CN102762851B - 用于风力发电设备的方位角驱动器的盘式制动器 - Google Patents

Abstract

已知一种用于风力发电设备的可水平转动的舱室的方位角驱动器的盘式制动器，所述盘式制动器具有制动器壳体，所述制动器壳体包括钳口形的、用于有待制动之盘环的容纳部，其中所述容纳部配备了上面的、可行程运动的制动蹄装置和/或下面的、对置的可行程运动的制动蹄装置，所述制动蹄装置分别具有至少一个指向所述容纳部的摩擦衬片支架(6a，6b)。所述上面和/或下面制动蹄装置具有多个彼此邻接地布置的摩擦衬片支架(6a，6b)，并且与壳体固定地设置至少一个支撑区段(10)，所述支撑区段至少部分地伸入到两个相邻的摩擦衬片支架之间。

Description

用于风力发电设备的方位角驱动器的盘式制动器

本发明涉及一种用于风力发电设备的可水平转动的舱室的方位角驱动器的盘式制动器，其具有制动器壳体，所述制动器壳体包括用于有待制动的盘环的钳口形的容纳部，其中所述容纳部配备了上面的可行程运动的制动蹄装置和/或下面的对置的可行程运动的制动蹄装置，所述制动蹄装置分别具有至少一个指向容纳部的摩擦衬片支架。

这种用于风力发电设备的可水平转动的舱室的方位角驱动器的盘式制动器通常是已知的。该舱室支承风车轮。所述方位角驱动器用于使舱室相对于风力发电设备的静止塔转动并且特别是根据相应的风向进行调节。为了使舱室制动并且为了使舱室可靠地保持在期望的风向上，所述舱室具有制动设备，所述制动设备包括多个盘式制动器。所述盘式制动器布置在不可相对转动地配属于所述舱室的制动盘环的圆周上。所述盘式制动器与塔固定地固定在机架上并且分布地布置在制动盘环的整个圆周上。制动盘环具有大致相当于上面的塔区段的直径的直径。所述制动盘环与舱室相对于塔的旋转轴线同轴地定向。每个盘式制动器利用其制动器壳体的钳口形的容纳部钳状地从上方并且从下方握住制动盘环的相应的区段。因此制动盘环在装配好的功能状态中利用其相应的环区段水平地穿过每个盘式制动器的容纳部伸出。在制动器壳体中不仅在制动盘环的上方而且在制动盘环的下方分别设置一个制动蹄装置。制动蹄装置从上面和从下面作用到制动盘环上。为此每个制动蹄装置具有可液压地操纵的制动活塞以及放置在制动活塞上的摩擦衬片支架。摩擦衬片优选通过粘接施加在摩擦衬片支架的朝向制动盘环的表面上。

本发明的任务在于，提供一种开头提到的类型的的盘式制动器，其能够通过较长的使用寿命里实现强大的制动作用。

该任务通过以下方式解决：上面的和下面的制动蹄装置具有多个相互邻接地布置的摩擦衬片支架，并且与壳体固定地设置至少一个支撑区段，所述支撑区段至少部分地伸入到两个相邻的摩擦衬片支架之间。与现有技术相反，通过根据本发明的技术方案，每个盘式制动器的作用在制动盘环上的力在上侧面的区域中和/或在下侧面的区域中被分别传递到至少两个相互分开的摩擦衬片支架上，所述摩擦衬片支架分别在边缘侧面独立地支撑。因此与已知的盘式制动器相比实现了显著的磨损减小。在用于风力发电设备的舱室的方位角驱动器的盘式制动器中对于磨损现象起决定性作用的是在制动盘环的平面中的振动，所述振动由于制动盘环的较大的直径并且由于极大的调节力在舱室旋转时以及在舱室的由风力引起的负荷那样出现。根据本发明的技术方案能够实现出现的表面压力的减小。通过根据本发明的技术方案减小了摩擦衬片支架的区域中的气隙和其它的间隙现象(Spielerscheinung)。这样就导致如制动活塞、活塞密封部以及类似物的液压制动功能元件上的磨损现象的减小。因此可以在较长的使用寿命中通过每个盘式制动器实现较高的制动力。优选在上面的和/或下面制动蹄装置的区域中分别设置两个摩擦衬片支架。在其它的实施方式中也可以在制动蹄装置的区域中设置多于两个的摩擦衬片支架。在各两个相邻的摩擦衬片支架之间各有一个分隔装置，所述分隔装置可以通过至少一个支撑区段形成。在n个分隔装置时上面的或下面的制动蹄装置因此具有n+1个摩擦衬片支架。至少一个支撑区段在每个分隔装置的区域中除了制动器壳体的相应的壳体边缘区段外还建立了用于摩擦衬片支架的、附加的支撑部，所述支撑部在外侧面上置于摩擦衬片支架两侧并进行支撑。将已知的摩擦衬片支架根据本发明分成至少两个摩擦衬片支架，以及在各两个摩擦衬片支架之间建立附加的分隔装置，这能够实现根据本发明的、显著的磨损减小并且因此能够实现更好的稳定性以及通过相应的盘式制动器实现强大的制动作用的更好的功能。

