CN103229038A - 风力传动装置测试台架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力传动装置测试台架，其具有两个布置在回路中的风力传动装置（1、2），所述风力传动装置相互朝向地在驱动侧（3、4）上相互连接，并且在从动侧（5、6）上相互作用连接，其中在所述回路中还设有驱动单元（15）和负载单元（14），其中所述负载单元（14）在测试运行中将可调节的扭矩导入到所述回路中，并且所述驱动单元（15）使所述风力传动装置（1、2）处于转动状态中，其特征在于，所述风力传动装置（1、2）分别在从动侧（5、6）上与各一个扭杆（10、11）相连接，其中一个扭杆（11）构造为空心轴并且另一个扭杆（10）构造为实心轴，其中引导所述构造为实心轴的扭杆（10）经由贯通部（7、8）穿过两个风力传动装置（1、2），并且与另一个扭杆（11）同轴地朝向与所述另一个扭杆相连接的风力传动装置（2）的从动侧（6）引导，其中所述负载单元（14）与两个扭杆（10、11）相连接，并且在测试运行中两个具有可调节的扭矩的扭杆（10、11）相互张紧。

Description

风力传动装置测试台架

技术领域

本发明涉及一种风力传动装置测试台架，其具有两个布置在回路中的风力传动装置，所述风力传动装置相互朝向地在驱动侧上相互连接，并且在从动侧上相互作用连接，其中在所述回路中此外设有驱动单元和负载单元，其中所述负载单元在测试运行中将可调整的扭矩导引到所述回路中，并且所述驱动单元使所述风力传动装置处于转动状态。

背景技术

在风力发电设备中，通常使用中间接通的传动装置以将转子的慢速的转动转换成快速的、用于驱动发电机的旋转，所述传动装置在此通常以行星结构方式或者圆柱齿轮结构方式构造。在此这类风力传动装置尤其必须要符合一定标准，即在具有较小的尺寸和重量以及较长的使用寿命和较低的维修费用的同时具有较高的、可传递的功率。出于这个原因，风力传动装置在制造方面要经受成本高昂的测试，以便能够保证其无故障的运行。为此设置的风力传动装置测试台架在此专门匹配于风力传动装置的特性。

在测试运行中，为了提供通过转子在安装好的状态下产生的、在驱动侧上的负载，在此通过负载单元在驱动侧上利用扭矩加载风力传动装置，并且此外通过驱动单元驱动风力传动装置。然而风力传动装置的较高的传动比在此要求在驱动侧上具有非常高的转矩，并且与之相应地要求具有高效的进而大型的驱动单元。为了避免这种情况，因此对于风力传动装置测试台架来说则经常在所谓的“背靠背”布置方式中放置两个风力传动装置。在此，两个风力传动装置相互朝向地在驱动侧上相互连接，并且在从动侧上相互作用连接，其中所述负载单元和所述驱动单元设置在从动侧上。由此构造动力回路，其中一个风力传动装置在从动侧上通过驱动单元驱动，在驱动侧上转换该运动，并且利用较高的转矩传递到另一个风力传动装置的驱动侧上，而其在从动侧上又与另一个风力传动装置的从动侧相连。在此，外部的负载由负载单元提供地引入到动力回路中。

通常在此已知风力传动装置测试台架，其中将负载单元设计成液压机械的或者纯机械的，并且实现了风力传动装置在从动侧上的连接以及实现了通过负载单元、经由位于外部的扭杆或者附加的传动装置所引入的扭矩的回馈。

此外，由文献CN 1896709 A公开了一种风力传动装置测试台架，其中两个按照背靠背布置方式的风力传动装置布置在回路中并且在驱动侧上相互连接，以及在从动侧上相互作用连接。在此，在一个传动装置的从动侧上设有电动机，并且在另一个风力传动装置的从动侧上设有发电机，其一方面为回路的驱动单元并且另一方面为回路的负载单元。在此通过电动机将扭矩引入到回路中，并且通过将与其相连接的风力传动装置的在从动侧上的转动转换成电功率来进行相对于发电机的反馈。在此，通过两个风力传动装置纯电气的、在从动侧上的作用连接也能够测试在背靠背布置方式中具有不同传动比的风力传动装置。

