Изобретение относится к зубчатой передаче, в частности для поворотного соединения ветроэнергетической установки. Далее изобретение относится к ветроэнергетической установке. Далее изобретение относится к уплотнительному элементу для уплотнения зубчатой передачи, в частности ветроэнергетической установки. Кроме того, изобретение относится к способу смазки зубчатой передачи ветроэнергетической установки.
Ветроэнергетические установки в целом известны. Также в целом известно использование зубчатых передач для поворотных соединений ветроэнергетических установок во всех тех местах, где части должны перемещаться вращательно друг относительно друга. В классическом понимании речь идет, например, об азимутальной опоре поворотного соединения. В этом месте гондола поворачивается относительно башни. Дальнейшим примером поворотного соединения была бы питчевая опора лопасти ротора.
Зубчатые передачи вышеуказанного типа подвержены во время эксплуатации нагрузкам в частности из-за вызывающего вращение привода. Таким образом, зубья, которые находятся друг с другом в зацеплении, создают наряду с обкатным движением всегда также фрикционное движение друг относительно друга. В нагруженных трением местах боковых профилей зубьев зубчатой передачи возникает износ. Поэтому, для того чтобы ограничивать износ, зубчатые колеса зубчатых передач смазываются известным образом за счет подачи смазочных средств. Это должно предотвращать неизбежно появляющееся трение и сопутствующий износ.
В частности в известных для ветроэнергетических установок поворотных соединениях износ зубчатой передачи возникает не равномерно. Выделяемым примером должна быть в связи с изобретением питчевая установка лопасти ветроэнергетической установки. После того, как ветроэнергетическая установка смонтирована, она выровнена в предпочтительном направлении, из которого поступает большая часть приводящего ветроэнергетическую установку в движение ветра. Центральный, находящийся в зацеплении с ведомым зубчатым колесом зуб ведущего зубчатого колеса обозначается также как ʺзолотой зубʺ. Так как этот зуб находится в зацеплении с противоположным зубчатым колесом чаще, чем остальные зубья ведущего зубчатого колеса, износ там соответственно больше. Поэтому здесь существует особая необходимость иметь возможность предоставлять в распоряжение достаточное количество смазочного средства. Для зубчатых передач в целом это также справедливо.
В уровне техники обходятся до сих пор тем, что зуб или зубья, которые необходимо смазывать, смачиваются смазочным средством с очень короткими интервалами между смазками. Известны, например, системы, у которых зуб или смазываемые зубья при помощи установленного неподвижно на зубчатой передаче снабжения смазочным средством снабжаются через находящиеся в зубьях каналы смазочным средством, которое затем вводится в пространство впадин соответствующих зубчатых колес.
Однако оказалось, что введенное смазочное средство по прошествии самого короткого времени снова вытесняется из пространства зазора между входящими друг с другом в зацепление зубчатыми колесами, так что следствием являются очень короткие интервалы между смазками и очень высокий расход смазочного средства. Дальнейший наблюдаемый недостаток заключается в том, что для повторного смазывания в каждом случае затронутого места зубчатой передачи должен осуществляться поворот ведущей шестерни зубчатой передачи имеющего привод поворотного соединения, как правило, примерно на 90-180°, чтобы шестерня становилась доступной для подвода смазочного средства. Это может обеспечивать существенные потери в выработке энергии, так как, например, при питчевой установке лопастей ротора лопасти ротора находятся вследствие поворота зубчатой передачи на угол 15-30° или более за пределами предпочтительной ориентации относительно ветра и воспринимают всего лишь очень малую часть энергии ветра или не воспринимают ее больше совсем.
Вышеописанные решения по смазыванию, при которых смазочное средство вводится через зубья, хотя и обходят эту проблематику, являются тем не менее конструктивно сложными.
Исходя из вышеизложенного, в основе изобретения лежала задача у зубчатой передачи указанного вначале типа в максимально возможной степени устранить вышеуказанные недостатки. В частности в основе изобретения лежала задача указать зубчатую передачу, у которой смазочные свойства и способность удерживать смазочное средство улучшаются. Далее в основе изобретения лежала в частности задача снизить износ золотого зуба зубчатой передачи.
