CN1948748B - 一种相对于风能涡轮的第二部件驱动该风能涡轮的第一部件的装置 - Google Patents

一种相对于风能涡轮的第二部件驱动该风能涡轮的第一部件的装置 Download PDF

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Abstract

一种相对于风能涡轮的第二部件驱动风能涡轮的第一部件的装置，其包括：一个与所述第一部件驱动啮合的驱动元件(18)；一个驱动单元(22)，包括能固定连接到所述第二部件上的壳体(24)，一个使运动元件(30)发生运动的运动发生装置(34)，以及一个将所述运动元件的运动传递给所述驱动元件(18)的运动传递装置(28)；及至少一个滑动联轴器(38)布置在下列位置中的至少一处：所述运动传递装置(28)和所述驱动单元(22)的运动元件(30)之间，所述运动传递装置(28)和所述驱动元件(18)之间，所述运动传递装置(28)之内。其中如果作用在驱动元件(18)上的力所产生的作用在所述滑动联轴器(38)上的扭矩超过了预定的最大扭矩，所述滑动联轴器(38)就可以滑动调整，这样能防止位于驱动单元(16)壳体(24)和所述滑动联轴器(38)之间的所述驱动装置(16)的元件过载。

Description

一种相对于风能涡轮的第二部件驱动该风能涡轮的第一部件的装置
技术领域
本发明涉及对风能涡轮的改进，尤其涉及一种驱使风能涡轮的第一部件相对于该风能涡轮的第二部件转动的驱动装置，或反之亦然。
背景技术
现代风能涡轮上都配备有变节距驱动装置和首摇装置。通过首摇驱动装置可以相对于旋转地支承机舱的塔架水平地驱动该风能涡轮的机舱。变节距驱动装置用来调整风能涡轮转子的转子叶片。通常每一个转子叶片都配有一个单独的变节距驱动装置。
风能涡轮的变节距驱动装置和首摇驱动装置在通常包括一个电动机的运动发生装置上都设有制动器。而且，所述电动机通常又包括一个制动系统。可选择或者可替换地，制动器可以构造在该第一部件和第二部件之间的轴承结构上。在风能涡轮的变节距驱动装置和首摇驱动装置上设置的制动器可以防止某个部件(转子叶片或机舱)相对于其他部件(轮毂或塔架)发生不允许的相对转动。但可以发生这样的事情：风力作用在该转子叶片和机舱上，这些风力导致作用在该叶片和机舱上的扭矩大于制动松开扭矩(break-losse torques)。由于变节距驱动装置和首摇驱动装置的元件的惯性很大，所以这些驱动装置元件上的扭矩能够上升到大于能够破坏这些驱动装置的制动松开扭矩的程度。
用一个滑动联轴器将首摇驱动装置的壳体连接到该机舱是众所周知的。若由于大风力作用在该机舱上而使该联轴器滑动，则该首摇驱动装置的整个壳体相对于该机舱旋转，并且如果设有电缆的话，就不得不设置液力管道来补偿这种旋转。因此首摇驱动装置的结构就变得复杂了。
发明概述
本发明一方面提供一种相对风能涡轮的第二部分驱动其第一部分的装置，所述装置包括：
与所述第一部件驱动啮合的驱动元件；
驱动单元，包括能固定连接到所述第二部件上的壳体，使运动元件发生运动的运动发生装置，以及将所述运动元件的运动传递给所述驱动元件的运动传递装置；和
至少一个滑动联轴器布置在下列位置中的至少一处：所述运动传递装置和所述驱动单元的运动元件之间，所述运动传递装置和所述驱动元件之间，所述运动传递装置之内。
如果作用在驱动元件上的力所产生的作用在所述滑动联轴器上的扭矩超过了预定的最大扭矩，所述滑动联轴器就可以滑动调整，这样能防止位于驱动单元壳体和所述滑动联轴器之间的所述驱动单元的元件受到过大的负载。
附图说明
图1示出了使机舱相对于塔架方位旋转的风能涡轮首摇装置的示意图。
发明详细描述
现有的风能涡轮首摇系统不能承受超过其承受能力的扭矩。这可能会使驱动结构或支承结构中的元件过载。由于首摇系统不能滑动，元件上的负载会越来越大，也就需要另外的作用来提高其扭矩承受能力。解决这个问题的方法就是提供一个滑动联轴器来限制驱动结构和支承结构上的元件所承受的最大扭矩。
如图1所示，用于相对于风能涡轮的塔架14旋转机舱12的首摇装置10提供有装置16，该装置16包括一个与塔架14驱动啮合的驱动元件18。在本具体实施方式中，驱动元件18包括一个与设置在塔架14上的环形齿轮20相啮合的齿轮。装置16的驱动单元22设置在机舱12内，其具有固定在机舱12的框架26上的壳体24。壳体24内有一个行星十字二级齿轮箱28，或者也可以用其他的减速装置来代替。齿轮箱28是一个将输入轴30的运动传递到输出轴32的运动传递装置，其中驱动元件18连接到输出轴32上。在一个具体实施方式中，输入轴30是一个由运动发生装置34，如本例的带有制动系统36的电动机驱动旋转的运动元件。
