本發(fā)明涉及具有至少一個渦輪齒輪箱裝置的齒輪箱設(shè)備,其中,齒輪箱設(shè)備向齒輪箱裝置提供部分真空(特別是在齒輪箱的殼體內(nèi)限定的內(nèi)部容積/腔內(nèi)),其中,齒輪箱設(shè)備包括真空泵、真空油箱、聯(lián)接到真空油箱的油泵、多個閥、連接真空油箱和齒輪箱裝置以及真空泵的管道、傳感器單元、以及用于至少控制真空泵和油泵的控制單元。本發(fā)明還涉及與真空部件聯(lián)接/聯(lián)接到真空部件以確保齒輪箱內(nèi)的部分真空的齒輪箱。此外,本發(fā)明涉及在齒輪箱設(shè)備中在至少一個渦輪齒輪箱裝置內(nèi)提供和維持部分真空的方法,其中,真空泵與齒輪箱裝置的內(nèi)部容積(腔)連通,其中,聯(lián)接到真空油箱的油泵向齒輪箱裝置提供油并且可選地還向潤滑管道提供油,其中,控制單元至少控制真空泵和油泵。特別地,本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明相應(yīng)的獨(dú)立權(quán)利要求的齒輪箱設(shè)備和方法。
背景技術(shù):
1、齒輪箱裝置通常安裝在大功率傳動系中。特別是在高效率和高速/功率齒輪箱裝置的情況下,有效地降低功率損失可以被認(rèn)為是嚴(yán)格要求。先前已知的齒輪箱,尤其是固定比傳動齒輪箱,可以在齒輪部/齒部處設(shè)置部分真空,這尤其是在需要超過99%的效率的情況下被認(rèn)為是有效措施,特別是在渦輪齒輪箱中。本發(fā)明涉及提供這種部分真空的背景下的進(jìn)一步改進(jìn)。
2、已知,一些損失是由于存在于齒輪齒之間的潤滑劑和冷卻劑,和/或由于以高速操作的帶齒部件產(chǎn)生的氣體湍流,和/或由于齒部的齒之間和支撐旋轉(zhuǎn)軸的軸承中的摩擦而產(chǎn)生。在部分真空中,由齒的高周向速度引起的湍流造成的損失可以顯著減少。本發(fā)明關(guān)注于產(chǎn)生和維持所述部分真空的過程中所涉及的泵操作樣式,同時確保高效率,其中,也可以涉及潤滑劑和冷卻劑的特定使用方式。
3、us?6,374,949?b2描述了一種用于傳動裝置的潤滑系統(tǒng)的安全裝置,其中,借助于真空泵維持部分真空,其中,借助于傳感器監(jiān)測壓力和油填充/體積。
4、fr?3?035?164?b1描述了一種用于部分真空操作的傳動裝置,其中,通過至少部分地將齒部潤滑油與軸承潤滑油分離(在部分真空操作中),齒部潤滑油可以經(jīng)由輸送泵供給到齒輪單元外部的油收集容器,并且其中,齒部潤滑油還可以經(jīng)由止回閥(在大氣操作中)輸送到油收集容器。
5、wo?96/15392a1描述了向齒輪箱提供氣體或在齒輪箱內(nèi)提供部分真空的構(gòu)思,其中,空氣可以借助于也適于去除油的泵從齒輪箱排出,并且其中,有齒輪被裝配在徑向軸承中并且優(yōu)選地還裝配在額外內(nèi)部殼體內(nèi)。
6、wo?2003/074903?a2描述了一種齒輪機(jī)構(gòu),其被構(gòu)造成用于產(chǎn)生稀薄氣氛并且包括用于降低容納至少兩個帶齒部件的殼部中的氣體壓力的裝置,其中,第一容器與第二容器連通,該第二容器與儲存箱連通,其中,容器和儲存箱設(shè)置成使得油能夠通過重力流而連續(xù)地流入。
7、us?5?101?936?a公開了一種真空操作干式底殼系統(tǒng),其包括齒輪箱裝置、真空油箱、聯(lián)接到真空油箱的油泵、和閥;其中,真空油箱和閥提供可選擇/可切換的虹吸設(shè)備,使得借助于真空泵并經(jīng)由真空油箱在齒輪箱裝置的內(nèi)部容積內(nèi)確保可預(yù)定義的真空度。
8、從這種情況出發(fā),本發(fā)明關(guān)注于提供部分真空的齒輪箱設(shè)備的改進(jìn)效率,其中,可以考慮確保在部分真空和大氣操作兩者中的功能/行為的改進(jìn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)思,其允許在部分真空和可選地也在大氣條件下操作實現(xiàn)齒輪箱設(shè)備的高效率,其中,改進(jìn)所涉及的泵送技術(shù)的功能/行為以及可選地還改進(jìn)使用潤滑或冷卻介質(zhì)的方式。特別地,本發(fā)明的目的是在很大功能性程度的背景下確保齒輪箱裝置的高效率和高系統(tǒng)安全性,該齒輪箱裝置主要在部分真空(例如,比環(huán)境或周圍壓力低約500mbara或約50%)中操作,特別是針對于渦輪齒輪箱,其中,優(yōu)選地考慮和優(yōu)化在部分真空中的操作和在大氣條件下的操作兩者。特別是渦輪齒輪箱裝置以非常高的速度操作。
2、本發(fā)明的目的通過獨(dú)立的主要權(quán)利要求的特征來解決。在從屬權(quán)利要求中指出了有利的特征。從屬權(quán)利要求的特征可以與主權(quán)利要求和其他從屬權(quán)利要求的特征組合。
3、本發(fā)明的一個方面涉及一種包括改進(jìn)的泵設(shè)備(和過程)的齒輪箱設(shè)備。