在本发明的设计方案中，所述制动蹄装置包括与每个制动蹄装置的摩擦衬片支架的数量相对应的数量的制动活塞。因此每个制动蹄装置配备至少两个制动活塞。所述至少两个制动活塞必然具有相比仅仅一个单独的制动活塞更小的横截面。在制动器壳体的相应更小的柱形空间中引导每个制动活塞。液压功能元件上的机械负荷因此必然减小。由此可以实现用于盘式制动器的、更高的制动压力。

在本发明的另外的设计方案中，每个支撑区段一体地在制动器壳体上成型。在这种设计方案中每个支撑区段在制造该制动器壳体时一起成型。当制动器壳体由金属铸件制成时，这是特别有利的。因此至少一个支撑区段可以已经设置并且集成在铸模中，所述铸模建立了制动器壳体的相应的壳体半部。

在本发明另外的设计方案中，所述支撑区段包括至少一个支撑成型件，所述支撑成型件形状配合地并且可拆卸地安装到壳体侧面的支撑空隙中。在这种设计方案中摩擦衬片支架之间的支撑功能和分隔功能通过单独的构件、即支撑成型件实现，所述支撑成型件后来可以安装到、特别是插入到制动器壳体的制成的壳体半部的支撑空隙中。所述支撑成型件可以由不同于制动器壳体的材料制成、特别是由耐磨的材料制成。

在本发明的另外的设计方案中，所述支撑区段至少部分地遵循摩擦衬片支架的边缘轮廓。所述摩擦衬片支架能够以有利的方式设计为圆形的或菱形的。于是相应的壳体空隙以及至少一个支撑区段相应地实施为圆形的或菱形的。如果所述摩擦衬片支架按照另外的实施方式具有其它的外轮廓几何形状，则壳体空隙和支撑区段就相应地适配到这种几何形状上。

在本发明另外的设计方案中，每个支撑区段将用于每个制动蹄装置的制动器壳体的壳体区段从中间分成两半。这种设计方案在每个制动蹄装置的两个摩擦衬片支架中是有利的。所述由制动器壳体的壳体区段所包围的并且朝向容纳部打开的空腔在两个摩擦衬片支架以及位于它们之间的、具有至少一个支撑区段的分隔装置中由分隔装置分成两半。

在本发明另外的设计方案中，每个分隔片利用所属的壳体区段的、朝向容纳部的边缘棱(Randkante)齐平地封闭。分隔片可以在由壳体区段包围的空腔的整个高度上延伸，从而使得分隔片形成两个用于制动活塞以及所属的摩擦衬片支架的、被分开的空腔。替代地，所述分隔片可以并非在壳体区段的空腔的整个高度上延伸，而是仅仅位于壳体区段的空腔的朝向容纳部的区域中，从而所述分隔片在其高度中至少在摩擦衬片支架的厚度上延伸并使其相互分隔开。

在本发明另外的设计方案中，每个摩擦衬片支架和每个配属的容纳腔室在制动器壳体的配属于制动蹄装置的壳体区段中如此非对称地设计，从而使得每个摩擦衬片支架仅仅在单独的、限定的定向上可以安装到所属的容纳腔室中。由此避免了摩擦衬片支架的错误装配。当摩擦衬片支架没有利用其承载的摩擦衬片、而是利用其下侧面贴靠到制动盘环上时，就可能发生相应的错误装配。