Изобретение решает лежащую в своей основе задачу согласно первому аспекту у зубчатой передачи указанного вначале типа, благодаря тому, что зубчатая передача выполнена согласно пункту 1 формулы изобретения. Предлагается зубчатая передача, включающая в себя первое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с первым зубчатым колесом второе зубчатое колесо, причем в положении зацепления между первым зубом и вторым зубом первого зубчатого колеса и вторым зубом второго зубчатого колеса образовано пространство зазора, и уплотнительный элемент, который расположен между первым зубчатым колесом и вторым зубчатым колесом и уплотняет пространство зазора против выхода смазочного средства. Изобретение использует то познание, что вне зависимости от типа зубьев всегда имеется незначительное пространство зазора между находящимися в зацеплении друг с другом зубьями первого и второго зубчатого колеса зубчатой передачи. Через этот зазор вытекает обычно смазочное средство. Именно здесь начинается изобретение, благодаря тому, что имеющееся в распоряжении пространство зазора при помощи введения уплотнительного элемента между первым зубчатым колесом и вторым зубчатым колесом закрывается наружу ровно в том месте, в котором должен предпочтительно минимизироваться износ. Уплотнительный элемент, который состоит предпочтительно из сжимаемого материала, сплющивается в пространстве зазора вследствие зацепления между первым и вторым зубчатым колесом и закрывает пространство зазора, так что ранее введенное смазочное средство не может больше вытекать через пространство зазора. Благодаря использованию соответствующего изобретению смазочного средства обнаружилось неожиданно сильное улучшение характера износа.
Предпочтительные усовершенствования и предпочтительные варианты осуществления зубчатой передачи проистекают из зависимых пунктов формулы изобретения и последующих описаний. Таким образом, зубчатая передача в первом предпочтительном варианте осуществления усовершенствуется в том отношении, что уплотнительный элемент имеет первую уплотнительную губку, по существу параллельную к первой уплотнительной губке вторую уплотнительную губку и прилегает к первому зубчатому колесу таким образом, что первая уплотнительная губка находится на боковом профиле первого зуба, а вторая уплотнительная губка на обращенном к боковому профилю первого зуба боковом профиле смежного с первым зубом второго зуба. Таким образом, первая и вторая уплотнительные губки образуют уплотнение против радиального выхода смазочного средства между зубьями, если зуб второго зубчатого колеса находится в зацеплении между первым и вторым зубом первого зубчатого колеса.
Далее предпочтительно уплотнительный элемент имеет третью уплотнительную губку и по существу параллельную к третьей уплотнительной губке четвертую уплотнительную губку и прилегает к первому зубчатому колесу таким образом, что третья и четвертая уплотнительные губки распространяются, по меньшей мере, частично вдоль боковых профилей первого и второго зуба первого зубчатого колеса и соединяют друг с другом первую и вторую уплотнительную губку. Предпочтительно третья и четвертая уплотнительные губки ориентированы под углом 90° ± 5°. Таким образом, третья и четвертая уплотнительные губки образуют в зацеплении с зубом второго зубчатого колеса между первым и вторым зубом первого зубчатого колеса уплотнение против осевого выхода смазочного средства. Наиболее предпочтительно уплотнительный элемент имеет первую, вторую, третью и четвертую уплотнительную губку.
В предпочтительном варианте осуществления третья и четвертая уплотнительные губки в каждом случае соединены с концевым участком первой и второй уплотнительной губки, так что вместе они образуют цельный уплотнительный элемент. Третья и четвертая уплотнительные губки имеют предпочтительно такие размеры, что они в зацеплении с зубом второго зубчатого колеса выступают в осевом направлении с обеих сторон от зуба второго зубчатого колеса и, по меньшей мере, частично окружают с торцевых сторон зуб второго зубчатого колеса. В этом варианте осуществления весь зуб входит в некоторой степени в зацепление с образованным посредством уплотнительного элемента карманом.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления уплотнительный элемент имеет выемку для приема смазочного средства в области диаметра окружности впадин первого зубчатого колеса, в частности ограниченную первой, второй, третьей и четвертой уплотнительной губкой. Благодаря тому, что первая, вторая, третья и четвертая уплотнительные губки определяют и ограничивают выемку между собой, выемка служит в качестве кармана для приема смазочного средства. Карман окружает предпочтительно область, противоположную зацеплению входящего в зацепление с выемкой зуба второго зубчатого колеса. Этот вариант осуществления, следовательно, наиболее предпочтителен, так как выемка уже при очень незначительном повороте первого и второго зубчатого колеса друг относительно друга становится доступной снаружи. Уже несколько градусов поворота достаточно, для того чтобы создавать достаточное пространство зазора между зубчатыми колесами, что канюля или аналогичное средство вывода устройства выдачи смазочного средства может вводиться для снабжения смазочным средством между зубчатыми колесами, для того чтобы вводить смазочное средство в выемку и таким образом в область диаметра окружности впадин первого зубчатого колеса. Выемка при повороте в положение зацепления между первым зубом второго зубчатого колеса и первым и вторым зубом первого зубчатого колеса закрывается, и смазочное средство может выполнять свою задачу по смазыванию, не выдавливаясь находящимися друг с другом в зацеплении зубьями первого и второго зубчатого колеса в осевом и/или радиальном направлении из зацепления наружу.