4、特別地,該目的因此通過具有至少一個渦輪齒輪箱裝置、尤其是具有高效率渦輪齒輪箱裝置的齒輪箱設(shè)備來解決,其中,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造成用于在齒輪箱裝置內(nèi)提供部分真空,齒輪箱設(shè)備包括與齒輪箱裝置的內(nèi)部容積(部分真空腔)連通的真空泵、真空油箱(其與齒輪箱裝置的主油箱分離)、聯(lián)接到真空油箱的油泵、多個閥、連接真空油箱和齒輪箱裝置以及真空泵的管道;其中,齒輪箱設(shè)備還包括傳感器單元,該傳感器單元包括至少一個傳感器,其中,齒輪箱設(shè)備還包括控制單元,該控制單元被配置用于根據(jù)至少一個傳感器的實際傳感器數(shù)據(jù)分別至少控制真空泵和油泵(以及可選地其他相關(guān)閥和/或儀器),其中,真空油箱和閥中的至少一個閥提供可選擇/可切換虹吸設(shè)備,使得借助于真空泵并經(jīng)由真空油箱在內(nèi)部容積(部分真空腔)內(nèi)確保預(yù)定義/可預(yù)定義的真空度,其中,通過根據(jù)至少一個傳感器的實際傳感器數(shù)據(jù)控制真空泵來控制/可控制預(yù)定義/可預(yù)定義的真空度(可以根據(jù)可預(yù)定義的操作模式進(jìn)行控制),傳感器數(shù)據(jù)包括以下類型的數(shù)據(jù)中的至少一種:與內(nèi)部容積(部分真空腔)內(nèi)的真空度相關(guān)的壓力傳感器數(shù)據(jù)、與齒輪箱裝置相關(guān)的空氣泄漏傳感器數(shù)據(jù)。這種構(gòu)造還確保了真空泵的有效和高效操作,尤其是考慮到實際條件。
5、換句話說,本發(fā)明還提供了一種特別用于渦輪齒輪箱(高速和高功率齒輪箱)的效率助推器。特別地,本發(fā)明可以有利地實施在例如需要大于99%的全局效率并且初始具有已經(jīng)接近例如98.5%的效率的任何渦輪齒輪箱中。通過某些類型的齒輪箱已經(jīng)達(dá)到了這種效率水平,特別是在發(fā)電領(lǐng)域以及石油和天然氣工業(yè)中。因此,本發(fā)明提供了在剩余1%損失的背景下的進(jìn)一步改進(jìn)(這在高功率設(shè)備中遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能忽略)。本發(fā)明的一些優(yōu)點可以總結(jié)如下:
6、-本發(fā)明允許實現(xiàn)有效地降低功率損失(特別是風(fēng)阻損失和泵送損失),尤其是在具有最小99%效率水平的背景下;
7、-本發(fā)明允許實現(xiàn)有效且高效地降低齒周圍的大氣壓力(例如約500mbara或更低的部分真空度);
8、-真空泵的轉(zhuǎn)速可以基于或基于實際傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行控制并且可以被配置為自調(diào)整,特別是在反饋控制的背景下;
9、-同樣,用于冷卻齒部的油的量可以基于或者基于實際傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行控制并可被配置為自調(diào)整;
10、-本發(fā)明可以有利于更長維護(hù)間隔,至少對于真空泵,而且也對于所涉及的其他部件,尤其是延長至少5倍或甚至10倍;
11、-此外,本發(fā)明允許容易地實現(xiàn)對電力中斷或微切斷的抗性,特別是包括重啟模式(根據(jù)其自身條件/狀況重啟);
12、-本發(fā)明可以包括至少關(guān)于主要相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的記錄和存儲功能(特別是在控制單元內(nèi)),特別是通過由控制單元提供的自動化算法,從而便于監(jiān)測和控制齒輪箱裝置和相關(guān)部件。
13、本發(fā)明可以例如在以下類型的系統(tǒng)中實現(xiàn):嵌入式或獨(dú)立式。專用于冷卻齒部或潤滑整個齒輪箱的油也可以同樣傳輸,特別是根據(jù)系統(tǒng)的類型(嵌入式或獨(dú)立式)。應(yīng)當(dāng)注意,在嵌入式實施方式中,油傳遞有利地由齒輪箱的底側(cè)實現(xiàn),即,不需要重新噴射來冷卻或潤滑齒部。經(jīng)過齒輪箱的底部(其中油可以與來自軸承的油混合)后,油通過重力傳輸?shù)?主潤滑油箱。
14、相反地,現(xiàn)有技術(shù)中,在現(xiàn)有齒輪箱真空系統(tǒng)中,借助于止回閥而不是自動閥來產(chǎn)生或控制部分真空,并且/或者真空泵速度是固定/預(yù)定義的(而不是參考期望真空度和進(jìn)入齒輪箱的空氣流量而可變且受控的),并且/或者齒部上/至齒部的油流是預(yù)定義的(而非受控的),并且/或者在維護(hù)能力或處理斷電或電微切斷的能力或?qū)χ饕獏?shù)的受控記錄和存儲方面沒有任何規(guī)定。
15、本發(fā)明提供了一種總體構(gòu)思,其允許同時實現(xiàn)高效率、高系統(tǒng)安全性和高過程可變性,特別是在具有相當(dāng)纖細(xì)設(shè)計(裝置和過程)的背景下。此外,特別是基于由本文所述的傳感器單元所提供的傳感器數(shù)據(jù),至少參考至少真空泵的功率水平和部分真空度,特別是還基于由測量真空泵的操作狀態(tài)的至少一個加速度計提供的傳感器數(shù)據(jù)(特別是在系統(tǒng)監(jiān)測和維護(hù)的背景下,例如提供增加超過5倍或甚至10倍的更長維護(hù)間隔),促進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測。
16、齒輪箱設(shè)備的渦輪齒輪箱裝置特別設(shè)計用于高達(dá)每分鐘5,000轉(zhuǎn)、特別是高達(dá)每分鐘10,000轉(zhuǎn)、優(yōu)選地高達(dá)每分鐘25,000轉(zhuǎn)并且特別優(yōu)選地高達(dá)每分鐘50,000轉(zhuǎn)的速度。特別地,渦輪齒輪箱裝置被設(shè)計用于高達(dá)0.2mw、優(yōu)選地高達(dá)5mw、特別地高達(dá)50mw并且特別優(yōu)選地高達(dá)100mw的輸出功率。渦輪齒輪箱裝置可以提供至少97%、特別是至少98%并且優(yōu)選地至少99%的效率。提供至少99%的效率的渦輪齒輪箱也被稱為“高效率渦輪齒輪箱裝置”。
