CN110701006B - 偏航轴承布置结构 - Google Patents

Abstract

用于风力涡轮机的偏航轴承布置结构，包括偏航轴承，该偏航轴承具有偏航环（7）和作用在该偏航环（7）的内部径向侧表面（19）上的径向调整装置（10），该径向调整装置（10）包括至少壳体（11）、至少一个滑动垫（24）和一个或多个带螺纹的调整螺栓（20）及用于容纳固定螺栓的轴向孔（13），该调整螺栓（20）布置在带螺纹的壳体孔（16）中并与该滑动垫（24）连接，用于朝向该侧表面（19）径向调整该滑动垫（24），其中该壳体（11）是具有多个径向的至少部分带螺纹的孔（16）的环（12）或环段，每个径向孔（16）容纳径向滑动单元（14），该径向滑动单元（14）包括径向滑动垫（24）和用于径向移动该滑动垫（24）的带螺纹的径向调整螺栓（20）。

Description

偏航轴承布置结构

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的偏航轴承布置结构，其包括偏航轴承，所述偏航轴承具有偏航环和作用在所述偏航环的内部径向侧表面上的径向调整装置，所述径向调整装置包括至少壳体、至少一个滑动垫和一个或多个带螺纹的调整螺栓以及用于容纳固定螺栓的轴向孔，所述调整螺栓布置在带螺纹的壳体孔中并且与所述滑动垫连接，用于朝向所述侧表面径向调整所述滑动垫。

背景技术

这样的偏航轴承布置结构通常用于将机舱支承在塔架上，从而允许机舱旋转。偏航轴承布置结构包括固定到塔架的偏航环，其中机舱在该偏航环上滑动。为了使机舱旋转，偏航环包括径向齿轮齿，而使用布置在机舱处的一个或多个马达，该一个或多个马达包括与偏航环的传动装置啮合的相应传动装置。

偏航轴承、相应地偏航环是高应力的结构部件。有必要精确地定位偏航环。为了定位偏航环，使用呈偏航夹具形式的径向调整装置。每个偏航夹具包括壳体，其利用若干个螺栓安装到机舱的安装部分。由于螺栓和偏航夹具中的高应力，固定夹具的螺栓尽可能地靠近偏航环定位。该偏航夹具还包括连接到偏航环的径向侧表面的滑动垫和连接到该滑动垫的一个或多个径向调整螺栓，该径向调整螺栓用于使该滑动垫朝向偏航环的侧表面径向移动，从而调整偏航环的径向位置。该滑动垫包括高强度钢板，该一个或多个调整螺栓被连接到该高强度钢板，从而使得该滑动垫能够推动偏航环以进行其径向调整。由于所述壳体和螺栓尽可能靠近偏航环的内侧表面定位，因此为整合滑动垫留下非常小的空间。这使得偏航夹具的设计非常紧凑、以某种方式脆弱并且执行维护工作特别复杂。由于这些偏航夹具中的若干个围绕偏航环的内周界布置，因此已知的偏航轴承布置结构具有多个问题区域。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种改进的偏航轴承布置结构。

该目的通过提供根据本发明的偏航轴承布置结构来实现。

根据本发明，如上所述的偏航轴承布置结构的特征在于，所述壳体是具有多个径向的至少部分带螺纹的孔的环或环段，每个径向孔容纳径向滑动单元，所述径向滑动单元包括径向滑动垫和用于径向移动所述滑动垫的带螺纹的径向调整螺栓。

根据本发明，径向调整装置是环形装置或环段装置，其布置成靠近偏航环的内部径向侧表面并且固定到机舱的安装部分。环形壳体可以是单个环或者可以是由若干个环段构成的分段环。该单个环或者每个环段、相应地单个环包括轴向和径向孔。所述轴向孔用于容纳相应的固定螺栓，以便将所述环或环段固定到机舱的安装部分。由于所述壳体、相应地所述调整装置是周向延伸的部件，因此可以使用较少数量的固定螺栓将其固定到非旋转部分，其中与已知的偏航夹具处的距离相比，相应的轴向孔和固定螺栓在彼此之间具有较大的距离。此外，还设置径向螺纹孔，每个径向孔容纳包括滑动垫和调整螺栓的滑动单元。由于需要较少的固定螺栓而它们之间具有相对大的间隙，因此可以扩大径向且至少部分带螺纹的孔的直径。因此，在每个径向孔中，布置包括滑动垫和调整螺栓的一个单一的滑动单元，该滑动单元允许在需要时简单地更换滑动垫，这是因为只需要移除调整螺栓，并且通过将滑动垫从径向孔中拉出并将新的滑动垫插入到该孔中并随后再次固定调整螺栓来更换滑动垫。因此，利用简单的工具可以实现非常小且快速的更换，这是由于所述调整螺栓优选地在其自由端处包括相应的工具附接部分。此外，在每个单元被单独调整的情况下，多个单独的调整或滑动单元允许非常精确的调整。利用多个固定螺栓，所述壳体，无论其为环还是仅为环段，也可以被牢固地固定到机舱的安装部分，同时包括多个单独的滑动或调整单元。