发明内容

基于前述的现有技术，本发明的任务在于提供一种风力传动装置测试台架，借助所述风力传动装置测试台架能够可靠地且以较低的成本测试风力传动装置、尤其是多兆瓦级的、在5兆瓦至10兆瓦范围中的中速传动的风力传动装置。

该任务通过权力要求1的前述部分并且结合其特征部分的特征来解决。接下来的从属权利要求分别给出了本发明的有利的改进方案。

本发明包含以下技术教导：风力传动装置分别在从动侧上与各一个扭杆相连接，其中一个扭杆构造为空心轴，并且另一个扭杆构造为实心轴。在此，引导所述构造为实心轴的扭杆经由在两个风力传动装置中的贯通部穿过两个风力传动装置，并且与所述构造为空心轴的扭杆同轴地、朝向与所述构造为空心轴的扭杆相连接的风力传动装置的从动侧引导。两个扭杆在此与负载单元相连接，所述负载单元使这些在测试运行中具有可调整的扭矩的扭杆相互张紧。

借助风力传动装置测试台架的这种设计方案，所述回路构造为纯机械的，并且在此同时经由贯通部穿过两个风力传动装置从而放弃外部引导的扭杆或者甚至放弃附加的传动装置。由于两个风力传动装置在从动侧上通过两个经由负载单元相互张紧的扭杆而相互作用连接，并且由于因此在从动侧上在一个风力传动装置上可量取的转动又可供在另一个风力传动装置的从动侧上使用，所以用于驱动风力传动装置的驱动单元必须仅仅克服两个转动的传动装置的功率损耗。因此能够明显更小地构造驱动单元。为了将扭杆穿过两个风力传动装置，在此可以使用传动装置的已经存在的中央的贯通部，经由所述贯通部在安装好的状态下在风力发电设备中将电气的和/或液压的供给管路引导到转子，例如用于液压的或者电气的系统以及转子或者说叶片的传感装置。与之相应地，在此不需要对风力传动装置进行附加的加工。

与此不同的是，在已知的、机械构造的回路中，必须通过附加的传动装置或者位于外部的扭杆实现反馈，这相应地提高了风力传动装置测试台架的花费或者说场地需求。根据文献CN 1896709 A对于电气的反馈来说，由于在一个风力传动装置的从动侧上量取的机械功率通过发电机回馈为电功率，并且由于电功率重新通过发电机转换成机械功率，系统的功率损耗必须不仅得到补偿，而且通过电动机提供了用于驱动两个相互张紧的风力传动装置的全部所需的转矩。由于需要高于50 kNm的力矩，在功率级别为5兆瓦至10兆瓦的中速传动的风力传动装置的领域中，电动机在此处于其功率极限。因而不能实现或者只有利用巨大的成本才能够在5兆瓦至10兆瓦的功率级别中实现文献CN 1896709 A所述的系统。

在本发明的改进方案中，通过插接啮合部构造相应的风力传动装置的从动侧与各所属的扭杆的连接。有利地，在此分别利用相应的风力传动装置的行星级的太阳轴建立这种在从动侧上的连接。由此能够示出相应的风力传动装置与各个所属的扭杆的、能够快速建立的连接，由此能够缩短用于将风力传动装置装备到风力传动装置测试台架上所需的时间。

根据本发明的一种设计方案，所述驱动单元放置在所述风力传动装置的、背离所述负载单元的侧面上。通过将负载单元布置在风力传动装置的一侧上并且将驱动单元布置在风力传动装置的另一侧上，能够实现围绕风力传动装置的均匀分布。然而，在本发明的范围中还可以考虑将驱动单元以其他方式放置在动力回路中，例如也可以放置在负载单元之后。

在本发明的改进方案中，所述负载单元由液压的摆动马达构成。其优点在于：通过液压系统能够毫无问题地示出用于使两个扭杆相互张紧所需的扭矩，并且此外能够对具有不同传动比的风力传动装置进行测试，因为液压的摆动马达的转速是可变的。

