JP5611327B2 - 再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプのメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電装置（ＷＴＧｓ）等の再生エネルギー型発電装置に用いられる大型の油圧ポンプの分野に関する。また、このタイプの油圧ポンプをメンテナンスするための方法及び装置に関する。

本発明に関する課題は、ここでは風力発電装置のブレードに連結される油圧ポンプについて記載する。ただし、他の再生エネルギー型発電装置に用いられる大型の油圧ポンプに対しても同様の課題が適用される。

大型の油圧ポンプを含む風力発電装置が知られている。この油圧ポンプは、地上高くに配置されたナセル内に設けられる。このようなタイプの風力発電装置においては、油圧ポンプは、駆動シャフトを介して（また選択的にギヤボックスを介して）タービンブレードに連結されるとともに、油圧回路を介して少なくとも一つの油圧モータに接続される。そして油圧モータは発電機を駆動する。

このようなポンプはメンテナンスが困難である。その理由として、まず第一に、ポンプは大型で且つ重いので、ポンプ又はその構成部品を移動させるためのクレーンのように、重いものを持ち上げることができる装置が必要となるためである。また第二に、ポンプが地上高くに位置する点が挙げられる。水上に立設される洋上風力発電装置においては、ボートやヘリコプターでしかアクセスできないので、特にメンテナンスが困難となる。

特許文献１（英国特許出願２０１１／０５０３５５号明細書）には、風力発電装置に適した大型でメンテナンスが容易なポンプが開示されている。このポンプは、着脱可能な複数のブロックで外側リングが形成されており、これらのブロックを半径方向に個々に取り外すことによって、メンテナンスのために、リングカムセグメント等の内側リングの構成部品にアクセスしたり、あるいは構成部品を取り外したりすることができる。しかしながら、このような構成としてもやはり、異なる方向に配置される着脱可能なブロックのいくつかは取り外すことが困難である。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、風力発電装置及び他の再生エネルギー抽出装置の内部に配置された状態で大型の油圧ポンプをメンテナンスする際の技術的な問題を解消することを目的とする。

本発明に係る第１態様では、
再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプから着脱可能な部品を取り外す方法であって、
前記油圧ポンプは、
カム面が形成されたカムを含む内側リングと、
一又は複数の着脱可能な部品を含む外側リングと、
前記カムの両側に対向して配置され、軸方向に離間した第１構造部材及び第２構造部材と、
メンテナンス及び修理を目的として、内側構成部品を露出させるために取り外し可能に形成されたハウジングと、
前記内側リングに連結された駆動シャフトとを有するとともに、
前記着脱可能な部品の少なくともいずれかが複数のシリンダを含み、前記カム面に係合する複数のピストンが前記複数のシリンダにそれぞれ摺動自在に取り付けられた構成を有しており、
前記方法は、前記外側リングを、前記着脱可能な部品が選択位置に到達するまで前記駆動シャフトの周りを回転させるステップと、
前記着脱可能な部品を取り外すステップとを備えることを特徴とする。

このように、着脱可能な部品を取り外し易くするために、少なくとも外側リングを（一部の実施形態では内側リングも）、着脱可能な部品が選択位置に達するまで回転させる。好ましくは、回転中は、駆動シャフトが所定位置に固定された状態で、着脱可能な部品が取り外される。

そのため、本発明によれば、再生エネルギー型発電装置における大型の油圧ポンプのメンテナンスを簡便に行うことが可能となる。油圧ポンプは、例えば、１０ｔｏｎより大きい質量又は５０ｔｏｎより大きい質量を有していてもよい。また、油圧ポンプは、地上から５０ｍより高い位置又は１００ｍより高い位置に設置されていてもよい。さらにまた、油圧ポンプは、例えば洋上風力発電装置等の風力発電装置のナセル内に取り付けられていてもよい。

前記着脱可能な部品は、一又は複数のシリンダあるいはバルブを有していてもよい。また一方、前記着脱可能な部品は、バルブのような構成部品であってもよい。通常、前記外側リングは、前記外側リングの軸の周囲に配置される複数の着脱可能な部品を有し、複数の着脱可能な部品のうち一つの選択された着脱可能な部品が、選択位置に到達するまで、前記外側リングは回転される。

前記カムはマルチロブド（多数の突出部を有する）リングカムであってもよい。前記着脱可能な部品は、例えば、着脱可能なブロックであってもよい。前記外側リングは、前記外側リングの前記軸の周囲に配置される複数の着脱可能なブロックを含んでいてもよい。
本実施形態では、前記内側リングは、複数の着脱可能な内側部品（例えばリングカムセグメント）を含んでおり、前記外側リングは、複数の着脱可能なブロックを含んでおり、前記方法は、着脱可能な内側部品を覆う前記外側リング（着脱可能な外側部品）の一又は複数の着脱可能なブロックを取り外した後に、一又は複数の着脱可能な内側部品を取り外すステップを備えている。