在本发明另外的设计方案中，所述制动器壳体的每个壳体区段在摩擦衬片支架的区域中具有至少一个拆卸开口。优选相应的拆卸开口设置在所属壳体区段的壳体壁中作为相对于壳体壁的端边缘(Strinrand)打开的拆卸隙缝。所述摩擦衬片支架可以借助如螺纹刀或者类似物的、适合的手动工具从壳体区段的容纳腔室中通过以下方式撬出来(heraushebelt)或挤压出来：利用适合的手工工具穿过贯穿隙缝从下面抓住相应的摩擦衬片支架并朝向上(下面的壳体区段)或者说朝向下(上面的壳体区段)压靠到制动器壳体的容纳部上。

本发明的其它的优点和特征由权利要求以及下面对借助附图示出的、本发明优选的实施例的描述得出。

图1是风力发电设备在可转动的舱室的区域中的截取区段的示意性的、剖开的透视示图；

图2是根据本发明的、用于按图1所示的舱室的方位角驱动器的盘式制动器的实施方式的俯视图；

图3是按图2所示的盘式制动器的、沿图2中的切割线III-III的放大的剖视图；

图4a是按图3所示的盘式制动器的制动器壳体的下半部的进一步放大的、示意性的俯视图；

图4b是类似于图4a的另一个示图；

图5是按图4b所示的制动器壳体的壳体下半部的前视图；

图6是根据图4b和图5的壳体下半部在没有摩擦衬片支架和制动活塞的情况下的透视图；

图7示出了类似于图6的另一个壳体半部；

图8是按图7所示的壳体半部的局部剖视图；

图9示出了类似于图6和图7的另一个壳体半部；

图10示出了类似于图6到图9的另一个壳体半部；并且

图11示出了类似于图10的另一个壳体半部。

根据图1，风力发电设备具有静止地固定在地基上、垂直向上伸出的塔，舱室G可旋转地支承在所述塔上。该舱室支撑风力转子，以原则上已知的方式引导所述风力转子的转动以产生电流。该舱室G围绕垂直的旋转轴线可水平旋转地支承在塔上。为了能够使舱室G相对于塔进行调节，设置了未详细示出的方位角驱动器。为了能够使舱室G制动并且保持在经过调节的风向上，舱室G配备有接下来被详细描述的制动系统。该方位角驱动器使舱室G按照风向定向，所述风向确保了风力转子的尽可能高的效率。

所述制动系统具有制动盘环1和多个盘式制动器2，所述盘式制动器在制动盘环1的圆周上分布地布置。制动盘环1具有大致相当于舱室G的支承区域的直径的直径。制动盘环1与舱室G不可相对转动地连接。盘式制动器2、优选10个到16个的盘式制动器2在未详细示出的机架上分布地固定在制动盘环1的圆周上。所述机架静止地布置在塔的上侧面的区域中并因此与塔固定。由此每个盘式制动器2也相对于可转动的制动盘环1保持静止。所述盘式制动器2优选以成对的方式分布地布置在制动盘环1的圆周上。在相应地操作该盘式制动器2时制动并锁定制动盘环1或者释放所述制动盘环以进行转动。释放制动盘环1的旋转运动导致了舱室G相对于塔的相应的旋转运动。彼此相同地构成所有盘式制动器2。接下来将详细地描述根据本发明的盘式制动器的不同的实施方式。

