PL204920B1 - Urządzenie do obracania łopat wirnika siłowni wiatrowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy urządzenia do obracania łopat wirnika siłowni wiatrowej względem piasty siłowni wiatrowej, mającej łożyskowanie pomiędzy częściami składowymi a napędem zębatym, w celu powodowania ruchu obrotowego dla nastawy kąta natarcia łopaty wirnika siłowni wiatrowej.

Aby obracać względem siebie dwie części składowe urządzenia, muszą być one zamocowane względem siebie obrotowo, co można zrealizować za pomocą na przykład łożyska ślizgowego lub tocznego. Smarowanie łożyska służy zmniejszeniu zużycia łożyska. W celu uzyskania ruchu obrotowego pomiędzy częściami składowymi trzeba zastosować napęd, który może być zrealizowany za pomocą przekładni zębatej. O ile ta przekładnia zębata nie posiada kół zębatych z tworzyw sztucznych, które mogą przenosić tylko niewielkie momenty obrotowe, wymagane jest smarowanie takiej przekładni w celu zmniejszenia zużycia.

Smar jest dostarczany do urządzenia albo tylko podczas produkcji urządzenia, co jest znane jako fabryczne smarowanie jednorazowe na przykład łożysk tocznych, albo w określonych odstępach czasu, koniecznych w celach konserwacji, przeprowadzanej zwykle przez wykwalifikowany personel.

Jako stan techniki można na tym etapie wskazać następujące pozycje: DE 36 25 840 A1, DE 196 34 059 C1, DE 200 21 026 U1, DE 44 32 986 A1, DE 37 32 730 C1 oraz DE 44 44 535 A1. Powyższe publikacje naświetlają też między innymi technologiczne podstawy niniejszego wynalazku.

Najbliższym rozwiązaniem ze stanu techniki jest opis patentowy DE 200 21 026 przedstawiający urządzenie do smarowania ruchomych części elektrowni wiatrowej np. przy obracaniu łopat wirnika instalacji wiatrowej względem piasty, gdzie pomiędzy obracanymi częściami zastosowane jest łożysko. Ujawniony jest również napęd zębaty do uruchamiania obrotu łopaty wirnika w celu ustawienia jej kąta natarcia. Ujawniona jest również pompa dostarczająca smar do wielu miejsc instalacji wiatrowej takich jak łożyska. Rozwiązaniem według tego wynalazku jest centralny system smarowania. Nie pokazano szczegółów rozwiązania smarowania napędu zębatego oraz łożyska urządzenia przestawiania kąta natarcia łopaty wirnika, a w szczególności zabezpieczenia łożyska przed cofaniem się smaru od strony przekładni zębatej.

Szczególnym przypadkiem zastosowania urządzenia do obracania dwóch części składowych względem siebie, jest urządzenie do obracania łopaty wirnika siłowni wiatrowej wokół podłużnej osi łopaty, względem piasty wirnika siłowni wiatrowej, celem nastawy kąta natarcia łopaty wirnika względem kierunku wiatru, wzdłuż którego zorientowany jest wirnik. Siły, z jakimi wiatr oddziaływuje na wirnik wywierają na łożyskowanie znaczny moment gnący, co w przypadku wystąpienia momentu obrotowego, pociąga za sobą również zużycie. Dodatkowo, z powodu tych znacznych momentów gnących, napęd obracania musi dostarczać dużego momentu obrotowego, a tylko stosunkowo mała ilość miejsca jest dostępna w konstrukcji dla napędu obracania przy obsadzie łopaty, gdzie umieszczone jest również łożyskowanie. Następstwa, jakie miałyby miejsce w przypadku uszkodzenia - będącego na przykład skutkiem nadmiernego zużycia - i wynikające stąd dalsze awarie byłyby katastrofalne, zatem smarowanie zarówno łożyskowania, jak również napędu obracania jest sprawą decydującą i powinno być wykonywane szczególnie dokładnie. Jednakże z uwagi na trudny dostęp do rejonu, który ma być smarowany, dokładne smarowanie jest szczególnie skomplikowane i drogie.

Celem niniejszego wynalazku jest usprawnienie smarowania łożyskowania i napędu urządzenia do obracania łopaty wirnika siłowni wiatrowej względem piasty wirnika siłowni wiatrowej.

Według wynalazku, urządzenie do obracania łopat wirnika siłowni wiatrowej względem piasty siłowni wiatrowej, zawierające łożyskowanie pomiędzy częściami składowymi i napędem koła zębatego do powodowania ruchu obrotowego dla nastawy kąta natarcia łopaty wirnika charakteryzuje się tym, że koło zębate napędu i łożyskowanie są usytuowane w obrębie komory smarowej, przy czym doprowadzenie smaru odbywa się przez łożyskowanie.

