一種相對於風能渦輪的第二部件驅動該風能渦輪的第一部件的裝置的製作方法

2023-06-01 10:18:51 1

專利名稱：一種相對於風能渦輪的第二部件驅動該風能渦輪的第一部件的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對風能渦輪的改進，尤其涉及一種驅使風能渦輪的第一部件相對於該風能渦輪的第二部件轉動的驅動裝置，或反之亦然。
背景技術：
現代風能渦輪上都配備有變節距驅動裝置和首搖裝置。通過首搖驅動裝置可以相對於旋轉地支承機艙的塔架水平地驅動該風能渦輪的機艙。變節距驅動裝置用來調整風能渦輪轉子的轉子葉片。通常每一個轉子葉片都配有一個單獨的變節距驅動裝置。
風能渦輪的變節距驅動裝置和首搖驅動裝置在通常包括一個電動機的運動發生裝置上都設有制動器。而且，所述電動機通常又包括一個制動系統。可選擇或者可替換地，制動器可以構造在該第一部件和第二部件之間的軸承結構上。在風能渦輪的變節距驅動裝置和首搖驅動裝置上設置的制動器可以防止某個部件(轉子葉片或機艙)相對於其他部件(輪轂或塔架)發生不允許的相對轉動。但可以發生這樣的事情風力作用在該轉子葉片和機艙上，這些風力導致作用在該葉片和機艙上的扭矩大於制動鬆開扭矩(break-losse torques)。由於變節距驅動裝置和首搖驅動裝置的元件的慣性很大，所以這些驅動裝置元件上的扭矩能夠上升到大於能夠破壞這些驅動裝置的制動鬆開扭矩的程度。
用一個滑動聯軸器將首搖驅動裝置的殼體連接到該機艙是眾所周知的。若由於大風力作用在該機艙上而使該聯軸器滑動，則該首搖驅動裝置的整個殼體相對於該機艙旋轉，並且如果設有電纜的話，就不得不設置液力管道來補償這種旋轉。因此首搖驅動裝置的結構就變得複雜了。
發明概述本發明一方面提供一種相對風能渦輪的第二部分驅動其第一部分的裝置，所述裝置包括與所述第一部件驅動嚙合的驅動元件；
驅動單元，包括能固定連接到所述第二部件上的殼體，使運動元件發生運動的運動發生裝置，以及將所述運動元件的運動傳遞給所述驅動元件的運動傳遞裝置；和至少一個滑動聯軸器布置在下列位置中的至少一處所述運動傳遞裝置和所述驅動單元的運動元件之間，所述運動傳遞裝置和所述驅動元件之間，所述運動傳遞裝置之內。
如果作用在驅動元件上的力所產生的作用在所述滑動聯軸器上的扭矩超過了預定的最大扭矩，所述滑動聯軸器就可以滑動調整，這樣能防止位於驅動單元殼體和所述滑動聯軸器之間的所述驅動單元的元件受到過大的負載。


圖1示出了使機艙相對於塔架方位旋轉的風能渦輪首搖裝置的示意圖。
發明詳細描述現有的風能渦輪首搖系統不能承受超過其承受能力的扭矩。這可能會使驅動結構或支承結構中的元件過載。由於首搖系統不能滑動，元件上的負載會越來越大，也就需要另外的作用來提高其扭矩承受能力。解決這個問題的方法就是提供一個滑動聯軸器來限制驅動結構和支承結構上的元件所承受的最大扭矩。
如圖1所示，用於相對於風能渦輪的塔架14旋轉機艙12的首搖裝置10提供有裝置16，該裝置16包括一個與塔架14驅動嚙合的驅動元件18。在本具體實施方式
中，驅動元件18包括一個與設置在塔架14上的環形齒輪20相嚙合的齒輪。裝置16的驅動單元22設置在機艙12內，其具有固定在機艙12的框架26上的殼體24。殼體24內有一個行星十字二級齒輪箱28，或者也可以用其他的減速裝置來代替。齒輪箱28是一個將輸入軸30的運動傳遞到輸出軸32的運動傳遞裝置，其中驅動元件18連接到輸出軸32上。在一個具體實施方式
中，輸入軸30是一個由運動發生裝置34，如本例的帶有制動系統36的電動機驅動旋轉的運動元件。
在圖1中，附圖標記38表示為了防止裝置16的元件及其支承結構過載，滑動聯軸器可能出現的位置。例如，在一個具體實施方式
