CN101245762A - 带有螺距轴承的风能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种风能装置，其带有转子毂心壳体，该壳体可通过连接装置与至少一个螺距轴承相连接，该风能装置具有至少一个转子叶片，转子叶片的叶片根部被连接到螺距轴承上，其中，设置了加强元件，其被固定在螺距轴承与转子毂心壳体之间。

Description

带有螺距轴承的风能装置
技术领域
本发明涉及一种带有转子毂心壳体的风能装置，其具有螺距轴承。
背景技术
螺距轴承(pitch bearing)是一种滚动轴承，其具有内圈和外圈，其中一个轴承圈与转子毂心壳体相连，另一轴承圈与转子叶片相连。优选地是，螺距系统是由螺距驱动件、螺距控制件、以及例如是辅助的电源构成的。借助于该螺距系统，使得转子叶片绕自身的纵向轴线转动，从而可将叶片的迎角调整为朝向来风。
转子毂心壳体的现有构造是由带有凸缘的铸造体构成的，其中的凸缘用于安装螺距轴承。在文献“Windkraftanlagen Grundlagen，Technik Einsatz Wirtschaftlichkeit 3th edition Springer VerlagBerlin”的章节7.5中，Erich Hau介绍了这样的内容：除了对转子叶片的正确设计制造之外，转子叶片的质量和重量基本上是由叶片与转子毂心的接合结构所决定的。
从文献DE 102004023773 B3可了解到：设计带有内圈的螺距轴承，其中的内圈被固定连接到转子毂心上。与转子叶片相连的外圈具有外轮齿，其与用于调节转子叶片的螺距系统的驱动齿轮相啮合。
专利文献DE 102004017323 A1公开了一种用于转子叶片的叶片连接件，在该连接件中设置了阻抑装置，其使得转子叶片在预定的转角位置上不存在冲闯齿隙。
专利文献WO 2004/090326A1公开了一种转子毂心体，其具有位于转子叶片连接件区域中的、被制成一体的三臂式加强件。
专利文献DE 202004003521 U1公开了一种用于风能装置的转子毂心体，其是由用于对螺距轴承进行固定的环圈凸缘实现的。在环圈凸缘内，同时还设置了一个加强隔板，其或者是被制成与转子毂心壳体一体的铸造件，或者可以是独立的零部件，其可通过焊接或螺纹连接操作而与转子毂心连接到一起。在转子毂心壳体中，加强隔板被布置在面向转子轴的那一侧上。
发明内容
本发明是基于如下的目的而提出的：为转子毂心壳体提供一种加强元件，其简化了风能装置的安装。
根据本发明，利用具备权利要求1特征的风能装置而实现了该目的。有利的实施方式构成了各个从属权利要求的主题。
根据本发明的风能装置具有转子毂心壳体，在该壳体上通过连接装置连接有至少一个螺距轴承。转子叶片的叶片根部被固定到螺距轴承上，优选地是，转子叶片利用根部与螺距轴承通过螺栓连接到一起。
根据本发明，设置了加强元件，其被布置在螺距轴承与转子毂心壳体之间，并借助于连接装置固定到转子毂心壳体上。根据本发明的加强元件被制成独立的结构部件，其特别的优点在于：其可与螺距轴承一起安装到转子毂心壳体上。在此情况下，优选地是，借助于将螺距轴承连接到转子毂心壳体上的同一连接装置执行安装过程，且优选地是：加强元件与螺距轴承一起拧紧到转子毂心轴承上。根据本发明的加强元件的另一优点在于：与一体式的转子毂心壳体铸造件相比，转子毂心壳体的基体和加强元件的制造工艺比铸造工艺简单得多。
实际上，加强元件具有环形布置的通孔，这些通孔是为容纳螺钉而设置的。
在一种优选实施方式中，加强元件同时还起到了承载元件的作用，其用于承载螺距系统的各个部件。这些部件可被独立地安装到加强元件上。另外，加强元件在被安装到转子毂心壳体上之前，可被单独地进行测试。
优选地是，加强元件被制成环形。另外，其可被制成盘形、板体或桶形，其中，随后在加强元件上设置一个或多个开口。
在一种优选实施方式中，一方面在叶片根部区域设置了螺距轴承和转子叶片，另一方面使得转子毂心壳体以及加强元件的刚性实现了相互对应。为了在转子叶片一侧与转子毂心一侧具有相同的刚性，可在转子叶片一侧设置另外的加强元件，其位于螺距轴承与转子叶片的根部之间。优选地是，螺距轴承被实现成具有内圈和外圈的滚动轴承，外圈被固定到转子毂心上，而内圈则被连接到转子叶片上，例如可以与位于转子叶片一侧的加强元件的情况相同。螺距轴承的两个轴承圈具有大致相等的刚性。利用这一特性，可防止在内圈和外圈上作用不等的作用力，而作用力不等的情况会对螺距轴承造成不利影响。
附图说明
下文将借助于附图对本发明的优选实施方式作详细介绍，在附图中：
图1表示了根据本发明的加强元件，其被设计成桶体的形式；
图2表示了根据本发明的加强元件被安装到转子毂心壳体时的情形；以及
图3表示了根据本发明的加强元件以及螺距系统的各个部件、螺距轴承、以及位于转子叶片一侧的第二加强元件。
具体实施方式
图1表示了加强元件10，优选地是，该加强元件是由钢材或铸造材料制成的。对于铸造材料，优选地是采用球墨铸铁—例如对应于DINEN 1563的材料(例如EN-GJS-400-18)。加强元件10循环边缘12的厚度被制成显著大于其中心区域14的厚度。中心区域14具有通道孔16，其通到转子叶片中。循环环体12上设置有长形孔形式的开口18，这些开口是安装转子叶片的螺钉所需的。在位于边缘的区域处，循环环体12上设置有用于安装螺距驱动件的连接件20。在该区域中，循环环体12在径向方向上的宽度要大于加强元件其余区域的宽度。加强元件10的两侧平面沿其整个圆周设置有凸缘面22、24，它们位于外部。在图1中，表示出了凸缘面22，其朝向转子毂心壳体。在图2中可看到相反的凸缘面24，其面朝向远离转子毂心壳体的方向。加强元件10具有环形布置的通孔26，在加强元件的安装过程中，紧固螺栓(图中未示出)穿过这些通孔而受到引导。
图2表示出了转子毂心壳体28，在其为转子叶片设置的三个凸部上同时都配备了一个加强元件10。为了分别安装加强元件和螺距轴承，转子毂心壳体28的各个凸部都具有安装凸缘30，紧固螺栓33从这些凸缘30上突伸出。
另外，图2表示出了螺距轴承32，其是由带有内圈34和外圈36的可转动轴承构成的。内圈34和外圈36上同时都设置了环形布置的通孔。外边沿的通孔与加强元件的通孔26相对应。上述安装凸缘30上的紧固螺栓33穿过加强元件10，并穿过螺距轴承32的外圈36。加强元件10和螺距轴承32利用紧固螺栓上的螺母31实现固定。螺距轴承32的内圈34上也设置有环形布置的通孔。内圈34的内侧具有轮齿35，借助于螺距驱动件，内圈34利用这些轮齿实现相对于外圈36的转动，因而可对转子叶片的转角位置进行调整。在此情况下，特别是加强元件10及其循环环体12被制成它们不与内圈相接触。
图3表示了加强元件10可起到承载元件的作用，其中的承载元件是为了承载螺距系统的各个部件38、42。螺距系统的螺距驱动件38被固定到连接凸部20上，并穿过加强元件10，从而其与螺距轴承32内圈的轮齿35中的小齿轮47相啮合。图3中仅示意性地表示出了配电柜42，其例如是为电源、控制件、变换器、以及蓄电池设置的。螺距驱动件以及配电柜42被预先安装到加强元件10上，并能独立于转子毂心壳体地接受测试。
在图3中还表示出了第二加强元件44。加强元件44利用其通孔46与螺距轴承内圈上的通孔实现对应。加强元件44旋紧在螺距轴承与转子叶片的叶片根部(图中未示出)之间。
根据本发明的加强元件10具有诸多优点。例如，显著降低了制造转子毂心壳体28时对铸造过程的技术要求，其中的原因在于加强元件10和转子毂心壳体28是相互分开地铸造而成的。利用这一特征，可降低制造成本，并提高铸造质量。通过将螺距系统的部件安装到加强元件10上，避免了设置另外的承载结构，而迄今为止为了安装这些部件必须要设置这样的结构。在安装加强元件10的情况下，由于螺距系统的部件也是直接进行安装的，所以甚至安装操作本身也简化了。
转子侧的加强元件44被制成这样：与转子叶片的根部(图中未示出)一起，其所具备的刚性大致上等于转子毂心壳体28的刚性和位于转子毂心壳体一侧的加强元件10的刚性，利用这一特征，在内圈和外圈的结合部获得了类似的刚性状况。利用各加强元件的这样的共同配合，可最小化作用在螺距轴承32上的载荷，从而延长其工作寿命。

