具有齿轮单元的风力涡轮机及其安装方法和升级方法与流程

本发明涉及一种风力涡轮机，其包括可旋转地连接至传动系统的转子，该传动系统位于设置在风力涡轮机塔架顶部的机舱内，其中该机舱包括主框架结构，其中可支撑地设置有传动系统的齿轮单元。本发明还用于安装和升级齿轮箱单元的方法。

发明背景

已知风力涡轮机的传动系统可选择地包括安装在转子和发电机单元之间的齿轮箱单元，用于将转子的转速提高成更适合于发电机单元的转速。这种齿轮箱单元形成大型昂贵部件，需要定期维护或甚至更换以避免失效。这种维护或更换过程又费时又昂贵，并且增加了风力涡轮机的停工期。

齿轮箱单元要经受旋转力矩，该旋转力矩例如由发电机单元产生的电力水平的变化引起，或由转子转速的变化引起。此外，发电机单元可用于降低转子的转速，因此使齿轮箱单元受到制动力矩，即抵消发电机力矩。齿轮箱单元还经受弯矩，该弯矩例如由于转子的重量引起，由于风力涡轮机叶片上的气动负载引起，或由于传动系统部件之间不对齐引起。

在一些传统风力涡轮机中，齿轮箱单元经由从齿轮箱壳体的相对侧突出的安装脚，直接安装至机舱的主框架结构。该安装脚安装至为底板形状的主框架结构，并要求包括齿轮箱单元的传动系统经由可移动顶盖或机舱的可枢转顶层框架提升至底板。

其它传统的风力涡轮机用转矩臂和阻尼单元来将弯矩和旋转力矩传递至主框架结构。从齿轮箱的相对径向侧突出的转矩臂惯常连接至各个齿轮保持单元，该各个齿轮保持单元安装至主框架结构。但是，每个转矩臂还可连接至设置在转矩臂的相对轴向侧上的两个阻尼单元。所述阻尼单元安装至从主框架结构突出的支撑结构，例如，底板的凸起段。这些支撑结构和齿轮保持单元占据了机舱内的空间，并且限制了工作人员在装配或维护期间移动的能力。该支撑结构还需要额外的材料，并且因此增加了主框架结构的总重量。

第二，在将齿轮箱单元移入或移出主框架结构之前的提升过程中，齿轮箱单元必须以相对主框架结构的角度进行旋转。需要此增加的步骤，因为齿轮箱单元的转矩臂具有的外径大于主框架结构的开口的内径。这增加了安装时间，并使得在提升期间处理齿轮箱单元更困难。

WO2007/119953A1公开了一种包括具有主框架结构的机舱的风力涡轮机，在该主框架结构中设置有齿轮箱单元。经由穿过主框架结构的开口延伸的旋转力矩传递轴，该齿轮箱单元连接至转子。经由穿过主框架结构的另一开口延伸的另一轴，齿轮箱单元还连接至发电机单元。经由面向径向的相匹配的安装表面，相对的转矩臂安装至齿轮箱壳体的侧面，其中所述转矩臂的自由端延伸至主框架结构中。转矩臂连接至阻尼件，用于抑制齿轮箱单元和主框架结构之间的振动传递。

所述转矩臂必须在将齿轮箱单元在机舱内提升就位以前进行安装，因此增加安装过程的步骤，并增大了将齿轮箱单元提升就位的复杂性。此外，力和转矩的传递集中在由各自转矩臂和齿轮箱壳体之间的安装界面限定的狭窄区域，因此增加了螺栓或螺帽断裂或者破损的风险。该方案不允许将齿轮箱单元升级成更大的齿轮箱单元。

另一种方案是省略转矩臂，并直接将齿轮箱壳体安装至主框架结构，例如U型底板。但是，这种方案不允许风力涡轮机单元升级，因为框架结构仅适合于齿轮箱单元的尺寸。

EP2495433A1公开了一种具有主框架结构和齿轮箱的风力涡轮机，该齿轮箱具有从齿轮箱壳体伸出的转矩臂。该主框架结构成型为包括凹缺部的支撑床，在该凹缺部上设置有一组阻尼件。可移动的U型支撑件安装至支撑床，以便围绕转矩臂的自由端和阻尼件。安装界面限定了由于齿轮箱产生的旋转力矩，可能断裂或失效的弱点。

US 2013/0095972A1公开了一种风力涡轮机，该风力涡轮机具有带齿轮箱壳体的齿轮箱和具有主框架结构的机舱，其中转矩臂轴向安装至齿轮箱壳体的凸缘。转矩臂的自由端插入主框架结构的插口内，并因此被主框架结构支撑。该结构负载和齿轮箱的旋转力矩经由转矩臂传递至主框架。向主框架结构增加额外的材料，以便提供所需的结构强度，然而，这增加了主框架结构的总重量，并需要更复杂的提升。

