專利名稱：風輪機葉片的滑動軸承和具有滑動軸承的風輪機操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總體上涉及風輪機，并且更具體地涉及用于將風輪機葉片可旋轉(zhuǎn)地安裝到風輪機的輪轂的滑動軸承設(shè)計。
背景技術(shù)：
風輪機被用來利用可再生資源產(chǎn)生電能，而不燃燒礦物燃料。通常，風輪機將來自風的動能轉(zhuǎn)化成機械能，于是隨后將機械能轉(zhuǎn)化成電能。水平軸風輪機包括塔架；位于塔架的頂點處的機艙；以及被支撐在機艙中的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子直接或間接地聯(lián)接到被收納在機艙中的發(fā)電機。轉(zhuǎn)子包括中心輪轂和多個葉片(例如三個葉片)，所述多個葉片安裝到中心輪轂并且從該中心輪轂徑向延伸。葉片可以相對于輪轂旋轉(zhuǎn)從而使葉片變槳而進出風。典型的現(xiàn)代風輪機具有多個可動部，以便于將風的動能轉(zhuǎn)化成電能。因而，風輪機通常包括多個軸承，所述軸承以相對有效、低摩擦的方式提供相鄰部分之間的相對運動。例如，在許多風輪機中，風輪機葉片可旋轉(zhuǎn)地安裝到輪轂，使得變槳機構(gòu)可以被用來控制葉片相對于風向的變槳(例如使葉片繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn))，從而使風輪機的操作最優(yōu)化。常規(guī)地，這種葉片軸承被構(gòu)造為滾子元件軸承，滾子元件軸承表征為具有設(shè)置在彼此相對移動的兩個部件之間的結(jié)構(gòu)元件。例如，傳統(tǒng)的葉片軸承可以包括安裝到轉(zhuǎn)子輪轂的外圈、安裝到風輪機葉片的內(nèi)圈、以及多個滾珠軸承，所述多個滾珠軸承設(shè)置在這兩個座圈之間用于支撐負載并且提供葉片和輪轂之間的大致低摩擦的相對運動。滾子元件軸承因多種原因而失效，但是最終其壽命受表面疲勞和磨損的限制。這種壽命有限的部件需要定期維護從而避免較大規(guī)模的失效模式。更換部件以及維護這種壽命有限部件增加了操作風輪機的總成本。雖然滾子元件軸承對于它們的預(yù)期目的是足夠的，但是制造商不斷努力以改進風輪機的設(shè)計、操作成本和功能性。更具體地，風輪機和軸承制造商努力實現(xiàn)改進的或替代的設(shè)計，從而延長軸承(包括葉片軸承)的工作壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施方式解決了傳統(tǒng)葉片軸承組件的這些和其它不足。在這點上， 用于將轉(zhuǎn)子葉片安裝到風輪機的轉(zhuǎn)子輪轂上的滑動軸承組件包括外構(gòu)件，該外構(gòu)件構(gòu)造成安裝到所述風輪機的所述葉片或所述輪轂中的一個并且具有環(huán)形腔；以及內(nèi)構(gòu)件，該內(nèi)構(gòu)件構(gòu)造成安裝到所述風輪機的所述葉片或所述輪轂中的另一個并且定位在所述環(huán)形腔中，使得所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件可相對于彼此移動。滑動軸承還包括與所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的一個相關(guān)聯(lián)的多個流體腔，其中所述流體腔面對所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的另一個。所述流體腔構(gòu)造成操作地聯(lián)接到流體源和壓力源，用于在所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間建立加壓流體膜。所述流體膜進而構(gòu)造成支撐所述葉片的載荷，從而維持所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件分離，但是仍允許它們之間的相對運動。在一個實施方式中，所述滑動軸承組件包括多個襯墊，所述多個襯墊聯(lián)接到所述
5外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的一個，所述流體腔被限定在所述襯墊的面對所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的另一個的表面中。所述襯墊大體上可以是拱形的并且還可以諸如經(jīng)由彈簧可移動地聯(lián)接到所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的一個。所述襯墊構(gòu)造成吸收所述葉片的縱向載荷。 為了吸收所述葉片的徑向載荷，所述滑動軸承組件還可以包括大致設(shè)置在所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間的支撐外殼。理想地,所述支撐外殼由低摩擦材料形成,所述低摩擦材料使對所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件之間的相對運動的阻力最小化。在一個實施方式中，所述內(nèi)構(gòu)件形成為環(huán)形座圈，所述環(huán)形座圈具有內(nèi)表面、外表面、上表面以及下表面。所述內(nèi)表面可以包括多個齒，所述多個齒構(gòu)造成與變槳機構(gòu)協(xié)同操作以使所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的一個相對于另一個運動。所述外構(gòu)件也可以形成為環(huán)形座圈，該環(huán)形座圈具有外壁、聯(lián)接到該外壁的上壁、以及聯(lián)接到該外壁的下壁，其中所述外壁、所述上壁以及所述下壁形成所述環(huán)形腔的邊界。在示例性實施方式中，至少一個襯墊可以聯(lián)接到所述上壁的下表面，并且至少一個襯墊可以聯(lián)接到所述下壁的上表面。另外，所述內(nèi)構(gòu)件可以構(gòu)造成安裝到所述轉(zhuǎn)子葉片，并且所述外構(gòu)件可以構(gòu)造成安裝到所述轉(zhuǎn)子輪轂。在另一個實施方式中，風輪機包括塔架；位于該塔架的頂部附近的機艙；轉(zhuǎn)子， 該轉(zhuǎn)子具有輪轂和多個葉片，所述多個葉片從所述輪轂延伸并且構(gòu)造成與風相互作用以使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；以及葉片軸承組件，該葉片軸承組件用于將所述葉片可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述輪轂。所述葉片軸承組件可以構(gòu)造為滑動軸承組件，該滑動軸承組件包括外構(gòu)件，該外構(gòu)件構(gòu)造成安裝到所述風輪機的所述葉片或所述輪轂中的一個并且具有環(huán)形腔；以及內(nèi)構(gòu)件，該內(nèi)構(gòu)件構(gòu)造成安裝到所述風輪機的所述葉片或所述輪轂中的另一個并且定位在所述環(huán)形腔中，使得所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件可相對于彼此移動。所述滑動軸承還包括與所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的一個相關(guān)聯(lián)的多個流體腔，其中，所述流體腔面對所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的另一個。