專利名稱：用于風力渦輪機的制動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風力渦輪機的軸承結(jié)構(gòu)的制動裝置，本發(fā)明特別是涉及一種用于風力渦輪機的制動裝置，在這些風力渦輪機中，機艙借助于滑動軸承能夠轉(zhuǎn)動地支承在塔架上。
背景技術(shù)：
首先，由現(xiàn)有技術(shù)已知兩種用于將風力渦輪機的機艙支承在其塔架上的原理。第一種原理是基于將機艙借助于滾動軸承能夠轉(zhuǎn)動地支承在塔架上。這種軸承結(jié)構(gòu)使機艙能夠在轉(zhuǎn)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于不穩(wěn)定的風流動情況發(fā)生不符合要求的偏航， 具有滾動軸承的系統(tǒng)通常具有很大的環(huán)形盤式制動器和能夠液壓加載的制動塊。這種用于防止出現(xiàn)不符合要求的偏航的設備的效率是足夠的，這些系統(tǒng)的可靠性(除了液壓系統(tǒng)容易泄漏之外)也是可接受的。然而，這種系統(tǒng)的缺點尤其在于，對于那么大的滾動軸承來說制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(jié)約成本的設計方案是借助于滑動軸承來實現(xiàn)，通過滑動軸承，機艙能夠轉(zhuǎn)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(chǎn)者使用。但是，在具有滑動軸承的風力渦輪機中必須確?；瑒虞S承結(jié)構(gòu)的摩擦力不會太小，因為否則機艙會由于不穩(wěn)定的風流動情況而發(fā)生不符合要求的偏航。由于這個原因，用于風力渦輪機的這種滑動軸承結(jié)構(gòu)通常具有多個滑動裝置，借助于這些滑動裝置，可以設定滑動摩擦，從而防止機艙發(fā)生不符合要求的偏航。滑動軸承結(jié)構(gòu)的滑動摩擦對于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(fā)生不符合要求的偏航，另一方面，摩擦力不允許大于可由偏航驅(qū)動裝置施加的轉(zhuǎn)動力或者說轉(zhuǎn)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(gòu)思是有成效的，除了制造成本很低之外還使這樣的系統(tǒng)產(chǎn)生很高的可靠性。此外，具有滑動軸承的設備由于其被動制動作用即使在干擾情況下也能防止機艙發(fā)生不符合要求的偏航并且由此防止發(fā)生可能出現(xiàn)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(qū)動裝置，以實現(xiàn)克服滑動摩擦進行偏航。在已有的摩擦系統(tǒng)中，在偏航時可能發(fā)生靜摩擦和滑動摩擦快速交替出現(xiàn)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，對于較低的摩擦，則得面臨發(fā)生不符合要求的偏航的危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用用于機艙的滑動軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)點并且減少上述缺點。根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過一種用于風力渦輪機的偏航軸承、特別是用于具有滑動軸承的風力渦輪機的制動系統(tǒng)解決的，在該風力渦輪機中，以在水平面內(nèi)能夠轉(zhuǎn)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制動器被鎖定和/或被制動。在此，鎖定制動器通過用于傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置與電的偏航驅(qū)動裝置連接。以這種方式，鎖定制動器能夠借助于為了使機艙偏航由電的偏航驅(qū)動裝置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和/或通過由偏航驅(qū)動裝置產(chǎn)生的力和/或通過由偏航驅(qū)動裝置產(chǎn)生的運動被操縱。優(yōu)選地，桿件用作傳遞裝置，但是形式為軸、齒輪、蝸桿、液壓或氣動壓力管道等的用于力矩、力或者運動的其他傳遞裝置也被視為本發(fā)明的一部分。優(yōu)選地，偏航驅(qū)動裝置除了鎖定制動器之外還與偏航傳動裝置連接。在這里，偏航驅(qū)動裝置、鎖定制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(gòu)造，使得在需要時為了使機艙偏航而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和/或力和/或運動首先被傳遞到鎖定制動器以使其松開，并且在鎖定制動器松開之后才被傳遞到偏航傳動裝置以使機艙按要求偏航。優(yōu)選地，在這里，偏航驅(qū)動裝置的殼體與機艙連接，而優(yōu)選被設計成轉(zhuǎn)動環(huán)的偏航傳動裝置與風力渦輪機的塔架固定連接。