CN107850198B - 齿轮箱组件和用于维护齿轮箱组件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于水平安装的行星齿轮箱的组件(400)包括：齿轮箱的高速部件；用于高速部件的壳体(402)；以及置于壳体的输出端并从壳体(402)的外表面径向向内延伸的轴环(404)。这种布置意味着当齿轮箱静止时轴环保持齿轮箱内的润滑剂(406)。轴环包括间隙(502)，这意味着一个或多个高速部件穿过轴环中的间隙。这还意味着偏离齿轮箱的中心轴线的部件不受轴环阻碍。高速部件包括均偏离齿轮箱的中心轴线的高速轴(408)和机械泵(410)。壳体包括具有一个或多个孔(510)的盖(410)。这意味着一个或多个高速部件可以穿过轴环中的孔。高速部件包括高速轴(414)、机械泵(412)、以及高速中间轴(408)。其中前两者相对于齿轮箱的中心轴线偏离，后者与变速箱的中心轴线同轴。盖包括用于可逆地连接到轴环的装置。这意味着盖的直径小于壳体的直径，以便从壳体移除。

Description

齿轮箱组件和用于维护齿轮箱组件的方法
技术领域
本发明涉及具有高速输出的行星齿轮箱。特别涉及一种用于行星齿轮箱的高速部件的组件，其中行星齿轮箱具有便于接近这些部件以进行维护的盖。这些部件包括高速轴和高速中间轴组件。
背景技术
风力涡轮机动力传动系统通常包括被支撑在转子轴上的空气动力学转子，转子轴自身被支撑在一个或多个轴承上，轴承相对于涡轮机结构支撑轴同时允许围绕转子轴线转动。转子轴连接到增速齿轮箱，增速齿轮箱通常包括多个行星齿轮级和/或平行齿轮级。这种齿轮箱的输出又通过另外的轴连接到产生电力输出的发电机。
图1是风力涡轮机的非限制性示例的透视图。虽然示出的是离岸风力涡轮机，但应当注意的是下面的描述也可以应用于其他类型的风力涡轮机。风力涡轮机102包括安装在毂100上的转子叶片104，毂100由塔114上的舱体108所支撑。风使转子叶片104和毂106围绕主轴线转动。该旋转能量被传送到容纳在舱体108内的电力传输系统。
图2示出现有技术风力涡轮机齿轮箱18的非限制性示例的截面示意图。齿轮箱18包括第一级、第二级和第三级。齿轮箱18的第一级包括输入轴24(包括行星架26)、齿圈28、多个行星齿轮30、恒星齿轮32以及轴承布置34。齿轮箱18的第二级包括齿圈36、多个行星齿轮38、恒星齿轮40以及行星架42，行星架42包括扭转地连接到风力涡轮机上的固定点或者地面点的非转动支撑部件，例如舱体108。齿轮箱18的第三级或末级包括也被称为高速轮的第一输出齿轮44、第二输出齿轮48以及也被称为高速轴的输出轴50。第三级第一输出齿轮44连接到第一级恒星齿轮32并由第一级恒星齿轮32所驱动。
容纳在风力涡轮机102的舱体108内的电力传输系统包括通过主轴承连接到毂100的主转子轴(也被称为低速轴)。输入轴24连接到毂100并被布置成围绕纵向轴线60转动。齿轮箱18的一端连接到低速轴，并且输出轴50为高速轴或者连接到高速轴。高速中间组件包括恒星齿轮30和输出齿轮44。输出轴50向发电机提供输入。
WO2011/0757737公开了一种用于替换或者维护塔/舱体中的高速轴的布置，其中一个可拆分模块包括第二输出齿轮48和输出轴50。
在塔上的高速轮(输出齿轮44)的维护或者替换造成了很多问题，因为需要移除高速中间组件。图3示出了现有技术的设计，其具有直径与齿轮箱壳体直径相近的后盖310，这使得其难以从齿轮箱壳体拆离。这也意味着在后盖被移除之前润滑剂必须从齿轮箱中排出。
一种方法是在齿轮箱上具有顶盖，顶盖可以被移除而无需排出齿轮箱中的润滑剂。然而，高速轴和高速中间轴必须在高速中间齿轮可以被吊出之前被移除。
发明内容
