风轮机以及维持风轮机中的清洁环境的方法
【专利说明】风轮机以及维持风轮机中的清洁环境的方法
[0001]本申请是申请日为2012年2月21日、申请号为201280019297.5 (国际申请号:PCT/DK2012/050057)以及发明名称为“通过吸收变桨或偏航轴承中使用的润滑剂维持风轮机中的清洁环境的密封系统及方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本申请总体涉及密封系统，更具体地说涉及用于风轮机轴承的密封系统以及利用密封系统维持风轮机中的清洁环境的方法。
【背景技术】
[0003]风轮机被用于利用可再生资源生产电能而不燃烧石化燃料。通常，风轮机将风中的动能转换为机械能，然后将机械能转换为电力。水平轴风轮机通常包括塔架、由塔架支撑的机舱以及安装至机舱的转子。转子经由传动系接合至容纳在机舱内的发电机。转子包括中心轮毂以及安装至轮毂并从轮毂径向延伸的多个叶片(例如三个叶片)。
[0004]现代风轮机具有便于将风能转换为电能的多个运动部件。就此而言，风轮机通常包括多个轴承，这些轴承以相对高效、低摩擦的方式提供相邻部件之间的相对运动。例如，在大部分风轮机中，机舱可旋转地安装至塔架，使得可使用偏航系统控制转子平面(即，叶片扫过的区域)相对于风向的角度。此外，叶片可旋转地安装至轮毂，使得可使用变桨系统控制叶片相对于风向的桨距(例如，叶片绕其纵轴旋转)。因此，叶片轴承、偏航轴承及其它轴承在优化风轮机运转方面发挥重要的作用。
[0005]轴承通常需要润滑剂以在低摩擦下运转并延长其寿命。风轮机中的大部分轴承包括可相对于彼此运动的第一部件及第二部件，例如第一环和第二环。此外，在第一部件和第二部件之间通常定位有诸如滚轴元件或滑块之类的结构元件。在第一部件和第二部件之间提供润滑剂以减小表面疲劳磨损。然而，一个挑战是要将润滑剂约束在该空间，以便不污染或弄脏附近的其它部件及周围环境。在这些区域进行维护操作之前可能需要清除不期望区域中的润滑剂，由此增加操作时间及成本。而且，风轮机内的可用空间有限，出入区域通常受限，使得清洁工作本身成为挑战。
[0006]大多数轴承包括防止润滑剂泄漏的密封件。密封件通常是定位在轴承的运动部件之间的橡胶元件。尽管这样的密封件在多数情形下可能是令人满意的，但是存在意外泄漏的可能性。密封件经过一段时间会磨损，尤其是当在轴承环的表面发生锈蚀或腐蚀时。这会危害密封件约束环之间的润滑剂的能力。此外，由于风轮机的受限空间，如不移除轴承，更换磨损的密封件会很困难，甚至是不可能的。因此，更换操作可能会是代价高昂的，并且增加了风轮机的停工时间。
【发明内容】
[0007]以下描述用于容纳润滑剂的密封系统。该密封系统大体包括:第一部件；第二部件，该第二部件紧邻所述第一部件定位并且能相对于所述第一部件运动；以及固定至所述第一部件的吸收性元件。所述吸收性元件包括吸油材料。接触构件固定至所述吸收性元件。所述接触构件邻接所述第二部件，并且包括非吸收性材料。
[0008]有利的是，这样的布置有助于防止润滑剂从第一部件和第二部件之间泄漏或扩散至密封系统以外的区域。吸收性元件相对于第一部件及接触构件被有效地固定，接触构件接触第二部件。吸收性元件通过保持“静止”而能在不涉及磨损等的情况下收集润滑剂。此夕卜，接触构件与吸收性元件之间的相互作用不仅允许相对运动，而且还对泄漏产生阻力，使得泄漏的润滑剂反而流向吸收性元件。
