CN106795866B - 主轴固定装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种主轴固定装置(10)，用于在对风力涡轮机的布置在风力涡轮机的机舱中的重型部件执行安装和维修工作期间将主轴(4)在风力涡轮机上固定在位，其中固定装置(10)被分成多个部分以用于安装在风力涡轮机的机舱中的稳定的结构部件(2)上，该结构部件包括机舱的底架(2)。主轴固定装置(10)包括具有分接垫块(20)的可调节的压力心轴(18)，这使得能在不考虑风力涡轮机上的主轴(4)的几何形状的情况下使用固定装置(10)，并且使得其可以在不固定转子(8)的情况下被安装。主轴固定装置(10)还包括用于分别安装轻型起重机(12)和具有地面绞盘的自升式起重机(14)的设备(40)以及转子锁(24)，转子锁(24)与位于主轴固定装置(10)和底架(2)之间属于主轴固定装置(10)的致动器(36)组合，使得能够使主轴(4)和主轴轴承(38)从其在机舱中的轴承竖直地充分移动，以用于维修或更换轴承。

Description

主轴固定装置
技术领域
本发明涉及一种主轴固定装置，用于在对风力涡轮机的布置于风力涡轮机上的机舱中的重型部件执行安装和修理工作期间，将主轴固定在风力涡轮机上，其中该固定装置被分成用于安装在风力涡轮机的机舱中的稳定结构部件上的多个部分，这些稳定结构部件包括机舱的底架。
背景技术
在对风力涡轮机的机舱执行安装和维修工作期间，例如在更换和维修风力涡轮机的齿轮箱、发电机或者更换其主轴承或存在于风力涡轮机的机舱中的其它重型结构部件的情况下，通常需要执行风力涡轮机的主轴的固定。相互结合并锚固到机舱底架上的所述组件在组装状态下是稳定的，但当在涡轮机的修理和维修期间需要进行分离时，会产生静态不稳定和不平衡，这可能导致涡轮机结构件受损，因此需要固定风力涡轮机的主轴。
DE 102006013539A1(NORDEX ENERGY GMBH)公开了一种主轴固定装置，用于在对布置于风力涡轮机上的机舱中的重型部件执行安装和维修工作期间，将主轴固定在风力涡轮机上，其中固定装置被分成用于安装在风力涡轮机机舱上的稳定结构部件上的多个部分，这些稳定结构部件包括机舱的底架。
到目前为止，必须停止涡轮机，即，将其制动并用转子锁将转子固定，然后安装实际的固定装置以牢固地保持主轴，随后能够进行风力涡轮机的机舱中的组件的维修。然而，在进行主轴固定装置的安装的同时必须停止风力涡轮机的运转是不适合的，这是因为在安装固定装置所花费的时间内风力涡轮机的停顿涉及缺乏所产生的能量(动力)的形式的显著操作损失。此外，已知的主轴固定装置相对于轴的几何形状相对不灵活，这意味着在实践中需要建立和存储的不同固定装置几乎与所存在的轴的几何形状一样多，这是不适合的。此外，自升式起重机(其绞盘位于涡轮机塔架附近的地面上)的使用正在增加，这是因为由于使用大型移动式起重机处理上述大型和重型部件是多余的，使用这种起重机大大节省了维修风力涡轮机的费用水平。然而，这需要用于将具有地面绞盘的自升式起重机锚固在机舱中的设备。然而，自升式绞盘还需要存在轻型起重机，以用于提升待被锚固在风力涡轮机的机舱上/中或叶片上的开口滑轮等，这造成对于安装轻型起重机的设备的需要。
然而在特别是维修大型风力涡轮机的情况下，用实际的转子锁来阻碍主轴的旋转可能是不适合的，而适合的是简单地将轴保持在位并允许轴的一定旋转，这通过使叶片/机舱转向避开风是可能的，使得通过风对叶片的影响使轴仅非常缓慢地旋转或完全不旋转，从而在安全性方面可以接受地在有关的风力涡轮机机舱中进行维修工作。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种主轴固定装置，该主轴固定装置相对于轴的几何形状提供更普遍的应用，此外，该主轴固定装置不需要风力涡轮机的主轴的停止和固定，但其可以包括用于这样的装置。
