用於風力渦輪機的制動系統的製作方法

2023-10-09 15:49:54 4

專利名稱：用於風力渦輪機的制動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於風力渦輪機的軸承結構的制動裝置，本發明特別是涉及一種用於風力渦輪機的制動裝置，在這些風力渦輪機中，機艙藉助於滑動軸承能夠轉動地支承在塔架上。
背景技術：
首先，由現有技術已知兩種用於將風力渦輪機的機艙支承在其塔架上的原理。第一種原理是基於將機艙藉助於滾動軸承能夠轉動地支承在塔架上。這種軸承結構使機艙能夠在轉子葉片按要求跟蹤風力時以很小的摩擦偏航。為了使機艙保持就位以防止其由於不穩定的風流動情況發生不符合要求的偏航， 具有滾動軸承的系統通常具有很大的環形盤式制動器和能夠液壓加載的制動塊。這種用於防止出現不符合要求的偏航的設備的效率是足夠的，這些系統的可靠性(除了液壓系統容易洩漏之外)也是可接受的。然而，這種系統的缺點尤其在於，對於那麼大的滾動軸承來說製造成本相對很高以及為此制動器是必需的。與此相比，風力渦輪機的一種節約成本的設計方案是藉助於滑動軸承來實現，通過滑動軸承，機艙能夠轉動地支承在塔架上。這種「滑動軸承-解決方案原理」也被許多風力渦輪機生產者使用。但是，在具有滑動軸承的風力渦輪機中必須確保滑動軸承結構的摩擦力不會太小，因為否則機艙會由於不穩定的風流動情況而發生不符合要求的偏航。由於這個原因，用於風力渦輪機的這種滑動軸承結構通常具有多個滑動裝置，藉助於這些滑動裝置，可以設定滑動摩擦，從而防止機艙發生不符合要求的偏航。滑動軸承結構的滑動摩擦對於設計的尺寸來說足夠大，以防止機艙本身在強風力的作用下發生不符合要求的偏航，另一方面，摩擦力不允許大於可由偏航驅動裝置施加的轉動力或者說轉矩，因為否則簡直不可能使機艙偏航以跟蹤風力。具有滑動軸承的風力渦輪機的構思是有成效的，除了製造成本很低之外還使這樣的系統產生很高的可靠性。此外，具有滑動軸承的設備由於其被動制動作用即使在幹擾情況下也能防止機艙發生不符合要求的偏航並且由此防止發生可能出現的損壞。如上面所述，必要的是，必須使用大尺寸且昂貴的偏航驅動裝置，以實現克服滑動摩擦進行偏航。在已有的摩擦系統中，在偏航時可能發生靜摩擦和滑動摩擦快速交替出現的交變運動，即所謂的粘滑效應。而且，高的滑動摩擦引起快速的材料疲勞和高的磨損。但另一方面，對於較低的摩擦，則得面臨發生不符合要求的偏航的危險。

發明內容
本發明的目的在於利用用於機艙的滑動軸承結構的優點並且減少上述缺點。根據本發明，該目的是通過一種用於風力渦輪機的偏航軸承、特別是用於具有滑動軸承的風力渦輪機的制動系統解決的，在該風力渦輪機中，以在水平面內能夠轉動的方式支承在塔架上的機艙在工作情況下首先通過鎖定製動器被鎖定和/或被制動。在此，鎖定製動器通過用於傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置與電的偏航驅動裝置連接。以這種方式，鎖定製動器能夠藉助於為了使機艙偏航由電的偏航驅動裝置產生的轉矩和/或通過由偏航驅動裝置產生的力和/或通過由偏航驅動裝置產生的運動被操縱。優選地，杆件用作傳遞裝置，但是形式為軸、齒輪、蝸杆、液壓或氣動壓力管道等的用於力矩、力或者運動的其他傳遞裝置也被視為本發明的一部分。優選地，偏航驅動裝置除了鎖定製動器之外還與偏航傳動裝置連接。在這裡，偏航驅動裝置、鎖定製動器以及偏航傳動裝置在機艙上或者在塔架上的布置和它們的構造，使得在需要時為了使機艙偏航而產生的轉矩和/或力和/或運動首先被傳遞到鎖定製動器以使其鬆開，並且在鎖定製動器鬆開之後才被傳遞到偏航傳動裝置以使機艙按要求偏航。優選地，在這裡，偏航驅動裝置的殼體與機艙連接，而優選被設計成轉動環的偏航傳動裝置與風力渦輪機的塔架固定連接。