用于使風輪機的傳動系部件移動的工具及方法
【專利摘要】本發明提供一種用于使水平軸風輪機的機艙(53)中的傳動系部件(1)移動的工具，所述機艙包括機艙結構(55、56)，所述部件(1)在風輪機運行期間連接至風輪機的轉子(51)，所述工具包括：至少一個用于使所述部件相對于機艙沿平行于轉子的旋轉軸線的方向移動的驅動單元(407)；以及多個位置調節裝置(405、406)，這些位置調節裝置適于定位在所述機艙結構與所述部件之間并且分布成能夠通過協同控制這些位置調節裝置而提供所述部件的旋轉運動。
【專利說明】用于使風輪機的傳動系部件移動的工具及方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于使水平軸風輪機的機艙中的傳動系部件移動的工具。

【背景技術】
[0002] 已提出了例如在維修或安裝時操縱風輪機齒輪箱、發電機以及其它傳動系部件 的若干解決方案，參見例如 US6232673、EP1291521、SE428042、EP1101936、US7735808、 US7644482以及US2010062888。US7944079描述了用于使齒輪箱在平行于轉子旋轉軸線的 方向上移動的滑撬。W02009074859描述了借助部件下方的軌使機艙中的風輪機主要部件在 平行于轉子旋轉軸線的方向上移動的系統。該系統包括具有高度調節以及側向調節的傳送 裝直。
[0003] 盡管公知的解決方案提供了若干在維修或安裝時在匹配傳動系部件時控制該傳 動系部件的位置的手段，但是改善此控制會是有益的。


【發明內容】

[0004] 本發明的一個目的是當使水平軸風輪機中的傳動系部件移動時改善對該傳動系 部件的操縱。另一目的是當使水平軸風輪機中的傳動系部件移動時改善對該傳動系部件的 控制。
[0005] 借助用于使水平軸風輪機的機艙中的傳動系組件移動的工具到達這些目的，機艙 包括機艙結構，所述部件在風輪機運行期間連接至風輪機的轉子，該工具包括：
[0006] 至少一個驅動單元，所述驅動單元用于使所述部件相對于所述機艙沿平行于所述 轉子的旋轉軸線的方向移動；以及
[0007] 多個位置調節裝置，這些位置調節裝置適于定位在所述機艙結構與所述部件之間 并且分布成能夠通過協同控制這些位置調節裝置而提供所述部件的旋轉運動。
[0008] 對部件的旋轉控制在很大程度上改善了在安裝傳動系部件期間用于匹配或配合 部件的對準的控制，在現代的風輪機中，該傳動系部件可能非常巨大沉重，例如30多噸重。 旋轉控制對于對這種沉重的部件的維修會非常有益，包括螺栓孔的對準及公母軸部件的對 準。應注意：傳動系部件可以是任一類型的諸如發電機、齒輪箱或主軸之類的風輪機傳動系 部件或這種部件的組件。還應注意：部件的旋轉優選在例如借助驅動單元使部件與轉子或 其它傳動系部件分開的情況下實現。
[0009] 位置調節裝置可以是致動器，例如液壓或電子線性致動器。位置調節裝置的坐標 控制可采取若干不同形式的致動器組合，例如一個或多個位置調節裝置進行沿一個方向的 運動，而一個或多個位置調節裝置進行沿另一方向的運動，并且/或者一個或多個位置調 節裝置保持靜止而其它位置調節裝置進行運動。
[0010] 優選的是，至少兩個位置調節裝置在平行于轉子的旋轉軸線的方向上分布，從而 可借助所述至少兩個位置調節裝置控制部件關于機艙的姿態。應注意：所述至少兩個位置 調節裝置的位置不必須與轉子軸線對準，反而這些位置調節裝置可與轉子軸線隔開不同的 距離，但是在此實施方式中，這些位置調節裝置在轉子軸線的方向上分開。更上位的實施方 式可如下所述：在由平行于轉子的旋轉軸線的X軸、水平且垂直于X軸的y軸以及垂直于X 軸及y軸的z軸限定的空間中，為了控制部件繞平行于y軸的軸線的旋轉位置，使至少兩個 位置調節裝置分布在由所述X軸與z軸限定的子空間中。