所述風輪機還可以包括變槳系統(tǒng)，該變槳系統(tǒng)用于使所述葉片相對于所述輪轂旋轉(zhuǎn)；以及泵，該泵用于加壓所述葉片軸承組件的所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間的流體膜。在又一個實施方式中，風輪機具有葉片軸承組件，所述葉片軸承組件包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片或輪轂中的一個的外構(gòu)件；聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片或輪轂中的另一個的內(nèi)構(gòu)件；以及流體膜，所述流體膜使所述外構(gòu)件和內(nèi)構(gòu)件分離，所述風輪機還包括能夠改變風輪機的動態(tài)狀態(tài)的至少一個子系統(tǒng)，操作該風輪機的方法包括監(jiān)控流體膜的指示葉片上的負載的至少一個參數(shù)；比較所述至少一個參數(shù)和閾值標準；以及當所述至少一個參數(shù)滿足所述閾值標準時，執(zhí)行下列步驟中的至少一個i)改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)以減小所述葉片上的負載；和ii)改變?nèi)~片軸承組件的狀態(tài)從而更好地吸收所述葉片上的負載。在一個實施方式中，監(jiān)控所述流體膜的至少一個參數(shù)包括監(jiān)控該流體膜的壓力、該流體膜的溫度、和/或該流體膜的厚度。在一個實施方式中，改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)還可以包括使所述機艙相對于所述塔架偏航；使所述葉片變槳；和/或施加制動以使所述轉(zhuǎn)子的速度減緩。而且， 在一個實施方式中，改變所述軸承組件的狀態(tài)從而更好地吸收所述葉片上的負載包括增大所述流體膜的壓力。在再另一個實施方式中，用于風輪機的控制系統(tǒng)包括可操作地聯(lián)接到所述葉片軸承組件控制器；能夠改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)的至少一個子系統(tǒng)；以及用于監(jiān)控所述流體膜的指示葉片上的負載的至少一個參數(shù)的至少一個傳感器。所述至少一個傳感器可操作地聯(lián)接到所述控制器并且構(gòu)造成發(fā)送與所述至少一個參數(shù)中的值對應(yīng)的信號到所述控制器。所述控制器構(gòu)造成當由所述至少一個傳感器發(fā)送的所述至少一個參數(shù)的值滿足閾值標準時，發(fā)送信號到所述至少一個子系統(tǒng)以改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)，從而降低所述葉片上的負載。另外或另選地，所述控制器可以構(gòu)造成當由所述至少一個傳感器發(fā)送的所述至少一個參數(shù)的值滿足所述閾值標準時，發(fā)送信號到所述葉片軸承組件以改變該葉片軸承組件的狀態(tài)從而更好地吸收所述葉片上的負載。在又另一個實施方式中，風輪機包括塔架；位于所述塔架的頂部附近的機艙；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有輪轂和多個葉片，所述多個葉片從所述輪轂延伸并且構(gòu)造成與風相互作用以使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；葉片軸承組件，該葉片軸承組件用于將所述葉片可旋轉(zhuǎn)地安裝到所述輪轂，所述葉片軸承組件包括滑動軸承組件，該滑動軸承組件具有聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片或所述輪轂中的一個的外構(gòu)件、聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片或所述輪轂中的另一個的內(nèi)構(gòu)件、以及使所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件分離的流體膜；能夠改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)的至少一個子系統(tǒng)；以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有可操作地聯(lián)接到所述葉片軸承組件的控制器、能夠改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)的至少一個子系統(tǒng)、以及用于監(jiān)控所述流體膜的指示葉片上的負載的至少一個參數(shù)的至少一個傳感器。


并入該說明書并且組成該說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的各種實施方式， 并且和在上文給出的本發(fā)明的概括描述和在下文給出的實施方式的詳細描述一起用來說明本發(fā)明的實施方式。圖I是風輪機的示意性立體圖；圖2是圖I的風輪機的一部分的放大立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的葉片軸承組件的分解立體圖；圖4是大致沿線4-4截取的圖2所示的葉片軸承組件的剖面圖；圖5是圖4所示的葉片軸承組件的一部分的放大剖面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的替代實施方式的類似于圖5的放大剖面圖；以及圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的操作風輪機的方法的流程圖。
具體實施例方式參照圖I和圖2并且根據(jù)本發(fā)明的實施方式，風輪機10包括塔架12 ;設(shè)置在塔架12的頂點處的機艙14 ;以及轉(zhuǎn)子16，所述轉(zhuǎn)子16可操作地聯(lián)接到被收納在機艙14內(nèi)的發(fā)電機(未示出)。除發(fā)電機之外，機艙14還收納有將風能轉(zhuǎn)化成電能所需的各種各樣的部件以及操作、控制和最優(yōu)化風輪機10的性能所需的各種部件。塔架12支撐由機艙14、轉(zhuǎn)子16以及風輪機10的被收納在機艙14內(nèi)的其它部件帶來的負載，并且該塔架12還操作以視情況將機艙14和轉(zhuǎn)子16舉起到地平面或海平面以上的高度，在該高度下通常發(fā)現(xiàn)有更低湍流的更快移動氣流。被描繪成水平軸風輪機的風輪機10的轉(zhuǎn)子16用作機電系統(tǒng)的原動機。超過最小水平的風將致動轉(zhuǎn)子16并且使其沿大體上垂直于風向的方向旋轉(zhuǎn)。風輪機10的轉(zhuǎn)子16包括中心輪轂18和多個葉片20，所述多個葉片20在繞中心輪轂18周向分布的位置處從該中心輪轂18向外伸出。在代表性實施方式中，轉(zhuǎn)子16包括三個葉片20，但是數(shù)量可變。葉片20構(gòu)造成與經(jīng)過氣流相互作用以產(chǎn)生導(dǎo)致中心輪轂18繞縱向軸線22旋轉(zhuǎn)的升力。葉片20的設(shè)計和構(gòu)造為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟悉并且將不再進一步詳細描述。風輪機10可以被包括在屬于風電場或風場的類似風輪機的集合之中，該風電場或風場用作通過輸電線與電力網(wǎng)(諸如三相交流(AC)電力網(wǎng))連接的發(fā)電站。