但是，本發明的另一種設計方案也涉及一種用於風力渦輪機的制動系統，在該制動系統中，偏航傳動裝置與機艙連接，而偏航驅動裝置與設備的塔架連接。根據一種特別優選的實施方式，偏航驅動裝置的殼體以能夠在其行星齒輪機構的轉動平面內轉動地支承的方式與機艙連接。由於機艙在塔架上高的摩擦阻力，偏航驅動裝置的這種軸承結構使得為了使機艙偏航而產生的轉矩首先不是使機艙偏航，而是使偏航驅動裝置在它的行星齒輪機構的轉動平面內圍繞自己轉動。根據另一種實施方式，如果所述殼體通過杆件與機艙的鎖定製動器連接，那麼根據本發明，由偏航驅動裝置產生的轉矩首先被傳遞到鎖定製動器以使其鬆開。根據本發明的另一種實施方式，偏航驅動裝置以沿正的轉動方向和沿負的轉動方向(即逆時針方向或順時針方向)分別只能相對於機艙轉過預先規定的角度的方式得到支承。這使得偏航驅動裝置在達到最大的轉動角度之後不能繼續圍繞自己轉動，並且由此它的轉矩通過它的從動輪傳遞到偏航傳動裝置的轉動環以使機艙偏航。根據另一種實施方式，偏航驅動裝置的殼體不能轉動地與機艙固定連接。為了實現本發明的制動系統，在這種情況下是使用自主發明的偏航驅動裝置。根據一種特別優選的實施方式，這種偏航驅動裝置具有一個殼體，行星齒輪機構的內齒圈以能夠在行星齒輪機構的轉動平面內轉動的方式支承在該殼體中。內齒圈的這種軸承結構使得為了使機艙偏航而產生的轉矩首先不是使機艙偏航，而是使行星齒輪機構的內齒圈圍繞自己轉動。根據本發明，內齒圈的該轉動被用於與上述方式相類似地使機艙鎖定製動器鬆開。優選地，為此，行星齒輪機構的內齒圈通過杆件與鎖定製動器連接，使得該杆件傳遞由內齒圈的轉動產生的力，以鬆開鎖定製動器。除了簡單的杆件之外，根據其他實施方式，還設有液壓或氣動機構，其中，在所有實施方式中都包含這樣的原理，即，利用行星齒輪機構的內齒圈的轉動力或者如之前描述的行星齒輪機構的旋轉的殼體的轉動力，以鬆開機艙的一個或多個鎖定製動器。為了在鬆開鎖定製動器之後使機艙偏航，偏航驅動裝置或者行星齒輪機構的內齒圈的轉動必須被限制到一個預先規定的最大轉動角度內，從而偏航驅動裝置的轉動在達到這個最大轉動角度時被鎖定，並且將為了使機艙偏航而產生的轉矩/力/運動傳遞到偏航傳動裝置的轉動環上。
根據本發明的一種特別簡單的設計方案，偏航驅動裝置的殼體的軸承結構或者行星齒輪機構的內齒圈的軸承結構具有機械式止動器，該機械式止動器預先規定了沿正的轉動方向和沿負的轉動方向的最大轉動角度。如果偏航驅動裝置的殼體能夠轉動地被支承， 則機械式止動器優選與機艙連接。如果行星齒輪機構的內齒圈能夠轉動地被支承，則機械式止動器優選與偏航驅動裝置的殼體連接。根據另一種實施方式，機械式止動器由與鎖定製動器連接的所述杆件構成。根據一種特別優選的實施方式，偏航驅動裝置的殼體的轉動或者行星齒輪機構的內齒圈的轉動在達到最大轉動角度時藉助於被動激活的主動制動器被鎖定。根據本發明的一種特別優選的實施方式，為了在達到最大轉動角度時鎖定轉動，設有液壓加載制動器。這種被動激活的主動制動器優選由傳感器觸發，該傳感器在達到最大轉動角度時向主動制動器傳遞用於鎖定偏航驅動裝置的殼體或者行星齒輪機構的內齒圈的制動信號。根據偏航驅動裝置的另一種設計方案，行星齒輪機構的支承在偏航驅動裝置殼體中的內齒圈通過設置在內齒圈和殼體之間的被動液壓離合器進行減震。在藉助於液壓離合器進行減震的偏航驅動裝置的情況下，優選一個機械式止動器用於限制最大轉動角度；特別優選的是，與鎖定製動器連接的杆件用作機械式止動器。制動系統的另一個自主發明的方面涉及機艙的一個或者多個鎖定製動器。為了在幹擾情況下也是可靠的，優選將鎖定製動器構造成，它是自動激活的，這意味著，它被激活而無需外界影響並且防止機艙發生不符合要求的偏航。優選地，鎖定製動器具有至少一個摩擦片、一個壓緊衝頭以及一個復位彈簧，其中，鎖定製動器在已安裝的狀態下通過復位彈簧的復位力產生對機艙的鎖定作用。