但是，本發(fā)明的另一種設計方案也涉及一種用于風力渦輪機的制動系統(tǒng)，在該制動系統(tǒng)中，偏航傳動裝置與機艙連接，而偏航驅(qū)動裝置與設備的塔架連接。根據(jù)一種特別優(yōu)選的實施方式，偏航驅(qū)動裝置的殼體以能夠在其行星齒輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)轉(zhuǎn)動地支承的方式與機艙連接。由于機艙在塔架上高的摩擦阻力，偏航驅(qū)動裝置的這種軸承結(jié)構(gòu)使得為了使機艙偏航而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩首先不是使機艙偏航，而是使偏航驅(qū)動裝置在它的行星齒輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)圍繞自己轉(zhuǎn)動。根據(jù)另一種實施方式，如果所述殼體通過桿件與機艙的鎖定制動器連接，那么根據(jù)本發(fā)明，由偏航驅(qū)動裝置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩首先被傳遞到鎖定制動器以使其松開。根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，偏航驅(qū)動裝置以沿正的轉(zhuǎn)動方向和沿負的轉(zhuǎn)動方向(即逆時針方向或順時針方向)分別只能相對于機艙轉(zhuǎn)過預先規(guī)定的角度的方式得到支承。這使得偏航驅(qū)動裝置在達到最大的轉(zhuǎn)動角度之后不能繼續(xù)圍繞自己轉(zhuǎn)動，并且由此它的轉(zhuǎn)矩通過它的從動輪傳遞到偏航傳動裝置的轉(zhuǎn)動環(huán)以使機艙偏航。根據(jù)另一種實施方式，偏航驅(qū)動裝置的殼體不能轉(zhuǎn)動地與機艙固定連接。為了實現(xiàn)本發(fā)明的制動系統(tǒng)，在這種情況下是使用自主發(fā)明的偏航驅(qū)動裝置。根據(jù)一種特別優(yōu)選的實施方式，這種偏航驅(qū)動裝置具有一個殼體，行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈以能夠在行星齒輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的方式支承在該殼體中。內(nèi)齒圈的這種軸承結(jié)構(gòu)使得為了使機艙偏航而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩首先不是使機艙偏航，而是使行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈圍繞自己轉(zhuǎn)動。根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)齒圈的該轉(zhuǎn)動被用于與上述方式相類似地使機艙鎖定制動器松開。優(yōu)選地，為此，行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈通過桿件與鎖定制動器連接，使得該桿件傳遞由內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的力，以松開鎖定制動器。除了簡單的桿件之外，根據(jù)其他實施方式，還設有液壓或氣動機構(gòu)，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(gòu)的內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)動力或者如之前描述的行星齒輪機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)的殼體的轉(zhuǎn)動力，以松開機艙的一個或多個鎖定制動器。為了在松開鎖定制動器之后使機艙偏航，偏航驅(qū)動裝置或者行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)動必須被限制到一個預先規(guī)定的最大轉(zhuǎn)動角度內(nèi)，從而偏航驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動在達到這個最大轉(zhuǎn)動角度時被鎖定，并且將為了使機艙偏航而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩/力/運動傳遞到偏航傳動裝置的轉(zhuǎn)動環(huán)上。
