专利名称:润滑装置及齿轮箱的制作方法
【专利摘要】一种用于具有待润滑的部件的旋转机器的润滑装置，其具有润滑油储存器(2)与一个或多个导管的第一装置。储存器(2)定位在部件的上方并且连接到第一导管装置。第一导管装置包括定位为使得引导润滑剂穿过第一导管装置到第一组部件的出口。这意味着在一些操作状态下，致使润滑剂通过重力从储存器(2)经由第一导管装置流动到一个或多个部件。
【专利说明】润滑装置及齿轮箱
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有通过重力供给重要部件的润滑油储存器的旋转机器，使得在一些操作情形中，即使在缺少通过其操作泵的电能的情况下，来自储存器的润滑剂也可以继续供给到旋转机器。
【背景技术】
[0002]风力涡轮机动力传动系统通常地包括支撑在转子轴上的气动转子，其自身支撑在安装在涡轮机结构中的一个或多个转子轴承上。转子轴扭转地连接到齿轮箱，这增加了旋转速度。齿轮箱的输出连接到将机械能转换成电能的发电机。涡轮机通常地还装配有电能变换器，该电能变换器改变发电机的电输出以满足涡轮机所连接的电网的要求。
[0003]转子轴承、齿轮箱齿轮与轴承、发电机轴承、以及动力传动系统中的多种其它机械部件被供给以从储存器通过管子和喷嘴装置泵送的加压润滑油。此油用于润滑这些部件的工作表面，并且在操作过程中移除在这些表面处产生的过多热量。
[0004]可以通过齿轮箱壳体形成油储存器，使得油基本上保持在与齿轮箱的旋转部分相同的封闭空间内。旋转部件中的一些可以部分地或者全部地定位在油的高度以下，使得它们的旋转可以将油分配到齿轮箱周围。此装置称作“湿机匣”。
[0005]另选地，油储存器可以包括与由齿轮箱的旋转部分占据的封闭空间分离的封闭空间。此空间可以与齿轮箱壳体是一体，或者其可以采取定位在齿轮箱壳体下方的单独罐的形式，并且通过管子、通道、或导管以分配到齿轮箱部件的油在重力的影响下将从齿轮箱壳体排放到油储存器中的此种方式连接到齿轮箱壳体。此装置称作“干机匣”。
[0006]在正常操作过程中对于风力涡轮机来说可以认为干机匣装置是有利的。在湿机匣装置中，旋转部件的一部分或者全部都可以当它们旋转时通过油。这致使拖拽力作用在旋转部件上，降低了动力传动系统的整体效率。此外，油的持续搅拌可以使其性能下降，并且将使气泡引入到油中，这可能对在润滑系统的其它部件中泵送、过滤、以及冷却油造成问题。
[0007]相反地，在泵送润滑系统的非操作情形中可以认为湿机匣装置是有利的，因为一些或全部旋转部件通过油的通道将致使油分配到机器周围，实现至少一部分润滑功能。根据干式机匣装置操作的一些现有机器在排放导管中含有阀，在非操作期间过程中该阀可以关闭以将一些油保持在机器壳体中，由此复制湿式机匣装置的功能。
[0008]可以期望装配有如上所述的润滑系统的现有的涡轮机动力传动系统在正常操作状态下令人满意地运作。然而在这些情形以外还具有产生的多个问题，并且本发明试图为此提供解决方案。
[0009]将预期的是由于缺少风力、计划的维护、涡轮机自身的一些部件或子系统中的故障、电网中的故障、或者当已经构造涡轮机但未连接到电网设施时的期间，存在涡轮机在正常操作状态以外操作的时期。在这些期间过程中，涡轮机可能是静止的(没有风，或者因为当执行维护时为了安全将转子锁定在适当位置处)，或者其可以以低速与低转矩旋转。在任一情形中，尽管这些情形不需要大的油流量用于冷却，也有必要在非操作期间过程中与就在恢复涡轮机操作以后将一些油流保持到工作表面以便防止损坏。在维修中检查已经故障的现有风力涡轮机动力传动系统表示通常在这些期间过程中而不是在正常运行过程中开始此故障，并且不充分的润滑是影响因素。
[0010]现有风力涡轮机动力传动系统通常地试图在非操作期间通过在通过动力传动系统的旋转致使操作的齿轮箱内的机械油泵的包含物提供润滑。意图是，即使不可获得电能，只要涡轮机转子旋转就会继续提供一些润滑。然而在非操作状态期间，涡轮机转子可能不以充分的速度并且沿着单个方向连续地旋转。对于转子来说通常是静止的，沿着单个方向旋转极其缓慢，或者向后与向前振荡。机在此情形下械油泵可能不提供用于润滑的足够的油。
