CN112601887B - 同心固定和更换变速箱和发电机内部部件的工具链和方法 - Google Patents

Abstract

提供了执行从风力涡轮机的发电机(12)和/或变速箱(14)的内部移除诸如轴承盒(64)这样的内部部件的方法的工具链(10)。工具链(10)包括：管(30)，其延伸通过发电机(12)的内部；至少一个夹持元件(36)，其将工具链(10)同心地固定就位在变速箱(14)的至少一个输出轴(60，62)上；以及滑动工具(50)，其沿着管(30)移动进出发电机(12)，以与待修理或更换的内部部件联接并将该内部部件拉出。例如，工具链(10)可移除与变速箱(14)和发电机(12)的接合处相邻定位的轴承盒(64)，而不必从发电机(12)拆卸变速箱(14)。

Description

同心固定和更换变速箱和发电机内部部件的工具链和方法

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机，并且更具体地，涉及选择性与风力涡轮机的变速箱和发电机的部件接合使得在将变速箱和发电机的内部部件固定就位时可移除和更换这些元件的部件的工具链以及以改进的方式更换风力涡轮机的这些部件的方法。

背景技术

风力涡轮机用于使用可再生资源产生电能，而不用燃烧化石燃料。通常，风力涡轮机将来自风的动能转换成电能。常规的风力涡轮机设施包括基础(foundation)、由基础支撑的塔架以及处于塔架顶部的能量产生单元。能量产生单元通常包括一个或更多个机舱以容纳诸如发电机、变速箱和主轴承这样的几个机械部件和电气部件，并且风力涡轮机还包括转子，该转子通过从机舱延伸的主轴而操作性地联接到机舱中的部件。单转子风力涡轮机和多转子风力涡轮机(可具有多个机舱)是已知的，但是出于效率的缘故，以下描述主要是指单转子设计。转子进而包括中央毂和从其径向延伸并被配置为与风相互作用以引起转子旋转的多个叶片。转子被支撑在主轴上，主轴要么直接要么间接地与被容纳在机舱内部的发电机操作性地联接。因此，当风迫使叶片旋转时，发电机产生电能。在过去的几十年中，风力发电取得了显著增长，许多风力涡轮机设施被建造于陆地上和海上。

如上所述，机舱容纳几个风力涡轮机部件，这些风力涡轮机部件在塔架的顶端操作，以将来自风和转子叶片的动能转换成电能。这些部件中的许多在使用期间以不同的速度旋转，如此，随着时间的流逝，这些部件可能达到使用寿命的结尾，由此需要更换。因为机舱内的部件因高塔架与地面分离，因此移除和更换发电机、变速箱等部件的过程和物流是复杂的。此外，机舱内常常没有太多的多余空间，从而增加了操作或更换能量产生单元的这种部件的难度。在许多常规系统和方法中，每当修理或更换一个或更多个内部部件变得有必要时，必须由大型外部起重机从机舱移除整个发电机并移动整个发电机。将期望避免租用和使用这种外部起重机。

因此，风力涡轮机的制造商、安装者和运营商正在寻求对位于现代风力涡轮机设计的机舱内的和能量产生单元内的部件进行维护和修理的改进的选择。

发明内容

为了这些和其他目的，本发明的多个方面涉及一种用于同心地固定和更换风力涡轮机的内部变速箱和发电机部件的工具链。有利地，工具链可移除变速箱和发电机的内部部件(诸如轴承盒)，而不必将发电机与风力涡轮机的变速箱完全断开。如此，机舱的机载起重机可用于将内部部件顺着塔架移动以进行修理或更换，而无需使用大型外部起重机来完成对能量产生单元部件的定期维护或修理。工具链和关联的使用方法提供了下面进一步详细描述的几种技术效果和优势。

在示例性实施方式中，工具链被配置为从发电机以及从风力涡轮机的变速箱移除内部部件。工具链包括管，其具有能移除地彼此联接的远侧管部和近侧管部。该管限定被配置为延伸通过发电机从而终止于变速箱的里面或外部的纵向长度。工具链还包括至少一个夹持元件，其位于远侧管部上并能用于将远侧管部相对于风力涡轮机的发电机或变速箱的内部部件固定就位。工具链还包括滑动工具，其沿着管在近侧管部和至少一个夹持元件之间平移。滑动工具被配置为能移除地固定到内部部件，以使内部部件沿着管移动到发电机和变速箱之外。

在示例性实施方式中，工具链还包括端部支撑件，其接纳并支撑近侧管部的一部分，并且该端部支撑件被配置用于安装在风力涡轮机的机舱内和发电机外部。当近侧管部与远侧管部断开连接时，近侧管部能相对于端部支撑件移动，以在发电机与近侧管部之间留出间隙。该间隙提供了用于从风力涡轮机移除固定到滑动工具的内部部件的净空。

