用于风力涡轮机的密封装置

摘要

本发明涉及一种用于风力涡轮机(6)的密封装置(1)，该密封装置(1)包括布置在风力涡轮机(6)的静止元件(3)和风力涡轮机(6)的转动元件(2)之间的界面密封部(10)，该界面密封部(10)被布置成在静止元件(3)的内部(30)和外部环境之间建立密封。本发明还描述了用于风力涡轮机(6)的制动盘(2)，该制动盘(2)被实现成容纳这种密封装置(1)的界面密封部(10)的至少一个部分(110)。本发明还描述了一种风力涡轮机(6)，其包括这样的密封装置(1)和这样的制动盘(2)。

权利要求

1.一种用于直接驱动风力涡轮机（6）的密封装置（1），该密封装置（1）包括布置在直接驱动风力涡轮机（6）的静止盖（3）和直接驱动风力涡轮机（6）的转动制动盘（2）之间的界面密封部（10），该界面密封部（10）被布置成压靠所述转动制动盘（2）的表面，以在静止盖（3）的内部（30）和外部环境之间建立密封。

2.如权利要求1所述的密封装置，其中界面密封部（10）包括与风力涡轮机（6）的转动制动盘（2）的环形形状相对应的基本上环形形状。

3.如权利要求1或2所述的密封装置，其中界面密封部（10）被布置成桥接风力涡轮机（6）的静止盖（3）和转动制动盘（2）之间的间隙（G）。

4.如权利要求1或2所述的密封装置，其中界面密封部（10）由柔性材料制成。

5.如权利要求1或2所述的密封装置，其中界面密封部（10）由泡沫制成。

6.如权利要求1或2所述的密封装置，其中界面密封部（10）由合成泡沫制成。

7.如权利要求1或2所述的密封装置，其中界面密封部（10）包括多个密封条（11A、11B）。

8.如权利要求7所述的密封装置，其中界面密封部（10）包括两个密封条（11A、11B），并且所述密封条（11A、11B）被布置成在朝向转动制动盘（2）的方向上分岔。

9.如权利要求7所述的密封装置，其中密封条包括多个褶皱。

10.如权利要求1或2所述的密封装置，其中界面密封部（10）的至少一部分（110）包括低摩擦材料。

11.如权利要求1或2所述的密封装置，其中界面密封部（10）被紧固到风力涡轮机（6）的静止盖（3）并且被布置成压靠风力涡轮机（6）的转动制动盘（2）的表面。

12.如权利要求1或2所述的密封装置，包括转动密封部（15），该转动密封部（15）被布置在风力涡轮机（6）的转动制动盘（2）上，使得转动密封部（15）与转动制动盘（2）一起转动。

13.如权利要求1或2所述的密封装置，包括静止密封部（16），其被布置在风力涡轮机（6）的静止盖（3）上。

14.如权利要求13所述的密封装置，还包括转动密封部（15），该转动密封部（15）被布置在风力涡轮机（6）的转动制动盘（2）上，使得转动密封部（15）与转动制动盘（2）一起转动，其中静止密封部（16）和转动密封部（15）被实现成在密封装置（1）的装配状态中提供嵌套式布置。

15.一种用于直接驱动风力涡轮机（6）的制动盘（2），该制动盘（2）被实现成容纳如权利要求1-14中任一项所述的密封装置（1）的界面密封部（10）的至少一部分（110）。

16.如权利要求15所述的制动盘，包括凹槽（12），该凹槽（12）的尺寸能够容纳密封装置（1）的界面密封部（10）的至少一部分（110）。

17.一种直接驱动风力涡轮机（6），包括根据权利要求1-14中任一项所述的密封装置（1）以及根据权利要求15或16所述的制动盘（2）。

说明书

用于风力涡轮机的密封装置

技术领域

[0001] 本发明描述了用于风力涡轮机的密封装置；用于风力涡轮机的制动盘；以及风力涡轮机。

背景技术

[0002] 电机例如发电机包括很多必须被保护不受侵蚀或不受湿气损害影响的零件。风力涡轮机，特别是位于近海位置的风力涡轮机暴露于潮湿的以及含盐的环境。包含有空中悬浮盐类颗粒的潮湿空气能通过间隙进入并且能够损害电气零件和金属零件。因此，在现有技术的解决方案中投入了大量研究以保证敏感部件受保护不遭受这样的损害。例如，在可能的范围内，各个部件可被包围在防护罩或壳体之内。此外，一些解决方案还教导了在舱或盖内应用超压，从而抑制空气或水分从外部进入盖内。然而，这些方法成本很高并且不总是很有效。由于侵蚀和生锈造成的损害以及由此导致的维护工作会增加运行风力厂的总成本。

