CN109923302A - 用于风轮机的转子限制和旋转设备及其方法 - Google Patents

Abstract

描述了用于风轮机(1)的转子限制和旋转设备及其方法。设备(200)具有与风轮机的转子(8、203)相关联的能旋转的控制元件(204)，所述控制元件至少部分为圆形形式，所述控制元件包括布置在其周边上的多个接合形成部(205)。所述设备还具有控制构件(206)，该控制构件包括多个接合形成部(207)。所述控制构件能以第一自由度能在(a)非限制位置和(b)限制位置之间移动(208)，在所述限制位置中，控制构件接合形成部能够与控制元件接合形成部接合以限制所述控制元件旋转。所述控制构件还能以第二自由度移动(209)。在所述限制位置中，当所述控制构件以所述第二自由度移动时，所述控制构件接合形成部能操作成移动所述控制元件接合形成部，从而引起所述控制元件旋转。

Description

用于风轮机的转子限制和旋转设备及其方法

技术领域

本发明涉及各种类型的用于风轮机的转子限制和旋转设备以及操作这些设备的方法。

背景技术

本领域中公知用于发电的风轮机。在通常的布置中，机舱安装在塔架上，转子和叶片安装在机舱上。转子安装在转子轴上，转子轴经由轴壳支撑在机舱中。

在某些情况下，必须停止转子，将其维持在适当位置或锁定以防止任何旋转移动，例如使得可以在转子或机舱上进行维护工作。通常，转子制动和锁定机构是已知的。在一种先前考虑的布置中，锁定轮毂安装在转子轴上。锁定轮毂是具有孔的径向凸缘，这些孔可以被安装到壳体并且可以从壳体移动的锁定销接合。在另一个先前考虑的系统中，可连接到转子轴的制动盘在其外缘上具有一系列锯齿，并且具有两个相应锯齿的制动块被使得从径向方向与制动盘锯齿接触，以防止制动盘的旋转移动，从而停止转子旋转。然而，这些径向应用的制动器需要壳体中的额外空间，并且在不考虑越来越多地使用风轮机用的更大的转子的情况下即使在低转子转矩下也可能相对不牢固。

在这些(和其他)情况下，转子可能需要稍微旋转，例如移动一部分以维持至可进行维护的区域。以前考虑的组件通常使用额外的转动齿轮来提供这种旋转；转动齿轮与设置在转子上的齿接合，以转动转子。这种转动齿轮是容纳在转子壳体内的有限空间内的另一个附加部件。此外，一些先前考虑的系统仅提供转动齿轮的有限转动/旋转能力；其他系统可能不适用于越来越多使用的较大转子，因为它们可能无法提供足够的转矩来转动这种较大的转子。其他先前考虑的技术提供这样的转动齿轮，转动齿轮固定或永久地应用或接合到相应的转子齿轮；这使得在正常使用中转子可能受到转动齿轮组件的阻碍或至少使其效率降低。

本发明旨在解决这些问题并提供对已知装置和方法的改进。

发明内容

本发明的一个方面的一个实施方式可以提供一种用于风轮机的转子限制和旋转设备，该设备包括：与风轮机的转子相关联的能旋转的控制元件，所述控制元件至少部分为圆形形式，所述控制元件包括布置在其周边上的多个接合形成部；以及控制构件，该控制构件包括多个接合形成部，其中，所述控制构件能以第一自由度在(a)非限制位置和(b)限制位置之间移动，在所述限制位置中，控制构件接合形成部能够与控制元件接合形成部接合以限制所述控制元件旋转，其中，所述控制构件能以第二自由度移动，并且其中，在所述限制位置中，当所述控制构件以所述第二自由度移动时，所述控制构件接合形成部能操作成移动所述控制元件接合形成部，从而引起所述控制元件旋转。

因此，组件的单个部分(控制构件)可以为风轮机的转子提供限制和旋转两种功能。这节省了壳体内的空间、减少了复杂性和成本，因为不需要额外的部件来提供旋转功能。另外，与先前考虑的装置相比，当未施加旋转控制时，控制元件自由旋转，因为控制构件不在限制位置。

