CN101089388A - 具有转子的风能设备 - Google Patents

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Abstract

一种具有转子的风能设备，该转子通过转子轴连接到传动装置上，转子轴通过一个转子侧轴承和一个传动装置侧轴承可双轴承安装，其中，在传动装置侧轴承的传动装置侧上设置转子轴和传动装置之间的连接件；及传动装置侧轴承通过至少一个支撑设备支撑在机器载体上，传动装置可拆下地与支撑设备相连接。

Description

具有转子的风能设备
技术领域
本发明涉及一种具有转子的风能设备，该转子通过转子轴与传动装置的输入轴相连接。转子轴通过一个转子侧轴承和一个传动装置侧(gear side)轴承来被双轴承安装。该传动装置具有传动装置壳体。
背景技术
Erich Hau，Windkraftanlagen，3th edition，Springer-Verlag 2003如下面那样概述了较大风能设备的转子轴和传动装置的三点轴承(tree-point bearing)：转子轴和传动装置借助这个结构中的三点即一个前部轴承和两个横向传动装置支座来支撑。三点轴承的优点是使转子轴变短，通过这个也使机器壳体的负载支撑结构变短。此外，组件组“具有轴承和传动装置的转子轴”可以被预装配并且结合地安装，通过它，有利于有效地装配机器壳体。此外，它在传统结构的标准传动装置上可以尽可能远地后退。
Erich Hau还指出，作为得到更加紧凑的结构的进一步步骤，直接位于传动装置上或内的转子的轴承在现有技术中是公知的。当使转子轴承成一体地结合到传动装置中时，意图使负载支撑壳体的不可避免变形和转子轴的弯曲不会损害传动装置的功能。机器壳体的支撑底部平台在原理上可以制成显著的小；较小的设备甚至可以完全省去支撑底部平台。
WO2004/046582A2涉及实现一种传动装置，转子轴的主轴承结合到该传动装置中。
DE10231948A1涉及一种风能设备的轴承布置，在该轴承布置中，轴承具有：第一轴承套圈，它连接到机器壳体上；及第二轴承套圈，它与转子毂相连，该转子毂可转运地被保持在第一轴承套圈上。
从WO2004/013516A1中，公开了一种风能设备的行星齿轮系，在该齿轮系中，转子毂的主轴承发生在这样的轴承上，该轴承设置在行星轮载体的外侧上。
从DE10242707中，公开了一种风能设备的轴承，在该轴承中，发电机作为圆形的、共心包围传动装置而实现。在这里，前部转子轴承被成形为力矩轴承，直接布置在毂上。
从WO03031811中公开了一种具有成一体化的转子轴承的传动装置。传动装置和到壳体及转子毂的连接件之间的连接允许借助抽拉运动使完全装配好的传动装置从壳体和转子毂拆下。转子轴支承安装在传动装置侧和转子侧上。可拆下的联合器设置在传动装置侧轴承与传动装置之间。
发明内容
本发明以下面目的为基础，即该目的是提供一种用于风能设备的转子轴的改进型支承，在该支承中，可以以简单的方式来拆下传动装置，而不需要额外的装置来支撑转子轴，而通过转子本身来实现。
根据本发明借助具有权利要求1的特征的装置来实现这个目的。本发明的优选实施方式形成了从属权利要求的主题。
