专利名称：行星齿轮装置中的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种行星齿轮装置中的结构，其包括旋转轴，该旋转轴连接到行星轮的行星轮架、内齿轮和恒星轮，其中行星轮借助于其齿与内齿轮最外面位置处的齿以及恒星轮中心位置处的齿工作地接合，即啮合，并且动力从该恒星轮传递到下一级的框架支撑的输入轴，并且在该结构中，行星齿轮装置的支撑允许其相对于框架出现载荷诱导的线性和/或角向偏移，并且该行星齿轮装置包括用于润滑行星齿轮装置的所述啮合的润滑油系统。本发明尤其涉及风能装置的行星齿轮装置并且还涉及两级行星齿轮装置并且尤其是第一级的润滑。
背景技术：
专利出版物FI 108959B和EP 1045140A2提出了风轮机的齿轮装置解决方案。这些出版物没有包括对润滑系统的更详细描述。通常在小功率齿轮装置中使用飞溅润滑法，其中一个封闭壳体包含处于某一高度的润滑油位，以使得油借助于旋转机械元件被传送到所有啮合和轴承。飞溅润滑法在大功率的齿轮装置中是不够的并且如果齿轮装置不能被包围起来时也是不适合的。
欧洲出版物EP 274874描述了一种飞溅润滑结构。这对于行星轮架需要合理的转速以使得油借助于离心力流动到行星轮架的油转向器并进一步流动到行星轮的供油槽。对于风轮机而言，转速仍然很低以致于这种解决方案不实用。
出版物US 6,602,158描述了一种行星齿轮装置，其具有特殊的润滑油供应系统。在这种解决方案中，润滑油经由中空轴传送并借助于壳体被迫径向地进入行星轮架的端部通道并进一步进入行星轮的中空轴。油由此被分配到滚针轴承。这种结构要求封闭结构，这并不是一直可行的。另外，中空通道可保留用于其它用途，如同风轮机中的情况，其中中空通道设有用于控制叶片组件的叶片角度的杆。
出版物WO 03/078870和EP 1431575公开了用于风轮机的齿轮装置解决方案，其中润滑油通过允许旋转的元件被导向行星齿轮装置。然而，这些解决方案不包括按照出版物FI 108959B的联接器，这将允许齿轮装置和框架之间轻微的角向或线性偏移。所建议的润滑油供应方案在角向或径向偏移的情况下没有适合的结构。
在大功率的行星齿轮装置中，飞溅润滑法不是充分地有效，但是润滑油必须借助于被动润滑来供应。在高载荷之下，比如在风轮机应用中，支撑框架将会弯曲，导致输出轴(即恒星轮)以及行星轮架的角向和/或线性偏移。
发明内容
本发明的目标是提供一种行星齿轮装置中的有利应用，其避免了上述问题并且为行星轮啮合和行星齿轮装置中的轴承提供了有用的润滑。本发明的特征在权利要求1中给出。允许旋转和角向/径向偏移的接头提供了充分的润滑油供应。
在一个实施例中，旋转环形密封相对于固定环形密封滑动，固定环形密封其间成对地形成环形沟槽，并且供油单元布置在该环形沟槽内。连接元件、固定的供应单元以及旋转环形沟槽自然能互换。
在一个实施例中，一对环形密封由弹簧支撑，从而允许相当程度的角向和/或线性偏移。
下面结合应用例子描述本发明的其它实施例和优点。
下面将参照附图描述本发明，其中图1示出了风轮机的两级行星齿轮装置。
图2示出了允许旋转的润滑油供应接头。
图3是图2所示构造的密封部件的分解视图。
图4是图2中III-III线的截面图。
图5-7详细地示出了根据允许旋转的接头的另一实施例的构造。
图8-10详细地示出了根据允许旋转的接头的第三实施例的构造。
具体实施例方式
图1-2示出了风轮机的二级行星齿轮装置10、30。用B示意性地标识的叶片组件附接至第一级行星齿轮装置10的输入轴11并且发电机(未示出)连接至第二级30的输出轴34。中空通道39从发电机延伸到输入轴11并且叶片组件B的叶片角度由此进行调节。在此情况下，该中空通道不能自由地用于润滑油系统中。
行星齿轮装置10、30包括共同的框架8，其由于第一级的高载荷稍微弹性从而导致两级之间角向和/或线性偏移。这个齿轮装置是大功率的风能发电机齿轮装置，这里为3MW。
行星齿轮装置10的输入轴11由轴承D1支撑于框架8并且其直接连接至行星轮架13。行星轮架13还承载行星轮14a，该行星轮14a借助于其齿14`与内齿轮的齿15`并且同时还与中心恒星轮16的齿16`相啮合，即工作地接合。内齿轮15通过已知方法连接至框架。