发明内容

[0003] 因此本发明的一个目的在于提供一种保护盖的内部免受外部环境影响的改进的方法。

[0004] 该目的通过权利要求1的密封装置、权利要求13的制动盘以及权利要求15的风力涡轮机来实现。

[0005] 根据本发明，用于风力涡轮机的密封装置包括布置在风力涡轮机的静止元件和风力涡轮机的转动元件之间的界面密封部，该界面密封部被布置成在静止元件的内部和外部环境之间建立密封。

[0006] 根据本发明的密封装置的一个优点在于风力涡轮机的内部和外部环境之间的不透空气密封。通过这种方式，能够以一种简单的、有效的、以及经济的方式保护布置在风力涡轮机内部中的对侵蚀敏感的部件不遭受气载水分的有害影响，并且避免了单独地密封地包裹或包住这种部件的需要。

[0007] 根据本发明，提供了用于风力涡轮机的制动盘，该制动盘被实现成容纳根据本发明的密封装置的界面密封部的至少一部分，使得空气和水分被阻止从外部环境到达风力涡轮机的静止元件的内部。

[0008] 根据本发明，风力涡轮机包括这样的密封装置和这样的制动盘。优选地，根据本发明的风力涡轮机包括直接驱动的风力涡轮机，在该风力涡轮机中，毂直接附接到发电机的转动部分，并且不被包围在盖或舱内，而是邻接盖或舱。

[0009] 本发明的特别有利的实施例和特征通过从属权利要求给出，如同在下面的描述中显示的那样。不同种类权利要求的特征可适当地结合以给出在此没有公开的进一步实施例。

[0010] 下面，在不以任何方式限制本发明的情况下，可假定风力涡轮机是直接驱动风力涡轮机，对于该风力涡轮机，毂(带有叶片)直接连接到转子，该转子继而被布置在静止的定子之外。在风力涡轮机的运行期间，能够使得转子的运动减慢或者停止是重要的，例如在暴风雨条件或维护程序期间。为此，风力涡轮机的发电机装置通常包括制动盘，其被连接到转子并且其能够通过合适的制动蹄装置来停止。下面，不以任何方式限制本发明的情况下，可假定风力涡轮机的转动元件包括这样的制动盘。

[0011] 制动盘通常为圆形的或环形的形状，因为风力涡轮机的转子通常基本上是圆形的。因此，在本发明的一个优选实施例中，界面密封部包括基本上环形形状，该环形形状与风力涡轮机的转子元件的环形形状相对应。

[0012] 在风力涡轮机例如直接驱动风力涡轮机中，在风力涡轮机的转动部分或转动元件和安装在塔顶上的静止的盖或舱之间会存在间隙。换句话说，风力涡轮机的转动元件和静止部分被间隙分开。通过这个间隙，可能携带了盐和其他有害颗粒的空气和水分会进入盖的内部。因此，在本发明的特别优选实施例中，界面密封部被布置成桥接风力涡轮机的静止元件和转动元件之间的这种间隙。

[0013] 界面密封部可以包括能被布置成抵靠风力涡轮机的转动元件的任何合适元件或部件，并且可以由任何合适的材料制成。优选地，界面密封部由柔性材料制成，例如泡沫，优选高密度泡沫。例如，界面密封部可以至少部分地由合成橡胶泡沫制成。这样的泡沫能有效地被“压”靠制动盘的表面并且能够弥补制动盘的不稳定运动，例如由于制造公差等引起的微小横向偏移。在发电机运行期间，当制动盘转动时，这样的横向偏移能引起间隙宽度改变。通过采用可变形材料作为界面密封部，即使发生这样的不稳定运动也能够获得有效密封。

