專(zhuān)利名稱(chēng)：分段式復(fù)合軸承及利用液壓泵/馬達(dá)組合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)總體上涉及軸承技術(shù)。更具體地，本公開(kāi)涉及復(fù)合材料的分段式軸承及其制造工藝和應(yīng)用，所述應(yīng)用包括但不限于風(fēng)力發(fā)電機(jī)和其它重型設(shè)備。利用本發(fā)明的方面可以制造多種環(huán)軸承。本公開(kāi)還涉及包括液壓泵/馬達(dá)組合的應(yīng)用的機(jī)械風(fēng)力發(fā)電機(jī)的替代方式。
背景技術(shù)：
適于例如用于支撐諸如風(fēng)力發(fā)電機(jī)之類(lèi)的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的方位軸承(azimuth bearing)的大直徑軸承典型地由比如軸承座圈的單一部件形成?，F(xiàn)有技術(shù)中的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的方位軸承典型地經(jīng)受不均勻的負(fù)載。在響應(yīng)于風(fēng)向變化的偶發(fā)運(yùn)動(dòng)期間，高脈沖型負(fù)載施加至方位軸承。這種脈沖負(fù)載通常導(dǎo)致過(guò)多的接觸區(qū)域應(yīng)力而引起表面損傷及最終的軸承失效?，F(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)典型地包括位于支撐在塔基座上的轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)的齒輪箱和發(fā)電機(jī)。齒輪箱和發(fā)電機(jī)相對(duì)較重且需要例行維護(hù)。對(duì)殼體的接近受到塔基座的高度的限制。需要一種輕重量的較簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體上涉及用于制造分段式復(fù)合材料軸承的工藝及該工藝的產(chǎn)品。本發(fā)明的實(shí)施方式可以用于多種用途，不過(guò)在用作大直徑的軸承，比如在用作支撐諸如用于發(fā)電的風(fēng)力塔之類(lèi)的設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的方位軸承時(shí)能夠獲得突出的優(yōu)點(diǎn)。因此，將結(jié)合這些用途來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及到用協(xié)作的軸承部件之間的小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)傳遞高的軸向力和大的彎矩的軸承。風(fēng)電設(shè)施將從介于其塔架支撐的機(jī)器頭部與塔架頭部之間的這種軸承中獲益。本發(fā)明的涉及到上述所需結(jié)構(gòu)的軸承能夠被用作例如起重機(jī)、特定的休閑娛樂(lè)設(shè)施以及甚至風(fēng)力設(shè)施中的樞轉(zhuǎn)軸承(如所謂的方位軸承)。就此而言，因如下的事實(shí)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)問(wèn)題即使在豎直旋轉(zhuǎn)軸線的情況下，軸承也不得不沿所施加負(fù)載的方向及提升的方向承載作用力。在本公開(kāi)中還包括一種新型的基于液壓流體的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及利用液壓泵/馬達(dá)組合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，液壓泵/馬達(dá)組合之間存在1 1的比率。在另一實(shí)施方式中，可以從與多個(gè)風(fēng)力轉(zhuǎn)子關(guān)聯(lián)的多個(gè)液壓泵向單個(gè)液壓馬達(dá)供應(yīng)加壓的液壓流體。前面寬泛地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，從而可以更好地理解隨后的本發(fā)明的詳細(xì)描述。下文中將描述本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和特征，其形成本發(fā)明的權(quán)利要求的主題。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，所公開(kāi)的概念和具體實(shí)施方式
可以容易地作為用于修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該理解，這些等同的構(gòu)型并未偏離如在所附權(quán)利要求中闡明的本發(fā)明的精神和范圍。在結(jié)合附圖考慮時(shí)， 從以下的描述中可以更好地理解被認(rèn)為是本發(fā)明的特征(以及對(duì)其構(gòu)造及操作的方法)的新的特征、以及進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)。但是應(yīng)該清楚理解的是，每個(gè)附圖僅是出于描述和說(shuō)明的目的被提供而非意在限定本發(fā)明的限制。


