CN103994033A - 具有改进的偏航控制的风轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风轮机，包括塔架(1)和安装在塔架的顶部上的机舱(102)，所述风轮机还包括：用于机舱相对于塔架的偏航动作的支承结构(3，4)和用于所述偏航动作的驱动组件(5，6)，所述驱动组件又包括至少一个动力单元(5)，所述动力单元固定地连接到机舱，所述动力单元包括马达(51)及轮(52)，所述轮适于由马达驱动且与固定地连接到塔架的环(6)接合，以实施偏航动作，其中，环与轮接合的区域与支承结构分离地定位，其特征在于，马达位于轮的下方。优选地，支承结构是摩擦支承结构，所述摩擦支承结构包括固定地连接到机舱的插入部分(3)和固定地连接到塔架并与插入部分夹持接合的夹持部分(4)。

Description

具有改进的偏航控制的风轮机
本申请是申请日为2010年6月30日、申请号为201010221331.X、发明名称为“具有改进的偏航控制的风轮机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种风轮机，包括塔架和安装在塔架的顶部上的机舱，所述风轮机还包括用于机舱相对于塔架的偏航动作的支承结构和用于所述偏航动作的驱动组件。
背景技术
在风能工业中，人们日益偏向选择尺寸和功率输出增大的风轮机，其会引起关于风轮机负载的处理的问题。这种负载包括作用在偏航系统上的负载，偏航系统需要大的构件，例如支承元件和具有实施偏航动作的马达的动力单元。然而，现有偏航系统难以获得紧凑和可运输的机舱设计，和/或在组装和维护过程中会限制接近空间。例如，公开于WO2008/077983A1、DE102007/056763A1和EP1571334A1的驱动组件在机舱中占据相当大的空间，因此限制了其中的容积。而且，WO2008/053017A2描述了一种在维护集成的支承结构和驱动元件中存在困难的系统。
发明内容
本发明的目的是提供这样一种风轮机偏航系统，其允许紧凑和可运输的机舱设计且/或在组装和维护过程中具有更大的接近空间。
上述目的通过一种根据权利要求1的风轮机实现。因此，本发明提供了一种风轮机，所述风轮机包括塔架和安装在塔架的顶部上的机舱，所述风轮机还包括用于机舱相对于塔架的偏航动作的支承结构和用于所述偏航动作的驱动组件，所述驱动组件又包括至少一个动力单元，所述动力单元安装到机舱，所述动力单元包括马达和轮，所述轮适于由马达驱动且与固定地连接到塔架的环接合，以实施偏航动作，其中，环与轮接合的区域与支承结构分离地定位，其特征在于，马达位于轮的下方。
由于马达位于轮的下方，因此动力单元可向下突出到塔架中而不是向上突出到机舱中。加之采用的是与轮与塔架接合的区域的支承结构相分离的设计，这释放了机舱中的空间，且改善了偏航系统部件的可达性，以进行组装和维护。基本上，容积和可达性的受限问题通过颠倒动力单元和使偏航支承结构与偏航驱动构件分离而得到解决，使得它们全都可由架构和维护人员从塔架单独地接近，而不会侵入机舱的有限空间中。换言之，重要的偏航系统部件分离，并集成到塔架顶部中而不是集成到机舱中。塔架顶部没有相邻的构件，因此具有较少的限制。
本发明为用于风轮机的偏航动作的动力单元提供了大的、容易接近的空间。这使得可例如基于湍流强度高度灵活地升级各个风轮机，而且还易于针对大的风轮机相应地扩大偏航系统。而且，通过使环与轮接合的区域与支承结构分离地定位，使得偏航系统的构件容易更换。
应当指出，动力单元的马达可以为任何合适的形式，例如电的或液压的。固定到塔架的环可以是齿环，且动力单元的轮可以是齿轮，所述齿轮的齿适于啮合齿环的齿。可选地，轮也可以与环摩擦接合来实施偏航动作。在此，环与轮接合的区域或环到轮的接合区域表示轮和环的在正常操作过程中相应地与环和轮接触或接合的所有区域。