特別優選地，壓緊衝頭在鎖定製動器的已安裝狀態下直接或間接地通過杆件或其他傳力裝置(例如壓力管道)與偏航驅動裝置連接。通過經由杆件或傳力裝置的力傳遞，克服復位彈簧的復位力，使機艙的鎖定鬆開。特別優選地，將鎖定製動器設計成，它能夠代替通常的滑動軸承的滑動裝置安裝在法蘭盤中的為這些滑動裝置提供的多個凹部中。優選地，鎖定製動器具有減震器。特別是當用於鬆開鎖定製動器的杆件用作機械式止動器時，減震器是有利的。鎖定製動器的減震器一般是有意義的，以避免在鬆開鎖定製動器並且使機艙開始偏航時發生粘滑效應。原則上，藉助於偏航驅動裝置的轉動力來鬆開一個或者多個鎖定製動器的原理不僅可以用於機艙的滑動或滾動軸承，而且相同的原理也同樣可以應用於轉子葉片的變漿系統，也就是說應用於轉子葉片圍繞其縱軸線的轉動，這是本申請的另一個發明方面。在此，用於風力渦輪機的變漿軸承的這種制動系統包括至少一個變漿驅動裝置和用於使變漿軸承鎖定和/或制動的鎖定製動器。在這裡，鎖定製動器通過用於傳遞力矩和/ 或力和/或運動的裝置與變漿驅動裝置連接。以這種方式，鎖定製動器能夠藉助於為了調整轉子葉片(使轉子葉片變漿)而由變漿驅動裝置產生的轉矩和/或通過由變漿驅動裝置產生的力和/或通過由變漿驅動裝置產生的運動被操縱。優選地，杆件用作傳遞裝置，但是形式為軸、齒輪、蝸杆、液壓或氣動壓力管道等的用於力矩、力或者運動的其他傳遞裝置也被視為本發明的一部分。優選地，變漿驅動裝置除了鎖定製動器之外還與變漿傳動裝置連接。在這裡，變漿驅動裝置、鎖定製動器和變漿傳動裝置在轉子葉片或者輪轂上的布置和它們的構造，使得在需要時為了使轉子變漿而產生的轉矩和/或力和/或運動首先被傳遞到鎖定製動器以使其鬆開，並且在鎖定製動器鬆開之後才被傳遞到變漿傳動裝置以使轉子葉片按要求變漿。優選地，變漿驅動裝置與輪轂固定連接，而形式為轉動環的變漿傳動裝置與轉子葉片固定連接。依據另一種實施方式，變漿驅動裝置以能夠在其行星齒輪機構的轉動平面中轉動地支承的方式與輪轂連接。但根據另一種實施方式，變漿傳動裝置的殼體不是能夠轉動地與輪轂連接。為了實現本發明的制動系統，在這種情況下使用自主發明的變漿驅動裝置。由於偏航驅動裝置和變漿驅動裝置在原理上具有相同構造，已經描述過的偏航驅動裝置的各實施方式對應於變漿驅動裝置的不同實施方式。根據其他實施方式，同樣設有鎖定製動器，這些鎖定製動器被設計成用於安裝在根據現有技術的變漿系統中。用於變漿系統的鎖定製動器的各實施方式對應於用於偏航軸承的鎖定製動器的各實施方式。


現在藉助於下面的附圖對本發明的這些方面及其他方面進行詳細闡述。在附圖中圖1示出了用於風力渦輪機的法蘭盤的立體圖，該法蘭盤安裝有滑動軸承結構的多個滑動裝置，圖2示出了滑動裝置在已安裝的狀態下的剖視圖，圖3示出了鎖定製動器的第一種實施方式和偏航驅動裝置或變漿驅動裝置的第一種實施方式在已安裝的狀態下的剖視圖，圖4a、4b示出了鎖定製動器的第二種實施方式的剖視圖和立體側視圖，圖5示出了如圖4的鎖定製動器的俯視圖，作為偏航或變漿驅動裝置的轉動力的力傳遞原理圖，圖6a、6b示出了根據第三種實施方式的鎖定製動器在打開位置和關閉位置中的兩個剖視圖，圖7a、7b示出了根據第四種實施方式的鎖定製動器在打開位置和關閉位置中的兩個剖視圖，圖fe示出了根據現有技術的偏航或變漿驅動裝置的剖視圖，圖8b示出了具有能夠轉動地支承的行星齒輪機構內齒圈且具有液壓離合器的偏航或變漿驅動裝置的剖視圖，圖8c示出了具有能夠轉動地支承的行星齒輪機構內齒圈且具有主動盤式制動器的偏航或變漿驅動裝置的剖視圖，圖9示出了制動系統在偏航時的運行方法的步驟序列的一覽表。