前記一又は複数の着脱可能な部品を取り外した後（例えば複数のシリンダを含むブロック）、前記方法は、前記着脱可能な部品を取り外すことによって形成された隙間を介して、前記内側リングの各部を露出させるために、前記内側リングを回転させる（例えば駆動シャフトを内側リング、ギヤ（存在する場合）又はタービンブレードから分離することによって、内側リングをタービンブレードから分離した後）ステップを備える。

好ましくは、前記油圧ポンプの前記外側リングは、略回転対称に形成される。好ましくは、前記油圧ポンプの前記内側リングは、略回転対称に形成される。好ましくは、前記油圧ポンプは、略回転対称に形成される。

通常、前記駆動シャフトは、ベアリングを介して、前記外側リング及び軸方向に離間した第１構造部材及び第２構造部材（例えばエンドプレート）に連結される。

前記外側リングは、前記駆動シャフトを通って延びる軸を有していてもよく、前記選択位置は、前記軸の高さ位置より上方であってもよい。

本実施形態では、前記選択位置は、前記外側リングの上部であってもよい。

前記方法は、前記内側リングの角度位置を固定するステップと、前記着脱可能な部品が選択位置に到達するまで前記外側リングを前記内側リングに対して回転させるために、前記ポンプを駆動させるステップとを備えてもよい。

前記駆動シャフトは回転されて所定位置に固定され（例えば、内側リングを通って延びるピンを固定手段として用いる）、前記外側リングは、前記再生エネルギー型発電装置の前記シャーシから分離される。そして、前記外側リングは前記内側リングに対して回転される。

前記外側リングは所望の回転位置にきたら、前記内側リングの所望の部位へのアクセスを可能とするために、前記外側リングが固定されるようにトルクアームとの連結が維持されてもよい。そして、前記駆動シャフトは（駆動シャフトが内側リングに固定された状態で）回転されてもよい。この回転は、前記内側リングの各部位が所望の位置（例えば、外側リングの取り外された部位の延長線上の位置）に到達するまで続けられる。

したがって、前記外側リングは、該外側リング又は駆動シャフトを動作させるモータ（例えば、位置決めウォーム駆動）によって駆動される。なお、この場合、前記外側リングは、前記内側リングに固定されている。

本実施形態では、前記油圧ポンプは、前記内側リングに対して前記外側リングが回転するように運転されてもよい。特に、前記ポンプは、前記ピストンシリンダがモータ工程を実行して前記内側リングに対して前記外側リングが回転するように、前記複数のシリンダの少なくともいくつかに加圧流体を供給することによって、前記内側リングに対して前記外側リングが回転するように運転される。この場合、作動流体は、前記外側リングが前記内側リングに対して回転する間、前記油圧ポンプ内に保持される。

前記油圧ポンプは、一又は複数のトルクリアクションデバイス（例えば一又は複数のトルクアーム）を有してもよい。このトルクリアクションデバイスは、通常運転中における前記ポンプの回転を阻止するためのサポート（例えばシャーシ、ベース又は風力発電装置のナセル）に切り離し可能に接続される。この場合、前記方法は、前記ポンプが前記サポートに対して回転可能となるように、前記一又は複数のトルクリアクションデバイスを切り離すステップを備える。

前記一又は複数のトルクリアクションデバイスは、通常、ボルト等の接続を切り離した後、（前記ポンプの又は前記トルクリアクションデバイスの）スライドによって切り離し可能な構成としてもよい。前記トルクリアクションデバイスは、前記ポンプが１０ｍｍ未満の距離だけ移動可能なように、回転可能なリングを有してもよい。また、前記一又は複数のトルクリアクションデバイスは、前記サポートから前記ポンプを切り離すために、少なくとも一部において切り離されてもよい。

前記着脱可能な部品を所望の位置に到達するまで移動させる方法は、一部分において、前記ナセルの配置及び前記一又は複数のトルクリアクションデバイスの形状によって決定されてもよい。例えば、図１に示す態様では、トルクアームを共に回転させるためのスペースが存在しない。したがって、前記外側リングを回転させるための前記ポンプから前記トルクアームは切り離されていることが必要となる。他の配置においては、作業員がナセルからトルクアームを切り離してもよく、前記ポンプ及び前記トルクアームが実質的に一体となって回転する。

また一方、通常は、前記外側リングが前記内側リングに対して回転する前に、作動流体が前記油圧ポンプから排出される。

前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプ内の電気デバイス（例えば、油圧ライン及びシリンダ間の作動流体の流れを調節する電子制御バルブ）を外部の電気接続部と連結するための電気コネクタを有していてもよく、前記方法は、前記外側リングが回転する前に前記電気コネクタを切り離すステップを備える。

前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプ内の油圧ライン（例えば、シリンダへ作動流体を供給するライン又はシリンダから作動流体が導入されるライン）を外部の油圧ラインに連結するための油圧コネクタを有していてもよく、前記方法は、前記外側リングが回転する前に前記油圧コネクタを切り離すステップを備える。