圖1是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的側(cè)視圖，在該風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)利用了本發(fā)明的環(huán)軸承組件；圖2是圖1所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的切開(kāi)的細(xì)節(jié)部分；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)施方式的描繪；圖4是基于液壓動(dòng)力的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)施方式的描繪；圖5是圖4所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)的實(shí)施方式的描繪；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的軸承組件的分解視圖的描繪；圖7是圖6所示的軸承組件的俯視圖；圖8是圖6所示的軸承組件的橫截面圖；圖9是圖6所示的軸承組件的另一實(shí)施方式的橫截面圖；圖10是圖6所示的軸承組件的另一實(shí)施方式的橫截面圖；圖11是圖6所示的軸承組件的另一實(shí)施方式的橫截面圖；圖12是圖6所示的軸承本體段的透視圖；圖13是圖12所示的軸承本體段包括滑動(dòng)構(gòu)件的透視圖；圖14是圖7所示的軸承沿線B-B截取的橫截面圖；圖15是包括自鎖定特征的軸承實(shí)施方式的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于制造分段式復(fù)合材料軸承的產(chǎn)品及工藝。本發(fā)明的實(shí)施方式可以用于多種用途，不過(guò)在用作大直徑的軸承、比如在用作支撐諸如用于發(fā)電的風(fēng)力塔之類(lèi)的設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的方位軸承時(shí)能夠獲得突出的優(yōu)點(diǎn)。因此，將結(jié)合這些用途來(lái)說(shuō)明本發(fā)明通常，風(fēng)力渦輪機(jī)包括具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子安裝至定位在機(jī)架或管狀塔的頂部上的殼體或機(jī)艙。公共應(yīng)用級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)(即，設(shè)計(jì)成向公用電網(wǎng)提供電力的風(fēng)力渦輪機(jī))可以具有大的轉(zhuǎn)子(例如，直徑為30m或更大)。這些轉(zhuǎn)子上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成驅(qū)動(dòng)一個(gè)或更多個(gè)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)力矩或力，該一個(gè)或更多個(gè)發(fā)電機(jī)能夠經(jīng)齒輪箱可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至轉(zhuǎn)子。齒輪箱逐級(jí)地提高渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)在的低旋轉(zhuǎn)速度，以供發(fā)電機(jī)將機(jī)械能有效地轉(zhuǎn)化成電能，該電能被輸送到公用電網(wǎng)內(nèi)。在某些構(gòu)型中，參照?qǐng)D1和圖2，風(fēng)力渦輪機(jī)500包括容納發(fā)電機(jī)的機(jī)艙502。機(jī)艙502安裝在高塔504的頂部，圖1中僅示出了該高塔504的一部分。風(fēng)力渦輪機(jī)500還包括轉(zhuǎn)子506，該轉(zhuǎn)子506包括附接至旋轉(zhuǎn)轂510的一個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片508。雖然圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)500包括三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片508，但是本發(fā)明所需的轉(zhuǎn)子葉片508的數(shù)量沒(méi)有具體的限制。風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系包括主轉(zhuǎn)子軸516(也稱(chēng)為“低速軸”)，該主轉(zhuǎn)子軸516 經(jīng)由主軸承530連接至轂510并(在某些構(gòu)型中)在軸516的相反端連接至齒輪箱518。 齒輪箱518驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)520的高速軸。在其它的構(gòu)型中，主轉(zhuǎn)子軸516直接聯(lián)接至發(fā)電機(jī)520。偏航驅(qū)動(dòng)器5M和偏航平臺(tái)5 提供了用于風(fēng)力渦輪機(jī)500的偏航定向系統(tǒng)。大的方位軸承530定位在偏航平臺(tái)5 與塔504之間。偏航軸承530使機(jī)艙朝風(fēng)的方向定向。 偏航軸承530主要執(zhí)行調(diào)整運(yùn)動(dòng)。