具體實施例方式圖1示出了用於風力渦輪機的法蘭盤10，該法蘭盤在已安裝的狀態下通常與風力渦輪機的機艙(或者在用於變漿軸承的制動系統中與輪轂)固定連接並且平放在轉動環32上。在這裡，轉動環32在已安裝的狀態下通常與風力渦輪機的塔架(或者在用於變漿軸承的制動系統中與轉子葉片)固定連接。在沿徑向設置在法蘭盤10上的多個凹部或孔22中安裝有多個圓柱形的滑動裝置20。圖2示出了安裝在如圖1的法蘭盤10中的滑動裝置20的作用原理，通過該滑動裝置能夠調整風力渦輪機的滑動軸承的滑動摩擦。在這裡所示的滑動裝置20包括一個圓柱形的殼體對、一個設置在圓柱形殼體M中的摩擦片26、多個盤形彈簧觀和一個調節螺釘30。根據調節螺釘30插入滑動裝置20的殼體M中的深度，插入越深，調節螺釘30對盤形彈簧觀施加的壓力就越大。通過調節螺釘30，間接地增大了摩擦片沈對轉動環32的壓緊力並且由此也總體上增大了滑動軸承的滑動摩擦。在轉動環32下面設有封閉板34，在該封閉板中同樣安裝有滑動裝置21。該滑動裝置21也具有圓柱形的殼體25，在該殼體中設有摩擦片27和調節螺釘31。設置在轉動環 32下面的滑動裝置21隻用於形成滑動軸承的規定的滑動表面，而設置在上面的滑動裝置 20還被用於設定期望的滑動摩擦。圖3以剖視圖示出了原理草圖，該原理草圖詳細說明了偏航驅動裝置40、鎖定製動器60的第一種實施方式以及形式為轉動環32的偏航驅動裝置之間的作用原理。根據第一種實施方式，在法蘭盤10中安裝一個鎖定製動器60，代替一個滑動裝置20。鎖定製動器 60的這種實施方式如在圖2中的滑動裝置20那樣也具有圓柱形殼體64，在該殼體中設有一個摩擦片66和多個盤形彈簧68。代替調節螺釘30，在鎖定製動器60中設有壓緊銷70， 該壓緊銷用於對盤形彈簧68施加壓力並由此間接地用於產生摩擦片66對轉動環32的壓緊力。在壓緊銷70上面與具有傾斜延伸的底面的楔形蓋板62下面之間設有一個具有傾斜延伸的頂面的楔形元件72。蓋板62的底面和楔形元件72的頂面相互平行地延伸。在這裡，楔形元件72滾動地支承在蓋板62的底面和壓緊銷70的頂面之間並且藉助於設置在楔形元件的尖端上的復位彈簧74防止從壓緊銷70和蓋板62之間滑出。在這裡，復位彈簧的復位力間接地產生摩擦片68對轉動環32的壓緊力。如果現在向偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40發出信號，以使機艙偏航(或者以使轉子葉片變漿)，則由偏航驅動裝置(或者變漿驅動裝置)40的電動機產生轉矩。由於通過鎖定製動器60鎖定的滑動軸承，偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的轉矩首先不會使機艙偏航(或者使轉子葉片變漿)，而是首先使偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40在其軸承42中轉動。通過設置在偏航驅動裝置40的殼體44上的杆件50，偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的轉動力被傳遞到鎖定製動器60的楔形元件72，該楔形元件克服復位彈簧74的彈簧力在蓋板62和壓緊銷70之間被拉出。通過拉出楔形元件72，壓緊銷70在盤形彈簧68卸載的條件下被向上壓，從而減小摩擦片66對轉動環32的壓緊力並且滑動軸承被釋放以使機艙在水平面內偏航(或者使轉子葉片變漿)。同時，偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的殼體44的轉動此時達到最大轉動角度；偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40 在軸承結構42中的繼續轉動是通過機械式止動器鎖定(在這裡不可見)。也可以使用起相同作用的杆件裝置，而不是使用滑動楔形元件72。