用於處理齒輪系的收縮元件的升降工具的製作方法

2023-04-27 05:56:26

本公開總體上涉及齒輪系的維護。更特別地，本公開涉及用於處理齒輪系的收縮元件的升降工具，該收縮元件被設計成用於將中空軸徑向壓靠在內軸上，該內軸的一部分處於中空軸內側。此外，本公開涉及一種用於在維護工作期間處理齒輪系的收縮元件的方法。

背景技術：

在很多情形中，齒輪系包括齒輪模塊、在齒輪模塊和第一外部系統之間的第一旋轉聯接部、以及在齒輪模塊和第二外部系統之間的第二旋轉聯接部。該齒輪模塊可包括例如一個或多個行星齒輪級和/或一個或多個正齒輪級。第一外部系統能夠例如是風輪機，而第二外部系統能夠例如是發電機。在上述類型的風能應用領域，風輪機和齒輪模塊之間的旋轉聯接部可以是這樣的，即，齒輪模塊的軸是中空的，而風輪機的軸的端部區段處於中空軸內側。旋轉聯接部包括收縮元件，其被構造成圍繞齒輪模塊的中空軸並將該中空軸徑向壓靠在在風輪機的軸的端部區段，以便能夠實現從風輪機到齒輪模塊的扭矩傳遞。

齒輪系的維護通常或至少有時包括在軸向方向上移動一個或多個齒輪級和/或其它元件，從而能夠從齒輪系移除合適元件和/或從而能夠為維護人員提供到齒輪系的合適元件的通道。例如，存在移除上述收縮元件和/或行星齒輪級的齒圈的需要，以便實現這樣一種情形，其中剩餘的齒輪系的重量小於可用的最大起吊能力。與包括在軸向方向上移動一個或多個齒輪級和/或其它元件的維護工作相關的固有挑戰是，需要起吊能力用於在軸向運動期間補償齒輪系的重量的足夠部分。

技術實現要素：

下面給出簡化概要，以提供對各個發明實施例的一些方面的基本理解。該概要不是本發明的廣泛概述。其既不旨在確定本發明的關鍵或重要元件也不劃定本發明的範圍。下面的概要僅以簡化的形式介紹本申請的一些概念，作為本發明的示例實施例的詳細描述的開頭。

根據本發明，提供了一種新的用於處理齒輪系的收縮元件的升降工具，其中收縮元件適於將中空軸徑向壓靠在內軸上，該內軸的一部分處於中空軸內側。根據本發明的升降工具包括：

-懸吊部分，

-支撐腿，所述支撐腿用於靠在齒輪系的基座結構上且用於將懸吊部分支撐在收縮元件上方，

-提升吊帶，所述提升吊帶用於圍繞收縮元件，以及

-力產生系統，所述力產生系統連接在懸吊部分和提升吊帶之間且適於在提升吊帶上產生提升力，以便吊起該收縮元件。

上述收縮元件的重量能夠藉助升降工具來補償，且因此不需要起吊能力來補償收縮元件的重量。在很多情形中，有利的是，吊起齒輪系，使得當在齒輪系的操作場所處軸向移動齒輪系或其一部分時，收縮元件的重量藉助於升降工具來補償，而齒輪系的重量的其餘部分，例如齒輪模塊的重量全部或部分地藉助於例如起重機補償。該操作場所能夠例如是風力發電設備的機艙。由於收縮元件能夠被升降工具吊起，所以上述起重機能夠保持附接到齒輪系的其餘部分且因此在很多情形中不需要使用起重機來處理收縮元件。此外，在很多情形中，上述類型的升降工具能夠在齒輪系的安裝或重新安裝期間用作對準工具。

根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具進一步包括間隔元件，間隔元件適於被放置在上述內軸上且適於在其中中空軸不存在於收縮元件和內軸之間的空間的情形中保持收縮元件相對於內軸同心。

根據本發明，還提供了一種新的用於在維護工作期間處理齒輪系的收縮元件的方法。根據本發明的方法包括在齒輪系的操作場所處的至少如下動作：

-安裝工具，使得工具與收縮元件具有物理接觸且能夠吊起收縮元件，以及

-藉助於工具向收縮元件傳遞提升力，以便至少部分地補償收縮元件的重量。

上述工具能夠例如是根據本發明的升降工具。然而，還有可能是，該工具例如是吊架或具有滑塊的支撐結構，其用於在該工具在收縮元件下方時支撐收縮元件。

上述方法在該處實施的齒輪系的操作場所能夠是，例如但不必須是，風力發電設備的機艙。

在所附從屬權利要求中描述了本發明的多個示例性且非限制性實施例。

當結合附圖閱讀下面對具體示例性實施例的描述時，將能最好地理解本發明關於結構以及操作方法兩者的多個示例性且非限制性實施例，以及另外的目的和優勢。

動詞「包含」以及「包括」在本申請中用作開放性限定，其既不排除也不要求未列舉特徵的存在。在所附從屬權利要求中列舉的特徵可自由地相互組合，除非另外明確說明。此外，應當理解，在該文件通篇「一個(a)」或「一個(an)」的使用，即單數形式，不排除複數。