根據(jù)本發(fā)明的一種特別簡單的設計方案，偏航驅(qū)動裝置的殼體的軸承結(jié)構(gòu)或者行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈的軸承結(jié)構(gòu)具有機械式止動器，該機械式止動器預先規(guī)定了沿正的轉(zhuǎn)動方向和沿負的轉(zhuǎn)動方向的最大轉(zhuǎn)動角度。如果偏航驅(qū)動裝置的殼體能夠轉(zhuǎn)動地被支承， 則機械式止動器優(yōu)選與機艙連接。如果行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈能夠轉(zhuǎn)動地被支承，則機械式止動器優(yōu)選與偏航驅(qū)動裝置的殼體連接。根據(jù)另一種實施方式，機械式止動器由與鎖定制動器連接的所述桿件構(gòu)成。根據(jù)一種特別優(yōu)選的實施方式，偏航驅(qū)動裝置的殼體的轉(zhuǎn)動或者行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)動在達到最大轉(zhuǎn)動角度時借助于被動激活的主動制動器被鎖定。根據(jù)本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實施方式，為了在達到最大轉(zhuǎn)動角度時鎖定轉(zhuǎn)動，設有液壓加載制動器。這種被動激活的主動制動器優(yōu)選由傳感器觸發(fā)，該傳感器在達到最大轉(zhuǎn)動角度時向主動制動器傳遞用于鎖定偏航驅(qū)動裝置的殼體或者行星齒輪機構(gòu)的內(nèi)齒圈的制動信號。根據(jù)偏航驅(qū)動裝置的另一種設計方案，行星齒輪機構(gòu)的支承在偏航驅(qū)動裝置殼體中的內(nèi)齒圈通過設置在內(nèi)齒圈和殼體之間的被動液壓離合器進行減震。在借助于液壓離合器進行減震的偏航驅(qū)動裝置的情況下，優(yōu)選一個機械式止動器用于限制最大轉(zhuǎn)動角度；特別優(yōu)選的是，與鎖定制動器連接的桿件用作機械式止動器。制動系統(tǒng)的另一個自主發(fā)明的方面涉及機艙的一個或者多個鎖定制動器。為了在干擾情況下也是可靠的，優(yōu)選將鎖定制動器構(gòu)造成，它是自動激活的，這意味著，它被激活而無需外界影響并且防止機艙發(fā)生不符合要求的偏航。優(yōu)選地，鎖定制動器具有至少一個摩擦片、一個壓緊沖頭以及一個復位彈簧，其中，鎖定制動器在已安裝的狀態(tài)下通過復位彈簧的復位力產(chǎn)生對機艙的鎖定作用。特別優(yōu)選地，壓緊沖頭在鎖定制動器的已安裝狀態(tài)下直接或間接地通過桿件或其他傳力裝置(例如壓力管道)與偏航驅(qū)動裝置連接。通過經(jīng)由桿件或傳力裝置的力傳遞，克服復位彈簧的復位力，使機艙的鎖定松開。特別優(yōu)選地，將鎖定制動器設計成，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(yōu)選地，鎖定制動器具有減震器。特別是當用于松開鎖定制動器的桿件用作機械式止動器時，減震器是有利的。鎖定制動器的減震器一般是有意義的，以避免在松開鎖定制動器并且使機艙開始偏航時發(fā)生粘滑效應。原則上，借助于偏航驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動力來松開一個或者多個鎖定制動器的原理不僅可以用于機艙的滑動或滾動軸承，而且相同的原理也同樣可以應用于轉(zhuǎn)子葉片的變漿系統(tǒng)，也就是說應用于轉(zhuǎn)子葉片圍繞其縱軸線的轉(zhuǎn)動，這是本申請的另一個發(fā)明方面。在此，用于風力渦輪機的變漿軸承的這種制動系統(tǒng)包括至少一個變漿驅(qū)動裝置和用于使變漿軸承鎖定和/或制動的鎖定制動器。在這里，鎖定制動器通過用于傳遞力矩和/ 或力和/或運動的裝置與變漿驅(qū)動裝置連接。以這種方式，鎖定制動器能夠借助于為了調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片(使轉(zhuǎn)子葉片變漿)而由變漿驅(qū)動裝置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和/或通過由變漿驅(qū)動裝置產(chǎn)生的力和/或通過由變漿驅(qū)動裝置產(chǎn)生的運動被操縱。優(yōu)選地，桿件用作傳遞裝置，但是形式為軸、齒輪、蝸桿、液壓或氣動壓力管道等的用于力矩、力或者運動的其他傳遞裝置也被視為本發(fā)明的一部分。優(yōu)選地，變漿驅(qū)動裝置除了鎖定制動器之外還與變漿傳動裝置連接。在這里，變漿驅(qū)動裝置、鎖定制動器和變漿傳動裝置在轉(zhuǎn)子葉片或者輪轂上的布置和它們的構(gòu)造，使得在需要時為了使轉(zhuǎn)子變漿而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和/或力和/或運動首先被傳遞到鎖定制動器以使其松開，并且在鎖定制動器松開之后才被傳遞到變漿傳動裝置以使轉(zhuǎn)子葉片按要求變漿。優(yōu)選地，變漿驅(qū)動裝置與輪轂固定連接，而形式為轉(zhuǎn)動環(huán)的變漿傳動裝置與轉(zhuǎn)子葉片固定連接。依據(jù)另一種實施方式，變漿驅(qū)動裝置以能夠在其行星齒輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動平面中轉(zhuǎn)動地支承的方式與輪轂連接。但根據(jù)另一種實施方式，變漿傳動裝置的殼體不是能夠轉(zhuǎn)動地與輪轂連接。為了實現(xiàn)本發(fā)明的制動系統(tǒng)，在這種情況下使用自主發(fā)明的變漿驅(qū)動裝置。由于偏航驅(qū)動裝置和變漿驅(qū)動裝置在原理上具有相同構(gòu)造，已經(jīng)描述過的偏航驅(qū)動裝置的各實施方式對應于變漿驅(qū)動裝置的不同實施方式。根據(jù)其他實施方式，同樣設有鎖定制動器，這些鎖定制動器被設計成用于安裝在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的變漿系統(tǒng)中。用于變漿系統(tǒng)的鎖定制動器的各實施方式對應于用于偏航軸承的鎖定制動器的各實施方式。


