CN107150947A - 用于处理齿轮系的收缩元件的升降工具 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于处理齿轮系的收缩元件的升降工具。该升降工具包括：悬吊部分(101)；支撑腿(102，103)，用于靠在齿轮系的基座结构上且用于将悬吊部分支撑在收缩元件上方；提升吊带(104)，其用于围绕收缩元件；以及力产生系统(105，205)，其连接在悬吊部分和提升吊带之间且适于在提升吊带上产生提升力，以便吊起收缩元件。在齿轮系的维护期间，收缩元件的重量可利用升降工具来补偿，且因此仅需要提升能力来补偿不包括收缩元件的重量的齿轮系的重量的其余部分。

Description

用于处理齿轮系的收缩元件的升降工具
技术领域
本公开总体上涉及齿轮系的维护。更特别地，本公开涉及用于处理齿轮系的收缩元件的升降工具，该收缩元件被设计成用于将中空轴径向压靠在内轴上，该内轴的一部分处于中空轴内侧。此外，本公开涉及一种用于在维护工作期间处理齿轮系的收缩元件的方法。
背景技术
在很多情形中，齿轮系包括齿轮模块、在齿轮模块和第一外部系统之间的第一旋转联接部、以及在齿轮模块和第二外部系统之间的第二旋转联接部。该齿轮模块可包括例如一个或多个行星齿轮级和/或一个或多个正齿轮级。第一外部系统能够例如是风轮机，而第二外部系统能够例如是发电机。在上述类型的风能应用领域，风轮机和齿轮模块之间的旋转联接部可以是这样的，即，齿轮模块的轴是中空的，而风轮机的轴的端部区段处于中空轴内侧。旋转联接部包括收缩元件，其被构造成围绕齿轮模块的中空轴并将该中空轴径向压靠在在风轮机的轴的端部区段，以便能够实现从风轮机到齿轮模块的扭矩传递。
齿轮系的维护通常或至少有时包括在轴向方向上移动一个或多个齿轮级和/或其它元件，从而能够从齿轮系移除合适元件和/或从而能够为维护人员提供到齿轮系的合适元件的通道。例如，存在移除上述收缩元件和/或行星齿轮级的齿圈的需要，以便实现这样一种情形，其中剩余的齿轮系的重量小于可用的最大起吊能力。与包括在轴向方向上移动一个或多个齿轮级和/或其它元件的维护工作相关的固有挑战是，需要起吊能力用于在轴向运动期间补偿齿轮系的重量的足够部分。
发明内容
下面给出简化概要，以提供对各个发明实施例的一些方面的基本理解。该概要不是本发明的广泛概述。其既不旨在确定本发明的关键或重要元件也不划定本发明的范围。下面的概要仅以简化的形式介绍本申请的一些概念，作为本发明的示例实施例的详细描述的开头。
根据本发明，提供了一种新的用于处理齿轮系的收缩元件的升降工具，其中收缩元件适于将中空轴径向压靠在内轴上，该内轴的一部分处于中空轴内侧。根据本发明的升降工具包括：
-悬吊部分，
-支撑腿，所述支撑腿用于靠在齿轮系的基座结构上且用于将悬吊部分支撑在收缩元件上方，
-提升吊带，所述提升吊带用于围绕收缩元件，以及
-力产生系统，所述力产生系统连接在悬吊部分和提升吊带之间且适于在提升吊带上产生提升力，以便吊起该收缩元件。
上述收缩元件的重量能够借助升降工具来补偿，且因此不需要起吊能力来补偿收缩元件的重量。在很多情形中，有利的是，吊起齿轮系，使得当在齿轮系的操作场所处轴向移动齿轮系或其一部分时，收缩元件的重量借助于升降工具来补偿，而齿轮系的重量的其余部分，例如齿轮模块的重量全部或部分地借助于例如起重机补偿。该操作场所能够例如是风力发电设备的机舱。由于收缩元件能够被升降工具吊起，所以上述起重机能够保持附接到齿轮系的其余部分且因此在很多情形中不需要使用起重机来处理收缩元件。此外，在很多情形中，上述类型的升降工具能够在齿轮系的安装或重新安装期间用作对准工具。
根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具进一步包括间隔元件，间隔元件适于被放置在上述内轴上且适于在其中中空轴不存在于收缩元件和内轴之间的空间的情形中保持收缩元件相对于内轴同心。
根据本发明，还提供了一种新的用于在维护工作期间处理齿轮系的收缩元件的方法。根据本发明的方法包括在齿轮系的操作场所处的至少如下动作：