控制构件可以是提供这种功能的锁定构件或锁定和旋转构件。与转子相关联的控制元件可以与所述转子联接、配合、一致或协作。控制构件对控制元件的限制可以缓和、调节、制动、约束、锁定，操纵或调整控制元件(控制元件的旋转)。控制构件以第二自由度的移动可以强制或迫使控制元件的往复移动，以引起控制元件的旋转或相应或互补的移动以引起旋转。非限制位置可以是收起位置。

控制元件和控制构件中的任一者或两者上的接合形成部可以是突出部、锯齿、接合结构或齿。这些形成部可以用于与元件/构件上的相应元件匹配、配合或啮合。

控制元件可以是圆盘或环，或环形元件。控制元件的轴线可以不必与转子的轴线相同。

可选地，所述控制构件可在与所述至少部分圆形的控制元件相切的方向上以所述第二自由度移动。

这意味着第二自由度可以是横向或平移移动，这则意味着所述移动可以由线性致动器而不是旋转致动器提供。于是，这允许使用动力更强大的致动器来用控制构件旋转控制元件，从而可以控制更大的转子，并且可以避免或最小化控制构件的旋转功能的故障。

适当地，所述控制构件可以在与能旋转的所述控制元件的旋转轴线对准的方向上以所述第一自由度移动。

在一个实施方式中，所述设备包括：第一致动器，其联接到所述控制构件，用于以所述第一自由度移动所述控制构件；以及第二致动器，其联接到所述控制构件，用于以所述第二自由度移动所述控制构件。

在另一实施方式中，所述控制构件包括能以所述第一自由度移动的第一控制构件部件以及能够以所述第二自由度移动的第二控制构件部件。可选地，所述第二控制构件部件能滑动地连接到所述转子的壳体。

适当地，在所述控制构件以所述第二自由度移动以引起所述控制元件旋转之后，所述控制构件能移动回到所述非限制位置，并且能以所述第二自由度进一步移动回到起始位置。这允许进行限制和旋转功能的另一循环。

在一个实施方式中，所述控制构件接合形成部布置在所述控制构件的径向向内的部分上，并且从所述径向向内的部分径向向内突出。

适当地，在所述限制位置，所述控制构件布置在所述能旋转控制元件的平面中，位于与所述控制元件的所述周边相邻的位置，并且在所述非限制位置，所述控制构件与在所述控制元件的平面中并且与所述控制元件的周边相邻的所述位置间隔开。

在一个实施方式中，所述控制元件接合形成部包括从所述控制元件的所述周边突出的一组齿。

在实施方式中，所述控制构件接合形成部包括从所述控制构件突出的一组齿。

适当地，所述控制元件齿从所述控制元件的所述周边径向向外突出，并且，所述控制构件齿从所述控制构件径向向内突出，并且，所述设备构造成在所述限制位置将相应组齿啮合在一起。

本发明的另一方面的一个实施方式可以提供一种使用转子限制和旋转设备限制和旋转风轮机转子的方法，该方法包括：与所述风轮机转子相关联的能旋转的控制元件，所述控制元件至少部分为圆形形式，所述控制元件包括布置在其周边上的多个控制元件接合形成部；以及控制构件，该控制构件包括多个控制构件接合形成部，所述方法包括：以第一自由度将所述控制构件从非限制位置移动到限制位置，使得所述控制构件接合形成部能够接合所述控制元件接合形成部以限制所述控制元件的旋转；以及当所述控制构件处于所述限制位置时，所述控制构件以第二自由度移动以借助所述控制构件接合形成部移动所述控制元件接合形成部，从而引起所述控制元件旋转。

本发明的另一方面的一个实施方式可以提供一种风轮机转子系统，该风轮机转子系统包括支撑主转子轴的主转子壳体以及根据以上所述的任一方面所述的转子限制和旋转设备。

本发明的另一方面的一个实施方式可以提供一种风轮机，该风轮机包括以上方面所述的风轮机转子系统。

本发明的另一个方面的一个实施方式可以提供一种用于风轮机的转子限制和旋转设备，该设备包括：与风轮机的转子相关联的能旋转的控制元件，该控制元件至少部分为圆形形式，该控制元件包括布置在其周边上的多个控制元件接合形成部；以及控制构件，该控制构件包括多个控制构件接合形成部，其中控制构件可以以第一自由度在(a)非限制位置和(b)限制位置之间移动，在限制位置中控制构件接合形成部能够与控制元件接合形成部接合以限制控制元件的旋转，其中控制构件当在限制位置这样接合时可以以第二自由度移动以旋转锁定元件。