現(xiàn)在借助于下面的附圖對本發(fā)明的這些方面及其他方面進行詳細闡述。在附圖中圖1示出了用于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(jié)構(gòu)的多個滑動裝置，圖2示出了滑動裝置在已安裝的狀態(tài)下的剖視圖，圖3示出了鎖定制動器的第一種實施方式和偏航驅(qū)動裝置或變漿驅(qū)動裝置的第一種實施方式在已安裝的狀態(tài)下的剖視圖，圖4a、4b示出了鎖定制動器的第二種實施方式的剖視圖和立體側(cè)視圖，圖5示出了如圖4的鎖定制動器的俯視圖，作為偏航或變漿驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動力的力傳遞原理圖，圖6a、6b示出了根據(jù)第三種實施方式的鎖定制動器在打開位置和關(guān)閉位置中的兩個剖視圖，圖7a、7b示出了根據(jù)第四種實施方式的鎖定制動器在打開位置和關(guān)閉位置中的兩個剖視圖，圖fe示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的偏航或變漿驅(qū)動裝置的剖視圖，圖8b示出了具有能夠轉(zhuǎn)動地支承的行星齒輪機構(gòu)內(nèi)齒圈且具有液壓離合器的偏航或變漿驅(qū)動裝置的剖視圖，圖8c示出了具有能夠轉(zhuǎn)動地支承的行星齒輪機構(gòu)內(nèi)齒圈且具有主動盤式制動器的偏航或變漿驅(qū)動裝置的剖視圖，圖9示出了制動系統(tǒng)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示出了用于風力渦輪機的法蘭盤10，該法蘭盤在已安裝的狀態(tài)下通常與風力渦輪機的機艙(或者在用于變漿軸承的制動系統(tǒng)中與輪轂)固定連接并且平放在轉(zhuǎn)動環(huán)32上。在這里，轉(zhuǎn)動環(huán)32在已安裝的狀態(tài)下通常與風力渦輪機的塔架(或者在用于變漿軸承的制動系統(tǒng)中與轉(zhuǎn)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(diào)整風力渦輪機的滑動軸承的滑動摩擦。在這里所示的滑動裝置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(diào)節(jié)螺釘30。根據(jù)調(diào)節(jié)螺釘30插入滑動裝置20的殼體M中的深度，插入越深，調(diào)節(jié)螺釘30對盤形彈簧觀施加的壓力就越大。通過調(diào)節(jié)螺釘30，間接地增大了摩擦片沈?qū)D(zhuǎn)動環(huán)32的壓緊力并且由此也總體上增大了滑動軸承的滑動摩擦。在轉(zhuǎn)動環(huán)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(diào)節(jié)螺釘31。設置在轉(zhuǎn)動環(huán) 32下面的滑動裝置21只用于形成滑動軸承的規(guī)定的滑動表面，而設置在上面的滑動裝置 20還被用于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(qū)動裝置40、鎖定制動器60的第一種實施方式以及形式為轉(zhuǎn)動環(huán)32的偏航驅(qū)動裝置之間的作用原理。根據(jù)第一種實施方式，在法蘭盤10中安裝一個鎖定制動器60，代替一個滑動裝置20。鎖定制動器 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(diào)節(jié)螺釘30，在鎖定制動器60中設有壓緊銷70， 該壓緊銷用于對盤形彈簧68施加壓力并由此間接地用于產(chǎn)生摩擦片66對轉(zhuǎn)動環(huán)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。在這里，楔形元件72滾動地支承在蓋板62的底面和壓緊銷70的頂面之間并且借助于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。在這里，復位彈簧的復位力間接地產(chǎn)生摩擦片68對轉(zhuǎn)動環(huán)32的壓緊力。如果現(xiàn)在向偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40發(fā)出信號，以使機艙偏航(或者以使轉(zhuǎn)子葉片變漿)，則由偏航驅(qū)動裝置(或者變漿驅(qū)動裝置)40的電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。由于通過鎖定制動器60鎖定的滑動軸承，偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的轉(zhuǎn)矩首先不會使機艙偏航(或者使轉(zhuǎn)子葉片變漿)，而是首先使偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40在其軸承42中轉(zhuǎn)動。