, 튜브형 부분(312)의 개구 영역들은 외측 요소(312b)를 내측 요소(312a)에 대해 회전시킴으로써 변경 가능하다.
개구 영역들을 변경시키기 위한 도 3a 내지 도 3c에 도시된 배열은, 기계식 유동 가이드(208)의 튜브형 부분(212)이 원형 단면을 갖는 경우, 도 2에 도시된 기계식 유동 가이드(208)와 함께 사용할 수 있다.
도 4에서는 기어 유닛의 윤활유를 가열하기 위한 본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 이 방법은 하기의 단계들을 포함한다.
-단계 401: 윤활유실로부터 윤활될 기어 유닛의 부분들로 윤활유를 전달하기 위한 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 윤활유를, 윤활유실에 위치한 침수식 히터를 통해 가열하는 단계, 및
-단계 402: 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 윤활유의 유동을, 윤활유실에 위치하고 윤활유에 잠긴 기계식 유동 가이드를 통해 변경하는 단계.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서의 기계식 유동 가이드는 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 윤활유가 곡류식으로 유동하도록 가이드하는 유동 유도부를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서의 기계식 유동 가이드는 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 최소의 국부 유동 단면적을 제공하기 위한 개구들을 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서의 기계식 유동 가이드는 개구 영역을 변경하기 위한 제어 메커니즘을 포함하고, 개구 영역은 윤활유가 기설정 한계에 도달한 후에 변경된다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서의 기계적 유동 가이드는 침수식 히터가 튜브형 부분 안에 위치하도록 튜브형 부분을 포함한다. 튜브형 부분의 적어도 제1 단부 영역은 윤활유가 튜브형 부분에 진입하도록 하고, 오일 채널은 튜브형 부분의 제2 단부 영역에 연결된다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서의 기계식 유동 가이드는 튜브형 부분 안에서 튜브형 부분의 길이방향에 실질적으로 수직으로 위치하는 유동 유도부들을 포함한다. 유동 유도부들은 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 튜브형 부분 안에서 윤활유가 곡류식으로 유동하도록 안내한다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서의 튜브형 부분은, 튜브형 부분의 제2 단부 영역과 튜브형 부분의 제1 단부 영역 사이의 오일 온도 차이를 감소시키기 위해 튜브형 부분을 둘러싼 윤활유가 튜브형 부분으로 진입할 수 있도록 하는 개구들을 제2 단부 영역에 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서의 튜브형 부분은 두 개의 중첩된 요소들을 포함하는데, 여기서, 외측 요소의 내부 표면은 내측 요소의 외부 표면에 대해 맞대어지고 외측 요소는 내측 요소에 대해 회전이 가능하다. 외측 및 내측 요소들은, 외측 및 내측 요소들의 개구들이 서로 적어도 부분적으로 정렬될 때 튜브형의 부분의 개구들을 구성하는 개구들을 포함한다. 튜브형 부분의 개구 영역은 외측 요소를 내측 요소에 대해 회전시킴으로써 변경 가능하다.
본 발명의 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서는, 상술한 윤활유실이 적어도 하나의 기어 스테이지를 둘러싼 케이싱에 의해 구성된 오일 섬프이다.
본 발명의 또 다른 예시적 및 비한정적 실시예에 따른 방법에서는, 상술한 윤활유실이 적어도 하나의 기어 스테이지에 배선(piping)으로 연결된 오일 탱크이다.
상술한 구체적인 예들은 한정의 목적으로 쓰이지 않았다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예들로만 한정되지 않는다.

