Роликовый подшипник для ветровых турбин

Изобретение относится к подшипниковым узлам, в частности к самоцентрирующимся подшипникам для применения в ветровых турбинах. Подшипниковый узел (10) включает в себя: внешнее кольцо (3), внутреннее кольцо (2), первый ряд роликовых элементов (1A) и второй ряд роликовых элементов (1B). На радиально внутренней окружной поверхности внешнего кольца (3) выполнены по меньшей мере два желобка (3A, 3B), а на радиально внешней окружной поверхности внутреннего кольца (2) выполнены по меньшей мере два желобка (2A, 2B). Первый ряд роликовых элементов (1A) удерживается первым сепаратором (4A), а второй ряд роликовых элементов (2A) удерживается вторым сепаратором (4B). Все роликовые элементы (1A) первого ряда имеют такую же длину, что и все роликовые элементы (2A) второго ряда. Роликовые элементы (1A) первого ряда расположены под углом контакта, отличным от угла контакта роликовых элементов (2A) второго ряда. Первый ряд роликовых элементов (1A) и второй ряд роликовых элементов (2A) отделены плавающим дистанционным кольцом (7). Технический результат: создание подшипникового узла, способного выдерживать и радиальные, и осевые (или тяговые) нагрузки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к подшипниковым узлам, в частности к самоцентрирующимся подшипникам для применения в ветровых турбинах.

Предшествующий уровень техники

Подшипниковые узлы обычно имеют круглую форму и, в общем, содержат роликовые элементы, расположенные между желобками в кольцах подшипника. Роликовые элементы принимают множество форм, включая форму сферических шариков, роликов или различных других конфигураций, таких как конические сужающиеся ролики или бочковидные сферические ролики.

Подшипники широко применяют в ветрогенерации, в частности в гондоле турбины, для поддерживания элементов в редукторе и главного вала ветровой турбины, на котором обычно установлен роторный узел с лопастями. В ветровых турбинах больших размеров гондола может находиться в дюжинах футов над землей, таким образом, обслуживание подшипников, поддерживающих главный вал роторного узла с лопастями, может требовать существенной рабочей силы, затрат и часто использования специализированного оборудования, такого как большие подъемные краны.

Во время циклов генерации энергии в результате воздействия ветра на лопасти ротора и, в свою очередь, на главный вал в ветровой турбине возникают и радиальные, и осевые нагрузки. Поэтому подшипник главного вала должен быть способен выдерживать и радиальные, и осевые (или тяговые) нагрузки.

Известны различные подшипниковые узлы, предназначенные для поддерживания главного вала в ветровой турбине с возможностью вращения, например, в патентном документе US 7918649 описан двухрядный узел со сферическими роликами, в котором ролики одного ряда имеют длину, отличную от длины каждого ролика другого ряда.

Раскрытие изобретения

Раскрыта новая конструкция подшипникового узла для ветровой турбины. Согласно одному варианту осуществления изобретения подшипник содержит два ряда роликовых элементов одинаковой длины, расположенных между внутренним кольцом и внешним кольцом с аксиальным разъемом, при этом роликовые элементы удерживаются посредством сепаратора.

Упомянутые выше и другие особенности, и преимущества описанных вариантов осуществления изобретения, а также способ их достижения станут очевидными и будут более понятными при обращении к последующему описанию по меньшей мере одного примера варианта осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведен подшипниковый узел в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, вид в разрезе.

Варианты осуществления изобретения

Элементы с одинаковыми ссылочными обозначениями, появляющимися на разных фигурах, относятся к одним и тем же элементам, но могут не упоминаться в описании для всех фигур. Поясняющий пример показывает по меньшей мере один вариант осуществления по меньшей мере в одной форме, и такой пример не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающим объем формулы изобретения. Радиальные направления внутрь проходят от внешней радиальной поверхности сепаратора к центральной оси или радиальному центру сепаратора. Радиальное направление наружу, наоборот, означает направление от центральной оси или радиального центра сепаратора к внешней поверхности. Термин «аксиально» относится к направлениям вдоль диаметральной центральной оси.