通過設置在偏航驅(qū)動裝置40的殼體44上的桿件50，偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的轉(zhuǎn)動力被傳遞到鎖定制動器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(zhuǎn)動環(huán)32的壓緊力并且滑動軸承被釋放以使機艙在水平面內(nèi)偏航(或者使轉(zhuǎn)子葉片變漿)。同時，偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的殼體44的轉(zhuǎn)動此時達到最大轉(zhuǎn)動角度；偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40 在軸承結(jié)構(gòu)42中的繼續(xù)轉(zhuǎn)動是通過機械式止動器鎖定(在這里不可見)。也可以使用起相同作用的桿件裝置，而不是使用滑動楔形元件72。如果現(xiàn)在偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的繼續(xù)轉(zhuǎn)動是不可能的，則由偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩被傳遞到轉(zhuǎn)動環(huán)32并使機艙偏航(或者使轉(zhuǎn)子葉片變漿)。在這里，轉(zhuǎn)動環(huán)32優(yōu)選與塔架固定連接，偏航驅(qū)動裝置40優(yōu)選通過軸承結(jié)構(gòu)42與機艙連接。圖如和4b示出了根據(jù)第二種實施方式的制動系統(tǒng)的鎖定制動器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(diào)節(jié)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，該鎖定制動器60的殼體64被實施為兩件式并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在這里通過軸承結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動。但如在圖4b中清楚可見，該實施方式的軸承結(jié)構(gòu)76從側(cè)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中所示的鎖定制動器60的上殼體半部63借助于桿件50相對于下殼體半部65轉(zhuǎn)動，不管轉(zhuǎn)動是沿順時針方向還是沿逆時針方式，上殼體半部 63會相對于下殼體半部65被抬起。這又會使旋入上殼體半部63的螺紋31中的調(diào)節(jié)螺釘 30隨著上殼體半部63被抬起，從而盤形彈簧會被卸載，鎖定制動器60由此會被松開。這種實施方式是特別有利的，因為由此可以與偏航的轉(zhuǎn)動方向無關(guān)地松開鎖定制動器。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，鎖定制動器60根據(jù)這種實施方式可以如何安裝在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)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(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的轉(zhuǎn)動如何被傳遞到桿件50以使鎖定制動器60松開。圖6a和6b示出了在松開位置6a和拉緊位置6b上的鎖定制動器60的另一種實施方式。根據(jù)這種實施方式，制動系統(tǒng)的鎖定制動器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(jù)這種實施方式，設有彎曲的制動桿78用于施加壓緊力，該制動桿用作壓緊銷。制動桿78在這里在一側(cè)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，制動桿78被拉回并由此對盤形彈簧68施加力，因此這產(chǎn)生摩擦片66對轉(zhuǎn)動環(huán)32的壓緊力并因此產(chǎn)生鎖定制動器60 的制動作用。為了使鎖定制動器60松開，制動桿78通過另一桿件50與在這里未示出的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40連接或者能夠與之連接。在這里，制動桿78在工作情況下由與偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40連接的桿件50克服復位彈簧74的復位力與偏航的轉(zhuǎn)動方向無關(guān)地被向右拉(見圖6b)。在鎖定制動器60在圖6b所示的位置上，制動桿 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并且由此使摩擦片66在轉(zhuǎn)動環(huán)32上的摩擦作用減小。