根据本发明的另一种有利的设计方案，所述驱动单元由电动机构成。由此可以实现紧凑的并且能够有效调节的驱动单元。

在本发明的改进方案中，所述扭杆在所述风力传动装置的相应的贯通部中通过密封元件相对于传动装置内腔密封。

有利地，所述密封元件构造为各一个在相应的贯通部中与所述扭杆同轴地放置的、密封的管。由此能够有效地避免将脏物不期望地带入到相应的传动装置内腔中并且有效地避免润滑剂的排出。

附图说明

接下来根据附图连同对本发明的优选的实施方式的描述详细示出其他的、改进本发明的措施。

具体实施方式

唯一的附图示出了根据本发明的风力传动装置测试台架的极其示意性的示图，借助所述风力传动装置测试台架，风力传动装置优选能够在制造完成后经受最终检验。正如可以看出的那样，在根据本发明的风力传动装置测试台架上设置两个风力传动装置1和2，所述风力传动装置在此未进一步详细示出，其中所述风力传动装置1和2以对于本领域技术人员来说已知的方式方法以行星结构方式构造。在风力传动装置测试台架上，这两个风力传动装置1和2在此按照背靠背布置（Back-to-Back-Anordnung）方式相互镜像地定位，从而使得风力传动装置1和2的驱动侧3和4分别对置。

在相应的风力传动装置1或2的安装好的状态中，驱动侧3或者说4与风力发电设备的转子耦接，而相应的风力传动装置1或者2的从动侧5或者说6与风力发电设备的发电机相连接。此外，在两个风力传动装置1和2中的每个风力传动装置的中央，分别在驱动侧3或者说4与从动侧5或者说6之间贯通部7或者说8延伸穿过相应的风力传动装置1或者说2，通过所述风力传动装置在安装好的状态中电气的和/或液压的供给管路由相应的从动侧5或者说6引导到相应的驱动侧3或者说4。通过该供给管路，相应地供给转子和/或在其上联接的转子叶片以示出调节任务（Stellaufgabe）或者以供给从那里合并的传感器。

此外正如从唯一的附图中所得出的那样，在风力传动装置1和2之间布置有空心轴9，所述空心轴在轴向的端部上分别与驱动侧3和4相连接，进而风力传动装置1和2在驱动侧上相互耦接。作为特性，现在风力传动装置1在从动侧5上与构造为实心轴的扭杆10并且风力传动装置2在从动侧6上与构造为空心轴的扭杆11分别相连。扭杆10和11与相应的从动侧5或者说6的连接在此通过这里未进一步详细示出的插接啮合部构造，所述插接啮合部优选分别利用相应的风力传动装置1或者说2的行星级的太阳轴制成。

扭杆10和11现在分别在进一步的运行中与布置在风力传动装置2的从动侧6上的负载单元14相连接，其中为此与扭杆11同轴地引导扭杆10穿过风力传动装置1和2的贯通部7和8。负载单元14在此优选设计成液压的摆动马达，所述摆动马达在被加载以处于压力下的流体时将两个具有相应的扭矩的扭杆10和11相互张紧。扭杆10和11因此通过负载单元14相互间接地耦接，从而使得风力传动装置1和2的从动侧5和6也相互作用连接。与之相应地，在风力传动装置2的从动侧6上可量取的转矩重新机械地回馈到风力传动装置1的从动侧5。

为了驱动两个在测试运行中的风力传动装置1和2，此外在风力传动装置1的从动侧5上设有驱动单元15，所述驱动单元与扭杆10相连接并且能够使其处于转动状态。驱动单元15在此优选构造为电动机，其中在本发明范围中也可以考虑其他设计方案，例如以液压马达形式构造。此外，驱动单元15也可以布置在由驱动侧3和4与风力传动装置1和2的从动侧5和6的间接的耦接部之间的连接形成的动力回路（Leistungskreislauf）的另一个位置上。在此，也可以考虑布置在负载单元14的背离风力传动装置2的一侧上。

此外，在贯通部7和8穿过相应的风力传动装置1或者说2的区域中分别设有密封的管16或者说17，所述管分别与扭杆10和11同轴地放置，并且使相应的风力传动装置1或者说2的传动装置内腔相对于贯通部7或者说8密封。通过该管16或者说17有效地避免了将脏物带入到传动装置内腔中并且有效地避免了润滑剂从其中排出。