发明目的

本发明的一个目的在于提供一种风力涡轮机，其具有齿轮箱支撑结构，以允许齿轮箱单元升级。

本发明的一个目的在于提供一种风力涡轮机，其具有的主框架的重量较轻，使得能够简化主框架的加工过程。

本发明的一个目的在于提供一种风力涡轮机，其具有齿轮箱支撑结构，使得能够改进齿轮箱单元和机舱的主框架之间的力与转矩的传递。

本发明的一个目的在于提供一种安装风力涡轮机的齿轮箱单元的方法，使得齿轮箱支撑结构能够沿轴向安装至齿轮箱单元。

本发明的一个目的在于提供一种安装风力涡轮机的齿轮箱单元的方法，其降低了相对机舱的主框架将齿轮箱单元提升就位的复杂性和耗时。

技术实现要素：

本发明的一个目的通过一种风力涡轮机实现，该风力涡轮机包括设置在风力涡轮机塔架上的机舱和转子，该转子具有至少两个可旋转地连接至齿轮箱单元的风力涡轮机叶片，该机舱包括主框架结构，该主框架结构具有面向转子的第一开口和至少第二开口，该第二开口面向连接至齿轮箱单元的发电机单元；该齿轮箱单元限定了轴向和径向，其中该齿轮箱单元经由至少一个转矩臂和至少一个阻尼单元连接至主框架结构，该至少一个阻尼单元包括一个或多个阻尼件，该一个或多个阻尼件设置为抑制齿轮箱单元和主框架结构之间的振动；该至少一个转矩臂沿径向延伸，并包括具有安装工具的第一端，该安装工具设置为安装至齿轮箱单元上相匹配的安装工具，其中所述安装工具和相匹配的安装工具以轴向进行设置，以便轴向安装至少一个转矩臂；其特点在于至少一个转矩臂延伸至主框架结构的至少一个第三开口内，其中所述一个或多个阻尼件设置在所述至少一个第三开口中，其中至少一个筋状件设置在主框架结构的内表面上，其中至少一个筋状件从所述至少一个第三开口延伸至主框架结构的第四开口，该第四开口面向风力涡轮机塔架。

这提供了一种齿轮箱设置，其使得转矩臂能够以单独的步骤进行安装，这使提升过程简化并耗时更少。这使得在引导齿轮箱单元通过第二开口之前或之后，该齿轮箱单元与主框架结构能够以轴向对齐。这转而使得安装或更换期间的拆卸和安装过程更简单，耗时更短。这增加了齿轮箱安装的灵活性和升级能力，以便适应不同的齿轮箱单元的设置和尺寸。

在传统风力涡轮机中，转矩臂形成部分的齿轮箱单元外壳体，其要求齿轮箱单元旋转至一定角度位置，如此使得其能够被引导通过主框架结构的第二开口。之后齿轮箱单元必须转回与主框架结构对齐，使得其能够正确安装。本发明的转矩臂可在将齿轮箱单元提升至其安装位置之前，就设置在机舱内，并随后被安装至齿轮箱单元。或者，齿轮箱单元可首先提升就位，随后可将转矩臂设置在机舱内，然后安装至齿轮箱单元。优选地，两个转矩臂相对齿轮箱单元设置，并以相反方向向外伸出。这节约了机舱内的空间，并因此使得工作人员能够在机舱内更自由地移动。

例如，安装工具和相匹配的安装工具可为螺栓、螺帽或螺纹螺栓孔、螺钉、安装销和锁定夹，或其它适合的安装工具。该安装工具可包括一个或多个套管件，例如塑料可变形套管件。可用适合的安装工具将转矩臂安装至齿轮箱单元。

优选地，主框架结构具有限定了轴向和径向的大致管状外形。第一和第二开口设置在相反的端部，其中第一开口作为转子轮毂的安装界面。该安装界面可包括主轴承单元，用于可旋转地将转子轮毂连接至主框架结构。第二开口可相对第一开口或偏航轴承单元位于倾斜角度，例如在0到90度内。第二开口的尺寸，例如内径，可基本仅符合齿轮箱单元的外尺寸。这使得第二开口的尺寸能够相对传统风力涡轮机减小。在传统风力涡轮机中，第二开口必须根据齿轮箱单元和突出的转矩臂设计，因此这个开口的外围边缘基本遵循主框架结构的上述管状外形。这增加了主框架结构的总体结构强度。

根据一实施例，至少一转矩臂还包括第一臂和至少第二臂，该第一臂以径向延伸，具有设置为连接至主框架结构的第二端，至少第一组安装工具设置在该第二臂上，其中至少第二臂相对第一臂以至少正交方向延伸。