Korzystnie łożyskowanie i koło zębate są usytuowane współosiowo.

Korzystniej łożyskowanie i koło zębate są usytuowane w płaszczyźnie prostopadłej do ich osi.

Łożyskowanie jest korzystnie łożyskiem tocznym.

Korzystniej łożyskowanie jest dwurzędowym łożyskiem kulkowym.

Urządzenie według wynalazku korzystnie zawiera pojemnik smaru, który łączy się z łożyskowaniem za pomocą kanału doprowadzającego.

Korzystnie jest, gdy świeży smar z pojemnika smaru jest dostarczany najpierw do łożyska, a po użyciu jest dostarczany z łożyska do komory smarowej.

PL 204 920 B1

Ponieważ łożyskowanie pomiędzy częściami składowymi i kołem zębatym napędu jest usytuowane w obrębie komory smarowej, łożyskowanie oraz koło zębate, które mają być smarowane, są umieszczone obok siebie, tak aby smar który jest dostarczany do koła zębatego i/lub łożyskowania był rozprowadzany i wymieniany pomiędzy łożyskiem i kołem zębatym. Korzystnie smar jest doprowadzany do łożyskowania i stamtąd następnie rozprowadzany do koła zębatego.

Szczególnie w sytuacji, gdy łożyskowanie oraz koło zębate urządzenia są usytuowane współosiowo i/lub w zasadzie w płaszczyźnie prostopadłej do wspólnej osi - co ma miejsce w przypadku urządzenia według wynalazku - uzębienie koła zębatego napędu obracania i element toczny korzystnego łożyskowania tocznego (w szczególności dwurzędowego łożyska kulkowego), w przekroju poprzecznym urządzenia znajdują się tak blisko siebie, otoczone ścianką komory smarowej, że smar może być doprowadzony z elementu tocznego do uzębienia poprzez komorę smarowania.

Wynalazek jest opisany poniżej w przykładzie wykonania z odniesieniem do rysunków.

Fig. 1 jest widokiem w przekroju poprzecznym urządzenia według wynalazku do obracania łopaty wirnika siłowni wiatrowej względem piasty tego wirnika,

Fig. 2 jest widokiem w przekroju poprzecznym układu łożyska i koła zębatego urządzenia z fig. 1. jako szczegół z fig. 1.

Fig. 3 przedstawia łożysko toczne w widoku od spodu,

Fig. 4 przedstawia widok przekroju poprzecznego łożysk i koła zębatego układu zasilania smarem stałym według wynalazku.

Fig. 1 przedstawia urządzenie 2 do obracania obsady 4 łopaty wirnika (nie pokazanej) siłowni wiatrowej względem piasty 8 siłowni wiatrowej wokół osi 6 łopaty wirnika. Na fig. 1 pokazany jest również silnik elektryczny 10, który powoduje ruch obrotowy za pomocą przekładni 12. W tym układzie małe koło zębate 14 w przekładni 12 zazębia się z kołem zębatym 16, które jest lepiej widoczne na fig. 2, gdzie przedstawiony jest w element z fig. 1. Na fig. 2 bardzo dobrze widoczne jest również łożyskowanie 18 nastawy łopaty wirnika w postaci dwurzędowego łożyska kulkowego 18a pokazanego dokładniej na fig. 4.

Jak widać wyraźnie na fig. 1 i fig. 2, bardzo mała jest odległość pomiędzy elementami tocznymi łożyskowania 18 i uzębieniem koła zębatego 16, w widoku poprzecznym (fig. 2), mierzone na średnicy tocznego łożyskowania 18 i koła zębatego 16 względem osi 6 (fig. 1). W przekroju poprzecznym przedstawionym na fig. 2 łożyskowanie 18 i uzębienie 16 są umieszczone w obrębie komory smarowej 20, przez którą smar stały może zostać rozprowadzony z elementów tocznych łożyskowania 18 do uzębienia 16 pokonując niewielką odległość i stanowiąc zupełnie wystarczające zasilanie smarem. Komora smarowa 20 posiada zatem kształt pierścienia kołowego współosiowego w osi 6 z łożyskowaniem 18 oraz kołem zębatym 16 i posiada dwa zewnętrzne rejony ścianek 22, 24, z których jedna 22 jest związana z obsadą łopaty 4 a druga 24 jest związana z piastą 8 wirnika. Rejony ścianek 22, 24 są odseparowane od siebie za pomocą szczeliny 26, która pozwala na ruch obrotowy obydwu części ścianek 22, 24 z obsadą łopaty 4 wirnika i piastą 8, która to szczelina jest uszczelniona za pomocą pierścienia uszczelniającego 28. Promieniowo do środka biegnie szczelina pomiędzy rejonami ścianek 22, 24 łącząc się ze szczeliną pomiędzy częściami bieżni łożyska tocznego łożyskowania 18, gdzie jest uszczelniona za pomocą uszczelki 30 łożyska tocznego.