本发明的另一目的是提供一种主轴固定装置，该主轴固定装置此外还提供了用于安装具有地面绞盘的自升式起重机的设备。
通过本发明认识到，这可以通过具有介绍中提出的性质的主轴固定装置来实现，其特征在于，该主轴固定装置包括基本上对称地围绕主轴的中心轴线布置的至少三个能径向移动的压力心轴，所述压力心轴的面向主轴的端部设有分接垫块(tap shoe)，并且所述压力心轴可在被动撤回可锁定位置与前进可锁定位置之间移动，在被动撤回可锁定位置中，分接垫块被构造成位于与主轴的表面相距一段距离处，在前进可锁定位置中，分接垫块被构造成与主轴接合。
因此，关于使用主轴固定装置将具有不同几何形状的主轴固定在风力涡轮机上，获得了相当大的灵活性，这是因为只有压力心轴的可移动程度和主轴固定装置的尺寸造成这种可用性的限制因素。因此，主轴固定装置既可用于固定具有不同直径的圆柱形轴，也可用于固定具有圆锥形状的轴。根据本发明的主轴固定装置是多部分的，并且可以在风力涡轮机的转子运行的状态下安装在机舱的永久结构部件上，优选地安装在机舱的底架上。
为了能够将具有地面绞盘的自升式起重机与根据本发明的主轴固定装置一起使用，该主轴固定装置可以包括用于自升式起重机的安装设备，其中该自升式起重机的绞盘位于风力涡轮机的脚部附近的地面上。
其先进性在于同时建立用于固定风力涡轮机的主轴的设备，以及建立用于具有地面绞盘的起重机的安装设备，这节省了工作流程和空间，由于风力涡轮机中的机舱中的空间通常很窄，因此这是非常重要的，此外主轴固定装置以及机舱中的自升式起重机的安装设备通常利用机舱中的相同的永久结构部件来用于锚固。
为了确保简单且快速地建立自升式起重机，其中该自升式起重机需要用源自地面绞盘的缆线通过轻型起重机使开口滑轮升起，该轻型起重机安装在机舱内的稳定的结构部件上，主轴固定装置可以包括用于轻型起重机的安装设备。
为了确保使用根据本发明的主轴固定装置快速固定主轴的目的，压力心轴可以设有致动器，用于将分接垫块分别移动并保持在被动位置和主动位置，可替换地，移动并保持在被动位置与主动位置之间的可选位置。
因此，节省了分接垫块在被动位置与压靠主轴表面的主动位置之间移位的时间。
在根据本发明的主轴固定装置的更简单形式的实施例中，压力心轴可以包括螺栓，螺栓的面向主轴的自由端设有分接垫块，其中螺纹螺栓与固定装置的相关部分中的螺纹孔一起工作。因此，通过手动转动螺栓，使得具有分接垫块的压力心轴在被动位置与主动位置之间移位。
为了在执行相关风力涡轮机的维修期间能够允许主轴旋转并且为了保护主轴和主轴固定装置，在主轴表面的相反侧与分接垫块之间可以存在滑动衬套。
这使得主轴能够通过主轴固定装置而固定在位，但由于滑动衬套的存在，允许主轴旋转而不被损坏。
在滑动衬套的第一实施例中，其可以包括：使得分接垫块的面靠主轴的自由端设有滑动板，该滑动板在主动延伸位置中与主轴接合。
在另一个实施例中，根据本发明的主轴固定装置可以包括待安装在主轴上与主轴一起工作的多部分滑动板，其中，该多部分滑动板处于其在主轴上的安装位置时与分接垫块配合。
这样使得在由风力对叶片的影响而可能引起主轴旋转的情况下，主轴固定装置的压力心轴上的龙头模座直接在多部分滑动板上滑动。在分接垫块的面向主轴的相对侧上具有或不具有滑道衬套的情况下，主轴固定装置的压力心轴上的分接垫块可以与主轴上的多部分滑动板配合。
在根据本发明的主轴固定装置的另一实施例中，该主轴固定装置可以包括多部分滚针轴承、滚子轴承、滚珠轴承，该多部分滚针轴承、滚子轴承、滚珠轴承包括紧固在主轴上的多部分内环以及与其配合的多部分外环，该多部分外环包括安装在分接垫块的面向多部分内环的相对侧上的、根据所述分接垫块的数量的多个弓形子段，这些弓形子段在分接垫块的前进主动位置中在与多部分内环的外周缘相距一段距离处形成该外环，并且其中，适当数量的滚针、滚子或滚珠位于内环与外环之间，并且其中，存在用于将滚针、滚子或滚珠在内环与外环之间保持在位的装置。
因此，在主轴固定装置与主轴之间形成有实际的临时轴承连接件，主轴能够围绕该轴承连接件旋转。
