[發(fā)明專利]用于風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳軸承以及回轉(zhuǎn)支承軸承

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811188742.6
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN109667733B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·E·伯肯史托克;A·D·米納迪奧;W·M·古貝利
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F03D80/70
• 分類號(hào): F03D80/70;F03D7/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;金飛

本發(fā)明公開一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳軸承以及回轉(zhuǎn)支承軸承。所述變槳軸承用于將轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂并包括：外座圈，其被構(gòu)造成聯(lián)接到所述輪轂；內(nèi)座圈，其可相對(duì)于所述外座圈旋轉(zhuǎn)并被構(gòu)造成聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片；以及第一多個(gè)線接觸滾動(dòng)元件。所述外座圈限定第一外滾道壁，并且所述內(nèi)座圈限定第一內(nèi)滾道壁。所述第一多個(gè)線接觸滾動(dòng)元件設(shè)置在所述第一內(nèi)滾道壁和第一外滾道壁之間。所述多個(gè)線接觸滾動(dòng)元件中的每一個(gè)限定預(yù)定接觸角。所述預(yù)定接觸角被定義為在垂直于多個(gè)線接觸滾動(dòng)元件中的一個(gè)的縱向軸線延伸的參考線與平行于所述變槳軸承的水平面延伸的參考線之間的角度。此外，所述預(yù)定接觸角包括在0度(°)和90°之間的角度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的主題整體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，并且更具體地涉及利用線接觸滾動(dòng)元件的用于風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳軸承。

背景技術(shù)

風(fēng)力被認(rèn)為是目前可用的最清潔、最環(huán)保的能源之一，并且風(fēng)力渦輪機(jī)(windturbines)在這方面已經(jīng)獲得了越來越多的關(guān)注。現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)通常包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙(nacelle)和一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(rotor blades)。轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼型原理捕獲風(fēng)的動(dòng)能，并通過旋轉(zhuǎn)能量傳輸動(dòng)能以轉(zhuǎn)動(dòng)軸，軸將轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接到齒輪箱，或者如果沒有使用齒輪箱，軸則將轉(zhuǎn)子葉片直接聯(lián)接到發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為可被部署到公用電網(wǎng)的電能。

此外，風(fēng)力渦輪機(jī)可以包括各種軸承以便于其各種部件的旋轉(zhuǎn)。此類軸承的兩個(gè)實(shí)例包括變槳軸承(pitch bearings)和偏航軸承(yaw bearings)。更具體地，偏航軸承被構(gòu)造成根據(jù)進(jìn)入的風(fēng)使機(jī)艙相對(duì)于塔架旋轉(zhuǎn)。另外，變槳軸承布置在轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部和輪轂(hub)之間。因此，變槳軸承使轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于進(jìn)入的風(fēng)旋轉(zhuǎn)或相對(duì)于進(jìn)入的風(fēng)而改變槳距(pitch)。

此類軸承通常包括外座圈(outer race)、可相對(duì)于外座圈旋轉(zhuǎn)的內(nèi)座圈(innerrace)以及在它們之間的多個(gè)滾動(dòng)元件(rolling elements)。許多風(fēng)力渦輪機(jī)軸承包括點(diǎn)接觸滾動(dòng)元件，例如滾珠軸承1，如圖1所示的那些。另選地，如圖2所示，一些風(fēng)力渦輪機(jī)軸承可包括具有0°和90°接觸角構(gòu)型的線接觸滾動(dòng)元件，諸如圓柱形滾動(dòng)元件2。

常規(guī)的線接觸滾動(dòng)元件通常包括以0°和90°接觸角構(gòu)型布置的滾動(dòng)元件。更具體地，如圖3所示，示出了根據(jù)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的線接觸滾動(dòng)元件軸承3的局部剖視圖。如圖所示，線接觸滾動(dòng)元件軸承3包括外座圈7和可經(jīng)由多個(gè)線接觸滾動(dòng)元件4，5，6相對(duì)于外座圈7旋轉(zhuǎn)的內(nèi)座圈8。更具體地，如圖所示，上部和下部線接觸滾動(dòng)元件4，5具有90°接觸角，而中間線接觸滾動(dòng)元件6具有0°接觸角。

在此類構(gòu)型中，具有90°接觸角的滾動(dòng)元件在它們之間以及在以便起作用的滾道中經(jīng)受相對(duì)滑動(dòng)。線接觸滾動(dòng)元件以90°接觸角構(gòu)型的成功使用通常依賴于在大于1的潤滑λ狀態(tài)(lambda regimes)內(nèi)的操作，使得相對(duì)滑動(dòng)對(duì)軸承性能沒有不利影響。然而，風(fēng)力渦輪機(jī)變槳軸承經(jīng)受的λ比接近零。因此，當(dāng)線接觸滾動(dòng)元件軸承用作變槳軸承時(shí)，這種滑動(dòng)會(huì)刮傷并磨損界面表面，從而在軸承內(nèi)部生成熱量和碎屑。

因此，能夠解決上述問題的具有線接觸滾動(dòng)元件的變槳軸承將受到技術(shù)界的歡迎。具體地，具有少于三排線接觸滾動(dòng)元件的變槳軸承將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下描述中闡述，或可從所述描述顯而易見，或可通過本發(fā)明的實(shí)踐而得知。