17、根據(jù)本公開,術(shù)語“真空油箱”表示與主(潤滑)油箱不同的油箱,并且其設(shè)置在虹吸設(shè)備內(nèi)(或作為虹吸設(shè)備的一部分),并且其允許在若干操作條件中的至少一個條件下實現(xiàn)緩沖從齒輪箱到主(潤滑)油箱(而主供油由直接聯(lián)接到齒輪箱的至少一個油箱提供)或經(jīng)由齒輪箱到主潤滑油箱的油流(尤其是油流在從齒輪箱到主潤滑油箱的區(qū)段內(nèi)由重力驅(qū)動的情況下)。
18、根據(jù)本公開,齒輪箱裝置的術(shù)語“內(nèi)部容積”(部分真空腔/區(qū)域)表示其中應(yīng)/將按照預(yù)期提供部分真空的區(qū)域(例如,500mbara)。該內(nèi)部容積可以例如包括包圍小齒輪和輪的區(qū)域,并且該區(qū)域由尤其位于該區(qū)域中所涉及軸上的至少一個額外密封件所分隔/封裝。
19、根據(jù)本公開,齒輪箱裝置的術(shù)語“容積”通常表示由齒輪箱的殼體所包圍的容積。
20、在下文中,通過更詳細(xì)地參考一些特征來概括地描述本發(fā)明的一些單元和部件。特別地,發(fā)明性裝置/過程可以包括以下構(gòu)成部中的至少一些:齒輪箱、至少一個真空油箱(除了向齒輪箱提供油的主油箱之外)、連接真空油箱和齒輪箱的管道、至少一個油泵、至少一個真空泵(優(yōu)選地,可以精確的方式調(diào)整/控制速度/功率水平)、提供對可切換虹吸功能的自動致動的自動閥、至少一個感測單元和控制單元。特別地,發(fā)明性裝置/方法可以有利地在具有以下組成部的背景下實施:油高壓系統(tǒng)、允許實現(xiàn)控制進(jìn)入齒輪箱的內(nèi)部殼體的空氣流的軸密封件。
21、在下文中,將更詳細(xì)地描述有利的操作模式:真空油箱在齒輪箱裝置和真空泵之間互連使得真空油箱可以用作虹吸部(其在功能上優(yōu)選地可借助于至少一個自動閥切換),其中,真空油箱允許真空僅包含在齒輪箱中以及該箱的上部部分中。包括至少三個管的管道確保真空泵和齒輪箱裝置以及真空油箱的高效聯(lián)接,其中,管道包括將齒輪箱連接到真空油箱的至少一個管以及將真空油箱連接到齒輪箱的底部部分或管道系統(tǒng)的至少兩個管,該管道系統(tǒng)將齒輪箱連接到齒輪箱設(shè)備(或機(jī)組)的潤滑系統(tǒng)。這些管的長度可以盡可能減小,尤其是在實現(xiàn)嵌入式實施方式的情況下。根據(jù)一個實施例,管道包括在部分真空的背景下提供功能性的至少七個管,即第一管(連接齒輪箱內(nèi)部容積和油箱的吸入管)、第二管(連接油箱和真空泵的吸入管)、第三管(連接油箱和油泵以及齒輪箱裝置的聯(lián)接油管,其中該聯(lián)接管可以有利地鏈接到第六管和第七管中的一者)、第四管(連接齒輪箱裝置和真空泵的油吸入/供給管,從而提供冷卻和/或潤滑油),第五管(連接真空泵和齒輪箱裝置的油再供給管,其中該再供給管可以有利地鏈接到第六和第七管中的一者)、第六管和第七管(分別鏈接真空油箱和齒輪箱裝置的大氣部分的第一和第二大氣聯(lián)接管)。油泵被設(shè)置和構(gòu)造成將油從真空油箱泵送到例如發(fā)電或壓縮管線的主潤滑系統(tǒng)。油泵優(yōu)選地由變速電動機(jī)驅(qū)動,其中,油泵的速度可以根據(jù)例如真空油箱中的油位來控制。至少一個真空泵被設(shè)置和構(gòu)造成用于將大氣壓力降低到允許將圍繞齒部的氣體的密度降低到例如環(huán)境大氣壓力的最少50%的水平。真空泵的速度(設(shè)定參數(shù))根據(jù)至少一個測量或評估的參數(shù)而可調(diào)整/被調(diào)整,特別是根據(jù)由于齒輪箱裝置的輸入或輸出軸與軸密封件之間存在的實際間隙而導(dǎo)致的空氣泄漏(該間隙值可以取決于齒輪箱裝置的實際功率水平,該依賴性可以任選地在系統(tǒng)控制的背景下來評估和處理)。優(yōu)選地,真空泵經(jīng)由齒輪箱進(jìn)油系統(tǒng)(該特征可以被認(rèn)為提供了顯著增強(qiáng)構(gòu)造)而冷卻和潤滑。真空泵設(shè)備優(yōu)選地配備有加速度計,該加速度計被構(gòu)造成檢查泵的機(jī)械部件的振動參數(shù),從而也便于預(yù)測性維護(hù)。齒輪箱設(shè)備還包括至少兩個自動閥(常開),其允許真空油箱在該至少兩個自動閥關(guān)閉時用作虹吸部(可切換虹吸功能),其中,兩個自動閥的冗余性尤其是出于安全原因(從而防止打開故障)也是有利的。優(yōu)選地,齒輪箱設(shè)備還包括油高壓系統(tǒng),其被設(shè)置和構(gòu)造成用于關(guān)閉與真空油箱聯(lián)接的自動閥,其中,油高壓優(yōu)選地包括油箱、高壓泵以及用于在閥關(guān)閉時防止閥打開的止回閥。優(yōu)選地,齒輪箱設(shè)備還包括至少一個自動閥,其被構(gòu)造和設(shè)置成用于調(diào)整輸送到齒輪箱的齒輪部/齒部的(冷卻)油的量。優(yōu)選地,提供一個或兩個額外自動閥(常開)以將真空油箱的上部部分和齒輪箱的上部部分分別鏈接到大氣。這些閥在真空操作下關(guān)閉,并且如果需要,其允許齒輪箱更快地返回到大氣壓力。齒輪箱裝置可以包括軸密封件,其允許控制進(jìn)入齒輪箱的內(nèi)部容積的空氣流,尤其是在真空運(yùn)行條件下。
22、特別地,控制單元可以控制與以下操作條件中的至少一個相關(guān)的至少一個參數(shù),所述操作條件可以由適當(dāng)傳感器監(jiān)測,其中操作條件可以由技術(shù)人員根據(jù)個人偏好來實現(xiàn):油位(傳感器)、真空度(傳感器)、速度/功率水平(傳感器)以及油溫(傳感器)和真空泵溫度(傳感器)、閥位置(傳感器)、尤其是所涉及的泵的電機(jī)的溫度。
