用于风力涡轮机的止动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于具有一个或多个转子叶片的风力涡轮机的转子的止动装置，该转子在风力下绕着基本上水平延伸的转子轴转动。转子轴在机舱内支承在机架上并且将其旋转直接或者通过一个中间连接的传动机构传递到一个将旋转转化为电能的发电机上。出于安全原因，强制要求转子以及因此所有的旋转的零件可以通过形状配合连接相对于机舱固定，以防止继续转动。已知解决方案的共同点在于，它们提出将转子停止在一个确定的位置，在该位置上通孔和销相互对准，从而销可以接合到通孔中。为了保证尽可能高效率的力传递以及转子相对于机舱的可靠和无间隙的固定，销和止动盘的通孔在其各自的横截面形状和尺寸上设计得尽可能一致并且布置为横截面形状具有相同的取向。如果横截面形状彼此不同，力传递只是逐点地进行，这导致了构件的特别是在各个力作用区域内的负载增大，然而通过应力曲线此外还会导致耐久性的减弱或者对材料、尺寸和加工要求的提高以及因此成本的增加。本发明的目的在于，提供一种止动装置，它避免了现有技术的缺点并且特别是保证了销可靠并且尽可能不受阻碍地插入止动盘的通孔中，其中销和通孔之间的间隙减小。该目的通过依据权利要求1的止动装置实现，即通过调节装置沿径向有效地设置在止动销和转子轴之间，由此止动销相对于转子轴的间距至少在径向上可调节。
【专利说明】用于风力涡轮机的止动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于带有一个或多个转子叶片的风力涡轮机的转子的止动装置，该转子在风力下绕着基本上水平延伸的转子轴转动。转子轴在机舱内支承在机架上并且将其旋转直接或者通过一个中间连接的传动机构传递到一个将旋转转换为电能的发电机上。机舱就它那方面而言位于塔架上，机舱通过一个所谓的方位轴承与塔架连接。该方位轴承实现了机舱绕着另一基本上竖直的轴线的转动以及因此转子根据各个风向的定向。
【背景技术】
[0002]出于安全原因强制要求，转子以及因此所有的旋转零件可以相对于机舱通过形状配合连接固定，防止继续转动。该固定例如当在转子的轮毂内部或者机舱内部执行工作时实现，并且用于把参与人员的危险降到最低。这样的形状配合连接一般通过以下方式实现，即止动盘以不可相对转动的方式安装在转子轴上。该止动盘具有一个或多个通孔。一个可移动的销位于机架或者机舱内的另一固定构件上，该销在移出位置(关闭位置)穿过止动盘的一个通孔中并且因此形成不可相对转动的形状配合连接。因为在转子固定时由于风或者其他外界影响会有很大的力作用在连接机构上，因此销和通孔优选具有相互适合的横截面，以便可以尽可能均匀的并且在一个较大的面积上接受出现的力。在移入位置(开启位置)销释放止动盘的通孔并且实现了转子不受阻碍的转动。
[0003]这样的止动装置此外还从DElO 2004 013 624 Al和DE102007 058 746A1中公知。
[0004]DElO 2004 013 624A1描述了一种将转子停止在以下这样的转动位置上的方法，在该转动位置通孔位于空间内的一个使销在移动时可以穿过通孔的位置上。为此在止动盘上设置一个标记，该标记借助于一个位置传感器被测量。
[0005]DElO 2007 058 746A1同样描述了一种用于获取转子位置的方法，以便实现销接合到通孔中，并且为此提出使用测量转子轴的转动速度的传感器。
