CN102822510A - 用于风力发电设备的偏航驱动器的液压制动装置以及用于其的控制装置 - Google Patents

用于风力发电设备的偏航驱动器的液压制动装置以及用于其的控制装置 Download PDF

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Abstract

一种用于在风力发电设备的机舱中的偏航驱动器的液压的制动装置，带有与机舱抗扭地相连接的制动盘环，多个盘式制动器以分布在制动盘环的周缘上的方式与制动盘环相关联，其中，至少一个盘式制动器设有与其它盘式制动器不同的摩擦衬片组件，其摩擦系数相对于其它盘式制动器减小。

Description

用于风力发电设备的偏航驱动器的液压制动装置以及用于其的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于风力发电设备(Windkraftanlage)的机舱(Kanzel)的偏航驱动器(Azimutantrieb)的液压的制动装置，其带有与机舱抗扭地相连接的(drehfest)制动盘环(Bremsscheibenring)，多个盘式制动器以分布在制动盘环的周缘上的方式与制动盘环相关联，本发明也涉及一种用于操控这种类型的液压制动装置的控制装置以及用于控制这种类型的液压制动装置的方法。
背景技术
用于风力发电设备的偏航驱动器的这种类型的液压制动装置是普遍已知的。这种类型的风力发电设备具有固定地竖立(aufstehen)在底座上的塔架，在该塔架的顶端处水平地可旋转地支承有支承风力转子(Windrotor)的机舱。为了使机舱相对于固定的塔架旋转，设置偏航驱动器。为了在调整的旋转位置中例如在风向上使机舱止动(blockieren)，设置液压的制动装置。该液压的制动装置也用于，在机舱的旋转运动时建立受控的制动效果(Bremswirkung)。该制动装置具有与机舱抗扭地相连接的制动盘环，该制动盘环与机舱的旋转轴线同轴地取向并且具有相对大的直径。以分布在制动盘环的周缘上的方式设置多个钳形地包围制动盘环的相应的盘区段的盘式制动器，该盘式制动器通过承载组件静止地固定在塔架处。优选地，多于十个盘式制动器布置成分布在制动盘环的周缘上。为了可在调整的风向上使机舱止动，利用约170bar的制动压力同时加载所有盘式制动器。这代表制动装置的保持模式。为了在旋转模式中使机舱的旋转成为可能且尽管如此将受控的制动效果施加到制动盘环上并且由此施加到机舱上，在旋转模式中，利用减小的约10bar的压力使盘式制动器运行。由此，在旋转模式中，盘式制动器的所有摩擦衬片也以一定的压力贴靠在制动盘环处。由此，可产生尖锐刺耳噪声(Quietschgeräusch)和摩擦噪声，在风力发电设备的环境中这些噪声可视作为起干扰作用的。
发明内容
本发明的目的为，实现开头提及的类型的制动装置、控制装置以及方法，其至少很大程度上减小在机舱的旋转模式中起干扰作用的噪声。
对于液压制动装置，该目的通过以下方式实现，即至少一个盘式制动器设有与其它盘式制动器不同的摩擦衬片组件，该摩擦衬片组件的摩擦系数相对于其它盘式制动器为减小的。根据本发明的解决方案由此出发，即在制动盘环的滑动过程中带有减小的摩擦系数的摩擦衬片组件在任何时候引起小的噪声。
在本发明的设计方案中，该至少一个带有不同的摩擦衬片组件的盘式制动器具有至少一个可松开的罩壳侧壁(Gehäuseseitenwange)，该罩壳侧壁在松开的状态中使侧向地取出摩擦衬片组件成为可能。因此，根据本发明的制动装置具有不同地设计的盘式制动器。如此设计至少一个盘式制动器，即使侧向地取出摩擦衬片组件成为可能。这具有的优点为，可在不必从其在制动盘环处的位置中松开相应的盘式制动器的情况下更换相应的摩擦衬片。仅仅必须如此布置盘式制动器，即侧向地在盘式制动器旁边、也就是说在机舱的制动盘环的周向上有足够的空间用于取出摩擦衬片组件和插入新的摩擦衬片组件。
