風(fēng)力渦輪機(jī)的涂覆部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及作為風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分的部件。該部件與潤滑劑接觸并且承受與潤滑劑接觸的影響。本發(fā)明還涉及減少原子氫向風(fēng)力渦輪機(jī)的部件內(nèi)擴(kuò)散的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力渦輪機(jī)中的軸承通常遭受脆性剝落，這導(dǎo)致軸承的過早失效。這會導(dǎo)致軸承的零件或軸承整體的昂貴的更換。脆性剝落被認(rèn)為是由于滾動疲勞載荷和可擴(kuò)散氫的存在的結(jié)合所導(dǎo)致。當(dāng)維護(hù)條件導(dǎo)致潤滑劑的分解時，氫從用過的潤滑劑釋放。使?jié)櫥瑒┓纸獾木S護(hù)條件能夠由流經(jīng)軸承的電流所導(dǎo)致。此外，在嚴(yán)重負(fù)載下的摩擦化學(xué)、摩擦機(jī)械和摩擦物理條件能夠?qū)е聺櫥瑒┑姆纸狻?br>[0003]因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種避免或者至少減少原子氫向風(fēng)力渦輪機(jī)的部件內(nèi)擴(kuò)散的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目標(biāo)是通過獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的進(jìn)一步特征。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有涂層的部件，其中該部件是風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分，該部件接觸潤滑劑并且潤滑劑包含原子氫。涂層至少部分地覆蓋部件的表面。通過誘發(fā)原子氫重組成氫氣，涂層減少原子氫向部件內(nèi)的擴(kuò)散。
[0006]在本申請的背景下，風(fēng)力渦輪機(jī)是能夠?qū)碜燥L(fēng)的風(fēng)能(即動能)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。有利地，機(jī)械能隨后被用于發(fā)電。風(fēng)力渦輪機(jī)也被稱為風(fēng)力發(fā)電站。
[0007]風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔、機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子、轂和轉(zhuǎn)子葉片。機(jī)艙被設(shè)置成經(jīng)由偏航軸承可隨塔的頂部旋轉(zhuǎn)。機(jī)艙容納發(fā)電機(jī)。另外，轉(zhuǎn)子的大部分也被機(jī)艙容納。轂經(jīng)由主軸承被安裝成相對于機(jī)艙可旋轉(zhuǎn)?？梢岳缡莾蓚€轉(zhuǎn)子葉片或三個轉(zhuǎn)子葉片或甚至更多個轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子葉片被附接到轂。最常見建造的風(fēng)力渦輪機(jī)是變槳風(fēng)力渦輪機(jī)，其表示每個轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)由變槳軸承被可旋轉(zhuǎn)地安裝到轂。
[0008]因此，在常見建造的風(fēng)力渦輪機(jī)中能夠存在不同大小和功能的多個軸承。這些軸承必須支撐相當(dāng)大的載荷。一方面，諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的部件的凈質(zhì)量和重量或者撞擊風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)流動的持續(xù)載荷作用在軸承上。另外，諸如陣風(fēng)引發(fā)的極端載荷作用在軸承上。因?yàn)檎J(rèn)為風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)該在通常嚴(yán)酷的條件中運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)十年，所以風(fēng)力渦輪機(jī)的部件的過早失效是個問題。具體與軸承有關(guān)的一個過早失效機(jī)理被認(rèn)為是由于脆性剝落或白蝕裂紋所導(dǎo)致的。該失效機(jī)理與原子氫的擴(kuò)散有關(guān)，該原子氫擴(kuò)散到風(fēng)力渦輪機(jī)的部件(例如軸承的零件)內(nèi)。隨后，氫原子使材料性質(zhì)弱化，特別是延展性，這導(dǎo)致材料的微觀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部局部變形。隨后，這會導(dǎo)致納米晶白蝕結(jié)構(gòu)和裂紋形成。
[0009]本發(fā)明的構(gòu)思是向所考慮的風(fēng)力渦輪機(jī)的部件施加涂層。涂層被選擇成使得其誘發(fā)原子氫重組成氫氣。因此，阻止或減少了如所說的原子氫向部件內(nèi)的擴(kuò)散。換言之，借助于涂層阻止了可能損壞且危害部件的原子氫進(jìn)入(即擴(kuò)散到)部件內(nèi)。涂層本身誘發(fā)原子氫反應(yīng)(即重組)成氫氣，其中所述氫氣不易于如原子氫那樣進(jìn)入或擴(kuò)散到部件內(nèi)。