转矩臂包括当安装时以径向延伸的第一臂，其中所述第一臂的自由端限定了连接点，该连接点用于将转矩臂连接至主框架结构。所述第一臂可设置为接触或安装至一个或多个阻尼件。转矩臂还可包括连接至第一臂的相反端的至少第二臂。所述第二臂可相对径向以正交方向延伸，或以径向和正交方向的组合方向延伸。因此，第二臂的纵轴可相对第一臂的纵轴成例如0到90度的角度。第二臂的自由端可限定第一安装点，该第一安装点用于将转矩臂安装至齿轮箱单元，例如安装至齿轮箱单元的外壳体。

第一臂和第二臂可限定基本为L形或回旋镖形的转矩臂。这使得安装点能够移离径向线，该径向线延伸穿过齿轮箱单元的中心线和第一臂的连接点。这转而使得齿轮箱单元和主框架结构之间力的传递更优化，因为相比传统风力涡轮机，需要的材料更少。传统的转矩臂需要额外的材料，以便提供足够的结构强度。

优选地，转矩臂相对彼此设置，以使得第二臂面向相同或不同的旋转方向，例如顺时针或逆时针方向，或者面向相反的旋转方向。旋转方向相对齿轮箱单元的旋转轴限定。这使得当以正常方向旋转时，转矩臂能够抵消由转子产生的力。

根据一特定实施例，至少一转矩臂还包括第三臂，其上设置有第二组安装工具，其中第二臂和第三臂相对第一臂对称设置，并相对第一臂以相反的正交方向延伸。

转矩臂还可包括连接至第一臂的相反端的至少第三臂。所述第三臂可相对径向方向以另一正交方向延伸，或以径向和正交方向的组合方向延伸。因此，第二臂的纵轴相对第一臂的纵轴的角度例如在0到90度之间。第三臂的自由端可限定第二安装点，用于将转矩臂安装至齿轮箱单元，例如安装至齿轮箱单元的外壳体。优选地，第二和第三臂相对第一臂对称设置，以允许相反方向上最优的力传递。这使得转矩臂能够抵消以正常方向旋转时转子产生的力，以及以相反方向旋转时转子产生的力。例如，当所述风力涡轮机以正常运行模式运行时，即生产电力时，可以正常方向旋转。当风力涡轮机为怠速模式时，以相反方向旋转。

优选地，第一、第二和第三臂可限定基本为许愿骨外形的转矩臂。这使得第一和第二安装点移离前述的径向线。这些相向面向的转矩臂的安装点之间的距离可限定大约正方形的安装界面，其转而使得在齿轮箱单元的外壳体上的力分布最佳。

转矩臂，即第一臂、第二臂、可选地以及第三臂，可具有预定轴向厚度的平面外形。这可转而节约材料，并因此减少总重量，因为不需要额外的材料来提供足够的结构强度。转矩臂可由金属例如钢或铁、工业级塑料、纤维增强材料、或其它适合的材料或复合物制成。该设置适合于较大的齿轮箱单元。

在另一实施例中，至少一转矩臂包括以径向延伸的单臂，其具有与第一端相反设置的第二端，其中第二端设置为连接至主框架结构。

在这种设置中，转矩臂可具有实心或管状外形。第一端可包括安装凸缘，其上设置有第一和/或第二组安装工具。在安装凸缘和实心或管状部之间的过渡区域可设计为减少转矩臂上的压力，例如所述过渡区域可具有弯曲部或锥形部。所述安装凸缘可安装至例如位于外壳体上的齿轮箱单元的相匹配的安装凸缘。安装凸缘和相匹配的安装凸缘可设置为都面向轴向、径向、或轴向和径向的组合方向。在此设置中，安装点和连接点位于转矩臂的相反端。此设置适用于更小的齿轮箱单元。

根据一实施例，至少一转矩臂包括沿两个相邻臂的至少一侧表面，其中至少一侧表面为凹形。

转矩臂可具有沿第一臂、第二臂、可选地以及第三臂延伸的外围侧表面。第一臂和第二臂可限定第一侧表面。第二臂和第三臂可限定第二侧表面，并且第一臂和第三臂可限定第三侧表面。这些侧表面的每一个可具有凹形侧表面，即，朝着这些臂之间的交叉点向内弯曲。第一侧表面和第三侧表面可具有相同或不同的形状。可选择地，所有这些侧表面可具有相同的形状。这提供了转矩臂上的最佳力传递，因为在安装点和连接点之间不存在尖锐或明显的边缘。由此，其还节省了重量，因为减少了提供充足结构强度所需的材料。

优选地，第二侧表面可成形为符合齿轮箱壳体的外形。这使得齿轮箱单元能够相对转矩臂轴向移动。

根据一实施例，第一组和第二组安装工具之间的距离为至少900毫米，优选在1000毫米和1300毫米之间。

一线条可延伸穿过第一、可选择地以及第二安装点，并与第一臂的纵轴垂直交叉，其中所述距离沿该线条进行测量。优选地，转矩臂在第一安装点和第二安装点之间的距离为至少900毫米，优选在1000毫米至1300毫米之间。如果转矩臂仅包括两条臂，转矩臂沿该线条在第一安装点和交叉点之间的距离为至少450毫米，优选在500毫米和650毫米之间。这提供了齿轮箱单元外壳上的最佳力分布。

