CN102787983B - 风力涡轮机机舱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力涡轮机机舱，用于安装在风力涡轮机塔架上。风力涡轮机机舱包括机舱框架和包括变速箱的传动链。机舱附接有转子，转子包括由至少一个转子轴承支撑的转子轮毂和一个或多个叶片。当安装在塔架上时，至少一个转子轴承由管状部分支撑在机舱框架离塔架最远的端部。在本发明实施例的风力涡轮机机舱中，变速箱包括不构成机舱框架的部分的变速箱壳体。变速箱壳体通过连接到机舱框架法兰的变速箱法兰刚性且轴向连接到机舱框架，因而如在沿从变速箱的输入到输出的参考轴线的方向上看到的、变速箱法兰的位于离变速箱的输入侧最远的一侧连接到机舱框架法兰的离风力涡轮机的塔架最远的端部。变速箱的输入轴通过独立连接部分连接到转子轮毂。

Description

风力涡轮机机舱
技术领域
本发明涉及一种用于被安装在风力涡轮机塔架上的风力涡轮机机舱。
背景技术
如今，在优化风力涡轮机的能源成本上投入了大量精力。能源成本包括三个主要项目，即，资本支出(capex)、运行与维护成本（O&M成本）和年发电量(AEP)。为了改进具体风力涡轮机类型的能源成本，可以处理所述不同项目中的一个、两个或每一个项目。
操纵O&M成本的一种方式是通过把重点放在改进和简单化风力涡轮机的维修上。维修，例如对诸如变速箱和/或发电机的风力涡轮机传动链部件的维护或部件更换，在许多情况下是困难且昂贵的活动。因此，风力涡轮机设计不仅应可靠，使得维修活动可以是有限的，而且还应是容易维修的，使得必要时可以容易地且以低成本进行维修。如今，为了寻找用于使风力涡轮机维修活动更容易且较便宜的解决方案，付出了很多努力。
WO 2010/130717描述了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括：轮毂1，该轮毂附带有一个或多个叶片；框架2；以及行星齿轮装置，该行星齿轮装置用于传输轮毂1的扭矩(参见图1)。轮毂1借助于轴承3可旋转地安在框架2的远端或靠近其远端处上。轮毂1的扭矩通过行星架4被引入到行星齿轮装置，行星架4位于框架2的远端处或靠近框架2的远端。因此，轮毂1可以在环绕轮毂1的圆周的各连接点5处连接到行星架4。行星架4可以是一个整体元件或可以通过连接到彼此的第一部分4a和第二部分4b形成。连接可以由诸如螺钉或螺栓的简单的紧固件形成。可替代地，连接可以包括至少一个弹性元件，诸如柔性衬套。行星轴6在两端处可旋转地支撑在行星架4内。内齿轮7被布置成环绕行星齿轮8。轮毂1的扭矩以这种方式从行星架4被传输到太阳齿轮9，该太阳齿轮安装在第一级的输出轴10上。行星齿轮装置包括第二级，该第二级包括行星架14，该行星架附带有多个在行星轴16上的行星齿轮18。第一级输出轴10作用第二级的输入轴。扭矩通过行星架传输，该行星架由独立元件14a和14b形成。行星架14通过轴承13可旋转地安装在支撑结构12上。行星齿轮18在第二级内齿轮17内转动，而第二级太阳齿轮19安装在第二级输出轴20上。
上述传动链相对紧凑，并且基本上完全收纳在框架2内。传动装置的修理和安装相对简单，因为构造允许通过简单地从轮毂1卸下行星架4而容易地接解到传动装置的剩余部分。
图2中示出了WO 2010/130717中所描述的另一个实施例。在该实施例中，轮毂1包括延伸部1a，该延伸部在各连接点5处连接到轮毂1。行星轴6是安装好的悬臂梁，并且行星齿轮8包括二级传动装置，其中第一传动装置8a与太阳齿轮9啮合，并且第二级传动装置8b与内齿轮7啮合。
第一级输出轴10充当第二级输入轴，并且承载第二级行星架14。行星架14通过轴承13可旋转地安装在支撑结构12中。安装在行星轴16上行星齿轮18将旋转传输到第二级太阳齿轮19和第二级输出轴20。第二级输出轴20通过轴承33可旋转地安装在发电机30的壳体中。发电机30包括发电机转子31和定子32。发电机转子31由第二级输出轴20驱动。发电机壳体与框架2整体地形成，轮毂1通过适当的轴承3可旋转地安装在框架2上。
在图2中所示的实施例中，行星齿轮装置的任何部分未安装在框架2内。相反地，行星齿轮装置的第二级的部件安装在支撑结构40内，该支撑结构布置在轮毂1内、在框架2的前面。带有前方支撑结构40的布置的优势是：方便行星齿轮装置的安装和维护；确保了容易接近行星齿轮装置。
支撑结构40可以通过柔性连接15连接到框架2，该柔性连接仅传输轴向转矩。仅传输扭矩的联接件15的优势是：支撑结构40以及行星齿轮装置不承载大量弯曲载荷。因例如轮毂1的重量所导致的所有的循环载荷仅传输到框架2。这可以减小传动装置上的疲劳载荷并且延长其寿命。
在WO2010/130717中所描述的实施例中，能够简单地卸下行星架从而允许容易地接近传动装置的剩余部分。然而，当必须卸下整个变速箱时，可能仍然是昂贵且费时的行动，因为仍然不能容易且完全地卸下整个变速箱。