[0011] 優選的是，至少兩個位置調節裝置在與水平并且垂直于轉子軸線的軸線平行的方 向上分布，從而可借助位置調節裝置控制部件關于機艙繞與轉子的旋轉軸線平行的軸線的 旋轉位置。同樣應注意：所述至少兩個位置調節裝置的位置不必須與水平并且垂直于轉子 軸線的軸線對準，反而這些位置調節裝置可與所述軸線隔開不同的距離，但是在此實施方 式中，這些位置調節裝置在所述軸線的方向上分開。更上位的實施方式可如下所述：在由平 行于轉子的旋轉軸線的X軸、水平且垂直于X軸的y軸以及垂直于X軸及y軸的Z軸限定 的空間中，為了控制部件繞平行于X軸的軸線的旋轉位置，至少兩個位置調節裝置分布在 由所述y軸與z軸限定的子空間中。
[0012] 位置調節裝置可適于直接作用在部件或機艙結構上，或者另選地作用在諸如包括 驅動單元的部分傳送組件之類的中間部件上。在優選的實施方式中，位置調節裝置包括多 個第一位置調節裝置，所述第一位置調節裝置適于在相應的第一位置與相應的第二位置之 間作用，所述第一位置位于所述機艙結構上或位于中間部件上，所述第二位置位于所述部 件上或位于定位在所述部件與相應的所述第一位置調節裝置之間的接合部上，所述第二位 置高于所述第一位置。因此，與懸吊相反，部件擱置在第一位置調節裝置的頂部。因此，第 一位置調節裝置均被布置成當承載所述部件的至少部分重量時經受壓縮力。第一位置調節 裝置可以是線性致動器，例如液壓或電子線性致動器。
[0013] 在若干實施方式中，如下提供一種"偏航"調節的形式：至少兩個位置調節裝置是 第二位置調節裝置，并且在由平行于轉子的旋轉軸線的X軸、水平且垂直于X軸的y軸以及 垂直于X軸及y軸的z軸限定的空間中，第二位置調節裝置在由X軸與 y軸限定的子空間 中分布從而能夠借助第二位置調節裝置控制部件關于機艙與z軸的旋轉位置。優選的是， 存在至少四個第二位置調節裝置，這些第二位置調節裝置成對定位，沿y軸分布且位于部 件的兩側，每對第二位置調節裝置沿X軸分布。優選的是，第二位置調節裝置均適于提供所 述部件與所述機艙結構之間的作用力，該作用力平行于由所述X軸與所述y軸限定的平面 或在該平面中具有分量。通過提供斜對角定位的第二位置調節裝置的這樣的作用力，可使 部件繞z軸旋轉。
[0014] 優選的是，所述工具包括至少一個傳送組件，該傳送組件包括所述至少一個驅動 單元與至少兩個所述位置調節裝置這之中的至少一者。這提供了用于組合部件的平移與 旋轉運動的簡單地控制方案。優選的是，傳送組件包括與所述至少一個驅動單元中至少其 一連接的滑撬，該滑撬適于在機艙結構或在適于固定至所述機艙結構的部件（例如支撐單 元）上滑動。優選的是，所述工具包括兩個傳送組件，各個傳送組件均包括驅動單元，傳送 組件沿垂直于轉子的旋轉軸線的水平軸線分布并且位于部件的各側上，兩個位置調節裝置 位于各個傳送組件上并且沿轉子的旋轉軸線分布。
[0015] 也借助一種用于使水平軸風輪機的機艙中的傳動系部件移動的方法達到所述目 的，機艙包括機艙結構，所述部件在所述風輪機運行期間連接至風輪機的轉子，所述方法包 括：
[0016] 在部件與機艙結構之間安置至少一個運輸工具，例如滑撬或帶輪的車；
[0017] 在機艙結構與運輸工具之間或者在機艙結構與部件或固定至該部件的部分之間 連接驅動單元；
[0018] 在運輸工具與所述部件之間連接至少兩個位置調節裝置；
[0019] 借助驅動單元使該部件沿轉子的旋轉軸線移動；以及
[0020] 借助位置調節裝置使該部件旋轉。
[0021] 所述目的也借助根據第十六方面所述的工具達到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 以下將參照附圖描述本發明的一個實施方式，在附圖中：
[0023] 圖1是風輪機葉片的一部分的側視圖，某些隱藏部件用虛線示出；
[0024] 圖2是與傳動系部件一起的根據本發明的一個實施方式的工具的立體圖；
[0025] 圖3是從圖2中的工具的一部分的下方看的立體圖；
[0026] 圖4A至圖4C示出了圖2中的工具中的致動器的示意性立體圖；
[0027] 圖5示出了圖2中的工具的一部分的端視圖；以及
[0028] 圖6A至圖6C示出了圖2中的工具中的致動器的示意性立體圖。

【具體實施方式】
