控制滑动轴承的间隙的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种控制滑动轴承的间隙的装置。一种直接驱动风力涡轮机（2）的滑动轴承装置（1）包括轴承（3）。该轴承（3）包括第一轴瓦（4）和第二轴瓦（5），由此所述第一轴瓦（4）和第二轴瓦（5）设置为能够相对于彼此旋转。在所述轴承（3）处于旋转中时，在所述第一轴瓦（4）和第二轴瓦（5）之间存在确定的预定间隙（6）。在第一回路（7）处于与所述第一轴瓦（4）的热接触中时，所述第一回路（7）包括第一流体。在所述第二回路（8）处于与所述第二轴瓦（5）的热接触中时，所述第二回路（8）包括第二流体。所述第一回路（7）和第二回路（8）联接为使得所述第一轴瓦（4）和第二轴瓦（5）之间的温差通过所述第一流体和第二流体而受到补偿，从而将所述间隙（6）保持在预定范围之内。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控制滑动轴承的间隙的装置。 控制滑动轴承的间隙的装置
【背景技术】
[0002] 轴承被构建为滚动元件轴承或构建为滑体轴承。滑体轴承或滑动轴承也作为动压 轴承、静压轴承或动静压混合轴承而被人们所知。
[0003] 在滚动元件和轴瓦之间的接触表面非常小。在更高载荷作用在轴承上并且更大力 矩须在轴承上传递的装置中，滚动元件轴承是不能胜任的。
[0004] 在这样的装置中，滑体轴承被应用。滑体轴承或滑动轴承能够比滚动元件轴承传 递更1?的载荷。
[0005] 在直接驱动风力涡轮机中，发电机的转子与风力涡轮机的转子直接联接。发电机 的定子附接到风力涡轮机的静止部分。因此，发电机的转子和定子经由风力涡轮机的主轴 承而被可旋转地连接。
[0006] 在直接驱动风力涡轮机中，主轴承连接风力涡轮机的转子与风力涡轮机的静止部 分。
[0007] 直接驱动风力涡轮机的主轴承必须传递高载荷。随着风力涡轮机的尺寸增大，并 且转子直径也增大，滑动轴承被用作主轴承。
[0008] 在发电机的转子和定子之间的气隙取决于轴承参数。特别地，轴承间隙高度影响 发电机气隙的宽度。
[0009] 当主轴承的间隙过高时，该气隙的公差非常高。这可能导致转子和定子之间发生 接触，并且因此导致在风力涡轮机的发电机中发生损坏。
[0010] 当主轴承的间隙过低时，润滑层就不可能具有足够的厚度，并且在轴承中的摩擦 会过高。这在轴承中造成损坏，并且缩短轴承零件的使用期限。
[0011] 轴承中过低的间隙使得轴承零件中的温度由于摩擦更高而升高。此外，其减少了 润滑剂在轴承中的循环和交换。
[0012] 因此，主轴承的间隙必须被保持在确定的预定数值范围之内以防止损坏。
[0013] 轴承的间隙受到轴承零件的温度的高度影响。大部分轴瓦为金属材料，其在升高 的温度下显示一定的膨胀。
[0014] 例如在起动风力涡轮机的过程中，滑动轴承中的润滑剂不会作为润滑剂膜被提 供。润滑剂膜通过轴承旋转而形成。在此情况下，轴承中的摩擦在风力涡轮机起动时非常 高。该摩擦产生热量。
[0015] 轴承中的轴瓦呈现不同的结构形状、体积和表面积。由于这个原因，轴瓦中的一个 在起动风力涡轮机的过程中将经历温度的更快升高。
[0016] 这使轴瓦发生不同的膨胀。由于这个原因，轴瓦之间的间隙将会改变。
[0017] 为了将轴承间隙保持在预定范围之内，公知的是对轴承零件的温度进行测量。根 据轴承零件的温度数值，这些零件被或冷却或加热，以便将轴承保持在恒定的操作温度处。
[0018] 为了实现这点，诸如水冷却或油冷却系统的冷却系统被使用，以便将轴瓦保持在 确定的预定温度处。
[0019] 这样做的缺点在于，冷却系统对于所测温度的反应缓慢，并且冷却系统消耗大量 能量来将轴瓦冷却到确定的预定温度。
【发明内容】
[0020] 本发明的目的是提供一种改进的方法来控制轴承的间隙。
[0021] 该目的是通过根据独立权利要求的主题来实现的。本发明的优选实施方式被描述 于从属权利要求中。
[0022] 直接驱动风力涡轮机的滑动轴承装置包括具有第一轴瓦和第二轴瓦的轴承。所述 第一轴瓦和第二轴瓦设置为能够相对于彼此旋转。
[0023] 在所述轴承处于旋转中时，在所述第一轴瓦和第二轴瓦之间存在确定的预定间 隙。