WO2010/130717中所描述的实施例的另一个缺点是，由于转子载荷，框架2会变形，这对轴承3有负面影响。这能够通过将框架制得更坚硬而解决，这将增加制造成本并且因此增加轮毂1的资本支出。
US6,232,673中描述了另一个实例。该文件描述了风力发电装置中所利用的转子的轮毂101（参见图3）。轮毂101设有用于叶片的容纳空间102，并且容纳在大型滚柱轴承103内，该滚柱轴承附接到转子支撑件104。转子支撑件104通过方位轴承105连接到桅柱(未示出）。滚柱轴承103具有：固定的外环，该固定的外环刚性地紧固到转子支撑件104；以及转动的内环107，轮毂101螺接到该转动的内环上。风力发电装置还包括以两级行星齿轮的形式的传动装置，该两级行星齿轮包括输入级109和输出级110。输入级109中的太阳齿轮的轮轴构成齿轮的输出轴并且联接到发电机111的轴。
滚柱轴承103中的内环107连接到输入级109中的中空轮113。该中空轮113连接到输出级110中的另一个中空轮114，输出级110在行星齿轮的转动壳体115中。行星支撑件116将源自行星齿轮的反作用扭矩传送到转子支撑件104中。发电机111螺接到输入级109中的固定的行星支撑件，行星齿轮和发电机111通过输入级109结合成单个传动链模块。该模块借助于震动衰减器117连接到转子支撑件104。风力发电装置进一步包括安装轨118，该安装轨用于安装该模块和从轮毂101卸下该模块。
风力发电装置的模块化结构允许通过起重机从桅柱单独地或整体地卸下行星齿轮和其子组件以及发电机111并且更换它们。这种情况尤其对于海上应用能够降低维护风力发电装置的费用。
为了卸下行星齿轮和发电机111，必须打开机舱，使得起重机能够附接到行星齿轮和发电机111。此外，为了被卸下，行星齿轮和发电机111必须通过机舱被移动到机舱的后面。因此，还必须移动诸如例如存在于机舱中的润滑系统或变频器的其它部分。而且，在不卸下发电机111的情况下，不能卸下行星齿轮。
发明内容
本发明提供了一种用于被安装在风力涡轮机塔架上的风力涡轮机机舱。风力涡轮机机舱包括机舱框架以及传动链，该传动链至少包括变速箱。机舱附接有转子，该转子包括转子轮毂和一个或多个叶片，该转子轮毂由至少一个转子轴承支撑。当被安装在塔架上时，所述至少一个转子轴承由管状部分支撑在机舱框架的离塔架最远的端部处。在根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱中，变速箱包括变速箱壳体，该变速箱壳体不构成机舱框架的一部分。变速箱壳体通过连接到机舱框架法兰的变速箱法兰刚性且轴向地连接到机舱框架，因而如在沿着从变速箱的输入到输出的参考轴线的方向上所看到的、变速箱法兰的位于离变速箱的输入侧最远的一侧连接到机舱框架法兰的离风力涡轮机的塔架最远的端部。此外，变速箱的输入轴经由独立连接部分连接到转子轮毂。
独立连接部分意味着，连接变速箱的输入轴与转子轮毂的连接部分由如下一部分形成：该部分不构成变速箱壳体或转子轮毂的一部分。
根据本发明的实施例，输入轴能够例如驱动行星架或能够驱动环形齿轮，或输入轴能够是行星架或能够是环形齿轮。
在根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱中，传动链从机舱外侧安装到机舱框架。换言之，传动链通过机舱的前侧设置到机舱框架，该前侧是离风力涡轮机的塔架最远的一侧。这有利于传动链的（部分的）的更换，并且当需要该更换时，大大缩短风力涡轮机的停机时间。
转子轮毂和变速箱之间连接可以是柔性的。这样的柔性能够以不同的方式获得。根据本发明的实施例，独立连接部分可以是柔性的。根据本发明的其它实施例，柔性可以通过将独立连接部分连接到转子轮毂和变速箱的输入轴的螺栓实现为橡胶衬套而获得。
根据本发明的实施例，变速箱可以相对于转子轮毂的中心沿背离风力涡轮机的塔架的方向轴向地移动。
变速箱可以是包括第一行星齿轮级的单级行星齿轮变速箱。根据本发明的实施例，第一行星齿轮级可以位于机舱框架的外侧。根据这些实施例，变速箱法兰可以位于变速箱的输出侧处。然而，根据其它实施例，整个变速箱并且第一行星齿轮级因此可以位于机舱框架的内侧。在这些情况下，变速箱法兰可以位于变速箱的输入侧处。
根据其它实施例，变速箱可以是双级行星齿轮变速箱，该双级行星齿轮变速箱包括第一行星齿轮级和第二行星齿轮级。根据本发明的实施例，变速箱的第一行星齿轮级可以位于机舱框架的外侧。根据其它实施例，变速箱的第一行星齿轮级和第二行星齿轮级可以位于机舱框架的外侧。根据这些实施例，变速箱法兰可以位于第一行星齿轮级的端部处，或可以位于第二行星齿轮级的端部处，或因此位于变速箱的输出侧处。根据另外的实施例，整个变速箱并且因此第一行星齿轮级和第二行星齿轮级可以位于机舱框架的内侧。在这些情况下，变速箱法兰可以位于变速箱的输入侧处。