限定在軸承的服務(wù)壽命期間很少發(fā)生極端的負(fù)載情形。風(fēng)力渦輪機(jī)的效率取決于多個(gè)參數(shù)，參數(shù)包括機(jī)艙的定向、或者更具體的是轉(zhuǎn)子平面相對(duì)于氣流方向的位置。這典型地由偏航驅(qū)動(dòng)器或方位驅(qū)動(dòng)器控制，其將機(jī)艙在風(fēng)中定向。在現(xiàn)代的風(fēng)力渦輪機(jī)中，電動(dòng)部件和機(jī)械部件形成偏航驅(qū)動(dòng)器。更具體地，電動(dòng)高速驅(qū)動(dòng)馬達(dá)聯(lián)接至齒輪減速器，該齒輪減速器具有與大齒輪嚙合的驅(qū)動(dòng)小齒輪。通常，電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、齒輪減速器及驅(qū)動(dòng)小齒輪安裝在機(jī)艙的底座板上，而大齒輪固定至塔上。因此，應(yīng)該觀察到，本發(fā)明的構(gòu)型提供了具有方位軸承的風(fēng)力渦輪機(jī)，其制造起來(lái)節(jié)省成本。此外，還應(yīng)該觀察到，本發(fā)明的某些構(gòu)型提供了其它的優(yōu)點(diǎn)，比如輕重量的構(gòu)造及在修理或更換期間的高效的可互換性。除了傳遞給發(fā)電機(jī)并轉(zhuǎn)化成電能的轉(zhuǎn)動(dòng)能之外，其它的負(fù)載和力也作用于系統(tǒng)。 例如，大量的負(fù)載被傳遞到塔的頭部和基座上。圖3描繪了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件，該組件通過(guò)轉(zhuǎn)子600、齒輪箱和發(fā)電機(jī)602提供了風(fēng)能與電能之間的機(jī)械轉(zhuǎn)變。在典型的應(yīng)用中，齒輪箱和發(fā)電機(jī)602位于轉(zhuǎn)子殼體604內(nèi)。電能606從轉(zhuǎn)子殼體經(jīng)由導(dǎo)電體傳遞。齒輪箱和發(fā)電機(jī)602及殼體604經(jīng)由方位軸承610支撐在塔608上。與上述的轉(zhuǎn)化風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)在的低旋轉(zhuǎn)速度的機(jī)械方法相比，液壓流體轉(zhuǎn)變提供了另一個(gè)、很靈活的且可能甚至更合適的方法。圖4示出了可選的等同液壓方法，其中液壓機(jī)械齒輪箱和發(fā)電機(jī)702遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子殼體704定位。利用了液壓馬達(dá)/泵的組合，其中液壓泵703位于轉(zhuǎn)子殼體704中，而馬達(dá)和發(fā)電機(jī)702位于遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子殼體704的位置處、 比如位于塔的基座或者甚至與轉(zhuǎn)子殼體更遠(yuǎn)地間隔開(kāi)。方位軸承710將殼體704支撐在塔 708上。風(fēng)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子700驅(qū)動(dòng)泵703以將加壓的液壓流體706傳送至發(fā)電機(jī)702。液壓流體線路706提供了泵703與發(fā)電機(jī)702之間的流體連通。這種方法的一個(gè)明顯益處在于因可以由地面支撐馬達(dá)/發(fā)電機(jī)而減小了由轉(zhuǎn)子殼體704和塔708所承載的重量。由液壓機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)的重量的減小可以允許較輕的和較便宜的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。在圖4所述的實(shí)施方式中，泵與馬達(dá)之間存在一對(duì)一的關(guān)系。在另一方法中，比如圖5中所示的，一組液壓渦輪機(jī)塔708向中央液壓轉(zhuǎn)變單元800供給液壓能。就此而言，一個(gè)液壓機(jī)械發(fā)電機(jī)能夠與若干個(gè)風(fēng)力塔一起使用。經(jīng)由這種方法可以顯著地節(jié)約成本。對(duì)于基于機(jī)械的及基于液壓的這兩種方式而言，風(fēng)力渦輪機(jī)塔的頂部上仍然具有很大的重量，這通常要求使用方位軸承。本申請(qǐng)中所述的軸承設(shè)計(jì)成優(yōu)化該風(fēng)電技術(shù)的性能、耐久性及長(zhǎng)期的益處?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6至圖14來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的軸承組件的實(shí)施方式。如基于本公開(kāi)所能理解的，根據(jù)本發(fā)明的分段式軸承的優(yōu)點(diǎn)包括設(shè)置有通過(guò)使用PTFE或相關(guān)的聚合物材料而具有低摩擦系數(shù)軸承表面的滑動(dòng)構(gòu)件；結(jié)合有用于支撐PTFE或相關(guān)聚合物材料的滑動(dòng)構(gòu)件的剛性本體；以及軸承因軸承的柔性而獲得的能夠響應(yīng)于負(fù)載條件和/或軸承支撐條件的自調(diào)節(jié)的能力，同時(shí)增加整個(gè)塔或系統(tǒng)的柔性及能夠適應(yīng)給定條件而非對(duì)抗這些給定條件的能力。