[0024] 在第一回路处于与所述第一轴瓦的热接触中时，所述第一回路包括第一流体。在 第二回路处于与所述第二轴瓦的热接触中时，所述第二回路包括第二流体。
[0025] 所述第一回路和第二回路联接为使得所述第一轴瓦和第二轴瓦之间的温差通过 所述第一流体和第二流体而受到补偿，从而将所述间隙保持在预定范围之内。
[0026] 滑动轴承或滑体轴承可以是静压轴承、动压轴承或者组合了静压和动压的动静压 混合轴承。
[0027] 在直接驱动风力涡轮机中，风力涡轮机的转子被直接联接到发电机的转子。该旋 转并未通过齿轮箱进行传递。
[0028] 风力涡轮机的转子和发电机的转子经由轴承装置而被联接到风力涡轮机的静止 部分。该轴承装置包括主轴承。此外，使用第二轴承是可能的。使用平行的两个轴承也是 可能的。
[0029] 所述轴承装置必须传递径向力、轴向力和倾翻力矩。因此，所述轴承装置包括能够 传递径向力、轴向力和倾斜力矩的滑动表面。
[0030] 锥形轴承经常被使用。
[0031] 具有径向以及一个或两个轴向滑动表面的轴承也被使用。
[0032] 该轴承装置包括至少一个轴承。该轴承包括第一轴瓦和第二轴瓦。该轴承包括可 旋转的轴瓦和静止的轴瓦。可旋转的轴瓦相对于静止的轴瓦旋转。
[0033] 所述第一轴瓦包括面对所述第二轴瓦的滑动表面的滑动表面。当所述轴承处于旋 转中时，所述第一轴瓦和第二轴瓦的滑动表面沿着彼此滑动。
[0034] 为了防止过热及损坏轴承，在轴瓦的滑动表面之间使用润滑。
[0035] 在所述第一轴瓦和第二轴瓦之间需要确定的预定间隙，以便允许在所述轴瓦之间 形成一定厚度的润滑剂层。
[0036] 如果该间隙过低，则润滑剂层会破裂。这导致轴瓦的滑动表面发生直接接触，并由 此导致过热的发生并在轴承中产生损坏。
[0037] 当该间隙过高时，轴承中的公差过高，这会在风力涡轮机的发电机中产生严重损 坏。
[0038] 因此，重要的是将该间隙保持在一定范围内。
[0039] 第一回路附接到所述第一轴瓦。第一流体在所述第一回路中循环。该流体用来影 响所述第一轴瓦的温度。该轴瓦能够通过所述第一轴瓦中的所述第一流体而被冷却或加 热。
[0040] 第二回路附接到所述第二轴瓦。第二流体在所述第二回路中循环。该流体用来影 响所述第二轴瓦的温度。该轴瓦能够通过所述第二轴瓦中的所述第二流体而被冷却或加 热。
[0041] 所述第一回路和第二回路联接为使得所述第一轴瓦和第二轴瓦之间的温差通过 所述第一流体和第二流体而受到补偿。
[0042] 该轴承由金属制成。金属在其变温热时膨胀。因此，轴瓦将由于温度更高而膨胀。
[0043] 当一个轴瓦比另一个轴瓦更温热时，这些轴瓦将有差异地膨胀。当外轴瓦比内轴 瓦更温热时，在轴承中的间隙就会过高。当内轴瓦比外轴瓦更温热时，在轴瓦之间的间隙就 会过低。
[0044] 当这些轴瓦具有相同温度时，其将以同样的系数膨胀。因此，当轴瓦具有相同温度 时，这些轴瓦之间的间隙处于预定范围之内。
[0045] 因此，轴瓦之间的间隙与轴承的绝对温度基本无关。因此，不需要将轴承保持在一 定的绝对温度处。因此，补偿第一轴瓦和第二轴瓦之间的任何温差就足够。
[0046] 因此，不需要将整个轴承冷却到一定的预定温度。因此，控制轴承温度所需要的能 量更少。此外，控制轴承温度所需要的诸如冷却系统的装置更少。
[0047] 所述第一回路和第二回路通过连接部而联接，因此，所述第一流体从所述第一回 路流动到所述第二回路并且流回到所述第一回路，而所述第二流体从所述第二回路流动到 所述第一回路并且流回到所述第二回路。
[0048] 所述第一回路和第二回路联接为形成一个组合回路。所述第一流体和第二流体作 为一个共同流体而流经所述第一回路和第二回路。
[0049] 因此，在所述第一轴瓦和第二轴瓦之间的温差受到快速且直接的补偿。因此需要 的管道更少，并且需要的泵更少。
[0050] 如本领域技术人员所公知的，为了将流体传输到轴承的旋转瓦而使用了旋转单 J Li 〇
[0051] 所述第一回路经由第三回路联接到所述第二回路，因此第一流体和第二流体的温 差由第二流体补偿。