在图1中，附图标记38表示为了防止装置16的元件及其支承结构过载，滑动联轴器可能出现的位置。例如，在一个具体实施方式中，滑动联轴器设置在输入轴30或输出轴32上。无论设置在哪个轴上都可以位于齿轮箱壳体外或齿轮箱壳体内。用于滑动联轴器的一个可替换的方案是设置在齿轮箱28内。在本具体实施方式中，齿轮箱中的一级被构造为一个行星齿轮，其中滑动联轴器设置在外环形齿轮40，和壳体42、输出轴32以及行星齿轮输入轴44三者之一之间。
所述滑动联轴器可以根据驱动装置的需要和设计而被设置在驱动装置的高速级或低速级。可替换地，所述滑动联轴器设置在级间。所述滑动联轴器的位置距电动机34(运动发生装置)越近，机舱首摇运动产生的质量惯性矩就越小。
首摇装置10还包括一个传感器装置46，其用于感应驱动单元22两个元件的相对运动，其中滑动联轴器设置在这两个元件之间。通过传感器装置46能够检测到滑动联轴器的滑脱动，这就表示在接下来的风能涡轮维护停机期间也需要对滑动联轴器进行维护。
根据本发明，所述装置包括一个与所述第一部件驱动啮合的驱动元件。所述驱动元件由包括固定连接在所述第二部件上的壳体的驱动单元所驱动。所述壳体部分还包括一个使运动元件(也就是转轴)产生运动的运动发生装置(例如，电动机)，以及一个将运动元件的运动传递给驱动元件的运动传递装置。在驱动单元和被驱动元件相互啮合的两个元件之间至少设置一个滑动联轴器，一旦由作用在驱动元件上的运动力所产生的作用在滑动联轴器上的扭矩超过预定的最大扭炬时，根据本发明的滑动联轴器会进行滑动调整。所述最大扭矩大于由滑动联轴器传递过来的能主动驱使风能涡轮的一个部件相对于其他部件运动的扭矩。当大的风力作用在风能涡轮的某一部分上时，该部分会相对于其他由驱动装置驱动的部分运动，这时所述滑动联轴器能使布置在驱动单元壳体和滑动联轴器之间的元件不会承受不允许的负载。
至少有一个滑动联轴器是布置在壳体内，或者分别位于相邻的驱动单元和被驱动元件的啮合元件之间。换句话说，由于驱动单元的壳体固定连接在风能涡轮的第一部件或第二部件上。因此，驱动单元的壳体不能相对于壳体固定连接到其上的风能涡轮部件滑动。
至少有一个滑动联轴器布置在驱动单元中的运动传递装置的齿轮箱内，或者为了连接从动轴的两个部份而将其布置在驱动单元的至少一个从动轴上。所述的至少一个滑动联轴器能防止驱动单元的元件过载，沿着作用在对应的风能涡轮部件的力的作用方向看，所述元件位于所述滑动联轴器的后面。
为了检测滑动联轴器的滑动而设置了一个传感器装置，其用于感应驱动单元两元件的相对运动，所述两元件之间设置有滑动联轴器。
为了保持滑动联轴器的正常工作，设置一个监视装置来监视滑动联轴器的工作情况，先施加一个扭矩使滑动联轴器不能再滑动，再施加一个扭矩使滑动联轴器正好能够滑动。所述监控装置的功能类似于本发明为了防止驱动单元的元件过载那样，也是为了在驱动一个部件相对于其他部件运动时能保证装置的安全。在一个具体实施方式中，这些校验扭矩通过工作在超扭矩模式的驱动单元提供，或者(当每个轴承上有n个驱动单元时)通过使用第n-1个驱动单元以应用1个校验扭矩，按顺序进行n次。
所述装置用于风能涡轮的变节距驱动装置和首摇驱动装置。用于变节距驱动装置时，所述第一部件是风能涡轮转子的转子叶片，第二部件是旋转支承转子叶片的风能涡轮转子轮毂。同样地，所述部件可以切换。所述转子包括若干转子叶片，每一个叶片都有一个带有滑动联轴器的变节距驱动装置。另外，出于调整转子叶片末梢的目的也可以在转子叶片上设置本发明的装置。
在有首摇驱动装置的情况下，所述第二部件就是风能涡轮的机舱，所述第一部件就是旋转支承机舱的风能涡轮的塔架。
在有主齿轮箱的情况下，所述第一部件就是风能涡轮的转子，而所述第二部件就是齿轮箱的静止部分和与可旋转支承转子的风能涡轮相连的发电机。
虽然本发明被详细描述了可用于不同的实施例中，但是本领域技术人员还可以基于本发明权利要求的精神和范围实施其他的改进。
部件清单
  10   首摇驱动装置
  12   机舱
  14   塔架
  16   装置
  18   驱动元件
  20   环形齿轮
  22   驱动单元
  24   壳体
  26   框架
  28   齿轮箱
  30   输入轴
  32   输出轴
  34   电动机
  36   制动系统
  38   附图标记
  40   外环形齿轮
  42   壳体
  44   输入轴
  46   传感装置