盘式制动器2具有优选由金属铸件制造的制动器壳体3a，3b，所述制动器壳体根据图3被分成壳体上半部3a和壳体下半部3b。这两个壳体半部3a，3b在运行状态中相互固定地连接。在制动器壳体的两个壳体半部3a，3b之间构造钳口形的容纳部4，所述容纳部朝向一个侧面是打开的。所述钳口形的容纳部4如借助图1可看出的那样，用于在功能状态中容纳制动盘环1。制动器壳体的两个壳体半部3a，3b容纳盘式制动器2的相同的功能部件和功能部分，所述盘式制动器被相对于壳体半部3a，3b的分界面镜像对称地定向。因此壳体上半部3a的功能部件和功能部分从上面作用到位于容纳部4中的制动盘环上。配属于壳体下半部3b的功能部分和功能部件则从下面作用到制动盘环1上。在制动器壳体3a，3b的壳体上半部3a中设置制动活塞5a作为功能部件和功能部分，所述制动活塞通过相应的输送通道8a进行液压供给。所述制动活塞5a可行程运动地支承在壳体半部3a的相应的圆柱滚子(Zylinderrollen)中。设置了环绕的密封部9a以密封未详细描述的压力腔，相应的输送通道8a通入到所述压力腔中。所述壳体下半部3b以相同的方式具有两个相互并排间隔距离地布置的制动活塞5b，所述制动活塞可行程运动地分别支承在通过环绕的密封部9b密封的柱形空间中。分别通过输送通道8b为该柱形空间供给液压油。各一个四边形的容纳腔室H在朝向容纳部4的侧面上连接到制动器壳体3a，3b内的每个制动活塞5a，5b的柱形空间上，其中两个容纳腔室H通过分隔片10(图4a，4b)相互分开。所述分隔片10形成制动器壳体3a，3b的每个壳体半部3a，3b的壳体壁。该分隔片在容纳部4的深度上延伸到每个壳体半部3a，3b的半个宽度。通过分隔片10每个容纳腔室H具有大致矩形的独立的(frei)横截面。每个容纳腔室H利用其中间纵轴线同轴对准地连接到制动活塞5a，5b的相应的柱形空间上。制动器壳体的两个壳体半部3a，3b相互相同地构成，因此对图4a和4b的描述既适用于壳体上半部3a也适用于下半部3b。

分隔片10的壁厚度大致相当于制动器壳体的壳体半部3a，3b在其外边缘处的壁厚度。在每个壳体半部3a，3b中，各一个摩擦衬片支架6a，6b安装到容纳腔室H中，所述摩擦衬片支架根据图4a中右半部的示图同样基本上实施为矩形的。该摩擦衬片支架6a，6b支撑图4a中未示出的摩擦衬片7a，7b，所述摩擦衬片具有相同的基面尺寸。

每个容纳腔室H根据图4a和4b在一个角部上具有尖形的结构S作为编码部(Codierung)并在另外的角部上具有倒角。每个摩擦衬片支架6a，6b为此相应地具有一个尖形的角部C和三个经过倒角的角部。

由此每个摩擦衬片支架6a，6b可以仅仅在唯一的定向上安装到容纳腔室H中，在所述定向上，摩擦衬片支架的尖角C与容纳腔室的尖形的角部S对准。由此实现了装配可靠性。

与按图3的示图可以想像的不同，摩擦衬片支架6a，6b通过如下方式夹紧地容纳在容纳腔室H中：摩擦衬片支架无间隙地贴靠在制动器壳体3a，3b包围的壁区段上。这可以在图4a的右半部中清楚地看出。每个摩擦衬片支架6a，6b因此在所有四个侧边缘处都无间隙地支撑在所属的壳体半部3a，3b的相应的壁区段上。在图4a的左半部中示出了在省略了摩擦衬片支架6a，6b的情况下的容纳腔室H，以便可以看出柱形空间和制动活塞5a，5b。因此容纳部4不仅在壳体上半部3a的区域中而且在壳体下半部3b的区域中分别具有两个空腔室以容纳相应的制动活塞5a，5b和摩擦衬片支架6a，6b以及摩擦衬片7a，7b。每个壳体半部3a，3b的、包括配属的摩擦衬片支架6a，6b和摩擦衬片7a，7b的两个制动活塞5a，5b共同形成用于盘式制动器2的上面的或下面的制动蹄。

为了能够拆卸摩擦衬片和/或摩擦衬片支架，或者如此液压地施加压力给所属的制动活塞，从而使得摩擦衬片和摩擦衬片支架被挤压到容纳部中并可以被除去。替代地根据图5规定，将开口E引入到每个壳体件6a，6b的前侧面中，通过所述开口可以塞入合宜的、尤其像螺丝刀那样的工具，以便使摩擦衬片支架和摩擦衬片在容纳部的方向上移动并且脱开。