传动链可以进一步包括发电机，该发电机位于机舱框架中。发电机可以具有发电机壳体，该发电机壳体不构成机舱框架的组成部分。根据本发明的实施例，发电机的重量可以由连接部分支撑，该连接部分将发电机连接到机舱框架。根据其它实施例，发电机可以连接到变速箱壳体，或换言之，发电机的重量可以由变速箱壳体支撑。根据本发明的另外的实施例，发电机的转子可以连接到变速箱的输出轴。
风力涡轮机机舱可以进一步包括在机舱框架上的起重机。起重机可以是永久起重机，该永久起重机永久地定位在机舱框架上，或可以是可拆卸起重机，每当需要时，能够将该可拆卸起重机设置在机舱框架上。
风力涡轮机机舱可以进一步包括接近平台，该接近平台用于改进位于风力涡轮机机舱外侧的风力涡轮机机舱的部分的可接近性，所述位于风力涡轮机机舱外侧的风力涡轮机机舱的部分诸如例如用于将独立连接部分连接到转子轮毂和变速箱的输入轴的螺栓。
附图说明
需要注意的是，在不同的图中相同的附图标记表示相同、相似或类似的元件。
图1至图3示出根据现有技术的风力涡轮机机舱。
图4示出根据本发明的一个实施例的风力涡轮机机舱。
图5a、图5b和图5c示出变速箱的实施例，所述变速箱能够与根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱一起使用。
图6至图12示出根据本发明的不同实施例的风力涡轮机机舱。
图13a和图13b示意性地示出根据本发明的实施例的传动链中的变速箱和发电机之间的联接的可能的实施方式。
图14示出根据本发明的不同实施例的风力涡轮机机舱。
图15a、图15b、图15c和图16示出在根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱上的起重机的可能的实施方式。
图17示出根据本发明的风力涡轮机机舱的进一步的实施例。
图18示出根据本发明的一个实施例的独立连接部分。
具体实施方式
在该说明书中，不同的实施例将被用来描述本发明。因此，将参考不同的附图。应理解，这些附图的意图是非限制性的，本发明仅受到权利要求的限制。因此，附图用于例证性目的，出于清晰目的，附图中的一些元件的大小可能被夸大了。
术语“包括”不应被解释为以任何方式限制本发明。权利要求书中所使用的术语“包括”不旨在受到其后所描述的装置的限制；该术语不排除其它元件、部分或步骤。
权利要求书和说明书中所使用的术语“连接”不应被解释为限制于直接连接，除另有规定之外。因此，部分A连接到部分B不受到部分A直接接触到部分B的限制，而是还包括部分A和部分B之间的间接接触，换言之，还包括部分A和部分B之间存在中间部分的情况。
本发明的所有实施例并未包括本发明的所有特征。在下列说明书和权利要求书中，能够以任意组合使用任何要求保护的实施例。
本发明提供了用于被安装在风力涡轮机塔架上的风力涡轮机机舱。风力涡轮机机舱包括机舱框架和传动链，该传动链至少包括变速箱，并且该风力涡轮机机舱附接有转子，该转子包括转子轮毂和一个或多个叶片，该转子轮毂由至少一个转子轴承支撑。当被安装在塔架上时，转子轴承由管状部分支撑在机舱框架的位于离塔架最远的端部处。根据本发明的实施例：
-变速箱包括变速箱壳体，该变速箱壳体不构成机舱框架的一部分，
-变速箱壳体通过连接到机舱框架法兰的变速箱法兰刚性且轴向地连接到机舱框架，因而如在沿着从变速箱的输入到输出的参考轴线的方向上所看到的、变速箱法兰的位于离变速箱的输入侧最远的一侧连接到机舱框架法兰的离风力涡轮机的塔架最远的端部，并且
-变速箱的输入轴经由独立连接部分连接到转子轮毂。
独立连接部分意味着，连接变速箱的输入轴与转子轮毂的连接部分由如下部分形成：该部分不构成变速箱壳体或转子轮毂的一部分。
根据本发明的实施例，输入轴能够例如驱动行星架或能够驱动环形齿轮，或输入轴能够是行星架或能够是环形齿轮。
在下文中，将根据不同的实施例来描述风力涡轮机机舱。应理解，这仅仅是为了便于说明并且这些实施例不旨在以任何方式限制本发明。
图4示出根据本发明的一个实施例的风力涡轮机机舱50。风力涡轮机机舱50安装在风力涡轮机的塔架51上。风力涡轮机机舱50附接有转子。该转子包括带有转子叶片53的转子轮毂52。风力涡轮机机舱50包括机舱框架54和传动链，该传动链包括变速箱55和发电机80。
转子轮毂52由至少一个转子轴承56支撑，所述至少一个转子轴承56由管状部分57支撑在机舱框架54的离塔架51最远的端部处。在图4中所给出的实例中，转子轮毂52由两个转子轴承56支撑。然而，根据（附图中未示出的）本发明的其它实施例，转子轮毂52可以由仅仅一个转子轴承56支撑。
变速箱55包括变速箱壳体58(参见例如图5a)，该变速箱壳体不构成机舱框架54的一部分。这意味着变速箱55具有其自己的独立壳体58，该独立壳体不同于机舱框架54，或换言之，形成为不同于机舱框架54的一个部分。变速箱壳体58也可被称为变速箱55的固定部分。