[0006]已知解决方案的共同点在于，它们提出将转子停止在一个确定的位置，在该位置上通孔和销相互对准，从而销可以接合到通孔中。为了保证尽可能高效率的力传递以及转子相对于机舱的可靠和无间隙的固定，销和止动盘的通孔在其各自的横截面形状和尺寸上设计得尽可能一致并且布置成，横截面形状具有相同的取向。如果截面形状彼此不同，力传递只是逐点地进行，这导致构件的特别是各个力作用区域内的负载增大，然而通过应力曲线此外还会导致耐久性的减弱或者对材料、尺寸和加工要求的提高以及因此成本的增加。
[0007]横截面尺寸的不同也是同样的。如果销小于通孔，那么力传递同样只是逐点进行的，具有上述的后果。此外在两个构件之间出现了间隙，因此在这种情况下转子可以在较小的范围内运动。该运动出于两个方面的原因是不期望的。一方面转子的每个运动表示出位于机舱中的人员的危险，另一方面在这种情况下由于转子转动作用在销上的力不是均匀出现，而是冲击性的。这样的冲击和撞击明显引起了对销的更高的要求，同样具有上述的后果O[0008]出于这些原因，理想的是销和通孔具有一致的横截面形状、横截面尺寸和横截面取向。为了更容易的制造和尽可能大的位置独立性，为此圆形横截面得到扩展。
[0009]现有技术的一个缺点在于，实际上所描述的完全一致是不能实现的并且也没有意义。单是制造时与理论尺寸或者标称尺寸的偏差就妨碍了完全的一致。排除这种偏差，或者至少将其减小到一个非常小的范围将引起过大的耗费。然而如果实现了完全的一致，该一致使得销插入通孔变得困难，因为整个表面完全相互紧贴并且因此出现摩擦力，此外任何即便很小的与理想插入方向的角度偏差都会引起卡住和楔住。
【发明内容】
[0010]本发明的一个目的在于，提供一种止动装置，它避免了现有技术的缺点并且特别是保证了销可靠并且尽可能不受阻碍地插入止动盘的通孔中，其中，销和通孔之间的间隙减小。
[0011]该目的通过根据权利要求1所述的止动装置实现，即通过调节装置有效地沿径向设置在止动销和转子轴之间，由此止动销相对于转子轴的间距至少在径向上是可调节的。令人惊讶地，止动销和通孔之间的接合和对准竟然不仅仅与转子的转动位置相关。事实上存在其他的影响因素，它们确定了销是否能够成功地接合到通孔中:基于风力涡轮机的各个构件的制造公差和装配公差在径向上于止动销的中轴线和转子轴的轴线之间的间距出现偏差。这些不同来源的多重偏差会在制造中不可补偿或避免，或者只能通过过高的耗费来补偿或避免。本发明的教导首次实现了在装配时或者在维护时，止动销和转子轴之间的径向间距可以调节，因此可以优化止动销和通孔之间的对准的径向分量。优选的实施方式由从属权利要求给出。
[0012]在此，不可避免和不期望的偏差得到补偿。在此涉及销的中轴线或其移动方向和转子轴上的止动盘内的通孔之间的对准的偏差。在两个分别基本上垂直于转子轴的中轴线的方向上可出现该偏差。接下来所使用的对轴向、径向和周向的说明以及对上和下的说明是针对风力涡轮机的转子的旋转轴线而言。此外，基本上垂直于转子轴的中轴线并且与塔架的轴线在一个平面内延伸的方向被称为垂直的，而基本上垂直于转子轴的中轴线并且基本上垂直于塔架的轴线延伸的方向被称为水平的。
[0013]在一种优选的实施方式中，销被设计为圆柱形，并且相应地布置在壳体的空心圆柱形的容纳部内。壳体的外部形状同样成形为旋转对称的，优选是圆柱形的，其中外部形状的旋转对称的中轴线和壳体的凹部的中轴线相互偏移一个确定的量。因此止动销偏心地支承在壳体内。壳体又固定在机架上，使得壳体可以绕其旋转轴线转动并且壳体可以被固定在所期望的转动位置上。通过壳体的转动，销的轴线水平或者垂直地移动，因而相对于转子轴的中轴线移动。在此，基本上对于每个位置，在一个方向上可以设定在与此垂直的另一方向上的两个位置。在此，在垂直于有意的调节方向延伸的另一方向上的强制移动没有其他影响，因为它通过止动盘的旋转运动被得以补偿。通过这种方式，可以实现销和通孔的空间上一致的布置，并且止动盘和转子轴之间的在径向上的间距是可以调节的。