[0029] 圖1是水平軸風輪機的一部分的側視圖，該水平軸風輪機包括：具有三個葉片52 的轉子51 ;機艙53,轉子被可旋轉地安裝至該機艙，并且該機艙則被安裝在塔架54的頂部 上。機艙包括：用于偏航的機艙結構，該機艙機構包括可旋轉地安裝在塔架上的床架55 ;以 及連接至床架55的機艙框架56。轉子被安裝至主軸（未示出），該主軸被可旋轉地安裝至 主軸殼體57,該主軸殼體則被固定至床架55。風輪機還包括在機艙53中呈齒輪箱2與發 電機3的組件形式的傳動系部件1。應注意：對于本描述而言，發電機被看作是傳動系部件。
[0030] 圖2示出了從諸如主軸（未示出）之類的其它驅動部件拆下的部件1，主軸在風 輪機的運行狀態下連接風輪機的齒輪箱與轉子，該轉子包括至少一個葉片。在運行狀態中 (圖1)，齒輪箱2的靜止殼體借助齒輪箱2上的法蘭201、主軸殼體上的配合法蘭以及連接 法蘭的螺栓連接至主軸殼體57。因為主軸殼體57安裝在床架55上，所以齒輪箱2與發電 機3處于從主軸殼體57懸臂式伸出的安裝狀態，并經由主軸殼體57連接至機艙結構55、 56。如本領域中所公知的，另選的是，齒輪箱2與發電機3可分別直接連接至機艙結構55、 56 〇
[0031] 就本描述而言，如下定義機艙固定坐標系（參見圖2) :x軸平行于風輪機轉子的旋 轉軸線；y軸是水平的并且垂直于X軸；z軸垂直于X軸并且垂直于y軸。（在大部分水平 軸風輪機中，轉子軸線傾斜于水平平面例如10度，在這種風輪機中，如上定義的X軸也當然 會是傾斜的。）
[0032] 用于使機艙中的傳動系部件1移動的工具4包括安裝至機艙結構的相應縱向構件 561的兩個支撐單元401。支撐單元401是細長的，平行于X軸取向并且沿y軸分布從而在 安裝狀態下位于部件1的兩側上。而且，在此實施方式中，支撐單元401在安裝狀態下位于 部件的下部，并且具有從機艙結構的相應縱向構件561突出的法蘭401的形狀。
[0033] 工具4還包括兩個傳送組件402,各個傳送組件被布置成與相應的支撐單元401配 合，從而類似地位于部件1的兩側上。每個傳送組件402包括呈滑撬403的形式的運輸工 具、用于連接至該部件的接合部404、兩個第一位置調節裝置405以及兩個第二位置調節裝 置406。每個傳送組件402也包括驅動單元407。
[0034] 如在圖3中可見的，每個滑撬403在其面對支撐單元401的表面上具有低摩擦材 料的襯墊408以便于滑撬403在支撐單元401上滑動。為了在維修或安裝過程中使傳送組 件連接至齒輪箱，接合部404具有法蘭，其用于借助穿過法蘭中的孔的銷連接至齒輪箱2上 的配合法蘭202 (圖2)。
[0035] 在此驅動單元407被實施為液壓致動器，并且其將相應的滑撬403連接至機艙結 構，更具體地說是連接至機艙框架56。因此，當齒輪箱2被從主軸殼體57釋放時，齒輪箱及 發電機組件1可憑借滑撬403及驅動單元407而沿X軸移動。
[0036] 應注意：能以不同方式實施驅動單元407。例如，取代液壓致動器，該驅動單元可 包括沿X軸延伸并嚙合滑撬403中的母螺紋的長絲杠，可通過扭轉該絲杠而移動滑撬403。
[0037] 另外參照圖4A至圖4C。在各個傳送組件402上，在此被實施為液壓致動器的位置 調節裝置405、406沿X軸分布。如圖4A中可見，部件1的高度調節（S卩，沿z軸的移動） 可通過全部的四個第一位置調節裝置405同時沿相同的方向移動而實現。各第一位置調節 裝置405是適于在滑撬403上的第一位置與接合部404上的第二位置之間作用的液壓線性 致動器，第二位置比第一位置高。應注意：位置調節裝置405、406可被另選地設置成若干其 它類型的致動器，例如電子線性致動器或絲杠式線性致動器。
[0038] 如圖4B中可見，可通過沿相同的方向同時致動部件第一側上的第一位置調節裝 置405,并且使部件第二側上的第一位置調節裝置405保持靜止或者以不同于部件第一側 上的第一位置調節裝置405的方式被致動而控制部件關于X軸的旋轉位置。例如，可沿與 部件第一側上的第一位置調節裝置405的致動方向相反的方向致動部件第二側上的第一 位置調節裝置405。從而，可改變部件關于X軸的旋轉位置，S卩，如在平行于轉子旋轉軸線的 方向上看時，部件可能傾斜。