前記一又は複数のトルクリアクションデバイスは、前記電気コネクタを介して、前記油圧ポンプに対して電気信号を送受信する少なくとも一つの電気ケーブルを有していてもよい。前記油圧ポンプに対する全ての電気コネクタの接続は、前記一又は複数のトルクリアクションデバイス内の複数の電気ケーブルを介している。前記方法は、前記電気コネクタから前記電気ケーブルを切り離すステップを備えてもよい。前記一又は複数のトルクリアクションデバイスは、前記油圧コネクタを介して、前記油圧ポンプへ供給または該油圧ポンプから導入される作動流体が流れる少なくとも一つの油圧ラインを有していてもよい。前記油圧ポンプに対する全ての油圧コネクタの接続は、前記一又は複数のトルクリアクションデバイスを通って延在する油圧ラインを介している。前記方法は、前記油圧コネクタから前記油圧ラインを切り離すステップを備えてもよい。これらの特徴は、トルクリアクションデバイスと電気接続及び油圧接続のいずれか又は両方とを同一構造にできるので、前記再生エネルギー型発電装置のシャーシへの前記油圧ポンプの連結、及び前記シャーシからの前記油圧ポンプの切り離しの作業を簡素化する観点から有利である。

前記電気接続及び前記油圧接続は、前記油圧ポンプの同一側（例えば、軸方向に対向した面）に全て配置してもよい。これにより、切り離しが容易となる。前記一又は複数のトルクリアクションデバイスもまた、前記ポンプの同一側に配置されてもよい。前記方法は、前記外側リングが回転する前に前記油圧ポンプから一又は複数のセンサを取り外すステップをさらに備えてもよい。

前記外側リングは、複数の接続構造（例えば開口部）を有していてもよく、前記方法は、前記外側リングを回転させるために、前記接続構造にクレーンを接続するステップを備えていてもよい。

前記複数の着脱可能な部品は、異なる角度から取り外されてもよい。

前記着脱可能な部品は、該着脱可能な部品を取り外すために必要な吊り上げ力の大部分を付与する吊り上げ装置を用いて取り外され、前記着脱可能な部品を取り外すために必要な力のバランスは作業員によって付与されるようにしてもよい。

前記着脱可能な部品は、弾性部材を介して前記着脱可能な部品に吊り上げ力を付与する吊り上げ装置を用いて取り外されるようにしてもよい。

前記着脱可能な部品は、引張応力ベアリング部材と、該引張応力ベアリング部材により支持され着脱可能な部品を保持する保持部とを含む吊り上げ装置を用いて取り外され、
前記引張応力ベアリング部材は、前記保持部と、該保持部に取り付けられる選択された着脱自在な部品との集合体の中央から垂直方向上方に延びるように構成されていてもよい。

前記吊り上げ装置は、前記引張応力ベアリング部材から前記着脱可能な部品へ延びるアームを含んでいてもよく、前記着脱可能な部品は、前記引張応力ベアリング部材から下方及び水平方向に延びるように構成してもよい。

本発明は、前記再生エネルギー型発電装置内の前記油圧ポンプからの着脱可能な部品を取り外す方法及びこれを交換する方法のいずれにも適用することができ、弾性部材を介して着脱可能な部品に吊り上げ力を付与する吊り上げ装置を用いて、着脱可能な部品（同一部品又は交換部品のいずれか）を取り付けるステップをさらに備えてもよい。

弾性部材の取り付けは、取り付けの最終段階又は取り外し初期段階における手動の移動又は操作が可能となるので、着脱可能な部品の取り外し及び交換の両方に対して有用である。弾性部材はスプリングを含んでいてもよい。スプリングは、付与される力が視覚的に容易に把握できることから有利である。

前記着脱可能な部品は、第１端部に設けられた着脱可能な部品の保持部と、反対側の第２端部に設けられたカウンタウェイトとの間に延在する支持アームを含む操作デバイスを用いて取り外されるようにしてもよい。前記支持アームは、クレーンによって吊り上げ及び吊り下げられるようにしてもよい。前記支持アームは、リジッドな支持部材によって支持されるようにしてもよい。また前記支持アームは、スリングで支持されてもよい。前記リジッドな支持部材又はスリングは、前記支持アームからコネクタに延在する。ウィンチを含むワイヤ等のアーム調節部材は、前記コネクタから前記アームの第２端部まで延在する。

前記方法は、前記作動流体機構が駆動される前に、前記取り外された着脱可能な部品を交換するステップをさらに備えてもよい。あるいは、他の着脱可能な部品を前記着脱可能な部品が取り去られた位置から取り付けるステップをさらに備えていてもよい。

前記再生エネルギー型発電装置は、通常運転時には、複数のタービンブレードによって駆動される前記駆動シャフトを介して前記油圧ポンプへエネルギーを供給する風力発電装置であってもよい。