根据本发明的实施例，变速箱55可以例如是单级行星齿轮变速箱55，这意味着变速箱55仅包括第一行星齿轮级59（参见图5a）。变速箱壳体58在该附图中用黑色部分表示。如本领域技术人员所知的，行星齿轮级59可以包括：环形齿轮60、太阳齿轮61、借助于（附图中未示出的）行星轴承安装在行星轴63上的行星齿轮62、以及由行星架轴承65支撑的行星架64。变速箱55具有输入侧I和输出侧O。变速箱55的输入侧I也可被称为低速侧，并且由转子驱动。输出侧O也可被称为高速侧，并且驱动风力涡轮机的发电机80。在图5a中所给出的实例中，变速箱壳体58在变速箱55的输出侧O处包括变速箱法兰66，该变速箱法兰用于将变速箱壳体58连接到机舱框架54的法兰67。根据本发明的实施例，变速箱55可以进一步还包括至少一个（附图中未示出的）平行级。
根据本发明的其它实施例，变速箱55可以是双级行星齿轮变速箱，这意味着变速箱55可以包括第一行星齿轮级59和第二行星齿轮级68（参见图5b和图5c）。类似于第一行星齿轮级59，第二行星齿轮级68可以包括：环形齿轮69、太阳齿轮70、借助于（附图中未示出的）行星轴承安装在行星轴72上的行星齿轮71、以及由行星架轴承74支撑的行星架73。变速箱壳体58进一步包括变速箱法兰66，该变速箱法兰用于将变速箱壳体58连接到机舱框架法兰67。在图5b中所给出的实例中，变速箱法兰66可以位于第一行星齿轮级59和第二行星齿轮级68的中间，而在图5c中所给出的实例中，变速箱法兰66可以位于第二行星齿轮级68的端部处，或换言之，可以位于变速箱55的输出侧O处。根据本发明的实施例，变速箱55还可以进一步包括至少一个平行级（附图中未示出）。
必须理解，在本发明的进一步描述中，附图中用来描述具体实施例的变速箱55的类型不旨在以任何方式限制本发明。根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱50可以与本领域技术人员所知的任何类型的变速箱55一起使用。
在图4中所给出的实例中，变速箱55是单级行星齿轮变速箱55，这意味着变速箱55仅包括如上所述的第一行星齿轮级59。根据本实施例，如图4中所示，变速箱55的第一行星齿轮级59位于机舱框架54的外侧。作为此种情况的结果，变速箱55相对于转子轮毂52的中心沿背离塔架51的方向轴向地移动。变速箱壳体58轴向地连接到机舱框架54。这种连接通过将变速箱法兰66连接到机舱框架法兰67来完成。据此，如沿着变速箱55的从输入端I到输出端O的参考轴线X的方向所看到的，变速箱法兰66的位于离变速箱55的输入侧I最远的一侧连接到机舱框架法兰67的离风力涡轮机的塔架51最远的端部。在所给出的实例中，变速箱法兰66位于第一行星齿轮级59的端部处，或换言之，位于变速箱55的输出侧O处。根据本发明，在变速箱法兰66和机舱框架法兰67之间的连接是刚性连接，并且可以例如是螺栓连接75。
变速箱法兰66是碟形部分，该碟形部分具有根据用于支撑行星架轴承65所需的内径（参见例如图5a）。碟形变速箱法兰66比机舱框架54的管状部分57更坚硬，该碟形变速箱法兰刚性地螺接到该管状部分。这种情况意味着，当变速箱55安装到机舱框架54时，离塔架51最远的机舱端部被加强。除了其它之外，当转子载荷（源自转子的弯曲力矩和力）通过至少一个转子轴承56施加到机舱框架54时，上述情况对保持机舱框架54的开放管状端57圆形有正面影响，这意味着与现有机舱相比，机舱框架54不易受到因转子载荷所导致的变形。这种情况进而能够对至少一个转子轴承56具有正面影响。如图4中所示，在转子轮毂52由两个转子轴承56支撑的情况下，这种影响对位于最靠近在变速箱法兰66和机舱框架法兰67之间的连接部分的转子轴承56是最大的。
因此，变速箱法兰66有助于将管状部分57制得更坚硬，该管状部分在机舱框架54的离风力涡轮机的塔架51最远的端部处，并且这样有助于支撑转子轮毂52并且防止机舱框架54的管状部分57因转子载荷而变形。
换言之，此刻变速箱55通过法兰连接到机舱框架54，机舱框架54与变速箱法兰66配套，以这种方式加强了机舱框架54的管状端部57，并且因此例如使得机舱框架54的管状部分57能够被制得更薄或用不同于现有风力涡轮机机舱的情况中的材料制成，在现有风力涡轮机机舱中，变速箱法兰66不是刚性地连接到机舱框架54的开放管状端57。这在风力涡轮机的资本支出上并且因此在能源成本上具有积极的方面。
此外，变速箱55的输入轴76通过独立连接部分77连接到转子轮毂52。独立连接部分意味着，连接变速箱55的输入轴76与转子轮毂52的连接部分77由如下部分形成：该部分不构成转子轮毂52或变速箱壳体58的组成部分。因此，变速箱55、转子轮毂52和连接部分77形成为三个不同的部分。独立连接部分77可以例如分别通过螺栓78和79连接到转子轮毂52和连接到输入轴76。根据本发明的实施例，输入轴76能够例如驱动行星架64或能够驱动环形齿轮60，或输入轴76能够是行星架64或能够是环形齿轮60。