[0039] 如圖4C中可見，可通過同時沿相同的方向致動X軸上的第一位置處的第一位置調 節裝置405,并且使X軸上的第二位置（不同于第一位置）處的第一位置調節裝置405保持 靜止或者以不同于X軸上的第一位置處的第一位置調節裝置405的方式被致動而控制部件 關于y軸的旋轉位置。例如，可沿與X軸上的第一位置處的第一位置調節裝置405的致動 方向相反的方向致動X軸上的第二位置處的第一位置調節裝置405。從而，可改變部件關于 y軸的旋轉位置，換言之，可改變部件的姿態。
[0040] 應注意：工具4可另選地包括僅一個安裝在部件1下面的支撐單元401以及僅一 個傳送組件402,因而，第一位置調節裝置405可沿X軸分布從而可改變部件的姿態。
[0041] 參照圖5。第二位置調節裝置406均適于在部件與機艙結構之間提供作用力，該作 用力平行于由X軸與y軸限定的平面。各個第二位置調節裝置406包括液壓致動器4061 以及在鉸接接頭4063處可旋轉地安裝至滑撬403的活動臂4062。液壓致動器4061適于沿 y軸方向推動活動臂4062的上端，這樣活動臂4062的在接頭4063下方的下端接觸并推靠 支撐單元401，從而沿y軸（即側向）方向驅策傳送組件402及部件1。在合成運動期間， 滑撬403在支撐單元401上橫向滑動。
[0042] 參照圖6A，該圖示出了第二位置調節裝置406如何被用于控制部件的橫向位置。 通過使部件1的第一側上的第二位置調節裝置406的液壓致動器4061同時延伸并且使部 件1的第二側上的第二位置調節裝置406的液壓致動器4061保持縮回，使該部件沿y軸移 動。
[0043] 參見圖6B以及6C，圖6B以及6C示出了第二位置調節裝置406如何被用于控制部 件關于z軸的旋轉位置。通過使斜對角定位的第二位置調節裝置406的液壓致動器4061 延伸并且使其余的第二位置調節裝置406的液壓致動器4061保持縮回而使該部件繞z軸 旋轉。
[0044] 應注意：能夠以不同方式實施位置調節裝置405、406。例如，取代液壓致動器，該 位置調節裝置可包括嚙合母螺紋的絲杠從而借助扭轉絲杠而引起移動。
[0045] 在以上描述的實施方式中，第一位置調節裝置405在傳送組件402的兩個其它部 件（即滑撬403與接合部404)之間作用，并且第二位置調節裝置406在傳送組件402與支 撐單元401之間作用。位置調節裝置405、406布置的另選方案當然是也可行的。例如，位 置調節裝置405、406可在傳送裝置402與部件1之間、傳送裝置402與機艙結構56之間作 用甚或直接在部件1與機艙結構56之間作用。
[0046] 盡管以上實施例示出了對齒輪箱與發電機的組件的操控，當然本發明也能用于僅 操縱齒輪箱、僅操縱發電機或操縱諸如主軸之類的一些其它傳動系部件。
【權利要求】
1. 一種用于使水平軸風輪機的機艙中的傳動系部件移動的工具，所述機艙包括機艙結 構，所述部件在所述風輪機運行期間連接至所述風輪機的轉子，所述工具包括： 至少一個驅動單元，所述驅動單元用于使所述部件相對于所述機艙沿平行于所述轉子 的旋轉軸線的方向移動；以及 多個位置調節裝置，這些位置調節裝置適于定位在所述機艙結構與所述部件之間并且 分布成能夠通過協同控制這些位置調節裝置而提供所述部件的旋轉運動。
2. 根據權利要求1所述的工具，其中，在由平行于所述轉子的旋轉軸線的X軸、水平且 垂直于X軸的y軸以及垂直于X軸及y軸的z軸限定的空間中，為了控制繞平行于所述y 軸的軸線的旋轉位置，所述位置調節裝置中的至少兩個位置調節裝置分布在由所述X軸與 所述z軸限定的子空間中。
3. 根據前述任一項權利要求所述的工具，其中，所述位置調節裝置中的至少兩個位置 調節裝置在平行于所述轉子的旋轉軸線的方向上分布，從而能夠借助所述至少兩個位置調 節裝置控制所述部件相對于所述機艙的姿態。