优选地，环与轮接合的区域位于支承结构下方。因此，环可在不操纵或拆卸支承结构的情况下被接近、维护或更换。
优选地，环位于塔架内。在实施例中，在环位于支承结构下方的情况下，这便于环的更换。
优选地，环与轮接合的区域位于环的内侧。在具有齿环齿或环摩擦表面的实施例中，这意味着，这种齿或这种表面是面向内的。因此，具有位于轮下方的马达的动力单元可从机舱下方的塔架内的便利位置安装、接近、维护或更换。例如，用于组装和维护人员的地板可设置在塔架内，从而允许工作人员在对所述单元操作时在大的空间下舒服地站直。此外，尤其是在环到轮的接合区域位于支承结构下方的实施例中，环可从机舱下方的塔架内的便利位置安装、接近、维护或更换。
优选地，环包括沿塔架的纵向分布的至少两个环件。在一些实施例中，环可以以两个叠放的环件的形式提供，这降低了对刚性悬置的要求，在没有明显损失强度的情况下降低了重量且使得能够更换。从而，可降低环的非对称偏斜，而不需为此增加材料，这又可降低偏航系统的重量。
应当指出，在本发明的一些实施例中，每个环件可作为一体式单元提供。然而，在优选实施例中，每个环件包括多个沿圆周分布的环区段，其中，一个环件的环区段相对于另一个环件的环区段在圆周方向上交错设置，使得一个环件中的环区段之间的接合部不与另一个环件中的环区段之间的接合部对齐。换言之，一个环件的环区段与另一个环件的环区段之间的过渡部分重叠。将环件分成环区段便于更换。尽管两个环区段之间的过渡部分对于强度非常重要，但不同的环件的环区段的交错设置确保，其中一个环件将在动力单元的轮横过另一个环件的两个环区段之间的接合部时提供全部强度。然而，应当指出，在权利要求的范围内，环可以仅包括一个环件，所述环件包括一个或多个环区段。
优选地，支承结构是摩擦支承结构，所述摩擦支承结构包括固定地连接到机舱的插入部分、和固定地连接到塔架并与插入部分夹持接合的夹持部分。因此，优选地，插入部分与机舱的连接位于夹持部分内。夹持部分可直接安装到塔架顶部凸缘上或安装在一个或多个中间接合部件上。插入部分和夹持部分的这种布置方式使得整个偏航系统能够在将它安装在塔架上之前预组装成单独的单元。而且，通过将夹持部分安装在塔架上，在机舱和塔架之间提供了平稳的载荷传递。
优选地，所述至少一个动力单元安装在插入部分上。
优选地，风轮机包括至少一个径向调节元件，所述径向调节元件固定地连接到机舱，且包括适于作用于塔架或固定地连接到塔架上的部件的调节部分，以相对于塔架调节机舱的径向位置。径向调节元件可直接地或间接地例如通过安装在支承结构的插入部分上而固定地连接到机舱。调节部分可例如适于作用于支承结构的夹持部分或直接作用于塔架。在优选的实施例中，径向调节元件可适于通过相对于夹持部分调节插入部分的位置来相对于塔架调节机舱的径向位置。
附图说明
下面，参看附图描述本发明的多个实施例，附图包括：
图1示出了风轮机的前视图；
图2示出了从具有偏航系统的图1中的风轮机的塔架的顶部的上方观看的透视图；
图3示出了图2中的偏航系统的一部分的垂直横截面；以及
图4示出了从图2中的偏航系统的一部分的下方观看的透视图。
具体实施方式
图1示出了风轮机101，所述风轮机具有塔架1、机舱102和包括轮毂和三个叶片的转子103。图2示出了具有偏航系统2的塔架1的顶部。机舱102安装在偏航系统上。偏航系统2包括用于机舱102相对于塔架1的偏航运动的支承结构。该支承结构是包括固定地连接到机舱102的插入部分3的摩擦支承结构。
可从图3中看出，支承结构还包括夹持部分4，所述夹持部分固定地连接到塔架且与插入部分3夹持接合。插入部分3与机舱102(图1)的连接位于夹持部分4内。机舱102安装在插入部分3的顶部上。夹持部分4通过螺栓连接到塔架1的上凸缘。夹持部分包括多个沿圆周分布的夹持元件41。此外，夹持部分4提供多个摩擦元件42，所述摩擦元件设置成与插入部分3接触，以允许插入部分3在夹持部分4中低摩擦地滑动。在该示例中，每个夹持元件41容纳一个摩擦元件42。为了减振目的，优选恒定或可变的预张紧负载施加于上部摩擦元件42。