中，滑動聯軸器設置在輸入軸30或輸出軸32上。無論設置在哪個軸上都可以位於齒輪箱殼體外或齒輪箱殼體內。用於滑動聯軸器的一個可替換的方案是設置在齒輪箱28內。在本具體實施方式
中，齒輪箱中的一級被構造為一個行星齒輪，其中滑動聯軸器設置在外環形齒輪40，和殼體42、輸出軸32以及行星齒輪輸入軸44三者之一之間。
所述滑動聯軸器可以根據驅動裝置的需要和設計而被設置在驅動裝置的高速級或低速級。可替換地，所述滑動聯軸器設置在級間。所述滑動聯軸器的位置距電動機34(運動發生裝置)越近，機艙首搖運動產生的質量慣性矩就越小。
首搖裝置10還包括一個傳感器裝置46，其用於感應驅動單元22兩個元件的相對運動，其中滑動聯軸器設置在這兩個元件之間。通過傳感器裝置46能夠檢測到滑動聯軸器的滑脫動，這就表示在接下來的風能渦輪維護停機期間也需要對滑動聯軸器進行維護。
根據本發明，所述裝置包括一個與所述第一部件驅動嚙合的驅動元件。所述驅動元件由包括固定連接在所述第二部件上的殼體的驅動單元所驅動。所述殼體部分還包括一個使運動元件(也就是轉軸)產生運動的運動發生裝置(例如，電動機)，以及一個將運動元件的運動傳遞給驅動元件的運動傳遞裝置。在驅動單元和被驅動元件相互嚙合的兩個元件之間至少設置一個滑動聯軸器，一旦由作用在驅動元件上的運動力所產生的作用在滑動聯軸器上的扭矩超過預定的最大扭炬時，根據本發明的滑動聯軸器會進行滑動調整。所述最大扭矩大於由滑動聯軸器傳遞過來的能主動驅使風能渦輪的一個部件相對於其他部件運動的扭矩。當大的風力作用在風能渦輪的某一部分上時，該部分會相對於其他由驅動裝置驅動的部分運動，這時所述滑動聯軸器能使布置在驅動單元殼體和滑動聯軸器之間的元件不會承受不允許的負載。
至少有一個滑動聯軸器是布置在殼體內，或者分別位於相鄰的驅動單元和被驅動元件的嚙合元件之間。換句話說，由於驅動單元的殼體固定連接在風能渦輪的第一部件或第二部件上。因此，驅動單元的殼體不能相對於殼體固定連接到其上的風能渦輪部件滑動。
至少有一個滑動聯軸器布置在驅動單元中的運動傳遞裝置的齒輪箱內，或者為了連接從動軸的兩個部份而將其布置在驅動單元的至少一個從動軸上。所述的至少一個滑動聯軸器能防止驅動單元的元件過載，沿著作用在對應的風能渦輪部件的力的作用方向看，所述元件位於所述滑動聯軸器的後面。
為了檢測滑動聯軸器的滑動而設置了一個傳感器裝置，其用於感應驅動單元兩元件的相對運動，所述兩元件之間設置有滑動聯軸器。
為了保持滑動聯軸器的正常工作，設置一個監視裝置來監視滑動聯軸器的工作情況，先施加一個扭矩使滑動聯軸器不能再滑動，再施加一個扭矩使滑動聯軸器正好能夠滑動。所述監控裝置的功能類似於本發明為了防止驅動單元的元件過載那樣，也是為了在驅動一個部件相對於其他部件運動時能保證裝置的安全。在一個具體實施方式
中，這些校驗扭矩通過工作在超扭矩模式的驅動單元提供，或者(當每個軸承上有n個驅動單元時)通過使用第n-1個驅動單元以應用1個校驗扭矩，按順序進行n次。
所述裝置用於風能渦輪的變節距驅動裝置和首搖驅動裝置。用於變節距驅動裝置時，所述第一部件是風能渦輪轉子的轉子葉片，第二部件是旋轉支承轉子葉片的風能渦輪轉子輪轂。同樣地，所述部件可以切換。所述轉子包括若干轉子葉片，每一個葉片都有一個帶有滑動聯軸器的變節距驅動裝置。另外，出於調整轉子葉片末梢的目的也可以在轉子葉片上設置本發明的裝置。
在有首搖驅動裝置的情況下，所述第二部件就是風能渦輪的機艙，所述第一部件就是旋轉支承機艙的風能渦輪的塔架。
在有主齒輪箱的情況下，所述第一部件就是風能渦輪的轉子，而所述第二部件就是齒輪箱的靜止部分和與可旋轉支承轉子的風能渦輪相連的發電機。
雖然本發明被詳細描述了可用於不同的實施例中，但是本領域技術人員還可以基於本發明權利要求的精神和範圍實施其他的改進。
部件清單

權利要求
