TW201443322A - 振動限制模組及裝置、用於一結構設備的結構區段、及具有一振動限制模組的風力渦輪機 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種振動吸收器模組，其用於一振動吸收裝置，尤其是用於針對該振動吸收器模組至一結構設備之懸掛附接而實現之一振動吸收裝置，該振動吸收器模組具有：一軸承結構；一擺錘系統，其具有一擺錘質量塊，且具有用於將該擺錘質量塊懸掛於該軸承結構上之一懸掛系統，該懸掛系統具有數個擺錘彈簧元件且具有一擺錘質量塊懸掛件，該擺錘質量塊懸掛件在一懸掛軸線之方向上延伸於該擺錘質量塊與軸承懸掛件之間，且該擺錘質量塊懸掛件憑藉其懸掛頭部而扣緊至該軸承結構。根據本發明，規定：該擺錘質量塊懸掛件憑藉一頭部接頭而扣緊至該軸承結構，該頭部接頭具有被實現為一滑動軸承之一擺錘軸承，且該數個擺錘彈簧元件中至少一個擺錘彈簧元件在該懸掛軸線之該方向上延伸於該擺錘質量塊與該軸承結構之間。

Description

振動限制模組及裝置、用於一結構設備的結構區段、及具有一振動限制模組的風力渦輪機
本發明係關於一種技術方案1之前言的振動限制模組。本發明另外係關於一種具有此振動限制模組之裝置、一種用於具有此振動限制模組之結構設備的結構區段，以及一種具有塔及具有此振動限制模組之塔區段的風力渦輪機。
風力渦輪機構成一結構，該結構由於其結構形式之高度及細長度而特別易感受振動；此特別適用於管狀鋼及預力混凝土風力渦輪機塔，該等塔正日益被設計成用於較大轉子輪轂高度，藉此增加對非想要振動之易感受性。詳言之，旋轉轉子(其可具有振動轉子葉片)之諧振現象可引起具有複雜模態之風力渦輪機，特別是亦在該風力渦輪機之塔上具有複雜模態。然而，日益重要的是以節約資源之方式來建構風力渦輪機塔，例如，關於該塔之直徑及壁厚度的縮減。原則上，此適用於任何類型之結構形式的風力渦輪機，但特別適用於具有諸如管狀鋼塔或預鑄混凝土塔之管狀塔的風力渦輪機。
已知結構形式之風力渦輪機包含短艙(nacelle)，短艙安裝於塔上且承載轉子。在此項技術中知道將振動吸收器安裝於塔中之實務。舉 例而言，EP 1 008 747 B1描述一種用於憑藉慣性質量塊、擺錘桿、擺錘軸承或擺錘接頭及阻尼構件來阻尼風力渦輪機中之振動的振動吸收器。吸收性質被達成之處在於：慣性質量塊隨著相對於風力渦輪機之結構的相位移而振動。阻尼構件構成具有擺錘接頭之結構單元，且基本上由一或多個彈性體模組組成，吸收器係使得其可在一平面之任何方向上加速。
基本上，振動吸收器應被理解為意謂一結構模組，該結構模組由一質量塊及至少一個彈簧組成，且由於連接至諸如風力渦輪機之振動系統而可縮減彼系統之振動。詳言之，振動吸收器質量塊(亦被稱作反振盪質量塊)隨著相對於諸如風力渦輪機之結構設備之主要結構的相位移而振動。由加速引起的振動吸收器之力可傳遞至風力渦輪機之主要結構中，振動在該主要結構中將會減弱。振動吸收器之效應並不僅僅限於吸收激發之作用點，而且對於所連接之主要結構上之其他點亦有效。基本上，振動吸收器可用於受相對窄限制之振動干擾頻率，此係因為振動吸收器通常提供僅在有限程度上可變之振動吸收頻率；振動吸收器因此應被更恰當地視為用於縮減振動之靜態組件。然而，振動吸收器之基本優點在於：其比較良好地匹配於待吸收之非想要振動，且在被適當地設計的情況下可幾乎完全地抵消此非想要振動。必須考量到，在吸收之狀況下，對於藉由振動吸收器及容許非想要振動之主要結構而構成的耦接系統(例如，風力渦輪機)，將觀察到一裂頻(frequency splitting)，該裂頻係在吸收器頻率外部，或在原始振動干擾頻率外部，且可在吸收器頻率外部引起較大振幅。