在示例性实施方式中，工具链还包括支撑臂，支撑臂联接到发电机并被配置为在与远侧管部和近侧管部的可移除联接相邻的位置能移除地联接到远侧管部。当远侧管部与近侧管部和端部支撑件断开连接时，支撑臂支撑远侧管部。为此目的，支撑臂包括在一端处的弯脚和在相对端处的旋转接头，其中，弯脚能移除地联接到远侧管部。旋转接头联接到发电机，以使得支撑臂和弯脚能够朝向和背离远侧管部枢转移动。弯脚被配置为抵抗在将远侧管部与近侧管部连接或断开连接时施加的扭矩力。例如，远侧管部和近侧管部可包括用于将这些元件能移除地彼此联接的锥形螺纹，并且弯脚抵抗在进行该螺纹连接时施加的扭矩。

在示例性实施方式中，风力涡轮机的变速箱包括用于将旋转能量传输到发电机的第一输出轴和第二输出轴。在这样的实施方式中，至少一个夹持元件包括多个夹持元件，当多个夹持元件将远侧管部相对于第一输出轴和第二输出轴固定就位时，多个夹持元件中的至少一个接合第一输出轴且多个夹持元件中的至少一个接合第二输出轴。每个夹持元件都是同心扩张的夹持元件，所述同心扩张的夹持元件通过径向向外扩张以与第一输出轴和第二输出轴形成锁定摩擦接合来致动。第二输出轴能能移除地连接到轴承盒，轴承盒设置在与变速箱和发电机的连接处相邻的位置，并且当使用工具链的滑动工具从发电机移除轴承盒时，多个夹持元件保持第一输出轴和第二输出轴的同心固定就位。

在示例性实施方式中，工具链的端部支撑件包括管容器和框架元件，管容器接纳近侧管部的穿过该管容器的那一部分，框架元件被配置为当近侧管部与远侧管部断开连接时，使得管容器和近侧管部能够进行有限的枢转移动。有限的枢转移动有助于从工具链以及从风力涡轮机的机舱移除发电机或变速箱的内部部件。滑动工具是包括孔的圆柱形凸缘元件，孔被配置为接纳螺栓紧固件以能拆卸地连接到将使用工具链被移除的内部部件。

在另一个实施方式中，一种从风力涡轮机的发电机或变速箱拆卸和移除内部部件以进行修理或更换的方法包括：将工具链通过发电机的内部插入，从而终止于变速箱的里面或外部。工具链的插入使得工具链的管从远侧管部延伸到近侧管部，远侧管部位于变速箱的将旋转能量从变速箱传输到发电机的第一输出轴内，近侧管部被配置为延伸到发电机外部。该方法还包括：致动位于远侧管部上的至少一个夹持元件，以将工具链相对于变速箱的第一输出轴固定就位。工具链的滑动工具沿着管的长度从近侧管部上的位置移动到发电机的内部中，其中，滑动工具联接到发电机或变速箱的内部部件。然后，将滑动工具与内部部件一起沿着管移动到近侧管部上，从发电机的内部移出。

在示例性实施方式中，近侧管部延伸通过位于发电机和变速箱外部的端部支撑件，并且该方法还包括将远侧管部与近侧管部断开连接并分离，以在发电机与近侧管部之间留出间隙。该间隙提供了用于诸如通过使用机舱的机载起重机从工具链以及从风力涡轮机移除发电机或变速箱的内部部件的净空。

在示例性实施方式中，该方法还包括将滑动工具和内部部件解除联接，使得能从工具链移除内部部件。然后，远侧管部和近侧管部被重新连接以重新组装工具链，并将工具链准备好移除发电机和变速箱的附加内部部件。例如，可重复以上方法步骤中的一些，以移除需要修理或更换的附加内部部件，并且这可包括与变速箱关联的轴承盒。如本领域中可能需要的，本文中描述的步骤和元件可被重新配置并以不同的组合来组合，以在不同样式的风力涡轮机中实现所期望的技术效果。