1.一種相對於風能渦輪的第二部件驅動該風能渦輪的第一部件的裝置，其包括一個與所述第一部件驅動嚙合的驅動元件(18)；一個驅動單元(22)，其包括一個被固定連接到所述第二部件上的殼體(24)，一個使運動元件(30)產生運動的運動發生裝置(34)，以及一個將所述運動元件(30)的運動傳遞給所述驅動元件(18)的運動傳遞裝置(28)；及至少一個滑動聯軸器(38)，被配置在所述驅動單元(22)的運動元件(30)和所述運動傳遞裝置(28)與所述運動傳遞裝置(28)和所述驅動元件(18)之中的至少之一之間，並在所述運動傳遞裝置(28)之內；其中如果由於作用在驅動元件(18)上的驅動力而導致作用在所述滑動聯軸器(38)上的扭矩超過了預定的最大扭矩，所述滑動聯軸器(38)被調整來滑動，從而防止被配置在於驅動單元(16)殼體(24)和所述滑動聯軸器(38)之間的所述驅動單元的元件承受不允許的過載。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述運動傳遞裝置(28)包括一個齒輪箱，其中所述至少一個滑動聯軸器(38)被配置在該齒輪箱內或其上。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述運動傳遞裝置(28)包括至少一個從動軸(30，32)，所述滑動聯軸器(38)被配置在所述受驅動軸(30，32)的第一和第二部分之間。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於還包括用於感應驅動單元(16)兩元件相對運動的感應器(46)，所述兩元件之間配置滑動聯軸器(38)。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於還包括一個監視滑動聯軸器(38)的工作的監視裝置，其步驟為對滑動聯軸器(38)施加一個使滑動聯軸器(38)不能滑動的第一扭矩然後對滑動聯軸器(38)施加一個使滑動聯軸器(38)必須滑動的第二扭矩。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述第二部件就是風能渦輪的機艙(12)，所述第一部件就是旋轉地支承該機艙(12)的風能渦輪的塔架(14)。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述第一部件是風能渦輪轉子的轉子葉片，所述第二部件是旋轉地支承該轉子葉片的風能渦輪轉子輪轂。
8.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述第一部件是風能渦輪的轉子，而所述第二部件是與可旋轉地支承該轉子的該風能渦輪的齒輪箱一發電機組合。
全文摘要
一種相對於風能渦輪的第二部件驅動風能渦輪的第一部件的裝置，其包括一個與所述第一部件驅動嚙合的驅動元件(18)；一個驅動單元(22)，包括能固定連接到所述第二部件上的殼體(24)，一個使運動元件(30)發生運動的運動發生裝置(34)，以及一個將所述運動元件的運動傳遞給所述驅動元件(18)的運動傳遞裝置(28)；及至少一個滑動聯軸器(38)布置在下列位置中的至少一處所述運動傳遞裝置(28)和所述驅動單元(22)的運動元件(30)之間，所述運動傳遞裝置(28)和所述驅動元件(18)之間，所述運動傳遞裝置(28)之內。其中如果作用在驅動元件(18)上的力所產生的作用在所述滑動聯軸器(38)上的扭矩超過了預定的最大扭矩，所述滑動聯軸器(38)就可以滑動調整，這樣能防止位於驅動單元(16)殼體(24)和所述滑動聯軸器(38)之間的所述驅動裝置(16)的元件過載。
文檔編號F03D7/00GK1948748SQ20061014444
公開日2007年4月18日 申請日期2006年10月13日 優先權日2005年10月13日
發明者J·尼斯 申請人:通用電氣公司