如果現在偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的繼續轉動是不可能的，則由偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的電動機產生的轉矩被傳遞到轉動環32並使機艙偏航(或者使轉子葉片變漿)。在這裡，轉動環32優選與塔架固定連接，偏航驅動裝置40優選通過軸承結構42與機艙連接。圖如和4b示出了根據第二種實施方式的制動系統的鎖定製動器60。該實施方式也具有圓柱形殼體64，在該殼體中設有一個摩擦片66和多個盤形彈簧68。與在如圖2 的滑動摩擦裝置20的情況下相類似，設有調節螺釘作為壓緊銷，以在盤形彈簧上施加壓緊力。但是，與滑動裝置20不同，該鎖定製動器60的殼體64被實施為兩件式並且由兩個垂直疊置的圓柱形的殼體半部63、65組成。殼體半部63、65在這裡通過軸承結構76相互連接， 使得這兩個殼體半部能夠沿著它們的縱軸線同軸地相對轉動。但如在圖4b中清楚可見，該實施方式的軸承結構76從側視圖觀察不是呈直線，而是相互對置的殼體半部63、65的終端邊緣被設計成呈正弦形。如果在圖4b中所示的鎖定製動器60的上殼體半部63藉助於杆件50相對於下殼體半部65轉動，不管轉動是沿順時針方向還是沿逆時針方式，上殼體半部 63會相對於下殼體半部65被抬起。這又會使旋入上殼體半部63的螺紋31中的調節螺釘 30隨著上殼體半部63被抬起，從而盤形彈簧會被卸載，鎖定製動器60由此會被鬆開。這種實施方式是特別有利的，因為由此可以與偏航的轉動方向無關地鬆開鎖定製動器。圖5是在圖如和4b所示的實施方式的俯視圖。從該視圖可特別清楚地看出，鎖定製動器60根據這種實施方式可以如何安裝在根據現有技術的法蘭盤10中，代替滑動裝置20。從該視圖也可清楚地看出，偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的轉動如何被傳遞到杆件50以使鎖定製動器60鬆開。圖6a和6b示出了在鬆開位置6a和拉緊位置6b上的鎖定製動器60的另一種實施方式。根據這種實施方式，制動系統的鎖定製動器60與之前的實施方式一樣具有圓柱形殼體64，在殼體中設有一個摩擦片66和多個盤形彈簧68。根據這種實施方式，設有彎曲的制動杆78用於施加壓緊力，該制動杆用作壓緊銷。制動杆78在這裡在一側通過復位彈簧 74與法蘭盤10的凸起12連接。通過復位彈簧74的復位力，制動杆78被拉回並由此對盤形彈簧68施加力，因此這產生摩擦片66對轉動環32的壓緊力並因此產生鎖定製動器60 的制動作用。為了使鎖定製動器60鬆開，制動杆78通過另一桿件50與在這裡未示出的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40連接或者能夠與之連接。在這裡，制動杆78在工作情況下由與偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40連接的杆件50克服復位彈簧74的復位力與偏航的轉動方向無關地被向右拉(見圖6b)。在鎖定製動器60在圖6b所示的位置上，制動杆 78較松地壓在盤形彈簧68上，從而這些盤形彈簧可以向上伸展並且由此使摩擦片66在轉動環32上的摩擦作用減小。為了避免在使鎖定製動器60鬆開和使機艙偏航(或使變漿)之間的過渡期間由於靜摩擦和滑動摩擦快速地交替出現而產生的粘滑效應，即摩擦片66在轉動環32上不平穩地滑動，鎖定製動器60的這種實施方式還具有減震器80。該減震器80在這裡設置在復位彈簧74下面，在鎖定製動器60的鬆開過程期間防止制動杆78由於粘滑效應而回擺。如果沒有該減震器80，機艙會在鎖定製動器60的鬆開過程中在機艙的靜摩擦被克服的瞬間開始偏航，因此減小了偏航驅動裝置40對制動杆78的力作用，鎖定製動器60通過復位彈簧74的復位力又被稍微拉緊。減震器80防止由於這種粘滑效應產生諧振，該諧振會對材料產生不利的後果。當然也可想到在其他實施方式，特別是圖3和圖4的實施方式中使用這種減震器。
