弹性摆动式支承件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及摆动式支承件，其由弹性的、具体是锥形的、但也是圆柱形椭球体的多层弹簧元件构成，多层弹簧元件可以通过液压装置选择性地改变其刚度特性，并且以结构件的方式布置在风力涡轮机的转子轮毂或主轴的区域中。因此，这种类型的支承件适合于调节转子叶片，并且适合于减小通过转子叶片传递到涡轮机的不期望的力。根据本发明的摆动式支承件适合用于单叶片式、双叶片式或多叶片式转子风力涡轮机，优选地适用于由双叶片式转子驱动的涡轮机。然而，根据本发明的摆动式支承件还用于船舶和直升机中的联轴器和传动系。
【背景技术】
[0002]在风能涡轮机中，尤其是在使用双叶片式转子代替常规三叶片式转子的风能涡轮机中，通常采用摆动式支承件以减小或消除从风力负荷作用在传动系上的力和力矩。在三叶片式转子系统中，通过转子叶片的均匀几何分布，可以较好地控制由于风力动作导致的不均等质量惯性力矩，该不均等质量惯性力矩仅仅发生在极端情形下，而这个问题在双叶片式转子涡轮机中无处不在。
[0003]图1中示意性地示出了对应风力负荷能够作用在这样的涡轮机上的方式。由此，例如一个转子叶片上的风力可能显著大于相对的另一个叶片上的风力，这在具有高塔架和大转子直径的大型风力涡轮机的转子叶片穿过竖向方向时并不是少见的现象，原因是风力通常在较高的高度处吹得比地面附近更加猛烈(图1，左侧图片)。然而，在风从侧面吹并且转子刚好经过水平方向的情况下，双叶片式转子系统上也易于出现不均等的风力(图1，右侧图片)。在这两种情况下，出现不均等分布的质量惯性力矩，其不利地传递到作为整体的塔架和涡轮机，从而可能导致各个部件的使用寿命下降或者甚至可能导致自发性的损坏。
[0004]根据现有技术，针对这种类型的问题，通常在主轴和转子系统的区域中采用对应地布置的锥形支承件(其用作摆动式支承件)，其中通过支承件在负荷下的柔性和弹性而降低不均等地或间接地作用在转子叶片上的风力负荷。
[0005]由于所述的目标和所需的功能，而使得大型锥形支承件通常用作摆动式支承件。然而，随着涡轮机变得越来越大，而越来越难以由一个部件硫化和生产这样的大型锥形支承件。此外，将这些大型锥形支承件预张紧是复杂且困难的。此外，在需要时更换这样的大型且笨重的锥形支承件是非常复杂的，原因在于转子轮毂通常必须首先进行固定，以便能够移除锥形支承件。此外，改变或更改这种类型的支承件的锥角以便针对系统的整体设计状况和可能发生的风力动作来获得更大的灵活性并不简单。此外，在更换这些支承件并替换成具有不同锥角的支承件时，通常需要生产和提供已经对应地修改的其它硫化工具。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于提供用于上述目的的支承件，其具体用于风力涡轮机，优选地用于具有双叶片式转子的涡轮机，其不具有此前的技术方案中针对该问题的缺陷特性，此外还能够在转子叶片的微调和调校方面获得更大的灵活性，尤其是在双叶片式转子系统中。
[0007]根据本发明，通过与权利要求和以下的说明相对应的新型摆动式支承件来实现该目的。
[0008]根据本发明的摆动式支承件必须确保以下功能:
[0009]籲转子叶片(5)绕摆动轴(3)旋转的能力
[0010]?驱动力矩绕主轴(I)的轴线传递
[0011]?从主导风力负荷和转子重量中吸收轴向力(Fl)以及径向力(F2和F3)
