混合轴承、包括混合轴承的风力发电机、混合轴承的使用以及操作方法技术

本发明专利技术提供了混合轴承(20)、包括此混合轴承(20)的风力发电机、混合轴承(20)的使用以及操作此混合轴承(20)的方法。混合轴承(20)包括流体动力摩擦轴承(22)与滚动轴承(24)。两个轴承(22,24)都与支撑结构(26)配合并且可旋转地支撑轴(28)。为了避免流体动力轴承(22)的滑动表面(73,75)之间的接触，辅助滚动轴承(24)在低速下通过确保最小润滑间隙(71)接收载荷，例如在启动和关停期。在达到一定旋转速度时，流体动力轴承(22)接收承载载荷。不需要主动供给润滑剂以在低速下将轴颈轴承(22)操作为静压轴承。轴承(22,24)可以平行或并联布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括流体动力摩擦轴承与滚动轴承的混合轴承。本专利技术还涉及包括混合轴承的风力发电机以及混合轴承的使用。此外，本专利技术涉及操作混合轴承的方法。
技术介绍
在风力发电机中，主轴将转子轮毂与齿轮连接，这驱动发电机以产生电流。主轴频繁地通过摩擦轴承或滑动轴承支撑。主要存在两种类型的摩擦轴承，流体静压轴承与流体动力轴承。流体动力润滑轴承应用外部油泵以在润滑间隙中建立足够的润滑膜。在流体动力摩擦轴承中，在支承面与轴颈之间的加压油膜通过基于轴颈或轴的旋转的流体动力作用保持。然而，当流体动力摩擦轴承中的轴的旋转启动或者关停时，滑动表面之间的润滑可能是不充分的。存在一定临界旋转速度，需要达到该速度以便建立具有最小厚度的润滑膜。当启动或关停例如包括用于支撑主轴的流体动力摩擦轴承的风力发电机时，这可能导致混合摩擦状态。然而，混合摩擦状态在基本上无磨损摩擦轴承中造成磨损。在全部情形中都不能避免滑动表面的接触。除此以外，在轴的低旋转速度下，由于在低转速下流体动力摩擦轴承通常不是无间隙的，因此不存在主轴的无间隙支撑。在尤其是用于支撑风力发电机中的主轴的传统的轴承中，在启动与关停期间，流体动力摩擦轴承操作为流体静压摩擦轴承。这避免了滑动表面之间的接触并且使轴承中的间隙最小化。然而，这要求高压润滑系统将润滑剂供给到轴承的润滑间隙。这代表技术复杂并且有时成本密集型解决方案。文献US3,708,215公开了一种包括摩擦轴承与滚动轴承的混合轴承。当支撑的轴开始与停止旋转时，轴承载荷从滚动轴承转移到摩擦轴承并且返回到滚动轴承。通过升高或降低摩擦轴承的润滑间隙中的压力执行滚动轴承与摩擦轴承之间的转换。然而需要主动油加压系统，这还代表技术复杂以及相当昂贵的解决方案。因此期望的是具有不那么复杂、可靠且经济的轴承。特别地，轴承应该适于接收高载荷，例如当应用其支撑风力发电机中的主轴时。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供增强的混合轴承与包括此轴承的增强的风力发电机。此外，本专利技术的目的是提供操作混合轴承的增强方法以及混合轴承的有利使用。在本专利技术的一个方面中，提供了包括流体动力摩擦轴承与滚动轴承的混合轴承。两个轴承都与支撑结构配合并且支撑轴。流体动力摩擦轴承是被动流动动力轴承。换句话说，混合轴承无需将润滑剂主动供给到流体动力摩擦轴承中的润滑间隙。特别地，混合轴承不包括可以使流体动力摩擦轴承中的润滑剂主动地加压的油泵或者另一个油供给系统。这有利地增加了混合轴承的可靠性并且潜在地降低了用于维护的要求。当与应用主动系统用于给润滑剂加压的摩擦轴承比较时，根据本专利技术的方面的混合轴承的设计技术上较简单，在于其要求较少的主动控制部分，例如没有主动油供给系统。