[0009]第一部件和第二部件可以是轴承的第一环及第二环。实际上，由于风轮机的受限空间及对于为维修操作维持清洁环境、视觉外观等的特殊需求，密封系统在与风轮机轴承关联使用的情况下尤其有利。因此，以下同样也描述风轮机。风轮机包括塔架、由塔架支撑的机舱以及转子，该转子具有以可旋转的方式安装至机舱的轮毂以及至少一个以可旋转的方式安装至轮毂的叶片。轴承定位在塔架与机舱(例如，偏航轴承)之间，或者定位在轮毂与叶片(例如，叶片轴承)之间。轴承的第一环及第二环可相对于彼此运动，并且固定至前述部件中的不同部件(塔架、机舱、轮毂或者叶片)。密封系统的吸收性元件固定至第一环。接触构件邻接第二环以及供固定该第二环的部件这二者中的至少一者。
[0010]还描述利用密封系统维持风轮机中的清洁环境的方法。该方法大体包括:在彼此紧邻定位的第一部件和第二部件之间提供润滑剂；将吸收性元件固定至第一部件；操作风轮机使得第一部件和第二部件沿不同方向相对于彼此运动；以及利用吸收性元件收集润滑剂。如所述，吸收性元件包括吸油材料。在吸收性元件固定至第一部件的情况下，固定至吸收性元件的接触构件邻接第二部件。
[0011]在另一方面或另一实施方式中，润滑剂包括油及增稠剂。吸收性元件是亲油且疏增稠剂性的，使得油被吸收而增稠剂被排斥。于是，增稠剂会积累以有助于进一步阻挡泄漏。因此，所述密封系统成为“自密封”，从而可允许使用具有更少增稠剂的润滑剂。
【附图说明】
[0012]图1是风轮机的一个实施方式的立体图。
[0013]图2是图1的风轮机的一部分的放大立体图。
[0014]图3是示意性示出图1的风轮机的叶片轴承组件的分解立体图。
[0015]图4是包括根据一个实施方式的密封系统的叶片轴承的一部分的立体图。
[0016]图5至图7是从不同角度得到的图4的密封系统的一部分的立体图；其中，图6是图4的叶片轴承的不同部分的立体图。
[0017]图8与图9是根据另选实施方式的密封系统的示意图。
【具体实施方式】
[0018]参照图1与图2，示例性风轮机10包括塔架12、布置在塔架12顶部的机舱14，以及转子16，该转子接合至容纳在机舱14内的发电机(未示出)。风轮机10的转子16用作机电系统的原动机。超过最低水平的风将启动转子16，使其沿大致垂直于风向的方向旋转。此旋转的机械能由传动系(利用或不用齿轮级)传递至发电机，发电机如公知那样将机械能转换为电能。
[0019]风轮机10中具有多个相对于彼此旋转以优化功率产出的部件。轴承通常用于允许这些相对旋转，图2中示出了两个轴承作为实施例。特别是，转子16包括轮毂18及从轮毂18向外径向突出的多个叶片20。叶片20借助各自的叶片轴承28可旋转地安装至轮毂18，该叶片轴承28允许叶片20变桨成迎风或顺风(图2中由箭头26大体示出该运动)。因此，各个叶片20绕纵向轴线24旋转会控制由风产生并驱动转子16旋转的升量。
[0020]图1中还示意性地示出偏航轴承30。偏航轴承30定位在机舱14与塔架12之间，使得转子16可相对于风向转动，另外也影响叶片20上的升力。再次说明，叶片轴承28与偏航轴承30两者仅是风轮机10中的轴承的实施例。实际上，以下重点描述第一及第二运动部件之间的密封系统，而不是描述具体轴承。仅仅为了方便而将以其中一个叶片轴承28为背景描述密封系统。
[0021]为此目的，参照图3，叶片轴承28包括能相对于彼此运动的第一环36及第二环38。可在第一环36及第二环3