電力網(wǎng)通常包括發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)、傳輸電路以及由輸電線的網(wǎng)絡(luò)連接的變電站，該輸電線將電力傳輸?shù)匠孰娏υO(shè)施的終端用戶及其它用戶形式的負載。在正常情況下，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，電功率被從發(fā)電機供應(yīng)到電力網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，葉片20被安裝到輪轂18從而可繞大致沿葉片的長度方向(例如沿從葉片根部到其末端的方向)延伸的葉片縱向軸線24旋轉(zhuǎn)，如由圖2中箭頭26 所示。在這點上，風輪機10包括總體上以28示出的葉片軸承組件，該葉片軸承組件便于將葉片20可旋轉(zhuǎn)地安裝到輪轂18。在本發(fā)明的一個方面，葉片軸承組件28不是常規(guī)的滾子元件類型的，而是被設(shè)計為滑動軸承。更具體地，在示例性實施方式中，葉片軸承組件28表征為靜壓滑動軸承。一般而言，滑動軸承相對于滾子元件軸承具有增加的工作壽命。壽命增加的主要原因在于，不同于滾子元件軸承，滑動軸承不具有設(shè)置在兩個相對可動部件之間的用于支撐負載且便于低摩擦運動的結(jié)構(gòu)元件。替代地，滑動軸承通常具有設(shè)置在兩個相對可動部件之間的用于支撐負載并且便于相對運動的流體膜。因此，可以避免與滾子元件相關(guān)聯(lián)的磨損和疲勞問題以及與滾子元件的更換和維護相關(guān)聯(lián)的成本。因此，滑動軸承代表對于滾子元件軸承的有吸引力的替換物。另選地，滑動軸承被設(shè)計成消除或最小化面-面接觸，從而可以以甚至更低的摩擦來操作，這可以進一步提高效率。存在兩種主要類型的滑動軸承靜壓軸承和動壓軸承，每種軸承通常均具有外構(gòu)件，該外構(gòu)件限定圍繞內(nèi)構(gòu)件緊密地裝配的開口 ；以及內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件之間的流體膜。在動壓軸承中，內(nèi)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)自加壓(self-pressurize)夾在構(gòu)件的面對表面之間的流體膜從而支撐負載并且維持內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件分離。除非內(nèi)構(gòu)件以足夠大的速度旋轉(zhuǎn)，否則流體膜可能不能夠完全支撐負載并且維持內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件彼此分離。在該情況下，動壓軸承不會在全膜條件下操作，而是在邊界條件下操作，在該邊界條件下，負載由流體膜部分地承載并且通過與外構(gòu)件直接表面接觸來部分地承載。在邊界條件下操作動壓軸承能引起磨損或損壞，從而可能顯著縮短軸承的工作壽命。在另一方面，靜壓軸承包括外泵，該外泵使圍繞內(nèi)構(gòu)件的流體膜加壓(與內(nèi)構(gòu)件的具體動態(tài)狀態(tài)無關(guān))以支撐負載并且維持內(nèi)構(gòu)件與外構(gòu)件分離，即使當內(nèi)構(gòu)件相對于外構(gòu)件緩慢旋轉(zhuǎn)或根本不旋轉(zhuǎn)時也是如此。為了實現(xiàn)流體膜的外部加壓，靜壓軸承通常包括多個袋或腔，所述多個袋或腔通常形成在面對表面中，所述袋被供應(yīng)有來自外部貯存器并且由外泵加壓的潤滑液體(例如，油、潤滑脂等)。當應(yīng)用于葉片軸承組件時，在風輪機10的正常操作條件下，葉片20和輪轂18之間存在相對小和/或間歇性的相對運動。在這點上，在大多數(shù)情況下，葉片20相對于輪轂 18的位置大致是固定的。然而，有時，可能需要相對于輪轂18移動葉片20。例如，當通過例如使葉片20繞軸線24旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)葉片20的變槳時，這種移動將是最常發(fā)生的。因此，如所實施的，葉片軸承組件通常缺少支撐動壓滑動軸承設(shè)計所必需的充分動態(tài)條件。因此， 為了獲得本發(fā)明的各種實施方式中的滑動軸承的利益，葉片軸承組件28可以構(gòu)造為靜壓滑動軸承。圖3和圖4示出了構(gòu)造為滑動軸承并且更具體地構(gòu)造為靜壓滑動軸承的葉片軸承組件28的示例性實施方式。在這點上，葉片軸承組件28包括外構(gòu)件30和可相對于該外構(gòu)件30移動的內(nèi)構(gòu)件32。例如，并且如將在下文更加詳細地討論的，內(nèi)構(gòu)件32能夠諸如繞軸線24相對于外構(gòu)件30旋轉(zhuǎn)。在該示例性實施方式中，外構(gòu)件30構(gòu)造成聯(lián)接到轉(zhuǎn)子輪轂18 并且內(nèi)構(gòu)件32構(gòu)造成聯(lián)接到風輪機10的葉片20。然而應(yīng)當認識到，在替代實施方式中，外構(gòu)件30可以聯(lián)接到葉片20并且內(nèi)構(gòu)件32可以聯(lián)接到轉(zhuǎn)子輪轂18(未示出)。根據(jù)被構(gòu)造為滑動軸承的葉片軸承組件28，外構(gòu)件30和內(nèi)構(gòu)件32由外部加壓的流體膜分離(圖5)。內(nèi)構(gòu)件32可以構(gòu)造成環(huán)形座圈(例如，平面圖中大致圓形)，也就是說，在一個實施方式中，大體上實心并且橫截面大致是矩形。本發(fā)明不如此受限，因為內(nèi)構(gòu)件32另選地可以是中空的和/或具有其它橫截面形狀。無論如何，內(nèi)構(gòu)件32通常包括內(nèi)表面34 ;大致與內(nèi)表面34相反的外表面36 ;在內(nèi)表面34和外表面36之間延伸的上表面38 ;以及也在內(nèi)表面34和外表面36之間延伸并且大致與上表面38相反的下表面40。內(nèi)表面34限定內(nèi)構(gòu)件32中的中心開口 42，如圖中所示。內(nèi)構(gòu)件32可以由包括諸如鋼的各種金屬的任何適當材料形成。應(yīng)當理解，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“上”和“下”在本文用來便于全面且完整描述和理解本發(fā)明的方面并且不會將本發(fā)明限于任何具體的坐標系和/或定向。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解并意識到，本發(fā)明的方面與定向、坐標系以及這些具體描述性術(shù)語的使用無關(guān)。如上所述，在一個實施方式中，內(nèi)構(gòu)件32構(gòu)造成被聯(lián)接到風輪機葉片20。在這點上，葉片20具有大致圓柱形的根端44，該根端44限定端面46，該端面中形成有多個盲螺紋孔48。內(nèi)構(gòu)件32還包括靠近內(nèi)表面34但略在內(nèi)表面34靠外的多個通孔50，當葉片20被定位在內(nèi)構(gòu)件32附近時，所述多個通孔50大致與葉片20的根端44中的孔48對準。諸如螺栓等的緊固件52可以例如經(jīng)由下表面40插入通孔50內(nèi)以便將葉片20緊固到內(nèi)構(gòu)件32。 在一個實施方式中，中心開口 42的橫截面尺寸可以與被限定在根端44中的開口 54的橫截面尺寸對應(yīng)，使得內(nèi)構(gòu)件32的內(nèi)表面34大致與葉片20的根端44的內(nèi)表面56齊平。然而其它布置是可能的。例如，在替代實施方式中，內(nèi)表面34可以從根端44的內(nèi)表面56靠內(nèi) (例如內(nèi)構(gòu)件32中的較小的中心開口 42)，內(nèi)表面34也可以從根端44的內(nèi)表面56靠夕卜。 