彈性擺動(dòng)式支承件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及擺動(dòng)式支承件，其由彈性的、具體是錐形的、但也是圓柱形橢球體的多層彈簧元件構(gòu)成，多層彈簧元件可以通過(guò)液壓裝置選擇性地改變其剛度特性，并且以結(jié)構(gòu)件的方式布置在風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子輪轂或主軸的區(qū)域中。因此，這種類(lèi)型的支承件適合于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片，并且適合于減小通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片傳遞到渦輪機(jī)的不期望的力。根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件適合用于單葉片式、雙葉片式或多葉片式轉(zhuǎn)子風(fēng)力渦輪機(jī)，優(yōu)選地適用于由雙葉片式轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)。然而，根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件還用于船舶和直升機(jī)中的聯(lián)軸器和傳動(dòng)系。
【背景技術(shù)】
[0002]在風(fēng)能渦輪機(jī)中，尤其是在使用雙葉片式轉(zhuǎn)子代替常規(guī)三葉片式轉(zhuǎn)子的風(fēng)能渦輪機(jī)中，通常采用擺動(dòng)式支承件以減小或消除從風(fēng)力負(fù)荷作用在傳動(dòng)系上的力和力矩。在三葉片式轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中，通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片的均勻幾何分布，可以較好地控制由于風(fēng)力動(dòng)作導(dǎo)致的不均等質(zhì)量慣性力矩，該不均等質(zhì)量慣性力矩僅僅發(fā)生在極端情形下，而這個(gè)問(wèn)題在雙葉片式轉(zhuǎn)子渦輪機(jī)中無(wú)處不在。
[0003]圖1中示意性地示出了對(duì)應(yīng)風(fēng)力負(fù)荷能夠作用在這樣的渦輪機(jī)上的方式。由此，例如一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)力可能顯著大于相對(duì)的另一個(gè)葉片上的風(fēng)力，這在具有高塔架和大轉(zhuǎn)子直徑的大型風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片穿過(guò)豎向方向時(shí)并不是少見(jiàn)的現(xiàn)象，原因是風(fēng)力通常在較高的高度處吹得比地面附近更加猛烈(圖1，左側(cè)圖片)。然而，在風(fēng)從側(cè)面吹并且轉(zhuǎn)子剛好經(jīng)過(guò)水平方向的情況下，雙葉片式轉(zhuǎn)子系統(tǒng)上也易于出現(xiàn)不均等的風(fēng)力(圖1，右側(cè)圖片)。在這兩種情況下，出現(xiàn)不均等分布的質(zhì)量慣性力矩，其不利地傳遞到作為整體的塔架和渦輪機(jī)，從而可能導(dǎo)致各個(gè)部件的使用壽命下降或者甚至可能導(dǎo)致自發(fā)性的損壞。
[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，針對(duì)這種類(lèi)型的問(wèn)題，通常在主軸和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的區(qū)域中采用對(duì)應(yīng)地布置的錐形支承件(其用作擺動(dòng)式支承件)，其中通過(guò)支承件在負(fù)荷下的柔性和彈性而降低不均等地或間接地作用在轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)力負(fù)荷。
[0005]由于所述的目標(biāo)和所需的功能，而使得大型錐形支承件通常用作擺動(dòng)式支承件。然而，隨著渦輪機(jī)變得越來(lái)越大，而越來(lái)越難以由一個(gè)部件硫化和生產(chǎn)這樣的大型錐形支承件。此外，將這些大型錐形支承件預(yù)張緊是復(fù)雜且困難的。此外，在需要時(shí)更換這樣的大型且笨重的錐形支承件是非常復(fù)雜的，原因在于轉(zhuǎn)子輪轂通常必須首先進(jìn)行固定，以便能夠移除錐形支承件。此外，改變或更改這種類(lèi)型的支承件的錐角以便針對(duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)狀況和可能發(fā)生的風(fēng)力動(dòng)作來(lái)獲得更大的靈活性并不簡(jiǎn)單。此外，在更換這些支承件并替換成具有不同錐角的支承件時(shí)，通常需要生產(chǎn)和提供已經(jīng)對(duì)應(yīng)地修改的其它硫化工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的目的在于提供用于上述目的的支承件，其具體用于風(fēng)力渦輪機(jī)，優(yōu)選地用于具有雙葉片式轉(zhuǎn)子的渦輪機(jī)，其不具有此前的技術(shù)方案中針對(duì)該問(wèn)題的缺陷特性，此外還能夠在轉(zhuǎn)子葉片的微調(diào)和調(diào)校方面獲得更大的靈活性，尤其是在雙葉片式轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)與權(quán)利要求和以下的說(shuō)明相對(duì)應(yīng)的新型擺動(dòng)式支承件來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件必須確保以下功能:
[0009]籲轉(zhuǎn)子葉片(5)繞擺動(dòng)軸(3)旋轉(zhuǎn)的能力