附图说明

现在将参考附图以实施例的方式描述本发明，在附图中：

图1是示出典型的风轮机布置的图；

图2是根据本发明的一个实施方式的风轮机的一部分的示意图；

图3是根据本发明的一个实施方式的控制元件和控制(限制/旋转)构件的示意图；

图4是根据本发明的一个实施方式的图2和图3中所示的控制构件的放大视图；

图5和图6是示出根据本发明的一个实施方式的控制构件的致动以使控制元件旋转的视图；以及

图7是示出根据本发明的一个实施方式的方法的步骤的视图。

具体实施方式

本发明的实施方式通过以两个单独的自由度(一个自由度针对一种功能)移动控制构件，将转子锁定或限制机构以及转子旋转机构的功能结合成能够实现两种功能的单个控制构件。在本发明的一个具体实施方式中，这是通过如下操作实现的：将控制构件轴向移动到与转子的控制/锁定环接合的限制位置，然后将控制构件切向地移动到控制环以移动环，从而旋转转子。下面将更详细地描述本发明的这个和其他实施方式。

参照图1，根据本发明的一个实施方式的风轮机1包括：塔架2；机舱4，该机舱4借助偏航系统6可旋转地联接到塔架2的顶部；旋转轮毂8，该旋转轮毂8安装到机舱4；以及多个风轮机转子叶片10，这些转子叶片10联接到轮毂8。机舱4和转子叶片10借助偏航系统6转动并指向风向。机舱4可以容纳风轮机的发电部件以及用于将风的机械能转换成电能以提供给电网的转换器设备，发电部件包括发电机、变速箱、传动系和制动组件。可以注意到，不使用变速箱的“直接驱动”风轮机也是已知的，因此，变速箱可以是可选的。

机舱4还必须包括主轴壳体(图1中未示出)，该主轴壳体容纳主转子轴(统称为转子系统)，该主转子轴在前端连接到轮毂8和转子叶片10，并且在后端连接到发电部件。

图2示出了风轮机的组件200的近视图，其包括限制和旋转设备(206、208、209)以及主轴壳体202；可以理解的是，为方便起见，这里单独示出了组件200，没有示出附接到组件200的任何其他发电设备。

主轴壳体202封装转子轴203，转子轴203附接到轮毂8。主轴壳体202还包括前轴承和后轴承(两者都未示出)，它们是诸如滚子轴承之类的合适轴承，前轴承和后轴承使得转子轴203能够绕水平轴线旋转。注意，在本技术领域中，主轴壳体也可以称为主轴承壳体。

该组件还包括圆形控制元件204，其也可以被认为是限制/锁定(或旋转接合)元件204，其在该实施方式中采用控制环的形式。该控制环也可以称为“锁定环”或“锁定盘”。控制环同轴安装在转子轴203上，因此与其一起旋转：如果能够止动、锁定或限制控制环，则也会止动转子轴，从而防止涡轮转子叶片10旋转；如果能够(然后)移动控制环以旋转锁定环，则也会使转子轴旋转。

在该实施方式中，控制环204是单个部件，但是控制环也可以是多部件组件。此外，尽管在该实施方式中，控制环204是圆形的，使得其沿着轴绕整个轴向位置延伸，但是控制环204可以替代地是仅绕转子轴部分地延伸的部分圆形元件。

在另选实施方式中，可能存在这样的布置，其中控制环/元件不直接安装在转子轴上，而是或者间接地(但是同轴地)安装，或者以某种方式与转子轴配合(例如，经由齿轮系统)；然而，在这样的实施方式中，配合仍然是这样的：如果控制元件被限制或止动，则这具有限制或止动转子轴以便锁定转子的效果，并且如果控制元件(然后)旋转，则这具有使转子轴旋转的效果。

