專利名稱：用于使風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的表面加固的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于使風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的表面加固的裝置，尤其是使風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的表面邊緣層加固的裝置。
背景技術(shù)：
在傳動(dòng)裝置的強(qiáng)烈加載的區(qū)域內(nèi)，例如在傳動(dòng)裝置的滾動(dòng)面或者齒輪的齒面的強(qiáng)烈加負(fù)荷的區(qū)域內(nèi)，作為高赫茲壓力的結(jié)果經(jīng)常在相應(yīng)的部件中產(chǎn)生微小的裂紋。這種微小的裂紋會(huì)引起相應(yīng)的部件的提前損壞以及相應(yīng)的失靈。所述裂紋形成經(jīng)常在外表面上出現(xiàn)或者說在強(qiáng)烈加載的接觸表面的外圍區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)。這種微觀缺陷降低了相應(yīng)部件例如傳動(dòng)裝置以及傳動(dòng)裝置殼體的部件的運(yùn)行時(shí)間以及使用壽命。在大量設(shè)備中例如在風(fēng)力渦輪機(jī)中，相應(yīng)組件例如傳動(dòng)裝置或者傳動(dòng)裝置的部件的所需要的更換通常是麻煩的并且費(fèi)用巨大的。通過至今為止所使用的加固方法和加工技術(shù)例如滾壓、硬車削或者輻射加固不會(huì)特別在強(qiáng)烈加載的接觸區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)增大的內(nèi)應(yīng)力并且由此降低較高的拉伸載荷。因此目前只能實(shí)現(xiàn)最大400MPa的內(nèi)應(yīng)力。在DE 10 2007 009 470 Al以及WO 93/20247 Al中描述了用于尤其是燃?xì)鉁u輪機(jī)的部件的表面輻射尤其超聲波球體輻射的方法。所述超聲波輻射加固的突出之處在于， 通過加載輻射材料加固所述部件的表面的部分區(qū)域。該輻射材料優(yōu)選由具有小于4mm的直徑的小的球體構(gòu)成。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)是提供用于使風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的表面加固的有利的裝置。該任務(wù)通過按本發(fā)明的裝置得到解決。用于使風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的表面加固的裝置具有輻射腔，在該輻射腔內(nèi)部布置了有待加固的組件的一部分以及超聲振蕩單元的至少一部分，其中在所述超聲振蕩單元與所述有待加固的組件之間在所述輻射腔內(nèi)部有空腔，在該空腔中布置了輻射材料，其中，所述有待加固的組件包括表面并且借助于超聲波用所述輻射材料加載所述表面，其中，所述輻射材料包括具有大于5mm直徑的球體。按本實(shí)用新型的用于使風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的表面加固的裝置的突出之處在于，有待加固的組件包括表面并且借助于超聲波用輻射材料加載該表面。有待加固的組件尤其可以涉及軸承的一部分或者風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)裝置。該組件尤其可以包括傳動(dòng)裝置的或者傳動(dòng)裝置殼體的部件、尤其軸承的滾動(dòng)面、例如滾動(dòng)軸承滾動(dòng)面、或者傳動(dòng)裝置的滾動(dòng)面、齒輪或者小齒輪、尤其驅(qū)動(dòng)小齒輪。有待加固的組件尤其可以是齒輪的齒面。通過超聲波輻射加固，也就是借助于超聲波用輻射材料加載有待加固的表面，提高了相應(yīng)的組件的內(nèi)應(yīng)力并且由此降低了形成裂紋的趨勢(shì)。以這種方式提高了相應(yīng)組件的使用壽命以及運(yùn)行時(shí)間大約20%。優(yōu)選能夠借助于壓電的聲音發(fā)射器(換能器)發(fā)出超聲波。例如能夠發(fā)出具有IOKHz和30KHz之間的頻率的超聲波，優(yōu)選具有20KHz頻率的超聲波。特別有利的是，放大所述超聲波。這例如能夠借助于聲學(xué)的放大器實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選所述輻射材料包括較重的材料，例如碳化鎢，或者說由碳化鎢制成。此外，該輻射材料可以包括球體。優(yōu)選該輻射材料可以包括具有大于Imm直徑的球體，有利的是具有大于5mm直徑的球體，或者僅僅由具有大于Imm直徑的輻射球體制成，有利的是由具有大于5mm直徑的輻射球體制成。業(yè)已證明，通過使用碳化鎢球體并且通過使用具有較大直徑的球體，尤其大于5mm直徑的球體，尤其能夠?qū)崿F(xiàn)高的壓力內(nèi)應(yīng)力結(jié)果，因?yàn)樵谶@種情況下所述球體設(shè)計(jì)得較大且較重。借助于按本實(shí)用新型的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)尤其風(fēng)力渦輪機(jī)軸承的以及風(fēng)力渦輪機(jī)傳動(dòng)裝置例如齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的滾動(dòng)面的大于SOOMPa的內(nèi)應(yīng)力。