[0052] 所述第三回路联接所述第一回路和第二回路。在第一区域中，所述第三回路与所 述第一回路接触，从而使热量能够在所述第一流体和所述第三流体之间进行传递，反之亦 然。在第二区域中，所述第三回路与所述第二回路接触，从而使热量能够在所述第二流体和 所述第三流体之间进行传递，反之亦然。
[0053] 所述第三回路中的流体从所述第一区域流动到所述第二区域，并且流回到所述第 一区域。因此，热量能够通过所述第三流体而从所述第一区域输送到所述第二区域。
[0054] 该流体在所述第三回路中从所述第二区域流回到所述第一区域。因此，热量能够 从所述第二区域传递到所述第一区域。
[0055] 因此，热量能够通过所述第三回路从所述第一回路传递到所述第二回路，或者从 所述第二回路传递到所述第一回路。
[0056] 因此，所述第一轴瓦和第二轴瓦之间的温差能够经由所述第三回路而受到补偿。
[0057] 所述第三回路被用于连接两个或更多个冷却/加热回路。在所述轴瓦处的所述冷 却/加热回路被保持为局部回路，并且所述第三回路用于在所述冷却/加热回路之间的距 尚上输送热量。
[0058] 因此，流体被分离开。因此，不同流体能够根据要求而使用，这些要求例如为所传 输的热能的量或者电绝缘能力。
[0059] 因此，所述第三回路能够配备有与所述第一回路和第二回路直径不同的管道。因 此，在轴承处的空间得到更为有效的使用，并且冷却或加热得到优化。
[0060] 用于在风力涡轮机的可旋转部分和静止部分之间传输流体的所述旋转单元能够 设置在所述第三回路之内。因此，流体能够被使用在优化为经过旋转单元进行传输的所述 第三回路中。
[0061] 所述第一回路和第二回路经由换热器而联接到所述第三回路，以便将所述第一流 体和第二流体的热能传递到所述第三流体。
[0062] 换热器用于连接所述第一回路、第二回路和第三回路。因此，所述第一流体和第二 流体之间的温差能够在所述换热器之内受到补偿。
[0063] 所述第三流体能够例如用于从所述第一回路和第二回路除去过多的热量。因此， 在所述第一回路和第二回路中的热量的量能够通过所述第三回路而被减少或增加。因此， 所述第一回路和第二回路通过所述第三回路而被冷却或加热。
[0064] 因此，在所述第一回路和第二回路之间的温差能够受到补偿，并且此外，所述轴瓦 中的温度水平能够受到影响。
[0065] 因此，该轴承在起动涡轮机之前能够被加热，以便例如使润滑更好地分布在轴承 中。
[0066] 该流体为水、空气、油或气态介质。
[0067] 在这些回路中可以使用不同的流体。该流体能够根据诸如流体热容的流体属性而 进行选择。
[0068] 水是一种廉价而总体上可获得的冷却流体。在发生水泄漏出回路外并泄漏出风力 涡轮机的故障的情况下，水对于风力涡轮机周围的环境不会造成问题。
[0069] 空气也是到处都可以获得的。在泄漏的情况下，空气将不会对电力设施造成问题， 或者不会弄脏风力涡轮机或污染环境。
[0070] 油因其具有高热容而是一种非常好的冷却流体。
[0071] 第三回路包括设置并配备为冷却第三流体的冷却器。
[0072] 因此，在所述第三回路中的第三流体被冷却。因此，在所述第一回路和第二回路中 的第一流体和第二流体由所述第三流体冷却。
[0073] 因此，所述第一轴瓦和第二轴瓦的共同温度通过所述第三回路而被降低。
[0074] 轴承设置在风力涡轮机的机舱（nacelle)之内，并且冷却器设置在机舱外侧，同时 冷却器被设置并配备为由环境气流冷却第三流体。
[0075] 轴承连接风力涡轮机的可旋转部分与风力涡轮机的静止部分。轴承位于风力涡轮 机的外壳之内，并由此位于所述机舱之内。
[0076] 所述第三回路将所述第一回路和第二回路与所述冷却器连接。所述冷却器设置在 所述机舱外侧。所述冷却器由环境空气冷却。因此，来自所述第一回路和第二回路并由此 来自所述第一轴瓦和第二轴瓦的热量被传递到所述冷却器，并由环境空气移除。
[0077] 所述冷却器能够例如位于所述机舱的顶部上，或者位于所述机舱的侧面处。沿着 所述机舱吹送的风吹过所述冷却器并移走热量。
[0078] 因此，热量不会被捕集在所述机舱之内。
[0079] 轴承的间隙由传感器测量。