恒星轮16由轴承D2从行星轮架13支撑并且更准确地，在叶片组件B端。由于角向和其它偏移，动力经由联接器32输出，联接器32通过其第一齿32`连接至恒星轮16的第二齿16``并且相应地通过其第二齿32``连接至下一级30的输入轴33的齿33`。第二级行星齿轮装置30及其支撑于框架8的方式都是常规的并且对于本发明而言不是非常重要。
这样，所述下一级，或者第二级，可以仅仅是轴，即能直接连接至发电机等的允许角度差的联接器。
设置润滑油系统对于本发明而言是必不可少的，其中润滑油从固定歧管35通过管接头(下文中简称为“接头”)20供应，该接头允许相对于行星轮架13的旋转，行星轮架13提供用来将润滑油传送到期望点的通道，这里是传送到行星轮14a的轴承D3以及其与恒星轮16之间的啮合(齿14`和16`)。对于轴承D3，润滑油从行星轮架13导向至为此目的而具有通道17.1的轴承轴颈17。在这些分布在内部的通道的构造中，使用相当常规的技术。本发明必不可少的是，润滑油供应到旋转和位置变化的元件，这里是行星轮架。
为了润滑内齿轮15和行星轮14a之间的啮合，该系统包括能用来将润滑油喷射至齿15`的歧管36。
图2和3包括允许旋转的接头20的详细图示。图2示出了供应单元处环形接头更详细的横截视图，图3示出了主要部件的分解视图。接头20包括固定地装配至框架的第一连接元件21和附接至行星轮架的旋转连接元件22。固定的第一连接元件21设有圆柱形框架部件26以及圆柱形连接部件40，该圆柱形框架部件26具有通向歧管35的连接单元27.1。环形密封29.1和29.2相对于该连接部件40的内表面和外表面布置并且这些环形密封设有环形密封件52和54。环形密封29.1和29.2可以在载荷之下稍微运动，因为它们由螺栓42和44松散地附接并且从框架部件26由弹簧46相对于另一组环形密封28.1、28.2加载。
环形密封29.1和29.2具有反表面29`，并且相应地，环形密封28.1和28.2具有滑动表面28`，该滑动表面28`有利地设有用于柔性密封环的凹槽。环形密封28.1和28.2由螺栓48固定地装配至行星轮架13，行星轮架13还具有圆柱形的侧向开口的凹槽25。圆柱形连接部件40松散地装配至凹槽25，其因而旋转。从凹槽25开口的腔由第二环形密封28.1，28.2、第一环形密封29.1，29.2以及圆柱形连接部件40所限定。润滑油经由单元27导向至这种类型的腔并且经由沟槽13.1移走。油还经由滑动表面28`和29`可控地移走以润滑这些表面。弹簧46的力采用为相应于大约1巴的压力，在此情况下能在适合的润滑油压力下实现对于润滑所述滑动表面而言充分的泄漏。在风能发电机应用中，速度仍然很低以致于由于摩擦所产生的热不明显。
这种类型的弹簧支撑的接头20既能适合于框架8和行星轮架13之间的角向偏移，也能适合于其间的线性偏移。
图3的分解视图示出了密封结构的2+2设计，即附接两对密封环(28.1，28.2和29.1，29.2)。圆柱形框架部件26、第一环形密封29.1，29.2以及第二环形密封28.1，28.2在附图示出为分离的(2+2设计)。而且在附图中弹簧46和导销44也是分离的。
图4示出了润滑油歧管的全部。固定的成圆形弯曲的歧管35附接至加压的润滑油供应单元37。歧管35具有通向供应单元37的接头，所述接头分布在固定连接部件40的圆周27上。所述固定连接部件40在其内侧和外侧由环形密封29.1和29.2包围。环形密封29.1和29.2相对于圆柱形连接部件40的内和外表面以及相对于相对定位的旋转环形密封28.1和28.2(图2中示出)滑动。
图5-7示出了允许旋转的管接头结构的简化变型。图5和6示出了接头轴向两侧上的主要部件，图7示出了相应的平直突起。功能类似的部件用与上面相同的附图标记标识。现在的结构为2+1类型，因为非旋转且弹簧支撑的(第一)密封环29.1，29.2的数目是两个，但是它们相对的是一个连续的第二密封环28。这里，框架部件26的圆柱形部件40变短，但是允许其相对于密封环29.1，29，2的圆柱形表面滑动足够的程度，其方式与前述实施例相通。圆柱形部件40中的单元27将润滑油导向至第二密封环28的凹槽28.3，由此其能流动到第二单元28.3并且进一步流动到行星轮架13的圆柱形凹槽25或者类似沟槽(参见图2)。润滑油传送凹槽28.3的两侧上的滑动表面28`具有处于凹槽中的柔性密封。