根据一特殊实施例，相匹配的安装工具设置在齿轮箱单元的外壳体上，其中至少一个外壳体和至少一个转矩臂包括两个相对彼此设置并以径向延伸的凸缘，其中一个所述凸缘面向转子，另一个凸缘面向发电机单元。

一个或两个凸缘可设置在齿轮箱壳体的外表面上，其中所述凸缘设置为安装至转矩臂上的相匹配的凸缘上。所述凸缘可从外壳体以径向向外延伸。一个或多个相匹配的凸缘可设置在转矩臂的第一臂和/或第三臂的自由端上。或者，至少第三凸缘可设置在外壳体和/或转矩臂上，用于改进安装。

例如，外壳体可包括两个凸缘，在其之间可设置例如凸缘的转矩臂，用于轴向安装转矩臂。或者，外壳体的凸缘可设置在转矩臂的两个凸缘之间，用于轴向安装转矩臂。如上所述的一个或多个套管可在转矩臂的所述凸缘和/或齿轮箱壳体的所述凸缘之间延伸。这使得能够改进齿轮箱单元和主框架结构之间的轴向力的传递。这还允许齿轮箱单元在转子旋转期间进行一些轴向运动。

所述凸缘可用于在安装或更换期间指明齿轮箱单元的安装位置。凸缘可形成部分的齿轮箱壳体，或可为安装至齿轮箱壳体的单独的凸缘。

根据一实施例，至少一转矩臂和至少一阻尼单元中的一个与风力涡轮机塔架的中心线轴对齐。

优选地，转矩臂和/或阻尼单元与第四开口的中心线轴对齐。第四开口可作为风力涡轮机塔架的安装界面。该安装界面可包括连接至风力涡轮机塔架的偏航轴承单元。这使得从齿轮箱单元到主框架结构并进一步到风力涡轮机塔架的力传递最佳，因为风力涡轮机塔架和至少阻尼单元或转矩臂，优选还有齿轮箱单元相对彼此集中。这节约了风力涡轮机塔架上部的，以及可选择地主框架结构中的材料和重量，因为降低了需要的结构强度。

在一特殊实施例中，第一臂延伸至主框架结构的至少一第三开口，其中设置所述一个或多个阻尼件。

转矩臂，例如第一臂，可延伸至设置在主框架结构的侧壁上第三开口。这使得主框架结构的力传递最佳，因为连接点位于主框架结构内。不需要内部支撑结构或单独的齿轮保持单元，因此可节省主框架结构的材料和重量。这节省了空间，并因此使得工作人员能够在机舱内更自由移动。

第三开口的尺寸可容置第一臂和阻尼单元，例如，一组阻尼件。这使得主框架结构能够基本维持其结构强度，同时允许力直接传递至主框架结构。这还消除了对围绕阻尼件的支撑轭的需求，因为主框架结构为阻尼件提供了支撑，从而减少了第三开口的内径。仅需要一组阻尼件，而传统的风力涡轮机使用两组阻尼件。

一个、两个或多个设置为一对/组或多对/组的阻尼件位于第三开口中。阻尼件可为主动驱动件，例如液压的、电力的或气动的驱动阻尼件，其连接至适合的能量源例如液压、电力或气动驱动单元。阻尼件可包括至少一个连接至或接触第一臂的自由端的可移动件。可移动件可设置为相对至少一个内腔移动。或者，阻尼件可为被动件，例如弹簧件或弹性形变件。该阻尼件可通过控制单元启动，该控制单元设置为控制单个阻尼件之间的通信，并且可选择地经由能量源驱动每个阻尼件。这增加了转矩臂和主框架结构之间连接的扭转刚度，并抑制传动系统的振动。

阻尼件可经由一个或多个交叉连接进行相互连接，如此使得它们以相反的模式运行，例如，当启动时，一个压紧一个膨胀。交叉连接可为液压的、电力的、气动的、或其他适合的连接。这使得转矩臂的扭转位移能够更好得控制，同时使转矩臂的水平或垂直偏移受限。

在另一实施例中，至少一阻尼单元设置在从主框架结构的内表面突出的支撑结构上，例如搁板，其中所述支撑结构形成部分的主框架结构。

在此设置中，主框架结构可包括从侧壁的内表面突出的支撑结构，其中此支撑结构可形成部分的主框架结构。该支撑结构可具有至少对应于阻尼单元的尺寸的外表面。可用任意已知的安装技术，例如螺栓、螺钉或机械联轴器，将所述阻尼单元可安装至此支撑结构。或者，可用固定工具，例如销或销孔，将阻尼单元相对此支撑结构固定。阻尼单元可包括支撑轭和一组阻尼件。转矩臂的第二端可相对此组阻尼件设置。所述支撑结构设置在第一开口和第二开口之间，因此使得齿轮箱单元能够部分或完全安装在主框架结构内。一些传统的风力涡轮机还可包括位于主框架结构中的支撑结构，但是，此支撑结构用于安装主轴的主轴承单元，同时齿轮箱单元的支撑结构位于主框架结构外，即在第二开口和发电机单元之间。