23、控制單元還可以提供用戶界面,例如觸摸屏(人機(jī)界面)??刂茊卧€可以控制/管理電微切斷或中斷的情況下的任何操作以及正常啟動/停止序列以及緊急停止序列。特別地,基于由傳感器單元提供的傳感器數(shù)據(jù),可以使(重新)啟動序列更高效且更安全。控制單元還可以與(本設(shè)備和/或任何其它機(jī)組的)任何其它系統(tǒng)部件的任何其它單元通信??刂茊卧€可以包括以下功能:預(yù)測或預(yù)定義自動閥的打開/致動時間;預(yù)定義特別是在真空泵和自動閥上的預(yù)防性維護(hù);調(diào)整設(shè)置參數(shù);提供對設(shè)置參數(shù)和/或程序的訪問,特別是經(jīng)由登錄和密碼。
24、特別地,控制單元可以被預(yù)設(shè)為控制以下參數(shù)/數(shù)據(jù)中的至少一些或全部:油箱中的油位(調(diào)整和警報)、齒輪箱和油箱的上部部分中的真空度、油泵和真空泵的(最小)速度、自動閥的位置(打開/關(guān)閉)、真空泵的溫度、油泵和真空泵的電機(jī)的溫度、用于控制允許冷卻齒輪箱的齒的油流的自動閥的位置(打開或部分關(guān)閉)。
25、控制單元(或者具有類似功能的自動單元)還允許實現(xiàn):
26、-經(jīng)由觸覺屏(人機(jī)界面)與用戶交互;
27、-以高水平的安全性和效率管理機(jī)組電微切斷或中斷(例如,對于短持續(xù)時間的微切斷,能量存儲單元允許控制單元不關(guān)閉而是啟動自動重啟序列;對于長持續(xù)時間,控制單元可以自動重新設(shè)置以至少將真空系統(tǒng)置于安全配置);
28、-與控制機(jī)組的其它部件的其它自動機(jī)/控制單元通信(例如,借助于無線通信模塊);
29、-控制正常啟動停止序列以及緊急停止序列;
30、-記錄和存儲系統(tǒng)的主要參數(shù);
31、-檢查自動閥的打開時間;
32、-對真空泵以及自動閥進(jìn)行預(yù)防性維護(hù);
33、-易于調(diào)整設(shè)置參數(shù);
34、-經(jīng)由登錄名和密碼訪問設(shè)置參數(shù)和相應(yīng)的計算機(jī)程序。
35、因此,本發(fā)明還允許容易地實現(xiàn)以下功能:
36、-特別是基于對真空泵的速度/功率水平的調(diào)整,特別是取決于分別通過齒輪箱或經(jīng)由其軸密封系統(tǒng)的真實(實際的、有效的、瞬時的)空氣流,降低(電)功率消耗;
37、-特別是基于在(部分)真空條件對下至少一個自動閥的適當(dāng)致動,將施加到齒部的油量減少到最小需要,特別是為了防止由于總油壓相對于大氣壓力的增加而導(dǎo)致的油流增加;
38、-避免使用/需要被放置在將齒輪箱連接到真空油箱的管上的熱膨脹補(bǔ)償器且反之亦然,特別是通過提供短長度的管以確保任何熱膨脹顯著減小到最小,從而因此減小在凸緣上引起的任何力;
39、-即使在電微切斷或中斷的情況下也安全運(yùn)行/操作;
40、-預(yù)測性維護(hù)控制,特別是基于重新設(shè)置初始機(jī)組參數(shù)和檢查(主)閥的打開時間;
41、-增加對一個或多個真空泵的維護(hù)間隔,特別是基于經(jīng)由齒輪箱的潤滑系統(tǒng)更新一個或多個真空泵的油的構(gòu)思(從而也減少污染油的任何顆粒),其中,檢查真空泵的不同機(jī)械部件的損壞程度可以通過加速度計來執(zhí)行,從而允許將維護(hù)間隔從例如2.500小時增加到超過32.000小時;
42、-尤其是在針對緊急停止預(yù)定義條件的背景下,尤其是基于對系統(tǒng)的主要參數(shù)的記錄和監(jiān)測/分析,來追溯事件,從而減少運(yùn)行系統(tǒng)的檢查/調(diào)查所需的時間,并且由此還限制了現(xiàn)場任何技術(shù)人員搜索任何故障的需要并且還限制了拆卸任何部件的任何要求。
43、已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在嵌入式構(gòu)造中,與獨(dú)立式構(gòu)造相比,本齒輪箱設(shè)備的部件少消耗至少1/2的電力以實現(xiàn)相同的真空度。與獨(dú)立式構(gòu)造的整個齒輪箱中的真空相比,在嵌入式構(gòu)造中,齒輪箱中的真空僅在齒部附近實現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)提及,獨(dú)立式構(gòu)造優(yōu)選地專用于最初不設(shè)計為在真空下運(yùn)行的任何類型的齒輪箱。因此,本發(fā)明提供了一種可以對于兩種類型的系統(tǒng)(嵌入式和獨(dú)立式)均可考慮高效率而實現(xiàn)的構(gòu)思。
44、擬人化術(shù)語在此處未以中性形式表述的程度上可以指本公開范圍內(nèi)的所有詞性。本文中使用的任何英語術(shù)語或縮寫是習(xí)慣的行業(yè)術(shù)語,并且是英語技術(shù)人員所熟悉的。
45、在先前的齒輪箱系統(tǒng)中,可實現(xiàn)效率水平更低并且只能部分地并且基于相對高的努力來實現(xiàn)由本發(fā)明提供的功能。特別地,參考wo?2003/074903a2的教導(dǎo),可以提及以下特征:提供第一和第二緩沖油箱,其中,第二油箱確保集中來自第一油箱和油泵的油流的歧管功能;提供熱補(bǔ)償器以用于補(bǔ)償齒輪箱與油箱之間的連接管以及還有潤滑系統(tǒng)的其它部件的任何熱膨脹;旁路允許實現(xiàn)將油從齒輪箱傳輸?shù)?外部)潤滑系統(tǒng),特別是在對第一和第二油箱或連接至其的任何其他部件進(jìn)行維護(hù)操作的情況下;真空泵以固定速度/功率水平操作并經(jīng)由外部冷卻系統(tǒng)冷卻,并且空氣/油分離器以及其他過濾器設(shè)置在真空泵的上游;向真空泵驅(qū)動空氣或向潤滑系統(tǒng)再供給油的管路配備有排油口;一個或多個油箱處的閥被構(gòu)造為手動打開(例如,通過手輪(參見項目g);提供用于致動/關(guān)閉前述閥的油介質(zhì)壓力系統(tǒng),其中該油介質(zhì)壓力系統(tǒng)包含油箱、泵以及用于防止閥在關(guān)閉時打開的止回閥(相對更大閥致動器);大多數(shù)閥通過壓縮空氣供能。
