[发明专利]控制齿轮系统润滑的装置和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及向机械齿轮提供润滑的技术。特别地，本发明涉及在宽泛多变的条件下确保适当润滑的技术，通过该技术使负责齿轮的正确运行的操作者产生很小的影响或不产生影响。

背景技术

在本说明书中，我们使用术语大齿轮指代有齿的旋转机件。两个或更多啮合的大齿轮构成了齿轮级。同样地，本说明书中的术语齿轮指具有第一轴和第二轴的机械系统，在所述第一轴和第二轴之间，一个或更多个齿轮级在旋转轴线方向上提供速度和扭矩的转换和/或改变。齿轮单元包括固定的齿轮并可以包括辅助增强系统，如测试仪表、控制和润滑装置。

风力涡轮机的齿轮单元在将转动叶片的动能和旋转能源传递给发电机方面起着重要作用，这产生了电能。为了获得风力涡轮机的适当性能，确保齿轮顺畅且可靠地运行是至关重要的。同样地，齿轮还会遇到其他多种应用，但是涉及风力涡轮机的特定的特征及所需的环境条件意味着它们的设计常常要求非常先进的特别的解决方案。

在风力涡轮机中，齿轮的第一轴与转子组件联接，且第二轴与发电机联接。在齿轮中，至少一个齿轮级位于第一和第二轴之间以在轴之间传递旋转运动且执行所需的速度和扭矩比。轴承被用于在尽可能小的摩擦的条件下，支撑轴和齿轮。

齿轮级(多个齿轮级)和轴承需要润滑，为此目的，齿轮单元通常包括被构造成使润滑流体循环通过齿轮级和轴承的润滑泵。在非常简单的执行中，齿轮的某个部分的旋转运动被用于驱动润滑泵。考虑到可能停止较长时间的风力涡轮机，诸如轴向驱动润滑泵，在启动阶段于足够量的润滑流体到达重要运动部件之前将导致延迟，因此不推荐。

更为通用的解决方式涉及使用专用功率源，比如电动或液压马达，以驱动润滑泵。作为受控启动的一部分，功率源可在大齿轮开始移动之前打开，从而使它们从开始就接收到的适宜的润滑流体量。已知当要打开功率源时显然需要齿轮单元包括或得益于能够控制风力涡轮机的大部分部件的运行的控制单元。

然而，即使在这样的情况下，找到合适的润滑方法也不简单。比如，齿轮内可能出现从-40到超过+85℃的温度范围，对润滑流体的粘度具有显著影响。粘度的变化影响润滑流体流过润滑通道的方式，还影响润滑流体在相对于彼此移动的金属部件之间维持润滑膜的能力。

发明内容

本发明的目标在于提供用于一种以有效并有利的方式控制齿轮润滑的方法和装置。本发明的另一目标在于确保润滑的控制可以利用在机械和设备方面的合理投入而获得。本发明的又一目标在于确保润滑控制能够易于与齿轮的其他控制功能相结合。本发明的又一目标是使得能够易于量度不同尺寸的齿轮的润滑控制方法。

本发明的这些和其他有利目标通过在润滑泵的下游放置润滑流体压力传感器及至少部分地使用测量到的压力改变润滑泵的输出功率而获得。

根据本发明的齿轮润滑装置通过涉及这样一种装置的独立权利要求中的特征部分所引用的特征而特征化。

根据本发明的方法通过涉及方法的独立权利要求中的特征部分所引用的特征而特征化。

操作润滑泵主要在泵的输出处引起润滑流体的压力增加。如果条件维持相同，则在由流动阻力平衡所增加的压力处很快达到平衡状态，这导致了从润滑泵的稳定输出流量，所述流动阻力是润滑流体在其通往润滑泵下游的润滑通道的路径上遇到的。在稳定状态的条件下，在润滑泵的下游的固定位置处获得的压力读数维持相同。

通常润滑流体的粘度与其压力成反比。润滑流体与移动机件接触的地方，齿轮的内部温度增加，导致润滑流体升温。结果，润滑流体的粘度下降，且润滑流体在接触金属部件之间维持润滑膜的能力变弱。在润滑通道中观察到的流体阻力也减小。所述流动阻力将倾向于降低压力读数，除非存在从压力测量的到受控的润滑泵的输出功率的反馈。

不管粘度改变的原因是什么，相同的情况是真的：来自压力测量的适宜反馈将使得润滑泵的输出功率对压力变化进行补偿。比如，如果老化和/或杂质的引入使得润滑流体的粘度变化，则在润滑流体的润滑能力方面所导致的变化将被润滑泵尝试将测量到的压力维持在期望值而在其输出功率方面的改变至少部分地抵消。

观察到的压力受控润滑泵的输出功率(或观察到的给与润滑泵作为使用压力反馈的结果的控制信号)可甚至用作润滑系统的条件的指示器。比如，如果齿轮单元的多个其他测量特征保持不变，但润滑泵的输出功率已明显变化，这可能表明润滑流体有问题或者在润滑通道中发生堵塞或破损。所选择的润滑泵的输出功率的显著的增加没有导致测量压力的增加同样可能表明润滑泵或其功率源存在问题。