Изобретение наиболее предпочтительно предусмотрено для использования в том месте зубчатой передачи, в котором расположен золотой зуб. Во время эксплуатации не всегда снаружи непосредственно очевидно, какой из зубьев соответствующего зубчатого колеса является золотым зубом. Исходя из этого, предпочтительный вариант предлагает, что первое зубчатое колесо имеет далее, по меньшей мере, третий зуб и четвертый зуб, которые расположены рядом с обеих сторон от первого и второго зуба, и второе зубчатое колесо имеет далее, по меньшей мере, второй и третий зуб, которые расположены рядом с обеих сторон от первого зуба, причем в положении зацепления между соответствующими зубьями первого зубчатого колеса и второго зубчатого колеса в каждом случае образовано пространство зазора, и уплотнительный элемент в каждом случае уплотняет пространство зазора против выхода смазочного средства. Секции уплотнительного элемента для третьего и четвертого зубьев первого зубчатого колеса, которые в каждом случае находятся в зацеплении со вторым и третьим зубом второго зубчатого колеса, выполнены идентично, как было описано выше в отношении первого и второго зуба первого зубчатого колеса и первого зуба второго зубчатого колеса. Несколько первых и вторых уплотнительных губок, предпочтительно соединенных в каждом случае с дальнейшими третьими и четвертыми уплотнительными губками, прилегают к обращенным друг к другу противоположным боковым профилям смежных зубьев, в зацеплении в каждом случае со вторым или третьим зубом второго зубчатого колеса вводятся в уплотняющий контакт с соответствующим зубом и уплотняют таким образом остающееся между зубчатыми колесами пространство зазора против выхода смазочного средства.
После состоявшейся идентификации золотого зуба дальнейшие секции уплотнительного элемента служат предпочтительно в качестве резервных уплотнительных элементов. Если секция уплотнительного элемента, которая уплотняет золотой зуб против выхода смазочного средства, изношена, то уплотнительный элемент должен лишь сместиться на один зуб, и эксплуатация может продолжаться.
Исполнение уплотнительного элемента для уплотнения нескольких зубьев предопределяет далее уплотнительный элемент для использования в приводимых поворотных соединениях, как например у кранов и тому подобного.
Как уже следует из вышеизложенного, в дальнейших предпочтительных вариантах осуществления уплотнительный элемент имеет таким образом соответствующее количество дальнейших первых, вторых, третьих и четвертых уплотнительных губок, причем первые и вторые уплотнительные губки по существу параллельны друг к другу, и третьи и четвертые уплотнительные губки по существу параллельны друг к другу.
Первые, вторые, третьи и четвертые уплотнительные губки также для дальнейших зубьев прилегают к первому зубчатому колесу таким образом, что первые уплотнительные губки находятся на соответствующем боковом профиле первого, второго, третьего и четвертого зуба, а вторые уплотнительные губки на в каждом случае обращенном боковом профиле смежного зуба, и третьи и четвертые уплотнительные губки распространяются, по меньшей мере, частично вдоль боковых профилей первого, второго, третьего и четвертого зуба первого зубчатого колеса и соединяют друг с другом соответствующие первые и вторые уплотнительные губки.
Зубчатая передача согласно этому примеру осуществления выполнена в отношении дальнейших секций уплотнительного элемента, предпочтительно как описано выше со ссылкой на вышеуказанные варианты осуществления.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения третьи и четвертые уплотнительные губки соединены друг с другом перемычкой, которая проходит с торцевой стороны вдоль первого зубчатого колеса и предпочтительно фиксирует уплотнительный элемент в осевом направлении на первом зубчатом колесе.
Третьи уплотнительные губки соединены друг с другом таким образом предпочтительно первой перемычкой, в то время как четвертые уплотнительные губки соединены друг с другом предпочтительно второй перемычкой. Первая и вторая перемычки надежно предотвращают, что уплотнительный элемент сползает в осевом направлении с первого зубчатого колеса.
В предпочтительном варианте осуществления уплотнительный элемент состоит из одного из следующих материалов: полиуретан (PUR), кремнийсодержащий каучук, кремнийсодержащий фторкаучук, фторкаучук, акрилатный каучук, перфторкаучук, полихлоропреновый каучук, хлорсульфонил-полиэтиленовый каучук, полиэфир-уретановый каучук, бутилкаучук, природный каучук, этилен-пропилен-диеновый каучук (EPDM), нитрильный каучук (NBR), гидрированный нитрильный каучук (HNBR), APTK, вайтон или из комбинации нескольких из этих материалов.
Предпочтительно уплотнительный элемент имеет твердость по Шору тип A в диапазоне от 20 до 90, предпочтительно в диапазоне от 30 до 65. Твердость по Шору тип A определяется, например, согласно DIN EN ISO 868:2003-10 или ISO 7619-1:2012-02.
