风轮机和风轮机的变桨轴承制造技术

本发明专利技术涉及风轮机，其转子包括通过至少一个叶片变桨轴承连接到转子轴毂上的至少一个风轮机叶片。变桨轴承包括至少一个外环、至少一个中心环和至少一个内环，变桨轴承还包括布置于外环和中心环之间的第一滚动元件结构及布置于中心环和内环之间的第二滚动元件结构，第一和第二滚动元件结构的至少一个包括至少两列滚动元件。滚动元件被相对于变桨轴承的旋转轴线布置于不同的轴向位置，以便滚动元件的第一列被布置得更靠近将内环和外环连接于其上的风轮机部件，滚动元件的第二列被布置得更靠近将中心环连接于其上的风轮机部件，滚动元件的第一列中的滚动元件的游隙大于滚动元件的第二列中的滚动元件。本发明专利技术还涉及风轮机的变桨轴承。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风轮机，其包括转子，转子包括通过至少一个变浆轴承连接到转子轴毂上的至少一个风轮机叶片，其中，所述至少一个变浆轴承包括至少一个外环，至少一个中心环和至少一个内环。本专利技术还涉及用于风轮机的变浆轴承。
技术介绍
现有技术中已知的风轮机包括风轮机塔架和被置于塔架顶部的风轮机机舱。具有三个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接到机舱上，如图1所示。现代风轮机通过使叶片向来风中和向来风外变桨而控制转子上的载荷。叶片被偏转以优化输出或保护风轮机不会破坏性的超载。为了实现该偏转，每个叶片被提供有变桨装置，其包括轴毂和叶片之间的变桨轴承，和某一类型的机构，多数通常还包括液压缸或电动机，用以提供偏转叶片和将其保持在指定位置上力。此变桨装置典型地使每个叶片绕它们的纵向轴线转动至少60°。随着现代风轮机尺寸的增加，作用在构成风轮机的大部分不同部件上的载荷也增大。特别地，由于增大的叶片尺寸和风轮机的总功率输出，作用在变桨装置上的载荷被大大增加了。从欧洲专利申请EP 1 741 943 A2中已知，使用三环轴承作为风轮机轴承。但是， 当轴承承受大轴向载荷时三环轴承的内和外环具有向外和远离中心环偏转的趋势。当固定内和外环时，例如，环的底端抵靠着转子轴毂，则环的上端比底端偏转得更大。三环轴承通常在中心环与外和内环的第一环之间提供有至少两列滚动元件并且在中心环与外和内环的第二环之间提供有至少一列滚动元件，以保证借助于尽可能许多的接触表面在环之间传递大轴向载荷，同时考虑重量、费用和制造。但是，如果轴承环的一端比另一端偏转得多，载荷就不能在这至少两列滚动元件之间均勻分布。也就是，轴承承载越重，载荷在这至少两列滚动元件之间分布越不平均。在EP 1 741 943 A2中，通过借助于支撑部分在其接触表面附近支撑外环或者通过增加远离接触表面延伸的环的厚度而加固外环，试图解决此问题。但是，支撑外环需要与支撑部分紧密配合，因此增加了外环和支撑部分的制造成本，并且安装和拆除轴承相当困难。加固环以补偿偏转的趋势将大大增加环的重量和成本。因此，本专利技术的目的是提供一种改进了载荷分布的风轮机变桨轴承设计。
技术实现思路
本专利技术提供了一种风轮机，其包括转子，转子包括通过至少一个叶片变桨轴承连接到转子轴毂上的至少一个风轮机叶片。所述至少一个变桨轴承包括至少一个外环，至少一个中心环和至少一个内环，并且变桨轴承还包括布置于至少一个外环和至少一个中心环之间的第一滚动元件结构和布置于至少一个中心环和至少一个内环之间的第二滚动元件结构，其中，第一和第二滚动元件结构的至少一个包括至少两列滚动元件。所述至少两列滚动元件被相对于变桨轴承的旋转轴线布置于不同的轴向位置，以便所述至少两列滚动元件的第一列被布置得更靠近将内环和外环连接于其上的风轮机部件，并且所述至少两列滚动元件的第二列被布置得更靠近将中心环连接于其上的风轮机部件，滚动元件的第一列中的滚动元件具有比滚动元件的第二列中的滚动元件更大的游隙。当轴承在额定载荷下也就是在风轮机额定操作过程中轴承承受的载荷下被加载时，外和内环延伸离开它们被附接于其上的部件越远，外和内环偏转得越大。这意味着， 在传统的三环变桨轴承中，最靠近第二部件的列将不传递同样多的载荷或者不传递任何载荷。但是，通过为最靠近内和外环被附接于其上的叶片和轴毂的第一部件的列提供比最靠近中心环被附接于其上的叶片和轴毂的第二部分的列更大的游隙，当变桨轴承在小于额定载荷的情况下不被加载时，可以补偿或平衡该偏转，因为轴承承载越大，最靠近第一部分-起初包括最大的游隙-的列承受的载荷越大，因此当轴承到达其额定载荷时载荷能够更均勻地分布在两列之间。应注意，在本文中“其中，所述第一和第二滚动元件结构的至少一个包括至少两列滚动元件”包含下述实施例第一滚动元件结构包括两列或更多列滚动元件，第二滚动元件结构包括两列或更多列滚动元件，或者第一和第二滚动元件结构都包括两列或更多列滚动元件。