46、相反,本發(fā)明提供了高效且有效地控制至少真空泵的操作狀態(tài)和控制至少一個油流(特別是取決于實際真空度和/或取決于空氣泄漏)的技術(shù)教導(dǎo)。此外,不需要旁路或任何熱補(bǔ)償器。因此,本發(fā)明構(gòu)思還允許齒輪箱設(shè)備的相當(dāng)纖細(xì)設(shè)計。同樣重要地,應(yīng)當(dāng)提及,本發(fā)明還允許實現(xiàn)相當(dāng)功率/能量節(jié)省,特別是在對真空泵的功率水平的控制(或反饋控制)的背景下。特別地,真空泵的功率水平被調(diào)整為盡可能低,以例如根據(jù)到齒輪箱的實際空氣泄漏來確保預(yù)定義真空度。例如,真空泵是容積式真空泵。
47、根據(jù)一個實施例,真空泵經(jīng)由真空油箱,特別是借助于直接聯(lián)接真空泵和油箱的吸入管(第二管),而與齒輪箱裝置的內(nèi)部容積(部分真空區(qū)域)連通,優(yōu)選地沒有任何中間過濾器或過濾過程(其中,油箱優(yōu)選地經(jīng)由第一吸入管直接聯(lián)接至齒輪箱裝置,優(yōu)選地沒有任何中間過濾器或過濾過程)。這種連接和鏈接也有利于纖細(xì)設(shè)計和有利控制選項。
48、根據(jù)一個實施例,多個閥包括至少一個自動閥,其被構(gòu)造成用于在打開狀態(tài)下將油箱(直接)鏈接回到齒輪箱裝置(尤其是由齒輪箱殼體包圍的容積)并且用于在關(guān)閉狀態(tài)下確保所述虹吸功能,優(yōu)選地,冗余設(shè)置的至少兩個自動閥被分別被構(gòu)造成用于分別在關(guān)閉狀態(tài)下確保所述虹吸功能。該至少一個自動閥還提供了增強(qiáng)的可控性和安全性。
49、應(yīng)當(dāng)提及,本發(fā)明構(gòu)思允許實現(xiàn)以高安全水平向齒輪箱裝置提供油流/經(jīng)由齒輪箱裝置提供油流。通常,至少兩個自動閥處于關(guān)閉狀態(tài)(真空操作)。優(yōu)選地,冗余設(shè)置的至少兩個自動閥平行地設(shè)置在兩個管(尤其是第六管和第七管,如本文所述)中。
50、本發(fā)明允許實現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)和監(jiān)測,其中維護(hù)程序可以例如通過以下兩個步驟或取決于以下兩個條件來初始化:打開至少一個自動閥;超過由連接到真空泵的至少一個加速度計測量的值的預(yù)定義水平。
51、根據(jù)一個實施例,可選擇/可切換的虹吸設(shè)備借助于設(shè)置在連接油箱和齒輪箱裝置(尤其是由齒輪箱殼體包圍的容積)的管道中的至少一個大氣聯(lián)接管上的至少一個自動閥、優(yōu)選地在相應(yīng)冗余大氣聯(lián)接管上冗余設(shè)置的至少兩個自動閥來選擇/可切換。這也有助于從真空操作切換到大氣操作。
52、根據(jù)本公開,功能性措辭“大氣聯(lián)接管”強(qiáng)調(diào)這樣的事實:提供這種類型的管道以用于在“正常”操作模式的背景下實現(xiàn)冗余和高水平安全性并且允許在施加部分真空時實現(xiàn)油流路徑的改變。
53、應(yīng)當(dāng)提及,本發(fā)明允許例如在維護(hù)要求的背景下實現(xiàn)分配旁路;換句話說,不需要提供旁通真空油箱的補(bǔ)充管道。盡管如此,一個實施例還可以可選地提供旁路,例如其中至少一個第一自動閥設(shè)置在大氣聯(lián)接管上并且第二自動閥設(shè)置在旁路上。
54、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備具有由內(nèi)部齒輪箱殼體限定的內(nèi)部容積,其中軸密封件防止空氣進(jìn)入內(nèi)部容積,其中,真空泵根據(jù)至少一種操作模式經(jīng)由真空油箱與所述內(nèi)部容積連通。這也允許經(jīng)由齒輪箱內(nèi)部容積(部分真空)和經(jīng)由被齒輪箱殼體包圍的容積(至少近似大氣條件)兩者而所實現(xiàn)有利油流,特別是在僅由重力驅(qū)動的油流(回到主潤滑油箱)的背景下。
55、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造成用于根據(jù)至少一個傳感器的實際傳感器數(shù)據(jù)自調(diào)整真空泵的功率設(shè)置,使得在內(nèi)部容積(部分真空腔)內(nèi)和真空油箱內(nèi)確保預(yù)定義真空度,尤其是取決于實際壓力數(shù)據(jù)和空氣泄漏數(shù)據(jù)兩者。該構(gòu)思還允許積聚油,這些油可以通過纖細(xì)設(shè)計重新供給到齒輪箱。優(yōu)選地,可以基于(至少)真空度數(shù)據(jù)來執(zhí)行控制??刂瓶梢杂欣亟?jīng)由或借助于電機(jī)的速度控制器執(zhí)行。