圖7a和7b示出了在打開位置和關閉位置上的用於本發明的制動系統的鎖定製動器60的另一種實施方式。這種實施方式與在圖6a和6b所示的實施方式的區別僅在於在此制動杆78直接壓在摩擦片66上。在這裡未示出，根據鎖定製動器60的其他實施方式， 在制動杆78和摩擦片66之間也可以安裝有彈性的橡膠緩衝塊，或者摩擦片66在上側被設計成本身有彈性的。圖8a、8b和8c示出了可用在本發明的制動系統中的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的三種不同實施方式。根據圖8a的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的實施方式本身是現有技術，而根據圖8b和8c的實施方式是本申請的自主發明的方面。根據圖fe的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40具有用於產生轉矩的電動機41 和設置在殼體44中的行星齒輪機構46。該行星齒輪機構本身具有太陽輪46S0、多個行星輪46PL、內齒圈46H和行星架46ST。從動輪48與行星架46ST連接，以將由電動機41產生的轉矩傳遞到轉動環32。在這裡所示的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的實施方式是現有技術，它的特徵是內齒圈46H與殼體44固定連接。根據這種實施方式的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40(為了使其適用於本發明的制動系統)必須通過軸承(在這裡不可見)與機艙(或者輪轂)連接，從而使該偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)能夠相對於機艙圍繞行星齒輪機構46的轉動軸線轉動地支承。此外，根據這種實施方式的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40必須通過杆件50與殼體44連接，以使該偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40適用於本發明的制動系統。在圖8b中所示的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的實施方式在以下方面與根據圖8a的實施方式相應該驅動裝置也具有電動機41、設置在殼體44中的行星齒輪機構46以及與行星齒輪機構46的行星架46S連接的從動輪48。與根據圖8a的驅動裝置40 不同，根據圖8b的驅動裝置40具有行星齒輪機構46的內齒圈46H，該內齒圈以能夠在行星齒輪機構46的轉動平面內藉助於軸承42轉動的方式支承在偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的殼體44中。在此，內齒圈46H具有杆件50，該杆件用於在已安裝的狀態下能夠將力傳遞到鎖定製動器60以使其鬆開。為了將內齒圈46H的轉動限制到最大的轉動角度內，在這種實施方式中杆件50本身用作機械式止動器。此外，該驅動裝置還具有液壓離合器45，該液壓離合器用作減震器，以防止整個系統由於粘滑效應發生諧振，此外該液壓離合器還在到達機械式止動器之前就已經將內齒圈46H的轉動速度減慢。圖8c示出了根據本發明的偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的另一種實施方式。在這裡所示的驅動裝置40也具有電動機41、設置在殼體44中的行星齒輪機構46和與行星齒輪機構46的行星架46S連接的從動輪48。