為了避免在使鎖定制動器60松開和使機艙偏航(或使變漿)之間的過渡期間由于靜摩擦和滑動摩擦快速地交替出現(xiàn)而產(chǎn)生的粘滑效應，即摩擦片66在轉(zhuǎn)動環(huán)32上不平穩(wěn)地滑動，鎖定制動器60的這種實施方式還具有減震器80。該減震器80在這里設置在復位彈簧74下面，在鎖定制動器60的松開過程期間防止制動桿78由于粘滑效應而回擺。如果沒有該減震器80，機艙會在鎖定制動器60的松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(qū)動裝置40對制動桿78的力作用，鎖定制動器60通過復位彈簧74的復位力又被稍微拉緊。減震器80防止由于這種粘滑效應產(chǎn)生諧振，該諧振會對材料產(chǎn)生不利的后果。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(guān)閉位置上的用于本發(fā)明的制動系統(tǒng)的鎖定制動器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(qū)別僅在于在此制動桿78直接壓在摩擦片66上。在這里未示出，根據(jù)鎖定制動器60的其他實施方式， 在制動桿78和摩擦片66之間也可以安裝有彈性的橡膠緩沖塊，或者摩擦片66在上側(cè)被設計成本身有彈性的。圖8a、8b和8c示出了可用在本發(fā)明的制動系統(tǒng)中的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的三種不同實施方式。根據(jù)圖8a的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的實施方式本身是現(xiàn)有技術(shù)，而根據(jù)圖8b和8c的實施方式是本申請的自主發(fā)明的方面。根據(jù)圖fe的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40具有用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電動機41 和設置在殼體44中的行星齒輪機構(gòu)46。該行星齒輪機構(gòu)本身具有太陽輪46S0、多個行星輪46PL、內(nèi)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(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞到轉(zhuǎn)動環(huán)32。在這里所示的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的實施方式是現(xiàn)有技術(shù)，它的特征是內(nèi)齒圈46H與殼體44固定連接。根據(jù)這種實施方式的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40(為了使其適用于本發(fā)明的制動系統(tǒng))必須通過軸承(在這里不可見)與機艙(或者輪轂)連接，從而使該偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)能夠相對于機艙圍繞行星齒輪機構(gòu)46的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動地支承。此外，根據(jù)這種實施方式的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40必須通過桿件50與殼體44連接，以使該偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40適用于本發(fā)明的制動系統(tǒng)。在圖8b中所示的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的實施方式在以下方面與根據(jù)圖8a的實施方式相應該驅(qū)動裝置也具有電動機41、設置在殼體44中的行星齒輪機構(gòu)46以及與行星齒輪機構(gòu)46的行星架46S連接的從動輪48。與根據(jù)圖8a的驅(qū)動裝置40 不同，根據(jù)圖8b的驅(qū)動裝置40具有行星齒輪機構(gòu)46的內(nèi)齒圈46H，該內(nèi)齒圈以能夠在行星齒輪機構(gòu)46的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)借助于軸承42轉(zhuǎn)動的方式支承在偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的殼體44中。在此，內(nèi)齒圈46H具有桿件50，該桿件用于在已安裝的狀態(tài)下能夠?qū)⒘鬟f到鎖定制動器60以使其松開。為了將內(nèi)齒圈46H的轉(zhuǎn)動限制到最大的轉(zhuǎn)動角度內(nèi)，在這種實施方式中桿件50本身用作機械式止動器。此外，該驅(qū)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(tǒng)由于粘滑效應發(fā)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(jīng)將內(nèi)齒圈46H的轉(zhuǎn)動速度減慢。