56、應(yīng)當(dāng)提及,實際空氣泄漏數(shù)據(jù)可以(可選地)由特定的傳感器設(shè)備和由從其他傳感器數(shù)據(jù)推導(dǎo)出的至少一個參數(shù)兩者來提供。例如,實際空氣泄漏數(shù)據(jù)與齒輪箱裝置的實際性能(水平)(例如,轉(zhuǎn)速或功率水平)相關(guān)聯(lián)。例如,當(dāng)齒輪箱油出口溫度超過給定值或當(dāng)真空泵速度在低于給定/預(yù)定義值或閾值(針對于預(yù)定義/設(shè)定的真空度)運(yùn)行時,真空泵的速度可以由控制單元調(diào)整,尤其是以降低油出口溫度或增加真空度。在這種背景下,優(yōu)選地,真空泵的功率水平的反饋控制可以基于實際壓力數(shù)據(jù)并且可選地還基于參考實際空氣泄漏的空氣泄漏數(shù)據(jù)來執(zhí)行。
57、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造成用于確保內(nèi)部容積(部分真空腔)內(nèi)的壓力(或氣體密度),其與環(huán)境大氣壓力相比降低至少50%(例如,與1bara相比降低至少500mbara)。這種水平的部分真空應(yīng)該被認(rèn)為只是示例;本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在各種部分真空度背景下實施本發(fā)明,這些部分真空度也可以被選擇得更低。
58、根據(jù)一個實施例,齒輪箱裝置包括防止空氣進(jìn)入/內(nèi)齒輪箱殼體的至少一個軸密封件,其中,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造成用于根據(jù)與尤其是經(jīng)由至少一個軸密封件進(jìn)入齒輪箱裝置的實際空氣流量相關(guān)的實際傳感器數(shù)據(jù)(空氣泄漏數(shù)據(jù))來控制真空泵的功率設(shè)置(尤其是速度)。這也允許控制或至少監(jiān)測真空系統(tǒng)的正確高效功能。特別地,對于每個單獨(dú)的齒輪箱設(shè)備,將真空泵的特定真空度或特定速度與空氣泄漏參數(shù)相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗值允許例如在故障診斷的背景下控制或至少監(jiān)測系統(tǒng)的正確功能。
59、需要說明,真空度參數(shù)優(yōu)選是基于瞬時測量的數(shù)據(jù)的參數(shù),并且真空泵的功率設(shè)定(尤其是速度)優(yōu)選是控制參數(shù)。
60、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備還包括油高壓系統(tǒng),其被構(gòu)造成用于致動至少一些閥,特別是與連接油箱和齒輪箱裝置(特別是至由齒輪箱殼體所包圍的容積)的管道的至少一個大氣聯(lián)接管相關(guān)的至少一個自動閥,其中油高壓系統(tǒng)包括其他油泵(高壓油泵)并且優(yōu)選地包括被構(gòu)造成用于防止閥打開的多個止回閥。這種構(gòu)造還提供了高水平的系統(tǒng)安全性,特別是涉及并聯(lián)設(shè)置在兩個(冗余)大氣聯(lián)接管上的至少兩個自動閥。
61、根據(jù)一個實施例,油泵被連接并構(gòu)造成用于將油從真空油箱提供到齒輪箱設(shè)備的潤滑系統(tǒng)(發(fā)電和/或壓縮管線);其中,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造成用于根據(jù)實際油傳感器數(shù)據(jù)、尤其是根據(jù)真空油箱內(nèi)的實際油位來自調(diào)整油泵的功率設(shè)置。這種構(gòu)造還在齒輪箱設(shè)備的其他部件的背景下提供了進(jìn)一步的能量改進(jìn)。
62、根據(jù)一個實施例,油泵獨(dú)立于齒輪箱裝置的主潤滑油箱。這種獨(dú)立性也允許實現(xiàn)高度過程可變性。特別地,對于齒輪箱設(shè)備的多種操作模式中的一種,操作油泵以將油從真空油箱直接提供到齒輪箱(特別是提供到由齒輪箱殼體或外殼所包圍的容積)。
63、根據(jù)一個實施例,油泵被設(shè)置和構(gòu)造成用于經(jīng)由齒輪箱裝置向出油管提供油,該出油管用于由重力驅(qū)動從齒輪箱裝置返回主潤滑油箱的油流。這種設(shè)備還允許在許多標(biāo)準(zhǔn)管道設(shè)備中有利地實現(xiàn),這些管道設(shè)備包括將油通過重力驅(qū)動再供給到主潤滑油箱(專門地)。
64、根據(jù)一個實施例,連接油箱和齒輪箱裝置的管道至少包括以下管:連接齒輪箱內(nèi)部容積(部分真空區(qū)域)和油箱的吸入管(第一管)、連接真空油箱和油泵以及齒輪箱裝置的油管(第三管)、直接連接油箱和齒輪箱裝置的至少一個大氣聯(lián)接管(第六管和/或第七管)。這種構(gòu)造既允許纖細(xì)設(shè)計和高安全性,也允許可變性。
65、根據(jù)一個實施例,多個閥至少包括以下自動閥:設(shè)置在直接連接油箱和齒輪箱裝置的大氣聯(lián)接管上的至少一個自動閥(優(yōu)選地,冗余設(shè)置的至少兩個自動閥,其被分別構(gòu)造用于分別在關(guān)閉狀態(tài)下確保虹吸功能);分別將油箱的上部部分和齒輪箱裝置的上部部分鏈接到大氣(通風(fēng)口)的至少一個自動閥。這允許通過自動閥在真空操作和大氣操作背景下容易地控制主要操作功能。
66、根據(jù)一個實施例,多個閥至少還包括調(diào)整輸送為冷卻齒輪箱的齒輪部/齒部的油的量的至少一個自動閥(并且設(shè)置在將齒輪箱裝置連接到向齒輪裝置供應(yīng)油的主油箱的供油管上)。應(yīng)當(dāng)注意,該閥優(yōu)選地構(gòu)造成使得在任何能量缺乏的情況下,閥完全打開。
67、根據(jù)一個實施例,多個閥至少包括被設(shè)置在連接油箱和齒輪箱裝置的(相應(yīng))大氣聯(lián)接管上的一個自動閥以及設(shè)置在將油箱鏈接到大氣的管上的一個自動閥。這也分別提供了對冷卻介質(zhì)的性能相關(guān)可控性。