附圖說明

下面在實施例的意義上並參考附圖更詳細地解釋本發明的示例性且非限制性實施例以及它們的優勢，其中：

圖1a示出了根據現有技術的齒輪系的一部分的剖視圖，

圖1b示出了其中已經布置根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具以吊起圖1中示出的齒輪系的收縮元件的示例情形，

圖2a和圖2b示出了根據本發明的另一示例性且非限制性實施例的升降工具，

圖3a-圖3c示出了使用根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具的方法，並且

圖4示出了用於在維護工作期間處理齒輪系的收縮元件的根據本發明的示例性且非限制性實施例的方法的流程圖。

具體實施方式

以下描述中提供的具體實施例不應理解為限制所附權利要求書的範圍和/或適用性。在描述中提供的示例的列表和組不是詳盡的，除非另外明確說明。

圖1a示出根據現有技術的齒輪系的一部分的剖面圖。該剖面平行於坐標系199的yz-平面。該齒輪系包括齒輪模塊127，齒輪模塊127包括至少一個齒輪級。該齒輪系包括旋轉聯接部128，用於將齒輪模塊連接到外部系統的軸116。該外部系統能夠例如是風輪機，並且軸116能夠是風輪機的主軸。在圖1a中示出的示例情形中，齒輪模塊127包括行星齒輪級，該行星齒輪級包括齒圈117、行星載架118、以及行星輪。在圖1a中，行星輪中的三個由附圖標記119、120以及121表示。中空軸115被連接到行星載架118，如圖1a中所示意。旋轉聯接部128包括收縮元件114，該收縮元件114構造成圍繞中空軸115並將該中空軸徑向壓靠在軸116的端部區段上，以便能夠實現軸116和中空軸115之間的扭矩傳遞。值得注意的是，圖1a中示出的齒輪系僅為了示意的目的而提出，以便解釋根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具。此外，值得注意的是，根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具能夠與不同於圖1a中示出的齒輪系的齒輪繫結合使用。

圖1b示意了圖1a中示出的齒輪系處於這樣一種情形，其中已經布置根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具以吊起齒輪系的收縮元件114。在圖1b示出的示例性情形中，軸116由軸夾122支撐，使得軸116實質上不向齒輪系傳遞力。升降工具包括懸吊部分101和支撐腿102和103。如圖1b中所示，支撐腿102和103適於靠在齒輪系的基座結構上，使得懸吊部分101處於收縮元件114上方。在該示例性情形中，升降工具進一步包括支撐杆106，用於靠在軸116上且用於將懸吊部分101支撐為處於收縮元件114上方。然而，還有可能的是，根據本發明另一示例性且非限制性實施例的升降工具包括這樣的支撐腿，其用於靠在基座結構上，從而不需要用於靠在軸上的支撐杆。在圖1b中，齒輪系的基座結構的一部分由附圖標記112表示。藉助於定位銷將齒輪模塊支撐到基座結構上，定位銷中的一個在圖1b中由附圖標記113表示。升降工具包括提升吊帶104，用於圍繞收縮元件114。升降工具包括連接在懸吊部分101和提升吊帶104之間的力產生系統105。該力產生系統105適於在提升吊帶104上產生提升力以吊起收縮元件114。在圖1b示出的情形中，提升力在坐標系199的正y方向上。

在圖1b中示出的示例性升降工具中，力產生系統105包括用於在提升吊帶104上產生提升力以吊起收縮元件114的螺紋杆和螺母。還有可能的是，根據本發明另一示例性且非限制性實施例的升降工具的力產生系統包括液壓缸和對應的活塞、吊鏈、或一些其它適合的力產生裝置。懸吊部分101被構造成允許在軸115和116的軸向方向上移動力產生系統105，以便使得在收縮元件114被提升吊帶104吊起時能夠在軸向方向上移動收縮元件114。在圖1a和1b中，軸向方向平行於坐標系199的z方向。在圖1b中示意的示例性升降工具中，懸吊部分101包括細長狹槽107，細長狹槽107的邊緣被構造成機械地支撐力產生系統105，從而力產生系統能夠在軸向方向上移動。懸吊部分101和/或力產生系統105能夠設有摩擦降低裝置，例如特氟龍滑塊或設有滾子的軌道。該摩擦降低裝置在圖1b中未示出。

圖2a示出根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具的分解圖。圖2b示出組裝了的升降工具。升降工具包括懸吊部分201和支撐腿202和203。支撐腿202和203適於以如圖1b中所示意相同的方式靠在齒輪系的基座結構上。升降工具進一步包括支撐杆206，其適於以如圖1b中所示意相同的方式靠在軸上。該支撐杆包括兩個部分206a和206b以及緊固元件206c。緊固元件206c適於將所述兩個部分206a和206b彼此緊固，從而能夠通過改變支撐杆206的兩個部分的相互位置而改變支撐杆206的長度。在該示例性情形中，緊固元件206c包括螺栓和螺母。