[0080] 因此，所述第一轴瓦和第二轴瓦之间的间隙由传感器检测。该间隙能够被测量并 分析。因此，从所述第一轴瓦到所述第二轴瓦或者反过来的热量传递根据轴承中的间隙的 测量值而受到控制。
[0081] 因此，热量传递能够被优化，并且例如用于泵的能量能够被省掉。
[0082] 测量该间隙的传感器为电涡流传感器、机械近距离传感器、超声传感器、光电传感 器、光-电子传感器、电容传感器或电感传感器。
[0083] 电涡流传感器仅依赖于磁场而不依赖于光学装置。因此，该传感器能够用于例如 经过润滑层或者在照明度变化的场合测量轴承的间隙。
[0084] 机械近距离传感器非常直接地检测机械表面之间的距离。因此，其不受其他影响 的干扰，这些影响例如为轴承中的污物、所用润滑剂的状态或者存在的光或电场。
[0085] 超声传感器也可以用于除此之外的其他测量，例如轴承中的松散颗粒的检测或者 轴承中的润滑属性的检测。
[0086] 光电传感器能够用于除此之外的其他测量，例如轴承中的润滑层的永久性控制或 者轴瓦的滑动表面的连续控制。
[0087] 光-电子传感器是基于利用光的测量。因此，光-电子传感器所需的能量更少，并 由此节省了能量。
[0088] 所述轴瓦由金属制成。因此，电容传感器或电感传感器通过检测轴瓦的金属表面 而测量与第二轴承相距的距离的变化量。因此，这种测量非常直接。
[0089] 本领域技术人员将意识到，要根据轴承和轴瓦的装置的具体细节来选择上述传感 器中的一个。
[0090] 测量间隙的传感器设置在所述第一轴瓦处，因而所述第一轴瓦连接到风力涡轮机 的静止部分。
[0091] 传感器设置在所述第一轴瓦处。数个传感器能够用于测量所述第一轴瓦处的不同 位置处的轴承间隙。例如，在轴承的不同侧面处或者在沿着圆周的不同点处对间隙进行测 量。
[0092] 因此，在轴承中的不同位置处的间隙数值被检测。因此，对轴承间隙具有更为完整 的了解是可能的。由此能够避免损坏。
[0093] 传感器附接到轴承的静止部分。因此，传感器能够被金属线连接。因此，该连接更 为可靠。因此，测量数值更为可靠。
[0094] 不需要无线传感器，因此所用传感器更为廉价。
[0095] 在传感器处的维护和保养更易于执行。
[0096] 滑动轴承装置包括泵，以便控制流体在多个回路的至少一个中的流动。
[0097] 泵用于使流体在回路中循环。第一泵能够使用在所述第一回路中。第二泵使流体 在所述第二回路中循环。
[0098] 第三泵用于使流体在第三回路中循环。
[0099] 因此，流体在回路中的循环能够彼此独立地被调节。
[0100] 这些泵能够是电力泵。这些泵在其需要时操作，并且在第一轴瓦和第二轴瓦之间 的温差低到不需要进行温度补偿时被关掉。
[0101] 该泵根据传感器测得的间隙数值而受到控制，以便通过在轴瓦和流体之间传递热 能而实现确定的预定间隙。
[0102] 所述第一轴瓦和第二轴瓦之间的间隙被测量。如果该间隙处于确定的预定范围之 内，则不需要在轴瓦之间进行温差补偿。因此，这些泵被关掉。
[0103] 因此，能量被省掉，而泵的寿命被延长。
[0104] 所述第一回路设置在所述第一轴瓦的表面中的凹槽中，并且/或者所述第二回路 设置在所述第二轴瓦的表面中的凹槽中。
[0105] 所述第一轴瓦包括凹槽。该凹槽的尺寸设计为能够在所述凹槽之内安装所述第一 回路的管道。所述第一回路的管道的壁和所述第一轴瓦的凹槽的壁设置为彼此接触。
[0106] 因此，在所述第一轴瓦和所述第一回路之间的接触表面被最大化。因此，例如热量 的热能从所述第一轴瓦到所述第一回路的传递被优化。
[0107] 因此，所述第一轴瓦能够更为高效地被冷却或被加热。
[0108] 此外，诸如传热膏的介质能够使用在所述凹槽的壁和所述第一回路的管道的壁之 间。
[0109] 所述第一回路设置为沿着所述第一轴瓦的表面，并且/或者所述第二回路设置为 沿着所述第二轴瓦的表面。
[0110] 所述第一回路或第二回路的管道热连接到所述第一轴瓦或第二轴瓦的表面。不需 要凹槽，因此轴瓦的强度不会由于轴瓦材料中的凹槽而被削弱。
[0111] 轴承包括位于所述第一轴瓦和所述第二轴瓦之间的轴承垫。所述轴承垫能够靠液 压运动，从而使得所述第一轴瓦和第二轴瓦之间的间隙能够调节。