因此，圖中所示的具體構(gòu)造不是限制性的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向外構(gòu)件30，該外構(gòu)件30也構(gòu)造為環(huán)形座圈(例如平面圖中大致圓形)， 但是該外構(gòu)件30具有大致C形的橫截面輪廓，該C形橫截面輪廓限定構(gòu)造成在其中接納內(nèi)構(gòu)件32的環(huán)形腔58 (圖4)。在這點上，外構(gòu)件30包括外壁60 ;聯(lián)接到外壁60的上端的上壁62 ；以及聯(lián)接到外壁60的下端并且大致與上壁62相對的下壁64。外構(gòu)件30不包括內(nèi)壁，因此沿著其內(nèi)部方位是敞開的，從而給環(huán)形腔58提供通路并且提供具有C形輪廓的外構(gòu)件30。在示例性實施方式中，外壁60在平面圖中大致是圓形的并且橫截面是矩形的，因此外壁60通常包括內(nèi)表面66 ;大致與內(nèi)表面66相反的外表面68 ;在內(nèi)表面66和外表面 68之間延伸的上表面70 ;以及也在內(nèi)表面66和外表面68之間延伸并且大致與上表面70 相反的下表面72。上壁62具有板狀或盤狀構(gòu)造，并且包括內(nèi)表面74 ;大致與內(nèi)表面74相反的外表面76 ;在內(nèi)表面74和外表面76之間延伸的上表面78 ;以及也在內(nèi)表面74和外表面76之間延伸并且大致與上表面78相反的下表面80。下壁64類似于上壁62，并且包括 內(nèi)表面82 ;大致與內(nèi)表面82相反的外表面84 ;在內(nèi)表面82和外表面84之間延伸的外表面 86 ；以及也在內(nèi)表面82和外表面84之間延伸并且大致與上表面86相反的下表面88。上壁62可以聯(lián)接到與其外表面76相鄰的外壁60，使得外表面68、76大致齊平并且上壁62從外壁60向內(nèi)突出。類似地，下壁64可以聯(lián)接到與其外表面84相鄰的外壁60， 使得外表面68、84大致齊平并且下壁64從外壁60向內(nèi)突出。這樣，上壁62、外壁60和下壁64限定環(huán)形腔58的三個邊界側(cè)。在一個實施方式中，上壁62和下壁64可以包括通孔， 并且外壁60的上表面70和下表面72可以包括用于接納螺紋緊固件等的螺紋孔，該螺紋緊固件(未示出)將壁牢固地聯(lián)接在一起。外壁60、上壁62和下壁64中的每一個均可以由包括(例如且不限于)鋼或其它金屬的適當材料形成。如上所述，在一個實施方式中，外構(gòu)件30可以構(gòu)造成聯(lián)接到風輪機10的輪轂18。 在這點上，輪轂18包括開口 90以及在開口 90周圍間隔開并靠近開口 90的多個通孔92。 外構(gòu)件30 (并且更具體地其下壁64)還包括朝其下表面88敞開的多個盲螺紋孔94，當外構(gòu)件30定位在輪轂18附近時，螺紋孔94大致與輪轂18中的通孔92對準。諸如螺栓等的緊固件52可以經(jīng)由例如輪轂18的內(nèi)部插入通孔92內(nèi)，以便將外構(gòu)件30緊固到輪轂18。 在一個實施方式中，開口 90的橫截面尺寸可以與由下壁64的內(nèi)表面82限定的開口 96的橫截面尺寸對應(yīng)，使得下壁64的內(nèi)表面82大致與限定輪轂18中的開口 90的內(nèi)表面98齊平。然而其它布置是可能的，并且內(nèi)表面82、98不必彼此齊平。為了實施本發(fā)明的滑動軸承方面，在一個實施方式中，外構(gòu)件30包括總體上以 100示出的多個襯墊，每個襯墊均能夠建立和/或維持流體膜102，用于以基本上無接觸的方式將內(nèi)構(gòu)件32支撐在外構(gòu)件30內(nèi)，但是允許內(nèi)構(gòu)件32和外構(gòu)件30之間的相對運動(圖 5)。如圖中所示，上壁62的下表面80包括聯(lián)接到其上的至少一個(優(yōu)選地多個)襯墊100， 并且下壁64的上表面86也包括聯(lián)接到其上的至少一個(優(yōu)選地多個)襯墊100。如所示的，下表面80和上表面86中的每個上存在六個襯墊100。然而，應(yīng)當認識到，取決于具體應(yīng)用，更多或更少的襯墊100可以聯(lián)接到下表面80和上表面86。還應(yīng)當認識到，下表面80 和上表面86在每個表面上可以具有相同數(shù)量的襯墊100或者具有不同數(shù)量的襯墊100。雖然圖中所示的實施方式示出了聯(lián)接到外構(gòu)件30的襯墊100，但是應(yīng)當認識到， 在替代實施方式中，襯墊100可以聯(lián)接到內(nèi)構(gòu)件32。更具體地，在這種替代實施方式中，襯墊100可以聯(lián)接到內(nèi)構(gòu)件32的上表面38和下表面40。另外，雖然圖示出了用于建立和/ 或維持流體膜102的單獨的襯墊100，但是在其他替代實施方式中，襯墊100可以被省除并且流體膜102被直接建立在外構(gòu)件30和內(nèi)構(gòu)件32的表面之間。例如，流體袋或腔(見下文)可以直接形成在上壁62的下表面80和下壁64的上表面86中(未示出)。另選地，流體腔可以直接形成在內(nèi)構(gòu)件32的上表面38和下表面40中(未示出)。在示例性實施方式中，每個襯墊100的構(gòu)造基本上相同并且一個襯墊的描述將足以用作葉片軸承組件28中的每個襯墊100的充分描述。在這點上，襯墊100具有大致拱形形狀，并且包括大致拱形內(nèi)表面104 ;大致拱形外表面106 ;構(gòu)造成聯(lián)接到上壁62或下壁 64的適當表面的接合表面108 ;支撐表面110，所述支撐表面110與接合表面108相反、背離聯(lián)接到襯墊100的表面且面對內(nèi)構(gòu)件32 ;以及一對間隔開的端面112、114。襯墊100可以聯(lián)接到上壁62的下表面80，使得襯墊100的內(nèi)表面104從上壁62的內(nèi)表面74靠外，并且外表面106從外壁60的內(nèi)表面66靠內(nèi)。類似地,襯墊100可以聯(lián)接到下壁64的上表面 86,使得襯墊100的內(nèi)表面104從下壁64的內(nèi)表面82靠夕卜，并且外表面106從外壁60的內(nèi)表面66靠內(nèi)。另外，在相鄰對的襯墊100之間可以存在間隙116，該間隙的尺寸取決于用于葉片軸承組件28中的襯墊100的數(shù)量和長度。襯墊100中的每個均包括形成在支撐表面110中的流體袋或腔118，從而面對內(nèi)構(gòu)件32或向內(nèi)構(gòu)件32敞開。在替代實施方式中，其中襯墊100聯(lián)接到內(nèi)構(gòu)件32，流體腔 118可以布置成使得面對外構(gòu)件30(并且更具體地，其表面80、86)(未示出)或向外構(gòu)件 30(并且更具體地，其表面80、86)(未示出)敞開。腔118可以具有各種構(gòu)造，包括例如且不限于矩形構(gòu)造、彎曲或拱形構(gòu)造、或楔形構(gòu)造，各種構(gòu)造中的每個均在共有的美國申請序列號12/883,695和12/883，702中更詳細地描述，上述申請中的每篇均以引用方式全部并入本文。每個腔118均可以具有大約2mm的深度，諸如最大深度或平均深度。當然，腔118 的深度可以根據(jù)具體應(yīng)用而變化，但是通常是期望大約2mm或更深。每個襯墊100均包括向支撐表面110中的腔118敞開的至少一個端口 120。端口 120作為高壓端口操作，用于將流體引入葉片軸承組件28并且使流體膜102加壓(為了說明性目的而在圖中放大)。