[0010]有利地，部件完全被涂層覆蓋。然而，僅覆蓋部件的表面的一部分也是足夠的。
[0011]在有利實(shí)施例中，部件相對于風(fēng)力渦輪機(jī)的另一部件處于相對運(yùn)動。
[0012]因此，如果在產(chǎn)生摩擦處所述涂層被應(yīng)用到部件，則所述涂層是特別有價值的。這對于規(guī)律地產(chǎn)生摩擦的部件而言是特別有意義的。換言之，當(dāng)發(fā)生摩擦學(xué)相互作用(其通常稱為磨損)時，涂層是尤其有利的。磨損的主要類型包括磨蝕、摩擦、腐蝕和侵蝕。雖然磨損已經(jīng)被潤滑劑減少，但是在風(fēng)力渦輪機(jī)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間磨損仍然是一個問題。
[0013]在另一有利實(shí)施例中，部件與另一部件直接接觸。
[0014]在另一有利實(shí)施例中，原子氫是由于在部件和另一部件之間的摩擦學(xué)相互作用和/或由于流經(jīng)潤滑劑的電流所導(dǎo)致的潤滑劑的部分分解的產(chǎn)物。
[0015]摩擦學(xué)相互作用的一部分、流經(jīng)潤滑劑的電流也會有助于在潤滑劑中產(chǎn)生原子氫，這隨后會損壞部件。在風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承的環(huán)境中的電流尤其在主軸承的情況中是有重要作用的。主軸承主要將風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子連接于定子。因?yàn)閮蓚€零件具有與發(fā)電機(jī)的直接連接，在此會產(chǎn)生電流，所以實(shí)際上將難以完全避免電流流經(jīng)主軸承。
[0016]在另一有利實(shí)施例中，部件是軸承，具體地是風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸承。
[0017]在另一有利實(shí)施例中，部件包括軸承的滾動元件和/或滾道。
[0018]原則上，滾動元件軸承包括滾珠或滾子，其用于減小在兩個軸承部件之間的摩擦。被用于滾動元件軸承中的滾動元件可以是圓柱滾子、錐形滾子、球面滾子或滾針。
[0019]錐形滾子軸承例如具有如下優(yōu)點(diǎn):其能夠承載大的軸向力并且能夠承受大的徑向力。這例如有益于將軸承用作風(fēng)力渦輪機(jī)中的主軸承。
[0020]在另一有利實(shí)施例中，部件包含金屬，具體是鋼。
[0021]鋼具有易于獲取且具有高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]在另一有利實(shí)施例中，涂層的平均厚度低于10微米。
[0023]涂層的最佳厚度取決于多個因素。一個因素是部件的大小。例如如果部件的大小僅在例如毫米或厘米的范圍內(nèi)，則納米范圍內(nèi)的涂層平均厚度會是足夠的。影響涂層的最佳平均厚度的另一個因素是在風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的磨損強(qiáng)度，即摩擦量。如果所考慮的部件易于遭受相當(dāng)大的磨損，則推薦更厚的涂層。這也應(yīng)用于橫穿或進(jìn)入潤滑劑內(nèi)的電流的量，該電流的量也對涂層的推薦厚度具有影響。
[0024]在另一有利實(shí)施例中，涂層包含催化劑，具體是固體催化劑，以用于誘發(fā)原子氫重組成氫氣。
[0025]如化學(xué)反應(yīng)的通常情況那樣，所需化學(xué)反應(yīng)可以通過添加催化劑被增強(qiáng)或誘發(fā)。
[0026]有利地，催化劑是骨架催化劑，具體是骨架金屬催化劑。
[0027]在另一有利實(shí)施例中，涂層包含鎳。
[0028]具體地，涂層包含拉內(nèi)镲(Raney镲)。拉內(nèi)镲是主要由從镲銷合金得到的镲構(gòu)成的細(xì)粒固體。各種細(xì)粒是已知的，不過大部分是灰色固體。
[0029]此外，本發(fā)明涉及通過使用至少部分覆蓋風(fēng)力渦輪機(jī)的部件的表面的涂層來減少原子氫向該部件內(nèi)的擴(kuò)散的方法。所述部件接觸潤滑劑，其中潤滑劑包含原子氫并且涂層被構(gòu)成使得誘發(fā)原子氫結(jié)合成氫氣。
[0030]隨后借助于圖1更具體地示出本發(fā)明。圖1示出了優(yōu)選構(gòu)造并且不限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0031]圖1示出了具有涂覆部件的滾動元件。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1示出了滾動元件軸承3，其包括第一軸承元件7和第二軸承元件8。圖1中示出滾動元件軸承3可以例如代表風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸承。第二軸承元件8可以相對于風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙和塔靜止，而第一軸承元件7可以相對于第二軸承元件8可旋轉(zhuǎn)。在圖1中，分別示出了第一軸承元件7和第二軸承元件8的滾道I。兩個滾道I彼此間隔開一定間隙。該間隙填充有潤滑劑4。由于潤滑劑4的退化，基于雙原子氫氣產(chǎn)生原子氫。