本发明涉及一种具有转子的风能设备，该转子通过转子轴连接到传动装置上，尤其地连接到传动装置的第一行星级的臂，转子轴通过一个转子侧轴承和一个传动装置侧轴承一起双轴承地安装。传动装置具有传动装置壳体。在传动装置侧轴承的传动装置侧上形成在转子轴和传动装置之间的连接。传动装置侧轴承通过至少一个支撑设备支撑在机器载体上。传动装置借助传动装置壳体与支撑设备相连接。在本发明的支承中，转子轴不支撑在在它的传动装置侧上的传动装置中，而是通过该至少一个支撑设备存在分开的轴承。传动装置侧轴承通过支撑设备支撑在机器载体上。同时，传动装置壳体支撑在支撑设备中，通过该支撑设备可以产生扭矩支撑。特别的优点是，在轴承位置之间、即在传动装置侧和转子侧轴承之间没有更多的轴毂连接。在传动装置受到损害或者在驱动线上有其它维护工作时，只需要从支撑设备中去除传动装置壳体，从而借助这样做从驱动线中分开具有传动装置齿部分的传动装置壳体。
在一个优选实施例中，支撑设备具有弹性元件，支撑设备通过该弹性元件与机器载体相连。通过弹性元件，可以分开支撑设备和机器载体。
优选地，传动装置壳体例如借助螺钉可拆下地与支撑设备相连，因此在没有很大费用的情况下，可以从支撑设备中拆下传动装置。
为了方便地分开传动装置和转子轴，因此转子轴在传动装置侧上设置有扭矩盘，该扭矩盘把扭矩从转子传递到传动装置中。在有利的实施例中，扭矩盘设置了齿联合器，扭矩通过该齿联合器传递到传动装置的第一行星级的臂。方便的是，该臂通过弹性元件被支撑在扭矩盘上。齿联合器和把臂支撑在扭矩盘上的特别优点是，借助沿着轴向拉动，这里可以发生分开。
在一个优选的实施例中，臂通过位于发电机侧上的轴承来引导。表述“位于发电机侧上”指一种这样的布置，即在这种布置中，来自转子的扭矩通过转子轴传递到传动装置中，并且从那里传递到发电机中，因此“发电机侧”表示传动装置的输出轴。
在一个优选实施例中，扭矩盘与前侧上的转子轴被拧紧和/或被钉住。作为另一种连接，它还可以提供，扭矩盘通过收缩连接而连接到转子轴。也可以施加转子轴和扭矩盘的轴向齿，而转子轴和扭矩盘相互接合并且优选地通过螺旋连接来固定。
在一个优选实施例中，转子侧轴承作为可运动轴承来实现，并且支撑设备被形成来承受轴向力。在替换实施例中，转子侧轴承作为固定轴承来实现，支撑设备被形成为在这样做时通过弹性件沿着轴向自由地运动。
在另替换实施例中，传动装置具有中空轴和独立形成的第一行星系的臂。其中，优选地，中空轴在发电机侧上具有齿联合器，该联合器把扭矩传递到传动装置的第一行星级的臂，而没有任何弯曲动量。
在下面，借助两个实施的例子来更加详细地解释本发明。
附图说明
图1示出了本发明支承的原理结构；
图2示出了本发明支承的优选实施例；
图3和4示出了现有技术的三点和四点支承的主要结构；
图5示出了退耦元件的例子，该元件用来连接在机器载体上的传动装置壳体；
图6示出了本发明支承的第二实施例，其中转子轴以两个部分形成；
图7示出了图6的实施例的透视图。
具体实施方式
图1以示意图示出了转子轴10，该转子轴10形成有法兰，从而在转子侧上与转子相连接。转子轴10通过第一轴承14支承安装在转子侧上以及用第二轴承16安装在传动装置侧处。第二轴承16通过支撑设备23连接到风能设备的机器载体上。第二轴承16如此地形成，使得甚至在转子轴10被加载和/或变形的情况下支撑设备23也能与转子轴10成直角地对准。支撑设备23设置有弹性件18，从而在转子轴被加载和/或变形时不会对轴承16产生任何额外的力。在所示出的例子中，轴承14作为固定轴承来实现，因此支撑设备23不会不得不接受任何轴向力。
在传动装置侧上，轴10连接到扭矩盘20上，该扭矩盘20通过齿联合器22与行星齿轮架的第一级的臂24相配合。臂24通过臂轴承26支承地安装在传动装置壳体28内。本身地，传动装置壳体28在区域30内连接到支撑设备23上。