在根据本发明的风力传动装置测试台架的测试运行中，首先两个扭杆10和11通过具有分别调整过的扭矩的负载单元14相互张紧。在之后对扭杆10进行驱动时，由驱动单元15引起的转动根据风力传动装置1的减速传动的传动比也作用在驱动侧3上，并且通过刚性的耦接部经由空心轴9也传递到风力传动装置2的驱动侧4上。根据风力传动装置2的传动比又加速传动相对于从动侧6的转动，并且经由扭杆6以及借助负载单元14和扭杆10又回馈到风力传动装置1的从动侧5，所述传动比在此由于刚性的、相对于风力传动装置1的反馈（Rückkopplung）必须相当于风力传动装置1的传动比。由于该回馈（Rückführung），用于驱动两个风力传动装置1和2的驱动单元15必须仅仅补偿两个转动的传动装置1和2的功率损耗，从而其根据对此仅仅必要的、较小的转矩能够相应较小地确定尺寸。

根据风力传动装置测试台架的按本发明的设计方案，也能够毫无问题地对在5兆瓦至10兆瓦范围中的多兆瓦级中速传动的风力传动装置进行测试，而不必对此设置具有较高的、可示出的转矩的驱动单元或者附加的传动装置。此外，从风力传动装置2的从动侧6到风力传动装置1的另一个从动侧5的机械的回馈极其紧凑，并且设有少量构件，这相应地避免了用于设计风力传动装置测试台架的花费。最终，通过使用已经存在于风力传动装置1和2中的贯通部7和8也能够快速构造测试台架。

Claims (8)

1.一种风力传动装置测试台架，其具有两个布置在回路中的风力传动装置（1、2），所述风力传动装置相互朝向地在驱动侧（3、4）上相互连接，并且在从动侧（5、6）上相互作用连接，其中在所述回路中还设有驱动单元（15）和负载单元（14），其中所述负载单元（14）在测试运行中将可调节的扭矩导入到所述回路中，并且所述驱动单元（15）使所述风力传动装置（1、2）处于转动状态，其特征在于，所述风力传动装置（1、2）分别在从动侧（5、6）上与各一个扭杆（10、11）相连，其中一个扭杆（11）构造为空心轴并且另一个扭杆（10）构造为实心轴，其中引导所述构造为实心轴的扭杆（10）经由贯通部（7、8）穿过两个风力传动装置（1、2），并且与另一个扭杆（11）同轴地朝向与所述另一个扭杆相连接的风力传动装置（2）的从动侧（6）引导，其中所述负载单元（14）与两个扭杆（10、11）相连接，并且在测试运行中两个具有可调节的扭矩的扭杆（10、11）相互张紧。

2.按照权利要求1所述的风力传动装置测试台架，其特征在于，通过插接啮合部（12、13）构造相应的风力传动装置（1、2）的从动侧（5、6）与各所属的扭杆（10、11）的连接。

3.按照权利要求1或2所述的风力传动装置测试台架，其特征在于，分别利用相应的风力传动装置（1、2）的行星级的太阳轴建立相应的风力传动装置（1、2）的从动侧（5、6）与所属的扭杆（10、11）的连接。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的风力传动装置测试台架，其特征在于，所述驱动单元（15）放置在所述风力传动装置（1、2）的、背离所述负载单元（14）的侧面上。

5.按照前述权利要求中任一项所述的风力传动装置测试台架，其特征在于，所述负载单元（14）由液压的摆动马达构成。

6.按照前述权利要求中任一项所述的风力传动装置测试台架，其特征在于，所述驱动单元（15）由电动机构成。

7.按照前述权利要求中任一项所述的风力传动装置测试台架，其特征在于，所述扭杆（10、11）在所述风力传动装置（1、2）的相应的贯通部（7、8）中通过密封元件相对于传动装置内腔密封。

8.按照权利要求7所述的风力传动装置测试台架，其特征在于，所述密封元件构造为各一个在相应的贯通部（7、8）中与所述扭杆（10、11）同轴地放置的、密封的管（16、17）。

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