本発明に係る第２態様では、
油圧ポンプ及びタービンを備える再生エネルギー型発電装置であって、
前記油圧ポンプは、
カム面が形成されたカムを含む内側リングと、
一又は複数の着脱可能な部品を含む外側リングと、
前記カムの両側に対向して配置され、軸方向に離間した第１構造部材及び第２構造部材と、
メンテナンス及び修理を目的として、内側構成部品を露出させるために取り外し可能に形成されたハウジングと、
前記内側リングに連結された駆動シャフトとを有するとともに、
前記着脱可能な部品の少なくともいずれかが複数のシリンダを含み、前記カム面に係合する複数のピストンが前記複数のシリンダにそれぞれ摺動自在に取り付けられた構成を有しており、
前記外側リングは、前記着脱可能な部品が選択位置に到達するまで前記駆動シャフトの周りを回転し、前記着脱可能な部品が取り外されることを特徴とする。

また、選択された着脱可能な部品が選択位置に到達するまで前記外側リングを回転させる手段は、前記内側リングの角度位置を固定するための手段と、前記内側リングの角度位置が固定される間に、選択された着脱可能な部品が選択位置に到達するまで前記外側リングを前記内側リングに対して回転させるように作動流体機構を動作させるコントローラとを有していてもよい。

本発明は、再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの外側リングから着脱可能な部品を吊り上げるための吊り上げ機構にも適用され、前記着脱可能な部品を取り外すために用いられ、長さ方向の少なくとも一部に弾性を有する長尺な引張応力ベアリング部材を含むことを特徴とする。

好ましくは、前記吊り上げ装置は、長尺な引張応力ベアリング部材と、該引張応力ベアリング部材から着脱可能な部品位置まで延在するアームとを有し、所定位置に保持される前記着脱可能な部品は、前記引張応力ベアリング部材から下方及び水平方向に延在してもよい。

油圧ポンプを含む風車におけるナセル内の構成部品を示す等角投影図である。 組み立てられた状態の油圧ポンプを示す等角投影図である。 内部部品を見せるためにハウジングを取り外した状態の油圧ポンプを示す等角投影図である。 ハウジングが取り外された油圧ポンプと、取り外された状態の２つのシリンダブロックとを示す等角投影図である。 油圧ポンプの半径方向断面を示す概略図である。 油圧ポンプの横断面及び吊り上げ装置を示す概略図である。 油圧ポンプから着脱可能なブロックを取り外すための装置を示す横断面図である。 油圧ポンプから着脱可能なブロックを取り外すための他の装置を示す横断面図である。

以下の本発明の一例を示す実施形態においては、風力発電装置（ＷＴＧ）のナセル内に配置されるポンプのメンテナンスに関して記載する。ただし、本発明の方法及び装置は、他のタイプの再生エネルギー抽出装置内に設けられる大型のポンプに適用されてもよい。

図１乃至図４を参照して、タービン４により駆動される可変容量型の油圧ラジアルピストンポンプ１は、風力発電装置のナセル２内への配置に適した大きさ及び構造を有する。この油圧ポンプはタービン４によって駆動される。タービンは、タービンシャフト６（駆動シャフトとして機能する）を介してポンプの中空シャフト８に連結される。ポンプから吐出される加圧流体は、モータ１０の駆動に用いられ、モータは発電機１２を駆動する。ポンプは、トルクアーム１８を有する取付プレートを介してシャーシ１４に接続される。トルクアーム１７は、運転中はポンプをナセル（シャーシを介して）に連結している。

ポンプは、第１エンドプレート１８Ａ及び第２エンドプレート１８Ｂと、メンテナンス及び補修を目的として内部部品を露出させるために軸方向にスライド可能なハウジング２０とを有する。ポンプは、駆動シャフトを通って延びる軸に対して略回転対称に形成される。また、ポンプは、一般に符号２１で示される内側リングと、トロイダルリングカムサポート２２とを有している。トロイダルリングカムサポートは、着脱可能にこれに固定された複数の波状リングカムセグメント２３を含み、これらによってリングカムが形成される。リングカムはマルチローバル（multilobal）であり、また一つ以上のリングカムが、軸方向に間隔を有して互いに隣り合うようにリングカムサポートに取り付けられている。

ポンプは、一般に符号２４で示される外側リングをさらに有している。外側リングは、ベアリング２８を介して、駆動シャフト２６にそれぞれ独立して取り付けられる第１エンドプレート１８Ａ及び第２エンドプレート１８Ｂと、複数の着脱可能なシリンダブロック３０とを含んでいる。駆動シャフトは、軸方向に離間した第１構造部材としての第１エンドプレートと、軸方向に離間した第２構造部材としての第２エンドプレートの両方を通るように延在している。外側リングは連続的に形成されている。

シリンダブロックは、図４の横断面図に示されている。各シリンダブロックは、複数のシリンダ３２を有している。シリンダは、該シリンダ内に摺動自在に取り付けられたピストンを含む。各シリンダ内には、円筒状の可変容積空間３６である作動室が、ピストン及びシリンダ内部によって形成される。各ピストンは、リングカムに係合して駆動されるように、ローラ３８に取り付けられている。