[0011]此外，现有系统中的机械泵仅使油围绕在正常运行中相同的回路循环。此回路通常地通过阀、喷嘴、以及节流孔构造，以便当以全额定功率运行时将大部分油供给到齿轮啮合以便冷却。在非操作期间过程中，更重要的是足够的油提供到轴承。现有机械泵系统将继续根据通过正常操作要求确定的比例分配油流，尽管以远远降低的流量。因此存在供给到轴承的油将会不充足的风险，并且在非操作期间过程中将会损坏轴承。
[0012]在一些现有动力传动系统中采用的其它措施是将多种轴承支撑件设计为使得它们不完全地排放。这确保当涡轮机停机时少量的油束缚在各轴承位置处，并且在非操作期间此少量油继续提供一些润滑。然而，任何此装置都还可能地束缚污染颗粒，潜在地加速轴承故障。
[0013]因此可以看出其中在非操作情况期间可以保持润滑剂流，并且其中润滑剂流携带走污染颗粒的能力未被损害，并且此外其中润滑剂流可以优先考虑最需要的这些部件的系统，对于涡轮机的使用寿命可靠性来说将是有利的。
【发明内容】
[0014]根据本发明的实施方式，提供了一种用于具有待润滑部件的旋转机器的润滑装置。润滑装置具有润滑剂储存器与一个或多个导管的第一装置。储存器定位在部件的上方并且连接到第一导管装置。第一导管装置包括定位为使得引导润滑剂穿过第一导管装置到第一组部件的出口。这意味着在一些操作状态下，致使润滑剂通过重力从储存器经由第一导管装置流动到一个或多个部件。
[0015]优选地，第一组部件可以包括一个或多个轴承。
[0016]优选地，润滑装置还可以包括一个或多个导管的第二装置。储存器连接到第二导管装置。第二导管装置包括定位为使得引导润滑剂穿过第二导管装置到第二组部件的出
□ O
[0017]优选地，第二组部件可以包括一个或多个齿轮啮合。
[0018]优选地，润滑装置还可以包括确定通过第一导管装置与第二导管装置的润滑剂流的一个或多个阀。第一组部件与第二组部件之间的润滑剂流的一部分可以根据操作状态而不同。
[0019]优选地，第二导管装置可以另外地包括一个或多个泵。
[0020]优选地，旋转机器具有用于润滑剂的出口以及用于将润滑剂从出口传送到润滑剂储存器的泵。
[0021]优选地，润滑装置具有定位在待润滑的一个或多个部件下方的第二润滑剂储存器，并且其构造为容纳来自待润滑的部件的润滑剂流。
[0022]优选地，第二储存器可以具有小于润滑装置中的油的总体积的容量，使得当润滑剂储存器空置时，第二储存器将是满的，并且油的总体积的剩余部分将保持在旋转机器的壳体内并且润滑装置将是湿机匣装置。
[0023]优选地，润滑装置具有可操作为致使润滑剂从第二润滑剂储存器流动到润滑剂储存器的一个或多个泵。润滑装置还可以具有用于传感在储存器和/或在第二储存器中的润滑剂的高度的装置，并且一个或多个泵根据预定润滑剂的预定高度操作。可以通过来自:电网、电池、发电机、光伏板、或风力涡轮机的电能操作一个或多个泵中的一个或多个。可以通过人操作者操作一个或多个泵中的一个或多个。
[0024]优选地，旋转机器可以是齿轮箱、传动装置或发电机。
[0025]根据本发明的另一个实施方式，提供了一种包括如在上面前述段落中所述的润滑装置的齿轮箱。
[0026]根据本发明的另一个实施方式，提供了一种包括如在上面前述段落中所述的润滑装置的风力涡轮机。
【附图说明】
[0027]现在将参考附图仅通过实例的方式描述本发明，在附图中:
[0028]图1和图2示出了用于风力涡轮机动力传动系统的润滑装置；以及
[0029]图3示出了离岸风力涡轮机的外部视图。
【具体实施方式】
[0030]参照图1，例如风力涡轮机动力传动系统的旋转机器7，含有多个齿轮、轴承、以及必须通过油供给的其它部件。
[0031]油在旋转机器内分配以后，流动通过管子、通道、或导管8进入到下储存器9。下储存器9基本上定位在旋转机器的下方使得仅要求重力的影响发生流动。在此实施方式中，下储存器9表示为单独部件，然而在其它实施方式中其可以附接到或者形成为旋转机器的壳体的整体部分。在另选实施方式中，可以完全地移除下储存器9与泵10并且替换以在旋转机器下方环绕的导管和能够使油从下导管升高到上储存器2中的在上储存器2中的泵4或其它泵。
[0032]提供从下储存器9获取油的一个或多个泵10，并且致使油通过另一个导管传送到上储存器2。在此实施方式中，上储存器2表示为单独部件，然而在其它实施方式中其可以附接到旋转机器的壳体或者形成为旋转机器的壳体的整体部分。在泵与上储存器2之间，油穿过油调节系统1，所述调节系统可以包括用于加热、冷却、过滤与监控油的状况与洁净度的多个系统。
