JP2010508470A - シール取付装置 - Google Patents

Abstract

この装置（１）は、一以上のプレス部材（２）と、前記プレス部材（２）を風力タービンの一部（Ｂ）に取り付ける手段（３）、例えばブレードルート（７）を備えており、この風力タービンの一部（Ｂ）が第１部（Ａ）、例えばピッチブレード機構のベアリング（６）に対し相対的に運動することができ、前記第１部（Ａ）はジョイント（４）が嵌め込まれる座部（５）を有している。前記第１及び第２部（Ａ、Ｂ）の間の相対回転時に、プレス部材（２）によりシール（４）が座部（５）に押し付けられる。シール（４）を座部（５）に嵌め込む方法もまた提供されている。メンテナンス又はシール（４）の部分的又は全体的な交換作業は、風力タービン上にそのままの状態で、及びピッチベアリング製造中に簡単に効率よく行うことができる。

Description

本発明は、プレス部材がシールに作用するシール取付装置に関する。具体的には、本発明は、風力タービンの第１部分に形成された座部にシールを取り付けるための装置を提供する。この装置は、シーリングのメンテナンス、又は一部又は全部の交換作業に適している。
風力タービンの第１部の座部にシールを取り付ける方法も提供される。

風力タービンのピッチブレード機構は、風力タービンロータのブレードに作用してブレードそれぞれに対応する角度を変更することにより最大出力を達成する。このために、ベアリングによって軸を中心とするブレードの回転がガイドされる。よって、ピッチブレード機構には、シーリング手段を設けて潤滑油の漏れと、粉塵、水及びその他汚染物のピッチブレード機構への進入とを防ぐ必要がある。風力タービンのピッチブレード機構には通常、外部シールと内部シールとが設けられる。
この目的のためのシーリング手段は、各ブレードルートにローラーベアリングを有するピッチ機構を示すＤＥ１０３０９３８３に記載されている。ハブの内部におけるブレードルートとベアリングとのインターフェースは、非腐食材料から作成された保護シェルリングによって囲まれており、シェルと隣接する構成要素とのインターフェースは、重複する弾性シェルシールによって保護されている。

風力タービンのベアリングは通常、寿命が２０年持つように設計されている。しかし、ベアリング内部のグリースを維持して、異なる気候及び汚染状況から保護するシールは上記寿命を保つようには意図されていない。したがって、前記シールは磨耗、粉塵等により、定期的に新しいものに交換する必要がある。実際のシールの寿命は、主に気候及び汚染状況によって変化するため、簡単に決めることはできないが、参考としてシールは３年毎に交換してもよい。

古いシールをそのままの状態で又はピッチベアリング製造中に風力タービンのピッチベアリングから解体するのは、シールをベアリングの溝部又は座部から引っ張るだけなので、現在は非常に簡単で早い。
しかしながら、そのままの状態で（例えばシールを交換する必要がある時）又はピッチベアリング製造中に、風力タービンのピッチベアリング機構に新しいシールを組み立てるのは、現在非常に難しく時間のかかる作業である。このようなそのままの状態での風力タービンへの作業は普通、地上から７０ｍ以上の高さで仕事するオペレータが関与することになり、またこの作業はハブの外側及びブレードルートの周囲３６０度において行わなければならないことを考慮すると、これは危険な作業状況となる。

オペレータが風力タービンのピッチベアリング機構のベアリング溝部又は座部にシールを挿入しやすくする一つのやり方として、これまで手動で作業する工具が使用されてきた。しかしながら、これでは時間がかかり、高い技術を持った労働者の経費がかかるため、費用が多大になる。手動の作業工具を使用して新しいシールを組み立てるのに必要な時間は、風力タービンによって発電が行われない好ましくない長いダウンタイムとなってしまう。
風力タービンにおける既知のシール組立作業における更に別の不利点は、オペレータが自由に動けるように、風力タービン内部（すなわち偏向器）に広い自由空間が必要となることである。これは、外側シールが風力タービンのピッチベアリング機構の座部に取り付けられる時に特に重要な問題である。これはつまり、オペレータが居心地良く働くことができるように、より大きい偏向器を作ることが必要となるため、費用がより高くなるということである。