对于用于不仅对于机舱的保持模式而且对于机舱的旋转模式操控液压的制动装置的控制装置来说，基于本发明的目的通过以下方式实现，即在保持模式中以保持压力控制所有盘式制动器，并且在机舱的旋转模式中通过数量减少的以保持压力被控制的盘式制动器产生制动压力，并且无压力地控制其余盘式制动器。减少的盘式制动器数量取决于应用的盘式制动器的总数，并且在机舱的旋转模式中，通过至少一个单个的以保持压力被控制的盘式制动器产生制动压力。优选地，设置两个这样的盘式制动器，即，当机舱处于旋转模式中以保持压力控制该盘式制动器。数量方面有利地为两个的在旋转模式中以保持压力被控制的盘式制动器与优选地另外十二个无压力地控制的盘式制动器相组合。保持压力为这样的限定的压力，即其对于所有盘式制动器是相同的。以有利的方式，以保持压力控制的盘式制动器的数量小于在旋转模式中无压力地控制的盘式制动器的数量。代替无压力地控制、也就是以零进行控制，同样可能的是，利用相对于保持压力显著减小的压力加载这些盘式制动器。
在本发明的设计方案中，该至少一个在旋转模式中以保持压力被控制的盘式制动器具有带有相对于无压力地被控制的盘式制动器减小的摩擦系数的摩擦衬片组件。由此，在旋转模式中，实现进一步改进的噪声减小。因为通过在旋转模式中仅仅压力加载数量很少的盘式制动器，必然已经减少了以压力在制动盘环上滑动的面的数量。因为仅仅压力加载的盘式制动器利用其摩擦衬片组件紧紧地贴靠在制动盘环的相应的面处。通过选择带有减小的摩擦系数的摩擦衬片组件，进一步减小通过滑动摩擦产生的噪声生成。
在本发明的另一设计方案中，在旋转模式和保持模式中盘式制动器的保持压力在120和200bar之间的范围中。以尤其有利的方式，或者利用在120和200bar之间的最大保持压力操控所有盘式制动器，或者无压力地接通(schalten)这些盘式制动器。不必以减小的制动压力控制，但是根据另一设计方案这是可能的。根据本发明，通过以下方式实现在旋转模式中所需的减小的制动压力，即，仅仅少数盘式制动器、但是至少一个盘式制动器保持利用保持压力被加载，相反地无压力地接通其它盘式制动器。因此，可利用极其简单的控制部件构建液压回路。
在本发明的另一设计方案中，所有盘式制动器联接到共同的液压回路处，并且可取决于压力操控的液压的锁止元件(尤其为止回阀)与该至少一个在旋转模式中以保持压力被控制的盘式制动器的联接管路相关联。以尤其有利的方式，设置这样的止回阀用于该至少一个盘式制动器，即在液压控制的相应的通风过程时，通过该止回阀关闭相应的联接管路，该止回阀防止在该至少一个盘式制动器的区域中的压力卸载。
对于用于控制液压的制动装置的方法(其中，在保持模式中以保持压力控制所有盘式制动器并且在旋转模式中将减小的制动压力施加到制动盘环上)，通过以下方式实现基于本发明的目的，即在旋转模式中以完全的保持压力控制至少一个盘式制动器，并且无压力地控制其余盘式制动器。由此，通过盘式制动器总体上将期望的减小的制动压力施加到制动盘环上。减小噪声的优点与简单地构建液压回路(Hydraulikschaltung)的可能性相结合。
附图说明
从权利要求中以及从以下对本发明的优选的实施形式的描述中得到本发明的其它优点和特征，根据图纸示出该优选的实施形式。
图1示意性地以部分地剖开的图示在带有液压的制动装置的可旋转的机舱的区域中显示了风力发电设备的一种实施形式，
图2以放大的示意性的图示显示了根据图1的用于机舱的液压的制动装置的俯视图，
图3以进一步放大的图示显示了根据图2的制动装置的局部III，
图4以放大的透视的图示显示了在根据图2的制动装置中应用的盘式制动器的第一类型，以及
图5显示了在根据图2的制动装置中应用的盘式制动器的第二类型。
具体实施方式
根据图1，风力发电设备具有以固定的底座为基础的塔架1，其在其顶端的区域中载有机舱2。机舱2以相对于塔架1可绕垂直的旋转轴线水平地旋转的方式被支承。机舱载有风力转子3，以基本上已知的方式通过风将风力转子3置于旋转中并且风力转子3用于借助于发电机产生电流。为了可使机舱2旋转，以未详细示出的方式设置偏航驱动器。为了可在期望的旋转位置中使机舱2止动并且为了在通过偏航驱动器使机舱2旋转时将受控的制动效果施加到机舱2上，设置制动装置，将根据图2至5详细对制动装置进行描述。