Fig. 3 jest uproszczonym widokiem od spodu łożyska tocznego łożyskowania 18. Łożysko toczne posiada otwory 19. Większość otworów jest otworami przelotowymi. Niektóre z nich są jednak ślepe. Otwory przelotowe służą do przykręcenia łożyska tocznego do jego drugiej części, podczas gdy otwory ślepe, pokazane na fig. 3 jako zaczernione kółka są przewidziane do rozprowadzania smaru dla łożyska tocznego.

Fig. 4 przedstawia piastę 8, obsadę łopaty 4 i usytuowane pomiędzy nimi łożysko toczne łożyskowania 18. Na rysunku tym, ślepy otwór jest oznaczony numerem 35. Według wynalazku zamiast śruby do skręcania części łożyska przewidziany jest w tym przypadku kanał doprowadzający 34 łączący kartusz 32 (pojemnik smaru) ze ślepym otworem 35. Ze ślepego otworu 35 pierwszy kanał 36 i drugi kanał 38 prowadzą do szeregu elementów tocznych dwurzędowego łożyska kulkowego 18a. Środek smarujący wydostaje się pod ciśnieniem z kartusza 32 smaru stałego i poprzez kanał doprowadzający 34, ślepy otwór 35 oraz kanały 36 i 38 dostaje się do łożyska tocznego i smaruje go. Ponieważ połączenie części składowych łożyska tocznego jest uszczelnione, smar stały jaki wyciskany jest z łożyska tocznego przez doprowadzany nowy smar stały może przedostawać się tylko do komory smarowej 20. Ten smar stały jest dalej użyty do smarowania napędu piasty.

PL 204 920 B1

Jak wynika z fig. 3 wokół obrzeża łożyska tocznego usytuowanych jest sześć takich ślepych otworów. Zatem w tych sześciu miejscach, rozmieszczonych przy obrzeżu, łożyska tocznego łożyskowania 18 znajduje się świeży smar stały, a stary smar stały wydostaje się z tych sześciu rozmieszczonych przy obrzeżu miejsc do komory smarowej. W ten sposób dokonuje się smarowanie napędu ustawiania łopat wokół całego jego obrzeża.

Z fig. 3 i 4 wynika jasno, że komora smarowa nie jest na przykład kąpielą smarową, która dostarcza smaru do napędu ustawiania łopat z jednej strony i do łożyska tocznego z drugiej, ale świeży smar jest najpierw dostarczany do łożyska tocznego łożyskowania 18, a po opuszczeniu go używany jest jeszcze do smarowania napędu ustawiania łopat. Strumień smaru przemieszczający się w odwrotnym kierunku mógłby przenosić cząstki z napędu ustawiania łopat do łożyska tocznego łożyskowania 18 i stwarzać zagrożenie uszkodzenia go, do czego nie wolno dopuszczać. Oznacza to, że droga środka smarowego jest jednokierunkowa w sensie „jednokierunkowej ulicy i wiedzie od łożyska tocznego do komory smarowej 20 a nie w kierunku odwrotnym.

Claims (7)

1. Urządzenie do obracania łopat wirnika siłowni wiatrowej względem piasty siłowni wiatrowej, zawierające łożyskowanie pomiędzy częściami składowymi i napędem koła zębatego do powodowania ruchu obrotowego dla nastawy kąta natarcia łopaty wirnika, znamienne tym, że koło zębate (16) napędu (10, 12, 14) i łożyskowanie (18) są usytuowane w obrębie komory smarowej (20), przy czym doprowadzenie smaru odbywa się przez łożyskowanie (18).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że łożyskowanie (18) i koło zębate (16) są usytuowane współosiowo.

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że łożyskowanie (18) i koło zębate (16) są usytuowane w płaszczyźnie prostopadłej do ich osi (6).

4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że łożyskowanie (18) jest łożyskiem tocznym.

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że łożyskowanie (18) jest dwurzędowym łożyskiem kulkowym (18a).

6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zawiera pojemnik (32) smaru, który łączy się z łożyskowaniem (18) za pomocą kanału doprowadzającego (34).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że świeży smar z pojemnika smaru jest dostarczany najpierw do łożyska, a po użyciu jest dostarczany z łożyska do komory smarowej.