[0014]该实施方式还具有其他的优点，S卩，止动销的移动可以随时重新进行，无需大的耗费。当在运行中各个构件出现变形或位置变化时，这可能是必要的。
[0015]在另一种实施方式中，在销壳体和机架之间可布置不同尺寸的至少一个间隔元件，所述间隔元件影响到机架的间距并且因此影响销的轴线在空间中的位置。
[0016]两种实施方式的共同点在于，调节不是只能在首次装配时进行一次，而是之后还可以进行重新调节，例如由于运行中的负载而导致构件发生形状变化时。在此，先说明的实施方式具有以下优点:调节可以在没有额外零件的情况下进行，与此相反，后说明的实施方式的前提条件是携带适合的间隔元件。
[0017]此外本发明的对象为具有可以所述方式调节的止动装置的风力涡轮机。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本发明其他的细节借助于说明从附图中得出。
[0019]附图中:
[0020]图1示出了机架和安装在转子轴上的止动盘的立体图，
[0021]图2示出了安装在转子轴上的止动盘的轴向俯视图，
[0022]图3示出了止动装置的示意图，
[0023]图4示出了机架、止动盘和转子轮毂的侧视图以及止动装置的剖面，
[0024]图5示出止动装置的放大的剖视图，
[0025]图6示出止动装置的横截面的示意图，
[0026]图7示出机架、带有转子轴支承结构的转子轴以及止动装置的分解图，以及
[0027]图8示出带有止动装置的风力润轮机。
【具体实施方式】
[0028]从图1中可以得知止动装置I的主要零件的布置方式。机架2可转动地与塔架32的上端部相连。可绕其纵轴线4沿转动箭头5’的方向旋转运动的转子轴3被支承在机架2上。转子轴3的旋转由在这里没有示出的在视图中连接在右侧的转子轮毂14引起。止动盘6被这样安装在转子轴3上。
[0029]止动盘6在这里被实施为两件式的，然而也可行的是，止动盘6被实施为单件式的或者多件式的。止动盘6具有多个通孔7。通孔7构造成，使在这里不可见的止动销10可以接合到通孔7中，从而在止动盘6与转子轴3之间不会发生绕着转子轴3的纵轴线4的转动运动。为了实现更高的强度以及止动销10的更好的接合，通孔7配有衬套9。
[0030]止动装置I的壳体10被布置在转子轴3之下，止动销11位于壳体中。
[0031]图2示出了从转子轮毂14的观察方向看向止动装置I的俯视图。在这里可以看出，止动盘6中的多个通孔7位于以转子轴3的纵轴线4作为中点的圆周线9上。此外可以看出，引入壳体10中的止动销11与通孔7中的一个对准。
[0032]图3示出了止动装置I的各个零件共同作用的示意图。支承在壳体10中的止动销11可以沿轴向12或者说直线地沿着双向箭头12的方向移动。在其移出位置，止动销11穿过止动盘6的通孔7中的一个并且因此形成形状配合连接，该形状配合连接防止止动盘6以及与该止动盘以不可相对转动的方式连接的转子轴3围绕该转子轴的纵轴线4继续旋转运动。
[0033]图4示出了止动装置I的构件的共同作用。转子轴3支承在机架2上。止动盘6以不可相对转动的方式布置在转子轴3上。在该视图的左侧，转子的轮毂14连接在转子轴3上。在与转子轮毂14对置的视图右侧，连接有其他的在这里没有示出的组件，例如传动机构和发电机。这些零件构成了风力涡轮机31的传动系27。要强调的是，本发明还包括不具有传动机构和/或其他支承结构的风力涡轮机类型。
[0034]壳体10布置在机架2的下侧，止动销11可沿着双向箭头12的方向移动地支承在该壳体内。在转子轴3的纵轴线4和止动销11的中轴线14之间存在间距15。