[0014] 为了保证界面密封部有效地阻止空气或水分进入内部，界面密封部以合适的方式成形。例如，界面密封部可以包含带或环形圈，其被布置成使得所述圈的外边缘轻轻压靠转动元件或制动盘。

[0015] 界面密封部优选连接到风力涡轮机的一个元件，即静止元件或转动元件，并且被布置成抵靠另一元件。在本发明的一个优选实施例中，界面密封部紧固到风力涡轮机的静止元件并且被布置成压靠风力涡轮机的转动元件的表面。例如，界面密封部能用螺栓或以其他方式可拆卸地紧固到盖的合适部分。

[0016] 根据本发明的密封装置可以实现成使得界面密封部抵靠制动盘的平坦表面。例如，根据本发明的制动盘可以包括中央圆形开口以容纳发电机的轴，并且该圆形开口可配备有凸缘以抵靠界面密封部。但是，根据本发明的与这样的密封装置一起使用的制动盘的特别优选实施例中，制动盘包括沟槽或凹槽以容纳界面密封部的外端。这样，界面密封部被形成在制动盘内的凹槽有效地导引。例如，如果界面密封部包括一个或多个环形圈或带，则制动盘可包括一个或多个环形沟槽以容纳这样的环形带的尖端或外部。

[0017] 凹槽不仅改善了密封装置的密封效果，它也起到了保持界面密封部形状的作用，特别是如果界面密封部由相对容易变形的材料制成时。需要这样的相对容易变形的材料是因为其能被“压”靠制动盘表面的能力。

[0018] 如前面所提到的那样，界面密封部可以包括圈，例如环形的橡胶圈。然而，简单的环形圈可能遭受不合要求的变形。因此在本发明的特别优选实施例中，界面密封部包括多个密封条，例如被布置成桥接制动盘和界面密封部连接到静止元件或盖的点之间的间隙的多个环形密封条。

[0019] 优选地，界面密封部包括两个密封条，因为这样的布置提供了改善的稳定度。这些密封条能够成层布置，例如一个在另一个之上，这样它们构成了表面接触。然而，在本发明特别优选的实施例中，密封条被设置成在转动元件的方向上分岔。这可以通过采用比制动盘和密封条紧固到盖的点之间的间隙略宽的密封条实现。通过这种方式，两个密封条能够向外分岔一定程度从而有效地“填充”制动盘内相对宽的凹槽。在本发明更优选的实施例中，密封装置包括间隔器，例如楔形间隔器，其被布置在两个这样的密封条之间从而保证获得所需的分岔角度。这种间隔器能被实现成使其也可与密封条一起被紧固到盖上的连接点。

[0020] 当界面密封部位于静止元件和转动元件之间时，密封条的分岔布置能强迫密封条呈现凹型。该有利的凹型能允许任何液滴或溪流形式的水分被偏转离开制动盘。这种液滴或溪流能沿着界面密封部的弯曲环形形状朝向下方向向外运动，并且能在盖的底部被收集以及例如被允许离开盖。为了改善密封装置的这个功能，密封条的外部表面可以被至少部分地涂敷或处理从而提供拒水表面。

[0021] 上面描述的密封条可以简单地由合适材料的基本上平坦的带制成。尽管如此，在本发明的一个更优选实施例中，密封条包括多个褶皱，这样，密封条具有锯齿或之字形的横向截面。该褶皱形式能提供增加的稳定度，能允许密封条比简单的平坦条被压缩或膨胀到更大的程度，并且还具有能更好地阻止水分靠近制动盘的额外优点。

[0022] 在风力涡轮机运行期间，转子可以以任何速度旋转，例如慢地或是相对快地旋转。这样的制动盘的相关外表面能够实现为足够光滑从而允许界面密封部的不受妨碍的通路。
优选地，密封条还实现成在不考虑制动盘转速的情况下允许制动盘在没有明显摩擦的情况下沿着界面密封部运动。因此，在本发明特别优选的实施例中，界面密封部的至少一个区域包括低摩擦材料。例如密封条的外边缘可以由非粘性材料制成，或可以涂敷有非粘性涂层。
用于这种非粘性表面的合适材料可以包括例如特富龙 当然，作为附加或是替代，制动盘的相关表面可由非粘性材料制成或涂敷有非粘性材料。例如，前面所述的制动盘的凹槽可以衬有非粘性层。