为了能够在转子制动到停止之后将转子固定在风力涡轮机上，根据本发明的主轴固定装置可以包括转子锁，以用于固定风力涡轮机的转子。
在转子锁的优选实施例中，该转子锁包括凸缘，该凸缘的螺栓圆几何形状对应于转子上的螺栓圆几何形状，所述凸缘在端部处紧固到两个第一梁状托架的第一端，其中所述两个第一梁状托架平行于主轴延伸并且在主轴的每一侧上，所述梁状托架属于主轴固定装置，并且其中，托架的另一端通过水平定向的螺栓连接件枢转地安装在属于主轴固定装置的、锚固在机舱的底架上的其它支架上。
因此，通过将螺栓引入分别地在紧固到底架的凸缘上的螺栓圆和转子上的螺栓圆中的一个或多个重叠孔，能够实现该转子的固定。
为了能够在不必拆卸主轴的情况下来执行轴的主轴承的更换，主轴固定装置还可以包括位于机舱的底架与第一梁状托架的面向底架的相对侧之间且最靠近转子锁的至少第二致动器，其中，该另一致动器可在第一被动外部位置与主动外部位置之间移动，由此凸缘元件竖直地移动。
这使得主轴能够从其轴承升起，悬置在在转子锁中，从而可以在不需要从机舱去除轴的情况下更换或维修轴的主轴承。
附图说明
下面参照附图对本发明进行进一步的详细说明，附图中：
图1是风力涡轮机的机舱的部件的立体图，其呈现出了机舱的底架、风力涡轮机的主轴以及根据本发明的主轴固定装置，其中安装有轻型起重机和自升式起重机，
图2是从图1所示的另一角度看的更详细的立体图，其中使主轴成为透明的，以呈现出属于根据本发明的主轴固定装置的具有分接垫块的压力心轴，
图3是从图1所示的另一角度看的更详细的立体图，其呈现出了用于使主轴升高的致动器，其中使主轴成为透明的，
图4是用于风力涡轮机的主轴固定装置的详细立体图，其中分接垫块和主轴装有滑动板，以及
图5是用于风力涡轮机的主轴固定装置的详细立体图，其中滑动板由多部分滚针轴承/滚子轴承/滚珠轴承代替，该多部分滚针轴承/滚子轴承/滚珠轴承包括：多部分内环，其紧固到主轴；以及与多部分内环配合的多部分外环，其包括安装在分接垫块的面向内环的相对侧上的、分接垫块数量的弓形子段。
具体实施方式
在图1中可以看到位于风力涡轮机(未示出)上的机舱(未示出)中的底架2，其中示出了具有齿轮箱6和转子8的涡轮机的主轴4，并且其中根据本发明的主轴固定装置10被示出为处于安装状态，其分别支承轻型起重机12和具有地面绞盘(未示出)的自升式起重机14。为了清楚起见，使底架2成为透明的。
在所示的实施例中，主轴固定装置10被示出为在齿轮箱6附近且在转子8附近锚固到底架2，并且该主轴固定装置包括多部分框架14，该多部分框架与固定在其上的横向构件(cross member)16一起包围主轴4在转子8与齿轮箱6之间的一部分。多部分框架14锚固在底架2上。
在图2中示出了如图1中所见的内容，但其被示出为从轴4的转子侧观看的端面图，并且其中为了清楚起见使转子8成为透明的。从图2中可以看出，多部件框架14和横向构件16总共包括围绕主轴2对称放置的四个压力心轴18，压力心轴18具有分接垫块20，这些分接垫块接合到主轴4上以便将其固定在位。
压力心轴18可以包括液压驱动的活塞，活塞的自由端包括分接垫块20，但也可以通过其它方式执行，其中它们在使分接垫块20与主轴4接合的主动位置与被动撤回位置之间手动地移动。
从图3中可以看出，主轴固定装置10包括在主轴4的每一侧上的两个平行行进的第一梁22，在第一梁22的最靠近转子8的第一端中紧固有凸缘元件24形式的转子锁，该凸缘元件24的孔圆26的几何形状类似于在转子8的周缘的一部分上的、转子8上的孔圆28的几何形状。将转子8的锁定件、转子8中的孔7和凸缘元件24中的孔9重叠，随后将螺栓插入通过该重叠的孔，用螺母将螺栓紧固，之后，转子8被凸缘元件24固定/锁定。
平行行进的第一梁22的另一端最靠近齿轮箱6，被枢转地锚固在水平定向的轴承螺栓30上，在紧固至底架2的支架32上。平行行进的第一梁22与第二横向构件34相互连接，在其上看到用于具有地面绞盘(未示出)的自升式起重机14的支架设备23。