在這點上，至少一個流體端口 120可以可操作地聯(lián)接到構(gòu)造成使流體膜102加壓的壓力產(chǎn)生裝置(例如，以122示意性示出的泵)。泵122應(yīng)當被規(guī)定規(guī)格從而使流體膜102充分加壓到一定水平，在極端情況下(諸如，停頓條件或其它高負載動態(tài)條件下)，該水平支撐內(nèi)構(gòu)件 32上的負載。泵122可以可操作聯(lián)接到用于供給流體的流體源或貯存器124，該流體在操作期間在襯墊100的支撐表面110和內(nèi)構(gòu)件32之間形成流體膜102。如圖5所示，泵122可以可操作地聯(lián)接到以126示意地示出的控制器，所述控制器用于控制泵122的操作并從而使流體膜102加壓?？刂破?26可以是專用于控制泵122的單獨的控制器。另選地，控制器 126可以是用于控制風輪機10的總體操作的較大控制系統(tǒng)的一部分。以128示意地示出的閥可以設(shè)置在聯(lián)接高壓端口 120和泵122的線路中，從而使葉片軸承組件28中的流體膜 102與泵122選擇性地隔離。閥128可以可操作地聯(lián)接到控制器126以用于選擇性地開啟以及關(guān)閉閥128。應(yīng)當認識到，每個襯墊100均可以可操作地聯(lián)接到其自身專用的泵122、 貯存器124和閥128。另選地，襯墊100可以共同地可操作地聯(lián)接到單個泵122、貯存器124 和閥128。在一個實施方式中，襯墊100中的端口 120也可朝其接合表面108敞開，接合表面 108進而與外構(gòu)件30的上壁62和下壁64中的流道130流體連通。另外或另選地，端口 120 可以朝向襯墊100的內(nèi)表面104(圖4中的雙點劃線所示)敞開。這種替代端口為接近具有流體供應(yīng)管的襯墊100提供另一選擇。襯墊100可以由任何合適材料形成，所述材料包括例如并不限于復(fù)合材料、金屬、塑性材料或其組合。另選地，在一個實施方式中，襯墊100 可以利用諸如螺栓等的適當緊固件(未示出)被分別緊固到上壁62的下表面80和下壁64 的上表面86。然而，如下文更詳細地討論的，其它布置也是可能的。圖4和圖5示出了根據(jù)示例性實施方式的組裝好的葉片軸承組件28。在這點上， 內(nèi)構(gòu)件32定位在外構(gòu)件30的環(huán)形腔58中，使得內(nèi)構(gòu)件32的外表面36面對外壁60的內(nèi)表面66 ;內(nèi)構(gòu)件32的上表面38面對上壁62的下表面80 ;并且內(nèi)構(gòu)件32的下表面40面對下壁64的上表面86。更具體地，當被組裝時，內(nèi)構(gòu)件32的上表面38面對安裝在上壁62 的下表面80上的襯墊100的支撐表面110，并且內(nèi)構(gòu)件32的下表面40面對安裝在下壁64 的上表面86上的襯墊100的支撐表面110。使用中，泵122可以諸如由控制器126致動，從而在內(nèi)構(gòu)件32的每一側(cè)上的襯墊 100的支撐表面110與內(nèi)構(gòu)件32的上表面38和下表面40之間建立加壓流體膜102。如上所說明的，由于該外部加壓，流體膜102能夠支撐內(nèi)構(gòu)件32上的負載，而與該流體膜102中產(chǎn)生的動壓力(如果有的話)無關(guān)。因此，流體膜102基本上避免外構(gòu)件30和內(nèi)構(gòu)件32之間的面-面接觸。應(yīng)當注意，期待內(nèi)構(gòu)件32的載荷主要沿軸向或縱向(即，主要沿著軸線 24引導(dǎo))。因此，葉片軸承組件28構(gòu)造成使得襯墊100和所得到的流體膜102支撐內(nèi)構(gòu)件 32的縱向載荷(例如，由葉片20產(chǎn)生的)。然而，葉片軸承組件28還可以構(gòu)造成也吸收一些徑向載荷。由于徑向載荷同縱向載荷相比相對不重要的預(yù)計，所以可以采取不同方法來吸收內(nèi)構(gòu)件32的徑向載荷。在這點上，外壁60的內(nèi)表面66可以包括聯(lián)接到其上并且構(gòu)造成支撐內(nèi)構(gòu)件32的徑向載荷的徑向軸承支撐殼體132。在一個實施方式中,支撐殼體132可以構(gòu)造為環(huán)形帶，該環(huán)形帶具有外表面134，該外表面諸如通過緊固件、粘合劑等聯(lián)接到外壁60的內(nèi)表面66 ;以及內(nèi)表面136，該內(nèi)表面構(gòu)造成面對內(nèi)構(gòu)件32的外表面36。支撐殼體 132構(gòu)造成由適當?shù)牡湍Σ敛牧闲纬?，該低摩擦材料不僅提供沿徑向的支撐，而且提供內(nèi)構(gòu)件32在外構(gòu)件30內(nèi)的低摩擦旋轉(zhuǎn)。作為示例并且不加限制地，支撐殼體132可以由聚四氟乙烯(PTFE)或能夠經(jīng)受住強加在其上的預(yù)期徑向負載的其它適當?shù)牡湍Σ敛牧闲纬伞Ｈ缟纤?，在大多?shù)情況下，內(nèi)構(gòu)件32 (因此，例如，葉片20)的位置被相對于外構(gòu)件30 (因此，例如，輪轂18)固定。無論如何，葉片軸承組件28的加壓流體膜102支撐內(nèi)構(gòu)件32的主要載荷并且允許轉(zhuǎn)子16能夠以其預(yù)定方式起作用(即，流體膜102基本上維持外構(gòu)件30和內(nèi)構(gòu)件32分離)。另外，然而，當希望相對于外構(gòu)件30移動內(nèi)構(gòu)件32時，葉片軸承組件28允許它們之間的這種相對運動。例如，風輪機10可以包括葉片變槳系統(tǒng)，該葉片變槳系統(tǒng)在圖4中以138的雙點劃線示出，其用于調(diào)節(jié)葉片20相對于風向(并且相對于輪轂18)的變槳。在這點上，內(nèi)構(gòu)件32的內(nèi)表面34可以構(gòu)造成與用于使內(nèi)構(gòu)件32相對于外構(gòu)件30旋轉(zhuǎn)的變槳機構(gòu)協(xié)同操作。更具體地，內(nèi)構(gòu)件32的內(nèi)表面34可以包括肋140，該肋具有構(gòu)造成與可操作地聯(lián)接到變槳控制電機146的齒輪144配合的多個齒142。變槳控制電機146可以聯(lián)接到用于控制葉片20的變槳的控制器，諸如控制器126或風輪機控制器 (在下文更詳細地討論)。應(yīng)當認識到，變槳系統(tǒng)138可以包括可操作地聯(lián)接到帶齒肋140 的用于使葉片20變槳的多個變槳電機146并且不限于本文所示的具體構(gòu)造。在圖5所示的實施方式中，襯墊100可以通過諸如螺紋緊固件等(未示出)被牢固地固定到外構(gòu)件30的表面80、86。因而，襯墊100不能相對于外構(gòu)件30的支撐表面80、 86移動。在圖6中相同的附圖標記指示圖5中相同的特征，且圖6示出了替代實施方式，其中襯墊100可移動地聯(lián)接到外構(gòu)件30的表面80、86。更具體地，襯墊100可以安裝到外構(gòu)件30的表面80、86從而朝向內(nèi)構(gòu)件32偏置。在一個實施方式中，偏置力可以由每個襯墊 100上的一個或更多個彈簧148提供，以將襯墊100聯(lián)接到外構(gòu)件30的表面80、86。其它偏置機構(gòu)(包括例如氣動致動器或液壓致動器)也可是可能的，以在襯墊100上產(chǎn)生朝向內(nèi)構(gòu)件32的偏置力。