Изобретение относится во втором аспекте, как было упомянуто вначале, к ветроэнергетической установке. Изобретение решает обозначенную вначале, лежащую в основе задачу в отношении ветроэнергетической установки с поворотным соединением, в частности питчевым поворотным соединением для регулировки угла лопасти ротора, и с зубчатой передачей для приведения поворотного соединения в движение, причем предпочтительно первое зубчатое колесо является зубчатым венцом, а второе зубчатое колесо ведущей шестерней, и причем далее предпочтительно зуб второго зубчатого колеса и первый и второй зуб первого зубчатого колеса находятся в положении зацепления зубчатой передачи в зацеплении друг с другом, благодаря тому, что зубчатая передача выполнена по любому из вышеописанных предпочтительных вариантов осуществления. В отношении достигнутых преимуществ и предпочтительных вариантов осуществления делается в этом отношении ссылка на вышеуказанные исполнения для зубчатой передачи. Оснащаясь такой соответствующей изобретению зубчатой передачей, ветроэнергетическая установка овладевает соответствующими преимуществами.
В третьем аспекте изобретение относится также к уплотнительному элементу для уплотнения самой зубчатой передачи.
Изобретение решает лежащую в своей основе задачу, предлагая использование уплотнительного элемента для уплотнения зубчатой передачи, причем уплотнительный элемент может располагаться между первым зубчатым колесом и находящимся с первым зубчатым колесом в зацеплении вторым зубчатым колесом, причем в положении зацепления между первым зубом и вторым зубом первого зубчатого колеса и зубом второго зубчатого колеса образовано пространство зазора, и уплотнительный элемент приспособлен для того, чтобы уплотнять пространство зазора против выхода смазочного средства.
Уплотнительный элемент предпочтительно совершенствуется согласно одному из вышеописанных предпочтительных вариантов осуществления, которые были изложены выше в отношении соответствующей изобретению зубчатой передачи. Уплотнительный элемент вносит решающий вклад в лучшую способность удерживать смазочное средство между зубьями зубчатой передачи.
Изобретение относится, как было упомянуто вначале, в четвертом аспекте к способу смазки зубчатой передачи ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка выполнена для этого в частности согласно одному из вышеописанных предпочтительных вариантов осуществления. Соответствующий изобретению способ решает обозначенную вначале задачу, включая в себя шаги: попорот зубчатой передачи на заданную угловую величину, так что пространство зазора между первым и вторым зубом первого зубчатого колеса и зубом второго зубчатого колеса становится доступным, предпочтительно менее чем на 15°, наиболее предпочтительно на 2° или меньше; подача смазочного средства в пространство зазора, в частности при помощи устройства выдачи смазочного средства, которое либо постоянно расположено с вхождением своим выходным отверстием в пространство зазора, либо вводится своим выходным отверстием в пространство зазора; и обратный поворот зубчатой передачи на заданную угловую величину, так что уплотнительный элемент уплотняет пространство зазора.
Предпочтительно введение выходного отверстия в пространство зазора синхронизируется с поворотом зубчатой передачи таким образом, что при превышении заданного углового диапазона поворота зубчатой передачи смазочное средство автоматически вводится через (либо постоянно расположенное, либо введенное на период в пространство зазора) выходное отверстие устройства выдачи смазочного средства в пространство зазора, заданное количество смазочного средства выдается в пространство зазора, удаляется из пространства зазора, и затем осуществляется обратный поворот зубчатой передачи.
Далее предпочтительно этот процесс автоматизирован и повторяется через заданные промежутки времени. Ввиду лишь очень незначительного необходимого угла поворота должна при каждом таком процессе учитываться лишь очень незначительная потеря потребляемой мощности. Таким образом, является возможным и предпочтительным повторять с промежутками времени в 2 часа или меньше, далее предпочтительно 1 час или меньше, наиболее предпочтительно 30 минут или меньше, вышеописанный процесс, обозначаемый также как ʺсмазочное движениеʺ.
Изобретение описывается далее более подробно со ссылкой на приложенный чертеж на основе предпочтительного примера осуществления. При этом на чертеже показаны:
фиг. 1 - схематичный вид в перспективе ветроэнергетической установки согласно данному изобретению;
фиг. 2a - схематичный вид в поперечном разрезе места соединения между втулкой ротора и лопастью ротора ветроэнергетической установки согласно фиг. 1;
фиг. 2b - схематичный вид в поперечном разрезе места соединения между башней и гондолой ветроэнергетической установки согласно фиг. 1;
фиг. 3 - соответствующая изобретению зубчатая передача для ветроэнергетической установки согласно фиг. 1 и 2a, 2b;
фиг. 4 - подробный вид зубчатой передачи согласно фиг. 3; и
фиг. 5 - схематичный вид в перспективе уплотнительного элемента для зубчатой передачи согласно вышеуказанным фигурам.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение ветроэнергетической установки 100 согласно изобретению. Ветроэнергетическая установка 100 имеет башню 102 и гондолу 104 на башне 102. На гондоле 104 предусмотрен аэродинамический ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. Аэродинамический ротор 106 приводится во время эксплуатации ветроэнергетической установки 100 ветром во вращательное движение и вращает таким образом также (неизображенный) ротор или бегун генератора, который непосредственно или опосредованно соединен с аэродинамическим ротором 106. Электрический генератор расположен в гондоле 104 и производит электрическую энергию. Генератор предпочтительно выполнен в виде медленно вращающегося синхронного генератора.