如图3和图1所示可以看出，致动器36位于底部框架2和平行行进的第一梁22之间。致动器36的激活将导致底部框架2与第一梁22(在第一梁中悬置有凸缘元件24)之间的距离的变化，这将引起凸缘元件24和转子8升高，并由此导致主轴4升高，这将产生在不需要将主轴4降到地面的情况下更换主轴的轴承38的可能性，这在必须修理或更换主轴轴承38时是非常节省时间的。
另外在图1中示出了主轴固定装置10如何包括用于轻型起重机12的安装设备40。
在图4示出了根据本发明的主轴固定装置的实施例，其特别适用于将风力涡轮机的主轴4固定在机舱上的适当位置，但在压力心轴/分接垫块(18，20)与主轴接合的主动位置中，主轴4能够旋转。
如图4所示，滑道衬套42、44位于面向主轴4的表面的、分接垫块20的相对侧之间。
滑道可以包括滑动板42，滑动板紧固到面向主轴4的、分接垫块20的相对的自由端，并且滑动板42在它们的主动前进位置与主轴4啮合，但作为替代，该滑道可包括与主轴4协同工作的多部分滑动板44，以用于安装在主轴4上，所述多部分滑动板44处于其在主轴4上的安装状态时与分接垫块20配合。必须指出，在主轴4上存在多部分滑动板44不必排除滑动板42和分接垫块20的存在。
在另一个实施例中，主轴固定装置10包括多部分滚针轴承/滚子轴承/滚珠轴承46，该多部分滚针轴承/滚子轴承/滚珠轴承包括：多部分内环48，其紧固在主轴上；以及配合的多部分外环50，包括安装在分接垫块20的面向内环48的相对侧上的、分接垫块数量的弓形子段52，其在压力心轴的前进位置中在与多部分内环48的外周缘相距一段距离处形成外环50，并且其中，在内环48与外环50之间布置有适当数量的滚针、滚子或滚珠54(在所示的实施例中为滚子54)，并且其中，设有用于将滚针/滚子或滚珠(54)在内环48与外环50之间保持在位的装置(未示出)。
用于紧固滚针/滚子/滚珠54的所述装置可以由在内环48和外环50的相对侧中的配合边缘描绘器(delinator)构成，或者由在其间紧固滚针/滚子/滚珠54的保持装置构成。
滑道衬套42、44的存在，或替代地，多部分滚针轴承、滚子轴承、滚珠轴承46)的存在涉及允许在风力涡轮机的维修期间，主轴4在固定在位的情况下同时旋转，这可以旨在服务于大型风力涡轮机。
本发明人已经认识到，主轴固定装置10可以采用除了前述和附图中所公开以外的其它实施例，然而这不会改变本发明的创造性方面，该创造性方面包括提出一种给定类型的主轴固定装置10，该主轴固定装置包括具有分接垫块20的可调节的压力心轴18，这使得固定装置10能够在不考虑风力涡轮机上的主轴4的几何形状的情况下使用，并且因此使得固定装置10可以在不将转子8固定在位的情况下安装，并且该创造性方面还包括将该主轴固定装置与分别用于安装轻型起重机12和具有地面绞盘的自升式起重机14的设备40以及转子锁24组合，并且最后该创造性方面还包括向主轴固定装置10提供致动器36，使得主轴4和主轴轴承38能够从其在机舱中的轴承充分升高，从而其可以进行维修或更换。

Claims (10)

1.一种主轴固定装置(10)，用于在对风力涡轮机的重型部件执行安装和维修工作期间将主轴(4)固定在风力涡轮机上，其中，所述固定装置(10)被分成多个部分以用于安装在风力涡轮机中的机舱中的稳定的结构部件上(2)，所述结构部件包括所述机舱的底架(2)，其中，所述主轴固定装置(10)包括基本上对称地围绕所述主轴的中心轴线(11)布置的至少三个能径向移动的压力心轴(18)，所述压力心轴(18)的面向所述主轴(4)的端部设有分接垫块(20)，并且所述压力心轴(18)能在被动撤回可锁定位置与前进可锁定位置之间移动，在所述被动撤回可锁定位置中，所述分接垫块(20)被构造成位于与所述主轴(4)的表面相距一段距离处，在所述前进可锁定位置中，所述分接垫块(20)被构造成与所述主轴(4)接合；
其中，所述主轴固定装置包括用于固定所述风力涡轮机的转子(8)的转子锁(24)；
