专利名称：润滑介质密封装置和带有润滑介质密封装置的风力涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的润滑介质密封装置。
背景技术：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的润滑介质密封装
置。从FR 2742837可获知此种密封。这种已知密封的缺点是第二密 封圏必须密封在与第一密封圏密封区相同的密封区。润滑介质阻隔结 构应该具有较长预期寿命，并在较长工作期间内可能逐渐损坏第一密 封区。这意味着，如果润滑介质阻隔结构泄漏，并且泄漏的原因是损 坏了第一密封区，则由第二密封圏替换第一密封圏不能阻止泄漏，也 不会带来期望的改进。
发明内容
为了克服该缺点，提供了如权利要求1所述的润滑介质密封装置。 通过制造带有密封在新密封区的新密封圏的新颖润滑介质阻隔结构， 润滑介质阻隔结构将像全新似地发挥作用。
根据一实施方式，提供如权利要求2所述的润滑介质密封装置。 以此方式，第二密封区由润滑介质阻隔结构保护不受外部影响，从而 防止了对第二密封区的损坏。
根据一实施方式，提供如权利要求3所述的润滑介质密封装置。 以此方式，第一密封圈和第二密封圏可具有相同尺寸，这使得支撑圏 更紧凑并降低成本。
根据一实施方式，提供如权利要求4所述的润滑介质密封装置。 以此方式，避免了在密封表面内制造沟槽，并且第一密封圏能保持抵靠密封表面密封。
根据一实施方式，提供如权利要求5所述的润滑介质密封装置。 这种材料减小了密封表面和密封圏之间的摩擦，并因此获得增加的密 封圏的使用寿命。
根据一实施方式，提供如权利要求6所述的润滑介质密封装置。 这种材料延长了密封表面的使用寿命。
根据一实施方式，提供如权利要求7所述的润滑介质密封装置。 这使得可以制造具有润滑介质密封装置的紧凑轴承，由此密封区能制 造成与轴承表面或者(如果应用的话)轴承的滚珠滚道或滚柱滚道相
同的质量。
本发明也涉及一种如权利要求8所述的风力涡轮机。具有用于支 撑叶片的主轴承的风力涡轮机的维护费用受到主轴承使用寿命的很大 影响。在已知风力涡轮机中，替换主轴承或润滑介质密封装置花费高 昂。通过在主轴承中使用延长预期寿命的润滑介质密封装置，相当大 地提高了风力涡轮机的成本效益。
以下将通过借助于附图描述本发明实施方式的方式解释本发明。 在附图中
图1示出风力涡轮机的侧视图2示出在具有油封装置的第一实施方式的情况下，图l的风力 涡轮才几的主轴承的详细剖视图3示出油封装置的第二实施方式位于第一位置时的详图；以及 图4示出油封装置的第二实施方式位于第二位置时的详图。
具体实施例方式
图1示出置于塔架1上并具有外壳2的风力涡轮机。外壳2能绕 竖直轴旋转。外壳环4的一侧附接到外壳2，且另一侧附接到主轴承9。 包括带有叶片IO的毂部11的转子R附接到主轴承9，并能绕中心线3旋转。毂部11在前侧面处由盖12覆盖。具有永久磁铁5的发电机 转子6经由发电机法兰8附接到主轴承9，并与转子R—起旋转。发 电机定子7安装在外壳环4上。永久磁铁5沿发电机定子7的绕组移 动以产生电。外壳2能绕竖直轴旋转，使得转子R能面向风。
该风力涡轮机设计具有直驱式发电机，且发电机转子6由转子R 直接驱动。主轴承位于外壳环4和转子R之间，并设计成承受转子R 上的重力和空气动力载荷。主轴承9的使用寿命在很大程度上决定着 风力涡轮机的使用寿命，这是因为替换主轴承9的成本较高。在风力 涡轮机置于例如海边等难于接近位置的情况下，必须避免在使用寿命 内替换主轴承9。主轴承9的使用寿命在很大程度上取决于位于主轴 承9的旋转部件和静止部件之间的油封装置的使用寿命。这些油封装 置需确保足够的润滑介质(诸如油)保留在主轴承9内。对此应用而 言，只有以全环形式安装在旋转部件和静止部件之间的油封装置才具 有足够长的使用寿命。围绕预定部件组装成并焊接成全环的油封装置 其焊接处总是薄弱处。该焊接处会将使用寿命缩短至不能接受的程度， 因此这种设计不合适。组装和拆卸全环形式的油封装置通常需要设备 进行大量拆解操作，因此强烈希望延长油封装置的使用寿命。