這種襯墊100上的偏置力維持襯墊100的支撐表面110緊貼內(nèi)構(gòu)件32的面對表面38、40，使得流體膜102在操作期間不被破壞(例如，維持流體膜102內(nèi)的壓力)。另外， 襯墊100可移動地聯(lián)接到外構(gòu)件30向葉片軸承組件28提供了自對準特征。在這點上，例如，假如葉片20在其聯(lián)接到輪轂18時略微未對準，則襯墊100略微移動的能力繼而會允許葉片軸承組件28能夠更容易地吸納該未對準。這方面允許葉片軸承組件28能夠在其實施中更穩(wěn)固。在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的一個方面中，葉片軸承組件28的部件可以構(gòu)造成可以相對快速且方便的方式更換。在這點上，傳統(tǒng)滾子元件葉片軸承組件的更換常常需要從輪轂18上完全移除葉片20。因此這需要起重機和其它重型設(shè)備，以實現(xiàn)葉片軸承更換。結(jié)果，傳統(tǒng)葉片軸承的更換常常是費時的、勞動密集且昂貴的。在本設(shè)計中，襯墊100構(gòu)造成在不從輪轂18移除葉片20的情況下可被更換。在這點上，下壁64上的襯墊100可以從輪轂18內(nèi)部被接近。為了接近上壁62上的襯墊100，在外構(gòu)件30的外壁60中能夠形成多個檢修孔150 (在圖5中以雙點劃線示出)。檢修孔150 可以由可移除門或艙口、可滑動門或其它可移除覆蓋物覆蓋，所述覆蓋物為環(huán)形腔58提供選擇性入口，使得上壁62上的襯墊100可以被更換。除襯墊100之外，支撐殼體132可經(jīng)由例如外壁60中的檢修孔150被更換。在另一方面，風輪機10可以包括具有以152示意地示出的風輪機控制器的控制系統(tǒng)，所述風輪機控制器可操作地聯(lián)接到葉片軸承組件28以基于葉片軸承組件28中的某些條件控制風輪機10的操作。在一示例性實施方式中，當在葉片軸承組件28中存在潛在的破壞或不合需要的情況時，控制器152可以構(gòu)造成改變風輪機10的動態(tài)狀態(tài)或者另外或另選地修改葉片軸承組件28本身的特征或特性，從而減小對葉片軸承組件28形成破壞的可能性。這樣，可以延長葉片軸承組件28的工作壽命。為此，風輪機控制器152可以可操作地聯(lián)接到一個或更多個子系統(tǒng)(具有可以是單獨的或一體形成在控制器152內(nèi)的控制器)，以改變風輪機10的動態(tài)狀態(tài)。作為示例并且不加限制地，控制器152可以可操作地聯(lián)接到i)用于控制轉(zhuǎn)子16關(guān)于塔架12的偏航的偏航控制器(未示出)；ii)用于控制葉片20相對于風向的變槳的變槳控制器(未示出)； 和/或iii)用于阻止轉(zhuǎn)子16繞縱向軸線22旋轉(zhuǎn)的制動系統(tǒng)(未示出)。這些各種子系統(tǒng)具有影響風輪機10的動態(tài)狀態(tài)的能力。更具體地，并且如在下面更詳細地討論的，這些子系統(tǒng)能夠影響葉片20上的載荷，這進而影響葉片軸承組件28的操作。上面提供的子系統(tǒng)是示例性的并且那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認識到影響風輪機10的動態(tài)狀態(tài)的其它子系統(tǒng)。除上述以外，風輪機控制器152可以進一步可操作地聯(lián)接到葉片軸承組件28并且能夠影響該葉片軸承組件28的狀態(tài)從而更好地吸收葉片20上的負荷。根據(jù)本發(fā)明的方面，并且參考圖7，控制器152可以監(jiān)控與葉片軸承組件28的操作相關(guān)聯(lián)的一個或更多個參數(shù)，如步驟154所示。在一示例性實施方式中,監(jiān)控的參數(shù)通常指示施加到葉片的負載；在下面更詳細地描述了其若干實施例。然后將監(jiān)控的參數(shù)與存儲在控制器152中的閾值相比，如步驟156所示。假如監(jiān)控的參數(shù)小于閾值，則風輪機10繼續(xù)操作而沒有來自該特殊控制系統(tǒng)的干涉。在另一方面，假如監(jiān)控的參數(shù)滿足或超過閾值，則控制器152構(gòu)造成改變風輪機10的操作從而降低葉片20上的負載、和/或改變?nèi)~片軸承組件28的運行條件從而更容易地吸收葉片20上的負載。
假如超過閾值，則控制器152可以構(gòu)造成改變風輪機10的動態(tài)狀態(tài)，以降低葉片上的負載，如步驟158所示。在這點上，控制器152可以構(gòu)造成使轉(zhuǎn)子16相對于塔架12偏航，從而使轉(zhuǎn)子16離開風，如步驟160所示。另外或另選地，控制器152可以構(gòu)造成使轉(zhuǎn)子葉片20變槳以使其離開風，從而降低轉(zhuǎn)子16的驅(qū)動力，從而降低葉片20的載荷，如步驟 162所示。更進一步另外或另選地，控制器152可以構(gòu)造成施加制動，從而使轉(zhuǎn)子16的角速度減慢，如步驟164所示。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認識到在達到監(jiān)控的參數(shù)中的閾值時降低葉片20上的載荷的其它方式，并且本發(fā)明的實施方式不限于如上所述的。無論如何，用這樣的方式改變風輪機10的動態(tài)狀態(tài)構(gòu)造成防止或降低破壞葉片軸承組件28和縮短其工作壽命的可能性。因為葉片軸承組件28構(gòu)造為靜壓滑動軸承，所以另一個選擇是可用的。在這點上，并且進一步如圖7所示，假如超過閾值，則控制器152可以構(gòu)造成增大葉片軸承組件28 的外構(gòu)件30和內(nèi)構(gòu)件32之間的流體膜102的加壓，如步驟166所示，使得葉片軸承組件28 可以更好地吸收葉片20上的負載。這可以例如通過增大泵122的輸出來實現(xiàn)。類似于上述，改變?nèi)~片軸承組件28中的流體膜102的加壓構(gòu)造成防止或降低破壞葉片軸承組件28 并縮短其工作壽命的可能性。在一個實施方式中，可以實施各種技術(shù)，其中流體膜102的一個或多個特性可以被監(jiān)控以提供葉片20上的負載的指示。在這點上，以168 (圖5)示意地示出的一個或多個傳感器可以與襯墊100和內(nèi)構(gòu)件32之間的流體膜102連通，以用于監(jiān)控流體膜102的至少一個特性。傳感器168可以進一步可操作地聯(lián)接到控制器152，以在葉片軸承組件28中可能存在潛在破壞或不期望的狀況時影響風輪機10的操作。在一個實施方式中，由傳感器168監(jiān)控的流體膜102的特性是壓力。在這點上，傳感器168可以是能夠測量流體膜102在某些位置處的壓力的壓力傳感器，該位置可以通過定位襯墊100和/或內(nèi)構(gòu)件32中的一個或更多個適當端口來選擇。這種壓力傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中通常是已知的并且是市場上可買到的。因此，壓力傳感器的詳細描述被認為是不必要的。壓力傳感器可操作地聯(lián)接到控制器152并且構(gòu)造成發(fā)送指示葉片20上的負載的壓力信號。假如如由壓力傳感器指示的壓力超過閾值，則通過改變風輪機10的動態(tài)狀態(tài)或者通過加壓流體膜102可以改變風輪機10的操作，如在上面更完整說明的。在另一個實施方式中，由傳感器168監(jiān)控的流體膜102的特性是溫度。在這點上， 傳感器168可以是能夠測量流體膜102在某些位置處的溫度的溫度傳感器，該位置通過定位襯墊100和/或內(nèi)構(gòu)件32中的一個或更多個適當端口來選擇。這種溫度傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中通常是已知的并且是市場上可買到的。因此，溫度傳感器的詳細描述被認為是不必要的。溫度傳感器可操作地聯(lián)接到控制器152并且構(gòu)造成發(fā)送指示葉片20上的負載的溫度信號。假如如由溫度傳感器指示的溫度超過閾值，則通過改變風輪機10的動態(tài)狀態(tài)或者通過加壓流體膜102可以改變風輪機10的操作，如上所述。