第１エンドプレート及び第２エンドプレートは、それぞれ、各エンドプレートの周囲に沿って延在する円形肩部４０Ａ，４０Ｂを有している。これらの肩部は、第１エンドプレート及び第２エンドプレートの近くであるが、これらの外周面より内側に設けられている。各シリンダブロックは、円形肩部に着脱可能に保持される。これは、各シリンダ及びリングカムの間の距離を規定し、構造強度を決定する。各シリンダブロックは、二つのエンドプレート間の隙間を通るとともに、シリンダブロックを通って複数のシリンダの間に延在する軸方向ボルト４２によって所定位置に取り付けられる。また、複数のシリンダブロック内の開口を通って延在する半径方向ボルト４４によっても円形肩部内に固定される。通常、軸方向ボルトは、円周方向に離間して配置された各シリンダブロックの端部に向けて設けられ、一組の半径方向ボルト（各エンドプレートに一つ）は、円周方向に離間して配置された各シリンダブロックに向けて設けられている。

内側ハウジング及びシリンダブロックの間の空間は、低圧マニホルド４６として機能し、ポンプへ供給される作動流体が導入される。低圧マニホルド内の作動流体は予め加圧されている。これは、リングカムに対する力をピストンに付与する。作動流体は、この空洞から配管４８及び電子制御バルブ５０を通って作動室内に供給される。他の配管５２は、高圧マニホルドの一部として機能し、チェックバルブ５４を介して流体が導入される。配管は、シリンダブロックを通るとともに、シリンダブロック内のポート及び第２エンドプレートの肩部を通って高圧流体５６を排出するための他の配管に向けて、半径方向内側に延在する。対応する各一組のポートの少なくとも一つはシールを有する。第２エンドプレートは、発電機を駆動する油圧モータ等の負荷へ高圧流体を送るための流出ポート（不図示）を有する。

組み立てられた機械においては、シリンダブロックは、ピストンシリンダのハウジングとしての機能のみでなく、一体化された構造体を提供する。これらは、第１エンドプレート及び第２エンドプレートの両方に流体を流し、また円周方向に離間した各端部において、所定位置で軸方向及び半径方向にボルト止めされる。したがって、これらは、使用中のエンドプレート間に作用する力、例えば、第１エンドプレートにのみ取り付けられる取付プレートを介して殆どが支持されるポンプの重量に起因する力、及び、駆動シャフトを通って、半径方向に直接延びるが僅かに傾いて配置されるピストンに作用する力に起因するねじり力等に対抗することができる。半径方向ボルトは、ピストンに作用するリングカムの外向きの力及び高圧マニホルド内の予め付与された圧力に起因したシリンダブロックへの内側の力に対抗するように作用する。

本発明に係るメンテナンス方法の第１例においては、風力発電装置（ＷＴＧ）のブレードは停止制御され（例えばフェザー又はブレーキ）、技術的に知られているように、駆動シャフトはピンを用いて所定位置に固定される。次いで、作動流体は、システムから排出される。ここでいうシステムとは、特に低圧マニホルド及び高圧マニホルド、複数のシリンダ並びにクランクケース（ベアリング、ピストンローラ等を含む）などである。作動流体が排出されたら、ポンプとの電気接続と同様に、高圧マニホルド及び低圧マニホルドへの配管接続は取り外される。ハウジングは、着脱可能なブロック及びシリンダを露出させるために、軸方向にスライドされる。

続いて、外側リングがナセルから切り離される。これは、異なる実施形態においては異なる方法で実現することができる。例えば、取付プレート及びトルクアームにポンプを固定するボルトを取り外した後、ポンプは取付プレート及びトルクアームから少し離れた位置に移動させてもよい。別の方法として、取付プレート及びトルクアームをポンプから移動させてもよい。本実施形態では、取付プレート又はトルクアームは、取り外し可能な一又は複数のトルクピンを介して、外側リングに接合される。さらに他の実施形態では、取付プレート及びトルクアームは、外側リングへの接続は維持されるがナセルからは切り離される。

この手順の結果、駆動シャフト及び内側リングは所定位置に固定されるが、外側リングは内側リングに対して回転することが可能となる。次の段階では、所望の方向に到達するまで、内側リングに対して外側リングを回転させる。外側リングの重量がそれ程大きくなく、ベアリングからの摩擦もそれ程大きくない場合、その周囲に均等に質量が配分されるので、外側リングを手動で回転させることが可能である。別の方法では、外側リングを補助モータで回転させることもできる。本実施形態では、複数のエンドプレートは、これらのエンドプレート周辺に配置された複数の器具６０を含む。また、ポンプ上方に配置されるクレーン６１は、一又は複数の器具に繋がれてエンドプレートを引っ張ることで、所望の方向となるまで、内側リングに対して外側リングが回転される。替わりに又は付加的に、外側リングの周囲に複数の取っ手が設けられていてもよい。