[0023] 根据风力涡轮机的设计，在盖和转动元件之间的任何气隙或间隙可能相当大。这样大的间隙，特别是在下雨或暴风雨的情况下，可能会允许过量的气载水分进入盖。因此，本发明的一个更优选实施例中，密封装置包括布置在风力涡轮机的转动元件上的转动密封部，使得转动密封部与转动元件一起转动。该转动密封部优选可拆卸地连接到转动元件，使得它能较容易地被移除从而用于转子的维修通道。例如，转动密封部能从外面也就是风力涡轮机的外部安装到转子上。进一步地，转动密封部优选地实现成在一定程度上与盖重叠。优选地，密封装置还包括布置在风力涡轮机的静止元件上的静止密封部。这种静止密封部可作为盖的整体部分而实现，或能单独形成并且以某种合适的方式紧固到盖的内部。

[0024] 转动密封部和静止密封部优选地形成为共同作用从而阻止空气或水分进入盖。因此在本发明的一个更优选实施例中，在密封装置的装配状态下，静止密封部和转动密封部实现成提供嵌套布置。例如，这些密封部之一可被形成为部分地包围另一密封部。在一个实施例中，静止密封部可实现成具有细长的V形横截面，而转动密封部可具有三角形或楔形横截面，使得“楔”被包含在“V”内。

[0025] 为了进一步改善密封装置的功能，可以在转动密封部和静止密封部之间包括刷式密封。这样的刷式密封的一个优点是能有效地阻止小的气载颗粒进入盖。

[0026] 根据本发明的风力涡轮机可以在制动盘的另一侧包括另外的密封装置。例如，在发电机腔内，可以在制动盘和定子壳体之间布置第二密封装置，这样可以进一步保护所封闭的空间以阻止水分或空气进入。这样的密封可以包括抵靠定子密封板以嵌套或迷宫方式布置的环形转子密封板，并且这些密封板可以由合适的耐用材料例如玻璃纤维制成。

附图说明

[0027] 从下面的详细说明并结合相应附图，本发明其它的目的和特点将会变得明显。然而应该理解，附图仅仅为了示例性目的而绘制并且不作为对本发明的限制的定义。

[0028] 图1为根据本发明第一实施例的密封装置的截面示意图；

[0029] 图2为根据本发明第二实施例的密封装置的截面示意图；

[0030] 图3为根据本发明第三实施例的密封装置的截面示意图；

[0031] 图4为根据本发明的风力涡轮机和密封装置的截面简图；

[0032] 在图中，自始至终相同的附图标记表示相同的元件。图中的各元件不是必须按比例绘制。

具体实施方式

[0033] 图1为根据本发明第一实施例的密封装置1的截面示意图。该图仅仅示出了与本发明相关的风力涡轮机的元件，也就是制动盘2、盖3的一部分、以及界面密封部10。该图还仅仅示出了整个装置1的一部分，但是其将借助下面的附图来指出。在此，界面密封部1通过紧固件14紧固到盖3的相配形成的部分，并且沿着制动盘2的方向延伸。制动盘2包括环形凹槽12，该环形凹槽12被成形为容纳界面密封部10的外边缘，因此达到了优化的密封。在此，界面密封部10包括两个基本上光滑的环形带11A或条11A，并且所述带11A或条11A被成形为相互向外分岔。这种分岔的形状可以采用合适的方法通过模制所述条11A获得，或者可以用楔形的间隔器13插入到所述条11A之间来分离所述条11A，如同在此描述的那样。在该实施例中，制动盘2中的凹槽12以及界面密封部10的环形条11A的尺寸使得条11A的外边缘110朝着由环形凹槽12的底部和凹槽12的侧壁之间的交叉部给出的内部“角”或边缘延伸。条11A的尺寸还使得这些条轻轻地“压”入环形凹槽12的内部边缘从而优化密封装置1的密封效果。