下面根據(jù)實(shí)施例參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的其它特征、性能以及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)描述。在此，所描述的特征不僅以單個(gè)形式而且以相互組合的形式都是有利的。圖1示意性地示出了風(fēng)力設(shè)備。圖2示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置在齒輪旁邊的部分的
第一剖面。圖3示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置在齒輪旁邊的部分的
第二剖面。圖4示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置在滾動(dòng)軸承外環(huán)的內(nèi)表面旁邊的部分的第一剖面。圖5示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置在滾動(dòng)軸承外環(huán)的內(nèi)表面旁邊的部分的第二剖面。圖6示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置在滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)的外表面旁邊的部分的第一剖面。圖7示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置在滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)的外表面旁邊的部分的第二剖面。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)圖1到7對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。圖1示意性地示出了風(fēng)力設(shè)備1。該風(fēng)力設(shè)備1包括塔2、吊艙3以及轉(zhuǎn)子輪轂4。所述吊艙3布置在塔2上。在吊艙3上布置了可旋轉(zhuǎn)地得到支承的轉(zhuǎn)子輪轂4。在該轉(zhuǎn)子輪轂4上固定了至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片5。所述風(fēng)力設(shè)備1典型地包括兩個(gè)或者三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片5。此外，所述風(fēng)力設(shè)備1包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸6、主軸承30、傳動(dòng)裝置7、制動(dòng)器8以及發(fā)電機(jī)9。所述旋轉(zhuǎn)軸6、主軸承30、傳動(dòng)裝置7、制動(dòng)器8以及發(fā)電機(jī)9布置在吊艙3的內(nèi)部。原則上在傳動(dòng)裝置7中可以有軸間距。也就是說，不同的組件可以具有不同的旋轉(zhuǎn)軸。此外，所述風(fēng)力設(shè)備1也可以設(shè)計(jì)成沒有傳動(dòng)裝置的。圖2示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的超聲波輻射加固方法的裝置的一部分的剖面。該裝置包括輻射腔10，在該輻射腔內(nèi)部進(jìn)行輻射加固。在輻射腔10的內(nèi)部布置了有待加固的組件的一部分，在該實(shí)施例中是驅(qū)動(dòng)小齒輪11的一部分。該驅(qū)動(dòng)小齒輪11 包括旋轉(zhuǎn)軸線13。在圖2中示出了所述驅(qū)動(dòng)小齒輪11沿著旋轉(zhuǎn)軸線13的剖面，也就是軸向的剖面。所述驅(qū)動(dòng)小齒輪11包括大量的齒M，在所述齒中至少一部分布置在輻射腔10 內(nèi)部。用附圖標(biāo)記26表示驅(qū)動(dòng)小齒輪11的齒M的有待加固的表面。此外，在所述輻射腔10內(nèi)部布置了超聲振蕩單元17的至少一部分。優(yōu)選所述超聲振蕩單元17與有待加固的表面沈?qū)χ玫夭贾?。該超聲振蕩單?7與放大器16連接， 優(yōu)選與聲學(xué)的放大器連接。此外，所述放大器16連接到優(yōu)選壓電發(fā)射體形式的聲音發(fā)射器 (換能器)上。在超聲振蕩單元17和驅(qū)動(dòng)小齒輪11之間，在輻射腔10的內(nèi)部有空腔27。在該空腔27中布置了一定數(shù)量的球體18。所述球體18優(yōu)選由碳化鎢制成。所述球體18有利地具有大于Imm的直徑，優(yōu)選大于5mm的直徑。由此實(shí)現(xiàn)均勻地加固所述表面26。為了執(zhí)行按本實(shí)用新型的方法，借助于聲音發(fā)射器(換能器)14產(chǎn)生具有30KHz和 IOKHz之間的頻率的超聲波，優(yōu)選具有20KHz頻率的超聲波。隨后借助于聲學(xué)的放大器16 放大超聲波。所述放大的超聲波借助于超聲振蕩單元傳遞到輻射腔10中，或者說傳遞到處于其中的空腔27中。通過所述超聲波將輻射腔10內(nèi)部的球體18置于振動(dòng)之中，并且使球體在輻射腔10的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。