升降工具包括提升吊帶204，用於以如圖1b所示意相同的方式圍繞齒輪系的收縮元件。升降工具包括連接在懸吊部分201和提升吊帶204之間的力產生系統205。力產生系統205適於沿坐標系299的y方向在提升吊帶204上產生提升力。在圖2a和2b中示意的示例性升降工具中，力產生系統205包括兩個螺旋扣和對應的螺旋扣螺杆，用於在提升吊帶204上產生提升力。

升降工具的懸吊部分201構造成允許力產生系統205在與坐標系299的z軸線平行的方向上移動，以便使得在收縮元件被提升吊帶204吊起時能夠在其軸向方向上移動齒輪系的收縮元件。在該示例性升降工具中，懸吊部分201包括導軌208，其用於機械地支撐力產生系統205，使得力產生系統能夠在與坐標系299的z軸線平行的方向上移動。懸吊部分進一步包括驅動系統209，其用於在與坐標系299的z軸線平行的方向上移動力產生系統205。在該示例性情形中，驅動系統209包括可旋轉的螺紋杆210，用於在與坐標系299的z軸線平行的方向上移動力產生系統205。驅動系統209進一步包括曲柄211，用於旋轉該可旋轉的螺紋杆210。

圖3a、圖3b和圖3c示意使用根據本發明的示例性且非限制性實施例的升降工具的方法。在該示例性情形中，升降工具與上面參考圖1b描述的升降工具類似。圖3a示出這樣一種情形，其中軸夾122已經被安裝，從而軸116實質上不向維護工作中的齒輪系傳遞力。此外，已經布置升降工具以吊起收縮元件114，且已經布置起重機以吊起齒輪系的齒輪模塊。在圖3a中，起重機的鉤以附圖標記326表示。收縮元件114被鬆開且升降工具的提升吊帶104被升起直到收縮元件114不向齒輪模塊的軸傳遞實質上的力。之後，在坐標系399的負z方向上移動收縮元件114和齒輪模塊。圖3b示出這樣一種情形，其中已經在坐標系399的負z方向上移動了收縮元件114和齒輪模塊。在該示例性情形中，升降工具包括間隔元件323，其適於被放置在軸116上，如圖3b中所示意。圖3b還示出間隔元件323以及示例性的替代間隔元件324的放大圖。在間隔元件323已經被放置在軸116上之後，在坐標系399的正z方向上移動收縮元件114，使得間隔元件323處於收縮元件114和軸116之間。間隔元件323的目的在於，保持收縮元件114相對於軸116同心。間隔元件323可包括低摩擦材料，例如特氟龍和/或迭爾林(delrin)。圖3c示出這樣一種情形，其中已經在坐標系399的正z方向上移動了收縮元件114。之後，定位銷能夠被移除且齒輪模塊能夠利用起重機吊走，使得收縮元件114不被涉及，即不需要與齒輪模塊一起提升收縮元件。

與特定齒輪系相結合，存在布置圖3b中所示意的類型的情形以便能夠訪問緊固齒圈117的所有螺栓的需要。在已經移除螺栓之後，齒圈117能夠被移除並吊走。之後，定位銷能夠被移除，且不具有齒圈117的齒輪模塊能夠利用起重機吊走。在圖3a-3c中，定位銷的一個由附圖標記113表示。如果升降工具被移除，則收縮元件114能夠與早前已經從其移除了齒圈117的齒輪模塊一起吊走。替代地，能夠在負z方向上移動收縮元件114，從而發生圖3c中示出的情形且隨後沒有齒圈117的齒輪模塊能夠吊走，使得收縮元件114不被涉及。

圖4示出根據本發明的示例性且非限制性實施例的方法的流程圖，該方法用於在維護工作期間處理齒輪系的收縮元件。該收縮元件被設計成用於將中空軸徑向壓靠在內軸上，該內軸的一部分在中空軸內側，以便能夠實現中空軸和內軸之間的扭矩傳遞。該齒輪系統可包括例如一個或多個行星齒輪級和/或一個或多個正齒輪級。

該方法包括在齒輪系的操作場所處的至少如下動作：

-動作401：安裝工具，使得該工具與收縮元件具有物理接觸並能夠吊起上述收縮元件，以及

-動作402：藉助於該工具向收縮元件傳遞提升力，以便至少部分地補償收縮元件的重量。

上述工具能夠例如是升降工具，例如參考圖1b或圖2a和2b的上述升降工具。還可能的是，該工具例如是吊架或具有滑塊的支撐結構，用於在工具在收縮元件下方時支撐收縮元件。

在根據本發明的示例性且非限制性實施例的方法中，齒輪系是風力發電設備的一部分，且齒輪系的操作場所是風力發電設備的機艙。

在根據本發明的示例性且非限制性實施例的方法中，圖4中提到的可能的其它動作包括：

-在上述內軸上放置間隔元件，以及

-沿中空軸的軸向方向將收縮元件滑動到間隔元件上，使得收縮元件從其中收縮元件圍繞中空軸的位置移開，當收縮元件在間隔元件上時，該間隔元件保持收縮元件相對於內軸同心。

以上給出的描述中提供的具體實施例不應理解為限制所附權利要求書的範圍和/或適用性。以上給出的描述中提供的實施例的列表和組不是詳盡的，除非另外地明確說明。