[0034] 条11A的外部110或端部110可以被处理从而提供低摩擦表面，这样制动盘2能在没有任何明显的摩擦以及不需要润滑剂的情况下沿着界面密封部10平滑地运动。例如，如同所示的那样，条11A的外部110涂覆有材料层111，例如特富 在发电机的运行期间，当条11A抵靠凹槽12的表面被轻轻推动时，其保证制动盘2沿着条11A的外边缘的平滑通路。

[0035] 界面密封部10的条11A的弯曲形状可以通过界面密封部10相对于制动盘2的凹槽12的战略尺寸和定位来获得，原因在于，当外部条11A比制动盘2和界面密封部10紧固到盖3的点之间的间隙G略宽时，条11A将会被强迫呈现特别适合于保持水分远离制动盘2的凹入弯曲形状。附图还示出了界面密封部10的弯曲轮廓，其用于促进任何聚集的液体离开制动盘2。从而水分M的任何滴液或者溪流能沿着界面密封部11A的环形轮廓运动到较低的区域，在那里水分M能被收集或排到盖的外部。进一步地，这种密封装置的有效密封行为阻止了外部的空气或水分进入盖3或舱3的内部30。

[0036] 图2所示为根据本发明的第二实施例的界面密封装置1的截面示意图。在此，该图示出了一半制动盘2，显示了制动盘2和界面密封装置1的环形形状，在本实施例中，界面密封装置1包括环形泡沫环，其具有楔形部11C和用于紧固到盖的平坦部。本实施例中制动盘2的凹槽12具有锐角内部边缘以容纳泡沫楔11C更尖的外边缘。在此，与制动盘2内的凹槽12接触的楔的宽部分和外侧的部分可以涂覆有非粘性材料。同样地，凹槽12的接收表面可以涂覆有非粘性涂层，如在此所指的那样。制动盘2包括开口20，其具有多种目的，例如，速度测量，或容纳制动栓。可以提供另外的穿透的开口以允许通达转子磁体。这样的另外的开口可以配设有在为了发电机的正常运行而必须通达磁体(在这样的维护程序期间转子是静止的)并再次更换时可移除的不透空气的盖或帽。

[0037] 图3所示为根据本发明第三实施例的密封装置1的截面示意图。在此，界面密封部10包括环形的褶状条11B，使其可以被压缩或可以膨胀从而适应在制动盘2和界面密封部10紧固到盖3的点之间的间隙宽度的任何变动。在本实施例中，密封装置1包括另外的密封部
15、16，其布置成提供额外保护以防空气和水分。转动密封部15可拆卸地安装到风力涡轮机的转子4。静止密封部16被形成为盖3的一部分或是连接到盖3。转动密封部15和静止密封部
16被形成为在不直接接触的情况下以嵌套的方式装配在一起。

[0038] 图4所示为根据本发明的风力涡轮机6的截面简图，其具有图2和图3所示的密封装置1。该图仅用来指示风力涡轮机内的密封装置1的位置，并且没有示出如图2和3中所示的密封装置1的所有细节。转动毂60(没有示出叶片)被连接到外部转子4，其被设置为绕内部定子装置61旋转。舱3或盖3包围发电机6的各个部分并且被安装到塔62的顶部上。

[0039] 在此，任何通过密封装置1而偏转离开制动盘2的水分沿着界面密封部的外部流动并且能在底部被收集并通过盖3的底部中的开口输到外面。为了保证发电机腔61的内部(到图中密封装置1的左侧)被保护不受水分和盐的损害影响，在制动盘2的那一侧提供了另外的密封装置5，并且在此所示为包括第一环形密封部51和第二环形密封部52的迷宫式布置。这些一起作用从而保证没有水分能够进入发电机腔内部，即使制动盘内的通孔可能允许一些空气进入该区域61。

[0040] 尽管以优选实施例和其变化的形式公开了本发明，但是应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以对本发明做出多种其他的改变和变化。

[0041] 为了清楚起见，应该理解，本申请中所用的冠词“一”或“一种”不排除多个，而且“包括”不排除其他步骤和元件。