Ротор 106 имеет втулку 109 ротора, на которой лопасти 108 ротора установлены в каждом случае при помощи первого поворотного соединения 112a в виде питчевого поворотного соединения. Фиг. 2a показывает такое питчевое поворотное соединение. Первое поворотное соединение имеет первое кольцо 111 подшипника, которое закреплено на втулке 109 ротора, и второе кольцо 113 подшипника, которое соединено с лопастью 108 ротора. Первое поворотное соединение 112a имеет кинематическую связь с зубчатой передачей 1, благодаря тому, что первое зубчатое колесо 3 соединено без возможности поворота с лопастью ротора, и второе зубчатое колесо 5 в виде ведущей шестерни расположено со стороны втулки ротора. Ведущая шестерня 5 приводится в движение предпочтительно при помощи приводного блока 120.
Гондола 104 соединена при помощи второго поворотного соединения 112b с башней 102.
Фиг. 2b подробно показывает второе поворотное соединение 112b ветроэнергетической установки 100. Поворотное соединение 112b имеет первое кольцо 114 подшипника, которое закреплено на несущей конструкции 118 гондолы 104. Далее поворотное соединение 112b имеет второе кольцо 116 подшипника, которое соединено с концом 101 ствола башни 102.
Поворотное соединение 112b имеет кинематическую связь с зубчатой передачей 1, благодаря тому, что первое зубчатое колесо 3, которое выполнено в виде зубчатого венца, закреплено со стороны башни на поворотном соединении 112b, и второе зубчатое колесо 5, которое выполнено в виде ведущей шестерни, расположено со стороны гондолы на поворотном соединении 112b. Ведущая шестерня 5 приводится в движение предпочтительно при помощи приводного блока 120. Ветроэнергетическая установка 100 может опционально иметь несколько таких приводных блоков 120 и несколько вторых зубчатых колес 5, которые находятся в зацеплении с первым зубчатым колесом 3, для того чтобы реализовывать вращательное движение гондолы 104 относительно башни 102. Для разъяснения сущности изобретения в дальнейшем учитывается лишь одна зубчатая передача с одним первым зубчатым колесом 3 и одним вторым зубчатым колесом 5, причем техническое решение может по смыслу переноситься также на несколько зубчатых передач 1 на ветроэнергетической установке 100.
Как следует из фиг. 3, второе зубчатое колесо 5 имеет первый зуб 9a, который в данном примере осуществления должен считаться так называемым ʺзолотым зубомʺ. В показанном на фиг. 3 положении зацепления зубчатая передача 1 находится большую часть времени при эксплуатации ветроэнергетической установки 100 (фиг. 1).
В показанном на фиг. 3 положении зуб 9a второго зубчатого колеса 5 находится в зацеплении между первым зубом 11a и вторым зубом 11b первого зубчатого колеса 3. При зеркально-перевернутом исполнении зубчатой передачи 1, в котором таким образом первое зубчатое колесо было бы ведущей шестерней, был бы например зуб 11a или 11b золотым зубом. В остальном зубчатая передача имеет дополнительно в каждом случае на другом зубчатом колесе второй золотой зуб, так что можно говорить также о ʺзолотой зубчатой пареʺ. Как правило, ведущая шестерня существенно тверже, чем ведомый зубчатый венец, так что проявления износа обнаруживаются скорее на зубчатом венце. Кроме того, зубчатый венец может заменяться лишь с большим трудом, так что его защита имеет приоритет.
Между первым зубом 9a второго зубчатого колеса 5 и первым и вторым зубом 11a, 11b первого зубчатого колеса 3 определено пространство зазора (фиг. 4). На первом зубчатом колесе 3 расположен далее уплотнительный элемент 7, который сжимается в зацеплении вторым зубчатым колесом 5 и уплотняет пространство зазора против выхода смазочного средства в осевом и радиальном направлении. Подробности этого проистекают из последующих фигур.
На фиг. 3 или 4 примерно изображена ситуация зацепления между первым зубчатым колесом 3 и вторым зубчатым колесом 5, а также принципиальное расположение уплотнительного элемента 7. Между зубом 9a второго зубчатого колеса 5 и двумя обращенными друг к другу боковыми профилями 13a, 15a первого и второго зуба 11a, 11b первого зубчатого колеса 3 образовано пространство 17 зазора, которое распространяется по существу от места зацепления между обоими зубчатыми колесами 3, 5 до области 19 впадин первого зубчатого колеса 3. В этом пространстве находится в случае эксплуатации смазочное средство, как например густая смазка. Густая смазка могла бы в состоянии без уплотнительного элемента 7 вытекать в радиальном направлении вдоль боковых профилей 13a, 15a зубьев, а также в осевом направлении сбоку из пространства 17 зазора. Для того чтобы это предотвращать, уплотнительный элемент 7 уложен между первым и вторым зубчатым колесом 3, 5 таким образом, что между зубом 9a второго зубчатого колеса 5 и боковым профилем 13a первого зуба 11a первого зубчатого колеса 3 находится первая уплотнительная губка 21, а на противоположной стороне первого зуба 9a второго зубчатого колеса 5 между зубом 9a и боковым профилем 15a второго зуба 11b расположена вторая уплотнительная губка 23. Уплотнительные губки 21, 23 сжимаются зубьями 11a, 9a, 11b зубчатых колес 3, 5 и уплотняют пространство 17 зазора против выхода смазочного средства в радиальном направлении.