4. 根據前述任一項權利要求所述的工具，其中，在由平行于轉子的旋轉軸線的X軸、水 平且垂直于X軸的y軸以及垂直于X軸及y軸的z軸限定的空間中，為了控制所述部件繞 平行于所述X軸的軸線的旋轉位置，所述位置調節裝置中的至少兩個位置調節裝置分布在 由所述y軸與所述z軸限定的子空間中。
5. 根據前述任一項權利要求所述的工具，其中，所述位置調節裝置中的至少兩個位置 調節裝置在與水平且垂直于所述轉子的旋轉軸線的軸線平行的方向上分布，從而能夠借助 所述位置調節裝置控制所述部件繞與所述轉子的旋轉軸線平行的軸線的旋轉位置。
6. 根據前述任一項權利要求所述的工具，其中，所述位置調節裝置包括多個第一位置 調節裝置，所述第一位置調節裝置適于在相應的第一位置與相應的第二位置之間作用，所 述第一位置位于所述機艙結構上或位于中間部件上，所述第二位置位于所述部件上或位于 定位在所述部件與相應的所述第一位置調節裝置之間的接合部上，所述第二位置高于所述 第一位置。
7. 根據前述任一項權利要求所述的工具，其中，所述位置調節裝置包括多個第一位置 調節裝置，這些第一位置調節裝置均被布置成當承載所述部件的至少部分重量時經受壓縮 力。
8. 根據權利要求6或7所述的工具，其中，所述第一位置調節裝置是線性致動器。
9. 根據前述任一項權利要求所述的工具，其中，所述位置調節裝置中的至少兩個位置 調節裝置是第二位置調節裝置；并且其中，在由平行于轉子的旋轉軸線的X軸、水平且垂直 于X軸的y軸以及垂直于X軸及y軸的z軸限定的空間中，所述第二位置調節裝置在由所 述X軸與所述y軸限定的子空間中分布，從而能夠借助所述第二位置調節裝置控制所述部 件相對于所述機艙及所述z軸的旋轉位置。
10. 根據權利要求9所述的工具，其中，存在至少四個第二位置調節裝置，這些第二位 置調節裝置成對定位，沿所述y軸分布且位于所述部件的兩側上，每對第二位置調節裝置 沿所述X軸分布。
11. 根據權利要求10所述的工具，其中，所述第二位置調節裝置均適于提供所述部件 與所述機艙結構之間的作用力，該作用力平行于由所述X軸與所述y軸限定的平面或具有 位于該平面中的分量。
12. 根據前述任一項權利要求所述的工具，所述工具包括至少一個傳送組件，該傳送組 件包括所述至少一個驅動單元與所述位置調節裝置中的至少兩個位置調節裝置這之中的 至少一者。
13. 根據權利要求12所述的工具，其中，所述傳送組件包括與所述至少一個驅動單元 中的至少一個連接的滑撬，該滑撬適于在所述機艙結構上或在適于固定至所述機艙結構的 部件上滑動。
14. 根據前述任一項權利要求所述的工具，其中，所述工具包括兩個傳送組件，各個傳 送組件包括驅動單元，所述傳送組件沿垂直于所述轉子的旋轉軸線的水平軸線分布并且位 于所述部件的兩側上，每個傳送組件上定位有兩個位置調節裝置并且這兩個位置調節裝置 沿所述轉子的旋轉軸線分布。
15. -種用于使水平軸風輪機的機艙中的傳動系部件移動的方法，所述機艙包括機艙 結構，所述部件在所述風輪機運行期間連接至所述風輪機的轉子，所述方法包括： 在所述部件與所述機艙結構之間安置至少一個運輸工具，例如滑撬或帶輪的車； 在所述機艙結構與所述運輸工具之間或者在所述機艙結構與所述部件或固定至所述 部件的部分之間連接驅動單元； 在所述運輸工具與所述部件之間連接至少兩個位置調節裝置； 借助所述驅動單元使所述部件沿所述轉子的旋轉軸線移動；以及 借助所述位置調節裝置使所述部件旋轉。
16. -種用于使水平軸風輪機的機艙中的傳動系部件移動的工具，所述機艙包括機艙 結構，所述部件在所述風輪機運行期間連接至所述風輪機的轉子，所述工具包括：多個位置 調節裝置，這些位置調節裝置適于定位在所述機艙結構與所述部件之間并且分布成能夠通 過協同控制這些位置調節裝置而提供所述部件的旋轉運動。
【文檔編號】F03D1/00GK104066973SQ201280068012
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年11月15日 優先權日:2011年11月25日
【發明者】E·F·漢森, M·摩根森, M·達姆加德 申請人:維斯塔斯風力系統有限公司