[0012]本发明所基于的最初构想是采用源自于大型锥形支承件的各个部件的多个支承件，而不是采用自身已知的由多个弹性层构成的完整锥形支承件。因此，这种类型的支承件的生产更加简单，原因是硫化过程需要的橡胶体积较少。由于较低的重量和较小的尺寸，各个部件更好处理。各个部件现在可以更加容易地预张紧，并且与完整的大型锥形支承件相比只需要一小部分力。更换更加简单，原因是各部件可以单独地移除和更换，而不需要完全拆除转子(5)和转子轮毂(8)。例如由于较小的金属板、更简单的制造和较小的橡胶体积，而使得各个部件可以节省成本。
[0013]现已发现的是，即使由多个弹性层和非弹性层构成的初始大型的锥形支承件的锥体区段也能够更换为对应地成形的弹性元件，其中弹性层和非弹性层自身不是锥形的，而是平面的或平坦的。然而，完整锥形支承件的简单分开降低了各个部件的使用寿命。为了再次增加使用寿命，这些单体部件现在根据本发明设计成圆形多层弹簧。圆形多层弹簧的延伸度比矩形弹簧小并且具有超过两倍的使用寿命。根据本发明，与具有锥形层的标准锥形支承件相比，多层弹簧(由此是平坦的且优选是圆形的)现在必须适应改变的几何形状，这在转子/主轴区域中是必要的。
[0014]在一个具体实施例中，多层弹簧的各个弹性的(和非弹性的)、优选圆形的层具有不同的尺寸，从而当连接在一起时形成锥形多层弹簧。
[0015]在根据本发明的摆动式支承件中采用的使用寿命增加的多层弹簧的另一些实施例中，这些可以设计成其它各种形状。令人惊讶的是，已经发现与具有圆柱形设计的圆形多层弹簧相比，在具有椭圆形基本形状的情况下，对应的多层弹簧具有两倍至四倍的预期寿命(当如上所述用于根据本发明的摆动式支承件时)。上述锥形多层弹簧(包括圆形、平坦层)在根据本发明的摆动式支承件中与圆柱形多层弹簧相比具有增加的使用寿命，而与具有椭圆形基本形状的多层弹簧相比具有较短的使用寿命。图4-7中示出了能够用于根据本发明的摆动式支承件的各个类型的多层弹簧。
[0016]根据本发明的摆动式支承件是基于如上所述的自身已知的多层弹簧类型。也可以采用新型多层弹簧，例如W02011/088965中所述的多层弹簧。然而，通过这些多层弹簧与风力涡轮机的转子区域中的功能性设计元件的特定几何形状的组合，根据本发明的摆动式支承件获得了优势。
【具体实施方式】
[0017]因此，本发明涉及摆动式支承件(9)，其包括内部轴衬(10)和围绕的外部轴衬
(11)，该内部轴衬能够容纳用于摆动式支承件的摆动轴(3)，该外部轴衬(11)连接到内部轴衬(10)并且包括可预紧的弹性元件(4)，该弹性元件为多层弹簧的形式，该多层弹簧由平坦的弹性层和平坦的非弹性夹层构成，其中所用的弹性元件是具有圆形或椭圆形基本形状的至少四个多层弹簧(4)，优选四个至八个多层弹簧。处于外部轴衬(11)内部的所述弹性元件(4)绕内部轴衬(10)布置成沿径向分布，并且具有预紧装置(12)，该预紧装置经由多层弹簧(4)使外部轴衬和内部轴衬相对于彼此预紧。从而，该预紧使得能够针对内部轴衬的相应区域并由此针对摆动轴的相应区域而彼此独立地调节和改变弹性多层弹簧的厚度并由此调节和改变预张紧。
[0018]具体地，本发明还涉及对应的摆动式支承件，其中所述多层弹簧(4)是锥形的，在尤其合适的实施例中，多层弹簧(4)的较宽的锥面面向承载摆动轴(3)的内部轴衬的方向，较窄的表面面向外侧。根据本发明的支承件中所用的锥形多层弹簧可以看做是足够长的使用寿命和经济上可接受的制造成本之间的良好兼顾。
[0019]具体地，本发明涉及对应的摆动式支承件，其中所述多层弹簧(4)是柱形椭球体，如上所述，