[0035]图5示出了壳体10和止动销11的放大的剖视图，其中止动销11位于其移出的，在视图中位于左侧的位置上。可以看出，止动销11如何穿过止动盘6中的通孔7和衬套8并且因此形成形状配合连接。此外，可以看出转子轴3的纵轴线4和止动销11的中轴线14之间的间距15。
[0036]通孔7在止动盘6中的位置通过制造被持久地固定，从而通孔7的位置和止动销11之间的平衡必须通过转子轴3的纵轴线4和止动销11的中轴线14之间的间距15的变化引起。
[0037]在图6中示出了一种优选实施方式的示意图，借助于该实施方式间距15可以改变。由此止动销11的中轴线13可以定向成与通孔7对准。示出了壳体10和止动销11的横截面。壳体10在其外侧具有一个围绕中轴线17旋转对称的横截面16。在其三维结构中壳体10因此基本上为圆柱形。在壳体10的横截面内设有一个横截面同样旋转对称的容纳部18用于容纳止动销11。容纳部18因此构成了基本上为圆柱形的位于壳体10内部的空腔。在此，容纳部18的中轴线对应于止动销11的中轴线13并且相对于壳体横截面16的中轴线17偏移，从而形成具有偏心距21的偏心轮。如果壳体10沿着双向箭头20的方向围绕其中轴线17转动，这会引起容纳部18以及因此止动销11的移动。以这种方式可以形成止动销11和止动盘6中的通孔7之间的对准。此外可以观察到，在壳体10内只有止动销11在竖直方向上的移动19是有意义的。水平方向上的移动是不需要并且也是不重要的，因为该水平方向上移动通过止动盘6绕着转子轴3的纵轴线4的旋转运动发生。
[0038]壳体9在完成调节后可以被固定，防止再次无意地转动。该固定在这里没有示出并且优选通过摩擦连接实现。还可以设想的是，使用形状配合连接方法，特别是那种增量地实现较小的不同调节位置的形状配合连接方法。
[0039]图7示出了用于改变转子轴3的纵轴线4和止动销11的中轴线13之间的竖直间距15的一种替代实施方式。壳体10’和止动销11沿着箭头24的方向插入机架2中的为此设置的容纳部中。在此壳体10，实施为没有偏心距，从而壳体10’的中轴线17和止动销11的中轴线13重叠。
[0040]转子轴3沿着箭头24的方向安放到机架2上并且通过轴承22与该机架相连。转子轴3的纵轴线4和止动销11的中轴线13之间的间距15通过以下方式确定，即在轴承22和机架2之间嵌入一个或多个间隔元件26。间隔元件26在此可以具有不同的厚度。嵌入中间的间隔元件26的总厚度确定了机架2和转子轴3的支承结构22之间的间距23并且由此也确定了转子轴3的纵轴线4和止动销11的中轴线13之间的间距15。由于止动盘6中的通孔7相对于转子轴3的纵轴线4的位置是固定的，因此通孔7相对于止动销11的位置也是确定的，从而止动销11和通孔7中的一个相互对准。因此间距15至少在装配风力涡轮机31时是可调节的。
[0041]在图8中示出了具有塔架32、可绕着塔架32的塔架轴线转动的支承在塔架32上的机舱33的风力涡轮机31以及通过转子轴3与布置在机舱33中的发电机连接的转子34。在风力跟踪(也被称为“偏航”)时，机舱33绕着塔架32的塔架轴线在水平平面内转动，以便使转子34垂直地在风中转动并因此使能量输出最大化。
[0042]在上述实施例中公开的特征组合不应对本发明起限制作用，而是不同实施例的特征还可以相互结合。
[0043]附图标记列表
[0044]I止动装置
[0045]2机架
[0046]3转子轴
[0047]4转子轴的纵轴线
[0048]5转子轴的转动方向
[0049]6止动盘
[0050]7通孔
[0051]8衬套
[0052]9圆周线