[0112] 所述轴承垫设置为能够运动。液压系统包括位于每一个轴承垫处的液压流体储液 器。当液压流体中的压力升高时，所述轴承垫向着所述轴瓦运动，这些轴承垫在该轴瓦上滑 动。因此，所述轴承垫和所述轴瓦的表面之间的间隙能够受到调节。
[0113] 所述液压系统的储液器被连接。当在轴承中存在载荷时，轴瓦在一个或更多个轴 承垫处推动。液压流体被压出储液器，并且被压入此时刻经历来自轴瓦的更小压力的其他 轴承垫的储液器内。
[0114] 因此，轴承垫处的压力能够被均衡。高压力受到补偿。因此，在轴承垫处的磨损被 均衡，并且间隙因此润滑层的厚度保持在恒定数值处。
[0115] 当在所述第一轴瓦和第二轴瓦之间产生温差时，轴瓦之间的温度补偿需要一定反 应时间。
[0116] 液压系统和轴承垫的调节有助于帮助在轴承中保持一定间隙，直到轴瓦之间的温 度受到补偿。
【专利附图】
【附图说明】
[0117] 下面将借助于附图更为具体地展示本发明。这些附图示出了优选配置，并且并不 限制本发明的范围。
[0118] 图1示出了轴承装置的第一实施方式的示意图。
[0119] 图2示出了轴承装置的第二实施方式。
[0120] 图3示出了轴承装置的细节图。
[0121] 图4示出了第一回路的细节。
[0122] 图5示出了第一回路的另一实施方式。
[0123] 图6不出了液压系统的不意图。
[0124] 图7示出了经过直接驱动风力涡轮机的切口。
[0125] 图8示出了经过现有技术状态的轴承的切口。
[0126] 附图中的显示是示意性形式的。要注意的是，在不同附图中，相似或相同的元件具 有同样的附图标记。
【具体实施方式】
[0127] 图1示出了轴承装置的第一实施方式的示意图。
[0128] 图1示出了包括轴承的轴承装置1。轴承包括第一轴瓦4和第二轴瓦5。轴承垫 16附接到第二轴瓦5。在轴承的操作期间，轴承垫16沿着第一轴瓦4的表面滑动。
[0129] -定间隙6被设置在第一轴瓦4和第二轴瓦5之间。间隙6必须被保持在一定范 围之内，以避免例如在轴承或风力涡轮机处发生损坏。
[0130] 第一回路7设置在第一轴瓦4处。第一回路7包括第一流体。第一回路7与第一 轴瓦4热接触，从而使例如热量的热能能够在第一轴瓦4和第一流体之间进行传递。因此， 第一轴瓦4能够被第一流体冷却或加热。
[0131] 第二回路8设置在第二轴瓦5处。第二回路8包括第二流体。第二回路8与第二 轴瓦5热接触。因此，热量能够在第二轴瓦5和第二流体之间进行传递。因此，第二轴瓦5 能够被第二回路8中的第二流体冷却或加热。
[0132] 第一回路7和第二回路8被连接为使第一流体从第一回路7流动到第二回路8并 且流回到第一回路7。另外，第二流体从第二回路8流动到第一回路7并且流回到第二回路 8〇
[0133] 因此，热量从第一回路7传递到第二回路8,或者从第二回路8传递到第一回路7。
[0134] 因此，热量在第一轴瓦4和第二轴瓦5之间进行传递。因此，在第一轴瓦4和第二 轴瓦5之间的温差受到补偿。
[0135] 泵13安装在第一回路7和第二回路8之间，以便经过这些回路泵送流体。
[0136] 旋转单元用于在第一轴瓦4和第二轴瓦5之间传输流体。旋转单元未示于图中。
[0137] 图2示出了轴承装置的第二实施方式。
[0138] 图2示出了具有轴承3的轴承装置1。轴承3包括第一轴瓦4和第二轴瓦5。轴 承垫16被设置在第一轴瓦4和第二轴瓦5之间。
[0139] 第一回路7设置在第一轴瓦4处，以便冷却或加热第一轴瓦4。在该实施方式中， 第一回路7沿着第一轴瓦4以两个环路设置。
[0140] 第二回路8设置在第二轴瓦5处，以便冷却或加热第二轴瓦5。
[0141] 第一回路7和第二回路8经由换热器10而连接。
[0142] 换热器10连接到第三回路9。第三回路9包括第三流体。泵13在第三回路9之 内泵送第三流体。
[0143] 第一回路7和第二回路8经由第三流体9而连接。因此，第一流体和第二流体的 温差由第二流体补偿。
[0144] 第三流体9连接到冷却器11。冷却器11被移动经过冷却器的环境空气冷却。因 此，第三流体被经过冷却器11的环境空气冷却。
[0145] 因此，第一和第二流体的补偿后的共同温度能够经由第三流体和冷却器11而被 冷却。