特别地，当混合轴承安装在海上风力发电机中时，减少的用于维护的要求显著地降低了维修费用。此外，具有基本上彼此独立的流体动力摩擦轴承与滚动轴承的混合轴承的设计允许轴承中的每个单独地替换。这有利地简化了混合轴承的维护。根据本专利技术的有利实施方式，滚动轴承是预张紧的。该滚动轴承被预张紧，使得预紧力施加在轴上，其中此预紧力具有至少基本上等于或大于摩擦轴承的最小能力载荷的值。有利地，例如在启动与关停轴的旋转期间，例如在启动与关停风力发电机期间，滚动轴承支撑此轴。当达到轴的一定旋转速度时，流体动力摩擦轴承接收轴承载荷。在较低速度下，滚动轴承支撑此轴。除此以外，由于通过预张紧滚动轴承将预定的预紧力施加在轴上，因此轴承即使在低的旋转速度下也是无间隙的。施加的预紧力的值确保在全部操作条件下，在摩擦轴承的润滑间隙中存在最小厚度润滑膜。这避免了通常造成了轴承中的不期望的磨损的滑动表面之间的接触。根据本专利技术的另一个实施方式，预紧力设置为至少等于在轴的最大旋转速度下的摩擦轴承的最小能力载荷的值。此预紧力的特定值确保摩擦轴承的支承面彼此不接触并且不会发生混合摩擦状态。为了调节预张紧，混合轴承有利地包括调节装置。该调节装置构造为调节预张紧量。调节装置通常地是致动器。它构造为将预紧力调节到适当的预定值，然而该预定值在混合轴承的操作期间保持恒定。例如，一旦当在风力发电机中实施混合轴承时，就调节此调节装置。其可以例如是固定的中间构件，调节螺钉或者可调节楔状部件。根据本专利技术的有利实施方式，流体动力摩擦轴承与滚动轴承平行布置。此轴承是平行的，使得两者联接到支撑结构并且可旋转地支撑此轴。换句话说，此轴承的相应一个的静止部分刚性地固定或安装在支撑结构上并且可移动部分随着轴旋转。相对于摩擦轴承，例如可以将套管直接地安装在支撑结构上。在具有布置在内环与外环之间的滚动元件的滚动轴承中，例如，内环随着轴旋转并且外环刚性地固定在支撑结构上。根据本专利技术的此实施方式的混合轴承还可以包括至少一个致动器，其构造为使流体动力摩擦轴承与滚动轴承中任一个或两个的轴承部分移动。特别地，此致动器是液压致动器。包括电机驱动致动器的多种其它类型的致动器可能是适合的。例如，滚动轴承包括支撑滚动轴承的滚动元件的第一致动器。第一致动器构造为使滚动元件朝向与远离与滚动元件配合的支承面移动。有利地，当轴开始旋转时，滚动元件可以朝支承面移动。类似地，当轴未旋转时，可以通过滚动轴承支撑此轴。当例如启动包括混合轴承的风力发电机时，滚动轴承使摩擦轴承免受载荷，直到达到足够高的旋转速度。当此轴以标定速度的一定百分比旋转时，可以通过收回第一致动器将滚动元件移开支承面。流体动力摩擦轴承然后将接收轴的全部载荷。在根据本专利技术的此实施方式的混合轴承中，可以实现轴承部件的最小磨损。滚动轴承仅在其中混合轴承受到相对低的载荷的操作条件下使用。此外，滚动轴承的操作时间是非常有限的。在本专利技术的又一个有利的实施方式，滑动轴承包括第二致动器。该第二致动器构造为相对于相对的滑动表面使流体动力摩擦轴承的滑动表面移动。特别地，此轴承包括承载流体动力摩擦轴承中的滑动表面中的一个的滑动块。通过第二致动器驱动此滑动块，其中它是可伸展与可收回的。有利地，当轴的旋转速度对于流体动力轴承的流体动力操作足够高时，定位在滑动块上的滑动表面可以朝向相对(配合)的滑动表面移动。由于此动作，滑动轴承将接收轴的载荷的大部分。由此此滚动轴承免受载荷。这将使得滚动轴承24中的磨损最小化。