但即使第一和第二滚动元件结构都包括两列或更多列滚动元件，也只有一个必须满足滚动元件的第一列的游隙大于第二列的游隙。也就是，在第一和第二滚动元件结构中都包括两列滚动元件的三环变桨轴承也包含权利要求1中，即使只有第一或第二滚动元件结构包括不同游隙的列。更进一步地，应注意，术语“将内环和外环连接于其上的风轮机部件”和“将中心环连接于其上的风轮机部件”都包括轴承环被直接抵靠着相应的风轮机部分-也就是轴毂或叶片-固定或者轴承环通过与轴承和相应的风轮机部分都分开地形成的某一中间额外零件间接抵靠着相应的风轮机部分固定。在本专利技术的一个方面中，所述第一列的第一列滚动元件轨道与所述第二列的第二列滚动元件轨道具有相同的尺寸，通过将所述第一列的所述滚动元件形成为小于所述第二列的所述滚动元件而实现了所述更大的游隙。通过使第一列的滚动元件稍稍小于第二列的滚动元件并且保持第一和第二列的轨道具有相同的尺寸而提供第一列更大的初始游隙是具有优势的，因为只需要使第一列的滚动元件与第二列的滚动元件具有不同的公差，这提供了经济有效的轴承。在本专利技术的一个方面中，所述第一列的所述滚动元件与所述第二列的所述滚动元件具有相同的尺寸，并且，通过将所述第一列的第一列滚动元件轨道形成为大于所述第二列的第二列滚动元件轨道而实现了所述更大的游隙。通过使第一列的滚动元件轨道大于第二列的滚动元件轨道并且保持第一和第二列的滚动元件具有相同的尺寸而提供第一列更大的初始游隙是具有优势的，如果所有滚动元件都具有相同的尺寸，则变桨轴承的装配变得更容易许多，因此降低了轴承的成本。在本专利技术的一个方面中，所述第一列的所述滚动元件小于所述第二列的所述滚动元件，并且，所述第一列的第一列滚动元件轨道大于所述第二列的第二列滚动元件轨道。据此实现了本专利技术的具有优势的实施例。在本专利技术的一个方面中，所述外环包括被朝向所述轴毂的相应外环轴毂接触表面固定的外环接触表面，所述内环包括被朝向所述轴毂的相应内环轴毂接触表面固定的内环接触表面。据此实现了本专利技术的具有优势的实施例。在本专利技术的一个方面中，所述中心环包括被朝向所述叶片的相应中心环叶片接触表面固定的中心环接触表面。据此实现了本专利技术的具有优势的实施例。在本专利技术的一个方面中，所述第一滚动元件结构被布置成比所述第二滚动元件结构更远离所述变桨轴承的所述旋转轴线。据此实现了本专利技术的具有优势的实施例。在本专利技术的一个方面中，所述至少一个中心环包括底表面和底表面平面，所述底表面平面垂直于所述变桨轴承的旋转轴线并且延伸通过所述底表面，所述滚动元件的至少两个彼此分开的列的所述第一列被置于距所述底表面平面第一列距处，并且所述内环和/ 或所述外环还包括支撑部分，支撑部分包括大体面对所述中心环的支撑面并且包括大体背对所述中心环的背面，所述滚动元件的至少两个彼此分开的列被抵靠着所述支撑面支撑， 并且接触表面部分从所述背面突伸，所述接触表面部分包括接触面，所述接触面沿大致轴向方向大体面向将所述内环和所述外环连接于其上的风轮机部件，所述接触面被朝向相应的轴毂接触表面或相应的叶片接触表面固定，所述接触面被布置于距所述底表面平面接触面距离处，并且所述第一列距小于所述接触面距离。为支撑部分提供接触表面部分是具有优势的，因为其局部增加了轴承环的刚性， 因此，能够更好地控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种风轮机，包括：转子，其包括至少一个风轮机叶片，所述至少一个风轮机叶片通过至少一个叶片变桨轴承连接到转子轴毂上；所述至少一个变桨轴承包括至少一个外环、至少一个中心环和至少一个内环，并且所述至少一个变桨轴承还包括布置于所述至少一个外环和所述至少一个中心环之间的第一滚动元件结构以及布置于所述至少一个中心环和所述至少一个内环之间的第二滚动元件结构，其中，所述第一和第二滚动元件结构的至少一个包括至少两列滚动元件；并且其中，所述至少两列滚动元件被相对于所述变桨轴承的旋转轴线布置于不同的轴向位置，以使所述至少两列滚动元件的第一列被布置得更靠近将所述内环和所述外环连接于其上的风轮机部件，并且所述至少两列滚动元件的第二列被布置得更靠近将所述中心环连接于其上的风轮机部件；并且其中，所述第一列滚动元件中的所述滚动元件具有比所述第二列滚动元件中的所述滚动元件更大的游隙。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·贝克，J·L·安诺生，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：DK