Claims (15)

  1. 외부 기계 시스템에 연결하기 위한 제1 샤프트(101)와 제2 샤프트(102),
    상기 제1 샤프트와 제2 샤프트 사이의 하나 이상의 기어 스테이지(103),
    윤활유를 저장하기 위한 윤활유실(104),
    상기 윤활유를 상기 윤활유실로부터 상기 하나 이상의 기어 스테이지로 전달하기 위한 오일 채널(105), 및
    상기 윤활유실에 위치하며, 상기 윤활유실에서 상기 오일 채널의 입구(107)를 향해 유동하는 윤활유를 가열하기 위한 침수식 히터(106)를 포함하는, 기어 유닛으로서,
    상기 기어 유닛은 상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 상기 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 상기 윤활유의 유동을 변경하도록 구성된 기계 유동 가이드(108, 208, 308)를 상기 윤활유실 내에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는, 상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 상기 윤활유가 곡류식으로 유동하도록 안내하기 위한 유동 유도부(109, 309)를 포함하는, 기어 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는, 상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 최소의 국부 유동 단면적을 제공하기 위한 개구(210, 226)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는 상기 개구 영역을 변경하기 위한 제어 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는, 상기 침수식 히터가 상기 튜브형 부분 안에 위치하도록 튜브형 부분(112, 312)을 포함하고, 상기 튜브형 부분의 적어도 제1 단부 영역은 상기 윤활유가 상기 튜브형 부분으로 진입하도록 허용하고, 상기 오일 채널은 상기 튜브형 부분의 제2 단부 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는, 상기 튜브형 부분 안에 상기 튜브형 부분의 길이 방향과 실질적으로 수직인 유동 유도부(309)를 포함하고, 상기 유동 유도부는, 상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 상기 튜브형 부분 안에서 상기 윤활유가 곡류식으로 유동하도록 안내하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 튜브형 부분은, 상기 튜브형 부분의 제2 단부 영역(314)과 상기 튜브형 부분의 제1 단부 영역(313) 사이의 오일 온도차를 감소시키기 위해, 상기 튜브형 부분을 둘러싸는 윤활유가 상기 튜브형 부분으로 진입하도록 하는 개구(311a, 311b)를 상기 제2 단부 영역에 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 튜브형 부분은 두 개의 중첩된 요소들(312a, 312b)을 포함함으로써, 상기 요소들 중 외측 요소의 내부 표면은 내측 요소의 외부 표면에 대해 맞대어지도록 위치하고, 상기 외측 요소는 상기 내측 요소에 대해 회전가능하고, 상기 외측 요소 및 내측 요소는, 상기 외측 요소 및 내측 요소의 개구들이 서로 적어도 부분적으로 정렬될 때 상기 튜브형 부분의 개구를 구성하는 개구(311b, 311a)들을 포함하고, 상기 튜브형 부분의 개구의 영역들은 상기 내측 요소에 대해 상기 외측 요소를 회전시킴으로써 변경 가능한 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 윤활유실은 상기 하나 이상의 기어 스테이지를 둘러싸는 케이싱으로 구성된 오일 섬프인 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 윤활유실은 상기 하나 이상의 기어 스테이지에 파이프로 연결된 오일 탱크인 것을 특징으로 하는 기어 유닛.
  11. 기어 유닛의 윤활유 가열 방법으로서,
    윤활유실로부터 기어 유닛 중 윤활할 부분들로 윤활유를 전달하기 위한 오일 채널의 입구를 향해 윤활유실 내에서 유동하는 윤활유를, 상기 윤활유실에 위치한 침수식 히터를 통해, 가열하는 단계(401)를 포함하고,
    상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해 상기 오일 채널의 입구를 향해 유동하는 윤활유의 유동을, 상기 윤활유실에 위치하고 윤활유에 잠긴 기계식 유동 가이드를 통해, 변경하는 단계(402)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛의 윤활유 가열 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는, 상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 상기 윤활유가 곡류식으로 유동하도록 안내하는 유동 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛의 윤활유 가열 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는, 상기 침수식 히터의 표면상의 윤활유의 유속을 증가시키기 위해, 최소의 국부 유동 단면적을 제공하기 위한 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛의 윤활유 가열 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 기계식 유동 가이드는, 상기 침수식 히터가 상기 튜브형 부분 안에 위치하도록 튜브형 부분을 포함하고, 상기 튜브형 부분의 적어도 제1 단부 영역은 상기 윤활유가 상기 튜브형 부분으로 진입하도록 하고, 상기 오일 채널은 상기 튜브형 부분의 제2 단부 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 기어 유닛의 윤활유 가열 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 튜브형 부분은, 상기 튜브형 부분의 제2 단부 영역과 상기 튜브형 부분의 제1 단부 영역 사이의 오일 온도차를 감소시키기 위해, 상기 튜브형 부분을 둘러싸는 윤활유가 상기 튜브형 부분으로 진입하도록 하는 개구들을 상기 제2 단부 영역에 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 유닛의 윤활유 가열 방법.
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