在一特殊实施例中，在主框架结构的内表面还设置有至少一筋状件，其中至少一个筋状件从所述至少一个第三开口延伸至主框架结构的第四开口，该第四开口面向风力涡轮机塔架。

主框架结构可包括一个或多个筋状件，该筋状件从所述第三开口和/或支撑结构延伸至第四开口。第三开口可具有加厚部，该加厚部沿其外围边缘延伸用于增加的结构强度。筋状件可设置为增加主框架结构的结构强度。筋状件还可包括一个或多个挖空部，用于节省材料和重量。可选择地，一个或多个筋状件还可设置在所述第三开口和/或支撑结构以及主框架结构的顶部之间。这使得来自齿轮箱单元的力经由这些筋状件传递至主框架结构。

筋状件可形成部分的主框架结构，并可以与主框架结构相同的制造工艺制造。这使得相对传统风力涡轮机，主框架结构的至少侧面的壁厚减小。主框架结构的重量可减小约一至两公吨。

根据一实施方式，其中一组安装工具和第一臂的连接点之间的径向距离为至少600毫米，优选在700毫米和1000毫米之间，其中所述连接点由一个或多个阻尼件限定。

优选地，转矩臂在安装点例如第一安装点或第二安装点，以及连接点之间的径向距离为至少600毫米，优选在700毫米至1000毫米之间。所述径向距离沿第一臂的纵轴，在连接点和前述的交叉点之间测量。第一臂具有沿其纵轴测量的径向长度，其至少对应于主框架结构的侧壁的径向厚度，优选所述径向长度为侧壁的径向厚度的至少两倍。这提供了齿轮箱单元和主框架结构之间的最佳力传递。这还使得能够通过相对主框架结构的第三开口径向调节转矩臂的位置，对齿轮箱单元进行升级。

本发明的一个目的还通过一种在风力涡轮机的机舱内安装齿轮箱单元的方法实现，该机舱包括主框架结构，该主框架结构具有面向第一方向的第一开口和面向相反方向的第二开口，齿轮箱单元限定轴向和径向，主框架结构包括设置为容置至少第一转矩臂和至少一阻尼单元的至少一第三开口，其中至少一筋状件设置在主框架结构的内表面上，其中该至少一筋状件从所述至少一第三开口，延伸至主框架结构的第四开口，该第四开口面向风力涡轮机的风力涡轮机塔架，其中该方法包括步骤：

-通过第二开口，将齿轮箱单元相对主框架结构提升就位，

-用至少一扭矩阻尼单元，将齿轮箱单元连接至主框架结构，其中

-连接齿轮箱单元的所述步骤进一步包括将所述至少一转矩臂以轴向安装至齿轮箱单元。

这提供了简化的提升步骤，因为可将齿轮箱单元移至机舱中就位，而不必须旋转齿轮箱单元来将其引导通过第二开口。这使得能够在将齿轮箱单元移动通过第二开口之前，使其与主框架结构对齐。这还降低了在安装或更换期间拆卸和安装过程的复杂性，因为安装工具可以轴向进行接触。这还在机舱内提供了更多的空间，如此使得工作人员能够在齿轮箱单元周围更自由地移动。

最初将齿轮箱单元连接至外部提升单元，例如起重机单元，并相对第二开口提升就位。然后引导齿轮箱单元通过第二开口，最后，移动例如轴向移动至其相对主框架结构的安装位置。可在齿轮箱单元提升就位之前或之后，使转矩臂位于机舱内。然后将转矩臂安装至齿轮箱单元。

本方法适用于无论在安装地的地平面或偏远位置，在风力涡轮机塔架顶部的机舱内安装齿轮箱单元。

根据一实施例，在：

-将齿轮箱单元提升就位之前，或

-将齿轮箱单元提升就位之后，

使至少一转矩臂位于所述至少一第三开口中。

本设置使得转矩臂能够与齿轮箱单元单独处理和安装，简化了安装和拆卸过程。可在将齿轮箱提升就位之前，使转矩臂可相对第三开口或支撑结构位于临时位置或内缩位置，然后将转矩臂安装至齿轮箱单元的外壳体。或者，齿轮箱单元提升就位，然后转矩臂放置并随后安装至齿轮箱单元。可在将各自转矩臂安装至齿轮箱单元之前、期间或之后，安装阻尼单元或阻尼件组。而不需要齿轮保持单元。

传统的风力涡轮机公开了安装方法，其中必须在转矩臂提升就位之前，将其径向安装至齿轮箱，因为当它们放置在主框架结构中时，所述安装工具不容易接触。这还意味着位于主框架结构的容置装置，例如开口，必须具有增大的直径，以允许具有转矩臂的齿轮箱单元在主框架结构内旋转对齐。否则，具有转矩臂的齿轮箱单元的外径必须小于主框架结构的内径。