[0033]上储存器9具有一个或多个出口。出口中的一个设有致使油传送到旋转机器的第一入口 6的一个或多个泵4。
[0034]上储存器2的第二出口或者第一好出口的分支设有阀3，布置为使得其在旋转机器的正常操作过程中防止流动，但是在非操作的期间过程中允许流动。阀3可以通过电信号、通过泵4与第一入口 6之间的导管中的压力、或者通过在涡轮机停机或者电能损失的情形下将致使其返回到打开位置的一些其它信号保持在闭合位置处。在此期间过程中，阀3允许油经由导管流到旋转机器的第二入口 5。上储存器2坐落在动力传动系统的基本上上方使得仅需要重力的影响发生经由此第二出口的油流动。另选实施方式可以将油分配歧管布置在旋转机器与上储存器之间而不是到旋转机器的两个单独入口之间。
[0035]进入第一入口的油根据在机器的正常操作过程中由每个部件要求的比例被分割并且分配到旋转机器的多个部件。
[0036]进入第二入口的油根据在非操作状态期间由每个部件要求的比例被分割并且分配到旋转机器的多个部件。进入第二入口的油分配到的部件的数量可以不同于进入第一入口的油分配到的部件的数量。
[0037]在正常操作过程中，阀3保持在闭合位置处，并且油流的整体通过泵4传送到第一入口中，在那里油在机械部件之间分配。然后油经由导管8排放到下储存器9中，并且然后通过一个或多个泵10穿过油调节系统I返回到上储存器2。
[0038]在其中仍可获得电能的非操作期间的情形下，油可以根据此机制继续循环。另选地，泵4和10可以停止，并且致使阀3打开。这将允许油在重力的影响下流动到第二入口 5中，其中油在非操作状态期间对于润滑被认为最重要的这些机械部件之间分配。这可以例如包括轴承。
[0039]在一段时间期间以后将会显而易见的是，容纳在上储存器2中的油将被耗尽，并且如果不采取进一步动作的话到装置的油流将会停止。因此有利的是装配润滑装置以安装到下储存器或上储存器的液位传感器，当总油量的预定比例从上储存器经过到下储存器时液位传感器其将致使信号发送到控制系统。此信号可以致使泵10操作直到上储存器中的液位被再补充。因此该第二润滑机制可以被无限地保持，比保持第一润滑机制所必要的消耗更少的能量。
[0040]如果非操作期间是由缺少电能造成的，那么此润滑装置将根据该第二机制操作，在重力的影响下分配油。然而，如果缺少电能阻止泵10操作，油流将仅保持直到容纳在上储存器内的油耗尽。
[0041]下储存器9可以有利地设计为具有小于容纳在润滑装置内的油的总体积的容量。如果是这样的话，当上储存器9中的油的供给耗尽时，下储存器9将是满的，并且总的油体积的剩余部分将保持在机器壳体内。通过此种方式，该机器就像湿机匣机器一样动作，并且将无限地保持某个润滑等级。这在不要求阀使油保持在齿轮箱内的情形下，实现了与润滑装置的现有设计类似的功能。另选地，可以包括此阀。
[0042]另外地，可以通过除了利用来自电网的能量的方式提供上储存器的补充。可以利用外电源操作连接在下储存器与上储存器之间的泵10或另选泵。外电源可以是电池或者其它能量存储设备、安装在涡轮机吊舱中或者通过维护人员带到涡轮机的辅助发电机、安装在涡轮机吊舱的外表面上的一个或多个太阳能光伏板、或者一些其它源。
[0043]图2中示出了本发明的另选实施方式。在此实施方式中，泵10将油从下储存器传送到上储存器，并且使上储存器保持在用于通过第一入口 6分配油所要求的压力。这允许省略泵4。压力释放阀11与返回导管12设置为确保不超过设计压力并且不对部件造成损坏。
[0044]上储存器与第一入口之间的导管在储存器的顶部处或邻近储存器的顶部的点处连接到上储存器2。这确保当上储存器加压时，油将通入到导管中并且由此进入到机器的第一入口中。然而，当未操作机器时，阀3打开，并且在上储存器中的油的液位开始下降，油将停止穿过引导到第一入口的导管，并且由此将仅经由第二入口到达机器。
[0045]图3是风力涡轮机的实例的立体图。尽管示出了离岸风力涡轮机，应该指出的是下面的描述可以适用于其它类型的风力涡轮机。风力涡轮机402包括安装到通过塔410上的吊舱408支撑的轮毂406的转子叶片404。风力致使转子叶片404与轮毂106围绕主轴旋转。此旋转能量被传送到具有上述的润滑装置并且容纳在吊舱408内的动力系。