如在根據圖8b的實施方式中，行星齒輪機構46的內齒圈46H以能夠在行星齒輪機構46的轉動平面內藉助於軸承46轉動的方式支承在偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的殼體44中。但在這裡，偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40配備有能夠被動激活的主動制動器47，優選是盤式制動器，該制動器將內齒圈46H相對於殼體44在達到最大轉動角度時主動鎖定。在這裡，用於主動鎖定製動器 47的信號被動地通過偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40控制。在這裡不可見地，偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40具有例如與杆件50連接的傳感器，該傳感器在達到最大轉動角度時向制動器47發出信號以鎖定內齒圈46H。在用於鎖定內齒圈46H的主動制動器47 的情況下，不需要用於偏航驅動裝置(或變漿驅動裝置)40的機械式止動器。
在圖9中示出了再次描述優選的步驟序列的一覽表，步驟序列由本發明的制動系統在使機艙偏航時執行一遍。通過用於使風力渦輪機偏航的信號激活偏航驅動裝置(步驟 Si)。由於機艙通過鎖定製動器鎖定在塔架上，因此引起偏航驅動裝置轉動(步驟S2)。偏航驅動裝置的轉動引起鎖定製動器鬆開(步驟S3)。在達到最大轉動角度時，一個止動器鎖定偏航驅動裝置的繼續轉動(步驟S4)，從而偏航驅動裝置的力/力矩被傳遞到偏航傳動裝置並且偏航過程開始(步驟S5)。特別是可看出的是，作為最後一個步驟S6，在偏航過程結束時，偏航驅動裝置40的殼體44或者行星齒輪機構46的內齒圈46H藉助於鎖定製動器 60的復位彈簧74通過杆件50轉回到初始位置。同時，鎖定製動器60通過復位彈簧74重新被拉緊。
權利要求
1.用於風力渦輪機的制動系統，該風力渦輪機具有一個以能夠在水平面內轉動的方式支承在塔架上的機艙，所述制動系統包括至少一個用於將所述機艙鎖定和/或制動的鎖定製動器(60)和一個電的偏航驅動裝置(40)，其特徵在於，-所述鎖定製動器(60)通過用於傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置(50)與所述偏航驅動裝置GO)連接，-使得所述鎖定製動器能夠藉助於為了使所述機艙偏航而由所述位驅動裝置GO)產生的轉矩和/或為此產生的力和/或運動被操縱。
2.如權利要求1所述的制動系統，其特徵在於，所述偏航驅動裝置GO)包括一個偏航傳動裝置(32)，其中，偏航驅動裝置(40)、鎖定製動器(60)和偏航傳動裝置(3 的相互布置和構造使得在需要時由所述偏航驅動裝置GO)產生的為了使所述機艙偏航的轉矩和/ 或為此產生的力和/或運動，首先被傳遞到所述鎖定製動器(60)以使其鬆開，並且在所述鎖定製動器(60)鬆開之後才被傳遞到所述偏航傳動裝置(3 以使所述機艙按要求偏航。
3.如前述權利要求中任一項所述的制動系統，其特徵在於，所述偏航傳動裝置以轉動環(3 的形式與所述塔架固定連接，並且所述偏航驅動裝置GO)與所述機艙連接。
4.如前述權利要求中任一項所述的制動系統，其特徵在於，所述偏航驅動裝置G0)的殼體G4)或者所述偏航驅動裝置G0)的行星齒輪機構G6)的內齒圈(46H)以能夠在行星齒輪機構G6)的轉動平面內轉動地支承的方式與所述機艙連接。
5.如前述權利要求中任一項所述的制動系統，其特徵在於，所述偏航驅動裝置G0)的殼體G4)或者所述行星齒輪機構G6)的內齒圈(46H)以沿正的轉動方向和沿負的轉動方向分別只能相對於所述機艙轉過預先規定的角度的方式得到支承。