附图说明

包含在本说明书中并构成其组成部分的附图例示了本发明的一个或更多个实施方式，并且与上面给出的对本发明的总体描述和下面给出的详细描述一起用于说明本发明。

图1是根据本发明的一个实施方式的工具链的图解式立体图，工具链被完全组装好；

图2是风力涡轮机的能量产生单元的立体局剖图，能量产生单元包括在用图1的工具链中拆卸一些内部部件之前的被示出为呈第一配置的变速箱和发电机；

图3是根据本发明的一个实施方式的图2的能量产生单元的立体图，其中，在拆卸过程的一个步骤中从发电机移除了端盖；

图4是在拆卸过程的其他步骤中的图3的能量产生单元的立体图，其中，图1的工具链移动成与变速箱和发电机的第一输出轴和第二输出轴接合；

图5是在拆卸过程的其他步骤中的图4的能量产生单元的立体图，其中，工具链的支撑臂从远侧管部脱钩并背离工具链的管枢转；

图6是在拆卸过程的其他步骤中的图5的能量产生单元的立体图，其中，工具链的滑动工具沿着管移动成与驱动凸缘连接；

图7是在拆卸过程的其他步骤中的图6的能量产生单元的立体图，其中，滑动工具和驱动凸缘被拉动离开发电机并靠近工具链的端部支撑件；

图8是在拆卸过程的其他步骤中的图7的能量产生单元的立体图，其中，工具链的支撑臂往回枢转以与远侧管部接合来支撑管；

图9是在拆卸过程的其他步骤中的图8的能量产生单元的立体图，其中，工具链的近侧管部与远侧管部断开连接并移动通过端部支撑件以敞开间隙来释放驱动凸缘；

图10是在拆卸过程的其他步骤中的图9的能量产生单元的立体图，其中，驱动凸缘与滑动工具断开连接，使得可从风力涡轮机的机舱移除驱动凸缘；

图11是在拆卸过程的其他步骤中的图10的能量产生单元的立体图，其中，近侧管部往回移动通过端部支撑件，与远侧管部连接以重新组装工具链；

图12是在拆卸过程的其他步骤中的图11的能量产生单元的立体图，其中，支撑臂从远侧管部脱钩并背离工具链的管枢转；

图13是在拆卸过程的其他步骤中的图12的能量产生单元的立体图，其中，滑动工具沿着管移动，以与发电机的轴承盒连接；

图14是在拆卸过程的其他步骤中的图13的能量产生单元的立体图，其中，滑动工具和轴承盒被拉动离开发电机并靠近端部支撑件；

图15是在拆卸过程的其他步骤中的图14的能量产生单元的立体图，其中，工具链的支撑臂往回枢转以与远侧管部接合从而支撑管，并且其中，近侧管部与远侧管部断开连接并移动通过端部支撑件以敞开间隙来释放轴承盒；

图16是在拆卸过程的其他步骤中的图15的能量产生单元的立体图，其中，轴承盒与滑动工具断开连接，使得可从风力涡轮机的机舱移除轴承盒；以及

图17是在拆卸过程的其他步骤中的图16的能量产生单元的立体图，其中，近侧管部往回移动通过端部支撑件，与远侧管部连接来拆卸工具链。

具体实施方式

参考图1至图17并且按照本发明的实施方式，提供了工具链10以及用于同心固定以及用于更换风力涡轮机的内部发电机和变速箱部件的方法。工具链10有利地允许拆卸包含在风力涡轮机的机舱内的能量产生单元的元件的几个内部部件。这些内部部件可被机舱的内部起重机移动到风轮机塔架的底部，然后被更换为新的或修理好的部件。结果，不需要从机舱拆卸整个发电机和变速箱组件来进行这种类型的维护，并且不必用大型的外部起重机来进行这种维护。工具链10以及相关方法的这些和其他优点将在下面参考附图进行更详细的描述。

如本领域中理解的，风力涡轮机(工具链10对此起作用)包括塔架、设置在塔架顶点处的机舱以及操作性地联接到容纳在机舱内部的发电机12的转子。除了发电机12之外，机舱还容纳将风能转换成电能所需的各种各样的部件以及操作、控制和优化风力涡轮机的性能所需的各种部件，所述部件包括与发电机12相邻的变速箱14。为此目的，发电机12和变速箱14限定用于风力涡轮机的能量产生单元的组成部分。塔架支撑机舱、转子和风力涡轮机的容纳在机舱内的其他部件所带来的负荷，并且用来将机舱和转子抬高至超过地平面或海平面(视情况而定)的高度。尽管在该示例中描述了单个转子和机舱，但应当理解，在其他实施方式中，工具链10也可与包括多转子设计的风力涡轮机一起使用。

现在进一步参考图1，示出了处于完全组装状态的工具链10的一个实施方式。工具链10包括沿着纵向长度延伸的管30，该纵向长度被配置为当如下所述地使用时在风力涡轮机的能量产生单元的部件内延伸。在该实施方式中，管30由通过锥形螺纹彼此可移除联接的远侧管部32和近侧管部34限定。尽管在该实施方式中远侧管部32和近侧管部34中的每个被示出为单个构件或件，但应理解，在其他实施方式中，可在不脱离本发明的范围的情况下，这些管部中的一者或二者可被细分为多个子段，并且在这样的实施方式中，锥形螺纹将有可能仍然用于连接这些子段。锥形螺纹接合为部分之间的接合处提供足够的刚度和抗弯曲性，这是有益的，因为当使用工具链10时，大的重部件将沿着管30的长度移动。远侧管部32包括三个同心扩张的夹持元件36，夹持元件36被配置为与风力涡轮机中的一个或更多个输出轴选择性接合。夹持元件36大体处于远侧管部32的与其与近侧管部34连接处的相对端部处。工具链10还包括具有弯脚40的支撑臂38，弯脚40可与远侧管部32的与近侧管部34的连接处相邻的端部接合。当弯脚40与远侧管部32接合时，支撑臂38从管30径向向外伸出。在一个示例中，支撑臂38的相对端包括被配置为与发电机12的壳体接合的旋转接头42。远侧管部32被配置为将工具链10定位就位以移除能量产生单元的内部部件，并且支撑臂38被配置为在工具链10的其余部分被断开连接时为管30和输出轴提供充足的支撑，如将进一步描述的。