ＪＰ２００３−２４０１２４号明細書では、風力タービン上にそのままの状態で又はピッチベアリング製造中のいずれかにおいてピッチベアリングから古いシールを解体するための装置が開示されている。この文献はしかしながら、シール組立作業については何ら教示していない。
ＦＲ２５７２１２３号明細書では、ウインド−等にジョイントを組立てる装置が開示されており、この装置では、ジャッキ及びシールを溝内に押し込む小さな車輪によって、シールがクロスバーの溝部又は支柱に直接固定される。２つの駆動ローラーが機械にそって木材を前進させるために設けられている。この装置は、木材、アルミニウム又はプラスチック製の特定の建具要素からできた要素にのみ適応可能である。

本発明は、メンテナンス又はシールの部分的又は全体的な交換作業の際に、風力タービンの第１部分の座部にシールを取り付ける装置を提供する。
更に具体的には、この装置は、一以上のプレス部材と前記プレス部材を風力タービンの第２部分に取り付ける手段を備えている。風力タービンの第１部分及び第２部分は、第１及び第２部分の間の相対回転により、シールがプレス部材によって座部に押し付けられるように相互に向かって移動可能になっている。
プレス部材が取り付けられている風力タービンの第２部分は、風力タービンロータのブレードルート又は風力タービンブレードの拡張翼であってよい。

本発明の装置の一実施形態においては、プレス部材は風力タービンの前記第２部分に回転可能に取り付けられている。このプレス部材は例えばシールへの損傷を回避するのに好適であり、ジョイント上に十分押し付けることが可能であるポリアミド（ナイロン）又はその他の材料からできた車輪あるいはローラーのいずれかであってよい。
使用時、車輪はシールの外表面を押す。ロータの回転運動を利用して、車輪がシール上を走行することで、上記第１部分に設けられた座部、例えば風力タービンのピッチブレード機構のベアリングの内部に、シールが挿入される。

プレス部材は、その外側表面上に形成された溝部を有するような形状であってよい。前記溝部の輪郭は、シールの外側表面の輪郭を補足するような形状になっている。車輪又はローラーはしたがって作業中シールによってガイドされる。
本発明の別の実施形態においては、プレス部材は風力タービンの第２部分に偏心的に回転可能に取り付けられている。したがって、シール上に要求される圧力を正確に調節することが可能である。

本発明は更に、シールを風力タービンの第１部分の座部に取り付ける方法に関する。本方法は、シールを座部に配置し、風力タービンの第１部分及びプレス部材が取り付けられる第２部分との間に相対回転を起こすことにより少なくともプレス部材が前記ジョイントを座部に押し付けるようにするステップを含む。
本方法は更に、前記プレス部材を風力タービンの前記第２部分に取り付ける、前のステップを含んでもよい。更に、前記プレス部材を風力タービンの前記第２部分から取り外す次のステップを行ってもよい。

本発明により提供される装置は、操作がたやすく機能性があり、シールをとても迅速に安全に交換することができる。オペレータはこの装置を肉体的努力なしに操作することができ、操作時間、及びしたがって上記メンテナンス又は交換作業のために風力タービンが停止する時間を短くすることができる。加えて、この装置は非常に狭い場所において操作することが可能なように単純な作りになっているため、必要な偏向器のサイズも小さくすることができる。
本発明の装置及び方法によって、シールのメンテナンス又はシールの部分的又は全体的な交換作業を風力タービン上にそのままの状態又はピッチベアリング製造中に簡単に効率よく実行することができる。
本発明の特定の実施形態を、添付の図を参照しながら非限定的な例示のみの目的で下記に記載する。

図１は従来の手動式の作業工具を使用して風力タービンの第１部分にシールを取り付けている風力タービン偏向器内部のオペレータを示す図である。 図２は本発明の装置を使用して風力タービンの第１部分にシールを取り付けている風力タービン偏向器内部のオペレータを示す図である。 図３は本発明による装置の一実施形態の断片的に拡大された正面図である。 図４は図３の装置のプレス部材の一実施形態の、図５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図５は図３のプレス部材の正面図である。 図６は偏心軸受け筒の図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図７は図６の偏心軸受け筒の平面図である。

風力タービンの第１部分の座部にシールを取り付ける装置の詳細を図３に示す。この装置は全体として参照番号１が付けられており、メンテナンス又はシールの部分的又は全体的な交換作業に適している。
図３の実施形態の装置１は、下記に記載されるように、車輪の形態のプレス部材２と前記プレス部材２を風力タービンの一部分に取り付ける手段３を備えている。