控制环204包括一组接合形成部，在该实施方式中，这组接合形成部呈从控制环的外周边径向向外突出的锯齿或齿205的形式。这些形成部用于与控制或限制/旋转构件上的相应形成部匹配，使得当控制构件以第一自由度被致动时，结构的啮合导致控制环受到约束，并且以第二自由度被致动时，导致控制环旋转。

可以看出，在另选实施方式中，接合形成部的具体形式可以变更。例如，所述形成部可以采用开垛口(即，方形齿)的形式或能够接合控制构件以便约束控制环的其他装置(但是一旦接合就也能使其移动)。控制环和控制构件上的形成部也可以不相似，可能是一个具有阳性元件并且另一个具有阴性元件以用于彼此接合。

在其他实施方式中，所述形成部可以不径向向外突出，而是可以轴向突出(例如在冠状齿轮中)，控制构件具有也轴向突出以与其接合的形成部。在其他实施方式中，所述形成部可以位于控制环的内周边上，所述形成部径向向内突出，控制构件具有径向向外突出的形成部。

在图2所示的实施方式中，控制环齿绕控制环的外周边连续。这使得控制或锁定/旋转构件能够在控制环上的任何点处接合。然而，在另选实施方式中，接合形成部可以是不连续的；在一系列形成部中可能存在间隙以例如为组件的其他次要元件留出空间，或者在某些情况下位于控制环的一侧或沿着控制环的一个圆周部分或弧的锁定/控制部分可能就足够了，控制环仅仅可以旋转，直到控制环的锁定/控制部分与控制部件对准为止。换句话说，控制环齿应沿控制环的圆周的重要部分延伸，但不需要绕整个圆周延伸。

在该实施方式中，控制(限制/旋转)构件206安装在转子壳体202上。因此，转子和控制环204通常在壳体内自由旋转，但是在控制构件与控制环的轴向接合时，因为控制构件206牢固地紧固到壳体，所以控制环204以及因此的转子203不再像以前那样自由旋转。在实施方式中，当控制构件206如此接合时，仅控制构件206的(进一步)移动允许旋转。

如能从图2和图3看到的，控制构件206具有接合形成部207，其用于与控制环204的接合形成部205啮合或配合，在该实施方式中，接合形成部207呈朝控制环204径向向内突出的齿的形式。因此，当控制构件206处于限制位置时，齿直接与相邻的控制环齿接合。

此外，在另选实施方式中，控制构件206上的形成部可以采用不同的形式，以便与上面关于控制环204概述的不同可能形式配合。

控制构件206布置在壳体上并且首先可在收起位置和限制/锁定位置之间以第一自由度移动，在限制/锁定位置处，控制构件上的接合形成部与控制环上的相应和互补结构接合或啮合，从而约束控制环的移动(因此必要时锁定转子)。在该实施方式中，控制构件借助安装在壳体上的第一致动器208在两个位置之间移动。致动器可以是液压、线性电动、磁性或任何类似的合适致动器。

可以在图3中看到第一致动器208的第一次移动的动作，图3仅示出了图2中的控制环204、控制构件206以及第一(208)致动器和第二(209)致动器。箭头1表示控制构件的移动方向，关于控制环是轴向的。

第一致动器208使控制构件206轴向(沿转子和控制环的轴线方向)地从收起位置移动到限制或锁定位置。在限制位置，控制构件206因此布置在控制环204的径向外侧，并且与控制环的圆周部分接触。

这与制动器径向地应用到锁定部分的先前考虑的系统形成对比；控制构件206的轴向移动可以允许锁定装置比这种径向装置更牢固，并且可以在转子壳体的有限容量内节省空间，因为不需要用于控制构件的额外径向空间。

然而，在本发明的另选实施方式中，控制构件206可以径向应用以啮合接合形成部从而限制转子，然后控制构件206的第二移动(以不同的自由度，例如切向)经由啮合的接合形成部旋转转子。

在其他另选实施方式中，可能的是，第一致动器208的轴向移动实际上是离轴施加的，但是在轴向方向上具有一些移动分量。例如，特定转子壳体的几何形状可能妨碍控制构件精确地轴向逼近限制位置，但是在轴向方向上具有一些分量的逼近仍然比径向应用的构件提供节省空间和/或提供更牢固的限制基础的优点。