[0146] 在该实施方式中，第一和第二回路7、8经由分离的换热器10而连接到第三回路9。 这些回路还能够经由一个共同的换热器10而连接。
[0147] 在该轴承装置1使用在风力涡轮机中时，轴承装置1被设置在风力涡轮机的机舱 之内。冷却器11设置在机舱外侧，以便将热量从轴承传递到环境空气。因此，第三回路9 部分地设置在风力涡轮机的机舱内侧，并且部分地设置在该机舱外侧。
[0148] 在该附图中，第一、第二和第三回路7、8、9被以示意性方式显示，其图示轴承3的 哪部分被哪条回路冷却。这些回路相对于轴瓦4、5的对准不表示实际中的对准。
[0149] 图3示出了轴承装置的细节图。
[0150] 图3示出了轴承装置1的细节图。轴承装置1包括第一轴瓦4和第二轴瓦5。轴 承垫16被设置在第一轴瓦4和第二轴瓦5之间。
[0151] 第一轴瓦4包括位于第一轴瓦4的表面中的凹槽14。在该实施方式中，两个凹槽 14被显示在第一轴瓦4的侧面处。
[0152] 第一回路7设置在凹槽14中。因此，第一回路7和第一轴瓦4之间的接触区域增 大。因此，轴瓦4和第一回路7中的第一流体之间的热传递被优化。
[0153] 第二轴瓦5包括凹槽15。第二回路8设置在凹槽15中，以便增大第二轴瓦5和第 二回路8之间的接触表面。因此，第二轴瓦5和第二回路8中的第二流体之间的热传递被 优化。
[0154] 第一轴瓦4包括传感器12。传感器用于测量第一轴瓦4和第二轴瓦5之间的间隙 6〇
[0155] 在该实施方式中，轴承垫16被设置在轴瓦4、5之间。因此，测得的间隙6为轴承 垫16和第一轴瓦4之间的间隙。
[0156] 在该实施方式中，传感器12被设置为在轴承的一侧处测量第一轴瓦4和轴承垫16 之间的距离。附加传感器12可以用于测量轴承垫16和第一轴瓦4的其他表面之间的间隙 6〇
[0157] 传感器12可以例如为电涡流传感器、机械近距离传感器、超声传感器、光电传感 器、光-电子传感器、电容传感器或电感传感器。
[0158] 图4示出了第一回路4的细节。
[0159] 图4示出了轴承的优选实施方式的细节。轴承包括第一轴瓦4和第二轴瓦5。第 一回路7包括用于第一流体的管道。第一回路7的管道沿着第一轴瓦4的表面设置。
[0160] 图5示出了第一回路4的另一实施方式。
[0161] 图5示出了轴承装置的细节。轴承包括具有第一回路7的第一轴瓦4以及具有第 二回路8的第二轴瓦5。
[0162] 第一回路7设置在第一轴瓦4的表面处。第一回路7包括平行设置的三条回路。
[0163] 第二回路8设置在第二轴瓦5的径向外表面中。在该图中，仅显示了到第二回路 8的连接结构。
[0164] 图6不出了液压系统的不意图。
[0165] 图6示出了用于调节轴承垫16以在轴承中得到可变载荷分布的液压系统的示意 图。轴承包括第一轴瓦4和第二轴瓦5。第二轴瓦5相对于第一轴瓦4旋转。轴承垫16附 接到第二轴瓦4。润滑层设置在轴承垫16和第二轴瓦5之间，以便使轴承垫16和运动的轴 瓦5之间的摩擦降到最小。一定的间隙存在于第一轴瓦4和第二轴瓦5之间。该间隙必须 被保持在一定数值处，以避免润滑层发生破裂。
[0166] 由于在刮风时在风力涡轮机的转子处存在强风，因此轴承中的载荷分布发生改 变。因此，轴承中的间隙发生改变。这就会承受轴承中的间隙过小从而润滑层破裂的危险。
[0167] 液压系统17对出现在单个轴承垫16上的载荷进行平衡。每一个轴承垫16倚靠 在液压流体的储液器上。这些储液器被连接。
[0168] 如果在一个轴承垫16上存在更高载荷，则液压流体就会被压出该轴承垫16的储 液器外，并且流动到其他轴承垫16的储液器。其他轴承垫16被升起，直到轴承垫16之间 的载荷分布再次平衡。
[0169] 因此，轴承垫16根据轴承中存在的载荷分布而被调节。因此，在轴承中的轴承垫 16和第二轴瓦5之间的间隙被调节。因此，润滑层经历相等的载荷。因此，润滑层破裂的危 险被降到最低。
[0170] 图7示出了经过直接驱动风力涡轮机的切口。
[0171] 图7示出了经过直接驱动风力涡轮机2的切口。风力涡轮机的毂部21配备为接 纳转子叶片。毂部21连接到发电机22的转子。