图2示出主轴承9，主轴承9是具有滚珠18的滚珠轴承，由此油 封装置安装于滚珠18两侧上的静止内圏17和旋转外圏16之间。内圏 17安装于外壳环4的法兰26上。发电机法兰8和毂部11安装在外圏 16上。支撑圏14由螺栓13耦联到外圏16。支撑圏14的圆柱体部27 位于内圏17和外圏16之间。静态密封19安装在圆柱体部27的外圆 周上，并密封外圏16和支撑圏14之间的开口。
在支撑圏14的内圆周上安装有内密封20和外密封21,其中内密 封20最靠近诸如滚珠18的待润滑部件，而外密封21最靠近外部环境。 内圏17的靠近支撑圏14的外圆周具有外密封表面28、最靠近待润滑 部件的内密封表面29、以及位于外密封表面28和内密封表面29之间 的沟槽22。沟槽22的深度要确保内密封20或外密封21在位于沟槽 22上方时是不受约束的，并且也不与内圏17发生任何接触。在图2所示的位置，在支撑圏14和外圏16之间(经发电才几法兰 8和毂部11)有间隔件15，且支撑圏14位于第一位置。在支撑圏14 的第一位置，外密封21借助柔性密封唇密封抵靠外密封表面28。内 密封20位于沟槽22上方，使得静止内圏17和旋转内密封20的柔性 密封唇之间无接触。因为内密封20位于外密封21后方，所以它不受 任何污染或光的影响，且内密封20的密封唇无磨损。这样，内密封 20保持备用，并且只要它位于第一位置，就不会缩短它的使用寿命。 并且，内密封表面29由外密封21保护并保持备用。
在一定时期过后，通过观察到外密封21的密封唇和外密封表面 28之间漏油而发现外密封21的使用寿命终止。在确定外密封21使用 寿命终止时，移除间隔件15，朝内部推动支撑圏14并用螺栓13将支 撑圏14紧固到外圏16 (经发电机法兰8和毂部11)。现在支撑圏14 位于其第二位置。
在该第二位置，内密封20的柔性密封唇密封在内密封表面29上， 而外密封21因为位于沟槽22上方，所以其柔性密封唇不受内圏17 的约束。(在其它实施方式中，外密封21也可以与外密封表面28密封 接触)因为在支撑圏14置于第二位置且内密封20的柔性密封唇接触 内密封表面29之后，内密封20和内密封表面29的使用寿命才刚开始， 所以油封装置的使用寿命是原来的两倍长。
为了尽可能地延长油封装置的使用寿命，外密封表面28和内密封 表面29优选地由回火钢制成并具有经过研磨的表面。这样就能尽可能 地减少柔性密封唇上的磨损。内密封20和外密封21由挠性材料制成， 例如橡胶、或优选为聚四氟乙烯(Teflon )、或类似材料，以获得尽可 能长的使用寿命。在这种应用中用单个密封可荻得的油封装置的使用 寿命大约是15 20年，该使用寿命略低于其预期使用寿命。通过使用 具有两个但为一个接一个起作用方式的油封件的油封装置，油封装置 不再是影响风力涡轮机使用寿命的限制因素。
需要理解的是，为了使支撑圏14可以沿轴向朝滚珠18移动，外 密封表面28和内密封表面29必须设置有逐渐过渡段，例如倾斜表面和/或圆形表面，以避免损坏内密封20或外密封21的柔性密封唇。并 且，外圏16必须设置倾斜表面，以在支撑圏14于内圏17和外圈16 之间移动时避免损坏静态密封19。
在图2所示的实施方式中，示出主轴承9为双列滚珠轴承。应该 清楚的是，本领域技术人员可应用其它类型的滚珠轴承及滚柱轴承、 或任何其它类型的轴承。本发明也可应用于其他应用中，例如旋转轴 在滚柱轴承或滚珠轴承或任何其它类型的轴承内旋转的旋转轴和外壳 之间的油封装置。
图3和图4示出彼此相对旋转的内圈25和外圏23之间的密封。 在这种实施方式中，支撑圏14耦联到外圏23，且外密封表面28和内 密封表面29位于内圏25上。应该清楚的是，这种情况是优选的，因 为研磨外表面比较容易。但是，可能存在优选在外圏23内表面上设置 外密封表面28和内密封表面29的实施方式。在图3和图4所示的实 施方式中，支撑圏14在腔室24内能沿轴向移动，腔室24与诸如一个 或多个轴承、齿轮等待润滑部件所在的空间连通。通过使用具有内密 封20和外密封21的支撑圏14，实现了使油封装置的使用寿命加倍。