返回图2，其次控制构件206可以以第二自由度移动，在该实施方式中，控制构件206在与(圆形)控制环204相切的方向上以第二自由度移动。该方向由图3中的箭头2指示；安装在壳体202上的第二致动器209可以在该切线方向上线性地前后移动控制构件。该第二致动器同样也可以是液压、线性电动、磁性或任何类似的合适致动器。

如能从图3看到的，控制构件处于限制位置，控制构件的齿(207)与控制环204的齿(205)啮合，第二致动器209的致动使控制构件206沿线性的切向方向移动，这将用于旋转控制环204。因此，第一致动器208提供控制构件的锁定/限制动作，并且第二致动器209提供所需的旋转动作。如从图3可以注意到的，控制构件206在切向方向上的移动距离与控制环204的尺寸相比相对较小，这意味着控制环204(并且因此转子203)将旋转的角度也相对较小。这允许转子的准确、精细的旋转移动以关于必要的任务(例如特定区域的维护)精确地定位。

相对于其他布置的这种布置的改进在于，单个控制构件206(连同致动器208、209的动作)能够提供锁定/限制和精确旋转功能两者。这与如下系统形成对比：必须提供用于旋转的附加部件(例如转动齿轮)；或者必须从控制构件或控制装置添加/移除附加机构或部件以便为其提供这两种功能。

另一改进在于，用于以两个自由度移动控制构件206的装置被整合成组件，这与其他布置形成对比，在所述其他布置中，例如可以仅使用诸如手持式驱动器之类的外部驱动器激活用于经由控制构件206控制控制环的旋转的装置。

进一步的改进在于，虽然控制构件能够具有两种运动自由度以提供这两种功能，但是仍然可以容易地(经由致动器)从控制环移除或拆卸。这与如下另选布置形成对比：控制构件可能需要永久地应用于控制环或与控制环接合以便提供两种功能。

可以注意到，图3仅示出了控制环204、控制构件206以及第一致动器208和第二致动器209，可以应用用于使用具有与壳体和控制构件的不同联接的这组部件的另选布置，其中一些在随后的描述中概述。首先，描述如图2和图4至图6中所示的特定实施方式。

图4至图6是根据本发明的实施方式示出致动控制构件以旋转控制元件的过程中的步骤的示意图。图4是图2中所示设备的一部分的放大图。这里，控制构件处于非限制位置，第一致动器208处于其缩回的起始位置。因此，在控制构件206和控制环204之间存在由箭头302指示的轴向间隙。控制构件206也位于切向方向上的初始位置，第二致动器209也处于其缩回的起始位置。

在该具体实施方式中，控制构件206布置成为两个部件的组件，每个部件由相应的第一致动器208和第二致动器209致动，以提供两个移动自由度。控制构件包括外部元件或支撑块410，其容纳内部或接合元件412，齿207布置在内部或接合元件412上。该内部元件可滑动地安装在外部元件上，使得该内部元件可以在外部元件内轴向移动。因此，在这种布置中，控制构件组件的一部分(即，外部元件的最靠近控制环的端部)可以在带齿的内部元件至控制环的平面内的移动到达限制位置之前开始与控制环在一条直线上或者在控制环的平面中。

提供控制构件的轴向移动的第一致动器208联接到该内部元件，使得当第一致动器208被激活时，控制构件的具有齿207的内部元件从非限制位置移动到接合控制环的限制位置。

图5示出了第二阶段，其中第一致动器208已经延伸，内部元件412轴向移动并且控制构件206现在在控制环204的平面中处于限制位置，控制构件的内部元件412的齿与控制环的那些齿啮合。因此，可以防止控制环进而转子在任一旋转方向上移动，并且如果需要可以将其锁定。如图6中将示出的，仅包括在502处指示的点以示出控制环的旋转。