與振動吸收器對比，雖然振動阻尼器可用於對振動吸收器之補充，但振動阻尼器應被視為憑藉彈簧及阻尼器元件而將反振盪質量塊連接至待阻尼之主要結構的系統。在此狀況下，彈簧元件及阻尼器元件可具有各種設計。振動阻尼器基本上被視為動態作用系統，且與純 粹振動吸收器相比較可用於不同干擾頻率之較寬頻譜。
在彼程度上，EP 1 008 747 B1中指定之振動吸收器之結構可被更恰當地指定為振動阻尼器。因而，可將該系統指定為被動式作用系統。
用於藉由被動式作用來縮減振動之概念在展現非想要振動之主要結構上使用阻尼或無阻尼結構，該等結構具有一機械運行彈簧與質量塊系統。被動式振動吸收器之使用特別適合於(例如)如下狀況：非想要振動之頻率係比較熟知的，且位於比較緊密定界且已知之頻率範圍內。不管此情形，可經由提供一主動式控制元件來擴展一被動式系統，且因此開發該被動式系統以形成一主動式系統；此被實現之處(例如)在於：主要結構之重要參數或尤其是振動吸收器或振動阻尼器之重要參數即時地適應於主要結構之可變條件。結果，接近於主要干擾頻率之主要諧振頻率的其他干擾頻率可遍及比較寬之頻帶被吸收及/或阻尼。然而，在大多數狀況下，此途徑需要一精細回饋控制系統及一外部能量供應器。
具有吸收器之可變固有頻率且可以可變但固定之方式設定至不同干擾頻率的振動吸收器系統係自DE 20 2005 019 949 U1為吾人所知。在DE 20 2005 019 949 U1中，被實現為直立擺錘且具有吸收器質量塊之吸收器系統經由彈簧配置而支撐於基底上，且吸收器質量塊之重心的基本距離可變化。在平行於彈簧配置的條件下，在吸收器質量塊與基底之間存在一距離界定元件，該距離界定元件具抗壓縮及/或拉伸性且其長度可變。基本上，此等或其他直立吸收器裝置可較佳地用於建築物中之阻尼。DE 197 34 993 A1描述在建築物之狀況下基於直立擺錘進行的比較複雜之振動縮減。
為了保護易感受振動之結構設備，需要提供一種振動限制系統，其在操作中比較有效(尤其是憑藉適當地縮減非想要模態之振 幅，尤其是主要地憑藉振動吸收)、仍然具有可靠設計，且此外可以比較簡單之方式而建構，及/或可以准許其操縱之方式而得到。
在與本申請案相關之優先權申請案中，德國專利商標局已研究以下先前技術：DE 20 2005 019 949 U1、US 6 672 763 B1、EP 1 008 747 B1及DE 197 34 993 A1。
此時，本發明所達到之目標係指定一種裝置，該裝置經設計成用於至結構設備之懸掛附接，且經設計成以改良型方式來限制結構設備之非想要振動，尤其是吸收非想要振動。詳言之，該裝置意欲以比較有效且可靠之方式(包括在主動式系統之狀況下)來提供振動限制，較佳地為振動吸收。然而，應設計一種比較簡單但仍可靠且安全之裝置。