为了拆下传动装置，位于传动装置壳体与支撑设备23之间的连接部30被拆下，并且传动装置壳体28沿着轴向从转子轴10上被拆下。通过齿联合器22，传动装置可以被拆下并且又可以被安装而不会增加费用。在图1中，齿联合器22作为把扭矩从轴10传递到行星级24上的可能联合器来实现。可以传递转子轴10的扭矩的并且同时沿着轴向可以拆下的其它联合器也是可能的。其中，齿联合器的特别好的优点是，较小的径向和轴向变形由于它的结构而不能被传递，因此可以避免弯曲动量从转子轴承传递到传动装置。
比较图3和4的示意图，可以清楚地知道本发明的轴承的主要区别。图3示出了具有转子侧轴承32和扭矩支撑件34的传统三点支承。与本发明相反，轴36的第二轴承装置38、39成一体地形成到传动装置40中，因此在拆下连接轴毂42时不得不支撑该转子轴36。
图4示出了已公知的轴支承的实现，它被描述为四点支承。在转子侧上，轴借助运动轴承44来可支承地安装，及在传动装置侧上，借助固定的轴承46来安装。传动装置壳体48通过退耦元件50连接到机器载体上。行星齿轮系的第一级一次通过一个轴承52、54支承地安装在转子侧和发电机侧上。由弹性件构成的退耦元件减小了通过转子轴58和机器载体的变形所产生在轴承52、54上的辅助力。四点支承的特别好的优点是，在拆下位于转子轴58和中空轴60之间的连接部56之后，不必把转子轴支撑在拆下的齿轮48处，没有值得提及的弯曲动量通过退耦元件导入到传动装置中。在这种支承方法中，该布置在它的结构上相对较长并且需要形成较大尺寸的四个滚子轴承是缺点。
在图1所示的支承中，三点支承的优点与四点支承的优点相结合。
图2以剖视图示出了本发明轴承的实施例。
图2示出了成整体的轴62，该轴通过滚子轴承例如CARB轴承66在转子侧上与机器载体64相连接。在传动装置侧上，轴62通过两个轴承68来支承地安装。这些轴承作为圆锥滚子轴承来形成，这些轴承被调整成相互没有间隙或者几乎没有间隙。该一对轴承68也可以作为力矩轴承来实现。扭矩盘70与轴62相连。扭矩盘70在它的外部上具有齿联合器72，该联合器与行星齿轮系的臂74相接合。
行星齿轮系的中心齿轮78及具有相应行星80的第一行星级的中空轮76示意性地示出在图2中。第一行星级的中空轮76被保持在传动装置壳体84和支撑设备82之间。支撑设备82为转子轴62保持住已提及的传动装置侧轴承68。行星齿轮系的臂74借助弹性件86支撑在轴72的扭矩盘70上。
为了避免在传动装置被损坏时被污染的油或者其它污物到达轴承68中，因此在支撑设备82和扭矩盘70之间还设置了密封件88。
图5示出了支撑设备的退耦件的可能的实施。用来把传动装置壳体100支撑在机器支撑件102的臂上的图5所示出的例子通过具有水平轴线104的圆锥形轴承来产生。来自扭矩的径向力、横向力和轴向力通过弹性件106来接受。
图6以示意性顶视图示出了本发明的轴承的替换实施例。在这个实施例中，齿轮108在输入侧上设置有中空轴110。中空轴110和第一行星系的臂(未示出)分开来实现。扭矩借助例如齿联合器没有弯曲动量地传递到臂。具有成一体的扭矩盘112的中空轴110的支承通过调整的一对圆锥滚子轴承或者力矩轴承114来产生。在前侧上，齿轮108设置有扭矩支撑件116。扭矩支撑件116在它的侧部上具有退耦件，通过该退耦件，把扭矩支撑件116支撑在机器载体上(比较图7)。中空轴110和轴部分118不必相互分离以拆卸传动装置壳体108。