将第一致动器208安装在主轴壳体202上(这防止了不希望的横向移动)和/或第二致动器209在未激活时的阻力有助于通过防止控制构件206的线性/横向移动而防止控制环(以及因此转子)旋转。可以改变这些部件中的任何一个的动作，以便提供更牢固的转子锁定，例如，可能是这样的：第二致动器209可能对于切向移动控制构件以旋转转子的任务是超越规定的(例如能够提供更大的致动力)，因为该第二致动器还需要依其锁定作用抵抗控制环的不希望的移动。在一个另选实施方式中，为了使第二致动器能够关于其既对抗转子上的转矩限制控制元件又致动控制构件使其旋转的作用提供备用，可以提供附加闩锁(未示出)以在限制位置提供额外的锁定。在第二致动器209中的功率失效或部分丧失的情况下，可以在控制构件(206)与控制环(204)啮合的时刻致动该附加闩锁。可以在第二致动器致动时停用闩锁，或者实际上通过第二致动器的移动而停用该闩锁。

在该实施方式中，将第一致动器208安装到主轴壳体202上，这将要求致动器在与控制环204相切的方向上沿壳体移动，以允许由第二致动器209提供的第二移动(以旋转控制环)。在该实施方式中，支撑块410可沿着安装在壳体上的滑块(602，见图6)移动，以适应此移动。在另选方案中，可以借助诸如轨道或线性轴承之类的另一种这样的装置来促进所述移动。在另一另选方案中，可以提供关于第一致动器安装在控制构件上的装置，使得致动器固定在壳体上，但控制构件可以沿滑块装置横向移动以适应第二切向移动。

在其他实施方式中，滑块602包括其自身的限制机构(例如附加致动器)，以便有助于防止控制构件在其处于限制位置时的移动，并因此提供初始转子锁定动作。

返回到图4至图6中所示的步骤，图6示出了控制构件206在限制位置中的接合之后的阶段。现在延伸第二致动器209，该第二致动器使支撑块410(容纳内部元件412)在与控制环204相切的方向上线性向下移动。由致动器引起的此向下移动由轨道或滑块602促进，轨道或滑块602结合到壳体202中，支撑块410可在轨道或滑块602上移动。

因为控制构件206的内部元件412的齿与控制环204的那些齿啮合(见图5)，所以该移动具有使控制环204往复移动(对于控制构件的移动)的效果，因此使控制环204绕其轴线旋转。可以看到点502的位置移动了由控制构件移动的切向距离所包含的旋转角度。在实践中，由第二致动器209向下施加的力从控制构件的齿传递到控制环的啮合齿，向下的力分解成控制环的旋转，因为控制环是关于控制构件轴向安装的(而不是线性的)。

因此可以看出，在该实施方式中，支撑块410借助第二致动器209切向移动。支撑块因此允许接合元件412轴向移动，但也借助第二致动器切向移动。第一致动器208安装到支撑块并与其一起移动。从图5和图6的比较可以看出，当支撑块410沿其滑块/轨道装置602移动时，第一致动器208已相对于壳体202向下移动。

在该实施方式中，第二致动器209联接到支撑块/外部元件，使得当该第二致动器被激活时，进行第二移动(与控制环相切)，沿切向方向移动外部元件和安装在外部元件内的内部元件两者，因此切向地移动控制构件的齿以使控制环旋转。

可以注意到，在本发明的控制构件横向或切向移动以提供控制元件的旋转或转动的这些实施方式中，具有显著的优点，即，旋转动作可以由控制构件的线性移动来提供，使得线性致动器可用于旋转转子。这种布置中的线性致动器可以比可比较的旋转致动器的动力更强大(至少对于它们的尺寸/重量来说)，这对于当前使用的大得多的涡轮机尤其有优势。与试图提供转动齿轮或移动的旋转致动器或驱动器相比，这种(动力更强大的)线性致动器也会不太可能发生故障。

因此，图2和图4至图6中的控制构件组件的两个部件可以单独移动，但仍然是同一控制构件组件的一部分(即，它们容纳实际上提供锁定和旋转两种功能的相同接合形成部(齿))。

在另选实施方式中，控制构件可以包括单个部件而不是两个部件。在这样的实施方式中，第二致动器209在控制构件206上的安装可以将类似的滑块或线性平移装置结合到组件上其他地方使用的那些装置，使得尽管第二致动器209固定到壳体202，但是该第二致动器允许沿轴向方向移动控制构件。在另一另选方案中，第二致动器209可以固定地安装到控制构件，并且滑块装置等可以设置在壳体202上，以允许第二致动器209在轴向(第一)致动器208被激活时移动。