本发明提供一种对于这些问题的解决方案，即，通过消除对于从齿轮箱中排出所有润滑剂的需求以及允许从齿轮箱接近高速中间轴组件或从齿轮箱移除高速中间轴组件。
根据本发明的一个方面，用于水平地被安装的行星齿轮箱的组件包括：齿轮箱的高速部件；用于高速部件的壳体；以及置于壳体的输出端并且从壳体的外表面径向向内延伸的轴环。这种布置意味着在齿轮箱静止时轴环保持齿轮箱内的润滑剂。
优选地，轴环包括间隙，这意味着一个或多个高速部件穿过轴环中的间隙。这也意味着偏离齿轮箱的中心轴线的部件不受轴环阻碍。优选地，高速部件包括高速轴以及机械泵，高速轴和机械泵均偏离齿轮箱的中心轴线。
优选地，壳体包括具有一个或多个孔的盖。这意味着一个或多个高速部件可以穿过轴环中的孔。高速部件包括高速轴、机械泵、以及高速中间轴。这些之中的前两者关于齿轮箱的中心轴线偏离，并且第三者与齿轮箱的中心轴线同轴。优选地，盖包括用于可逆地连接到轴环的装置。这意味着盖的直径小于壳体的直径，便于其从壳体移除。
优选地，组件还包括轴承壳体，轴承壳体包括用于一个或多个导杆的接合装置，以及具有齿轮的高速中间轴组件，齿轮包括一个或多个孔，一个或多个导杆可以穿过所述一个或多个孔用于与轴承壳体接合。这意味着高速中间轴组件可以沿着导杆被移动和移出壳体。优选地，高速中间轴组件可以在导杆脱离之前通过外部提升机支撑。
根据另一方面，本发明包括一种用于维护上述公开类型的水平安装的行星齿轮箱的组件的方法，该方法包括以下步骤：
(a)移除高速轴组件；
(b)检查齿轮箱内润滑剂的液位并且如果润滑剂的液位超过轴环的高度，则利用机械泵排出足够的润滑剂以使润滑剂的液位低于轴环的高度；
(c)移除机械泵；
(d)接合导杆与轴承壳体；
(e)沿着导杆移动高速中间轴组件并移动到壳体外部；
(f)利用外部提升机支撑高速中间轴组件；
(g)分离导杆；以及
(h)将组件下降至支撑平台上用于维护。
附图说明
现在将参照图1-4对本发明进行描述：
图1示出离岸风力涡轮机的外部视图；
图2示出风力涡轮机齿轮箱的示意图；
图3示出现有技术的齿轮箱盖；
图4示出本发明的组件的示意图；
图5示出用于维护高速中间组件的方法的示意图；
图6示出本发明的组件的视图；
图7示出说明维护本发明的组件的方法的示意图；以及
图8示出本发明的组件的视图。
具体实施方式
参见图4和5，用于水平安装的行星齿轮箱的组件400包括：齿轮箱的高速部件；用于高速部件的壳体402；以及置于壳体的输出端并且从壳体402的外表面径向向内延伸的轴环404。这种布置意味着在齿轮箱静止时轴环保持齿轮箱内的润滑剂406。
轴环包括间隙502，这意味着一个或多个高速部件穿过轴环中的间隙。这也意味着偏离齿轮箱的中心轴线的部件不受轴环阻碍。高速部件包括高速轴408以及机械泵410，高速轴408和机械泵410均偏离齿轮箱的中心轴线。
壳体包括具有一个或多个孔510的盖410。这意味着一个或多个高速部件可以穿过轴环中的孔。高速部件包括高速轴414、机械泵412、以及高速中间轴408。这些中的前两者关于齿轮箱的中心轴线偏离，并且第三者关于齿轮箱的中心轴线同轴。盖包括用于可逆地连接到轴环的装置。这意味着盖的直径小于壳体的直径，可促进其从壳体移除。
组件还包括用于一个或多个导杆的接合装置，以及具有齿轮420的高速中间轴组件，齿轮包括一个或多个孔422，一个或多个导杆520可以穿过所述一个或多个孔用于接合。参见图6，这意味着高速中间轴组件可以沿着导杆被移动和移出壳体。优选地，高速中间轴组件可以在导杆脱离之前通过外部提升机602支撑。
根据另一方面，本发明包括一种用于维护上述公开类型的水平安装的行星齿轮箱的组件的方法，该方法包括以下步骤：
(a)移除高速轴组件；
(b)检查齿轮箱内润滑剂的液位并且如果润滑剂的液位超过轴环的高度，则利用机械泵排出足够的润滑剂以使润滑剂的液位低于轴环的高度；