Claims (14)

1.一种风能装置，其具有转子毂心壳体(28)，该壳体可通过连接装置与至少一个螺距轴承(32)相连接，该风能装置具有至少一个转子叶片，转子叶片的叶片根部被连接到螺距轴承上，
其特征在于：
设置了加强元件(10)，其被固定在螺距轴承(32)与转子毂心壳体(28)之间。
2.根据权利要求1所述的风能装置，其特征在于：加强元件(10)具有环形布置的通孔(26)。
3.根据权利要求1或2所述的风能装置，其特征在于：为了将加强元件(10)与螺距轴承(32)连接到转子毂心壳体(28)上，设置了相同的连接装置。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的风能装置，其特征在于：设置了作为连接装置的螺钉(33)
5.根据权利要求1到4任意一项所述的风能装置，其特征在于：加强元件(10)承载螺距系统的部件(38、40、42、43)。
6.根据权利要求1到5任意一项所述的风能装置，其特征在于：加强元件(10)具有环形。
7.根据权利要求1到5任意一项所述的风能装置，其特征在于：加强元件具有板体、盘或桶体的形式。
8.根据权利要求7所述的风能装置，其特征在于：加强元件(10)具有一个或数个开口(16)。
9.根据权利要求8所述的风能装置，其特征在于：一个或数个开口(16)实现为检修孔。
10.根据权利要求1到9任意一项所述的风能装置，其特征在于：加强元件是用金属制成的。
11.根据权利要求1到10任意一项所述的风能装置，其特征在于：转子毂心壳体(28)和加强元件(10)的结合部与在其叶片根部区域固定到螺距轴承上的转子叶片具有大致相同的刚度。
12.根据权利要求11所述的风能装置，其特征在于：在螺距轴承(32)的转子叶片侧，在转子叶片上设置了另外的加强元件(44)。
13.根据权利要求12所述的风能装置，其特征在于：螺距轴承(32)同时各自被连接到位于其转子叶片侧的凸缘和位于其转子毂心侧的凸缘上，两凸缘具有大致相同的刚性。
14.根据权利要求1到13任意一项所述的风能装置，其特征在于：加强元件具有用于将连接装置安装到螺距轴承(32)与风能装置的转子叶片之间的开口(18)。
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