[0172] 毂部21和发电机22的转子为风力涡轮机2的可旋转部分的一部分。风力涡轮机 2的可旋转部分经由轴承连接到风力涡轮机2的静止部分18。
[0173] 风力涡轮机2的静止部分18包括发电机的定子23以及将发电机和毂部21连接 到风力涡轮机的塔台的支撑结构24。
[0174] 轴承包括第一轴瓦4。第一轴瓦4连接到风力涡轮机2的静止部分18。轴承包括 连接到风力涡轮机2的旋转部分的第二轴瓦5。
[0175] 发电机包括位于定子23和转子22之间的气隙20。气隙20的尺寸取决于轴承的 公差。如果轴承中的第一轴瓦4和第二轴瓦5之间的公差过高，则气隙20的尺寸的公差会 过大。因此，气隙20可能过小，并且发电机的转子22会与定子23接触。这造成发电机的 损坏。
[0176] 滑动轴承中的公差取决于第一轴瓦4和第二轴瓦5之间的间隙。轴瓦之间的公差 必须被保持在一定的预定范围之内。
[0177] 图8示出了经过现有技术状态的轴承的切口。
[0178] 该轴承为环形轴承，并且切口为经过该环的轴向切口。
[0179] 轴承包括第一轴瓦4和第二轴瓦5。轴瓦4、5设置为使其在轴承处于操作中时相 对于彼此旋转。
[0180] 例如，第一轴瓦4附接到风力涡轮机的静止部分。第二轴瓦5相对于第一轴瓦4 进行旋转，以便允许风力涡轮机的转子旋转。
[0181] 该轴承为滑动轴承。第一和第二轴瓦4、5被轴承垫16分离开。因此，第一和第二 轴瓦4、5之间的摩擦被降低，并且轴承中的磨损被降到最低。
[0182] 轴承垫16附接到第二轴瓦5的三个侧面。轴承垫16在操作过程中沿着第一轴瓦 4运动。轴承垫16和第一轴瓦4之间的直接接触由于润滑层而得以避免。润滑层设置在轴 承垫16和第一轴瓦4之间。
[0183] 轴承包括位于第二轴瓦5的轴承垫16和第一轴瓦4之间的一定间隙6。
[0184] 间隙6取决于轴承的机械尺寸以及轴瓦4、5的温度。
[0185] 要么当第一轴瓦4比第二轴瓦5更温热时，间隙6会过大。要么当第二轴瓦5比 第一轴瓦4更温热时，间隙6会过小。
[0186] 当间隙6过大时，轴承的公差过高。这就会在风力涡轮机中造成机械问题和损坏。 当间隙6过小时，润滑层会过薄，并且轴承垫16会与第一轴瓦4接触。这会在轴承中造成 高磨损和损坏。
[0187] 在非操作时段的过程中，这时风力涡轮机停机例如用于维护，轴承垫16倚靠在第 一轴瓦4上。因此，轴承垫16与第一轴瓦4直接接触。
[0188] 在起动风力涡轮机的过程中，轴承开始旋转。在开始旋转时，在轴承中并不存在润 滑层。因此，轴承垫16沿着第一轴瓦4的表面滑动。因此，轴承垫16和第一轴瓦4之间的 摩擦非常高。因此，热量就会产生。
[0189] 所产生的热量升高了轴瓦4、5的温度。取决于风力涡轮机的结构，两个轴瓦4、5 中的一个的温度将更快地升高。因此，轴瓦将具有不同的温度，从而轴承中的间隙将改变。 因此，在风力润轮机中或在轴承中的损坏就有可能发生。
[0190] 尽管已经参考优选实施方式对本发明进行了描述，但是要理解的是，本发明并不 受限于所公开的实例，并且本领域技术人员能够对其做出大量额外的修改形式和变型，这 些修改形式和变型并不脱离本发明的范围。
[0191] 应当注意到，贯穿本申请，"一"或"一个"的使用并不排除多个，并且"包括"并不 排除其他步骤或元件。另外，结合不同实施方式所描述的各元件可以进行组合。还应当注 意到，在权利要求书中的附图标记不应当解释为限制权利要求的范围。
【权利要求】
1. 一种直接驱动风力涡轮机（2)的滑动轴承装置（1)，包括： -轴承（3)，所述轴承（3)包括第一轴瓦（4)和第二轴瓦（5)， -由此所述第一轴瓦（4)和第二轴瓦（5)设置为能够相对于彼此旋转， -由此在所述轴承（3)处于旋转中的同时，在所述第一轴瓦（4)和第二轴瓦（5)之间存 在确定的预定间隙（6 )， -第一回路（7)，在所述第一回路（7)处于与所述第一轴瓦（4)的热接触中时，所述第 一回路（7)包括第一流体， -第二回路（8)，在所述第二回路（8)处于与所述第二轴瓦（5)的热接触中时，所述第 二回路（8)包括第二流体， -由此所述第一回路（7)和第二回路（8)联接为使得所述第一轴瓦（4)和第二轴瓦（5) 之间的温差通过所述第一流体和第二流体而受到补偿，从而将所述间隙（6)保持在预定范 围之内。