工具链10的近侧管部34从与远侧管部32的连接处延伸到位于纵向方向上的与夹持元件36相对的端部处的端部支撑件44。端部支撑件44包括管容器46和框架元件48，管容器46滑动地接纳近侧管部34的穿过该管容器的那一部分，框架元件48被配置为被栓接或以其他方式固定到机舱的框架，以沿着该端部支撑工具链10。工具链10还包括滑动工具50，示出的滑动工具50在图1中示出的初始位置处与端部支撑件44相邻地定位。应该理解，在其中管30限定了足以将滑动工具50支撑于从夹持元件36处的接合处延伸的悬挂位置的屈服强度和刚性的本发明的其他实施方式中，可省略端部支撑件44。该实施方式的滑动工具50采取具有各种孔52的圆柱形凸缘状元件的形式，孔52被配置为使得滑动工具50能够与风力涡轮机的能量产生单元内的待移除或更换的部件栓接连接。滑动工具50被确定尺寸以沿着管30的长度平移。在该实施方式中，工具链10的各部件由钢材形成，但在不脱离本发明的范围的情况下，可使用其他结构材料。应该理解，工具链10的元件的这种布置仅仅是根据本发明的一个实施方式，可基于它将要拆卸的风力涡轮机部件的设计的改变来修改该实施方式，并且现在将更详细地描述这样的实施方式的使用。

转到图2，以局剖示出了在开始移除和更换内部部件的过程之前风力涡轮机的能量产生单元。能量产生单元包括发电机12和变速箱14，发电机12和变速箱14如上所阐述地接收来自转子和叶片的旋转输入。发电机12的内部部件被更详细地示出，而变速箱14主要以“黑框”剖面示出。在该风力涡轮机中，变速箱14包括第一输出轴60和第二输出轴62，其中第一输出轴60限定变速箱14中的行星齿轮组件的中央小齿轮并且其中第二输出轴62限定相似/相邻组件中的行星齿轮(例如，第一输出轴60和第二输出轴62是变速箱14中的两个不同级的组成部分)。因此，应该理解，第二输出轴62被设计为在与能量产生单元的其他部件脱离时不支撑自身。本发明的工具链10被配置为在进行用于移除和更换内部部件的过程时应对该问题。

第二输出轴62能移除地接合位于变速箱14与发电机12之间的接合处的轴承盒64，如图2中所示。第二输出轴62和轴承盒64限定风力涡轮机中旋转速度(因变速箱14而增加)最大的位置，以从环境风带来的输入旋转中获取最大量的电能。因此，轴承盒64常常是能量产生单元中的达到疲劳极限并需要修理或更换的第一部件之一。然而，将轴承盒64设置在与变速箱14与发电机12之间的接口相邻的位置致使难以在不将整个发电机12与整个变速箱14断开连接(如通常根据常规方法和系统进行的)的情况下移除轴承盒64。上述的工具链10有利地允许拆卸发电机12和/或变速箱14的一些内部部件，以在不完全拆卸能量产生单元的情况下触及轴承盒64。

继续参考图2，发电机12的一些内部部件被更详细地示出。发电机12包括具有端盖68的主壳体66，端盖68被配置为使得在正常操作期间无法触及内部部件。端盖68的中央部可向内伸出并安置在发电机12的制动盘70内。制动盘70与发电机12的转子部件相互作用，转子部件使用驱动凸缘72操作性地联接到第二输出轴62。在所例示的实施方式中，驱动凸缘72的形状大体是圆锥形的。轴承盒64在驱动凸缘72的与制动盘70相对的一侧。因此，为了触及轴承盒64，必须在轴承盒64之前移除这些其他内部部件(制动盘70、驱动凸缘72等)中的一个或更多个。现在，参考图3至图17描述这样的过程的一个示例。

在图3中，用于更换风力涡轮机的能量产生单元的内部部件的过程包括从发电机12的主壳体66移除端盖68，如该图中的箭头所示出的。端盖68可移动到机舱的不同部分以进行临时储存，或者如果机舱内的空间不许可进行这种储存，则机舱的机载起重机可将该部件降低至塔架的底部。移除端盖68使发电机12的驱动部件显露，驱动部件包括制动盘70、驱动凸缘72以及在这些元件之间延伸的转子部件(未编号)。在端盖68被移除的情况下，发电机12此时准备好安装和使用工具链10。