圖6示出了分段式軸承環(huán)8的分解透視圖，該分段式軸承環(huán)8包括頂環(huán)10、多個(gè)軸承段12、底環(huán)14及軸承支撐部16，該軸承支撐部16包括比如多個(gè)滾珠軸承、彈性橡膠類(lèi)材料或填充流體的支撐部。殼體環(huán)18包括在其內(nèi)接收軸承部件的環(huán)形凹槽20。殼體環(huán)18 的外表面或內(nèi)表面可以被機(jī)加工以限定出齒輪。軸承段12包括用于以滑動(dòng)的方式支撐軸承負(fù)載的一個(gè)或更多個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件19。如下文中更詳細(xì)描述的，軸承段12包括相對(duì)剛性的軸承支撐部和低摩擦系數(shù)材料的滑動(dòng)構(gòu)件19。經(jīng)由多個(gè)緊固件22將軸承段12保持在殼體環(huán)18內(nèi)。圖7是圖6所示的軸承環(huán)8的俯視平面圖，進(jìn)一步示出了用于將軸承段12緊固至軸承殼體環(huán)18的多個(gè)緊固件22。緊固件22可以是螺紋緊固件或者包括其它的機(jī)械結(jié)構(gòu)。圖8是圖7所示的軸承環(huán)8沿線A-A截取的橫截面圖。軸承支撐部16可以包括類(lèi)似橡膠的襯墊，該襯墊根據(jù)期望的負(fù)載應(yīng)用而包含流體或液體的和/或固體的軸承材料， 比如滾珠軸承。軸承支撐部16可以包括彈性軸承襯墊以較易地適應(yīng)負(fù)載承載構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)， 該運(yùn)動(dòng)或者是溫度變化的結(jié)果或者是風(fēng)力負(fù)載改變的結(jié)果。另外，負(fù)載承載構(gòu)件相對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)支撐部的運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性的后果有限，因?yàn)檩S承支撐部16能夠理想地自由傾斜和偏斜及移動(dòng)，從而無(wú)困難地適應(yīng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，軸承支撐部16 包括橡膠的彈性主體部或者合成橡膠(比如氯丁二烯橡膠、氨基甲酸乙酯橡膠等)的彈性主體部。圖9是軸承環(huán)8的橫截面圖，示出了包括多個(gè)滾珠軸承30的軸承支撐部16的可選的實(shí)施方式。滾珠軸承30的尺寸和數(shù)量取決于所期望的負(fù)載應(yīng)用?；跐L珠軸承、空氣、液體或固體彈性體的支撐部16的一個(gè)益處是軸承8在負(fù)載和/或支撐條件改變時(shí)的自調(diào)節(jié)能力。軸承支撐部16可以與J. Corts的公開(kāi)號(hào)為WO 94/10468的PCT國(guó)際申請(qǐng)PCT/ EP93/03028中公開(kāi)的軸承座技術(shù)功能相似。圖10是軸承環(huán)8的橫截面圖，示出了軸承段12的可選的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，軸承段12設(shè)有上滑動(dòng)軸承表面32和下滑動(dòng)軸承表面34。在本發(fā)明的相似的實(shí)施方式中，沒(méi)有設(shè)置軸承支撐部16，并且具有一對(duì)軸承表面32、34的軸承段以滑動(dòng)的方式直接接合其它的軸承表面。圖11是軸承環(huán)8的另一橫截面圖，其中軸承殼體環(huán)18是端部開(kāi)口的。另外，通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)壓緊環(huán)36將軸承段12保持在殼體環(huán)18內(nèi)。圖12是軸承段12的透視圖，示出了本體40。圖13是軸承段12的透視圖，示出了低摩擦滑動(dòng)構(gòu)件19和支撐本體40。支撐本體40優(yōu)選的是金屬構(gòu)造，比如青銅或其它材料，并且包括多個(gè)孔或孔眼。支撐本體40可以由多種不同的相對(duì)剛性的材料制成，包括但不限于金屬和非金屬。支撐本體40適于限定出在滑動(dòng)構(gòu)件19在使用期間被破壞或損壞的情況下的失效保護(hù)機(jī)構(gòu)。因此，軸承段12均包括軸承本體40和限定有滑動(dòng)軸承表面的滑動(dòng)構(gòu)件19。軸承本體40優(yōu)選地包括具有給定強(qiáng)度的金屬材料，其性能不是嚴(yán)格限定的。本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于軸承本體40提供了在失去或破壞滑動(dòng)構(gòu)件19的情況下的失效保護(hù)結(jié)構(gòu)。圖14是沿圖7中的線B-B截取的軸承環(huán)8的橫截面圖。因某些基于PTFE的材料具有極低的摩擦系數(shù)的事實(shí)而難以將這些材料固定至下面的軸承支撐本體40。為了解決該缺點(diǎn)，軸承段12均包括具有保持結(jié)構(gòu)42的支撐本體40，以幫助將滑動(dòng)構(gòu)件19緊固至支撐本體40。保持結(jié)構(gòu)42提供了機(jī)械鎖定以防止滑動(dòng)構(gòu)件19在使用期間與支撐本體40脫