2. 根据权利要求1所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，所述第一回路（7)和第二回 路（8)通过连接部而联接，从而使所述第一流体从所述第一回路（7)流动到所述第二回路 (8) 并且流回到所述第一回路（7)，而所述第二流体从所述第二回路（8)流动到所述第一回 路（7)并且流回到所述第二回路（8)。
3. 根据权利要求1所述的滑动轴承装置（1)，包括具有第三流体的第三回路（9)，由此 所述第一回路（7)经由所述第三回路（9)联接到所述第二回路（8)，从而使第一流体和第二 流体的温差由所述第三流体补偿。
4. 根据权利要求3所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，所述第一回路（7)和第二回 路（8)经由换热器（10)而联接到所述第三回路（9)，以便将所述第一流体和第二流体的热 能传递到所述第三流体。
5. 根据前述权利要求中的一项所述的滑动轴承装置（1)，其特征在于，所述流体为水、 空气、油或气态介质。
6. 根据权利要求4或权利要求5所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，所述第三回路 (9) 包括冷却器（11 )，所述冷却器（11)设置并配备为冷却所述第三流体。
7. 根据权利要求6所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，所述轴承（3)设置在所述风 力涡轮机（2)的整流罩之内，并且所述冷却器（11)设置在所述整流罩外侧，同时所述冷却 器设置并配备为通过环境气流冷却所述第三流体。
8. 根据前述权利要求中的一项所述的滑动轴承装置（1)，其特征在于，所述轴承（3)的 间隙（6)由传感器（12)测量。
9. 根据权利要求8所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，测量所述间隙（6)的所述传 感器（12)为电涡流传感器、机械近距离传感器、超声传感器、光电传感器、光-电子传感器、 电容传感器或电感传感器。
10. 根据权利要求8或权利要求9所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，测量所述间 隙（6)的所述传感器（12)设置在所述第一轴瓦（4)处，由此所述第一轴瓦（4)连接到所述 风力涡轮机（2)的静止部分（18)。
11. 根据前述权利要求中的任意一项所述的滑动轴承装置（1 )，包括泵（13)，以便控制 所述流体在所述回路（7、8、9)的至少一个中的流动。
12. 根据权利要求11所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，所述泵（13)根据所述传感 器（12)测得的所述间隙（6)的数值而受到控制，以便通过在所述轴瓦（4、5)和所述流体之 间传递热能而实现确定的预定间隙（6 )。
13. 根据权利要求1至11中的任意一项所述的滑动轴承装置（1)，其特征在于， -所述第一回路（7)设置在所述第一轴瓦（4)的表面中的凹槽（14)中，并且/或者 -所述第二回路（8)设置在所述第二轴瓦（5)的表面中的凹槽（15)中。
14. 根据权利要求1至11中的任意一项所述的滑动轴承装置（1)，其特征在于， -所述第一回路（7)沿着所述第一轴瓦（4)的表面设置，并且/或者 -所述第二回路（8)沿着所述第二轴瓦（5)的表面设置。
15. 根据前述权利要求中的任意一项所述的滑动轴承装置（1 )，其特征在于，所述轴承 (3 )包括位于所述第一轴瓦（4)和所述第二轴瓦（5 )之间的轴承垫（16 )，并且所述轴承垫 (16)能够靠液压运动，从而使得所述第一轴瓦（4)和第二轴瓦（5)之间的所述间隙（6)能 够调节。
【文档编号】F03D11/00GK104121287SQ201410170185
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】B.佩德森, K.托姆森 申请人:西门子公司