-安装工具，使得工具与收缩元件具有物理接触且能够吊起收缩元件，以及
-借助于工具向收缩元件传递提升力，以便至少部分地补偿收缩元件的重量。
上述工具能够例如是根据本发明的升降工具。然而，还有可能是，该工具例如是吊架或具有滑块的支撑结构，其用于在该工具在收缩元件下方时支撑收缩元件。
上述方法在该处实施的齿轮系的操作场所能够是，例如但不必须是，风力发电设备的机舱。
在所附从属权利要求中描述了本发明的多个示例性且非限制性实施例。
当结合附图阅读下面对具体示例性实施例的描述时，将能最好地理解本发明关于结构以及操作方法两者的多个示例性且非限制性实施例，以及另外的目的和优势。
动词“包含”以及“包括”在本申请中用作开放性限定，其既不排除也不要求未列举特征的存在。在所附从属权利要求中列举的特征可自由地相互组合，除非另外明确说明。此外，应当理解，在该文件通篇“一个(a)”或“一个(an)”的使用，即单数形式，不排除复数。
附图说明
下面在实施例的意义上并参考附图更详细地解释本发明的示例性且非限制性实施例以及它们的优势，其中：
图1a示出了根据现有技术的齿轮系的一部分的剖视图，
图1b示出了其中已经布置根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具以吊起图1中示出的齿轮系的收缩元件的示例情形，
图2a和图2b示出了根据本发明的另一示例性且非限制性实施例的升降工具，
图3a-图3c示出了使用根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具的方法，并且
图4示出了用于在维护工作期间处理齿轮系的收缩元件的根据本发明的示例性且非限制性实施例的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述中提供的具体实施例不应理解为限制所附权利要求书的范围和/或适用性。在描述中提供的示例的列表和组不是详尽的，除非另外明确说明。
图1a示出根据现有技术的齿轮系的一部分的剖面图。该剖面平行于坐标系199的yz-平面。该齿轮系包括齿轮模块127，齿轮模块127包括至少一个齿轮级。该齿轮系包括旋转联接部128，用于将齿轮模块连接到外部系统的轴116。该外部系统能够例如是风轮机，并且轴116能够是风轮机的主轴。在图1a中示出的示例情形中，齿轮模块127包括行星齿轮级，该行星齿轮级包括齿圈117、行星载架118、以及行星轮。在图1a中，行星轮中的三个由附图标记119、120以及121表示。中空轴115被连接到行星载架118，如图1a中所示意。旋转联接部128包括收缩元件114，该收缩元件114构造成围绕中空轴115并将该中空轴径向压靠在轴116的端部区段上，以便能够实现轴116和中空轴115之间的扭矩传递。值得注意的是，图1a中示出的齿轮系仅为了示意的目的而提出，以便解释根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具。此外，值得注意的是，根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具能够与不同于图1a中示出的齿轮系的齿轮系结合使用。
图1b示意了图1a中示出的齿轮系处于这样一种情形，其中已经布置根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具以吊起齿轮系的收缩元件114。在图1b示出的示例性情形中，轴116由轴夹122支撑，使得轴116实质上不向齿轮系传递力。升降工具包括悬吊部分101和支撑腿102和103。如图1b中所示，支撑腿102和103适于靠在齿轮系的基座结构上，使得悬吊部分101处于收缩元件114上方。在该示例性情形中，升降工具进一步包括支撑杆106，用于靠在轴116上且用于将悬吊部分101支撑为处于收缩元件114上方。然而，还有可能的是，根据本发明另一示例性且非限制性实施例的升降工具包括这样的支撑腿，其用于靠在基座结构上，从而不需要用于靠在轴上的支撑杆。在图1b中，齿轮系的基座结构的一部分由附图标记112表示。借助于定位销将齿轮模块支撑到基座结构上，定位销中的一个在图1b中由附图标记113表示。升降工具包括提升吊带104，用于围绕收缩元件114。升降工具包括连接在悬吊部分101和提升吊带104之间的力产生系统105。该力产生系统105适于在提升吊带104上产生提升力以吊起收缩元件114。在图1b示出的情形中，提升力在坐标系199的正y方向上。
