[发明专利]用于风轮机的轴承装置

说明书

本发明涉及一种特别用于风轮机的、以传递径向和轴向力的轴承装置，该轴承装置安装有两个相对于彼此可绕轴扭转的轴承合作机构。每个轴承合作机构均包括支承区，在这些支承区之间可插入轴承块，以产生作用在支承区上的法向力。轴承块以旋转固定的方式与轴承合作机构之一连接。在风轮机中，这类轴承装置被安装在风轮机的塔与机舱之间，且除此之外还用于承受推力载荷、陀螺力和齿轮力，并将它们从机舱的机器托架7传递到塔内。机舱的偏航控制是通过轴承装置、所谓的方位角和方位驱动实现的。在进行该控制时，机舱以某种方式在水平面中绕一大体上垂直的轴旋转，以使风垂直吹向转子的旋转面，从而最大程度回收能量。

DE102005039434A1公开了用于风轮机的这种轴承装置。其中述及各种类型的方位角装置，而该发明的一个实施例包括在主要权利要求的类权利要求中所述的特征。方位角包括轴承缘，该轴承缘被牢固地拧在塔上，且沿轴向环绕有轴承环。轴承环与机舱紧密连接，并位于轴承缘上。通过轴承缘与轴承环之间的滑动衬片，可调节轴承间隙以及两轴承合作机构之间的预张力。为此设计了心轴，通过它可确定滑动衬片的径向位置。由于在轴承合作机构之间选择使用足够大的预张力，本轴承装置同时被用作机舱与塔之间的被动式制动器，以使在操作期间产生的切向力不会导致机舱扭转。如果需要旋转机舱，可使方位驱动产生扭矩，用以克服轴承合作机构之间的杆力矩，从而使机舱移动。这样做不方便，因为必须将方位驱动设计得具有足够的效力，以使它们能够克服轴承装置的杆力矩。此外，方位驱动必须包括独立的制动系统，用于控制轴承装置的旋转速度。方位驱动也可用于避免在环境引起的高扭矩-例如阵风作用的结果-可能会克服被动式制动器系统的杆力矩时，机舱发生不希望的扭转。在进行该操作时，可通过方位驱动的传动装置传递切向力，由此使传动装置被加以重载。

本发明的一个目的是提供一种改良的轴承装置，该轴承装置除此之外还克服了现有技术的缺点。本发明的目的特别是要设计出用于风轮机方位角的耐磨且易维护的轴承装置。此外，本发明的一个可选目的是使轴承装置有可能同时被用作主动式制动器。

根据本发明，所述目的由独立权利要求1的特征实现。根据独立权利要求1，在轴承块与轴承合作机构之间安装有相对于轴承块可扭转的摩擦衬片。该设计首次使提供轴承环和轴承缘的支座成为可能，且容易调节轴承间隙。此外，可由被用作制动器或滑动轴承的轴承块提供轴承装置；而排他性地被用作无主动式制动器的轴承以及组合性地同时被用作轴承和主动式制动器均在本发明的保护范围内。

制动设施和轴承设施可与轴承合作机构的相同支承区啮合，从而降低结构组件的难度、复杂性以及也可能数量。

由于摩擦衬片以旋转固定的方式与轴承合作机构连接，且可被用作制动衬面或滑动衬片，所以可使制造成本显著降低。这是因为通常使用相似或相同的组件，且主要通过摩擦衬片的设计，将设备区分为主动式制动器或滑动轴承。当与轴承合作机构结合的未以旋转固定方式连接的摩擦衬片具有高摩擦系数(优选高于0.3)时，该衬面必须被称为制动衬面，且将被分别使用。这意谓着在非制动操作中，必须避免在轴承合作机构与制动衬面之间出现高法向力。如果需要启动主动式制动器或锁闭轴承装置，可通过轴承合作机构之间的轴承块提供高法向力，该轴承块与制动衬面配合，可获得高制动动量和高紧固扭矩。为根据本发明将所述装置用作滑动轴承，必须将作为滑动衬片的摩擦衬片设计成具有低摩擦系数，优选低于0.09。为此，在操作期间，可通过轴承块将作用在轴承合作机构之间的法向力，或更优选预张力，调节至一恒定值，以使轴承装置无间隙地工作。由于摩擦衬片被设计成具有较低摩擦系数的滑动衬片，预张力只造成小的制动动量。

根据本发明的一优选实施例，轴承块被设计成位于径向剖面上的楔形物，该轴承块包括面对第一轴承合作机构的第一轴承面、以及面对第二轴承合作机构的第二轴承面。这些轴承面相互反平行。这些轴承面的这一反平行性与轴承合作机构的支承区配合，可通过反平行区的楔子效应，增强作用在轴承块上的驱动力。如果夹在轴承面之间的楔形角度β在3°至10°之间，优选为4°，轴承面的楔子效应将有益于轴承装置的功能。

根据本发明的一实施例，当摩擦衬片被设计成位于轴承块的轴承面处、且面对轴承合作机构(该轴承合作机构可相对于轴承块扭转)的滑动衬片时，轴承合作机构的每一支承区均在轴承块处与各自的轴承面平行。由此，且由于分配，可保持低的表面压力。