根据本发明的实施例，变速箱55的输入轴76和转子轮毂52之间的连接可以是柔性的。这样的柔性能够以不同的方式获得。例如，根据本发明的实施例，独立连接部分77可以通过柔性部分形成，或换言之本身可以显示一定的柔性程度。连接部分77的柔性可以通过调节其长度L而增加，长度L可以至少等于变速箱55的第一级行星级59的长度，如图4中所指示的。柔性随着连接部分77的长度L成比例地增加，因此连接部分77的柔性可以通过变更连接部分77的长度L而改变。根据本发明的实施例，连接部分77的柔性可以通过改变其形状而改变。独立连接部分74可以具有任何适当的可旋转对称形状，图6中示出了该形状的一个实例，该实例不旨在以任何方式限制本发明。用于在变速箱55的输入轴76和转子轮毂52之间获得柔性连接的另一种方式可以是例如通过将螺栓78和79实现为橡胶衬套。
根据本发明的实施例和如上所述，变速箱55具有两个重要的连接。变速箱55的固定部分即变速箱壳体58刚性地连接到机舱框架54的管状端57，并且变速箱55的转动部分即输入轴76通过独立连接部分77连接到转子轮毂52。
根据本发明的实施例，传动链可以进一步包括发电机80。发电机80具有（附图中未示出的）发电机壳体，该发电机壳体不构成机舱框架54的组成部分。发电机80经由联接件81连接到变速箱55。发电机80位于机舱框架54中。在图4和图6中所给出的实例中，发电机80可以经由连接部分82连接到机舱框架54。在附图中，这些连接部分82示出为一种支撑发电机80的重量的“脚”。然而，连接部分82可以是如本领域技术人员所知的用于将发电机80连接到机舱框架54的任何类型的连接部分82。
根据其它实施例，发电机80也可以如图7中所示连接到变速箱壳体58，而不是经由连接部分82连接到机舱框架54。在那种情况下，发电机80的重量由变速箱壳体58支撑。根据本发明的另外的实施例，发电机80的转子可以由变速箱55的输出轴支撑(更远所见)。
正如先前已经描述的，根据本发明的其它实施例，变速箱55也可以是双级行星齿轮变速箱（参见图8至图12）。在那种情况下，变速箱55包括第一和第二行星齿轮级59、68，如关于图5b和图5c所描述的。
类似于关于图4对风力涡轮机机舱50所描述的，图8至图12中所示的风力涡轮机机舱50安装在风力涡轮机的塔架51上。存在一个转子，该转子附接到风力涡轮机机舱50。该转子包括带有转子叶片53的转子轮毂52。风力涡轮机机舱50包括机舱框架54和传动链，该传动链包括变速箱55和发电机80。转子轮毂52由至少一个转子轴承56支撑，所述至少一个转子轴承56由管状部分57支撑在机舱框架54的离塔架51最远的端部处。在图8至图12中所给出的实例中，转子轮毂52由两个转子轴承56支撑。然而，根据（附图中未示出的）本发明的其它实施例，转子轮毂52可以由仅一个转子轴承56支撑。变速箱55具有其自己的独立壳体58，该独立壳体不同于机舱框架54。
在图8至图10中所给出的例子中，第一行星齿轮级59基本上位于转子轮毂52的外侧，并且第二行星齿轮级68基本上位于转子轮毂52的内侧。变速箱壳体58轴向地连接到机舱框架54。这种连接通过将变速箱法兰66连接到机舱框架法兰67完成，该变速箱法兰在所给出的实例中位于第一和第二行星齿轮级59、68之间。据此，如沿着变速箱55的从输入端I到输出端O的参考轴线的方向所看到的，变速箱法兰66的位于离变速箱55的输入侧I最远的一侧连接到机舱框架法兰67的离风力涡轮机的塔架51最远的端部。变速箱法兰66和机舱框架法兰67之间的连接是刚性连接，并且可以例如是螺栓连接75。
以如上关于图4所描述的相同的方式，变速箱法兰66有助于将管状部分57制得更坚硬，该管状部分在机舱框架54的离风力涡轮机的塔架51最远的端部处，由此有助于支撑转子轮毂52并且防止机舱框架54的管状部分57因转子载荷而变形。
此时，变速箱55通过法兰连接到机舱框架54，机舱框架54与变速箱法兰66配套，以这种方式加强了机舱框架54的管状端部57，并且因此例如使得机舱框架54的管状部分57能够比现有风力涡轮机机舱的情况被制得更薄或用不同的材料制成，在现有风力涡轮机机舱中，变速箱法兰66不是刚性地连接到机舱框架54的开放管状端57。这在风力涡轮机的资本支出上并且因此在能源成本上具有积极的方面。
此外，变速箱55的输入轴76通过独立连接部分77连接到转子轮毂52。独立连接部分77可以例如分别通过螺栓78和79连接到转子轮毂52和连接到输入轴76。转子轮毂52和变速箱55的输入轴76之间的连接可以是柔性的。如上所述，柔性可以以不同的方式获得。例如，柔性可以通过调节长度L、或通过改变独立连接部分77的形状、或通过以橡胶衬套提供螺栓78和79而获得。根据本发明的实施例，输入轴76能够例如驱动行星架64或能够驱动环形齿轮60，或输入轴76能够是行星架64或能够是环形齿轮60。