在图1b中示出的示例性升降工具中，力产生系统105包括用于在提升吊带104上产生提升力以吊起收缩元件114的螺纹杆和螺母。还有可能的是，根据本发明另一示例性且非限制性实施例的升降工具的力产生系统包括液压缸和对应的活塞、吊链、或一些其它适合的力产生装置。悬吊部分101被构造成允许在轴115和116的轴向方向上移动力产生系统105，以便使得在收缩元件114被提升吊带104吊起时能够在轴向方向上移动收缩元件114。在图1a和1b中，轴向方向平行于坐标系199的z方向。在图1b中示意的示例性升降工具中，悬吊部分101包括细长狭槽107，细长狭槽107的边缘被构造成机械地支撑力产生系统105，从而力产生系统能够在轴向方向上移动。悬吊部分101和/或力产生系统105能够设有摩擦降低装置，例如特氟龙滑块或设有滚子的轨道。该摩擦降低装置在图1b中未示出。
图2a示出根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具的分解图。图2b示出组装了的升降工具。升降工具包括悬吊部分201和支撑腿202和203。支撑腿202和203适于以如图1b中所示意相同的方式靠在齿轮系的基座结构上。升降工具进一步包括支撑杆206，其适于以如图1b中所示意相同的方式靠在轴上。该支撑杆包括两个部分206a和206b以及紧固元件206c。紧固元件206c适于将所述两个部分206a和206b彼此紧固，从而能够通过改变支撑杆206的两个部分的相互位置而改变支撑杆206的长度。在该示例性情形中，紧固元件206c包括螺栓和螺母。
升降工具包括提升吊带204，用于以如图1b所示意相同的方式围绕齿轮系的收缩元件。升降工具包括连接在悬吊部分201和提升吊带204之间的力产生系统205。力产生系统205适于沿坐标系299的y方向在提升吊带204上产生提升力。在图2a和2b中示意的示例性升降工具中，力产生系统205包括两个螺旋扣和对应的螺旋扣螺杆，用于在提升吊带204上产生提升力。
升降工具的悬吊部分201构造成允许力产生系统205在与坐标系299的z轴线平行的方向上移动，以便使得在收缩元件被提升吊带204吊起时能够在其轴向方向上移动齿轮系的收缩元件。在该示例性升降工具中，悬吊部分201包括导轨208，其用于机械地支撑力产生系统205，使得力产生系统能够在与坐标系299的z轴线平行的方向上移动。悬吊部分进一步包括驱动系统209，其用于在与坐标系299的z轴线平行的方向上移动力产生系统205。在该示例性情形中，驱动系统209包括可旋转的螺纹杆210，用于在与坐标系299的z轴线平行的方向上移动力产生系统205。驱动系统209进一步包括曲柄211，用于旋转该可旋转的螺纹杆210。
图3a、图3b和图3c示意使用根据本发明的示例性且非限制性实施例的升降工具的方法。在该示例性情形中，升降工具与上面参考图1b描述的升降工具类似。图3a示出这样一种情形，其中轴夹122已经被安装，从而轴116实质上不向维护工作中的齿轮系传递力。此外，已经布置升降工具以吊起收缩元件114，且已经布置起重机以吊起齿轮系的齿轮模块。在图3a中，起重机的钩以附图标记326表示。收缩元件114被松开且升降工具的提升吊带104被升起直到收缩元件114不向齿轮模块的轴传递实质上的力。之后，在坐标系399的负z方向上移动收缩元件114和齿轮模块。图3b示出这样一种情形，其中已经在坐标系399的负z方向上移动了收缩元件114和齿轮模块。在该示例性情形中，升降工具包括间隔元件323，其适于被放置在轴116上，如图3b中所示意。图3b还示出间隔元件323以及示例性的替代间隔元件324的放大图。在间隔元件323已经被放置在轴116上之后，在坐标系399的正z方向上移动收缩元件114，使得间隔元件323处于收缩元件114和轴116之间。间隔元件323的目的在于，保持收缩元件114相对于轴116同心。间隔元件323可包括低摩擦材料，例如特氟龙和/或迭尔林(Delrin)。图3c示出这样一种情形，其中已经在坐标系399的正z方向上移动了收缩元件114。之后，定位销能够被移除且齿轮模块能够利用起重机吊走，使得收缩元件114不被涉及，即不需要与齿轮模块一起提升收缩元件。