根据一实施例，该方法还包括步骤：

-相对主框架结构的第四开口，例如偏航轴承单元，将至少一转矩臂和至少一个阻尼单元中的一个就位，如此使得所述至少一转矩臂中和至少一个阻尼单元的一个与所述第四开口的中轴对齐。

本方法允许至少转矩臂或阻尼单元或阻尼件组置于主框架结构中，使得其与第四开口的中轴对齐，并因此与风力涡轮机塔架对齐。优选地，齿轮箱单元也与第四开口对齐，并因此与风力涡轮机塔架对齐。这使得从齿轮箱单元到主框架结构并进一步到风力涡轮机塔架的力传递最佳。

齿轮箱单元可以可支撑地安装至连接至转子轮毂的主轴。或者，齿轮箱单元可旋转地连接至连接至转子轮毂的旋转轴。齿轮箱单元还经由另一旋转轴连接至发电机单元。可用任意类型的旋转轴来将转子连接至齿轮箱单元。相似地，可用任意类型的旋转轴来将发电机单元连接至齿轮箱单元。

根据一实施例，该方法还包括步骤：

-相对主框架结构以第一方向径向地移动至少一转矩臂，

-此外，相对主框架结构以第二方向径向地移动至少一转矩臂，并且

-可选择地，在以第二方向移动至少一转矩臂之前，相对主框架结构将齿轮箱单元轴向地移至其安装位置。

本设置使得转矩臂能够径向地调整，以便齿轮箱单元在安装和更换期间轴向移动。本设置还使得转矩臂能够位于临时或内缩位置以及最外面的安装位置之间的任何位置。

当将齿轮箱单元轴向移动至或移动出其安装位置时，可将转矩臂径向地移动至其临时/内缩位置。一旦齿轮箱单元正确地位于安装位置，转矩臂可径向地移动至齿轮箱壳体上它们各自的安装位置。当位于临时/内缩位置时，可用阻尼单元或阻尼件组来将转矩臂保持在其当前位置。或者，可用临时皮带、线、支撑件等等来将转矩臂保持在其当前位置。一旦转矩臂安装至齿轮箱单元，移除临时保持工具。

可在放置转矩臂之前，将阻尼单元或阻尼件组安装在第三开口或支撑结构上。或者，可在转矩臂安装至齿轮箱单元后，安装阻尼单元或阻尼件组。

本发明的一目的还通过升级风力涡轮机机舱内的齿轮箱单元的方法实现，该机舱包括主框架结构，该主框架结构具有面向第一方向的第一开口和面向相反方向的第二开口，该齿轮箱单元限定了轴向和径向；齿轮箱单元通过至少一转矩臂和至少一阻尼单元连接至主框架结构，该主框架结构包括至少一第三开口，该第三开口设置为容置至少一转矩臂和至少一阻尼单元，其中至少一筋状件设置在主框架结构的内表面，其中该至少一筋状件从所述至少一第三开口延伸至主框架结构的第四开口，该第四开口面向风力涡轮机的风力涡轮机塔架，其中该方法包括步骤：

-通过拆卸至少一转矩臂，解除齿轮箱单元与主框架结构的连接，

-将齿轮箱单元通过第二开口提升出机舱，

-将新的齿轮箱单元通过第二开口相对主框架结构提升就位，其中所述新的齿轮箱单元不同于齿轮箱单元，

-通过重新安装至少一转矩臂，将新的齿轮箱单元重新连接至主框架结构。

本方法和设置还适用于将齿轮箱单元升级成更大的齿轮箱单元，或升级成具有不同设置的齿轮箱单元。这由此意味着风力涡轮机的电力输出可从当前水平增至更高水平，例如从3兆瓦特至3.3兆瓦特。

首先解除旧齿轮箱单元与转子和发电机单元的连接。然后将转矩臂从齿轮箱单元卸下，可选择地松开或卸下阻尼单元或阻尼件组，以允许转矩臂的径向移动。然后将转矩臂移至其内缩位置。然后将齿轮箱单元轴向移出其安装位置，并提升通过第二开口。

之后将新齿轮箱单元提升通过第二开口，并轴向移动至其安装位置。然后将转矩臂径向移动至其在新齿轮箱单元外壳体上的安装位置。重新安装转矩臂，可选择地，阻尼单元或阻尼件组重新连接至转矩臂。最终，将新齿轮箱单元重新连接至转子和发电机单元。

这提供了简易的齿轮箱单元的更换，无需也更换主框架结构或转矩臂。这节省了升级风力涡轮机相关的时间和费用。此升级过程还可包括更换传动系统的其它部件，例如发电机单元。

根据一实施例，将齿轮箱单元解除连接的步骤还包括在拆卸后，相对主框架结构以第一径向方向径向地移动至少一转矩臂。根据一实施例，重新连接齿轮箱单元的步骤还包括在重新安装至少一转矩臂前，相对主框架结构以第二径向方向径向地移动至少一转矩臂。