図において番号４で指し示すシールは、風力タービンの第１部分Ａに形成される座部５に組み込まれなければならない。図示した実施形態においては、前記第１部分Ａは風力タービンのピッチブレード機構のベアリング６に対応する。前記ピッチブレード機構のベアリング６には、外側シール４及び内側シール２０が備えられている。ここで説明した装置１の実施形態は、外側シール４をベアリング６に嵌めるのに適している。
この装置１は、図示した実施形態において風力タービンのブレードルート７である風力タービンの第２部分Ｂに前記手段３によって取り付けられている。

風力タービンの第１部分Ａ及び第２部分Ｂは相互に向かって移動することができる。前記第１及び第２部分Ａ、Ｂとの間の相対回転により、シール４がベアリング６の座部５にプレス部材２によって押し付けられる。
プレス部材又は車輪２を風力タービンの第２部分Ｂに取り付ける手段３は、金属性の内向きネジ山挿入部８を備えている。この挿入部８は風力タービンの前記第２部分Ｂ、つまりブレードルート７に形成された穴部９に嵌合される。挿入部８は、ブレードルート７がガラス繊維、炭素、ケブラー等の複合材料から出来ている場合にのみ必要となる。そのほか、装置１が鋼鉄製ブレードエクステンダ（図示せず）に取り付けられている場合、車輪２のシャフトをブレードエクステンダに形成されたネジ穴に直接ねじ込むことができるため、挿入部８を設ける必要はない。

装置１がブレードルート７に取り付けられた図に示す実施形態においては、車輪２を前記ブレードルート７に取り付ける手段３は更に、挿入部８にネジ式に挿入されるスタッドボルト１０を含む。スタッドボルト１０は好適にねじ込むことができる六角形のソケット型のスタッドボルトである。
偏心軸受け筒１１はスタッドボルト１０の周囲に取り付けられ、前記スタッドボルト１０上に形成された２つの平面（図示せず）によって回転が防止されている。
セルフロック型ナット１２はスタッドボルト１０の一自由端にねじ込まれ、偏心軸受け筒１１とセルフロック型ナット１２の間に設けられたロックワッシャ１３を押す。ロックワッシャ１３には、偏心軸受け筒１１の回転を防止するロックピン１４が設けられている。

図６及び７に、上述した偏心軸受け筒１１を示す。具体的には偏心軸受け筒１１は図７に示すように、スタッドボルト１０を受ける第１中央穴２４と、ロックピン１４を受けるオフセット穴２５を有している。図６は、風力タービンのブレードルート７（第２部Ｂ）に当接する第１部分２６と、前記第１部分２６よりも直径が小さい第２部分２７を有する偏心軸受け筒１１の断面図である。使用中は、偏心軸受け筒１１のこの第２部分２７は、車輪２の中央穴２８に挿入されるボールベアリング１５を受ける。プレス部材又は車輪２は車輪回転時の摩擦力を低減する前記ボールベアリング１５によって風力タービンのブレードルート７（第２部Ｂ）に回転可能に取り付けられる。

弾性シーガーリング１６は、車輪２の窪み１７に嵌め込まれる。リング１６はカバー１８とともに車輪２がベアリング１５から外れるのを防ぐ。このカバー１８は対応するネジ穴２９にねじ込まれる３つのネジ１９によって車輪２に固定されている。
車輪２が偏心的に風力タービンの第２部Ｂに取り付けられていると、シール４に対して要求される車輪２の圧力を正確に調節することができる。

例えばブレードルート、エクステンダルート等の風力タービンの第２部Ｂは、風力タービンの前記第２部Ｂの側面上３６０度周囲の一位置又は異なる複数の位置に装置１を固定する一以上の金属性の内向きネジ山挿入部８をその内部に有していてよい。
図４に示すように、車輪２の外側の径方向の表面２１は、溝部２２を有するような形状となっている。車輪２の前記溝部２２の輪郭は、シール４の外側表面の輪郭を補完するような形状を有している。これにより、車輪２がシール４上を通るときにシール４によってガイドされることが可能になる。
車輪２は、ポリアミド（ナイロン）又はシール４への損傷を回避するのに好適であり、前記ジョイント４上に十分に押し付けることが可能であるその他の材料からできている。