与特定齿轮系相结合，存在布置图3b中所示意的类型的情形以便能够访问紧固齿圈117的所有螺栓的需要。在已经移除螺栓之后，齿圈117能够被移除并吊走。之后，定位销能够被移除，且不具有齿圈117的齿轮模块能够利用起重机吊走。在图3a-3c中，定位销的一个由附图标记113表示。如果升降工具被移除，则收缩元件114能够与早前已经从其移除了齿圈117的齿轮模块一起吊走。替代地，能够在负z方向上移动收缩元件114，从而发生图3c中示出的情形且随后没有齿圈117的齿轮模块能够吊走，使得收缩元件114不被涉及。
图4示出根据本发明的示例性且非限制性实施例的方法的流程图，该方法用于在维护工作期间处理齿轮系的收缩元件。该收缩元件被设计成用于将中空轴径向压靠在内轴上，该内轴的一部分在中空轴内侧，以便能够实现中空轴和内轴之间的扭矩传递。该齿轮系统可包括例如一个或多个行星齿轮级和/或一个或多个正齿轮级。
该方法包括在齿轮系的操作场所处的至少如下动作：
-动作401：安装工具，使得该工具与收缩元件具有物理接触并能够吊起上述收缩元件，以及
-动作402：借助于该工具向收缩元件传递提升力，以便至少部分地补偿收缩元件的重量。
上述工具能够例如是升降工具，例如参考图1b或图2a和2b的上述升降工具。还可能的是，该工具例如是吊架或具有滑块的支撑结构，用于在工具在收缩元件下方时支撑收缩元件。
在根据本发明的示例性且非限制性实施例的方法中，齿轮系是风力发电设备的一部分，且齿轮系的操作场所是风力发电设备的机舱。
在根据本发明的示例性且非限制性实施例的方法中，图4中提到的可能的其它动作包括：
-在上述内轴上放置间隔元件，以及
-沿中空轴的轴向方向将收缩元件滑动到间隔元件上，使得收缩元件从其中收缩元件围绕中空轴的位置移开，当收缩元件在间隔元件上时，该间隔元件保持收缩元件相对于内轴同心。
以上给出的描述中提供的具体实施例不应理解为限制所附权利要求书的范围和/或适用性。以上给出的描述中提供的实施例的列表和组不是详尽的，除非另外地明确说明。

Claims (20)

1.一种用于处理齿轮系的收缩元件的升降工具，所述收缩元件被设计成用于将中空轴径向压靠在内轴上，其特征在于，所述升降工具包括：
-悬吊部分(101，201)，
-支撑腿(102，103，202，203)，所述支撑腿用于靠在所述齿轮系的基座结构上，并且用于将所述悬吊部分支撑在所述收缩元件上方，
-提升吊带(104，204)，所述提升吊带用于围绕所述收缩元件，以及
-力产生系统(105，205)，所述力产生系统连接在所述悬吊部分和所述提升吊带之间，并且适于在所述提升吊带上产生提升力，以便吊起所述收缩元件。
2.根据权利要求1所述的升降工具，其中，所述升降工具进一步包括间隔元件(323，324)，所述间隔元件适于被放置在所述内轴上，且适于在所述中空轴不存在于所述收缩元件和所述内轴之间的空间的情形中保持所述收缩元件相对于所述内轴同心。
3.根据权利要求1所述的升降工具，其中，所述力产生系统(105)包括螺纹杆和螺母，所述螺纹杆和所述螺母用于在所述提升吊带上产生提升力，以便吊起所述收缩元件。
4.根据权利要求1所述的升降工具，其中，所述力产生系统(205)包括一个或多个螺旋扣和螺旋扣螺杆，所述一个或多个螺丝扣和螺丝扣螺杆用于在所述提升吊带上产生提升力，以便吊起所述收缩元件。
5.根据权利要求1所述的升降工具，其中，所述升降工具进一步包括支撑杆(106，206)，所述支撑杆用于靠在所述内轴上，并且用于将所述悬吊部分支撑在所述收缩元件上方。
6.根据权利要求5所述的升降工具，其中，所述支撑杆(206)包括两个部分(206a，206b)以及用于将所述两个部分彼此紧固的紧固元件(206c)，从而能够通过改变所述两个部分的相互位置而改变所述支撑杆的长度。