[0046]将会显而易见的是上述实施方式仅仅是其中本发明要求可以实施的方式中的仅一部分。
[0047]工业应用
[0048]本发明涉及具有通过重力供给重要部件的润滑油储存器的旋转机器，使得在一些操作状况中，即使在缺少通过其操作泵的电能的情况下，来自储存器的润滑剂也可以继续供给到旋转机器。因此将会看到其中在非操作情形期间可以保持润滑剂流、以及其中润滑剂流携带走污染颗粒的能力未被损害、并且此外其中润滑剂流可以优先考虑这些其中最需要的这些部件的上述系统，对于风力涡轮机的使用寿命可靠性来说将是有利的。
【权利要求】
1.一种用于风力涡轮机的动力传动系统的旋转机器的润滑装置，所述旋转机器具有待润滑的部件，所述润滑装置包括: 用于润滑剂的第一润滑剂储存器；以及 一个或多个导管的第一装置； 一个或多个导管的第二装置； 阀；以及 栗; 其中所述第一润滑剂储存器定位在所述部件上方并且经由所述阀连接到所述第一导管装置，并且其中所述第一导管装置包括出口，所述出口定位为以便引导所述润滑剂穿过所述第一导管装置到第一组部件；所述阀可控制以允许所述润滑剂通过重力从所述第一润滑剂储存器经由所述第一导管装置流动到第一组部件；并且 其中所述第一润滑剂储存器连接到所述第二导管装置，并且其中所述第二导管装置包括出口，所述出口定位为以便引导润滑剂穿过所述第二导管装置到第二组部件，所述泵可控制以致使润滑剂从所述第一润滑剂储存器经由所述第二导管装置流到所述第二组部件； 其中所述第一组部件与所述第二组部件之间的润滑剂流的一部分根据操作状态是不同的。2.根据权利要求1所述的润滑装置，其中所述第一组部件包括一个或多个轴承。3.根据权利要求1所述的润滑装置，其中所述第二组部件包括一个或多个齿轮啮合。4.根据权利要求1或2所述的润滑装置，其中所述操作状态是在不操作的期间的操作状态，并且其中所述阀打开并且所述泵不活动。5.根据权利要求1或3所述的润滑装置，其中所述操作状态是正常操作状态，并且其中所述阀闭合并且所述泵活动。6.根据权利要求1-3中任一项所述的润滑装置，其中所述旋转机器包括: 用于润滑剂的出口，以及 用于使润滑剂从所述出口传送到所述第一润滑剂储存器的泵。7.根据权利要求1-3中任一项所述的润滑装置，另外地包括第二润滑剂储存器，所述第二润滑剂储存器定位在所述待润滑的一个或多个部件下方，并且构造为容纳来自所述待润滑的部件的润滑剂流。8.根据权利要求7所述的润滑装置，其中所述第二润滑剂储存器具有小于所述润滑装置中的油的总体积的容量，使得当所述第一润滑剂储存器空置时，所述第二润滑剂储存器将是满的，并且所述油的总体积的剩余部分将保持在所述旋转机器的壳体内并且所述润滑装置将是湿机匣装置。9.根据权利要求7所述的润滑装置，另外地包括可操作为致使润滑剂从所述第二润滑剂储存器流动到所述第一润滑剂储存器的一个或多个泵。10.根据权利要求9所述的润滑装置，另外地包括用于感测在所述第一润滑剂储存器和/或在所述第二润滑剂储存器中的润滑剂的液位的装置，并且其中所述一个或多个泵根据预定润滑剂的液位操作。11.根据权利要求9或权利要求10所述的润滑装置，其中所述一个或多个泵中的一个或多个泵可以通过来自电网的电能操作。12.根据权利要求9或10所述的润滑装置，其中所述一个或多个泵中的一个或多个泵可以通过由电池供给的电能操作。13.根据权利要求9或10所述的润滑装置，其中所述一个或多个泵中的一个或多个泵通过由发电机供给的电能操作。14.根据权利要求9或10所述的润滑装置，其中所述一个或多个泵中的一个或多个泵通过由光伏板供给的电能操作。15.根据权利要求9或10所述的润滑装置，其中所述一个或多个泵中的一个或多个泵通过由风力涡轮机供给的电能操作。16.根据权利要求9或10所述的润滑装置，其中所述一个或多个泵中的一个或多个泵通过人操作者来操作。17.根据权利要求1-3和8-10中任一项所述的润滑装置，其中所述旋转机器是齿轮箱、传动装置或发电机。18.—种齿轮箱，其包括根据上述权利要求中任一项所述的润滑装置。
【文档编号】F03D11-00GK204283754SQ201390000309
【发明者】D·希尔德, D·斯科特, G·约翰斯通 [申请人]诺迈士科技有限公司