在又一個實施方式中，由傳感器168監(jiān)控的流體膜102的特性是膜厚度。在這點上，傳感器168可以是能夠測量或指示流體膜102在某些位置處的厚度的膜厚度傳感器或接近傳感器(proximity sensor)。作為示例并且不加限制地,膜厚度傳感器可以根據(jù)感應(yīng)理論或電容理論(例如，接近傳感器)操作。這種傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中通常是已知的并且且市場上可買到的。因此這種類型的傳感器的詳細描述被認為是不必要的。還可以使用根據(jù)多種其它原理或理論操作的其它傳感器。接近傳感器可操作地聯(lián)接到控制器152并且構(gòu)造成發(fā)送指示葉片20上的負載的距離信號。假如如由接近傳感器指示的膜厚度超過閾值 (例如，降低到閾值以下)，則通過改變風輪機10的動態(tài)狀態(tài)或者通過增加流體膜102的加壓可以改變風輪機10的操作，如在上面更完整地說明的。通過監(jiān)控葉片20上的負載，可以避免在對葉片軸承組件28潛在有害的情況期間操作風輪機10。這種控制系統(tǒng)應(yīng)該增加葉片軸承組件28的工作壽命，從而降低與風輪機 10的整個操作相關(guān)聯(lián)的更換和維護費用。雖然已經(jīng)通過各種實施方式的描述說明了本發(fā)明并且雖然已經(jīng)相當詳細地描述了這些實施方式，但是申請人的目的不是將所附的權(quán)利要求的范圍限制或以任何方式限制在這種細節(jié)中。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易看出附加的優(yōu)點和變型。例如，雖然已經(jīng)描述了實施方式具有多個離散的襯墊100，但是應(yīng)當認識到，可以使用具有單個周向連續(xù)流體腔或離散數(shù)量的流體腔的單個周向連續(xù)襯墊(例如圈環(huán))。因此，本發(fā)明在其更寬泛的方面因而不限于具體細節(jié)、代表性方法以及所述和所示的說明性實施例。因此，在不脫離概述性發(fā)明概念的精神或范圍的情況下，可偏離這種細節(jié)。
1權(quán)利要求
1.一種用于將風輪機的轉(zhuǎn)子葉片安裝到轉(zhuǎn)子輪轂的滑動軸承組件，該滑動軸承組件包括外構(gòu)件，該外構(gòu)件構(gòu)造成被安裝到所述風輪機的所述葉片和所述輪轂中的一個并且包括環(huán)形腔；內(nèi)構(gòu)件，該內(nèi)構(gòu)件構(gòu)造成被安裝到所述風輪機的所述葉片和所述輪轂中的另一個并且定位在所述環(huán)形腔中，使得所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件能夠相對于彼此移動；多個流體腔，所述多個流體腔與所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的一個相關(guān)聯(lián)，這些流體腔面對所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的另一個，其中所述流體腔構(gòu)造成與流體源和壓力源操作聯(lián)接，以在所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間建立加壓流體膜，該流體膜構(gòu)造成支撐所述葉片的載荷，從而維持所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件分離，但是仍允許所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間的相對運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滑動軸承組件，該滑動軸承組件還包括聯(lián)接到所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的一個的多個襯墊，所述流體腔被限定在所述襯墊的面對所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的另一個的表面中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滑動軸承組件，其中，所述襯墊是大致拱形的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的滑動軸承組件，其中，所述襯墊以可移動的方式聯(lián)接到所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滑動軸承組件，其中，所述襯墊通過至少一個彈簧聯(lián)接到所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的一個，所述彈簧將所述襯墊朝向所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的另一個偏壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的滑動軸承組件，該滑動軸承組件還包括支撐殼體，該支撐殼體設(shè)置在所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間并且構(gòu)造成支撐所述滑動軸承組件的至少部分載荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的滑動軸承組件，其中，所述內(nèi)構(gòu)件形成為環(huán)形座圈，該環(huán)形座圈具有內(nèi)表面、外表面、上表面以及下表面，并且所述外構(gòu)件形成為環(huán)形座圈， 所述外構(gòu)件的該環(huán)形座圈具有外壁、聯(lián)接到該外壁的上壁、以及聯(lián)接到該外壁的下壁，所述外壁、所述上壁以及所述下壁形成所述環(huán)形腔的邊界。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滑動軸承組件，其中，所述內(nèi)構(gòu)件的所述內(nèi)表面包括多個齒， 所述多個齒構(gòu)造成與變槳機構(gòu)協(xié)作，以使所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的一個相對于所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件中的另一個移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的滑動軸承組件，其中，至少一個襯墊聯(lián)接到所述上壁的下表面，并且至少一個襯墊聯(lián)接到所述下壁的上表面。
10.一種風輪機,該風輪機包括塔架；機艙，該機艙位于所述塔架的頂部附近；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有輪轂和多個葉片，所述多個葉片從所述輪轂延伸并且構(gòu)造成與風相互作用以使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；葉片軸承組件，該葉片軸承組件用于將所述葉片以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到所述輪轂，所述葉片軸承組件包括根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的滑動軸承組件；以及變槳系統(tǒng)，該變槳系統(tǒng)用于使所述葉片相對于所述輪轂旋轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風輪機，該風輪機還包括泵，該泵用于使所述葉片軸承組件的所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件之間的所述流體膜加壓。