传动链可以进一步包括发电机80，该发电机位于机舱框架54中。发电机80具有（附图中未示出的）发电机壳体，该发电机壳体不构成机舱框架54的组成部分。在图8至图10中所给出的例子中，变速箱55经由联接件81连接到发电机80。再次，与上述类似，发电机80的重量可以由连接部分82（图8）或由变速箱壳体58（图9）支撑。根据另外的实施例，发电机80可以由变速箱壳体58支撑，并且发电机80的转子83可以由变速箱55的输出轴84支撑(参见图10)。
代替仅第一行星齿轮级59基本上位于转子轮毂52的外侧，如图8至如图10中的情况，根据本发明的进一步的实施例，变速箱55的第一和第二行星齿轮级59、68均可以基本上位于转子轮毂52的外侧，如图11中示出的。
与针对以上实施例的描述类似，变速箱壳体58轴向地连接到机舱框架54。这种连接通过将变速箱法兰66连接到机舱框架法兰67完成，该变速箱法兰在本实例中位于第二行星齿轮级68的端部处，或换言之位于变速箱55的输出侧O处。据此，如沿着变速箱55的从输入端I到输出端O的参考轴线的方向所看到的，变速箱法兰66的位于离变速箱55的输入侧I最远的那一侧连接到机舱框架法兰67的离风力涡轮机的塔架51最远的端部。变速箱法兰66和机舱框架法兰67之间的连接是刚性连接，并且可以例如是螺栓连接75。
以针对以上实施例所描述的相同的方式，变速箱法兰66有助于将管状部分57制得更坚硬，该管状部分在机舱框架54的离风力涡轮机的塔架51最远的端部处，由此有助于支撑转子轮毂52并且防止机舱框架54的管状部分57因转子载荷而变形。
此外，变速箱55的输入轴76通过独立连接部分77连接到转子轮毂52。独立连接部分77可以例如分别通过螺栓78和79连接到转子轮毂52和连接到输入轴76。类似于如关于图3所描述的，转子轮毂52和变速箱55的输入轴76之间的连接可以是柔性的。这个可以通过调节独立连接部分77的长度L、或通过以橡胶衬套提供螺栓78和79而获得。在图11中所给出的实例中，独立连接部分77可以具有长度L，该长度L至少等于第一行星齿轮级59的长度和第二行星齿轮级68的长度之和。
传动链可以进一步包括发电机80，该发电机位于机舱框架54中。发电机80具有（附图中未示出的）发电机壳体，该发电机壳体不构成机舱框架54的组成部分。变速箱55经由联接件81连接到发电机80。在图11中所给出的实例中，发电机80的重量由变速箱壳体58支撑。然而，根据本发明的其它实施例并且与图4和图8所示类似，发电机80也可以经由连接部分82连接到机舱框架54。根据另外的实施例并且如图10中所示，发电机80的转子可以连接到变速箱55的输出轴。
在以上所描述的实施例中，至少第一行星齿轮级59位于转子轮毂52的外侧。然而，并不必需如此。根据本发明的实施例，基本上整个变速箱55并且因此变速箱55的第一和第二行星齿轮级59、68可以位于转子轮毂52中，如图12中所示。
与以上实施例中类似，变速箱壳体58轴向地连接到机舱框架54。这种连接通过将变速箱法兰66连接到机舱框架法兰67完成，该变速箱法兰在本实例中位于变速箱55的输入端I处。据此，如沿着变速箱55的从输入端I到输出端O的参考轴线的方向所看到的，变速箱法兰66的位于离变速箱55的输入侧I最远的一侧连接到机舱框架法兰67的离风力涡轮机的塔架51最远的端部。变速箱法兰66和机舱框架法兰67之间的连接是刚性连接并且可以例如是螺栓连接75。
以如关于图4所描述的相同的方式，变速箱法兰66有助于将管状部分57制得更坚硬，该管状部分在机舱框架54的离风力涡轮机的塔架51最远的端部处，由此有助于支撑转子轮毂52并且防止机舱框架54的管状部分57因转子载荷而变形。
此时，变速箱55通过法兰连接到机舱框架54，机舱框架54与变速箱法兰66配套，以这种方式加强了机舱框架54的管状端部57，并且因此例如使得机舱框架54的管状部分57能够比现有风力涡轮机机舱的情况被制得更薄或用不同的材料制成，在现有风力涡轮机机舱中，变速箱法兰66不是刚性地连接到机舱框架54的开放管状端57。这在风力涡轮机的资本支出上并且因此在能源成本上具有积极的方面。
此外，变速箱55的输入轴76通过独立连接部分77连接到转子轮毂52。独立连接部分77可以例如分别通过螺栓78和79连接到转子轮毂52和连接到输入轴76。转子轮毂52和变速箱55的输入轴76之间的连接可以是柔性的。这个可以通过调节独立连接部分77的长度L、或通过以橡胶衬套提供螺栓78和79而获得。根据本发明的实施例，输入轴76能够例如驱动行星架64或能够驱动环形齿轮60，或输入轴76能够是行星架64或能够是环形齿轮60。
传动链还包括发电机80，该发电机经由联接件81连接到变速箱55。发电机80位于机舱框架54中并且具有发电机壳体，该发电机壳体不构成机舱框架54的组成部分。在图12中所给出的实例中，发电机80的重量由变速箱壳体58支撑。然而，根据本发明的其它实施例，发电机80也可以经由连接部分82连接到机舱框架54。根据另外的实施例，发电机80的转子可以连接到变速箱55的输出轴。