Дополнительно уплотнительный элемент 7 имеет третью и четвертую уплотнительную губку 25, 27, которая в каждом случае соединена с концевой областью первой и второй уплотнительных губок 21, 23 и в краевой области второго зубчатого колеса 5 плотно прилегает к боковым профилям 13a, 15a и зубу 9a. Вследствие этого предотвращается выход смазочного средства из пространства 17 зазора в осевом направлении наружу.
Из фиг. 4 также становится очевидным, что уже при повороте зубчатой передачи 1 на несколько градусов из показанного на фиг. 4 положения пространство зазора больше плотно не закрыто, а открыто настолько, что выходное отверстие устройства выдачи смазочного средства может вводиться в пространство 17 зазора, для того чтобы помещать туда смазочное средство.
На фиг. 4 по причинам более простого представления уплотнительный элемент изображен лишь в зацеплении с зубом 9a и зубьями 11a, 11b зубчатых колес 3, 5. Однако тот же концепт может также переноситься на соседние, второй и третий зубья 9b, 9c второго зубчатого колеса и на смежные с первым и вторым зубом 11a, 11b, третий и четвертый зубья 11c, 11d первого зубчатого колеса 3, как изображено на фиг. 5, а также на любой дальнейший зуб зубчатой передачи 1.
Как наглядно видно из фиг. 5, предусмотрена выемка 29 в уплотнительном элементе 7, а именно в каждом случае ограниченная первой уплотнительной губкой 21, второй уплотнительной губкой 23, третьей уплотнительной губкой 25 и четвертой уплотнительной губкой 27. В итоге предусмотрены три такие выемки 29. Выемки 29 служат в качестве карманов или областей хранения смазочного средства. Для того чтобы дополнительно улучшать конструктивную целостность уплотнительного элемента, третьи уплотнительные губки 25 в каждом случае соединены с четвертыми уплотнительными губками 27 несколькими перемычками 31, которые опционально могут быть выполнены дополнительно в виде уплотнительных губок в области впадин первого зубчатого колеса 3.
Для осевой фиксации уплотнительного элемента 7 на первом зубчатом колесе 3 выполнены с обеих сторон зубчатого колеса 3 на концах уплотнительного элемента 7 в каждом случае перемычки 33, 35, которые соединяют друг с другом третьи уплотнительные губки 25 и соединяют друг с другом четвертые уплотнительные губки 27.
Третьи и четвертые уплотнительные губки 25, 27 расположены предпочтительно на таком расстоянии друг от друга и имеют соответствующую ширину, что они перекрывают друг друга сбоку в осевом направлении на торцевых сторонах второго зубчатого колеса 5 (см. намек на фиг. 3). Таким образом, окружают также уплотнительные губки второе зубчатое колесо 5 с торцевых сторон и дополнительно улучшают уплотняющий эффект против осевого выхода смазочного средства.
Во время эксплуатации соответствующий изобретению способ смазывания выполняется предпочтительно следующим образом:
После того, как для обеспечения работоспособности уплотнительного элемента 7 он был уложен на зубчатое колесо 3, и выемки 29 были снабжены смазочным средством, зубчатая передача 1 поворачивается в рабочее положение, так что первый зуб 9a или золотой зуб входит в выемку 29 в зацепление между первым зубом 11a и вторым зубом 11b первого зубчатого колеса 3. Уплотнительный элемент 7 уплотняет пространство 17 зазора против выхода смазочного средства, пока зуб 9a находится в зацеплении. Если изменяется направление ветра (при азимутальном поворотном соединении), или при немного измененном угле установки лопасти (при питчевом поворотном соединении), зуб 9a оказывается вне зацепления, для этого однако один из обоих зубьев 9b, 9c или серебряных зубьев оказывается в зацеплении либо между третьим зубом 11с и первым зубом 11a, либо между четвертым зубом 11d и вторым зубом 11b. Возникающее там пространство зазора уплотняется таким же образом, как описано выше.