その後、一又は複数の着脱可能なブロックは取り去られる。まず第一に、軸方向ボルトが緩められる。必要であれば、二つのエンドプレートを僅かに離してブロックの取り外しを手助けするためのスプレットバーが、二つのエンドプレート間に取り付けられる。スプレットバーは、複数の着脱可能なブロックを取り外した後は、ポンプの一体化構造をメンテナンスする場合にも効果的に用いられる。第二に、図５に示すように、着脱可能なブロックを、これを吊り上げる力を付与するクレーンに取り付ける。使用可能な吊り上げ装置を最も適切に用いることができるように、着脱可能なブロックの位置が選択される。図５に示す配置においては、ポンプ軸の直下に位置する着脱可能なブロックはクレーンを用いて取り外され、クレーンは、軸の真上に位置し、次に取り外される着脱可能なブロックに取り付けられる。代わりに、着脱可能なブロックは、上部から取り外されてもよい。

複数のシリンダを有する着脱可能なブロックが取り外されたら、リングカムセグメントを、外側リング内に生じた隙間を通って半径方向に取り外してもよい。図示される設計においては、２つの隣接した着脱可能なブロックは、リングカムセグメントを取り外す前に取り去られる。

メンテナンスは、例えば、リングカムセグメント若しくは着脱可能なブロック、又はシリンダやピストンやピストンローラ等の部品の交換のように、一又は複数の部品を交換するステップを含む。これらの部品は、そのままの位置で、あるいは取り外された後又は交換される前に、検査又はテストされてもよい。

機械の動きを回復させるために、着脱可能なブロック（同じブロック又は交換されたブロックのいずれか）は、クレーンによって下方位置へ下ろされ、軸方向ボルトが交換される。そして、トルクアームを再度連結することによって、外側リングをナセルに再度取り付ける。通常、作動流体及び電気コネクタが正確に取り付けられるような外側リングの正確な姿勢はただ一つである。次いで、ハウジングが交換され、電気コネクタ及び油圧コネクタが取り付けられ、流体マニホルド（着脱可能なブロック周囲の空間を含む）及びクランクケース内へ作動流体が戻される。

図６には、外側リングの頂部以外の位置から着脱可能なブロックを吊り上げる際に有用な他の吊り上げ装置の配置構成が記載されている。ライン６２は、クレーン６０からコネクタ６４へ向けて下方に延びる。このラインは、スプリング６６によって２つの位置に区分される。屈曲アーム６８は、コネクタから吊り上げプレート７０に延びており、水平方向に対するアームの角度は、回転サポート７２によって調節される。回転サポートは、着脱可能なブロックが利用者に選択された姿勢で支持されるようにし、ピンを用いて、選択された穴７４を通って固定される。そして、着脱可能なブロックと、コネクタ（例えば屈曲アーム、吊り上げプレート及び回転サポート）から吊り上げられた吊り上げ器具の他の部品とが一体化された集合体の中心がコネクタの真下にくるように、屈曲アームが配置される。このように、着脱可能なブロックは、左右に揺動することなく、垂直に吊り上げられる。クレーンは、スプリングの張力までラインを吊り上げるように操作される。着脱可能なブロックに付与される吊り上げ力が、着脱可能なブロックをその位置から吊り上げる程十分でないが、限られた大きさの補助的な力を付与することによって、人が手動で着脱可能なブロックを取り外すことができる。これにより、オペレータが慎重に力を付与することができるので、着脱可能なブロックへの損傷を抑制可能である。なお、ライン６２は、スプリングの替わりに弾性部を用いてもよい。

図７は、他の吊り上げ配置７６を示している。この配置では、着脱可能なブロックをその下方の部品（例えば外側リングの下部から）と共に取り外すことができる。ライン７８は、クレーンからコネクタ８０へ下方に垂直に延びている。リジッドサポート部材（例えばスチールロッド）は、コネクタからアーム８４へ向けて下方に延びている。このリジッドサポート部材は、使用時には曲げることができるヒンジ等の回転中心８６を有している。アームは、一端で着脱可能なブロックに取り付けられ、且つ他端でカウンタウェイト９２に取り付けられるために、リジッドサポート部材から回転サポート８８及び支持プレート９０まで延在する。アーム調節ライン９４は、コネクタからラチェットウィンチ９６を通ってカウンタウェイトに接続される。

このように、吊り上げ配置は、クレーンによって下降させることができ、着脱可能な部品の直下に位置させることができる。回転サポートは、所望の位置（例えば外側リングのベース）で、着脱可能なブロックの方向に調節され、また支持プレートは、選択された着脱可能なブロックに取り付けられる。カウンタウェイトの重量は、作業者が着脱可能なブロックを半径方向に取り付けられた支持プレートに取り付けることができるラインを調節するアームによって保持される。着脱可能なブロックは、クレーンの操作によって下方に取り去られる。ラチェットウィンチは、ラインで調節されるアームの長さを変更するために調節される。これにより、着脱可能なブロックの取り外し、またはその次の段階である交換を容易にするための支持プレートを上昇または下降させることができる。本実施形態では、リジッドサポート部材は、フレキシブルスリングを代替として用いることができる。本実施形態では、クレーンはコネクタに直接取り付けられる。ラチェットウィンチは、スプリング等の他の可変長部材を代替として用いることができる。