古い外側シール４を新しいシール４に交換するためには、オペレータ２３はまず古い外側シールを取り外して風力タービンの第１部Ａに形成された座部５に新しいシール４を配置する。
オペレータ２３は次に、ブレードルート７の内部に設けられた挿入部８にスタッドボルト１０をねじ込むことにより、風力タービンのブレードルート７（第２部Ｂ）に装置１を取り付ける。車輪２及び挿入部８は次に対応するロックピン１４を有するスタッドボルト１０上に配置される。ロックナット１２を次にスタッドボルト１０周囲にねじ込んで、スタッドボルト１０から車輪２が外れないように車輪２をロックする。

装置１が一旦第２部Ｂに取り付けられると、ピッチブレード機構を操作することによって、前記第２部Ｂは装置１とともに風力タービンのピッチブレード機構（第１部Ａ）のベアリング６に相対的に回転する。この第１部Ａ及び第２部Ｂとの間の相対回転が起きると、車輪２によってシール４が座部５に押し付けられる。図示した実施形態においては、ロータの回転運動の利点を採用することにより、車輪２がシール４の上を移動してシール４が押し付けられ第１部Ａに設けられた座部５の内部に挿入される。運動方向、移動角度及び回転速度を設定可能な風力タービンのブレードピッチ機構制御機器によりブレードが回転する。

車輪２は、ジョイント４が適切にベアリング６の座部５に嵌め込まれるまで、必要に応じて数回外側シールの表面上を転がしてもよい。シール４が一旦嵌め込まれると、オペレータ２３によって風力タービンの第２部Ｂから装置１が取り外される。
一旦シール４が座部５に適切に配置され操作の用意が整うと、ロックナット１２をスタッドボルト１０からはずして車輪２とともに偏心軸受け筒１１を取り外すことにより、装置１を風力タービンの第２部Ｂから取り外すことができる。装置１が風力タービンの第２部Ｂから外されたとき、プラグ（図示せず）を配置して挿入部８の内部を閉じることができる。プラグにより挿入部８の内部が、ほこり、腐食、及び装置１が設置されていない時に挿入部８に損傷を与える可能性のある他の外部物質から守られる。

Claims (12)

1. 風力タービンの第１部（Ａ）の座部（５）にシール（４）を取り付ける装置（１）であって、一以上のプレス部材（２）と、前記プレス部材（２）を風力タービンの第２部（Ｂ）に取り付ける手段（３）とを備えており、風力タービンの第２部（Ｂ）が第１部（Ａ）に対して相対的に運動可能であり、前記第１部（Ａ）及び第２部（Ｂ）が互いに対して回転すると、装置（１）のプレス部材（２）によりシール（４）が座部（５）に押し付けられる、装置（１）。
2. 風力タービンの前記第１部（Ａ）が、風力タービンのピッチブレード機構のベアリング（６）である、請求項１に記載の装置（１）。
3. 風力タービンの前記第２部（Ｂ）が、風力タービンロータのブレードルート（７）である、請求項１に記載の装置（１）。
4. 風力タービンの前記第２部（Ｂ）が、風力タービンブレードのエクステンダルートである、請求項１に記載の装置（１）。
5. プレス部材（２）が、風力タービンの前記第２部（Ｂ）に回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の装置（１）。
6. 前記プレス部材（２）が、車輪又はローラーである、請求項１又は５に記載の装置（１）。
7. 前記プレス部材（２）に、シール（４）の外側表面の輪郭を補完する形状の輪郭を有する溝部（２２）が設けられている、請求項５又は請求項６に記載の装置（１）。
8. 前記プレス部材（２）が、風力タービンの前記第２部（Ｂ）に偏心的に且つ回転可能に取り付けられ、これによりシール（４）上に必要な圧力が調節可能である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の装置（１）。
9. 前記プレス部材（２）がポリアミドでできている、請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置（１）。
10. 風力タービンの第１部（Ａ）の座部（５）にシール（４）を取り付ける方法であって、座部（５）にシール（４）を配置するステップ、並びに、風力タービンの第１部（Ａ）と、一以上のプレス部材（２）が取り付けられている風力タービンの第２部（Ｂ）とを互いに対して回転させることにより、前記プレス部材（２）によって前記シール（４）を座部（５）に押し付けるステップを含む方法。
11. 前記プレス部材（２）を風力タービンの前記第２部（Ｂ）に取り付ける前ステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
12. 前記プレス部材（２）を風力タービンの前記第２部（Ｂ）から取り外すステップを更に含む、請求項１０又は請求項１１に記載の方法。

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