在这一点上，接着如图4中所示，将工具链10插入到发电机12的内部中。工具链10处于完全组装形式，因此当工具链10被在图4右侧的箭头方向上插入时，管30从发电机12外部的端部支撑件44延伸到第一输出轴60和第二输出轴62(均在变速箱14内)内的位置。在该位置，同心扩张的夹持元件36中的两个设置在第一输出轴60内，而同心扩张的夹持元件36中的第三个定位在第二输出轴62内。这些夹持元件36被致动以向外扩张，以与第一输出轴60和第二输出轴62锁定摩擦接合，如图4中的四头箭头所指示的。在一个示例中，夹持元件36被致动，以如用于车床的夹头一样起作用，但在其他实施方式中，还可设置用于将这些元件同心扩张的其他机构和致动系统。因此，管30和工具链10相对于变速箱14和发电机12被固定就位，这也将第二输出轴62固定就位以在该过程的其他步骤中支撑它。夹持元件36被有利地配置为处理并传输由发电机12内的内部部件施加的弯曲力，以将第二输出轴62支撑并保持就位。

另外在图4中示出，工具链10的支撑臂38在旋转接头42处连接到发电机12的主壳体66。支撑臂38的弯脚40在该位置处与远侧管部32接合。端部支撑件44通常被安装在机舱上，以支撑工具链10的其余部分，由此在其纵向长度的两端提供支撑或连接。如所示出地插入并安装了工具链10之后，可继续进行移除和更换能量产生单元的内部部件的过程。

继续到图5，接着，支撑臂38与管30断开连接并在旋转接头42处背离管30枢转，如在该图中的箭头所示出的。为此目的，弯脚40包括释放机构，释放机构使弯脚40在与远侧管部32接合的锁定位置与解锁或打开位置之间快速移动。支撑臂38或弯脚40可临时与发电机12的主壳体66接合，以在本发明的过程的以下步骤期间将支撑臂38保持在图5中示出的位置。如以上阐述的，第一输出轴60和第二输出轴62由工具链10的管30上的夹持元件36支撑就位，并且管30现在通常沿着其长度是畅通无阻的，使得滑动工具50可移动到发电机12中。

滑动工具50的这种移动由图6中的箭头示出。在这一点，滑动工具50沿着管30从端部支撑件44平移或滑动到第一内部部件，第一内部部件应被固定到发电机并从发电机12移除，在所例示的示例中，第一内部部件是驱动凸缘72，其在第二输出轴62和配合凸缘或发电机12的类似转子部件之间传递旋转能量。例如，多个螺栓或其他紧固件联接到驱动凸缘72和滑动工具50的孔52，以将这些元件连接在一起。如有必要，驱动凸缘72还可与发电机12中的其他内部部件断开连接(驱动凸缘72一般与所述其他内部部件相互作用)，并接着滑动工具50准备就绪以进行驱动凸缘72的移除。

然后，通过滑动工具50沿着管30的滑动移动(如图7中的移动箭头所示出的)，使驱动凸缘72移动到发电机12之外朝向端部支撑件44移动。在该示例中，示出了驱动凸缘72(以及随后的轴承盒64)的尺寸小得足以移动通过发电机12的转子部件和制动盘70。然而，在发电机12的替代设计中，这些或其他元件可阻止本文描述的内部部件的这种移除，并且滑动工具50还可被配置为在不脱离本发明的范围的情况下在这些设计中移除这些附加部件。该示例实施方式中，目的仍然是用工具链10移除能量产生单元的最少数量的内部部件，以触及并更换轴承盒64。在图7中示出的位置，在该过程的其他步骤期间，驱动凸缘72准备好由机舱的机载起重机运输至储存位置和/或塔架的底部。

接下来，如图8中所示，支撑臂38沿着该图中的箭头向回枢转，使得弯脚40在远侧管部32处与管30形成锁定接合。具体地，弯脚40被配置为抵抗在使近侧管部34旋转以使这些部分之间的锥形螺纹接合脱离时施加的扭矩来保持远侧管部32。一旦支撑臂38处于图8的位置，该过程就继续进行，使近侧管部34与远侧管部32脱离，使得近侧管部34可被抽出通过管容器46。

图9中的箭头示出了近侧管部34被移动或抽出通过管容器46。从该图中可看出的，弯脚40和支撑臂38此时在与扩张的夹持元件36接合第一输出轴60和第二输出轴62的位置相对的端部提供第二输出轴62的支撑。近侧管部34的移动在工具链10上的滑动工具50与发电机12之间留出了间隙，该间隙的尺寸足以使驱动凸缘72能够移动和移除。因此，如果在该过程的较早阶段该接合尚未受到影响，则机舱的起重机在该位置被固定到驱动凸缘72。

转到图10，该过程继续进行，移除将滑动工具50(在孔52处)固定到驱动凸缘72的螺栓或其他紧固件，由此释放驱动凸缘72，以便由机舱的起重机如图10中的箭头所示出地向下通过间隙移动到储存位置或风力涡轮机的塔架的底部。为了辅助驱动凸缘72的这种移动，可如图10中最右侧箭头所示出的，稍微折叠或枢转端部支撑件44的框架元件48，以使滑动工具50和驱动凸缘72向下倾斜并使近侧管部34的相对端向上倾斜。在该过程的这种样式中，接着，在驱动凸缘72被从发电机12和机舱移除之后，框架元件48可返回到初始位置。

