[发明专利]轴承箱

说明书

本申请是申请号为03825234.1、申请日为2003年9月19日、申请人为通用电气公司、发明名称为“轴承箱”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及风轮机。此外，本发明涉及风轮机的负荷传送元件。具体而言，本发明涉及轴承箱、主机架和风轮机。

背景技术

风轮机提供可转换成电能并用于实用电网的主要能源。通过驱动发电机(通常为AC感应发电机)，在风轮机中实现风能到电能的转换。近来，在环境安全和相对廉价的可转换能源方面，风轮机受到了更多的关注。随着这种增长的关注，对研发可靠、有效以及增加了实用性的风轮机已经进行了相当多的努力。

可是，在高风速方面或对于大的风轮机而言，转子从风获取的能量可产生作用在机械元件上的大负荷。将负荷传送给塔架所必须的所有元件承受这些大的负荷。因此，象轴承箱和主机架的元件需要具有足够的强度。现有技术的系统一般增加承受这些负荷的材料量。而这被认为是一种不适合的方法。增加材料的强度，例如也带来了增加重量的不利之处。因此，需要改善各个元件。

发明内容

根据本发明的一方面，用于容纳风轮机的转子轴的轴承箱包括：用于使所述轴承箱与所述风轮机的主机架连接的一法兰；所述法兰具有要被附接在所述主机架上的一连接表面，在从所述轴承箱的顶部观察时，所述连接表面的至少一部分位于所述转子轴下面。

根据本发明的另一方面，用于容纳风轮机的转子轴的轴承箱包括：用于使所述轴承箱与所述风轮机的主机架连接的一法兰；所述法兰具有可以由一平面平均的一连接表面，所述平面相对于所述转子轴的轴线倾斜至少20°角。

根据本发明的风轮机包括：定义z轴的一塔架；一转子；定义x轴的一转子轴，所述转子轴的轴线位于y-位置y_s并且转子轴具有半径r；一主机架；容纳所述转子轴的一轴承箱，所述轴承箱包括用于连接所述轴承箱和所述主机架的一法兰；其中所述法兰包括部分位于所述转子轴下面的z位置并同时位于y_s-r和y_s+r之间的y位置的一连接表面。

根据本发明的风轮机的主机架包括：一法兰，其具有用于连接所述主机架和所述风轮机的轴承箱的一与轴承箱匹配的连接表面，其中在从顶部观察时，所述与轴承箱匹配的连接表面的至少一部分位于一转子轴下面。

本发明的其他优势、特征、方面和细节在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。

根据主题发明的一个方面，提供一用于容纳风轮机的转子轴的轴承箱。所述轴承箱包括用于使轴承箱与风轮机的主机架连接的一法兰(flange)。所述法兰具有将轴承箱附接在主机架上的一连接表面。其中，当从轴承箱的顶面观察时，连接表面的至少一部分位于转子轴所处位置的下方。

根据另一方面，轴承箱的法兰具有可以由一平面平均的一连接表面。连接表面的平面相对于转子轴的轴线倾斜至少20°角。一般，所述角在35°和65°之间。

在较大负荷作用在风轮机的转子轴上时，这些负荷由转子轴的轴承所接收并被传送至轴承箱。为了避免常规使用的单独的(singular)负荷传送点，提供上述的轴承箱的法兰。因此，负荷被更有效地传送至塔架，并减少了通过使用更多材料补偿增加负荷的必要性。这点可通过新的设计予以实现。利用上述方面，能够综合几个优势。一方面，轴承箱的布局可以与主机架体的布局连续。这可用于改善元件之间的负荷传送。另一方面，构造所述法兰，以减小元件之间的剪切速率以及使得轴承箱和主机架可以分开。这样有利于制造、运输和组装。因此，通过倾斜法兰表面能够将构造方面和负荷分布方面结合起来。

根据另一方面，轴承箱基本上被铸造成单个元件。因此，在轴承箱主体中不引入非必要压力的情况下，能够制造出使负荷传送最优的形状。

根据另一方面，提供了一容纳风轮机的转子轴的轴承箱。所述轴承箱包括用于连接轴承箱和风轮机的主机架的一法兰。所述法兰具有将轴承箱附接在主机架上的一连接表面。所述轴承箱的法兰包括具有曲度的部分。

该方面同样能够实现改善对主机架的负荷传送的更大连接表面面积。

根据另一方面，所述轴承箱适于容纳两个轴承。一般，这些轴承为一定位轴承和一浮动轴承。在一个箱体内共有两个轴承可得到紧凑的风轮机设计。

根据另一方面，对于1MW和4MW范围内的风轮机，法兰具有垂直于连接表面的小于120mm的厚度。一般，该厚度处于60mm和100mm之间。减少作用在单独的负荷传送点上的负荷，可实现降低的材料强度。因此，能够减少元件重量。