图8-10示出了允许旋转的管接头结构的又一简化变型。图8和9示出了接头轴向两侧上的主要部件，图10示出了相应的平直突起。功能类似的部件用与上面相同的附图标记标识。现在的结构为1+1类型，因为这里仅布置一个非旋转且弹簧支撑的(第一)密封环29，相对的是一个连续的第二密封环28。框架部件26具有与第一密封环29的单元29.0对齐的管单元27.0，每个单元现在由一个开口构成。包括凹槽28.3的第二密封环28与上述图5-7所述的类似。
在某一1+1类型的3MW的风轮机齿轮装置中，在2.4m的距离处提供1.3mm的径向偏移(角度误差0.031｀)。该结构允许的误差在径向上为±1.5mm，在轴向上为±5mm。
基于上述描述，本领域的技术人员能理解到，允许旋转的接头的设计能在本发明的范围内以各种方式变化。除了2+2、2+1和1+1类型的设计之外，也能容易地形成为1+2类型。具有和不具有弹簧的侧面自然也能互换。
权利要求
1.一种行星齿轮装置(10)中的结构，其包括旋转轴(11)，该旋转轴(11)连接到行星轮(14a)的行星轮架(13)、内齿轮(15)和恒星轮(16)，其中行星轮(14a)借助于其齿(14`)与内齿轮(15)位于最外面固定位置处的齿(15`)以及恒星轮(16)位于中心位置处的齿(16`)工作地接合，即啮合，并且动力从该恒星轮(16)传递到下一级(30)的框架(8)支撑的输入轴(33)，并且在该结构中，行星齿轮装置(10)的支撑允许其相对于框架(8)出现载荷诱导的线性和/或角向偏移，并且该行星齿轮装置(10)包括用于润滑行星齿轮装置的所述啮合的润滑油系统，其特征在于，所述润滑油系统包括允许框架(8)和行星轮架(13)之间旋转的接头(20)，所述接头(20)包括与框架(8)相关的第一连接元件(21)以及与行星轮架(13)相关的相对的第二连接元件(22)，其中允许旋转的所述接头(20)布置为承受小的角向和/或径向偏移。
2.根据权利要求1的结构，其特征在于所述管接头(20)包括位于一个连接元件(22)中的中心环形沟槽(25)和相对于其布置在相对连接元件(21)中的供应单元(27)，以及位于环形沟槽(25)的两侧上的环形密封装置(28.1，28.2，29.1，29.1，)。
3.根据权利要求2的结构，其特征在于所述旋转环形沟槽(25)布置于行星轮架(13)的连接元件(22)上，而所述固定的供应单元(27)布置于框架(8)的连接元件(21)上。
4.根据权利要求2或3的结构，其特征在于连接元件(21)的供应单元(27)由同轴地位于其内侧和外侧的第一环形密封(29.1，29.2)所包围且环形沟槽(27)由同轴地位于其内侧和外侧的第二环形密封(28.1，28.2)所限定，并且其中第一和第二内环形密封(28.1，29.1)和相应的第一和第二外环形密封(28.2，29.2)适于成对地相对彼此滑动。
5.根据权利要求4的结构，其特征在于一组环形密封(29.1，29.2)由弹簧元件(46)支撑以允许连接元件(21，22)之间的角向和/或线性偏移。
6.根据权利要求4或5的结构，其特征在于第一环形密封(29.1，29.2)由两个分离的环形密封件所构成，以使得供应单元(27)在它们之间形成于圆柱形部件(40)中。
7.根据权利要求4或5的结构，其特征在于第一环形密封形成于同一部件中，由供应单元所形成的至少一个管被布置为贯穿所述同一部件。
8.根据权利要求1-7中任一的结构，其特征在于该结构包括两级行星齿轮装置，其中第一级行星齿轮装置(10)以所述方式被柔性地支撑，并且一个允许角度偏差的联接器(32)连接至所述恒星轮以将动力传递到第二级。
9.根据权利要求1-8中任一的结构，其特征在于该结构包括用于风能发电机的行星齿轮装置，其中行星轮架直接连接至风能发电机的叶片组件的轴。
全文摘要
本发明涉及一种行星齿轮装置(10)中的结构，其包括旋转轴(11)，该旋转轴(11)连接到行星轮(14a)的行星轮架(13)、内齿轮(15)和恒星轮(16)，其中行星轮(14a)借助于其齿(14`)与内齿轮(15)最外面固定位置的齿(15`)以及恒星轮(16)中心位置的齿(16`)工作地接合，即啮合。动力从恒星轮(16)借助于允许径向和/或角向偏移的联接器传递到下一级(30)的输入轴(33)。润滑系统包括允许框架(8)和行星轮架(13)之间旋转和所述偏移的接头(20)。
文档编号F03D11/02GK1985108SQ200580023286
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月6日 优先权日2004年7月15日
发明者A·吕明, T·于尔约宁 申请人:莫文塔斯有限公司