本领域技术人员将清楚，可以在同一控制构件中提供两种功能的各种另选布置。例如，在某些情况下，可能存在用于将控制构件径向地(如上所述)而不是轴向地应用到限制位置然后切向移动以旋转控制环的空间。

在另一另选方案中，可能的是，一个或两个移动自由度本质上是旋转的。例如，控制构件可以包括小齿轮特征，该小齿轮特征可以与控制构件轴向接合，但是控制构件的旋转可以由小齿轮特征的旋转而不是控制构件的切向移动来致动。在另一另选方案中，控制构件可以结合有蜗轮等，在控制环上具有配合的接合元件，蜗轮同样也可以轴向应用，然后旋转以提供控制环旋转。

可以注意到，在本发明的另一另选实施方式中，控制元件上的接合形成部可以布置在内周边(例如控制环的内表面)上，而不是如图所示布置在外周边上。在这种情况下，控制构件将被(轴向地)引入成接合该内周边以提供限制功能，然后在控制环内以第二自由度移动以提供旋转。在另一另选方案中，所述形成部可以布置在侧外周边上，例如冠状齿轮。然后，控制构件可以轴向引入以接合冠状齿轮，控制构件接合形成部相应地面向轴向方向。然后控制构件可以以第二自由度(例如横向)移动，以提供旋转控制。

如能从图中可以看到的，控制构件206和控制环204具有朝向彼此径向突出的齿(207、205)。在本发明的实施方式中，齿沿相对面采用圆角三角形的形式。圆形齿允许从收起(非限制)位置到锁定/限制位置的轴向移动期间的更容易的啮合动作。齿的相对于移动的轴向方向的前缘和后缘可以是圆形的、去毛刺的或倒角的或平滑的，以帮助齿平滑地接合。

在一些实施方式中，控制构件的接合形成部可以形成为使得锁定齿的顶点(即齿尖)在控制环的方向上成角度、成锥形或倾斜，从而控制构件齿顶点的最后缘在径向上更向内，也就是说比前缘更高，前缘在收起位置最靠近控制环。可以以给定的梯度或角度设定齿的从后向前的锥度。换句话说，齿成形为在其前缘和后缘之间限定出轻微的楔形形状。

这种布置意味着当控制构件齿被进一步推到控制环204上时，控制构件齿207和控制环齿205之间的接触由于控制构件齿的增加的梯度以及该梯度朝控制环有效地径向向内进展而增加。

这可以促进更容易的接合顺序，因为最初齿之间可能存在更松地配合，然后随着控制构件进一步轴向朝控制环移动而更紧密地配合。因此，这种布置在接合之前调节控制构件206的齿和控制环204的齿之间的轻微不对准。锥形也可以提供转子的最终更牢固的锁定，因为控制构件被推到控制环上越多，啮合齿的更多表面将彼此接触，并且控制构件将越多的力径向向内施加到控制环上。因此，该系统可以防止先前考虑的系统所经历的锁定系统中的残余游隙。

应该注意的是，控制构件齿的槽(实际上齿的整个轮廓)可以以这种方式逐渐变细。这意味着控制环向内的径向力不仅随着控制构件被推到环上而增加，而且力将以相同的方式沿着整个齿廓增加，额外的力在齿之间沿着锥形轮廓横向/周向施加。

在本发明的实施方式中，可以进行初始对准步骤，以使控制构件206的齿顶点与控制环的齿槽对准，从而促进有效的锁定阶段。在一个实施方式中，控制构件上的齿可以是足够锥形的(如上所述)，使得可以省去这种初始对准控制构件的步骤，当控制构件被致动就位时锥形轮廓可以有效地推动控制环稍微旋转。