На фиг. 1 приведен подшипниковый узел 10 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, вид в разрезе. Подшипниковый узел 10 содержит внутреннее кольцо 2, имеющее внутренние желобки 2А и 2В на радиально внутренней окружной поверхности, внешнее кольцо 3, имеющее внешние желобки 3А и 3В на радиально внешней окружной поверхности, первый ряд роликовых элементов 1А, расположенных в сепараторе 4А, второй ряд роликовых элементов 1В, расположенных в сепараторе 4В, при этом каждый ряд 1А и 1В отделен плавающим дистанционным кольцом 7. Плавающее дистанционное кольцо 7 может быть направлено внутренним кольцом или внешним кольцом, однако в показанном варианте осуществления дистанционное кольцо 7 направлено внутренним кольцом. Внешнее кольцо 3 показано со смазочным отверстием 8, тем не менее, в соответствии с изобретением во внешнем кольце 3 может не быть смазочных отверстий. Роликовые элементы 1А и 1В показаны в виде сферических роликов, тем не менее, согласно изобретению могут быть применены другие роликовые элементы. Кроме того, показано, что роликовые элементы 1А и 1В имеют одинаковую длину.

Согласно одному варианту осуществления первый ряд роликовых элементов 1А функционирует под углом контакта α1, а второй ряд роликовых элементов 1В - под углом контакта α2, где α1 и α2 не равны друг другу. В показанном на фиг. 1 варианте осуществления α2 больше чем α1, и поэтому второй ряд роликовых элементов 1В лучше приспособлен для выдерживания повышенных тяговых нагрузок, например, от ротора ветровой турбины. В этой конструкции первый ряд роликовых элементов 1А следует устанавливать со стороны лопастей ротора (не показан) ветровой турбины, а второй ряд роликовых элементов следует устанавливать со стороны редуктора (не показан) ветровой турбины.

В приведенном выше описании раскрыты варианты осуществления. Описание и чертежи следует соответственно рассматривать в поясняющем, а не в ограничивающем смысле. Тем не менее, очевидно, что в них можно внести различные модификации и изменения, не отклоняясь от более широкого объема и сущности изобретения.

Кроме того, следует понимать, что приведенные фигуры, которые выделяют функциональность и преимущества варианта осуществления, приведены только для примера. Структура или конструкция согласно примерам вариантов осуществления изобретения достаточно гибки и конфигурируемы, так что их можно использовать (и проводить) отличными от показанных на сопровождающих фигурах способами.

Хотя описаны примеры вариантов осуществления изобретения, специалистам в этой области техники будут очевидны различные модификации и изменения. Поэтому необходимо понимать, что это изобретение может быть использовано иначе, чем описано. Таким образом, примеры вариантов осуществления следует рассматривать во всех отношениях как поясняющие, а не ограничивающие.

Список ссылочных обозначений

1А первый ряд роликовых элементов

1В второй ряд роликовых элементов

2 внутреннее кольцо

2А внутренний желобок первого ряда

2В внутренний желобок второго ряда

3 внешнее кольцо

3А внешний желобок первого ряда

3В внешний желобок второго ряда

4А сепаратор первого ряда

4В сепаратор второго ряда

7 дистанционное кольцо

8 смазочное отверстие

10 подшипниковый узел

α1 угол контакта первого ряда

α2 угол контакта второго ряда

1. Подшипниковый узел для поддерживания главного вала ветровой турбины, содержащей по меньшей мере ротор с лопастями, главный вал и редуктор, при этом узел включает в себя:

внешнее кольцо;

по меньшей мере два желобка подшипника, выполненных на радиально внутренней окружной поверхности внешнего кольца;

внутреннее кольцо;

по меньшей мере два желобка подшипника, выполненных на радиально внешней окружной поверхности внутреннего кольца;

первый ряд роликовых элементов, удерживаемых первым сепаратором;

второй ряд роликовых элементов, удерживаемых вторым сепаратором;

причем все роликовые элементы первого ряда имеют такую же длину, что и все роликовые элементы второго ряда; и

роликовые элементы первого ряда расположены под углом контакта, отличным от угла контакта роликовых элементов второго ряда;

при этом первый ряд роликовых элементов и второй ряд роликовых элементов отделены плавающим дистанционным кольцом.

2. Подшипниковый узел по п. 1, в котором второй ряд роликовых элементов имеет больший угол контакта, чем первый ряд роликовых элементов.

3. Подшипниковый узел по п. 2, в котором второй ряд роликовых элементов расположен дальше от ротора с лопастями.