在此，所述球體18由超聲振蕩單元17的表面、有待加固的表面沈以及輻射腔10的壁進(jìn)行反射。此外，所述球體18相互碰撞。由于所述球體18的隨機(jī)的散射，實(shí)現(xiàn)了有待加固的表面沈的均勻的處理。圖3示意性地示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置的相應(yīng)于圖2的剖面。 與圖2不同，在圖3中示出了驅(qū)動(dòng)小齒輪12的徑向的剖面，也就是垂直于旋轉(zhuǎn)軸線13的剖面。原則上，其余的結(jié)構(gòu)元件在圖3中的視圖在其剖面上相應(yīng)于圖2中示出的剖面，其中僅僅有所不同地布置了有待加固的結(jié)構(gòu)元件。作為替代方案，在圖3中示出的剖面中在所有的結(jié)構(gòu)元件方面可以是垂直于圖2中示出的剖面的剖面。在兩個(gè)附圖2和3中，用附圖標(biāo)記15表示所述裝置的縱軸線。所述驅(qū)動(dòng)小齒輪12的在圖3中示出的齒對(duì)包括齒面25。借助于按本實(shí)用新型的方法，尤其能夠有效地加固所述齒面25，因?yàn)橥ㄟ^所述球體的隨機(jī)的散射均勻地處理整個(gè)有待加固的表面。附圖4和5示出了用于實(shí)施按本實(shí)用新型的方法的裝置的一部分的剖面。在附圖 4和5中示出了滾動(dòng)軸承外環(huán)19或者說20的內(nèi)部的滾動(dòng)面21的加固。在此，在圖4中示出了滾動(dòng)軸承外環(huán)19的關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線23的軸向的剖面。在圖5中示出了滾動(dòng)軸承外環(huán)20 的關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線23的徑向的剖面。類似于結(jié)合圖2和3所作的闡述，圖4和5涉及同一裝置的兩個(gè)相互垂直布置的剖面，或者涉及同一剖面，其中以不同的方式布置所述滾動(dòng)軸承外環(huán)19或者說20。相同的適用于圖6和7，在圖6和7中示出了用于加固滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)28或者說四的外部的滾動(dòng)面22的裝置的剖面。在圖6中示出了滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)觀的一部分關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線23的軸向的剖面，而在圖7中示出了滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)四的一部分關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線23的徑向的剖面。能夠類似地借助于圖3到7中所示的設(shè)計(jì)方案實(shí)施結(jié)合圖2所描述的按本實(shí)用新型的方法。[0030] 結(jié)果是，借助于按本實(shí)用新型的方法實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)小齒輪11、12的表面的、尤其齒面25的表面的、滾動(dòng)軸承環(huán)19、20、觀、29的外部的滾動(dòng)面22和內(nèi)部的滾動(dòng)面21的大于 800MPa的內(nèi)應(yīng)力。
權(quán)利要求1.用于使風(fēng)力渦輪機(jī)(1)的組件的表面加固的裝置，具有輻射腔(10)，在該輻射腔內(nèi)部布置了有待加固的組件的一部分以及超聲振蕩單元(17)的至少一部分，其中在所述超聲振蕩單元(17)與所述有待加固的組件之間在所述輻射腔(10)內(nèi)部有空腔(27)，在該空腔 (27)中布置了輻射材料(18)，其中，所述有待加固的組件包括表面并且借助于超聲波用所述輻射材料(18)加載所述表面，其中，所述輻射材料(18)包括具有大于5mm直徑的球體。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述組件包括傳動(dòng)裝置或者傳動(dòng)裝置殼體的部件、滾動(dòng)面、齒輪或者小齒輪。
3.按權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，借助于壓電的聲音發(fā)射器(14)發(fā)出超聲波。
4.按權(quán)利要求3所述的裝置，其中，構(gòu)造所述壓電的聲音發(fā)射器，從而該壓電的聲音發(fā)射器發(fā)出具有IOkHz和30kHz 之間的頻率的超聲波。
5.按權(quán)利要求1所述的裝置，其中，借助于放大器(16 )放大所述超聲波。
6.按權(quán)利要求1所述的裝置， 其中，所述輻射材料包括碳化鎢。
專利摘要本實(shí)用新型公開了用于使風(fēng)力渦輪機(jī)(1)的組件(11、12、19、20、28、29)的表面加固的裝置，其中，有待加固的組件(11、12、19、20、28、29)包括表面(21、22、26)并且借助于超聲波用輻射材料(18)加載該表面(21、22、26)。
文檔編號(hào)B24C1/10GK202155802SQ20112003034
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者文茨克 K. 申請(qǐng)人:西門子公司