如上所述，极重的载荷对偏航轴承布置结构施加应力。为了不仅在径向方向上而且还在轴向方向上牢固地固定和调整偏航环，所述环或环段也可以包括多个轴向螺纹孔，每个孔容纳轴向滑动单元，该轴向滑动单元包括轴向滑动垫和用于轴向移动该滑动垫的带螺纹的轴向调整螺栓。利用该多个轴向滑动单元，偏航环在旋转或被加载时被轴向固定在其位置。同样为了这种轴向定位或调整，多个单独的轴向滑动单元被布置在所述环或环段处，该多个单独的轴向滑动单元各自包括滑动垫和用于移动该滑动垫的轴向螺栓。利用在需要时也可以被容易地更换的该多个调整或滑动单元，非常精确的调整和滑动引导是可能的。

在一个优选实施例中，每个径向孔或每个轴向孔或每个径向和轴向孔具有拥有第一直径的第一螺纹孔部段和第二无螺纹孔部段，所述第二无螺纹孔部段优选地具有较小的第二直径，从而容纳所述滑动垫。利用这种孔设置，滑动垫可以被容易地容纳在第二无螺纹孔部段中，而调整螺栓可以被拧入到第一螺纹孔部段中。优选地，第二无螺纹孔部段的直径在某种程度上小于带螺纹的第一孔部段的直径，从而允许在需要时容易地更换滑动垫。

优选地，径向螺栓或轴向螺栓或每个螺栓包括第一螺纹螺栓部段和接合到第二孔部段中的第二无螺纹螺栓部段。当螺栓接合到该第二孔部段中时，它被牢固地连接到滑动垫，该滑动垫可以被做得相当短，这是由于螺栓延伸到无螺纹的第二孔部段中。

优选地，偏置装置被设置用于使所述滑动垫朝向所述侧表面偏置。也可以称为阻尼装置的该偏置装置使滑动垫压靠偏航环的侧表面，从而保持恒定的接触。此外，该偏置或阻尼装置还在具有变化的风载荷的湍流条件下承受置于偏航轴承布置结构上的变化的载荷，使得这些载荷能够以某种方式被吸收。

该偏置装置可以是安置在螺栓和滑动垫上的弹簧。它还可以被实现为布置在螺栓和滑动垫之间的弹性中间垫或环。在使用弹簧的情况下，该弹簧可以是碟形弹簧，但它也可以被布置在设置于滑动垫处的中空弹簧隔室中。

所述滑动垫可以完全由聚合物材料制成，并且因此仅执行滑动动作。它还可以具有避雷针的功能。如果该功能是优选的，则滑动垫包括由聚合物材料制成的滑动部分和由金属制成的防雷部分，其中该防雷部分被电连接到螺栓。该防雷部分可以优选地布置在环形的滑动部分内。该防雷部分将偏航环的内部侧表面连接到螺栓，并进一步连接到接地的壳体。

最后，优选的是在螺栓和滑动垫中设置润滑孔，该润滑孔终止于滑动垫的滑动表面处。该润滑孔可以被连接到润滑装置，使得润滑流体可以通过该孔被压到滑动垫和偏航环的内部侧表面的接触区域中。在替代方案中，该润滑孔允许安装连接到滑动垫的管道。