Для повторного снабжения выемок 29 смазочным средством выполняется предпочтительно смазочное движение. При так называемом смазочном движении зубчатая передача 1 поворачивается на несколько градусов, предпочтительно менее чем на 15°, наиболее предпочтительно менее чем на 2°, из своего предыдущего положения. Затем сбоку при помощи устройства выдачи смазочного средства, например канюли или тому подобного, которое собственно вводится для этого или альтернативно постоянно расположено на зубчатой передаче, смазочное средство вводится через выходное отверстие в одну из выемок, которые находились ранее в зацеплении. После произошедшего введения смазочное средство вводится в соответствующую выемку 29. Если речь идет не о постоянно расположенном устройстве, устройство выдачи смазочного средства снова удаляется, и зубчатая передача 1 поворачивается обратно в предыдущее положение. Этот синхронизированный процесс должен предпочтительно повторяться через заранее установленные интервалы между смазками.
После достижения срока службы уплотнительного элемента 7 уплотняющий эффект может с очень незначительными трудозатратами за счет однократного поворота зубчатой передачи 1 на достаточную угловую величину первого зубчатого колеса 3 снижаться и восстанавливаться - в варианте осуществления с несколькими выемками 29 - посредством простого смещения на один зуб или в случае полного износа посредством укладки нового уплотнительного элемента 7.
Уплотнительный элемент 7, который предпочтительно состоит из сжимаемого материала, может изготавливаться при низких затратах в большой серии и может храниться с незначительным занимаемым объемом, для того чтобы в случае необходимости быстро иметься в распоряжении для замены.
Группа изобретений относится к машиностроению. Зубчатая передача (1), в частности для поворотного соединения (112a, 112b) ветроэнергетической установки (100), включает в себя первое зубчатое колесо (3), находящееся в зацеплении с первым зубчатым колесом (3) второе зубчатое колесо (5). В положении зацепления между первым зубом (11a) и вторым зубом (11b) первого зубчатого колеса и зубом (9a) второго зубчатого колеса (5) образовано пространство (17) зазора, и уплотнительный элемент (7), который расположен между первым зубчатым колесом (3) и вторым зубчатым колесом (5) и уплотняет пространство (17) зазора против выхода смазочного средства. Также заявлена ветроэнергетическая установка с зубчатой передачей (1), уплотнительный элемент (7) зубчатой передачи и способ смазки зубчатой передачи. Обеспечивается увеличение срока службы зубчатой передачи для поворотного соединения ветроэнергетической установки. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Зубчатая передача (1), в частности для поворотного соединения (112a, 112b) ветроэнергетической установки (100), включающая в себя
первое зубчатое колесо (3), находящееся в зацеплении с первым зубчатым колесом (3) второе зубчатое колесо (5), причем в положении зацепления между первым зубом (11a) и вторым зубом (11b) первого зубчатого колеса и зубом (9a) второго зубчатого колеса (5) образовано пространство (17) зазора, и
уплотнительный элемент (7), который расположен между первым зубчатым колесом (3) и вторым зубчатым колесом (5) и уплотняет пространство (17) зазора против выхода смазочного средства.
2. Зубчатая передача по п. 1,
причем уплотнительный элемент имеет
- первую уплотнительную губку (21),
- по существу параллельную первой уплотнительной губке вторую уплотнительную губку (23) и
- прилегает к первому зубчатому колесу (3) таким образом, что первая уплотнительная губка (21) находится на боковом профиле (13a) первого зуба (11a), а вторая уплотнительная губка (23) на обращенном к боковому профилю первого зуба боковом профиле (15a) смежного с первым зубом второго зуба (11b).
3. Зубчатая передача по п. 2,
причем уплотнительный элемент имеет третью уплотнительную губку (25) и по существу параллельную третьей уплотнительной губке четвертую уплотнительную губку (27) и
прилегает к первому зубчатому колесу (3) таким образом, что третья и четвертая уплотнительные губки проходят по меньшей мере частично вдоль боковых профилей (13a, 15a) первого и второго зуба (11a, 11b) первого зубчатого колеса (3) и соединяют друг с другом первую и вторую уплотнительные губки (21, 23).
4. Зубчатая передача по п. 3,
причем третья и четвертая уплотнительные губки (25, 27) соединены соответственно с концевым участком первой и второй уплотнительной губки (21, 23).
5. Зубчатая передача по п. 3 или 4, причем третья и четвертая уплотнительные губки (25, 27) имеют такие размеры, что они в зацеплении с зубом (9a) второго зубчатого колеса (5) выступают в осевом направлении с обеих сторон и по меньшей мере частично окружают с торцевых сторон зуб (9a) второго зубчатого колеса (5).
6. Зубчатая передача по любому из пп. 1-5,
причем уплотнительный элемент (7) имеет выемку (29) для размещения смазочного средства в области (19) диаметра окружности впадин первого зубчатого колеса (3), в частности ограниченную первой, второй, третьей и четвертой уплотнительными губками (21, 23, 25, 27).