12.—種操作具有葉片軸承組件的風輪機的方法，該葉片軸承組件包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片和輪轂中的一個的外構(gòu)件、聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片和所述輪轂中的另一個的內(nèi)構(gòu)件、以及使所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件分離的流體膜，所述風輪機還具有能夠改變其動態(tài)狀態(tài)的至少一個子系統(tǒng)，所述方法包括監(jiān)控所述流體膜的指示所述葉片上的負載的至少一個參數(shù)；將所述至少一個參數(shù)和閾值標準比較；以及當所述至少一個參數(shù)滿足所述閾值標準時，執(zhí)行下列步驟中的至少一個i)改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)以降低所述葉片上的負載；和ii)改變所述葉片軸承組件的狀態(tài)從而更好地吸收所述葉片上的負載。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，監(jiān)控所述流體膜的所述至少一個參數(shù)還包括下述的至少一種監(jiān)控該流體膜的壓力；監(jiān)控該流體膜的溫度；以及監(jiān)控該流體膜的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)以降低所述葉片上的負載還包括以下步驟中的至少一個i)使所述機艙相對于所述塔架偏航；ii)使所述風輪機的所述葉片變槳；以及iii)施加制動以使所述轉(zhuǎn)子的速度減慢。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的方法，其中，改變所述軸承組件的狀態(tài)從而更好地吸收所述葉片上的負載還包括增加所述流體膜中的壓力。
16.—種風輪機,該風輪機包括塔架；機艙，該機艙位于所述塔架的頂部附近；轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有輪轂和多個葉片，所述多個葉片從所述輪轂延伸并且構(gòu)造成與風相互作用以使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；葉片軸承組件，該葉片軸承組件用于將所述葉片以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到所述輪轂，所述葉片軸承組件包括滑動軸承組件，該滑動軸承組件具有聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片和所述輪轂中的一個的外構(gòu)件、聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片和所述輪轂中的另一個的內(nèi)構(gòu)件、以及使所述外構(gòu)件和所述內(nèi)構(gòu)件分離的流體膜；至少一個子系統(tǒng)，所述至少一個子系統(tǒng)能夠改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)；以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于控制所述風輪機的操作，所述控制系統(tǒng)包括控制器，該控制器與所述葉片軸承組件和所述至少一個子系統(tǒng)操作聯(lián)接；和至少一個傳感器，所述至少一個傳感器用于監(jiān)控所述流體膜的指示葉片上的負載的至少一個參數(shù)，所述至少一個傳感器與所述控制器操作聯(lián)接并且構(gòu)造成發(fā)送與所述至少一個參數(shù)的值對應(yīng)的信號到所述控制器；其中所述控制器構(gòu)造成當由所述至少一個傳感器發(fā)送的所述至少一個參數(shù)的值滿足閾值標準時，發(fā)送信號到所述至少一個子系統(tǒng)，以改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)，從而降低所述葉片上的負載。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的風輪機，其中，所述至少一個子系統(tǒng)選自由下列系統(tǒng)組成的組用于控制所述機艙相對于所述塔架旋轉(zhuǎn)的偏航控制系統(tǒng)；用于控制所述多個葉片的變槳的變槳控制系統(tǒng)；用于降低所述轉(zhuǎn)子的速度的制動系統(tǒng)；或它們的組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的風輪機，其中，所述至少一個傳感器選自由下列傳感器組成的組壓力傳感器、溫度傳感器、膜厚度傳感器或它們的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的風輪機，其中，所述控制器構(gòu)造成當所述至少一個參數(shù)的值滿足所述閾值標準時，改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)以降低所述葉片上的負載。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項所述的風輪機，其中，所述控制器構(gòu)造成當所述至少一個參數(shù)的值滿足所述閾值標準時，改變所述葉片軸承組件的狀態(tài)以更好地吸收所述葉片上的負載。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項所述的風輪機，該風輪機還包括泵，該泵與所述控制器操作聯(lián)接并與所述葉片軸承組件操作聯(lián)接，當所述至少一個參數(shù)的值滿足所述閾值標準時，所述控制器致動所述泵以增大所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間的所述流體膜的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及風輪機葉片的滑動軸承和具有滑動軸承的風輪機操作方法。一種用于將風輪機的葉片安裝到輪轂的滑動軸承組件包括可安裝到所述葉片或所述輪轂中的一個的外構(gòu)件；和可安裝到所述葉片或所述輪轂中的另一個且可相對于所述外構(gòu)件移動的內(nèi)構(gòu)件。所述滑動軸承還包括流體腔，該流體腔與所述外構(gòu)件或所述內(nèi)構(gòu)件中的一個相關(guān)聯(lián)并且布置成面對該外構(gòu)件或該內(nèi)構(gòu)件中的另一個。所述流體腔聯(lián)接到壓力源以建立所述內(nèi)構(gòu)件和所述外構(gòu)件之間的加壓流體膜。一種方法包括監(jiān)控所述流體膜的至少一個參數(shù)；比較所述至少一個參數(shù)和閾值標準；以及假如超過所述閾值標準，則改變所述風輪機的動態(tài)狀態(tài)和/或改變所述葉片軸承組件的狀態(tài)。
文檔編號F03D9/00GK102588219SQ20111044809
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者J·瓦德恩 申請人:維斯塔斯風力系統(tǒng)有限公司