另外，在移除驱动凸缘72之后，近侧管部34在图11中的箭头方向上朝向远侧管部32向回移动。然后，使用锥形螺纹将远侧管部32和近侧管部34重新接合，并且支撑臂38的弯脚40抵抗在螺纹接合期间施加的任何扭矩，使得该扭矩不影响远侧管部32与第一输出轴60和第二输出轴62的夹持接合。因此，工具链10被再次组装好并准备好重复上述步骤中的一些，以移除发电机12和变速箱14的附加内部部件。

为此目的，如图12至图17中所示地继续该过程，以从发电机12移除轴承盒64。从图12开始，支撑臂38在弯脚40处脱离管30(使用释放机构)并如该图中箭头所示出地绕旋转接头42枢转，离开进入发电机12中的移动路径。然后，滑动工具50自由移动进入发电机12的内部中。

接下来，滑动工具50沿着管30的纵向长度滑动并与轴承盒64接合，如图13中的箭头所示出的。再一次，可使用延伸通过滑动工具50的孔52的螺栓或类似紧固件将滑动工具50固定到轴承盒64(待移除的部件)。如有必要，轴承盒64也从发电机12和/或变速箱14内的其他内部部件断开连接(轴承盒64与所述其他内部部件相互作用)，由此释放轴承盒64以便通过工具链10移除。

转为参考图14，滑动工具50接着沿着管30移动，以使轴承盒64背离变速箱14移动到发电机12之外，到达与端部支撑件44相邻的位置(参见图14中的箭头)。如上所述，所例示实施方式的轴承盒64被确定尺寸，以通过发电机12的制动盘70和转子部件装配，但在其中轴承盒64的尺寸较大的替代设计中，也可在移除轴承盒64之前使用与本文中针对驱动凸缘72和轴承盒64描述的步骤类似的一系列步骤通过工具链10来移除这些其他内部部件。在图14中示出的位置，轴承盒64准备好被移除和更换，因此可被固定到机舱的机载起重机以便该部件进一步移动，诸如移动到风力涡轮机塔架的底部。

如图15中所示，该过程接下来的步骤包括将支撑臂38绕旋转接头42向回枢转以与远侧管部32接合，并将这些元件与弯脚40固定在一起。然后，远侧管部32与近侧管部34在锥形螺纹处脱离，使得近侧管部34可在图15中的箭头方向上移动，以通过端部支撑件44处的管容器46被抽出。从图15中可看出的，这再次在管30的各部分之间留出了间隙，从而使轴承盒64能够移动到机舱之外。

在图16中，该过程继续进行，移除将滑动工具50(在孔52处)固定到轴承盒64的螺栓或其他紧固件，由此释放轴承盒64，以便由机舱的起重机如图16中的箭头所示出地向下通过间隙移动到风力涡轮机的塔架的底部。为了辅助轴承盒64的这种移动，可如图16中最右侧箭头所示出的，稍微折叠或枢转端部支撑件44的框架元件48，以使滑动工具50和轴承盒64向下倾斜并使近侧管部34的相对端向上倾斜。接着，在轴承盒64被从发电机12和机舱移除之后，框架元件48可返回到初始位置。

如图17中所示，该过程继续进行，使近侧管部34在该图中的箭头方向上朝向远侧管部32向回移动。然后，使用锥形螺纹将远侧管部32和近侧管部34重新接合，并且支撑臂38的弯脚40抵抗在螺纹接合期间施加的任何扭矩。因此，工具链10被再次组装好，准备重复上述步骤中的一些，以移除发电机12和变速箱14的附加内部部件，或者倒序地完成这些步骤以重新组装内部部件(例如，将新的或修理好的轴承盒64放入例如发电机12中)。

因此，在上述实施方式中阐述的工具链10和过程能够将风力涡轮机的能量产生单元的内部部件(诸如，变速箱14中的第一输出轴60和第二输出轴62)同心地固定就位，并还能够移除和更换发电机12和变速箱14内的内部部件。可有利地进行这种内部部件的移除和更换，而不用将发电机12从变速箱14完全拆卸，也不必使用大型外部起重机等。可将上述过程的步骤重复任意次数，以使用滑动工具50移除任何内部部件，尽管鉴于相比于风力涡轮机的其他部件而言，通常轴承盒64的操作寿命较短，滑动工具50最有可能将被用于释放和更换该部件。因此，本发明的工具链10和相关方法改善了包含在风力涡轮机的机舱内的能量产生单元的现代设计的维护和修理，从而使得这种成本效益更高并易于实现。如此，对于这种维护，可使风力涡轮机的停机时间最小化，这是风力涡轮机运营商所期望的。