7離。在本發(fā)明的可選的實(shí)施方式中能夠?qū)嵭卸喾N不同的保持結(jié)構(gòu)表面。本發(fā)明的多種實(shí)施方式描述了基于PTFE的滑動(dòng)構(gòu)件19與支撐本體40之間的機(jī)械連接?，F(xiàn)有技術(shù)包括初始轉(zhuǎn)讓給德國(guó)不萊梅的MACORMarine System的德國(guó)專(zhuān)利 No. 9315675. 8，該專(zhuān)利在此通過(guò)參考的方式并入?；赑TFE的軸承的另外的教導(dǎo)可以在 J. Corts的PCT國(guó)際申請(qǐng)W0/98/35873中發(fā)現(xiàn)，該申請(qǐng)?jiān)诖巳P(pán)并入?；瑒?dòng)構(gòu)件19優(yōu)選地包括具有自潤(rùn)滑性的材料，并且組成滑動(dòng)構(gòu)件19的材料可以是自潤(rùn)滑的有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料或具有自潤(rùn)滑性的組合材料。下文中，“自潤(rùn)滑材料”或“具有自潤(rùn)滑性的材料”應(yīng)該具有較低的摩擦系數(shù)。對(duì)滑動(dòng)構(gòu)件19的材料使用“自潤(rùn)滑的材料” 的原因基于如下的事實(shí)軸承本體40定位于固定在基座上的板或襯墊上，并且在關(guān)聯(lián)的設(shè)備、例如風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間應(yīng)該在板或襯墊上平滑地滑動(dòng)。將自潤(rùn)滑材料施加至軸承本體40的面對(duì)和接觸襯墊/板軸承表面的一個(gè)或更多個(gè)側(cè)面，從而形成軸承8與支撐襯墊/板之間的平滑滑動(dòng)。另外，通過(guò)施加這種自潤(rùn)滑材料， 可以不必在其間插入潤(rùn)滑劑而減少很多維護(hù)費(fèi)用。待施加的自潤(rùn)滑材料優(yōu)選地使滑動(dòng)構(gòu)件19與軸承支撐表面之間的摩擦系數(shù)小于 0. 30。這使軸承表面之間的平滑滑動(dòng)成為可能，即使考慮到因多種原因而引起的對(duì)準(zhǔn)的變化。摩擦系數(shù)可以更優(yōu)選地小于0.20。具有自潤(rùn)滑性的有機(jī)材料可以是具有自潤(rùn)滑性的樹(shù)脂材料。這里可以列舉待施加到滑動(dòng)構(gòu)件19上的具有自潤(rùn)滑性的樹(shù)脂材料，例如具有低摩擦系數(shù)的PTFE、四氟乙烯、 四氟乙烯全氟代烷氧基乙烯、聚醚醚酮和聚亞胺。這些材料可以單獨(dú)地使用或組合地使用。用于滑動(dòng)構(gòu)件19的合適材料還可以包括高密度聚乙烯(HDPE)或超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)。其它合適的滑動(dòng)構(gòu)件19的材料可以包括填充組分，比如結(jié)合有石墨或增強(qiáng)劑的組分(比如玻璃纖維)、以及織物(比如編織的或非編織的織物)。例如，滑動(dòng)構(gòu)件19可以包括基于纖維的平面軸承，該平面軸承利用如在1994年11月8日申請(qǐng)的專(zhuān)利No. DE 4439887 中公開(kāi)的纖維增強(qiáng)技術(shù)，所述文獻(xiàn)在此通過(guò)參考的方式并入。結(jié)果，形成滑動(dòng)構(gòu)件19的自潤(rùn)滑材料可以是單獨(dú)的具有自潤(rùn)滑性的材料，或者是以增強(qiáng)材料(復(fù)合物)增強(qiáng)的自潤(rùn)滑材料。增強(qiáng)材料可以是玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維或陶瓷纖維或其特定的材料。增強(qiáng)材料的含量可以取決于軸承負(fù)載需求而變化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，滑動(dòng)構(gòu)件19由氟基樹(shù)脂、比如聚四氟乙烯(PTFE)形成，并且PTFE可以單獨(dú)地使用或者作為與玻璃纖維或二硫化鉬的混合物使用。還可以形成層狀結(jié)構(gòu)，其包括只有PTFE的層和混合有玻璃纖維或二硫化鉬的PTFE層。當(dāng)滑動(dòng)構(gòu)件19 設(shè)置在軸承本體40的側(cè)部上時(shí)，能夠?qū)TFE容易地裝到孔或開(kāi)口內(nèi)，并且滑動(dòng)表面因PTFE 的低摩擦系數(shù)和好的滑動(dòng)性能而善于抗磨損。在上述的滑動(dòng)構(gòu)件19中，由PTFE或PTFE與玻璃纖維或二硫化鉬的混合物制成的氟基樹(shù)脂層能夠以高強(qiáng)度均勻地結(jié)合至軸承本體40。因此，能夠明顯地增強(qiáng)滑動(dòng)構(gòu)件19的可靠性及使用該滑動(dòng)構(gòu)件19的多種裝置的可靠性。具有自潤(rùn)滑性的材料的壓縮彈性模量(E)優(yōu)選地大于500MPa。通過(guò)使用具有大于500MPa的壓縮彈性模量(E)的材料，能夠控制因風(fēng)力渦輪機(jī)部件的重量而引起的變形， 并且進(jìn)一步地，能夠調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)的偏移。如上所述，能夠借助于機(jī)械結(jié)合來(lái)接合軸承本體40和滑動(dòng)構(gòu)件19。軸承本體40的表面上的自潤(rùn)滑材料的壓模成型或注塑成型能夠用于將滑動(dòng)構(gòu)件19機(jī)械聯(lián)接和熱聯(lián)接至軸承本體40。