[0010]?驅(qū)動(dòng)力矩繞主軸(I)的軸線傳遞
[0011]?從主導(dǎo)風(fēng)力負(fù)荷和轉(zhuǎn)子重量中吸收軸向力(Fl)以及徑向力(F2和F3)
[0012]本發(fā)明所基于的最初構(gòu)想是采用源自于大型錐形支承件的各個(gè)部件的多個(gè)支承件，而不是采用自身已知的由多個(gè)彈性層構(gòu)成的完整錐形支承件。因此，這種類(lèi)型的支承件的生產(chǎn)更加簡(jiǎn)單，原因是硫化過(guò)程需要的橡膠體積較少。由于較低的重量和較小的尺寸，各個(gè)部件更好處理。各個(gè)部件現(xiàn)在可以更加容易地預(yù)張緊，并且與完整的大型錐形支承件相比只需要一小部分力。更換更加簡(jiǎn)單，原因是各部件可以單獨(dú)地移除和更換，而不需要完全拆除轉(zhuǎn)子(5)和轉(zhuǎn)子輪轂(8)。例如由于較小的金屬板、更簡(jiǎn)單的制造和較小的橡膠體積，而使得各個(gè)部件可以節(jié)省成本。
[0013]現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的是，即使由多個(gè)彈性層和非彈性層構(gòu)成的初始大型的錐形支承件的錐體區(qū)段也能夠更換為對(duì)應(yīng)地成形的彈性元件，其中彈性層和非彈性層自身不是錐形的，而是平面的或平坦的。然而，完整錐形支承件的簡(jiǎn)單分開(kāi)降低了各個(gè)部件的使用壽命。為了再次增加使用壽命，這些單體部件現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)成圓形多層彈簧。圓形多層彈簧的延伸度比矩形彈簧小并且具有超過(guò)兩倍的使用壽命。根據(jù)本發(fā)明，與具有錐形層的標(biāo)準(zhǔn)錐形支承件相比，多層彈簧(由此是平坦的且優(yōu)選是圓形的)現(xiàn)在必須適應(yīng)改變的幾何形狀，這在轉(zhuǎn)子/主軸區(qū)域中是必要的。
[0014]在一個(gè)具體實(shí)施例中，多層彈簧的各個(gè)彈性的(和非彈性的)、優(yōu)選圓形的層具有不同的尺寸，從而當(dāng)連接在一起時(shí)形成錐形多層彈簧。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件中采用的使用壽命增加的多層彈簧的另一些實(shí)施例中，這些可以設(shè)計(jì)成其它各種形狀。令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與具有圓柱形設(shè)計(jì)的圓形多層彈簧相比，在具有橢圓形基本形狀的情況下，對(duì)應(yīng)的多層彈簧具有兩倍至四倍的預(yù)期壽命(當(dāng)如上所述用于根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件時(shí))。上述錐形多層彈簧(包括圓形、平坦層)在根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件中與圓柱形多層彈簧相比具有增加的使用壽命，而與具有橢圓形基本形狀的多層彈簧相比具有較短的使用壽命。圖4-7中示出了能夠用于根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件的各個(gè)類(lèi)型的多層彈簧。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件是基于如上所述的自身已知的多層彈簧類(lèi)型。也可以采用新型多層彈簧，例如W02011/088965中所述的多層彈簧。然而，通過(guò)這些多層彈簧與風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子區(qū)域中的功能性設(shè)計(jì)元件的特定幾何形狀的組合，根據(jù)本發(fā)明的擺動(dòng)式支承件獲得了優(yōu)勢(shì)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]因此，本發(fā)明涉及擺動(dòng)式支承件(9)，其包括內(nèi)部軸襯(10)和圍繞的外部軸襯
(11)，該內(nèi)部軸襯能夠容納用于擺動(dòng)式支承件的擺動(dòng)軸(3)，該外部軸襯(11)連接到內(nèi)部軸襯(10)并且包括可預(yù)緊的彈性元件(4)，該彈性元件為多層彈簧的形式，該多層彈簧由平坦的彈性層和平坦的非彈性?shī)A層構(gòu)成，其中所用的彈性元件是具有圓形或橢圓形基本形狀的至少四個(gè)多層彈簧(4)，優(yōu)選四個(gè)至八個(gè)多層彈簧。處于外部軸襯(11)內(nèi)部的所述彈性元件(4)繞內(nèi)部軸襯(10)布置成沿徑向分布，并且具有預(yù)緊裝置(12)，該預(yù)緊裝置經(jīng)由多層彈簧(4)使外部軸襯和內(nèi)部軸襯相對(duì)于彼此預(yù)緊。從而，該預(yù)緊使得能夠針對(duì)內(nèi)部軸襯的相應(yīng)區(qū)域并由此針對(duì)擺動(dòng)軸的相應(yīng)區(qū)域而彼此獨(dú)立地調(diào)節(jié)和改變彈性多層彈簧的厚度并由此調(diào)節(jié)和改變預(yù)張緊。
[0018]具體地，本發(fā)明還涉及對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)式支承件，其中所述多層彈簧(4)是錐形的，在尤其合適的實(shí)施例中，多層彈簧(4)的較寬的錐面面向承載擺動(dòng)軸(3)的內(nèi)部軸襯的方向，較窄的表面面向外側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的支承件中所用的錐形多層彈簧可以看做是足夠長(zhǎng)的使用壽命和經(jīng)濟(jì)上可接受的制造成本之間的良好兼顧。
[0019]具體地，本發(fā)明涉及對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)式支承件，其中所述多層彈簧(4)是柱形橢球體，如上所述，