偏航系统2包括用于偏航动作的驱动组件。驱动组件包括多个动力单元5，所述动力单元安装在插入部分3上，更准确地讲安装在插入部分3的下侧。每个动力单元5包括马达51、和适于由马达51驱动且位于马达51上方的齿轮52。齿轮52在支承结构3、4下方与固定地连接到塔架1的齿环6的朝内的带齿的表面啮合，以实施偏航动作。
可从图3中看出，环6包括沿塔架1的纵向分布的两个环件61。环件61经由环承载件62安装到塔架1。
可从图4看出，偏航系统包括径向调节元件7(仅在图4中部分示出了一个)，所述径向调节元件固定地连接到插入部分3的下侧。优选地，多个例如四个调节元件7在偏航系统中沿圆周分布，以沿所有径向方向相对于塔架1调节机舱102。每个调节元件7包括调节部分71，所述调节部分适于作用于夹持部分4，以相对于夹持部分4调节插入部分3的径向位置。为此，调节部分71可借助于螺栓73相对于调节元件7的固定部分72移动。
还可从图4看出，每个环件61包括多个沿圆周分布的环区段611。一个环件61的环区段611相对于另一个环件61的环区段611在圆周方向上交错布置，使得一个环件61中的环区段611之间的接合部612不与另一个环件61中的环区段611之间的接合部612对齐。

Claims (8)

1.一种风轮机，包括：塔架(1)和安装在塔架(1)的顶部上的机舱(102)，所述风轮机还包括：
-用于机舱(102)相对于塔架(1)的偏航动作的支承结构(3，4)，以及
-用于所述偏航动作的驱动组件(5，6)，所述驱动组件又包括：
-至少一个动力单元(5)，所述动力单元固定地连接到机舱(102)，所述动力单元(5)包括：
-马达(51)，以及
-轮(52)，所述轮适于由马达(51)驱动且与固定地连接到塔架(1)的环(6)接合，以实施偏航动作，
-其中，马达(51)位于轮(52)的下方，
-其特征在于，环(6)与轮(52)接合的区域与支承结构(3，4)分离地定位，支承结构(3，4)是摩擦支承结构，所述摩擦支承结构包括固定地连接到机舱(102)的插入部分(3)、和固定地连接到塔架(1)并与插入部分(3)夹持接合的夹持部分(4)。
2.如权利要求1所述的风轮机，其特征在于，环(6)与轮(52)接合的区域位于支承结构(3，4)下方。
3.如前面权利要求中任一所述的风轮机，其特征在于，环(6)位于塔架(1)内。
4.如前面权利要求中任一所述的风轮机，其特征在于，环(6)与轮(52)接合的区域位于环(6)的内侧。
5.如前面权利要求中任一所述的风轮机，其特征在于，环(6)包括沿塔架(1)的纵向分布的至少两个环件(61)。
6.如前面权利要求中任一所述的风轮机，其特征在于，每个环件(61)包括沿圆周分布的多个环区段(611)，其中，一个环件(61)的环区段(611)相对于另一个环件(61)的环区段(611)在圆周方向上交错设置，使得一个环件(61)中的环区段(611)之间的接合部不与另一个环件(61)中的环区段(611)之间的接合部对齐。
7.如前面权利要求中任一所述的风轮机，其特征在于，所述至少一个动力单元(5)安装在插入部分(3)上。
8.如前面权利要求中任一所述的风轮机，其特征在于，它包括至少一个径向调节元件(7)，所述径向调节元件固定地连接到机舱(102)，且包括适于作用于塔架(1)或固定地连接到塔架上的部件的调节部分(71)，以相对于塔架(1)调节机舱(102)的径向位置。
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