這些技術(shù)能夠取決于要形成的自潤(rùn)滑材料的特性而選定。如上所述，通過(guò)對(duì)自潤(rùn)滑材料施加熱和壓力的組合來(lái)形成在軸承本體40上的自潤(rùn)滑材料的滑動(dòng)表面，將滑動(dòng)材料19的一部分嵌入到軸承本體40中以形成軸承段12。保持結(jié)構(gòu)42優(yōu)選地形成在軸承本體40的表面上，從而使它們填充有一部分的自潤(rùn)滑材料，以形成自潤(rùn)滑材料的滑動(dòng)構(gòu)件19并且通過(guò)所填充的自潤(rùn)滑材料提供進(jìn)一步的楔效應(yīng)，以控制或減小軸承本體40與滑動(dòng)構(gòu)件19之間的移位和松脫。在一個(gè)實(shí)施方式中，形成在軸承本體40中的開(kāi)口填充有自潤(rùn)滑材料。開(kāi)口填充有具有自潤(rùn)滑性的材料并固化，從而在其上形成自潤(rùn)滑材料的滑動(dòng)表面。如上所述，通過(guò)由保持結(jié)構(gòu)42形成的楔阻止滑動(dòng)構(gòu)件19松脫或移位以將滑動(dòng)構(gòu)件19牢固地固定至軸承本體 40。在一個(gè)軸承的實(shí)施方式中，例如如上所述，軸承本體40具有大的孔隙率(孔、孔眼、凹槽、狹縫等)且具有呈三維網(wǎng)絡(luò)樣式的相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。當(dāng)滑動(dòng)材料被裝入到或熱形成在多孔的軸承本體40內(nèi)時(shí)，能夠?qū)⑤S承本體40與滑動(dòng)構(gòu)件19之間的接觸區(qū)域確定為較大， 并且能夠獲得較好的楔效應(yīng)。換言之，因?yàn)槎嗫椎妮S承本體40與聯(lián)接在其中的滑動(dòng)構(gòu)件19 以反向于拉伸方向的復(fù)雜形式相互接合，所以施加了較高的楔效應(yīng)以增強(qiáng)結(jié)合狀態(tài)，并且能夠顯著地增加接觸區(qū)域以改進(jìn)例如PTFE與金屬軸承本體之間的連接性能。本發(fā)明的分段式環(huán)軸承特別適于用協(xié)作的軸承部件之間的小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)傳遞高的軸向力和大的彎矩。風(fēng)電設(shè)施可以在其塔架支撐的機(jī)器頭部與塔架頭部之間包括這種軸承。本發(fā)明的涉及到上述所需結(jié)構(gòu)的軸承能夠被用作例如起重機(jī)或其它的大型設(shè)備(比如在娛樂(lè)設(shè)施的旋轉(zhuǎn)機(jī)器)中的樞轉(zhuǎn)軸承。注意到，本發(fā)明的上述實(shí)施方式在利用自潤(rùn)滑材料的分段式軸承的情形中示出， 但是能夠?qū)⑵渌淖詽?rùn)滑材料施加至用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承本體40的結(jié)構(gòu)上，并且能夠從多種材料中適當(dāng)?shù)剡x取和選擇軸承本體40的材料及結(jié)構(gòu)。通常稱(chēng)為方位軸承的回轉(zhuǎn)軸承——借助于跟蹤驅(qū)動(dòng)器——使得可以以如下的方式調(diào)節(jié)接收風(fēng)力的轉(zhuǎn)子基于對(duì)應(yīng)的風(fēng)向獲得最高水平的效率，并且另外地，當(dāng)設(shè)施停止時(shí)，使得設(shè)施的所有部件上的負(fù)載保持盡可能小。通常，在高輸出風(fēng)電設(shè)施中必須是大直徑的回轉(zhuǎn)軸承包括滾珠類(lèi)型的連接。根據(jù)本發(fā)明的軸承在牽涉到小的運(yùn)動(dòng)時(shí)基本上較好地適于承載高的力。根據(jù)本發(fā)明的軸承能夠沿所施加負(fù)載的方向及提升方向來(lái)承載發(fā)生在軸向方向上的豎向力。圖15公開(kāi)了結(jié)合了本發(fā)明的方面的軸承組件的自鎖定方式的一個(gè)實(shí)施方式，其中軸承組件緊固而防止上升。在該示例中，設(shè)置多個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件，包括中心滑動(dòng)構(gòu)件和兩個(gè)或更多個(gè)外部滑動(dòng)構(gòu)件。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)該理解的是，在此可進(jìn)行多種的改變、替代和修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。此外，本申請(qǐng)的范圍并非意在限定于說(shuō)明書(shū)中所描述的工藝、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、設(shè)備、方法和步驟的具體實(shí)施方式