除了所述偏航轴承布置结构之外，本发明还涉及一种风力涡轮机，其包括至少一个如上所述的偏航轴承布置结构。

附图说明

本发明的另外的细节和优点可以从以下对优选实施例的详细描述和附图中得到，附图中：

图1示出了风力涡轮机的示意图，

图2示出了本发明的偏航轴承布置结构的透视图，

图3示出了具有第一调整单元的本发明的偏航轴承布置结构的一部分的剖视图，

图4示出了第二调整单元的主视图，

图5示出了第三调整单元的主视图，

图6示出了第四调整单元的主视图，以及

图7示出了具有轴向滑动单元的图1的偏航轴承布置结构的一部分的剖视图。

具体实施方式

图1示出了风力涡轮机1的主视图，该风力涡轮机1包括塔架2和机舱3，该机舱3包括具有转子叶片5的轮毂4。机舱3可借助于偏航轴承布置结构6相对于塔架3旋转。出于旋转目的，一个或多个马达被布置在机舱3处，该一个或多个马达驱动与固定到塔架2的偏航环7的齿轮啮合的小齿轮。当驱动器被设置在机舱3处时，机舱3可相对于固定的偏航环旋转，相应地可相对于塔架2旋转。

图2示出了本发明的偏航轴承布置结构6的透视图。该偏航轴承布置结构包括偏航环7，该偏航环7在其外周界处具有齿轮齿8。偏航环7借助于插入到轴向孔9中的多个螺栓附接到塔架2，该轴向孔9可以是带螺纹或不带螺纹的。

本发明的偏航轴承布置结构6还包括径向调整装置10，该径向调整装置10包括呈环12的形式的壳体11，该环12是处于偏航环7的内径处的布置结构。该环12可以是单件式环，它也可以是包括若干个环段的分段环，该若干个环段构成环形。代替环12，附接装置还可以包括部分地围绕偏航环7的内周界延伸但是彼此隔开的若干个环段。例如，四个或六个或八个环段可以围绕周界分布，但是以一定的间隙彼此隔开。然而，环或这些环段中的任何环段的基本创造性设置是相同的。虽然环段或环12可以是附接到机舱3、相应地附接到机舱3的基架（bedframe）的单独部分，但是环段或环12可以是机舱的基架的整体部分，这意味着所述段或环12被直接铸造到基架或由基架加工而成。

调整装置10、相应地呈环的形式的壳体11包括多个轴向孔13，该轴向孔13可以是带螺纹的或不带螺纹的，固定螺栓被插入到该轴向孔13中，以便当调整装置10与机舱3一起旋转时，将壳体11固定到设置在机舱3处的固定部分。

此外，图2还示出了沿水平方向定向的多个径向滑动单元14，以及沿竖直方向定向的多个轴向滑动单元15。如图2所示，这些单独的滑动单元14、15以相对多的数量围绕环12的周界分布。径向滑动单元14用于径向调整和滑动引导偏航环7，而轴向滑动单元15用于轴向定位和引导偏航环7。

图3-6示出了径向滑动单元14的各种实施例，但是相同的特征和设置也适用于轴向滑动单元15。

图3示出了偏航轴承布置结构6的一部分的剖视图，该图示出了偏航环7和壳体11，即相应的环12。它还示出了两个轴向孔13，在该轴向孔13之间设置有径向孔16。该径向孔16包括第一螺纹孔部段17，该第一螺纹孔部段17比第二无螺纹孔部段18具有更大的直径，该第二无螺纹孔部段18邻近偏航环7的侧向内部径向表面19终止。径向孔16容纳用于径向调整偏航环7的径向滑动单元14，该径向滑动单元14包括具有螺纹部段21和无螺纹部段22的调整螺栓20，该无螺纹部段22具有较小的直径。在自由端处设置有工具附接部23，用于将调整螺栓拧入到孔16中。

此外，径向滑动单元14还包括滑动垫24，其被布置在孔16的无螺纹部段18中。如图3所示，无螺纹螺栓部段22接合无螺纹孔部段18并且接触滑动垫24。通过将螺栓20拧入到孔16中，可以改变接触偏航环17的内部侧表面19的滑动垫21的位置。由于设置了多个这些单独的滑动单元14，参见图2，因此即使当强大的变化载荷置于偏航轴承布置结构6上时，也可以精确地调整偏航环的径向位置。