[0033]原子氫可對軸承元件7、8以及滾動元件2具有有害影響。更具體地，會產(chǎn)生也被表述為白蝕裂紋的脆性剝落。為了防止或者至少減緩原子氫向軸承元件7、8或滾動元件2內(nèi)的擴(kuò)散，各個部件的表面有利地被涂層5覆蓋。
[0034]在圖1的示例中，第一軸承元件7的滾道1、第二軸承元件8的滾道I和滾動元件2全部被涂層5覆蓋。替代性地，也能夠僅覆蓋軸承元件7、8的滾道I和滾動元件2中的一者或兩者。示例性地，涂層5的厚度6達(dá)到5微米。
[0035]附圖中的圖示是示意性形式。
[0036]雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明不被所公開的示例限制，并且在不背離本發(fā)明范圍的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對其作出大量額外的改進(jìn)和變化。
[0037]還應(yīng)該注意到，貫穿本申請“一”或“一種”的使用不排除多個，并且“包括”不排除其他步驟或者要素。而且，結(jié)合實(shí)施例描述的要素可以相組合。還應(yīng)該注意到，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不意味著限制權(quán)利要求的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有涂層(5)的部件， 其中 所述部件是風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分， 所述部件接觸潤滑劑(4)并且所述潤滑劑(4)包含原子氫，以及 所述涂層(5)至少部分地覆蓋所述部件的表面， 其特征在于 通過誘發(fā)所述原子氫重組成氫氣，所述涂層(5 )減少所述原子氫向所述部件內(nèi)的擴(kuò)散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件， 其特征在于所述部件相對于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的另一部件處于相對運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的部件， 其特征在于所述部件與所述另一部件直接接觸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的部件， 其特征在于所述原子氫是由于在所述部件和所述另一部件之間的摩擦學(xué)相互作用和/或由于流經(jīng)所述潤滑劑(4)的電流所導(dǎo)致的所述潤滑劑(4)的部分分解的產(chǎn)物。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的部件， 其特征在于所述部件是軸承，具體是所述風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸承。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的部件， 其特征在于所述部件包括所述軸承的滾動元件(2)和/或滾道(I)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的部件， 其特征在于所述部件包含金屬，具體是鋼。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的部件， 其特征在于所述涂層(5)的平均厚度(6)小于10微米。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的部件， 其特征在于所述涂層(5)包含催化劑，具體是固體催化劑，以用于誘發(fā)所述原子氫重組成氫氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的部件， 其特征在于所述催化劑是骨架催化劑，具體是骨架金屬催化劑。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的部件， 其特征在于所述涂層(5)包含鎳。
12.—種通過使用至少部分覆蓋風(fēng)力渦輪機(jī)的部件的表面的涂層(5)來減少原子氫向所述部件內(nèi)的擴(kuò)散的方法， 其中 所述部件接觸包含原子氫的潤滑劑(4)，以及 所述涂層(5)被構(gòu)成使得誘發(fā)所述原子氫重組成氫氣。
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)的涂覆部件。具體地，本發(fā)明涉及一種具有涂層（5）的部件，其中該部件是風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分，該部件接觸潤滑劑（4）并且潤滑劑（4）包含原子氫。涂層（5）至少部分地覆蓋所述部件的表面。通過誘發(fā)所述原子氫重組成氫氣，所述涂層（5）減少所述原子氫向所述部件內(nèi)的擴(kuò)散。本發(fā)明還涉及通過使用這種涂層（5）來減少原子氫向風(fēng)力渦輪機(jī)的部件內(nèi)的擴(kuò)散的方法。
【IPC分類】F16C33-34, F16C33-66, F16C33-62, F16C33-32, F16C33-58
【公開號】CN104806639
【申請?zhí)枴緾N201510042564
【發(fā)明人】R.B.弗蘭德森
【申請人】西門子公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月28日
【公告號】EP2899398A1, US20150211495