68、根據(jù)一個實施例,真空泵配備有加速度傳感器,其中,根據(jù)加速度傳感器的傳感器數(shù)據(jù)來控制真空泵。這具體地改善了真空泵的監(jiān)測/控制并且還有助于提高維護(hù)效率。
69、根據(jù)一個實施例,真空泵經(jīng)由齒輪箱設(shè)備的油循環(huán),特別是經(jīng)由齒輪箱裝置的油循環(huán)(油入口系統(tǒng)),特別是經(jīng)由單獨(dú)的油吸入/供給管(優(yōu)選地直接連接齒輪箱裝置和真空泵的第四管)和單獨(dú)的油再供給管(優(yōu)選地直接從真空泵再供給到齒輪箱裝置或再供給到從油箱到齒輪箱裝置的再供給或再供應(yīng)管的第五管)被冷卻和/或潤滑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),真空泵的這種冷卻可以增加泵的壽命周期并且還可以將維護(hù)間隔持續(xù)時間增加至少5倍或甚至超過10倍。這種構(gòu)造還改善了過程交錯并允許實現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)。
70、根據(jù)一個實施例,來自真空泵的排氣管至少間接地經(jīng)由大氣聯(lián)接管鏈接到齒輪箱。這可以進(jìn)一步改進(jìn)功能,特別是還基于還考慮環(huán)境要求的整體視角。
71、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造成用于從真空油箱提供油也用于冷卻齒輪箱裝置的齒輪部/齒部和/或以至少潤滑齒輪箱裝置和/或潤滑齒輪箱設(shè)備的其他部件,尤其是借助于至潤滑系統(tǒng)的額外管道。這種可變性進(jìn)一步改善了本發(fā)明在齒輪箱設(shè)備的其他部件的背景下的協(xié)同實現(xiàn),從而提供了考慮齒輪箱系統(tǒng)的高效可持續(xù)操作(控制)的多個方面和條件的甚至更廣泛/寬泛構(gòu)思。
72、應(yīng)當(dāng)提及,發(fā)明性構(gòu)思還允許在重新定向氣流的背景下容易地實現(xiàn)改進(jìn);特別地,真空泵的排氣管被重新定向到潤滑系統(tǒng),該構(gòu)造允許防止排放到環(huán)境中。
73、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造用于真空和油泵送部件的嵌入式和獨(dú)立式兩種實施例。這種可變性允許在許多不同種類的設(shè)備的背景下實現(xiàn)本發(fā)明。
74、根據(jù)一個實施例,至少真空部件以及可選地還有油泵送部件嵌入到齒輪箱裝置中。這進(jìn)一步改善了纖細(xì)設(shè)計和緊湊性并且還允許實現(xiàn)高成本效率。
75、根據(jù)一個實施例,至少真空部件被設(shè)置為提供旁路的獨(dú)立式構(gòu)造,該旁路允許維護(hù),尤其是對油泵的維護(hù),而與齒輪箱裝置的操作狀態(tài)無關(guān)。該可選構(gòu)造可以在需要相對高維護(hù)付出的特定架構(gòu)中實現(xiàn)。本發(fā)明提供了一種允許容易地適應(yīng)嵌入式設(shè)計或獨(dú)立式構(gòu)造的構(gòu)思。
76、根據(jù)一個實施例,傳感器單元包括至少一個加速度計并且被構(gòu)造成測量尤其是至少真空泵的機(jī)械部件的至少一個振動參數(shù)。這允許進(jìn)一步改進(jìn)監(jiān)測和控制,特別是在預(yù)測性維護(hù)的背景下。
77、根據(jù)一個實施例,控制單元被構(gòu)造用于特別是在齒輪箱設(shè)備的部件中的至少一個的維護(hù)或停止的背景下對齒輪箱設(shè)備的(重新)啟動過程進(jìn)行自控制,其中齒輪箱設(shè)備優(yōu)選地包括能量存儲單元,該能量存儲單元被構(gòu)造用于例如在斷電的情況下向齒輪箱設(shè)備提供能量。這可以顯著改善系統(tǒng)準(zhǔn)備和自控制。這種重新啟動功能還允許在重新初始化系統(tǒng)參數(shù)的背景下節(jié)省時間。優(yōu)選地,控制單元被構(gòu)造用于齒輪箱設(shè)備的部件的狀態(tài)監(jiān)測,特別是基于對例如與性能或維護(hù)狀態(tài)相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)的增量存儲。增量存儲例如針對于一周或一個月的時間段執(zhí)行,其中一旦該時間段已經(jīng)過去,則通過覆蓋先前(較舊)數(shù)據(jù)來存儲數(shù)據(jù)。這也允許安全且精簡地監(jiān)測過程,并且這有助于檢查參數(shù)正確性,并且也有助于維護(hù)和服務(wù)。
78、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備被構(gòu)造成用于控制至齒輪箱裝置的至少以下兩種油流:至齒部的油流、至齒輪箱裝置的至少一個軸承的油流。這允許使控制更加具體,特別是通過將控制油流的方式與控制至少一個真空泵的方式相關(guān)聯(lián)。對這兩種油流的控制可以獨(dú)立地或以彼此依賴的方式進(jìn)行。
79、本發(fā)明的一個方面涉及允許容易地實現(xiàn)如上所述的優(yōu)點的方法或過程。