制动装置具有制动盘环4，其抗扭地与机舱2相连接并且与机舱2相对于塔架1的旋转轴线同轴地取向。制动盘环4关联有多个盘式制动器5,6，该盘式制动器5,6布置成分布在制动盘环4的周缘上。如可根据图2看出的那样，总共设置十四个盘式制动器5,6，其彼此成对地关联。所有盘式制动器5,6具有钳形的制动罩壳，该制动罩壳在制动盘环4的上侧和下侧的区域中包围制动盘环4。在制动盘环4的两侧上，每个盘式制动器5,6分别具有至少一个制动活塞以及摩擦衬片组件8,8a。由此，在制动活塞相应地加载压力时，可使盘式制动器5,6的摩擦衬片组件8和8a从上和从下压靠制动盘环4的相应的面区段。所有盘式制动器5,6实施成液压盘式制动器。液压地压力加载或无压力地接通相应的制动活塞。
为了液压地操控盘式制动器5和6，设置液压的控制单元S，该控制单元S通过液压管路S1,S2操控盘式制动器5和6的相应的制动活塞。
如可根据图2和3看出的那样，液压的制动装置具有两种不同类型的盘式制动器5和6。总共设置十二个根据图5的盘式制动器5以及两个根据图4的盘式制动器6。在盘式制动器5中，摩擦衬片组件8a仅仅可向上或向下从制动罩壳中松开。相反地，在根据图2至4的盘式制动器6中，制动罩壳在相对的侧边上不仅对于上制动钳区段而且对于下制动钳区段分别具有两个可取下的罩壳侧壁7。罩壳侧壁7通过螺栓连接与制动罩壳的相应的罩壳区段相连接。在取下相应的罩壳侧壁区段7之后可实现侧向地取出相应的摩擦衬片组件8，并且从该侧插入新的摩擦衬片组件8。这具有的重要的优点为，在各个盘式制动器6已装配在制动盘环4处的状态中可进行摩擦衬片组件8的更换。相反地，仅仅在从制动盘环4处相应地拆卸并移除各个盘式制动器5之后，才可能更换每个盘式制动器5的摩擦衬片组件8a。
在所示出的实施例中，与盘式制动器5的摩擦衬片组件8a相比，两个盘式制动器6的摩擦衬片组件8具有减小的摩擦系数。
在风力发电设备的运行中，以如下方式控制制动装置：
在保持模式中(在其中机舱2已经在期望的风向上取向并且应被锁止在该已取向的旋转位置中)，利用在170和180bar之间的制动压力(保持压力)加载所有盘式制动器5和6。
一旦应使机舱2旋转，则无压力地接通十二个盘式制动器5。相反地，利用约170至180bar的制动压力继续加载两个盘式制动器6。由于两个盘式制动器6的摩擦衬片组件8同时具有减小的摩擦系数，因此在该旋转模式中两个盘式制动器6的制动压力不够用于使制动盘环4止动。相反地，两个盘式制动器6的制动压力仅仅引起作用到制动盘环4上的期望的受控的制动效果，以用于在机舱的旋转期间施加足够的转矩，该转矩防止作用到偏航驱动器的传动机构上的不期望的起振荡作用的运动。由于该“滑动制动”，两个盘式制动器6的摩擦衬片组件8相对快地磨损。然而，由于不必拆卸盘式制动器6以用于更换摩擦衬片组件8，快速地更换摩擦衬片组件8是可能的。此外，仅仅两个盘式制动器6的摩擦衬片组件8磨损，相反地，其余十二个盘式制动器的摩擦衬片组件8a近乎不具有磨损，因为基本上在机舱2的静态的状态中施加期望的保持压力。
如可根据图2看出的那样，两对盘式制动器5,6(其分别包括带有可侧向地更换的摩擦衬片组件8的盘式制动器6)彼此邻近地沿着制动盘环4布置，其中，在这两对盘式制动器5,6之间的间距大于在其余对的盘式制动器5之间的间距。此外，带有可侧向地更换的摩擦衬片组件8的两个盘式制动器6布置在两个盘式制动器对的彼此面对的侧边上，从而对于两个盘式制动器6来说，可利用在盘式制动器5,6对之间的较大的间距，以用于拆卸罩壳侧壁7和更换摩擦衬片组件8。
由此，通过根据本发明的实施形式，设置两个不同的液压的操控一方面用于机舱2的保持模式并且另一方面用于机舱2的旋转模式。在保持模式中，利用相应地最大的制动压力加载所有盘式制动器5和6。相反地，在旋转模式中，使盘式制动器5通风并且由此无压力地控制盘式制动器5。相反地，在盘式制动器6中保持最大的制动压力。根据一种尤其简单的实施形式，在盘式制动器6的液压管路S1的区域中设置止回阀，在通过整个液压回路的控制单元S进行通风时，通过相应的压力降使止回阀转换到其锁止位置中，从而在两个盘式制动器6中保持期望的制动压力。同样，为了机舱的维护或类似情况而无压力地接通盘式制动器6，可手动地或通过附加的控制元件使止回阀再次转换到其打开位置中。