在希望获得甚至更长使用寿命的情况下，可以使用具有两个或更 多个沟槽的三个或更多个密封圏，使得能够一个接一个地使用密封圏。 然后，不同的沟槽可具有从外部观察逐渐增大的宽度，以确保在将支 撑圏移动过小段距离至下一位置之后，下一个密封圏接触尚未由任何 其它密封圏使用的下一密封表面。
在所述实施方式中，外密封表面28和内密封表面29具有相同直 径，并且内密封20和外密封21具有相同直径。当内密封20和内密封 表面29具有比外密封21和外密封表面28略大的直径时，无需沟槽 22就能实现与一个接一个地使用油封装置的效果相同的效果。以此方 式，支撑圏14也具有由外密封21进行密封的第一位置和由内密封20
进行密封的第二位置。
权利要求
1.一种诸如油封装置的润滑介质密封装置，用于提供润滑介质阻隔结构以将润滑介质限制在具有第一轴承圈(17；25)和第二轴承圈(16；23)的轴承(9)内，该润滑介质密封装置包括支撑圈(14)，其与所述第一轴承圈和第二轴承圈中的一个轴承圈一起旋转；安装于所述支撑圈内的第一密封圈(21)和第二密封圈(20)，所述第一密封圈和第二密封圈适于与随着所述第一轴承圈和第二轴承圈中的另一轴承圈一起旋转的密封表面(28，29)形成润滑介质阻隔结构，其中，所述支撑圈能够从所述第一密封圈与第一密封区(28)形成润滑介质阻隔结构、且所述第二密封圈不与密封表面接合的第一密封位置移动到所述第二密封圈形成润滑介质阻隔结构的第二密封位置，其特征在于所述密封表面包括第二密封区(29)，所述第二密封区只有在所述支撑圈(14)移动到第二密封位置后才与所述第二密封圈(20)协作。
2. 如权利要求l所述的润滑介质密封装置，其中，在所述支撑圏 (14)位于所述第一密封位置时，所述第二密封区(29)位于所述润滑 介质阻隔结构的最靠近所述轴承(9)的一侧处。
3. 如权利要求1或2所述的润滑介质密封装置，其中，所述第一 密封区(28)和所述第二密封区(29)具有相同直径，并且所述密封 表面在所述第一密封区和第二密封区之间设有宽度至少等于所述第二 密封圏(20)的宽度的沟槽(22)。
4. 如权利要求1或2所述的润滑介质密封装置，其中，所述第一 密封区(28)和所述第二密封区(29)具有不同直径。
5. 如前迷权利要求中任一项所述的润滑介质密封装置，其中，所 述密封圏(20， 21)的材料是聚四氟乙烯或类似材料。
6. 如前述权利要求中任一项所述的润滑介质密封装置，其中，所 述密封区(28， 29)由回火钢形成。
7. 如权利要求6所述的润滑介质密封装置，其中，所述密封区(28, 29)是轴承圈(17; 25)的一部分。
8. —种风力涡轮机，其设置有支撑带有叶片(10)的毂部(11) 的主轴承(9)，其中，所述主轴承设置有如前述权利要求任一项所述 的润滑介质密封装置。
全文摘要
本发明涉及诸如油封装置的润滑介质密封装置，用于提供润滑介质阻隔结构以将润滑介质限制在具有第一轴承圈(17；25)和第二轴承圈(16；23)的轴承(9)内，包括与一个轴承圈旋转的支撑圈(14)；安装于支撑圈内的第一密封圈(21)和第二密封圈(20)，第一密封圈和第二密封圈适于与随着另一轴承圈旋转的密封表面(28，29)形成润滑介质阻隔结构，其中，支撑圈能够从第一密封圈与第一密封区(28)形成润滑介质阻隔结构且第二密封圈不与密封表面接合的第一密封位置移动到第二密封圈形成润滑介质阻隔结构的第二密封位置。根据本发明，密封表面包括只有在支撑圈(14)移动到第二密封位置后才与第二密封圈(20)协作的第二密封区(29)。
文档编号F16J15/00GK101631975SQ200780050521
公开日2010年1月20日 申请日期2007年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者C·弗斯蒂格, H·鲁伊姆斯 申请人:达尔文发展及实证有限责任公司