80、特別地,上述目的因此也通過在齒輪箱設(shè)備中的至少一個齒輪箱裝置內(nèi)、尤其是在高效渦輪齒輪箱裝置內(nèi)提供和維持部分真空的方法來解決,其中,真空泵經(jīng)由真空油箱與齒輪箱裝置的內(nèi)部容積(部分真空腔)連通,其中,聯(lián)接到真空油箱的油泵提供將油流聯(lián)接到齒輪箱裝置并且可選地還聯(lián)接到潤滑管道,其中,控制單元根據(jù)傳感器單元的實際傳感器數(shù)據(jù)至少分別控制真空泵和油泵,所述傳感器單元包括與壓力(真空度)、溫度和/或油位相關(guān)的至少一個傳感器,其中,真空油箱和至少一個自動閥提供可選擇/可切換虹吸設(shè)備,使得借助于真空泵并經(jīng)由真空油箱在內(nèi)部容積(部分真空區(qū)域)內(nèi)確保預(yù)定義/可預(yù)定義的真空度,其中,通過根據(jù)至少一個傳感器的實際傳感器數(shù)據(jù)控制真空泵來控制預(yù)定義/可預(yù)定義的真空度,傳感器數(shù)據(jù)包括以下類型數(shù)據(jù)中的至少一種:與內(nèi)部容積(部分真空腔)內(nèi)的真空度相關(guān)的壓力傳感器數(shù)據(jù),與齒輪箱裝置相關(guān)的空氣泄漏傳感器數(shù)據(jù)。這也確保了在操作狀態(tài)以及控制功能中的改進(jìn)。特別地,這種方法提供了如上文在齒輪箱設(shè)備的背景下所描述的優(yōu)點。
81、根據(jù)一個實施例,至少一個自動閥被致動用于在打開狀態(tài)下將油箱(直接)鏈接回到齒輪箱裝置并且用于在關(guān)閉狀態(tài)下確保所述虹吸功能,從而選擇/切換虹吸設(shè)備。這還結(jié)合纖細(xì)設(shè)計提供了有利控制選項,特別是不需要任何補(bǔ)充旁路。
82、根據(jù)一個實施例,監(jiān)測至少一個自動閥的致動參數(shù),尤其是致動至少一個自動閥所需的打開/關(guān)閉時間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),在某些架構(gòu)中,至少一個自動閥的所需打開/關(guān)閉時間可以被認(rèn)為是關(guān)鍵參數(shù)(例如,當(dāng)油泵停止時,尤其是在從動齒輪仍運(yùn)行的情況下)。通過監(jiān)測和預(yù)測該參數(shù),本發(fā)明提供了甚至更魯棒的過程和系統(tǒng)。
83、根據(jù)一個實施例,真空泵的功率設(shè)置,尤其是轉(zhuǎn)速,根據(jù)至少一個傳感器的實際傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行自調(diào)整,使得在內(nèi)部容積(部分真空腔)內(nèi)和油箱兩者內(nèi)均確保預(yù)定義的真空度,尤其是根據(jù)實際壓力數(shù)據(jù)和空氣泄漏數(shù)據(jù)兩者。這也提高了所涉及的部件的能量效率并且還可以延長壽命。
84、根據(jù)一個實施例,與環(huán)境大氣壓力相比,內(nèi)部體積(部分真空腔)內(nèi)的壓力(或氣體密度)降低至少50%(例如,與1bara相比為500mbara)。該真空度僅作為示例而提及;技術(shù)人員能夠根據(jù)各自齒輪箱設(shè)備來調(diào)整期望的(可預(yù)定義的)真空度。
85、根據(jù)一個實施例,控制以下參數(shù)中的至少一個:真空油箱中的油位、齒輪箱裝置的內(nèi)部容積(部分真空區(qū)域)內(nèi)和真空油箱的上部部分內(nèi)的真空度、真空泵的速度/功率設(shè)置、油泵的速度/功率設(shè)置、控制將油流從真空油箱經(jīng)由齒輪箱裝置聯(lián)接到主潤滑油箱的方式的自動閥的閥位置、真空泵的溫度、油泵和真空泵的電機(jī)的溫度、控制冷卻齒輪部/齒部的油流的自動閥的位置。這些參數(shù)/數(shù)據(jù)在效率、控制和維護(hù)方面背景下為進(jìn)一步改進(jìn)提供了大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
86、根據(jù)一個實施例,齒輪箱設(shè)備的尤其是至少真空泵的機(jī)械部件的至少一個振動參數(shù)由至少一個加速度計測量,尤其是在預(yù)測性維護(hù)的背景下。這進(jìn)一步改善了對系統(tǒng)參數(shù)的監(jiān)測和控制并允許基于高效維護(hù)行動可持續(xù)地使用所涉及部件。
87、根據(jù)一個實施例,根據(jù)實際真空度控制至少至齒輪箱裝置的齒部的油流并且可選地還控制至少一種其它類型的油流,尤其是至齒輪箱裝置的至少一個軸承的油流。這也允許進(jìn)一步提高效率以及更具體操作條件。
88、本發(fā)明的一個方面涉及一種提供上述優(yōu)點的計算機(jī)程序和計算機(jī)實現(xiàn)方法,其中,對至少真空泵的控制是通過計算機(jī)實現(xiàn)方法來執(zhí)行的。換言之:上述優(yōu)點中的至少一些可以通過實施本文所述的控制功能來實現(xiàn),即,通過使用至少在真空泵操作的背景下提供該控制功能并且操作包括至少一個自動閥的虹吸設(shè)備的計算機(jī)程序來實現(xiàn)。
89、概述:本發(fā)明涉及齒輪箱設(shè)備,其具有至少一個(渦輪)齒輪箱裝置,并且被構(gòu)造用于在齒輪箱裝置內(nèi)提供部分真空,并且包括真空泵、真空油箱、聯(lián)接到真空油箱的油泵、和多個閥;并且包括傳感器單元和控制單元,該控制單元被構(gòu)造用于根據(jù)實際傳感器數(shù)據(jù)至少分別控制真空泵和油泵,其中,真空油箱和閥中的至少一個所述閥提供可切換的虹吸設(shè)備,使得借助于真空泵并且經(jīng)由真空油箱并且通過根據(jù)實際傳感器數(shù)據(jù)控制真空泵而在內(nèi)部體積(部分真空區(qū)域)內(nèi)確保可預(yù)定義真空度。本發(fā)明還涉及借助于這種齒輪箱設(shè)備提供和維持部分真空的方法。