。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)中容易理解的，根據(jù)本發(fā)明，可以利用現(xiàn)有的或后來(lái)發(fā)展的、執(zhí)行與文中所描述的對(duì)應(yīng)的實(shí)施方式的基本相同的功能或獲得基本相同的結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、設(shè)備、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種分段式環(huán)軸承組件，所述分段式環(huán)軸承組件包括多個(gè)軸承段，每個(gè)軸承段包括滑動(dòng)構(gòu)件和軸承本體，所述滑動(dòng)構(gòu)件和所述軸承本體接合到一起，并且所述多個(gè)軸承段經(jīng)由軸承殼體保持到一起以限定出環(huán)形軸承表面；以及適于在所述多個(gè)軸承段的所述滑動(dòng)構(gòu)件上滑動(dòng)的圓環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的分段式軸承，其中，所述多個(gè)軸承段中的每一個(gè)都是半圓形的。
3.如權(quán)利要求1所述的分段式軸承，還包括軸承支撐部，所述軸承支撐部容納在所述軸承殼體內(nèi)，且具有柔性以調(diào)節(jié)所述多個(gè)軸承段在使用期間的對(duì)準(zhǔn)的變化。
4.如權(quán)利要求3所述的分段式軸承，其中，所述軸承支撐部包括以下中的一個(gè)或更多個(gè)彈性材料、流體、及多個(gè)滾珠軸承。
5.如權(quán)利要求1所述的分段式軸承，其中，所述軸承本體包括保持結(jié)構(gòu)，所述保持結(jié)構(gòu)用于將所述滑動(dòng)構(gòu)件機(jī)械地連接至所述軸承本體。
6.如權(quán)利要求5所述的分段式軸承，其中，所述保持結(jié)構(gòu)包括多個(gè)空腔，在所述多個(gè)空腔內(nèi)接收所述滑動(dòng)構(gòu)件的至少一部分。
7.如權(quán)利要求1所述的分段式軸承，其中，所述滑動(dòng)構(gòu)件是基于PTFE的材料。
8.如權(quán)利要求1所述的分段式軸承，其中，所述滑動(dòng)構(gòu)件是自潤(rùn)滑的、低摩擦系數(shù)的聚合物。
9.如權(quán)利要求1所述的分段式軸承，其中，所述軸承殼體連接至風(fēng)力渦輪機(jī)的基座，并且所述分段式軸承支撐所述風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一旋轉(zhuǎn)部件。
10.一種分段式環(huán)軸承，所述分段式環(huán)軸承包括多個(gè)軸承段，所述多個(gè)軸承段中的每一個(gè)都包括軸承本體和滑動(dòng)構(gòu)件；環(huán)，所述環(huán)設(shè)置成接合所述多個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件；以及軸承殼體，所述軸承殼體用于將所述多個(gè)軸承段機(jī)械地聯(lián)接到所述環(huán)內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的分段式環(huán)軸承，其中，所述多個(gè)軸承段中的每一個(gè)都接合一對(duì)相鄰的軸承段。
12.如權(quán)利要求10所述的分段式環(huán)軸承，其中，所述多個(gè)軸承段中的至少一些包括空腔和保持結(jié)構(gòu)，所述空腔和保持結(jié)構(gòu)適于接收所述滑動(dòng)構(gòu)件的一部分。
13.如權(quán)利要求10所述的分段式環(huán)軸承，其中，所述保持結(jié)構(gòu)限定有用于將所述滑動(dòng)構(gòu)件緊固至所述軸承本體的多個(gè)機(jī)械楔部。
14.如權(quán)利要求10所述的分段式環(huán)軸承，其中，所述滑動(dòng)構(gòu)件設(shè)置在所述軸承本體的至少兩側(cè)上。
15.如權(quán)利要求14所述的分段式環(huán)軸承，其中，所述保持結(jié)構(gòu)限定在孔內(nèi)，所述孔形成在所述軸承本體的所述至少兩側(cè)之間。
16.如權(quán)利要求10所述的分段式環(huán)軸承，其中，所述環(huán)軸承接合軸承支撐部，所述軸承支撐部包括彈性襯墊和滾珠軸承及流體中的一種或更多種。
17.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括偏航平臺(tái)；支撐塔；偏航驅(qū)動(dòng)器，所述偏航驅(qū)動(dòng)器適于使所述偏航平臺(tái)相對(duì)于所述支撐塔旋轉(zhuǎn)；以及分段式環(huán)軸承，所述分段式環(huán)軸承包括多個(gè)軸承段，并且每個(gè)軸承段都包括滑動(dòng)構(gòu)件和軸承本體，所述滑動(dòng)構(gòu)件和所述軸承本體接合到一起。
18.如權(quán)利要求17所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，還包括多個(gè)球形或非球形的軸承支撐部件，所述軸承支撐部件適于調(diào)節(jié)所述軸承部件的對(duì)準(zhǔn)的變化，而由所述偏航平臺(tái)施加的負(fù)載或?qū)λ銎狡脚_(tái)施加的負(fù)載經(jīng)所述多個(gè)軸承支撐部件傳遞給所述支撐塔。
19.如權(quán)利要求17所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述軸承本體包括多個(gè)保持結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)保持結(jié)構(gòu)適于將所述滑動(dòng)構(gòu)件機(jī)械地聯(lián)接至所述軸承本體。