在另一另选实施方式中，控制环和控制构件两者上的接合形成部或齿可以以这种方式和/或如上所述逐渐变细，以便于接合并且一旦控制构件最终就位就允许更加牢固的接合。

图7是示出根据本发明的实施方式的方法的步骤的图。如上所述，使控制构件以第一自由度移动(从图4中所示的初始收起、非限制位置)到限制位置(如图5中所示)，使得控制构件接合形成部能够接合控制元件接合形成部，以限制控制元件的旋转(702)。在控制构件处于限制位置(图5)的情况下，控制构件然后以第二自由度移动，以借助控制构件接合形成部移动控制元件接合形成部(如图6中所示)从而引起控制元件旋转(704)。

本领域技术人员将理解，仅以实施例的方式描述了本发明，并且可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下采用各种另选方法。

Claims (15)

1.一种用于风轮机(1)的转子限制和旋转设备(200)，该设备包括：

与风轮机的转子(8、203)相关联的能旋转的控制元件(204)，所述控制元件至少部分为圆形形式，

所述控制元件包括布置在其周边上的多个控制元件接合形成部(205)；以及

控制构件(206)，该控制构件包括多个控制构件接合形成部(207)，

其中，所述控制构件能以第一自由度在(a)非限制位置和(b)限制位置之间移动(208)，在所述限制位置中，所述控制构件接合形成部能够与所述控制元件接合形成部接合以限制所述控制元件旋转，

其中，所述控制构件能以第二自由度移动(209)，

并且其中，在所述限制位置中，当所述控制构件以所述第二自由度移动时，所述控制构件接合形成部能操作成移动所述控制元件接合形成部，从而引起所述控制元件旋转。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制构件能在与至少部分圆形的所述控制元件相切的方向上以所述第二自由度移动。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述控制构件能够在与能旋转的所述控制元件的旋转轴线对准的方向上以所述第一自由度移动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，该设备包括：第一致动器(208)，该第一致动器联接到所述控制构件，用于以所述第一自由度移动所述控制构件；以及第二致动器(209)，该第二致动器联接到所述控制构件，用于以所述第二自由度移动所述控制构件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制构件包括能以所述第一自由度移动的第一控制构件部件(412)以及能够以所述第二自由度移动的第二控制构件部件(410)。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第二控制构件部件能滑动地(602)连接到所述转子的壳体。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在所述控制构件以所述第二自由度移动以引起所述控制元件旋转之后，所述控制构件能移动回到所述非限制位置，并且能以所述第二自由度进一步移动回到起始位置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制构件接合形成部(207)布置在所述控制构件的径向向内的部分上，并且从所述径向向内的部分径向向内突出。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在所述限制位置，所述控制构件布置在能旋转的所述控制元件的平面中，位于与所述控制元件的所述周边相邻的位置，

并且其中，在所述非限制位置，所述控制构件与在所述控制元件的平面中并且与所述控制元件的所述周边相邻的所述位置间隔开。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制元件接合形成部包括从所述控制元件的所述周边突出的一组齿(205)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制构件接合形成部包括从所述控制构件突出的一组齿(207)。

12.根据从属于权利要求10时的权利要求11所述的设备，其中，所述控制元件齿从所述控制元件的所述周边径向向外突出，并且其中，所述控制构件齿从所述控制构件径向向内突出，

并且其中，所述设备构造成在所述限制位置将相应组齿啮合在一起。

13.一种使用转子限制和旋转设备(200)限制和旋转风轮机转子(8、203)的方法，该方法包括：

与所述风轮机转子相关联的能旋转的控制元件(204)，所述控制元件至少部分为圆形形式，

所述控制元件包括布置在其周边上的多个控制元件接合形成部(205)；以及

控制构件(206)，该控制构件包括多个控制构件接合形成部(207)，

所述方法包括：

以第一自由度将所述控制构件从非限制位置移动到限制位置，使得所述控制构件接合形成部能够接合所述控制元件接合形成部以限制所述控制元件的旋转；以及

当所述控制构件处于所述限制位置时，所述控制构件以第二自由度移动以借助所述控制构件接合形成部移动所述控制元件接合形成部，从而引起所述控制元件旋转。

14.一种风轮机转子系统，该风轮机转子系统包括支撑主转子轴(203)的主转子壳体(202)以及根据权利要求1至12中任一项所述的转子限制和旋转设备(200)。

15.一种风轮机(1)，该风轮机包括根据权利要求14所述的风轮机转子系统。