图4至图6示出了径向滑动单元14的各种其他实施例，其可被插入到相应的孔16中。

图4的径向滑动单元14还包括具有螺纹部段21和无螺纹部段22的调整螺栓20，该螺纹部段21具有较大的直径，该无螺纹部段22具有较小的直径。它还包括用于接触偏航环7的内部侧表面19的滑动垫24。在该实施例中，具有板形或环形的弹性偏置装置25被插入滑动垫24和螺栓20之间。由于优选地每个滑动单元14都包括这样的弹性偏置装置25，该弹性偏置装置25使滑动垫24偏置抵靠侧向内表面19，但是该弹性偏置装置25也用作阻尼装置，用于吸收由于如强烈变化的风（wings）之类的变化的环境状况而置于偏航轴承布置结构上的高载荷尖峰，因此维持所有滑动垫24与内表面19的恒定接触，并且阻尼载荷在所有位置处都是可能的。

通过简单地将滑动垫24和偏置装置25插入到孔16的无螺纹部段18中，并且将螺栓20拧入到螺纹部段17中，该滑动单元14可以被容易地布置在相应的径向孔16中。

图5示出了径向滑动单元14的另一个实施例。该调整单元14也包括具有螺纹部段21和无螺纹部段22的螺栓20。它还包括具有滑动部分29的滑动垫24，该滑动部分29在这里是环形的并且直接安置在螺栓20上。滑动垫24包括防雷部分（lightning part）26，其也接触偏航环7的内部侧表面。该防雷部分26经由线缆27等电连接到螺栓20。由于螺栓20被电连接到接地的金属壳体11，因此提供了安全的防雷布置结构。

此外，中空弹簧隔室28被设置在滑动垫24中，在该弹簧隔室28中布置有呈弹簧形式的偏置装置25。该弹簧作用在防雷部分26上，该防雷部分26被牢固地连接到滑动垫24的滑动部分29。滑动部分29由聚合物制成，而防雷部分26部分由金属制成。要注意的是，根据图3和图4的实施例的滑动垫24当然也由滑动的聚合物制成。

图6示出了与图3中所示的滑动单元类似的滑动单元14。它包括螺栓20和滑动垫24。另外，还设置了润滑孔30，其延伸穿过螺栓20和滑动垫24，并且终止于滑动垫24的滑动表面31处，相应地终止于螺栓20的自由端处，即相应的工具附接部23处。如润滑泵之类的润滑装置可被连接到润滑孔30，用于将润滑流体通过润滑孔30压入到滑动垫24和偏航环7的侧向内表面19的接触区域中。在替代方案中，可以将连接到滑动垫的管道插入到润滑孔30中，以便将润滑装置提供到接触区域中。要注意的是，所有先前描述的实施例当然也都可包括这样的润滑孔30。

最后，图7示出了偏航轴承布置结构6的局部视图，该偏航轴承布置结构6具有偏航环7和调整装置10，该调整装置10具有壳体11。其还示出了由于剖面而部分剖切的一些径向滑动单元14以及它们被插入到其中的相应的径向孔16。

图7还示出了轴向滑动装置15，其中一个以剖视图示出。

壳体11包括多个轴向螺纹孔32，相应的轴向滑动装置15被插入到其中。每个滑动装置15包括至少部分带螺纹的螺栓33，其包括螺纹部段34和可选的无螺纹部段35。每个滑动单元15还包括安置在轴向调整螺栓33上的滑动垫36。该滑动垫36借助于轴向调整螺栓33相对于偏航环7的轴向表面37定位，该轴向表面37通过多个滑动垫36保持就位并且可相对于滑动垫36旋转。

图7示出了螺栓33还包括工具附接部38，使得工具可以被容易地附接到螺栓33以便旋拧它。

此外，还设置了润滑孔39，其一端终止于螺栓33的自由端处，在这里终止于工具附接部38处，并且延伸穿过螺栓33和滑动垫36。润滑装置可以被连接到润滑孔39，用于通过润滑孔39将润滑流体压到滑动垫36和表面37的接触区域中，而这里也可以将管道插入润滑孔39中，该润滑孔39连接到滑动垫，相应地连接到滑动区域。

图7示出了螺纹孔32和轴向螺栓33，二者都具有恒定的直径。要注意的是，当然也可以具有阶梯形孔32和阶梯形螺栓33，其具有拥有不同直径的相应的不同部段，如例如图3中针对径向孔16和径向滑动单元14所示的那样。