在一优选的设置中，每个转矩臂从旧齿轮箱单元限定的第一安装位置径向地移至内缩位置。一旦新齿轮箱单元相对主框架结构正确地放置，每个转矩臂径向地移动至由新齿轮箱单元限定的新安装位置。

在此径向移动中，第一臂移入或移出第三开口，或相对支撑结构径向移动。这允许相对不同尺寸的齿轮箱单元调整转矩臂的位置。

附图说明

参照附图仅通过示例对本发明进行描述，其中：

图1示出风力涡轮机的示范性实施例，

图2示出具有整合的转矩臂的传统的齿轮箱单元，

图3示出了根据本发明的齿轮箱单元的第一实施例，

图4示出了根据本发明的齿轮箱单元的第二实施例，

图5示出了根据本发明的齿轮箱单元的第三实施例，

图6示出了如图3-5所示的主框架结构的透视图，

图7示出了转矩臂和齿轮箱壳体的凸缘的示范性实施例，以及

图8示出了转矩阻尼单元的示范性实施例。

在下文中，将对附图进行逐一描述，在附图中所示的不同部分和位置将在不同附图中标以相同的标号。并非所有在特定附图中指出的部分和位置都必须与该附图一同进行讨论。

标号列表

1 风力涡轮机

2 风力涡轮机塔架

3 机舱

4 风力涡轮机叶片

5 尖端

6 叶根

7 前缘

8 后缘

9 传统转矩臂

10 齿轮箱壳体，外壳体

11 齿轮箱单元

12 主框架结构

13 第一开口

14 内表面

15 支撑结构

16 第四开口

17 阻尼单元

18 转矩臂

19 转矩臂

20 第三开口

21 第一组安装工具

22 第二组安装工具

23 转矩臂

24 旋转方向

25 第二开口

26 筋状件

27 凸缘

28 阻尼件

29 轭

具体实施方式

图1示出了风力涡轮机1的示范性实施例，其包括风力涡轮机塔架2。机舱3设置在风力涡轮机塔架2的顶部，并经由偏航机构(未示出)连接至风力涡轮机塔架2。转子包括至少两片风力涡轮机叶片4，此处示为三片叶片，该转子可旋转地连接至转子轮毂，由此经由旋转轴连接至设置在机舱内的传动系。风力涡轮机叶片4经由桨距机构(未示出)可旋转地连接至轮毂。每个风力涡轮机叶片4具有尖端5、叶根6和主体，该主体具有限定了前缘7和后缘8的空气动力外形。

图2示出了传统的齿轮箱单元，其具有从齿轮箱单元的外壳体10突出的两条转矩臂9，此处仅示出一条转矩臂，以进行说明。转矩臂9形成此齿轮箱壳体10的一部分，其中转矩臂的自由端设置为连接至设置在机舱3内的齿轮保持单元(未示出)。因此齿轮箱单元和转矩臂9形成单一单元，其提升就位并安装在机舱3内。

图3示出了根据本发明的齿轮箱单元11的第一实施例，其中仅示出部分的齿轮箱单元11的外壳体，以进行说明。齿轮箱单元11相对机舱3的主框架结构12设置。主框架结构12包括第一开口13和第二开口(图6所示)，该第一开口13在安装时面向转子，该第二开口在安装时面向发电机单元。主框架结构12还包括面向齿轮箱单元11的内表面14。

至少一支撑结构15位于第一开口13和第二开口之间，并从内表面14向内突出。优选地，两个相向面对的支撑结构15位于主框架结构12的两侧。支撑结构15形成如图3所表明的部分的主框架结构。一个或多个筋状件从支撑结构15向面向风力涡轮机塔架2的开口16延伸，用于增大结构强度。优选地，支撑结构15以及齿轮箱单元11与开口16的中轴对齐。这使得主框架结构12至风力涡轮机塔架12的力传递最佳。

阻尼单元17设置在每个支撑结构15的外表面。阻尼单元17相对转矩臂18设置，该转矩臂18具有沿其纵轴延伸的棒状或管状外形。转矩臂18的第一端包括一个或多个安装工具，例如安装凸缘，用于安装至齿轮箱单元12的外壳体上相匹配的安装工具，例如安装凸缘。优选地，第一端包括至少一组安装工具，其限定至少一个安装点。转矩臂18的第二端连接至阻尼单元17的阻尼件(图8所示)。来自齿轮箱单元11的转矩和其它力经由转矩臂18、阻尼单元17和支撑结构15，传递至主框架结构12。