在所有以上描述的实施例中，变速箱55和发电机80之间的联接件81位于变速箱55和发电机80之间，如图13a中示意性地示出的。然而，根据本发明的实施例，联接件81也可以位于发电机80的输出端处，如图13b中示出的。
风力涡轮机机舱50可以进一步包括电力和/或液压线缆85，用于驱动例如在转子轮毂52处的变浆机构。该线缆85从机舱框架54的最靠近风力涡轮机塔架51的一侧穿过能源管86朝机舱框架54的离风力涡轮机塔架51最远的一侧延伸，从而延伸穿过传动链即穿过变速箱55和发电机80，以被连接到转子轮毂52（参见图14）。由此，电力和/或液压线缆85能够连同转子轮毂52一起转动。
可替代地，仅针对电力线缆，根据本发明的其它实施例，滑环可以设置在传动链的固定部分和转动部分之间（图中未示出）。
在根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱50中，如以上实施例中所描述，变速箱55通过如下方式连接到机舱框架54：如沿着变速箱55的从输入端I到输出端O的参考轴线的方向看到的，将变速箱66的位于离变速箱55的输入侧I最远的一侧螺栓连接至机舱框架法兰67的离风力涡轮机的塔架51最远的端部处。这意味着传动链从机舱50的外侧安装到机舱框架54。换言之，传动链54经由机舱50的前侧设置到机舱框架54，该前侧是离风力涡轮机的塔架51最远的一侧。
在根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱50中，仅扭矩通过传动链被转移。这是因为独立连接部分77的存在，该独立连接部分将转子轮毂52连接到变速箱55。源自转子轮毂52的弯曲力矩和其它力被转移在机舱框架54上。由于仅扭矩被转移在传动链上，传动链的不同部分不太容易遭受变型和磨损并且因此将具有较长的生命周期。
如先前已经描述的，在根据本发明的实施例的风力涡轮机机舱50中，传动链设置在机舱50中的前侧处，即，在机舱50的离风力涡轮机的塔架51最远的一侧处。这使得在必须更换传动链的情况下，维修和维护该风力涡轮机比目前可用的涡轮容易得多。这是因为在根据本发明的实施例的机舱50中，如果需要，仅变速箱55或整个传动链即变速箱55和发电机80能够从机舱50容易地卸下。由此，因维修和维护活动所导致的风力涡轮机的停机时间能够显著减少，这在经济上是很重要的并且有助于通过减少O&M成本来减少风力涡轮机的能源成本。根据本发明的实施例的另一个重要的优势是，在无需卸下转子轮毂52和/或叶片53的情况下，能够从机舱50卸下传动链。此外，当必须从风力涡轮机机舱50卸下变速箱55或变速箱55和发电机80时，不必打开机舱50和其它部分，诸如例如不必移动存在于机舱50中的变频器。
为从机舱50卸下传动链，根据本发明的实施例，风力涡轮机机舱50可以进一步包括起重机88，该起重机位于机舱框架54的顶部。图15a中示出了这种情况。这样的起重机88的存在能够大大简化需要对例如风力涡轮机机舱50的传动链（的部分）进行的维护和维修活动，并且因此还能够显著缩短用于这样的维护和和维修活动的时间，并且因此显著减少O&M成本。
图15b和图15c示出通过使用位于机舱框架54上的起重机88从机舱50卸下变速箱55的实例。起重机88可以例如是可伸缩起重机，如16b中示出的。当必须卸下变速箱55时，起重机88伸展使得起重机88的钩子89能够首先附接到独立连接部分77。由此，独立连接部分77能够通过使它从风力涡轮机机舱50降低而卸下（参见图15b）。一旦已经卸下独立连接部分77，还能够以类似的方式从机舱50卸下变速箱55（参见图15c）。在机舱框架54上的起重机88能够是永久起重机，这意味着起重机88永久地定位在机舱框架54上，或能够是可移动的起重机88，这意味着每当需要时能够将起重机88设置在机舱框架54上。在后一种情况下，可以通过使用（附图中未示出的）较小的起重机或吊车将起重机88吊到机舱框架54上，该较小的起重机或吊车永久地设置在机舱框架54上。
必须理解，图15a至图15c中所给出的实例仅是作为说明并且不旨在以任何方式限制本发明。如关于图15a至图15c所解释的，不是仅变速箱55，而是整个传动链即变速箱55连同发电机80能够被卸下。此外，起重机88还能够以不同的方式实现，如本领域技术人员所知的。根据进一步的实施例，独立连接部分77和变速箱55能够一起在一个步骤中被卸下。在这些情况下，将变速箱法兰66连接到机舱法兰67的螺栓75从机舱框架54的内侧提供（参见图16）。因此，在卸下独立连接部分77和变速箱55之前，需要首先在机舱框架54的内侧处卸下螺栓75。