7. Зубчатая передача по любому из пп. 1-6,
причем первое зубчатое колесо (3) имеет дополнительно по меньшей мере третий зуб (11c) и четвертый зуб (11d), которые расположены рядом с обеих сторон от первого и второго зуба (11a, 11b), и
второе зубчатое колесо (5) имеет дополнительно по меньшей мере второй и третий зуб (9b, 9c), которые расположены рядом с обеих сторон от первого зуба (9a),
причем в положении зацепления между соответствующими зубьями первого зубчатого колеса и второго зубчатого колеса образовано соответственно пространство (17) зазора, и
уплотнительный элемент уплотняет соответственно пространство зазора против выхода смазочного средства.
8. Зубчатая передача по п. 7,
причем уплотнительный элемент (7) имеет соответствующее количество дополнительных первых, вторых, третьих и четвертых уплотнительных губок (21, 23, 25, 27), причем
- первые и вторые уплотнительные губки (21, 23) по существу параллельны друг другу, и
- третьи и четвертые уплотнительные губки (25, 27) по существу параллельны друг другу.
9. Зубчатая передача по п. 7 или 8,
причем первые, вторые, третьи и четвертые уплотнительные губки (21, 23, 25, 27) прилегают к первому зубчатому колесу (3) таким образом, что
- первые уплотнительные губки (21) находятся на соответствующем боковом профиле первого, второго, третьего и четвертого зуба (11a-d), а вторые уплотнительные губки (23) на соответственно обращенном боковом профиле смежного зуба, и
- третьи и четвертые уплотнительные губки (25, 27) проходят по меньшей мере частично вдоль боковых профилей первого, второго, третьего и четвертого зуба (11a-d) первого зубчатого колеса (3) и соединяют друг с другом соответствующие первые и вторые уплотнительные губки (21, 23).
10. Зубчатая передача по п. 8 или 9,
причем третьи и четвертые уплотнительные губки (25, 27) соединены друг с другом перемычкой (33, 35), которая проходит с торцевой стороны вдоль первого зубчатого колеса (3) и предпочтительно фиксирует уплотнительный элемент (7) в осевом направлении на первом зубчатом колесе (3).
11. Зубчатая передача по любому из пп. 8-10,
причем уплотнительный элемент (7) состоит из одного из следующих материалов: полиуретан (PUR), кремнийсодержащий каучук, кремнийсодержащий фторкаучук, фторкаучук, акрилатный каучук, перфторкаучук, полихлоропреновый каучук, хлорсульфонил-полиэтиленовый каучук, полиэфир-уретановый каучук, бутилкаучук, природный каучук, этилен-пропилен-диеновый каучук (EPDM), нитрильный каучук (NBR), гидрированный нитрильный каучук (HNBR), APTK, вайтон или из комбинации нескольких из этих материалов.
12. Ветроэнергетическая установка (100) с
поворотным соединением (112a, 112b), в частности азимутальным поворотным соединением для регулировки угла гондолы или питчевым поворотным соединением для регулировки угла лопасти ротора, и с зубчатой передачей (1) для приведения поворотного соединения (112a, 112b) в движение, причем предпочтительно
первое зубчатое колесо (3) является зубчатым венцом, а второе зубчатое колесо (5) ведущей шестерней, причем дополнительно предпочтительно зуб (9a) второго зубчатого колеса и первый и второй зуб (11a, 11b) первого зубчатого колеса (3) находятся в положении зацепления зубчатой передачи в зацеплении друг с другом,
отличающаяся тем, что зубчатая передача выполнена по любому из пп. 1-11.
13. Уплотнительный элемент (7) для уплотнения зубчатой передачи,
причем уплотнительный элемент выполнен с возможностью расположения между первым зубчатым колесом (3) и находящимся с первым зубчатым колесом (3) в зацеплении вторым зубчатым колесом (5), причем в положении зацепления между первым зубом (11a) и вторым зубом (11b) первого зубчатого колеса и зубом (9a) второго зубчатого колеса образовано пространство (17) зазора, и уплотнительный элемент (7) выполнен с возможностью уплотнения пространства (17) зазора против выхода смазочного средства.
14. Способ смазки зубчатой передачи ветроэнергетической установки по п. 12,
включающий в себя шаги:
- поворачивают зубчатую передачу на заданную угловую величину, так что пространство (17) зазора между первым и вторым зубом первого зубчатого колеса (3) и зубом второго зубчатого колеса (5) становится доступным, предпочтительно менее чем на 15°, наиболее предпочтительно на 2° или меньше;
- подают смазочное средство в пространство (17) зазора, в частности при помощи устройства выдачи смазочного средства, которое постоянно расположено с вхождением своим выходным отверстием в пространство (17) зазора или которое вводится своим выходным отверстием в пространство (17) зазора; и
- обратно поворачивают зубчатую передачу на заданную угловую величину, так что уплотнительный элемент (7) уплотняет пространство (17) зазора.
| Тележка для транспортирования штучного груза | 1976 |
|
SU585099A1 |
| FR 1064651 A, 17.05.1954 | |||
| Многоступенчатая активно-реактивная турбина | 1924 |
|
SU2013A1 |