应该理解的是，混合轴承可以包括用于不止一个第一致动器以移动不止一个滚动元件。类似地，混合轴承可以包括不止一个第二致动器以便移动不止一个滑动块。在本专利技术的此外另一个实施方式中，此摩擦轴承与滚动轴承串联联接。两个轴承中的一个支撑轴并且另一个抽成联接到支撑结构。联接到支撑结构的轴承接收来自支撑此轴的轴承的载荷。它将此载荷传送到支撑结构。在本专利技术的有利实施方式中，滚子轴承支撑此轴并且摩擦轴承联接到支撑结构。在混合轴承的此设计中，当与滚动轴承相比时，流体动力摩擦轴承经历较高的周向速度。这是由于流体动力摩擦轴承以比滚动轴承更大的半径布置的事实。此半径可以是轴承的相应一个与支撑轴的中心轴线之间的距离。由于高的周向速度，摩擦轴承将能够在轴的低转数下接收载荷。此相对较低的旋转速度与其中摩擦轴承与滚动轴承以相同半径布置的情形比较。在本专利技术的另一个实施方式中，混合轴承是径向轴承、推力轴承或者轴径向轴承。类似地，这适用于滚动轴承与流体动力摩擦轴承。根据本专利技术的另一个有利方面，提供了具有包括主轴的驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合轴承，其包括流体动力摩擦轴承与滚动轴承，其中，两个轴承与支撑结构配合并且支撑轴，其特征在于，所述流体动力摩擦轴承是被动流动动力轴承。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.20 EP 14160922.21.一种混合轴承，其包括流体动力摩擦轴承与滚动轴承，其中，两个轴承与支撑结构配合并且支撑轴，其特征在于，所述流体动力摩擦轴承是被动流动动力轴承。2.根据权利要求1所述的混合轴承，其中，所述滚动轴承被预张紧，并且其中，通过所述滚动轴承施加的预紧力的值至少基本上等于或者大于所述摩擦轴承的最小能力载荷。3.根据权利要求2所述的混合轴承，其中，所述摩擦轴承的最小能力载荷是在所述混合轴承的最大旋转速度下的所述摩擦轴承的最小能力载荷。4.根据权利要求2或3所述的混合轴承，其中，所述滚动轴承包括调节装置，该调节装置构造为调节所述预紧力的值。5.根据上述权利要求中任一项所述的混合轴承，其中，所述流体动力摩擦轴承与所述滚动轴承平行布置，使得两个轴承都联接到所述支撑结构并且可旋转地支撑所述轴。6.根据权利要求5所述的混合轴承，其包括至少一个致动器，所述至少一个致动器构造为移动所述流体动力摩擦轴承与所述滚动轴承中的任一个或两个的轴承部分。7.根据权利要求6所述的混合轴承，其中，所述滚动轴承包括支撑所述滚动轴承的滚动元件的第一致动器，并且其中，所述第一致动器构造为使所述滚动元件朝向与远离与所述滚动元件配合的支承面移动。8.根据权利要求6或7所述的混合轴承，其中，所述流体动力摩擦轴承包括第二致动器，该第二致动器构造为使所述流体动力摩擦轴承的滑动表面朝向与远离相对的滑动表面移动。9.根据权利要求8所述的混合轴承，其中，所述流体动力摩擦轴承包括承载所述滑动表面的滑动块，其中，所述滑动块由所述第二致动器支撑与驱动，使得所述滑动块是可伸展与可收缩的。10.根据权利要求1至4中任一项所述的混合轴承，其中，所述摩擦轴承与所述滚动轴承串联联接，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨梅尔·姆塔尤韦格，约阿希姆·阿恩特，克劳斯·皮舍尔，
申请(专利权)人：艾德温股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE