(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑剤ポンプ（１１３）と、
歯車装置（１０１）における少なくとも１つの第１潤滑位置（１０７）に、潤滑剤を塗布する出口開口（１２５）と、を備える非常時潤滑システムであって、
第１キャビティ（２０３）を備え、前記潤滑剤ポンプ（１１３）は、潤滑剤の少なくとも一部分を前記第１キャビティ（２０３）へ促進するよう構成され、
該第１キャビティ（２０３）は、潤滑剤を中間貯蔵し、および中間貯蔵された潤滑剤を位置エネルギーにより附勢するよう構成され、および
前記第１キャビティ（２０３）と前記出口開口（１２５）の間に、潤滑剤をガイド可能な接続部を備え、
第２キャビティ（２０５）と、
該第２キャビティ（２０５）と潤滑剤貯槽（１１１）の間の潤滑剤をガイド可能な接続部（２０７）と、を備え、
前記潤滑剤ポンプ（１１３）は、潤滑剤の少なくとも一部分を、前記潤滑剤貯槽（１１１）から前記第１キャビティ（２０３）へ促進するよう構成され、および
少なくとも１つの連結手段（２０１）を備え、前記第１キャビティ（２０３）から潤滑剤が流出すると、流出したのと同一の分量の潤滑剤が、前記潤滑剤貯槽（１１１）から前記第２キャビティ（２０５）に流入するよう、前記第１キャビティ（２０３）および前記第２キャビティ（２０５）を連結する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
少なくとも１つの附勢手段（２０１、２０９）を備え、中間貯蔵された潤滑剤を、圧力により附勢することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシステムであって、前記第１キャビティ（２０３）を構成する容器（１１７）を備え、該容器（１１７）内部には、移動可能なピストン（２０１）が配置され、および少なくとも１つの附勢手段（２０９）を備え、前記ピストン（２０１）が、前記第１キャビティ（２０３）に中間貯蔵された潤滑剤を圧力により附勢するよう、前記ピストン（２０１）を力により附勢することを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のシステムであって、
前記潤滑剤貯槽（１１１）は、前記歯車装置（１０１）における少なくとも１つの第２潤滑位置（１０３、１０５）に対して油浴潤滑を行い、
潤滑剤は、前記第１潤滑位置（１０７）から還流し、前記潤滑剤貯槽（１１１）に流入可能であることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のシステムであって、前記連結手段（２０１）は、前記第１キャビティ（２０３）の容積が狭まると、前記第２キャビティ（２０５）の容積が拡がるよう、前記第１キャビティ（２０３）および前記第２キャビティ（２０５）を連結し、前記第１キャビティ（２０３）および前記第２キャビティ（２０５）の総容積が一定に保たれることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項３に記載のシステムであって、前記容器（１１７）は前記第２キャビティ（２０５）を構成し、前記ピストン（２０１）は、前記第１キャビティ（２０３）を前記第２キャビティ（２０５）から分離することを特徴とするシステム。
【請求項７】
前記容器（１１７）は、少なくとも部分的に、前記潤滑剤貯槽（１１１）内部に配置されることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記潤滑剤ポンプ（１１３）により促進される潤滑剤の全てが、前記第１キャビティ（２０３）へ導かれることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車装置における部品に対する非常時潤滑システムに関し、特に潤滑剤ポンプが動作不能状態に陥った際に、風力発電設備の歯車装置を一時的に循環潤滑する、請求項１の前提部に記載の非常時潤滑システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術から、例えば国際公開特許第2008/151583 A2号パンフレットは、電動ポンプを機械式ポンプと組み合わせた非常時潤滑システムを開示する。通常作動においては、電動ポンプが潤滑剤を供給する役割を果たす。例えば停電等で電動ポンプが作動不能に陥った場合、潤滑剤の供給は、機械式ポンプにより維持される。この場合機械式ポンプは、旋回する歯車装置部分により駆動される。しかしながら、通常作動において、機械式ポンプが共に稼働することを防止するために、複雑な機構が必要となる。こうした機構により、非常作動、つまり電動ポンプの作動不能時に、機械式ポンプにスイッチが入る。さらに、歯車装置が停止され、歯車装置の回転運動が減速すると、機械式ポンプはパワーを失う。従って、風力発電設備の停止時には、潤滑剤の不足を、確実には防止できない。
【０００３】
欧州特許第2 351 950 B1号明細書およびドイツ特許出願公開第37 02 008 A1号明細書は、機械式ポンプ無しの非常時潤滑システムを開示する。これらのシステムにおいては、機械式ポンプの替わりに容器が装備され、この容器に潤滑剤が中間貯蔵される。容器は、より高い位置に配置される。従って潤滑剤は、更なるエネルギーを供給せずとも、中間貯蔵容器から歯車装置に流入可能である。通常作動において、潤滑剤はドライサンプ方式として、歯車装置に供給される。非常作動への移行時には、弁が開放し、容器に中間貯蔵された潤滑剤が、歯車装置に流入可能である。この結果、歯車装置の潤滑剤レベルが上昇し、ドライサンプ方式による潤滑から、油浴潤滑へと移行する。
【０００４】
しかしながら、油浴潤滑では不十分である歯車装置が存在する。特に、すべり軸受に対して潤滑剤を供給する際には、油浴潤滑では十分な解決策とならない場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開特許第2008/151583 A2号パンフレット
【特許文献２】欧州特許第2 351 950 B1号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第37 02 008 A1号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、従来技術から既知のシステムに内在する欠点を克服し、歯車装置に対して、非常作動において確実に潤滑剤を供給することである。特に、潤滑剤を不足させずに、制御下でシステムを停止可能とするために、非常作動においては、循環潤滑を油圧により維持すべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１に記載のシステムにより解決される。好適な発展形態は、従属請求項に記載する。
【０００８】
本発明による非常時潤滑システムは、潤滑剤ポンプと、歯車装置における少なくとも１つの第１被潤滑部品に、潤滑剤を塗布する出口開口と、を備える。歯車装置は、特に風力発電設備の歯車装置であり、被潤滑部品はすべり軸受である。
【０００９】
出口開口は、出口開口から流出する潤滑剤が、被潤滑部品の潤滑位置に達するよう配置される。例えば、すべり軸受に孔を施し、その孔を通して、潤滑剤を軸受の間隙に導くことが可能である。軸受の間隙に通じる孔の開口は、上述した出口開口である。出口開口は、歯車装置に適切に取り付けたノズルとすることも可能である。
【００１０】
本発明に従い、システムは第１キャビティを備える。この場合潤滑剤ポンプは、潤滑剤の少なくとも一部分を第１キャビティへ促進するよう構成される。そのために、特に潤滑剤ポンプと第１キャビティの間に、潤滑剤をガイド可能な接続部が存在する。
【００１１】
第１キャビティは、潤滑剤を中間貯蔵し、および中間貯蔵された潤滑剤、つまり潤滑剤ポンプに促進されて第１キャビティへ導き入れられた潤滑剤を、位置エネルギーにより附勢するよう構成される。
【００１２】
位置エネルギーは、ポテンシャルエネルギーと同義である。以下において、参照物体は通常、保存力場内部の異なる２つの場所の間に、エネルギー差を有すると理解される。つまりポテンシャルエネルギーとは、力場内部の参照物体の現在位置により決定される、参照物体のエネルギーである。力場とは、地球の重力場である。
【００１３】
ばねも、保存力場を発生する。ばねの張力エネルギーは、つまりはポテンシャルエネルギーである。
【００１４】
さらに、流体が圧力により附勢されているラインは、保存力場を画定する。
【００１５】
上述の参照物体とは、特に第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤である。
【００１６】
さらに本発明に従い、第１キャビティと出口開口の間に、潤滑剤をガイド可能な接続部が存在する。潤滑剤が位置エネルギーにより附勢された結果、第１キャビティに中間保存された潤滑剤と出口開口の潤滑剤の間に、エネルギー差が生じる。従って、第１キャビティに中間保存された潤滑剤は、位置エネルギーにより、出口開口の潤滑剤に対して附勢される。第１キャビティに中間保存された潤滑剤と、出口開口の潤滑剤の間には、エネルギー差が存在する。
【００１７】
第１キャビティに中間保存された潤滑剤を附勢する位置エネルギーは、潤滑剤が、出口開口において圧力により附勢されるよう作用する。従って第１キャビティは、出口開口において、圧力が潤滑剤に作用するよう構成される。この圧力は、潤滑剤を第１潤滑位置へ促進する役割を果たす。この圧力により、動圧すべり軸受のみならず、特に静圧すべり軸受をも潤滑可能である。
【００１８】
潤滑剤ポンプが、潤滑剤の少なくとも一部分を第１キャビティへ促進するよう構成されるため、潤滑剤ポンプは、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤を附勢する位置エネルギーをもたらすのに適している。従って通常作動において、潤滑剤ポンプは特に、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤に位置エネルギーを発生させる役割を果たす。
【００１９】
非常作動、つまり潤滑剤ポンプが動作不能に陥った場合、またはポンプの性能が失われた場合、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤の位置エネルギーは、潤滑剤が、第１キャビティと出口開口の間の潤滑剤をガイド可能な接続部を通って流れ、出口開口から流出し、および第１潤滑位置に達するよう作用する。この場合、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤の位置エネルギーが減少する。
【００２０】
潤滑剤が、非常作動において、潤滑剤ポンプと第１キャビティの間の潤滑剤をガイド可能な接続部を通って潤滑剤ポンプに還流することを防ぐために、この接続部に逆止弁を備えることが好適である。
【００２１】
第１キャビティは、出口開口と比較して、より高い位置に取り付け可能である。この場合、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤の位置エネルギーとは、少なくとも部分的に、第1キャビティと出口開口の間の高低差に起因して、ならびに潤滑剤に作用する重力に起因して、成立するエネルギーである。
【００２２】
しかしながら好適には、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤の位置エネルギーを圧力エネルギーとする。対応して、本発明の好適な実施形態は、少なくとも１つの附勢手段を備え、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤を、圧力により附勢する。この圧力は、第１キャビティと出口開口の間の潤滑剤をガイド可能な接続部を通って伝播し、および潤滑剤が出口開口から流出し、第１潤滑位置に達するよう導く。
【００２３】
この実施形態を、第１キャビティをより高い位置に取り付ける形態と比較した場合の利点は、よりコンパクトな構成にある。特に第１キャビティを、歯車装置内部で、ほぼ随意に配置可能である。
【００２４】
本発明の更なる好適な実施形態において、システムは、第１キャビティを構成する容器を備える。容器内部には、移動可能なピストンが配置される。さらに、ピストンを力により附勢する、附勢手段を備える。この力は、ピストンの移動を導くよう調整される。さらに、ピストンは第1キャビティの境界面を構成する。従って、ピストンが移動すると、それに伴って第１キャビティの容積が変化する。これにより、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤を、ピストンを用いて、圧力により附勢可能である。従って特に、ピストンに作用する力により、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤が、圧力により附勢されるよう導かれる。ピストンを力により附勢する附勢手段は、ばねであり、好適には、渦巻ばね若しくはコイルばね、または特にガス圧ばねである空気圧ばねである。
【００２５】
本発明の特に好適な実施形態により、油浴潤滑および循環潤滑を組み合わせ可能である。上述の潤滑剤ポンプは、出口開口と、第１キャビティと、第1キャビティと出口開口の間の潤滑剤をガイド可能な接続部と、を備え、循環潤滑を行なう。歯車装置は潤滑剤貯槽を備え、歯車装置における少なくとも１つの第２潤滑位置に対して油浴潤滑を行なう。この場合、槽が潤滑剤で満たされていることが重要である。槽は、特に歯車装置のハウジングとして構成可能である。
【００２６】
第２潤滑位置は、少なくとも部分的に、潤滑剤貯槽内に位置するため、第２潤滑位置の少なくとも一部分が、潤滑剤貯槽内に存在する潤滑剤と接触する。第１潤滑位置に対する非常時潤滑を確実に行なうためには、第１キャビティを潤滑剤で満たす必要がある。これによっては、潤滑剤貯槽内の潤滑剤のレベルが低下するであろう。非常作動においては、第１キャビティに存在する潤滑剤が還流し、潤滑剤貯槽へ達するであろう。その結果、潤滑剤貯槽内の潤滑剤のレベルが上昇する。しかし、第２潤滑位置に対して、不断に潤滑剤を確実に供給するためには、潤滑剤貯槽内の潤滑剤のレベルが常に一定の状態に保たれる必要がある。
【００２７】
第２キャビティから潤滑剤貯槽へと、潤滑剤をガイド可能な接続部が導かれることにより、潤滑剤貯槽内の潤滑剤のレベルが一定に保たれる、中立的な非常時潤滑が達成される。潤滑剤貯槽に通じる、潤滑剤をガイド可能な接続部の開口は、好適には、潤滑剤貯槽内の潤滑剤のレベルの下に位置する。このようにして潤滑剤は、潤滑剤貯槽から第２キャビティ内へならびに第２キャビティから還流して潤滑剤貯槽内へ、双方向に流れることができる。第２キャビティと潤滑剤貯槽の間の潤滑剤をガイド可能な接続部は、好適には、吸入および圧力ラインである。つまりこのラインは、正負圧により流体を促進するよう構成される。
【００２８】
潤滑剤ポンプ、潤滑剤ポンプと第１キャビティの間の潤滑剤をガイド可能な接続部、第１キャビティ、第１キャビティと出口開口の間の潤滑剤をガイド可能な接続部、出口開口、第１潤滑位置および潤滑剤貯槽は、循環潤滑を行なうための部品であり、従って、循環潤滑を構成する潤滑剤サイクル内部に位置する。対応して潤滑剤ポンプは、潤滑剤の少なくとも一部分を、潤滑剤貯槽から第１キャビティへ促進するよう構成される。さらに潤滑剤は、第１潤滑位置から還流し、潤滑剤貯槽に流入可能である。
【００２９】
非常作動において循環潤滑を中立的に行なうために、第１キャビティおよび第２キャビティを連結する、連結手段を備える。第１キャビティ及び第２キャビティは、第１キャビティから潤滑剤が流出すると、流出したのと同一の分量の潤滑剤が、潤滑剤貯槽から第２キャビティに流入するよう連結される。従って、非常作動において第１キャビティから潤滑剤貯槽に達する潤滑剤の分量が、潤滑剤貯槽から第２キャビティに導かれる。このようにして、潤滑剤貯槽内の潤滑剤のレベルが一定に保たれる。
【００３０】
中立的な非常時潤滑の好適な発展形態において、第１キャビティおよび第２キャビティの容積は、第1キャビティおよび第２キャビティの総容積または容積の合計が、一定に保たれるよう相関する。第１キャビティおよび第２キャビティの連結手段は、第１キャビティの容積が狭まると、対応して第２キャビティの容積が拡がるよう作用する。両キャビティの容積により、各キャビティに含まれる潤滑剤の分量が決定される。その結果、第１キャビティから潤滑剤が流出すると、流出したのと同一の分量の潤滑剤が、潤滑剤貯槽から第２キャビティに流入する。
【００３１】
上述の、第１キャビティおよび第２キャビティの連結は、ピストンが容器内で移動可能であることで実現される。従って、更なる好適な実施形態において、容器は第１キャビティのみならず、第２キャビティを構成する。ピストンは、第１キャビティおよび第２キャビティの間に位置するため、第１キャビティを第２キャビティから分離する。ピストンの第1面は第１キャビティの境界面を構成し、ピストンの第２面は第２キャビティの境界面を構成する。ピストンの移動により、両キャビティのうちの一方のキャビティが狭まり、その間、他方のキャビティは同一の程度で拡がる。
【００３２】
好適には、容器は中空シリンダの形状を備える。中空シリンダ内部に、ピストンが移動可能な状態で配置される。この場合ピストンは、周方向に密閉された接触面に沿って、中空シリンダの内側面に接する。好適には、接触面はシリンダの側面形状を有する。ピストンは、第１キャビティを液密の状態で第２キャビティから分離する。
【００３３】
第１キャビティと出口開口の間、潤滑剤ポンプと第１キャビティの間、および第２キャビティと潤滑剤貯槽の間における、潤滑剤をガイド可能な接続部としては、特に吸入および圧力ラインである、パイプまたはホースが適している。このようにして、歯車装置における随意の位置、特にフリーの構造スペースが存在する位置に、容器を収容可能である。
【００３４】
容器の収容には、潤滑剤貯槽が適する場合が多い。従って、好適な実施形態において、容器は少なくとも部分的に、潤滑剤貯槽内部に配置される。このようにして、第２キャビティと潤滑剤貯槽の間に、潤滑剤をガイド可能な接続部を、容易に構成可能である。その場合、容器に開けた孔により、潤滑剤をガイド可能な状態で、第２キャビティを潤滑剤貯槽と接続可能である。好適には、孔が潤滑剤貯槽内の潤滑剤のレベルの下に位置する。
【００３５】
基本的に、第１キャビティは並列接続または直列接続が可能である。並列接続の場合、潤滑剤を第１キャビティへ導くバイパスを備える。バイパスは、潤滑剤ポンプと出口開口の間の潤滑剤をガイド可能な接続部とする。通常作動において、潤滑剤は、バイパスを経て潤滑位置へと供給される。
【００３６】
その間、第１キャビティが空になるのを防ぐため、第１キャビティと出口開口の間の潤滑剤をガイド可能な接続部に対して、無電流開放弁を装備可能である。通常作動において、つまり電流が存在する場合、この弁は閉じている。停電の際にはこの弁が開放するため、第１キャビティに中間貯蔵された潤滑剤が、第１潤滑位置に到達可能である。
【００３７】
ただしこのような非常時潤滑は、潤滑剤ポンプの動作不能状態の原因に左右されることなく機能する。非常時循環は、潤滑剤ポンプが停電により停止した場合にのみ実行される。これに対して、潤滑剤ポンプが故障した場合には、無電流開放弁は閉じられたままであり、その結果、第１潤滑位置に対して潤滑剤は供給されない。
【００３８】
従って、本発明の好適な実施形態においては、第１キャビティを直列接続する。これは、潤滑剤ポンプにより促進される潤滑剤の全てが、第１キャビティへ導かれることを意味する。そこから潤滑剤は、第１キャビティと出口開口の間の潤滑剤ガイド接続部を通り、第１潤滑位置に達する。これは、特に通常作動に対して言えることである。つまり潤滑剤は、潤滑剤ポンプから、潤滑剤ポンプと第１キャビティの間の潤滑剤をガイド可能な接続部を通って第１キャビティへ流れ、そこから、第１キャビティと出口開口の間の潤滑剤をガイド可能な接続部を通って出口開口へ流れ、出口開口において第１潤滑位置へ達する。潤滑剤が、第１キャビティを経由せずに出口開口に流れることはない。
【００３９】
本発明の実施形態が図示され、以下に詳述される。この場合、一致する参照数字は、同一または機能的に同一の特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】非常時潤滑の一体化型容器を備える歯車装置の図である。
【図２】非常時潤滑の容器の詳細図である。
【００４１】
図１に示す歯車装置１０１は、歯車を有する３本の軸１０３、１０５および１０７を備える。第１軸１０３および第２軸１０５は、両軸１０３および１０５上に位置する歯車が、部分的に、歯車装置１０１内の潤滑剤貯槽１１１のレベル１０９の下に位置するよう配置される。これら歯車に対する潤滑は、油浴潤滑により実行される。
【００４２】
これに対して、第３軸１０７に取り付けられた歯車は、レベル１０９の上に位置する。従って、潤滑が循環潤滑により実行される必要がある。こうした用途のために、潤滑剤ポンプ１１３が装備される。潤滑剤ポンプ１１３は、インテークマニホールド１１５を通して、潤滑剤が潤滑剤貯槽１１１から出るよう促進する。潤滑剤は、ポンプ１１３から、ポンプ１１３と容器１１７の間を走るライン１１９を経て、容器１１７に達する。容器１１７から、潤滑剤は、容器１１７と潤滑剤塗布器１２１の間を走るライン１２３を経て、潤滑剤塗布器１２１に達する。潤滑剤塗布器１２１は複数の出口開口１２５を備え、この出口開口１２５から流出する潤滑剤が、第３軸１０７の歯車に到る。
【００４３】
図２は、容器１１７の構造を示す。容器１１７は、中空シリンダの形状であるため、シリンダ形状のキャビティを備える。ピストン２０１は、キャビティを第１キャビティ２０３および第２キャビティ２０５に分割する。第１キャビティは、潤滑剤をガイド可能な接続部１１９により、潤滑剤をガイド可能な状態で、ポンプ１１３と接続される。さらに第１キャビティ２０３は、潤滑剤をガイド可能な接続部１２３を経て、潤滑剤をガイド可能な状態で、潤滑剤塗布器１２１または出口開口１２５と接続される。
【００４４】
ピストン２０１は、容器１１７に対して、水平または軸方向に移動可能である。図２において、ピストン２０１は、左から右および右から左へ移動可能である。
【００４５】
潤滑剤ポンプ１１３が、潤滑剤を第１キャビティ２０３へ促進すると、図２においてピストン２０１は、左に移動する。これにより、第１キャビティ２０３が拡がり、第２キャビティ２０５は同一の程度で狭まる。
【００４６】
容器１１７の孔２０７は、第２キャビティと潤滑剤貯槽１１１の間に、潤滑剤をガイド可能な接続部を形成する。特に孔２０７は、レベル１０９の下に位置する。ピストン２０１が左に移動する場合、または第２キャビティ２０５が狭まる場合、潤滑剤は、第２キャビティ２０５から、孔２０７を通って潤滑剤貯槽１１１に流入する。
【００４７】
渦巻ばね２０９はピストン２０１に力を及ぼす。この力により、ピストン２０１は、図２において右に移動する。ポンプ１１３が作動不能に陥ると、第１キャビティ２０３が狭まる。これにより、容器１１７とポンプ１１３の間の潤滑剤をガイド可能な接続部１１９に逆止弁２１１が装備されている場合、第１キャビティ２０３から漏れた潤滑剤は、潤滑剤をガイド可能な接続部119を通ってポンプ１１３に還流せずに、潤滑剤をガイド可能な接続部１２３を通って潤滑剤塗布器１２１に達する。
【００４８】
第２キャビティ２０５は、第１キャビティ２０３が狭まるのと同一の程度で拡がる。この場合、潤滑剤は孔２０７を通って、潤滑剤貯槽１１１から第２キャビティ２０５に流入する。このようにして、レベル１０９が一定に保たれる。
【符号の説明】
【００４９】
１０１    歯車装置
１０３    歯車
１０５    軸
１０７    軸
１０９    レベル
１１１    潤滑剤貯槽
１１３    潤滑剤ポンプ
１１５    インテークマニホールド
１１７    容器
１１９    ライン
１２１    潤滑剤塗布器
１２３    ライン
１２５    出口開口
２０１    ピストン
２０３    キャビティ
２０５    キャビティ
２０７    孔
２０９    渦巻ばね
２１１    逆止弁
【図１】
0006488316.tif 000002
【図２】
0006488316.tif 000003