[0053]10壳体
[0054]10’ 壳体
[0055]11止动销
[0056]12止动销的运动/轴向
[0057]13止动销的中轴线
[0058]14转子轮毂
[0059]15间距
[0060]16壳体的横截面
[0061]17壳体的中轴线
[0062]18容纳部
[0063]19止动销的移动/径向
[0064]20壳体的转动
[0065]21偏心距
[0066]22转子轴的轴承
[0067]23轴承和机架的间距
[0068]24壳体的安装方向
[0069]25轴承/转子轴的安装方向
[0070]26间隔元件
[0071]27传动系
[0072]28圆柱形
[0073]29周向
[0074]30机架的容纳部
[0075]31风力涡轮机
[0076] 32塔架[0077]33 机舱[0078]34 转子
【权利要求】
1.一种用于以形状配合连接的方式将风力涡轮机(31)的转子(34)止动的止动装置(1)，所述止动装置具有 -传动系(27)的能够转动地安装在风力涡轮机的机架(2)上的转子轴(3)， -止动盘(6)以及止动销(11)， -其中，所述转子轴(3)以不能相对转动的方式与所述止动盘(6)连接， -所述止动盘具有一个或多个通孔(7)用于与所述止动销(11)接合， -其中，所述止动销(11)在所述转子轴(3)的周向(29)上能够基本上固定在所述机架(2)上， -并且所述止动销基本上在所述转子轴(3)的轴向(12)上能移动地布置在所述机架(2)上， 其特征在于， -设置有调节装置(10、21 ;26)，通过该调节装置所述止动销(11)相对于转子轴(3)的间距(15)至少在径向(19)上是能够调节的。
2.如权利要求1所述的止动装置(I)，其特征在于，所述止动销(11)支承在壳体(10；10，)内。
3.如权利要求1或2所述的止动装置(I)，其特征在于，所述止动销(6)围绕它的中轴线(13)基本上是旋转对称的，特别地所述止动销为圆柱形。
4.如权利要求3所述的止动装置(I)，其特征在于，所述调节装置(10、21)为壳体(10)，所述壳体具有内部的空心圆柱形的容纳部(18)用于容纳止动销(6)并且所述壳体外部为具有中轴线(17)的圆柱形形状，其中所述容纳部(18)的中轴线(13)和外部的圆柱形形状(28)的中轴线(17)相互偏移(21)。
5.如权利要求4所述的止动装置(I)，其特征在于，所述壳体(10)布置在机架(2)的容纳部(30)内，其中该容纳部(30)和壳体(10)构造成，所述壳体(10)关于其中轴线(17)在容纳部(30)内的旋转位置是能够调节的，并且是能够固定的，以防止无意地转动。
6.如权利要求5所述的止动装置(I)，其特征在于，所述壳体(10)的固定通过摩擦连接实现。
7.如权利要求2所述的止动装置(I)，其特征在于，所述调节装置(26)为至少一个间隔元件(26)，其中，至少一个间隔元件(26)布置为，所述间隔元件(26)能够有效地布置在所述壳体(10)和所述转子轴(3)的轴承(22)之间的过渡位置上。
8.如权利要求7所述的止动装置(I)，其特征在于，不同尺寸的间隔元件(26)能插入或能移除地布置在所述止动销(6)或所述壳体(10)和所述机架(2)之间。
9.一种风力涡轮机，具有如前述权利要求中任一项所述的止动装置(I)。
【文档编号】F03D11/00GK103998773SQ201280038502
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年7月31日 优先权日:2011年8月1日
【发明者】M·弗里切, F·肖勒 申请人:苏司兰能源有限公司