根据本发明的工具链10的其他使用也是可能的。例如，在当发电机12已被移除时的替代情况下，工具链10可被用于同心地固定和移除/更换变速箱14的部件。一种这样的情况将是在发电机12内发生漏油并有必要重建整个发电机12的情况。在这样的情况下，发电机12通常被作为整个单元从变速箱14拆卸，然后在外部起重机的作用下顺着塔架移动以进行重建。如果将期望从变速箱14移除轴承盒64或另一内部部件，则可按与以上阐述基本类似的方式使用工具链10，以将第一输出轴60和第二输出轴62同心地固定就位并接着移除轴承盒64。将理解，工具链10的这种和其他使用也提供了优于风力涡轮机领域中已知的拆卸过程的优点。

虽然已通过对各种优选实施方式的描述例示了本发明，并且虽然已详细地描述了这些实施方式，但是申请人并不旨在将所附权利要求书的范围约束或以任何方式限制于此细节。本领域的技术人员将容易想到另外的优点和修改。因此，根据用户的需要和偏好，本发明的各种特征可被单独使用或以任何组合使用。

Claims (22)

1.一种被配置为从风力涡轮机的发电机(12)和变速箱(14)移除内部部件的工具链(10)，其特征在于，所述工具链(10)包括：

管(30)，其包括能移除地彼此连接的远侧管部(32)和近侧管部(34)，所述管(30)限定被配置为延伸通过所述发电机(12)的纵向长度；

至少一个夹持元件(36)，其位于所述远侧管部(32)上并能用于将所述远侧管部(32)相对于所述风力涡轮机的所述发电机(12)或所述变速箱(14)的内部部件固定就位；以及

滑动工具(50)，其被配置为沿着所述管(30)在所述近侧管部(34)和所述至少一个夹持元件(36)之间平移，所述滑动工具(50)被配置为能移除地固定到所述发电机(12)和所述变速箱(14)的内部部件，以使所述内部部件沿着所述管(30)移动到所述发电机(12)和所述变速箱(14)之外。

2.根据权利要求1所述的工具链(10)，其特征在于，所述工具链(10)还包括：

端部支撑件(44)，其被配置为接纳并支撑所述近侧管部(34)的一部分，所述端部支撑件(44)被配置用于安装在所述风力涡轮机的机舱内和所述发电机(12)外部，

其中，当所述近侧管部(34)与所述远侧管部(32)断开连接时，所述近侧管部(34)能相对于所述端部支撑件(44)移动，使得在所述发电机(12)与所述近侧管部(34)之间留出间隙，所述间隙提供了用于移除固定到所述滑动工具(50)的内部部件的净空。

3.根据权利要求2所述的工具链(10)，其特征在于，所述工具链(10)还包括：

支撑臂(38)，其联接到所述发电机(12)并被配置为在与所述远侧管部(32)和所述近侧管部(34)的可移除联接相邻的位置能移除地联接到所述远侧管部(32)，当所述远侧管部(32)与所述近侧管部(34)和所述端部支撑件(44)断开连接时，所述支撑臂(38)支撑所述远侧管部(32)。

4.根据权利要求3所述的工具链(10)，其特征在于，所述支撑臂(38)包括在一端处的弯脚(40)和在相对端处的旋转接头(42)，其中，所述弯脚(40)能移除地联接到所述远侧管部(32)，并且所述旋转接头(42)联接到所述发电机(12)以使得所述支撑臂(38)和所述弯脚(40)能够朝向和背离所述远侧管部(32)枢转移动。

5.根据权利要求4所述的工具链(10)，其特征在于，所述弯脚(40)被配置为抵抗在将所述远侧管部(32)与所述近侧管部(34)连接或断开连接时施加的扭矩力。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的工具链(10)，其特征在于，所述远侧管部(32)和所述近侧管部(34)包括用于将这些元件能移除地彼此联接的锥形螺纹。

7.根据权利要求1所述的工具链(10)，其特征在于，所述变速箱(14)包括用于将旋转能量传输到所述发电机(12)的第一输出轴(60)和第二输出轴(62)，并且所述至少一个夹持元件(36)包括多个夹持元件(36)，当所述多个夹持元件(36)将所述远侧管部(32)相对于所述第一输出轴(60)和所述第二输出轴(62)固定就位时，所述多个夹持元件(36)中的至少一个接合所述第一输出轴(60)且所述多个夹持元件(36)中的至少一个接合所述第二输出轴(62)。

8.根据权利要求7所述的工具链(10)，其特征在于，所述多个夹持元件(36)中的每个都是同心扩张的夹持元件(36)，所述同心扩张的夹持元件(36)通过径向向外扩张以与所述第一输出轴(60)和所述第二输出轴(62)形成锁定摩擦接合来致动。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的工具链(10)，其特征在于，所述第二输出轴(62)能移除地联接到轴承盒(64)，所述轴承盒(64)设置在与所述变速箱(14)和所述发电机(12)的连接处相邻的位置，并且当使用所述滑动工具(50)从所述发电机(12)移除所述轴承盒(64)时，所述多个夹持元件(36)保持所述第一输出轴(60)的同心固定就位。