其特征在于，所述转子锁(24)包括凸缘元件，所述凸缘元件的螺栓圆几何形状(26)对应于所述转子上的螺栓圆几何形状(28)，所述凸缘元件在端部处紧固到两个第一梁状托架(22)的第一端(21)，所述两个第一梁状托架(22)平行于所述主轴延伸且在所述主轴的每一侧上，所述梁状托架(22)属于所述主轴固定装置，并且其中，所述托架(22)的另一端(23)通过水平定向的螺栓连接件(30)枢转地安装在属于所述主轴固定装置(10)且锚固在所述机舱的所述底架(2)上的其它支架(39)上。
2.根据权利要求1所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，所述主轴固定装置包括用于自升式起重机(14)的安装设备，所述自升式起重机的绞盘位于所述风力涡轮机的脚部附近的地面上。
3.根据权利要求1所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，所述主轴固定装置包括用于轻型起重机(12)的安装设备(40)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，所述压力心轴(18)设有致动器，用于将所述分接垫块(20)分别移动并保持在被动位置和主动位置，或替代地，移动并保持在所述被动位置与所述主动位置之间的可选位置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，所述压力心轴(18)包括螺栓，所述螺栓的面向所述主轴的相对的自由端设有分接垫块(20)，并且所述螺栓与所述固定装置(10)的相关部分中的螺纹孔配合。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，滑道衬套(42，44)位于所述主轴的表面的相反侧与所述分接垫块之间。
7.根据权利要求6所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，所述滑道衬套被构造成使得所述分接垫块(20)的面向所述主轴(4)的相对的自由端设有滑动板(42)，所述滑动板在主动前进位置中与所述主轴(4)接合。
8.根据权利要求6所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，所述主轴固定装置包括多部分滑动板(44)，所述多部分滑动板与所述主轴(4)配合以用于安装在所述主轴(4)上，其中，所述多部分滑动板(44)处于其在所述主轴(4)上的安装位置时与所述分接垫块(20)配合。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，所述主轴固定装置包括多部分滚针轴承、滚子轴承、滚珠轴承(46)，所述多部分滚针轴承、滚子轴承、滚珠轴承包括紧固至所述主轴(4)的多部分内环(48)以及与其配合的多部分外环(50)，所述多部分外环包括安装在所述分接垫块(20)的面向所述内环(48)的相对侧上的、对应于所述分接垫块的数量的弓形子段(52)，所述弓形子段在所述压力心轴的前进主动位置中在与所述多部分内环(48)的外周缘相距一段距离处形成所述外环(50)，并且其中适当数量的滚针、滚子或滚珠(54)布置在所述内环(48)与所述外环(50)之间，并且其中存在用于将所述滚针、滚子或滚珠(54)在所述内环(48)与所述外环(50)之间保持在位的装置。
10.根据权利要求1所述的主轴固定装置(10)，其特征在于，至少一个致动器(36)布置为最靠近所述转子锁(24)，且位于所述机舱的所述底架(2)与所述第一梁状托架(22)的面向所述底架(2)的相邻侧(25)之间，所述致动器(36)能在第一被动外部位置与主动外部位置之间移动，由此所述凸缘元件能竖直移动。
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