(c)移除机械泵；
(d)接合导杆与轴承壳体；
(e)沿着导杆移动高速中间轴组件并移动到壳体外部。
(f)利用外部提升机支撑高速中间轴组件；
(g)分离导杆；以及
(h)将组件下降至支撑平台上用于维护。
本发明的组件适用于当被安装并静止时是大致水平平面从而通过轴环保持油的任何齿轮箱。
本发明还包括具有上述所公开的组件的齿轮箱，以及具有这样的齿轮箱的风力涡轮机。

Claims (16)

1.一种用于水平安装的行星齿轮箱的组件，该组件包括：
齿轮箱的高速部件；
用于高速部件的壳体；以及
置于壳体的输出端并且从壳体的外表面径向向内延伸的轴环；
其中，在齿轮箱静止时轴环保持齿轮箱内的润滑剂；
其中，高速部件包括轴承壳体，轴承壳体包括用于一个或多个导杆的接合装置；
其特征在于，高速部件包括具有齿轮的高速中间轴组件，齿轮包括一个或多个孔，一个或多个导杆能够穿过所述一个或多个孔用于与轴承壳体接合，其中高速中间轴组件能够沿着导杆移动和移出壳体，轴环包括间隙。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，一个或多个高速部件穿过轴环中的间隙。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，高速部件包括高速轴。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的组件，其特征在于，高速部件包括机械泵。
5.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，壳体包括盖。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，盖具有一个或多个孔。
7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，一个或多个高速部件穿过轴环中的孔。
8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，高速部件包括高速轴。
9.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，高速部件包括机械泵。
10.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，高速部件包括高速中间轴。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的组件，其特征在于，盖包括用于可逆地连接到轴环的装置。
12.根据权利要求11所述的组件，其特征在于，盖的直径小于壳体的直径。
13.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，高速中间轴组件能够在导杆脱离之前由外部提升机支撑。
14.一种包括根据前述任一项权利要求所述的组件的齿轮箱。
15.一种包括根据权利要求14所述的齿轮箱的风力涡轮机。
16.一种用于维护根据权利要求1或权利要求13所述的用于水平安装的行星齿轮箱的组件的方法，该方法包括以下步骤：
(a)移除高速轴组件；
(b)检查齿轮箱内润滑剂的液位并且如果润滑剂的液位超过轴环的高度，则利用机械泵排出足够的润滑剂以使润滑剂的液位低于轴环的高度；
(c)移除机械泵；
(d)接合导杆与轴承壳体；
(e)沿着导杆移动高速中间轴组件并移动到壳体外部；
(f)利用外部提升机支撑高速中间轴组件；
(g)分离导杆；以及
(h)将高速中间轴组件下降至支撑平台上用于维护。
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