10.根据权利要求2至5中任一项所述的工具链(10)，其特征在于，所述端部支撑件(44)还包括管容器(46)和框架元件(48)，所述管容器(46)接纳所述近侧管部(34)的穿过该管容器的那一部分，所述框架元件(48)被配置为当所述近侧管部(34)与所述远侧管部(32)断开连接时，使得所述管容器(46)和所述近侧管部(34)能够进行有限的枢转移动。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的工具链(10)，其特征在于，所述滑动工具(50)是包括孔(52)的圆柱形凸缘元件，所述孔(52)被配置为接纳螺栓紧固件以能拆卸地连接到所述发电机(12)和所述变速箱(14)的将使用所述工具链(10)被移除的内部部件。

12.一种从风力涡轮机的发电机(12)和变速箱(14)拆卸和移除内部部件以进行修理或更换的方法，其特征在于，该方法包括：

(a)将工具链(10)插过所述发电机(12)的内部，使得所述工具链(10)的管(30)从远侧管部(32)延伸到近侧管部(34)，所述远侧管部(32)位于所述变速箱(14)的将旋转能量从所述变速箱(14)传输到所述发电机(12)的第一输出轴(60)内，所述近侧管部(34)被配置为延伸到所述发电机(12)外部；

(b)致动位于所述远侧管部(32)上的至少一个夹持元件(36)，以将所述工具链(10)相对于所述变速箱(14)的所述第一输出轴(60)固定就位；

(c)将所述工具链(10)的滑动工具(50)沿着所述管(30)的长度从所述近侧管部(34)上的位置移动到所述发电机(12)的内部中；

(d)将所述滑动工具(50)联接到所述发电机(12)或所述变速箱(14)的内部部件；并且

(e)将所述滑动工具(50)和与所述滑动工具(50)联接的所述内部部件沿着所述管(30)移动到所述近侧管部(34)上，从所述发电机(12)的内部移出。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述近侧管部(34)延伸穿过端部支撑件(44)，该端部支撑件(44)位于所述发电机(12)外部并被配置为安装在所述风力涡轮机的机舱内，并且所述方法还包括：

(f)将所述远侧管部(32)与所述近侧管部(34)断开连接并分离，以在所述发电机(12)与所述近侧管部(34)之间留出间隙，所述间隙提供了用于从所述工具链(10)以及从所述风力涡轮机移除所述发电机(12)的所述内部部件的净空。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

(g)将所述滑动工具(50)和所述内部部件解除联接，使得能从所述工具链(10)移除所述内部部件；并且

(h)将所述远侧管部(32)和所述近侧管部(34)重新连接以重新组装所述工具链(10)，并使所述工具链(10)准备移除所述发电机(12)和所述变速箱(14)的附加内部部件。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

重复步骤(c)至(h)，以从所述风力涡轮机移除所述发电机(12)和所述变速箱(14)的附加内部部件。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述变速箱(14)还包括用于将旋转能量从所述第一输出轴(60)传输到所述发电机(12)的第二输出轴(62)，所述至少一个夹持元件(36)包括多个夹持元件(36)，并且步骤(b)还包括：

使所述多个夹持元件(36)中的至少一个与所述第一输出轴(60)接合；并且

使所述多个夹持元件(36)中的至少一个与所述第二输出轴(62)接合，由此将所述远侧管部(32)相对于所述第一输出轴(60)和所述第二输出轴(62)中的每个固定就位。

17.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个夹持元件(36)是同心扩张的夹持元件，并且致动所述至少一个夹持元件(36)还包括使所述同心扩张的夹持元件(36)径向向外扩张，以与至少所述第一输出轴(60)形成锁定摩擦接合。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二输出轴(62)能移除地连接到轴承盒(64)，所述轴承盒(64)设置在与所述变速箱(14)和所述发电机(12)的连接处相邻的位置，并且当使用所述滑动工具(50)从所述发电机(12)移除所述轴承盒(64)时，所述多个夹持元件(36)保持所述第一输出轴(60)的同心固定就位。

19.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述端部支撑件(44)还包括管容器(46)以及框架元件(48)，当所述近侧管部(34)与所述远侧管部(32)断开连接时，所述框架元件(48)使所述管容器(46)和所述近侧管部(34)枢转地移动，由此有助于从所述工具链(10)移除所述内部部件。

20.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述工具链(10)还包括联接到所述发电机(12)的支撑臂(38)，并且所述方法还包括：

将所述支撑臂(38)在与所述远侧管部(32)和所述近侧管部(34)的可移除联接相邻的位置能移除地联接到所述远侧管部(32)，使得当所述远侧管部(32)与所述近侧管部(34)断开连接时，所述支撑臂(38)支撑所述远侧管部(32)。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述远侧管部(32)和所述近侧管部(34)彼此连接时，将所述支撑臂(38)绕联接到所述发电机(12)的旋转接头(42)枢转，脱离与所述远侧管部(32)的接合，并离开所述滑动工具(50)的移动路径。

22.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述远侧管部(32)和所述近侧管部(34)包括用于能移除地连接和断开这些元件的锥形螺纹。

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