圖8c示出了根據(jù)本發(fā)明的偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的另一種實施方式。在這里所示的驅(qū)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(gòu)46和與行星齒輪機構(gòu)46的行星架46S連接的從動輪48。如在根據(jù)圖8b的實施方式中，行星齒輪機構(gòu)46的內(nèi)齒圈46H以能夠在行星齒輪機構(gòu)46的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)借助于軸承46轉(zhuǎn)動的方式支承在偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的殼體44中。但在這里，偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40配備有能夠被動激活的主動制動器47，優(yōu)選是盤式制動器，該制動器將內(nèi)齒圈46H相對于殼體44在達到最大轉(zhuǎn)動角度時主動鎖定。在這里，用于主動鎖定制動器 47的信號被動地通過偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40控制。在這里不可見地，偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40具有例如與桿件50連接的傳感器，該傳感器在達到最大轉(zhuǎn)動角度時向制動器47發(fā)出信號以鎖定內(nèi)齒圈46H。在用于鎖定內(nèi)齒圈46H的主動制動器47 的情況下，不需要用于偏航驅(qū)動裝置(或變漿驅(qū)動裝置)40的機械式止動器。
在圖9中示出了再次描述優(yōu)選的步驟序列的一覽表，步驟序列由本發(fā)明的制動系統(tǒng)在使機艙偏航時執(zhí)行一遍。通過用于使風力渦輪機偏航的信號激活偏航驅(qū)動裝置(步驟 Si)。由于機艙通過鎖定制動器鎖定在塔架上，因此引起偏航驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動(步驟S2)。偏航驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)動引起鎖定制動器松開(步驟S3)。在達到最大轉(zhuǎn)動角度時，一個止動器鎖定偏航驅(qū)動裝置的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(步驟S4)，從而偏航驅(qū)動裝置的力/力矩被傳遞到偏航傳動裝置并且偏航過程開始(步驟S5)。特別是可看出的是，作為最后一個步驟S6，在偏航過程結(jié)束時，偏航驅(qū)動裝置40的殼體44或者行星齒輪機構(gòu)46的內(nèi)齒圈46H借助于鎖定制動器 60的復位彈簧74通過桿件50轉(zhuǎn)回到初始位置。同時，鎖定制動器60通過復位彈簧74重新被拉緊。
權(quán)利要求
1.用于風力渦輪機的制動系統(tǒng)，該風力渦輪機具有一個以能夠在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的方式支承在塔架上的機艙，所述制動系統(tǒng)包括至少一個用于將所述機艙鎖定和/或制動的鎖定制動器(60)和一個電的偏航驅(qū)動裝置(40)，其特征在于，-所述鎖定制動器(60)通過用于傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置(50)與所述偏航驅(qū)動裝置GO)連接，-使得所述鎖定制動器能夠借助于為了使所述機艙偏航而由所述位驅(qū)動裝置GO)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和/或為此產(chǎn)生的力和/或運動被操縱。
2.如權(quán)利要求1所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，所述偏航驅(qū)動裝置GO)包括一個偏航傳動裝置(32)，其中，偏航驅(qū)動裝置(40)、鎖定制動器(60)和偏航傳動裝置(3 的相互布置和構(gòu)造使得在需要時由所述偏航驅(qū)動裝置GO)產(chǎn)生的為了使所述機艙偏航的轉(zhuǎn)矩和/ 或為此產(chǎn)生的力和/或運動，首先被傳遞到所述鎖定制動器(60)以使其松開，并且在所述鎖定制動器(60)松開之后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(quán)利要求中任一項所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，所述偏航傳動裝置以轉(zhuǎn)動環(huán)(3 的形式與所述塔架固定連接，并且所述偏航驅(qū)動裝置GO)與所述機艙連接。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，所述偏航驅(qū)動裝置G0)的殼體G4)或者所述偏航驅(qū)動裝置G0)的行星齒輪機構(gòu)G6)的內(nèi)齒圈(46H)以能夠在行星齒輪機構(gòu)G6)的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)轉(zhuǎn)動地支承的方式與所述機艙連接。