他の手順では、高圧流体がポンプから排出される前に、シリンダに一又は複数のモータストロークを生じさせるために、一又は複数のシリンダへの高圧流体の供給によって内側リングに対して外側リングを回転させることができる。これにより、外側リングがナセルから切り離される前に、内側リングに対して外側リングを回転させることができる。

また、内側リングがタービンブレードから切り離されるようにしてもよい。この場合、外側リングがナセルから切り離されたら、内側リング及び外側リングは共に補助モータによって回転される。本実施形態では、外側リングが所望の向きに回転し、且つ選択された着脱可能なブロックが外側リングから取り外されたら、内側リングはリングカムが露出するように内側リングを回転させる。これにより、外側リングを更に回転させることなくメンテナンスを行うことができる。

したがって、本発明は、風力発電装置のナセル内のようにアクセス困難な位置においても、大型の風力発電装置等への適用に際して必要とされる機械の大きな質量にも関わらず、メンテナンスが容易な流体作動機械を提供することができる。

各種タイプの可変容量型ラジアルピストン作動流体機械が知られている。本発明は、そのうち３つのタイプの機械に適用した場合を説明した。しなしながら、本発明では、各シリンダ及び低圧マニホルドの間に設けられた電子制御バルブの開放タイミング又は閉止タイミングを制御することによって、作動室容積の連続したサイクルにおける個々の容積のサイクルの間に、作動室によって押しのけられる容積を選択するように動作する流体作動機械全般に適用できるものである。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明に開示される範囲内で他の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

１ ポンプ
２ ナセル
４ タービン
６ タービンシャフト
８ ポンプの駆動シャフト
１０ 油圧モータ
１２ 発電機
１４ シャーシ
１６ 取付プレート
１８ トルクアーム
１８Ａ 第１エンドプレート
１８Ｂ 第２エンドプレート
２０ ハウジング
２１ 内側リング
２２ リングカムサポート
２３ リングカムセグメント
２４ 外側リング
２６ 駆動シャフト
２８ ベアリング
３０ 着脱可能なシリンダブロック
３２ シリンダ
３４ ピストン
３６ 作動室
３８ ピストンローラ
４０Ａ，４０Ｂ 円形肩部
４２ 軸方向ボルト
４４ 半径方向ボルト
４６ 低圧マニホルド
４８ 配管
５０ 電子制御バルブ
５２ 他の配管
５４ チェックバルブ
５６ 高圧油配管
６０ 開口
６１ クレーン
６２ ライン
６４ コネクタ
６６ スプリング
６８ 屈曲アーム
７０ 吊り上げプレート
７２ 回転サポート
７４ 穴
７６ 他の吊り上げ配置
７８ ライン
８０ 配管
８２ リジッド支持部材
８４ アーム
８６ 回転中心
８８ 回転サポート
９０ 支持プレート
９２ カウンタウェイト
９４ アーム調節ライン
９６ ラチェットウィンチ

Claims (20)