在本发明中，三点支承被改进使得在转子轴的支承位置之间不再有轴毂连接存在，或者它不必被拆下，从而在设置它的情况下拆下传动装置。在转子轴一体形成时，固定轴承和可运动轴承履行转子轴承。固定轴承可以设置在转子侧和传动装置上。该传动装置如此地被实现，以致传动装置壳体通过齿形部分支撑在支撑设备上。传动装置壳体与支撑设备被拧紧在一起，该连接在这里例如作为安装接头来实现。支撑设备中的支承作为力矩轴承或者在O形装置中作为一对调整的锥轴承(bevel bearing)来实现。扭矩盘在传动装置侧上被固定在转子轴上以安装轴承，它通过齿联合器把扭矩传递到第一行星系的臂上。在这样做时，没有弯矩被一起传递。臂通过弹性件支撑在扭矩盘上，及它通过发电机侧上的轴承来被轴向和径向引导。扭矩盘可以被拧紧和钉住或者只是与前侧处的轴相拧紧，或者它通过收缩连接与轴摩擦接合连接。其它轴毂连接也是可能的，例如通过直接结合到轴上的齿联合器。在转子侧上的轴承作为固定轴承来实现时，传动装置支撑件自由地轴向运动。相反，在转子侧上的轴承作为可运动的轴承(Carb轴承(carb-bearing)或者具有可轴向运动的外圈的摇摆滚子轴承(pendulum roller bearing))而实现时，传动装置支撑件不得不承受轴向力。
在图6和7的实施例中，转子轴没有形成一体，但是具有第一部分118，该第一部分118可由轴承安装在转子侧上。转子轴的第二部分110作为中空轴来实现。此外，扭矩没有弯矩地从中空轴通过齿联合器传递到臂(未示出)上。具有成一体的扭矩盘112的中空轴的支承借助一对调整的圆锥滚子轴承114或者借助力矩轴承在一侧上被实现。通过从前侧扭矩支撑件116中拆下传动装置壳体108可分开和拆下传动装置。只有在第一轴部分118与中空轴110之间的轴毂连接被拆下时，需要拆下转子和/或需要支撑转子。

Claims (14)

1.一种具有转子的风能设备，该转子通过转子轴连接到传动装置上，转子轴通过一转子侧轴承和一传动装置侧轴承双轴承安装，其特征在于，
在传动装置侧轴承的传动装置侧上设置转子轴和传动装置之间的连接件；及
传动装置侧轴承通过至少一个支撑设备支撑在机器载体上，传动装置可拆卸地与支撑设备相连接。
2.根据权利要求1所述的风能设备，其特征在于，支撑设备通过弹性元件使机器载体与传动装置侧轴承相连。
3.根据权利要求1或2所述的风能设备，其特征在于，传动装置壳体可拆卸地与支撑设备相连。
4.根据前述权利要求1至3中任一所述的风能设备，其特征在于，转子轴在传动装置侧上具有扭矩盘，该扭矩盘将扭矩从转子传递到传动装置。
5.根据权利要求4所述的风能设备，其特征在于，扭矩盘具有齿联合器，该齿联合器将扭矩传递到传动装置的第一行星级的臂。
6.根据权利要求5所述的风能设备，其特征在于，臂通过弹性元件支撑在扭矩盘上。
7.根据权利要求5或6所述的风能设备，其特征在于，臂通过位于发电机侧上的轴承来引导。
8.根据权利要求4-7中任一所述的风能设备，其特征在于，扭矩盘与其前侧处的转子轴拧紧和/或钉住。
9.根据权利要求4-7中任一所述的风能设备，其特征在于，扭矩盘通过收缩连接而连接到转子轴。
10.根据权利要求4-7中任一所述的风能设备，其特征在于，转子轴和扭矩盘每个同时具有轴向齿。
11.根据权利要求1-10中任一所述的风能设备，其特征在于，转子侧轴承作为可运动轴承而形成，并且支撑设备被形成来承受轴向力。
12.根据权利要求1-10中任一所述的风能设备，其特征在于，转子侧轴承作为固定轴承而形成，支撑设备被形成为沿着轴向可自由地运动。
13.根据权利要求1-12中任一所述的风能设备，其特征在于，传动装置具有中空轴和独立形成的第一行星系的臂。
14.根据权利要求13所述的风能设备，其特征在于，中空轴在发电机侧上具有齿联合器，该齿联合器把扭矩传递到传动装置的第一行星级的臂。
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