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，所述偏航驅(qū)動裝置G0)的殼體G4)或者所述行星齒輪機構(gòu)G6)的內(nèi)齒圈(46H)以沿正的轉(zhuǎn)動方向和沿負的轉(zhuǎn)動方向分別只能相對于所述機艙轉(zhuǎn)過預先規(guī)定的角度的方式得到支承。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，為了減震，所述內(nèi)齒圈 (46H)和所述殼體04)之間設有液壓離合器05)。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，所述偏航驅(qū)動裝置G0)的殼體G4)或者所述偏航驅(qū)動裝置G0)的行星齒輪機構(gòu)G6)的內(nèi)齒圈(46H)具有桿件(50) 或者能夠與桿件(50)連接，所述桿件在所述偏航驅(qū)動裝置G0)的殼體04)或者所述內(nèi)齒圈(46H)進行轉(zhuǎn)動運動時引起對所述機艙的所述鎖定制動器(60)的操縱。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，在所述鎖定制動器(60)和所述偏航驅(qū)動裝置(4)之間有效地設有減振器(80)。
9.被設計成用于如前述權(quán)利要求中任一項所述的制動系統(tǒng)的偏航驅(qū)動裝置(40)，該偏航驅(qū)動裝置具有行星齒輪機構(gòu)(60)，其中，所述行星齒輪機構(gòu)06)的內(nèi)齒圈(46H)以能夠在所述行星齒輪機構(gòu)G6)的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的方式支承在所述偏航驅(qū)動裝置G0)的殼體(44)中。
10.如權(quán)利要求11所述的偏航驅(qū)動裝置(40)，其特征在于，所述行星齒輪機構(gòu)06)的內(nèi)齒圈(46H)相對于所述殼體G4)沿正的轉(zhuǎn)動方向或者負的轉(zhuǎn)動方向只能轉(zhuǎn)過一個預先確定的最大角度。
11.如權(quán)利要求11所述的偏航驅(qū)動裝置(40)，其特征在于，所述行星齒輪機構(gòu)06)的內(nèi)齒圈(46H)相對于所述殼體G4)借助于一個液壓離合器05)進行減震。
12.如權(quán)利要求11所述的偏航驅(qū)動裝置(40)，其特征在于，所述行星齒輪機構(gòu)06)的內(nèi)齒圈(46H)相對于所述殼體G4)在達到最大轉(zhuǎn)動角度時借助于制動器G7)被鎖定防止繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
13.用于機艙的鎖定制動器(60)，該制動器具有至少一個摩擦片(66)、壓緊沖頭(30、 70,78)和復位彈簧(74)，其中，所述鎖定制動器(60)在已安裝的狀態(tài)下通過所述復位彈簧 (74)的復位力產(chǎn)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沖頭(30、 70,78)連接或者能夠直接或間接地與所述壓緊沖頭(30、70、78)連接的桿件(50)在操縱時減小所述復位彈簧(74)的復位力并且由此取消對所述機艙的鎖定，其特征在于，所述鎖定制動器(60)通過用于傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置(50)與所述偏航驅(qū)動裝置GO) 連接，使得所述鎖定制動器能夠借助于為了使所述機艙偏航而由所述偏航驅(qū)動裝置GO) 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和/或為此產(chǎn)生的力和/或運動被操縱。
14.如權(quán)利要求14所述的鎖定制動器(60)，其特征在于，所述復位彈簧(74)的復位作用借助于減震器(80)進行減震。
15.風力渦輪機，包括塔架、機艙、能夠轉(zhuǎn)動地支承在機艙中的轉(zhuǎn)子，其中，所述機艙借助于偏航軸承以能夠轉(zhuǎn)動地支承的方式大致垂直地設置在塔架上，其特征在于，所述風力渦輪機包括如權(quán)利要求1至12中任一項所述的制動系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風力渦輪機的制動系統(tǒng)，該風力渦輪機具有一個以能夠在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的方式支承在塔架上的機艙、至少一個用于將所述機艙鎖定的鎖定制動器(60)以及一個電的偏航驅(qū)動裝置(40)，其中，所述鎖定制動器(60)通過用于傳遞力矩和/或力和/或運動的裝置(40)與所述偏航驅(qū)動裝置(40)連接，使得所述鎖定制動器能夠借助于為了使所述機艙偏航而由所述位驅(qū)動裝置(40)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和/或為此產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
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