1. 再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプから着脱可能な部品を取り外す方法であって、
   前記油圧ポンプは、
   カム面が形成されたカムを含む内側リングと、
   一又は複数の着脱可能な部品を含む外側リングと、
   前記カムの両側に対向して配置され、軸方向に離間した第１構造部材及び第２構造部材と、
   メンテナンス及び修理を目的として、内側構成部品を露出させるために取り外し可能に形成されたハウジングと、
   前記内側リングに連結された駆動シャフトとを有するとともに、
   前記着脱可能な部品の少なくともいずれかが複数のシリンダを含み、前記カム面に係合する複数のピストンが前記複数のシリンダにそれぞれ摺動自在に取り付けられた構成を有しており、
   前記方法は、前記外側リングを、前記着脱可能な部品が選択位置に到達するまで前記駆動シャフトの周りを回転させるステップと、
   前記着脱可能な部品を取り外すステップとを備えることを特徴とする再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
2. 前記駆動シャフトは所定位置に固定された状態であることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
3. 前記油圧ポンプは、前記ピストンシリンダがモータ工程を実行して前記内側リングに対して前記外側リングが回転するように、前記複数のシリンダの少なくともいくつかに加圧流体を供給することによって、前記内側リングに対して前記外側リングが回転するように運転されることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
4. 前記再生エネルギー型発電装置は、通常運転中における前記ポンプの回転を阻止するためのサポートに、前記ポンプを切り離し可能に接続する一又は複数のトルクリアクションデバイスを備え、
   前記方法は、前記サポートに対して前記ポンプが回転可能となるように、前記一又は複数のトルクリアクションデバイスを切り離すステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
5. 前記ポンプは、該ポンプあるいは前記一又は複数のトルクリアクションデバイスをスライドさせることによって、前記一又は複数のトルクリアクションデバイスから切り離し可能であることを特徴とする請求項４に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
6. 前記一又は複数のトルクリアクションデバイスは、電気コネクタを介して電気信号を前記油圧ポンプへ送信若しくは該油圧ポンプから受信するための少なくとも一つの電気ケーブル、または、油圧コネクタを介して作動流体を前記油圧ポンプへ供給若しくは該油圧ポンプから導入するための少なくとも一つの油圧ラインを含み、
   前記方法は、前記電気ケーブルを前記電気コネクタから切り離すか、または、前記油圧ラインを前記油圧コネクタから切り離すステップを備えることを特徴とする請求項４に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
7. 前記着脱可能な部品が、着脱可能なブロックであり、
   前記外側リングは、前記外側リングの軸の周囲に配置された複数の前記着脱可能なブロックを含むことを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
8. 前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプ内の電気デバイスを外部の電気的接続部へ連結する電気コネクタを有し、
   前記方法は、前記外側リングが回転される前に、前記電気コネクタの連結を切り離すステップを備えているとともに、
   前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプ内の油圧ラインを外部の油圧ラインへ連結するための油圧コネクタを有し、
   前記方法は、前記外側リングが回転される前に、前記油圧コネクタの連結を切り離すステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
9. 前記外側リングが前記内側リングに対して回転される前に、前記油圧ポンプから作動流体を排出することを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
10. 前記着脱可能な部品は、弾性部材を介して前記着脱可能な部品に吊り上げ力を付与する吊り上げ装置を用いて取り外されることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
11. 前記着脱可能な部品は、引張応力ベアリング部材と、該引張応力ベアリング部材により支持され着脱可能な部品を保持する保持部とを含む吊り上げ装置を用いて取り外され、
    前記引張応力ベアリング部材は、前記保持部と、該保持部に取り付けられる選択された着脱自在な部品との集合体の中央の真上に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
12. 前記着脱可能な部品に弾性部材を介して吊り上げ力を付与する吊り上げ装置を用いて、着脱可能な部品を取り付けるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
13. 前記着脱可能な部品は、該着脱可能な部品を取り外すために必要な吊り上げ力の大部分を付与する吊り上げ装置を用いて取り外され、前記着脱可能な部品を取り外すために必要な力のバランスは作業員によって付与されることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
14. 前記着脱可能な部品は、第１端部に設けられた着脱可能な部品の保持部と、反対側の第２端部に設けられたカウンタウェイトとの間に延在する支持アームを含む操作デバイスを用いて取り外されることを請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
15. 前記外側リングは、前記駆動シャフトを通って延びる軸を有しており、
    前記選択位置は、前記軸の高さ位置より上方であることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
16. 前記一又は複数の着脱可能な部品を取り外した後、該着脱可能な部品を取り外すことによって形成された隙間を介して前記内側リングの各部を露出させるために、前記内側リングを回転させるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
17. 前記再生エネルギー型発電装置は、通常運転時には、複数のタービンブレードによって駆動される前記駆動シャフトを介して前記油圧ポンプへエネルギーを供給する風力発電装置であることを特徴とする請求項１に記載の再生エネルギー型発電装置における油圧ポンプの部品取り外し方法。
18. 油圧ポンプ及びタービンを備える再生エネルギー型発電装置であって、
    前記油圧ポンプは、
    カム面が形成されたカムを含む内側リングと、
    一又は複数の着脱可能な部品を含む外側リングと、
    前記カムの両側に対向して配置され、軸方向に離間した第１構造部材及び第２構造部材と、
    メンテナンス及び修理を目的として、内側構成部品を露出させるために取り外し可能に形成されたハウジングと、
    前記内側リングに連結された駆動シャフトとを有するとともに、
    前記着脱可能な部品の少なくともいずれかが複数のシリンダを含み、前記カム面に係合する複数のピストンが前記複数のシリンダにそれぞれ摺動自在に取り付けられた構成を有しており、
    前記外側リングは、前記着脱可能な部品が選択位置に到達するまで前記駆動シャフトの周りを回転し、前記着脱可能な部品が取り外されることを特徴とする再生エネルギー型発電装置。
19. 前記再生エネルギー型発電装置が風力発電装置であり、前記駆動シャフトは複数のタービンブレードに連結されていることを特徴とする請求項１８に記載の再生エネルギー型発電装置。
20. 請求項１８に記載の再生エネルギー型発電装置の油圧ポンプの外側リングから着脱可能な部品を吊り上げるための吊り上げ機構であって、
    前記着脱可能な部品を取り外すために用いられ、長さ方向の少なくとも一部に弾性を有する長尺な引張応力ベアリング部材を含むことを特徴とする吊り上げ機構。

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