此处转矩臂18径向安装至齿轮箱壳体10。但是，转矩臂18还可通过改变安装工具和相匹配的安装工具的方向，进行轴向安装。

图4示出了齿轮箱单元和转矩臂的第二实施例。此处，如图7所示，转矩臂19轴向地安装至齿轮箱单元11’。主框架结构12’包括设置在内表面14’上的至少一第三开口20，例如通孔。

每个转矩臂19具有许愿骨外形，其包括以径向延伸的第一臂，其限定了转矩臂19和主框架结构12’之间的连接点。连接点由一组阻尼件(图7所示)限定。转矩臂19还包括相对第一臂对称设置的第二臂和第三臂。如图4所指示，第二臂和第三臂相对第一臂的纵向至少部分地以正交方向延伸。第一组安装工具21设置在限定了第一安装点的第二臂上。第二组安装工具22设置在限定了第二安装点的第三臂上。

优选地，两个相向面向的转矩臂19位于齿轮箱单元11’的两侧。如图4所示，每个转矩臂19，例如第一臂，延伸至主框架结构12’的相应第三开口20中。相比图3的转矩臂18，此转矩臂19允许安装点之间的距离更大。这转而使得齿轮箱单元11’的外壳体上的力能够分布更优，并允许转矩臂19以两个旋转方向，即顺时针和逆时针方向，对力进行传递。

图5示出了齿轮箱单元和转矩臂的第三实施例。此处，转矩臂23不同于转矩臂19，其仅包括两条臂。

每条转矩臂23具有回旋镖状的外形，其包括以径向延伸的第一臂，其限定了转矩臂23和主框架结构12’之间的连接点。如图5所指示，转矩臂23还包括相对第一臂的纵向至少部分地以正交方向延伸的另一条臂。在该臂上设置有一组安装工具，该安装工具限定了齿轮箱单元11’的安装点。

优选地，两条相向面向的转矩臂23位于齿轮箱单元11’的两侧。两条转矩臂23相对彼此进行设置，如此使得如图5所示，至少部分正交的臂相对齿轮箱单元11’都面向相同的旋转方向(箭头24所指)。因此，一转矩臂23安装至第一组安装工具21的相匹配安装工具，同时其他转矩臂23安装至第二组安装工具22的相匹配安装工具。这使得转矩臂23能够在转子正常旋转期间，以选择的旋转方向例如逆时针方向对力进行传递。

图6示出了主框架结构12’的透视图，其中设置有齿轮箱单元11’。此处，仅示出部分的齿轮箱单元11’的外壳体，以进行说明。

主框架结构12’具有限定了轴向和径向的管状外形，其中图6所示，第一开口13和第二开口25设置在相反的端部。第二开口25相对第一开口13和开口16，即第四开口，位于倾斜角度。第二开口25的尺寸基本对应于齿轮箱单元11’的外尺寸，因此第二开口25小于管状外形的尺寸。这由此增加了主框架结构12’的结构强度。

优选地，第三开口20以及由此齿轮箱单元11’与第四开口16的中轴对齐。这使得至主框架结构12’的力传递最佳。至少一筋状件26从第三开口20的外围边缘延伸至第四开口16的外围边缘。这还增加了主框架结构12’的结构强度。

现将参照图6对安装和拆卸过程进行描述。齿轮箱单元11’相对第二开口25提升就位，并引导穿过该开口。然后将齿轮箱单元11’相对主框架结构12’例如轴向地移动就位并安装。优选地，在进行提升之前，转矩臂19位于主框架结构12’内并处于它们的内缩位置。然后转矩臂19例如径向地移动至它们的安装位置，然后安装至齿轮箱单元11’。在更换或升级期间，转矩臂19移回至它们的内缩位置，并且旧齿轮箱单元11’以相反的顺序从主框架结构11’拆卸并移除。之后，如上所述将新齿轮箱单元11’提升就位，并且转矩臂19移至它们的新安装位置然后进行安装。最终，齿轮箱单元11’安装在主框架结构12’中。

图7示出了齿轮箱单元11的外壳体的示范性实施例，其中两个凸缘27设置在齿轮箱壳体上。凸缘27从外壳体径向突出，其中当安装时，转矩臂19的第二臂和第三臂位于这些凸缘27之间。如图7所示，第一组安装工具21和第二组安装工具22和相匹配的安装工具以轴向延伸，并因此允许转矩臂19的轴向安装。

转矩臂19在连接点连接至一组阻尼件28，该阻尼件28设置为抑制扭转运动以及齿轮箱单元11的振动。当安装时，阻尼件28设置在第三开口20内。

图8示出了阻尼单元17的示范性实施例，其中阻尼件28相对支撑轭29设置。如图8所示，转矩臂18放置于阻尼件28之间。此处，仅示出部分的转矩臂18，以进行说明。

轭29设置为将阻尼件28固定就位，并将来自齿轮箱单元11的力进一步传递至主框架结构。轭29包括适合的固定或安装工具，例如螺栓或销，用于将阻尼单元12在支撑结构15上固定就位。