20.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括 偏航平臺(tái)；支撐塔；偏航驅(qū)動(dòng)器，所述偏航驅(qū)動(dòng)器適于使所述偏航平臺(tái)相對(duì)于所述支撐塔旋轉(zhuǎn)；以及液壓泵/馬達(dá)組合，其中，風(fēng)力轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)所述液壓泵以向所述液壓馬達(dá)供給加壓的液壓流體，所述液壓馬達(dá)聯(lián)接至發(fā)電機(jī)以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能。
21.如權(quán)利要求20所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述液壓泵位于所述偏航平臺(tái)上，而所述液壓馬達(dá)遠(yuǎn)離所述偏航平臺(tái)定位。
22.如權(quán)利要求21所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，所述液壓馬達(dá)位于所述支撐塔的基座處。
23.如權(quán)利要求22所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，多個(gè)液壓線路在所述偏航平臺(tái)與所述液壓馬達(dá)之間延伸，所述線路將加壓的液壓流體傳送給所述液壓馬達(dá)。
24.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)力轉(zhuǎn)子，所述風(fēng)力轉(zhuǎn)子被支撐在塔上，所述風(fēng)力轉(zhuǎn)子響應(yīng)于局部風(fēng)力而旋轉(zhuǎn)； 液壓泵，所述液壓泵聯(lián)接至所述風(fēng)力轉(zhuǎn)子，所述液壓泵的旋轉(zhuǎn)對(duì)液壓流體加壓； 液壓馬達(dá)，所述液壓馬達(dá)與所述液壓泵流體連通；以及發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)由所述液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生電能。
25.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括 多個(gè)支撐塔，每個(gè)所述支撐塔都具有風(fēng)力轉(zhuǎn)子；多個(gè)液壓泵組件，所述多個(gè)液壓泵組件聯(lián)接至所述多個(gè)風(fēng)力轉(zhuǎn)子，所述風(fēng)力轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使所述泵組件對(duì)流體加壓；中央馬達(dá)組件，所述中央馬達(dá)組件從所述多個(gè)液壓泵組件中的一個(gè)或更多個(gè)接收加壓的液壓流體；以及發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)聯(lián)接至所述馬達(dá)組件，并且其中，供應(yīng)給所述馬達(dá)組件的加壓的液壓流體使所述發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
26.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括多個(gè)支撐塔，每個(gè)所述支撐塔都具有風(fēng)力轉(zhuǎn)子和液壓泵組件，所述液壓泵組件聯(lián)接至所述風(fēng)力轉(zhuǎn)子以用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成液壓能量；以及遠(yuǎn)程發(fā)電機(jī)，所述遠(yuǎn)程發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)離所述多個(gè)支撐塔中的至少一些支撐塔定位，并且與所述多個(gè)液壓泵組件經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)液壓線路流體連通，所述發(fā)電機(jī)經(jīng)由聯(lián)接至所述一個(gè)或更多個(gè)液壓線路的液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生電能。
全文摘要
一種軸承組件和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。所述軸承組件包括限定有滑動(dòng)構(gòu)件和軸承本體的多個(gè)軸承段，并且滑動(dòng)構(gòu)件和軸承本體接合到一起，多個(gè)軸承段聯(lián)接到一起以限定出環(huán)形軸承結(jié)構(gòu)。而且，風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括支撐在塔上的風(fēng)力轉(zhuǎn)子；聯(lián)接至風(fēng)力轉(zhuǎn)子的液壓泵，該液壓泵的旋轉(zhuǎn)對(duì)液壓流體加壓；與液壓泵流體連通的液壓馬達(dá)；以及由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)F16C33/26GK102308105SQ200980156163
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者約亨·科茨 申請(qǐng)人:約亨·科茨