为了改进位于风力涡轮机机舱50的外侧且仅能从风力涡轮机机舱50的外侧接近的风力涡轮机机舱50的部分的可接近性，所述部分诸如例如用于将独立连接部分77连接到转子轮毂52和变速箱55的输入轴76的螺栓78、79，根据本发明的实施例，接近平台90可以进一步设置到机舱50上。图17示出根据本发明的实施例的这样的接近平台90的实施方式。接近平台90附接到机舱50，并且能够沿背离塔架51和朝向转子轮毂52的方向（该方向在图17中用箭头91表示）延伸。（用附图标记92所表示的）扶手和台阶可以进一步设置在独立连接部分77上。图18中详细地示意性地示出了这种情况。扶手和台阶92被设置成环绕独立连接部分的圆周，以使得使能够接近螺栓78、79。

Claims (13)

1.一种用于被安装在风力涡轮机的塔架(51)上的风力涡轮机机舱(50)，其中所述风力涡轮机机舱(50)包括机舱框架(54)和传动链，所述传动链包括变速箱(55)，并且所述风力涡轮机机舱附接有转子，所述转子包括由至少一个转子轴承(56)支撑的转子轮毂(52)和一个或多个叶片(53)，当被安装在所述塔架(51)上时，所述至少一个转子轴承(56)由管状部分(57)支撑在所述机舱框架(54)的离所述塔架(51)最远的端部处，其特征在于：
-所述变速箱(55)包括变速箱壳体(58)，所述变速箱壳体不构成所述机舱框架(54)的一部分，
-所述变速箱壳体(58)通过连接到机舱框架法兰(67)的变速箱法兰(66)刚性地且轴向地连接到所述机舱框架(54)，由此如在沿着从所述变速箱(55)的输入(I)到输出(O)的参考轴线的方向上所看到的、所述变速箱法兰(66)的位于离所述变速箱(55)的输入侧(I)最远的一侧连接到所述机舱框架法兰(67)的离所述风力涡轮机的所述塔架(51)最远的端部，并且
-所述变速箱(55)的输入轴(76)通过在所述变速箱壳体(58)外侧的柔性的独立连接部分(77)连接到所述转子轮毂(52)。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述独立连接部分(77)利用螺栓(78,79)连接到所述转子轮毂(52)和所述变速箱(55)的所述输入轴(76)，其中所述螺栓(78,79)被实现为橡胶衬套。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述变速箱(55)是单级行星齿轮变速箱，所述单级行星齿轮变速箱包括第一行星齿轮级(59)。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述变速箱(55)是双级行星齿轮变速箱，所述双级行星齿轮变速箱包括第一行星齿轮级(59)和第二行星齿轮级(68)。
5.根据权利要求3所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述变速箱(55)的所述第一行星齿轮级(59)位于所述机舱框架(54)的外侧。
6.根据权利要求4所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述变速箱(55)的所述第一行星齿轮级(59)和所述第二行星齿轮级(68)位于所述机舱框架(54)的外侧。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述传动链进一步包括发电机(80)，所述发电机位于所述机舱框架(54)中。
8.根据权利要求7所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述发电机(80)具有发电机壳体，其中所述发电机壳体不构成所述机舱框架(54)的一部分。
9.根据权利要求7所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述发电机(80)的重量由所述变速箱壳体(58)支撑。
10.根据权利要求7所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述发电机(80)的重量由将所述发电机(80)连接到所述机舱框架(54)的连接部分(82)支撑。
11.根据权利要求7所述的风力涡轮机机舱(50)，其中所述发电机(80)的转子(83)连接到所述变速箱(55)的输出轴(84)。
12.根据权利要求1至2中任一项所述的风力涡轮机机舱(50)，进一步包括起重机(88)，所述起重机位于所述机舱框架(54)上。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的风力涡轮机机舱(50)，进一步包括接近平台(90)，所述接近平台用于改进位于所述风力涡轮机机舱(50)的外侧的所述风力涡轮机机舱(50)的部分的可接近性。
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