此外，轴向滑动单元15还可以包括相应的偏置或阻尼装置，当然也可以设置防雷部分。因此，相对径向滑动单元14解释的所有细节也适用于轴向滑动单元15。

虽然图2特别地涉及形成壳体11的环12，但要注意的是，以上解释的所有细节还涉及具有若干个径向调整装置10的实施例，该径向调整装置10包括呈分开的环段的形式的壳体11，这些环段均匀地围绕偏航环7的内周界分布。这些环段可以彼此连接从而构成环，或者它们可以以一定的角位移彼此分开。所述环或环段可以是单独的部分，但是它们也可以与机舱的基架成一体，这是通过与基架一起铸造或由基架加工而成。然而，设置是每个环段包括多个至少径向调整装置10，相应地包括径向滑动单元14，并且如果需要，还包括多个轴向调整装置，相应地包括轴向滑动单元15。要注意的是，同样参考图2-7的实施例，轴向调整装置、相应地轴向滑动单元15仅是可选的，可以设置它们，但是本发明还覆盖没有设置轴向调整装置、相应地没有设置轴向滑动单元15的实施例。

尽管参考优选实施例详细地描述了本发明，但本发明并不受所公开的示例限制，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够从所公开的示例得到其他变型。

Claims (12)

1.一种用于风力涡轮机的偏航轴承布置结构，包括偏航轴承，所述偏航轴承具有：

偏航环（7），所述偏航环（7）包括内部侧表面（19）；以及

径向调整装置（10），所述径向调整装置（10）作用在所述内部侧表面（19）上并且包括：

壳体（11），所述壳体（11）包括具有多个至少部分带螺纹的径向孔（16）的环（12）或环段，每个径向孔（16）容纳径向滑动单元（14），所述径向滑动单元（14）包括径向滑动垫（24）和用于径向移动所述径向滑动垫（24）的带螺纹的径向调整螺栓（20），所述径向调整螺栓（20）与所述径向滑动垫（24）连接，用于朝向所述内部侧表面（19）径向调整所述径向滑动垫（24）；和

轴向孔（13），所述轴向孔（13）用于容纳固定螺栓，

其中，每个径向孔（16）具有拥有第一直径的第一螺纹孔部段（17）和第二无螺纹孔部段（18），所述第二无螺纹孔部段（18）具有较小的第二直径，并且

其中，所述径向调整螺栓（20）包括第一螺纹螺栓部段（21）和接合到所述第二无螺纹孔部段（18）中的第二无螺纹螺栓部段（22）。

2.根据权利要求1所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，所述壳体（11）的所述环（12）或所述环段包括多个轴向螺纹孔（32），每个轴向螺纹孔（32）容纳轴向滑动单元（15），所述轴向滑动单元（15）包括轴向滑动垫（36）和用于轴向移动所述轴向滑动垫（36）的至少部分带螺纹的轴向调整螺栓（33）。

3.根据权利要求2所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，每个轴向螺纹孔（32）具有拥有第一直径的第一螺纹孔部段和第二无螺纹孔部段，所述第二无螺纹孔部段具有较小的第二直径，从而容纳所述轴向滑动垫。

4.根据权利要求3所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，所述轴向调整螺栓（33）包括第一螺纹螺栓部段和接合到所述轴向螺纹孔（32）的所述第二无螺纹孔部段中的第二无螺纹螺栓部段。

5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，偏置装置（25）被设置用于使所述径向滑动垫（24）朝向所述内部侧表面（19）偏置。

6.根据权利要求5所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，所述偏置装置（25）是安置在所述径向调整螺栓和所述径向滑动垫上的弹簧，或者所述偏置装置（25）是布置在所述径向调整螺栓和所述径向滑动垫之间的弹性中间垫或环。

7.根据权利要求6所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，所述弹簧被布置在设置于所述径向滑动垫处的中空弹簧隔室（28）中。

8.根据权利要求1、2、4、6和7中任一项所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，所述径向滑动垫包括由聚合物材料制成的滑动部分（29）和由金属制成的防雷部分（26），其中，所述防雷部分（26）被电连接到所述径向调整螺栓。

9.根据权利要求8所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，所述滑动部分（29）包括环形的滑动部分，并且所述防雷部分（26）被布置在所述环形的滑动部分中。

10.根据权利要求1、2、4、6、7和9中任一项所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，润滑孔（30）被设置在所述径向调整螺栓和所述径向滑动垫中，从而终止于所述径向滑动垫（24）的滑动表面处。

11.根据权利要求1、2、4、6、7和9中任一项所述的偏航轴承布置结构，其特征在于，所述壳体的所述环或者所述环段是单独的部分或者是基架的整体部分。

12.一种风力涡轮机，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的偏航轴承布置结构。

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