6.如前述權利要求中任一項所述的制動系統，其特徵在於，為了減震，所述內齒圈 (46H)和所述殼體04)之間設有液壓離合器05)。
7.如前述權利要求中任一項所述的制動系統，其特徵在於，所述偏航驅動裝置G0)的殼體G4)或者所述偏航驅動裝置G0)的行星齒輪機構G6)的內齒圈(46H)具有杆件(50) 或者能夠與杆件(50)連接，所述杆件在所述偏航驅動裝置G0)的殼體04)或者所述內齒圈(46H)進行轉動運動時引起對所述機艙的所述鎖定製動器(60)的操縱。
8.如前述權利要求中任一項所述的制動系統，其特徵在於，在所述鎖定製動器(60)和所述偏航驅動裝置(4)之間有效地設有減振器(80)。
9.被設計成用於如前述權利要求中任一項所述的制動系統的偏航驅動裝置(40)，該偏航驅動裝置具有行星齒輪機構(60)，其中，所述行星齒輪機構06)的內齒圈(46H)以能夠在所述行星齒輪機構G6)的轉動平面內轉動的方式支承在所述偏航驅動裝置G0)的殼體(44)中。
10.如權利要求11所述的偏航驅動裝置(40)，其特徵在於，所述行星齒輪機構06)的內齒圈(46H)相對於所述殼體G4)沿正的轉動方向或者負的轉動方向只能轉過一個預先確定的最大角度。
11.如權利要求11所述的偏航驅動裝置(40)，其特徵在於，所述行星齒輪機構06)的內齒圈(46H)相對於所述殼體G4)藉助於一個液壓離合器05)進行減震。
12.如權利要求11所述的偏航驅動裝置(40)，其特徵在於，所述行星齒輪機構06)的內齒圈(46H)相對於所述殼體G4)在達到最大轉動角度時藉助於制動器G7)被鎖定防止繼續轉動。
13.用於機艙的鎖定製動器(60)，該制動器具有至少一個摩擦片(66)、壓緊衝頭(30、 70,78)和復位彈簧(74)，其中，所述鎖定製動器(60)在已安裝的狀態下通過所述復位彈簧 (74)的復位力產生對所述機艙的鎖定和/或制動；以及直接或間接地與所述壓緊衝頭(30、 70,78)連接或者能夠直接或間接地與所述壓緊衝頭(30、70、78)連接的杆件(50)在操縱時減小所述復位彈簧(74)的復位力並且由此取消對所述機艙的鎖定，其特徵在於，所述鎖定製動器(60)通過用於傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置(50)與所述偏航驅動裝置GO) 連接，使得所述鎖定製動器能夠藉助於為了使所述機艙偏航而由所述偏航驅動裝置GO) 產生的轉矩和/或為此產生的力和/或運動被操縱。
14.如權利要求14所述的鎖定製動器(60)，其特徵在於，所述復位彈簧(74)的復位作用藉助於減震器(80)進行減震。
15.風力渦輪機，包括塔架、機艙、能夠轉動地支承在機艙中的轉子，其中，所述機艙藉助於偏航軸承以能夠轉動地支承的方式大致垂直地設置在塔架上，其特徵在於，所述風力渦輪機包括如權利要求1至12中任一項所述的制動系統。
全文摘要
本發明涉及一種用於風力渦輪機的制動系統，該風力渦輪機具有一個以能夠在水平面內轉動的方式支承在塔架上的機艙、至少一個用於將所述機艙鎖定的鎖定製動器(60)以及一個電的偏航驅動裝置(40)，其中，所述鎖定製動器(60)通過用於傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置(40)與所述偏航驅動裝置(40)連接，使得所述鎖定製動器能夠藉助於為了使所述機艙偏航而由所述位驅動裝置(40)產生的轉矩和/或為此產生的力和/或運動被操縱。
文檔編號F03D7/02GK102317621SQ201080007873
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月16日 優先權日2009年2月16日
發明者G·佩希利瓦諾格路 申請人:蘇司蘭能源有限公司