[发明专利]用于风力涡轮机的轴承布置

说明书

技术领域

本发明涉及用于避免轴承中的静电荷的轴承布置。

背景技术

轴承是类似风力涡轮机的机械中的常见部件。轴承用来分离机械的旋转部件与机械的静止部件。轴承允许旋转部件相对于静止部件旋转，同时使这两种部件之间的摩擦最小化。

在风力涡轮机中，轴承用于多种功能。在带齿轮的风力涡轮机中，在传动系内使用若干轴承以用于浆毂、主轴、齿轮箱和发电机。轴承也在风力涡轮机中用来允许转子相对于浆毂的俯仰移动。

特别是在直接驱动的风力涡轮机中，存在承载风力涡轮机的转子(包括浆毂、转子叶片和发电机转子)的一个主轴承。该主轴承可以是具有滚动元件或滑动元件的轴承。

这样的主轴承是直接驱动的风力涡轮机的主要部件，占风力涡轮机的总成本的相当大一部分。这样的主轴承的更换需要大量的努力和成本，包括用于将浆毂与轴承分离并获得到轴承的通路的起吊操作。

为了避免电流流过轴承，轴承常常与机械的其余部分电绝缘。

电流可以是蠕变电流、共模电流、在例如雷电的情况中由静电荷或放电导致的电流。

常常提供绕过轴承的导电路径以避免例如来自雷电的电流流过轴承。

轴承中的电流或放电(即，电火花)会导致轴承中的润滑剂的劣化、氢的形成以及轴承中的润滑剂的碳化。另外，轴承中存在的静电荷会导致润滑剂的损坏，尤其是由于电解。

这些会损坏轴承的润滑物并可导致轴承中的较高摩擦。这也可通过磨蚀和分解导致轴承部件的表面的损坏。这导致轴承中的机械问题，如较高磨损，因此轴承的寿命和可靠性降低并且维修和维护成本增加。

为了避免轴承中的电流，轴承常常与机械的其余部分电绝缘。这避免电流可以流过轴承。

但电荷仍可在机械和轴承的绝缘部分之间积聚。当电势达到一定水平时，电势将释放。这导致短而强的电流流过轴承。这会导致与上文所述相同的机械问题。

WO2011069686描述了一种用于具有电气接地的结构部分、主轴和连接到叶片浆毂的叶片的风力涡轮机的雷电保护系统，其包括可附接到叶片内部的引下线、用于引导雷电流的高压导体，其中高压导体的第一端与引下线电连通。它还包括可附接到主轴内部的高压触点，其中高压导体的第二端与高压触点电连通，并且其中，雷电流经由高压导体从引下线引导至高压触点。

该构造可降低雷击电流引入轴承的风险。如果在高压导体的连接中存在失效，则雷击电流将引入轴承。即使不存在失效，雷电也有一定可能不会选择高压连接。

WO2011084723描述了用于对由静止壳体涵盖的旋转轴放电的组件、系统和方法。该系统包括环形电荷消散部件和偏压元件，偏压元件被定向成将轴向力施加到电荷消散部件，从而在轴转动的同时保持其与轴和壳体接触。

EP121546描述了一种在具有两个移动部件的设备中的过电压保护器。这些部件经由轴承相互连通，一个部件相对于在接地电势下的子结构为静止。移动部件可经受电压，并且静止部件电连接到接地的子结构。为了防止电流穿过两部件之间的轴承，在可能由于部件的不同电势而穿过轴承出现的电流路径中设有电绝缘体。移动部件具有在离连接到电气接地的装置一定距离处的突起，使得在相互移动的部件之间形成火花放电间隙。轴承通过高达给定电压阈值的电绝缘体而免于受到电流损坏。为了不超过该电压阈值，火花放电间隙在比该电压阈值更低的值下开始工作，并且将部件之间的电压差保持在该较低值。

JP2005151749描述了一种导电构件，其导电地接触一对外环和轴承壳体以及一对内环，并且可在接触和不接触之间切换。提供了一种切换驱动装置，其将导电构件切换到接触状态和非接触状态。还提供了一种切换控制装置，其将切换命令提供至切换驱动装置。

所有这些解决方案都表现出不可靠性的缺点。以上提及的解决方案可能被第一次雷击损坏，并且随后可能导致电流流过轴承。

本发明的目的是提供一种改进的轴承布置。

该目的由独立权利要求的特征来实现。

发明内容

一种用于风力涡轮机的轴承布置包括第一轴承外壳，其被制备成联接到风力涡轮机的第一部件。轴承布置包括第二轴承外壳，其被制备成联接到风力涡轮机的第二部件。第一和第二轴承外壳布置成使第一和第二轴承外壳可相对于彼此旋转，使得风力涡轮机的第一部件可相对于风力涡轮机的第二部件旋转。

第一隔离环布置在第一轴承外壳和风力涡轮机的第一部件之间，使得第一轴承外壳和风力涡轮机的第一部件在某个预定的电压范围内彼此电隔离。