7.根据权利要求1所述的升降工具，其中，所述悬吊部分(101，201)被构造成允许在所述中空轴的轴向方向上移动所述力产生系统，以便使得能够在所述收缩元件被所述提升吊带吊起时在所述轴向方向上移动所述收缩元件。
8.根据权利要求7所述的升降工具，其中，所述悬吊部分(101)包括细长狭槽(107)，所述细长狭槽的边缘被构造成机械地支撑所述力产生系统，使得能够在所述轴向方向上移动所述力产生系统。
9.根据权利要求7所述的升降工具，其中，所述悬吊部分(201)包括导轨(208)，所述导轨用于机械地支撑所述力产生系统，使得能够在所述轴向方向上移动所述力产生系统。
10.根据权利要求7所述的升降工具，其中，所述悬吊部分包括驱动系统(209)，所述驱动系统用于在所述轴向方向上移动所述力产生系统。
11.根据权利要求10所述的升降工具，其中，所述驱动系统包括可旋转的螺纹杆(210)，用于响应于所述可旋转的螺纹杆的旋转而在所述轴向方向上移动所述力产生系统。
12.根据权利要求11所述的升降工具，其中，所述驱动系统包括用于旋转所述可旋转的螺纹杆的曲柄(211)。
13.一种用于在维护工作期间处理齿轮系的收缩元件的方法，所述收缩元件被设计成用于将中空轴径向压靠在内轴上，其特征在于，所述方法包括在所述齿轮系的操作场所处的至少以下动作：
-安装(401)工具，使得所述工具与所述收缩元件具有物理接触，且变得能够吊起所述收缩元件，以及
-借助于所述工具向所述收缩元件传递(402)提升力，以便至少部分地补偿所述收缩元件的重量。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述工具为升降工具，所述升降工具包括：
-悬吊部分(101，201)，
-支撑腿(102，103，202，203)，所述支撑腿用于靠在所述齿轮系的基座结构上，并且用于将所述悬吊部分支撑在所述收缩元件上方，
-提升吊带(104，204)，所述提升吊带用于围绕所述收缩元件，以及
-力产生系统(105，205)，所述力产生系统连接在所述悬吊部分和所述提升吊带之间，并且适于产生提升力，以便至少部分地补偿所述收缩元件的重量。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括将间隔元件(323，324)放置在所述内轴上，并且沿所述中空轴的轴向方向将所述收缩元件滑动到所述间隔元件上，使得所述收缩元件从所述收缩元件围绕所述中空轴的位置移开，所述间隔元件在所述收缩元件处于所述间隔元件上时保持所述收缩元件相对于所述内轴同心。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括将间隔元件(323，324)放置在所述内轴上，并且沿所述中空轴的轴向方向将所述收缩元件滑动到所述间隔元件上，使得所述收缩元件从所述收缩元件围绕所述中空轴的位置移开，所述间隔元件在所述收缩元件处于所述间隔元件上时保持所述收缩元件相对于所述内轴同心。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述齿轮系是风力发电设备的一部分，且所述齿轮系的操作场所是所述风力发电设备的机舱。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述齿轮系是风力发电设备的一部分，且所述齿轮系的操作场所是所述风力发电设备的机舱。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述齿轮系是风力发电设备的一部分，且所述齿轮系的操作场所是所述风力发电设备的机舱。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述齿轮系是风力发电设备的一部分，且所述齿轮系的操作场所是所述风力发电设备的机舱。
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