为了能够使制动盘环制动，施加压力给两个上面的制动活塞5a和两个下面的制动活塞5b，从而使得所述制动活塞朝向容纳部4运动。由此夹紧地处于壳体半部3a，3b的壁区段之间的摩擦衬片支架6a，6b在克服夹紧力的情况下朝向容纳部运动，从而使得也表示为制动衬片的摩擦衬片7a，7b压靠到制动盘环1的相应的上面的和下面的制动面上。在制动活塞5a，5b换气(Belüftung)时作用在制动盘环1上的制动力被移除。制动活塞5a，5b和摩擦衬片支架6a，6b仅仅具有微小的行程空间(Hubraum)，从而使得在换气状态中所述摩擦衬片7a，7b也几乎无间隙地贴靠在制动盘环1的相应的表面上。但是在经过换气的静止位置中无压力地进行这种贴靠，从而使得在制动盘环1上没有传递值得提及的制动作用。

在图6中示出了盘式制动器2的壳体下半部3b。壳体上半部3a镜像对称地安放在壳体下半部3b上并且在后面的区域中借助多个螺纹连接部牢固地与壳体下半部连接，所述壳体上半部相对于壳体下半部3b相同地构成。

在下面按图7至图11的实施方式中也分别仅仅示出了该盘式制动器的制动器壳体的各一个壳体下半部。在这些实施方式中也规定，相同地构成壳体上半部并且从上面镜像对称地安放到壳体下半部上并且牢固地与所述壳体下半部连接。图6至图11仅仅示出了在没有安装制动功能部件的情况下各个制动器壳体的相应的壳体半部。所述壳体半部由金属铸件、优选由灰口铸铁制成。

借助附图6可以看出，每个壳体半部具有用于相应的柱形制动活塞的柱形容纳腔室。反之，用于相应的摩擦衬片支架的、位于用于相应的制动活塞的柱形腔室的上面的容纳腔室则具有四边形的基本平面。所述制动活塞通过活塞密封部密封地支承在相应的柱形腔室中。摩擦衬片支架仅利用其下侧面放置在制动活塞的端面上。在其上侧面的区域中摩擦衬片7a，7b施加在摩擦衬片支架6a，6b上，所述摩擦衬片仅仅在图5中被显示出。摩擦衬片优选通过粘接施加到摩擦衬片支架的上侧面上。拆卸开口E朝向壳体半部3b的上边缘打开，以便能够引导螺纹刀穿过并能够向上挤压螺纹刀连同实现各个摩擦衬片支架的相应的拆卸。分隔装置作为在用于摩擦衬片支架的相邻的容纳腔室之间的支撑区段设有分隔片10形式的支撑区段，所述分隔片形成用于两个摩擦衬片支架的侧面的支撑表面。所述分隔片10是壳体半部3b的一体式的组成部分。

在按图7和图8所示的实施方式中，所述壳体半部基本上与按图6所示的壳体半部3b相同地实施。因此下面仅仅详细描述图7和图8所示的实施方式。对于盘式制动器2’的功能相同的部件和部分请参见先前解释过的公开内容。

对于按图7和图8所示的盘式制动器2’的实施方式来说主要的区别在于：在示出的壳体半部3’内的制动蹄装置的两个摩擦衬片支架之间设置有支撑区段10’，所述支撑区段包括一个作为单独构件安装的分隔片10’。在壳体半部3’中设置相应的、在两个用于制动活塞的柱形腔室之间的支撑空隙11，所述支撑空隙横向地在用于摩擦衬片支架的容纳腔室的深度上延伸。因此所述支撑空隙11的定向横向于制动盘环的运动方向对齐。支撑空隙11将用于摩擦衬片支架的壳体空隙分为两半。分隔片10’形状配合地从上面插入到所述支撑空隙11中并且无间隙地保持在其中。如此测量所述分隔片的高度，从而使得其齐平地利用壳体半部3’的环绕的边缘封闭。因此用作支撑区段的分隔片10’与壳体半部3’无关地作为单独的构件制造并在制成壳体半部3’后被无间隙地从上面插入到相应的支撑空隙11中。用作支撑成型件(Stützprofilierung)的分隔片10’可以由具有不同于壳体半部3’的材料的材料特性的材料制造。特别可能的是，支撑成型件10’可以由相比于壳体半部3’的材料更耐磨的材料制造。