Claims (7)

1.一种相对于风能涡轮的第二部件驱动该风能涡轮的第一部件的装置，所述装置包括：
一个与所述第一部件驱动啮合的驱动元件(18)；
一个驱动单元(22)，其包括一个被固定连接到所述第二部件上的壳体(24)，一个使运动元件(30)产生运动的运动发生装置(34)，以及一个将所述运动元件(30)的运动传递给所述驱动元件(18)的运动传递装置(28)；及
至少一个滑动联轴器(38)，被配置在：所述驱动单元(22)的运动元件(30)和所述运动传递装置(28)以及所述运动传递装置(28)和所述驱动元件(18)之中的至少之一之间，并在所述运动传递装置(28)之内；
其中，如果由于作用在驱动元件(18)上的驱动力而导致作用在所述滑动联轴器(38)上的扭矩超过了预定的最大扭矩，所述滑动联轴器(38)被调整来滑动，从而防止被配置在于驱动单元(22)的壳体(24)和所述滑动联轴器(38)之间的所述驱动单元的元件承受不允许的过载。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动传递装置(28)包括一个齿轮箱，其中所述至少一个滑动联轴器(38)被配置在该齿轮箱内或其上。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运动传递装置(28)包括至少一个从动轴，所述滑动联轴器(38)被配置在所述至少一个从动轴上。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括用于感应所述运动元件(30)和所述运动传递装置(28)之间，以及所述运动传递装置(28)和所述驱动元件(18)之间的相对运动的感应器(46)。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一个监视滑动联轴器(38)的工作的监视装置，所述监视滑动联轴器(38)的工作，其步骤为：对滑动联轴器(38)施加一个使滑动联轴器(38)不能滑动的第一扭矩，然后对滑动联轴器(38)施加一个使滑动联轴器(38)必须滑动的第二扭矩。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第二部件就是风能涡轮的机舱(12)，所述第一部件就是旋转地支承该机舱(12)的风能涡轮的塔架(14)。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一部件是风能涡轮的转子，所述第二部件是可旋转地支承该转子的该风能涡轮的齿轮箱-发电机组合。
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