Claims (8)

1. 一种用于风力发电设备的机舱的偏航驱动器的液压的制动装置，该制动装置带有与所述机舱抗扭地相连接的制动盘环，多个盘式制动器以分布在所述制动盘环的周缘上的方式与所述制动盘环相关联，
其特征在于，至少一个盘式制动器(6)设有与其它盘式制动器(5)不同的摩擦衬片组件(8)，该摩擦衬片组件(8)的摩擦系数相对于所述其它盘式制动器(5)为减小的。
2. 根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述至少一个带有不同的摩擦衬片组件(8)的盘式制动器(6)具有至少一个可松开的罩壳侧壁(7)，该罩壳侧壁(7)在松开的状态中使侧向地取出所述摩擦衬片组件(8)成为可能。
3. 一种用于操控根据权利要求1的前序部分或权利要求1所述的液压的制动装置的控制装置，其特征在于，在机舱(2)的保持模式中以保持压力控制所有盘式制动器(5,6)，并且在所述机舱(2)的旋转模式中由数量减少的以保持压力被控制的盘式制动器(6)产生制动压力，并且无压力地控制其余盘式制动器(5)。
4. 根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述至少一个在所述旋转模式中以保持压力被控制的盘式制动器(6)具有带有相对于所述无压力地被控制的盘式制动器(5)减小的摩擦系数的摩擦衬片组件(8)。
5. 根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述制动装置具有两个在所述旋转模式中以保持压力被控制的盘式制动器(6)以及十二个在所述旋转模式中无压力地被控制的盘式制动器(5)。
6. 根据权利要求3至5中任一项所述的控制装置，其特征在于，在所述旋转模式和所述保持模式中所述盘式制动器(5和6)的保持压力在120和200bar之间的范围中。
7. 根据权利要求3至6中至少一项所述的控制装置，其特征在于，所有盘式制动器(5和6)联接到共同的液压回路处，并且可取决于压力操控的液压的锁止元件、尤其地止回阀与所述至少一个在所述旋转模式中以保持压力被控制的盘式制动器(6)的联接管路(S1)相关联。
8. 一种用于控制根据权利要求1的前序部分或权利要求1所述的液压的制动装置的方法，其中，在保持模式中以保持压力控制所有盘式制动器(5和6)并且在旋转模式中将减小的制动压力施加到制动盘环(4)上，其特征在于，在所述旋转模式中以完全的保持压力控制至少一个盘式制动器(6)，并且无压力地控制其余盘式制动器。
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