在图9的实施方式中，盘式制动器12的壳体半部13具有两个支撑区段14，所述两个支撑区段从前侧面和后侧面延伸到摩擦衬片支架之间。支撑区段14将用于两个摩擦衬片支架的容纳腔室15相互分开。在用于摩擦衬片支架的容纳腔室15下面类似于前面描述的实施方式设置用于液压功能单元的、柱形的制动活塞的柱形腔室。支撑区段14在制造壳体13时同时一体地成型并且相互朝向地设置。在两个支撑区段14之间留出自由空间并因此留出间距，所述间距的长度大致相当于每个支撑区段14的长度。支撑区段14设计成接片形的并且利用其上侧面和壳体半部13的环绕边缘齐平地封闭。容纳腔室15设有四边形的基面。因此按照图9所示的支撑区段14也实施为长方体形的。

在按图10所示的实施方式中，设置了用于摩擦衬片支架的柱形的容纳腔室19，所述容纳腔室相应地具有圆盘形的基本平面。两个支撑区段18在相邻的容纳腔室19之间与按图9所示的实施方式类似地从前侧面或者说后侧面向中间延伸，以便能够在壳体半部17的中间区域中实现摩擦衬片支架的引导和支撑。支撑区段18是壳体半部17的一体式的组成部分并被与壳体半部17共同地制造。壳体半部17是盘式制动器16的组成部分。

在按图11所示的实施方式中，盘式制动器20具有壳体半部21，所述壳体半部基本上如前面描述的按图9和图10所示的实施方式那样设计。按图11所示的实施方式的主要区别在于，壳体半部21具有两个容纳腔室23，所述两个容纳腔室相互以其基本平面菱形地相互邻接。因此在壳体半部21的中间区域中在两个容纳腔室23之间产生了具有三角形基面22的支撑区段22。所述支撑区段22也是壳体半部21的一体式的组成部分。未示出的摩擦衬片支架通过以下方式与四边形的、当前菱形地定位到壳体半部21中的容纳腔室23协调一致：它们也如先前描述的实施方式那样基本上无间隙地、齐平地安装到壳体半部21的容纳腔室23中。

Claims (7)

1.用于风力发电设备的可水平转动的舱室(G)的方位角驱动器的盘式制动器，所述盘式制动器具有制动器壳体(3a，3b，3’，13，17，21)，所述制动器壳体包括用于有待制动的盘环(1)的、钳口形的容纳部，其中所述容纳部配备了上面的能够行程运动的制动蹄装置和/或下面的对置的能够行程运动的制动蹄装置，其特征在于：

所述上面的和/或下面的制动蹄装置具有多个指向所述容纳部的、相互邻接地布置的摩擦衬片支架(6a，6b)；并且与壳体固定地设置至少一个支撑区段(10，10’，14，18，22)，所述支撑区段至少部分地伸入到两个相邻的摩擦衬片支架(6a，6b)之间，其中，

每个支撑区段(10，10’，14，18，22)一体地在所述制动器壳体(3a，3b，3’，13，17，21)上成型；或者

所述支撑区段包括至少一个支撑成型件，所述支撑成型件形状配合地并且可拆卸地安装到壳体侧面的支撑空隙(11)中。

2.按权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于：

至少一个制动蹄装置包括与摩擦衬片支架(6a，6b)的数量相对应的数量的制动活塞(5a，5b)。

3.按权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于：

所述支撑区段(10，10’，14，18，22)至少部分地遵循相邻的摩擦衬片支架(6a，6b)的边缘轮廓。

4.按权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于：

每个支撑区段(10，10′，14，18，22)将每个制动蹄装置的制动器壳体(3a，3b，3’，13，17，21)的壳体区段从中间分成两半。

5.按权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于：

每个支撑区段(10，10’，14，18，22)利用所属的壳体区段的、朝向所述容纳部(4)的边缘棱齐平地封闭。

6.按权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于：

每个摩擦衬片支架(6a，6b)和每个配属的容纳腔室(H)在所述制动器壳体(3a，3b，3’，13，17，21)的配属于所述制动蹄装置的壳体区段中如此非对称地设计，从而使得每个摩擦衬片支架仅仅在单独的、限定的定向上能够安装到所属的容纳腔室(H)中。

7.按权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于：

所述制动器壳体(3a，3b，3’，13，17，21)的每个壳体区段在所述摩擦衬片支架(6a，6b)的区域中具有拆卸开口(E)。