詳言之，應設計一種用於固有頻率高於風力渦輪機(尤其是風力渦輪機之塔)之第一固有頻率之諧振現象的裝置。特別是與第一固有頻率相比較，此等較高固有頻率係實質上與在塔區域中具有波腹之模態相關聯，此等較高固有頻率係藉由短艙之運動且特別是藉由短艙之俯仰力矩而產生。另外，轉子且特別是轉子運動亦可促成該模態之比較複雜的分量，其係不可忽略的。此可引起如下模態：儘管該等模態在短艙之區域中具有開端，但該等模態仍然在塔區域中具有該模態之波節及波腹。已發現，詳言之，第二固有頻率可具有並未位於短艙之區域中或直接地位於風力渦輪機之短艙下方而是可顯著地位於風力渦輪機之短艙下方的波腹。
詳言之，本發明之目標係指定一種振動吸收器模組、一種振動吸收裝置、一種用於結構設備之結構區段，及一種具有用於主動式地及/或被動式地吸收及/或阻尼振動之改良型設計的結構設備，尤其是風力渦輪機。
與該裝置相關之目標係由本發明憑藉在開頭所陳述之類型的振動限制模組而達成，對於該振動限制模組，根據本發明，亦提供技術方案1之特性化部件之特徵。
詳言之，該模組經設計成用於至結構設備之懸掛附接，且係以振動吸收器模組之形式而實現。
根據本發明，該振動限制模組具有：- 一軸承結構；- 一擺錘系統，其具有一擺錘質量塊，且具有用於將該擺錘質量塊懸掛於該軸承結構上之一懸掛系統，該懸掛系統具有一擺錘質量塊懸掛件，該擺錘質量塊懸掛件在一懸掛軸線之方向上延伸且憑藉一懸掛頭部而扣緊至該軸承結構。
根據本發明，另外規定：- 該懸掛系統具有在一懸掛軸線之方向上延伸的數個擺錘彈簧元件；且- 該擺錘質量塊懸掛件之該懸掛頭部具有一接頭頭部，該接頭頭部扣緊至該軸承結構且具有被實現為一滑動軸承之一擺錘軸承。
詳言之，該數個擺錘彈簧元件中至少一個擺錘彈簧元件在該懸掛軸線之該方向上扣緊至該擺錘質量塊及該軸承結構。
詳言之，本發明之概念組合兩種途徑，即，簡言之：第一，擺錘軸承，其被實現為滑動軸承，具有比較簡單之設計，但仍然有效率地用來吸收振動；及第二，擺錘彈簧元件在懸掛軸線之方向上之對準：亦即，詳言之，平行於擺錘質量塊懸掛件。
在擺錘彈簧元件在懸掛軸線之方向上延伸於擺錘質量塊與軸承結構之間(亦被稱作垂直方向)的情況下，根據本發明之振動限制模組之概念設計的上述第二態樣本質上提供用於擺錘質量塊之彈性彈簧懸掛件的先決條件，該彈性彈簧懸掛件另外在一較佳開發之上下文中可 經組態以便為可設定，尤其是以可變方式而可設定。
此外，在一開發之上下文中，已證明特別成功的是實現無阻尼之擺錘軸承，亦即，實現用於擺錘質量塊之擺錘運動的擺錘質量塊懸掛件。詳言之，已證明有利的是使擺錘質量塊懸掛件關於長度及/或方向不可變；此進一步促成實現一簡化但仍然可靠之擺錘質量塊懸掛件，該擺錘質量塊懸掛件因此具有耐久性及長期穩定性。
本發明之概念亦引起根據技術方案23之振動限制(尤其是振動吸收)裝置，根據本發明，該裝置係針對振動吸收器模組至結構設備之懸掛附接而實現。
詳言之，已證明成功的是提供數個振動限制模組，尤其是振動吸收器模組。此可有助於遍及比較寬之頻帶(較佳地對於諸如風力渦輪機之結構設備的相對高固有頻率，特別是塔或風力渦輪機之塔的相對高固有頻率)達成方向可變性及振動吸收兩者。
本發明之概念亦引起根據技術方案27的一種用於一結構設備之結構區段，該結構設備具有一振動限制(尤其是振動吸收)裝置，該裝置具有一振動限制模組，尤其是數個振動限制模組。詳言之，在一開發之上下文中，規定：結構區段被實現為用於風力渦輪機之塔區段，且具有上述類型之振動限制模組。
本發明之概念亦引起一種風力渦輪機，尤其是根據技術方案29之風力渦輪機，其具有塔且具有短艙，短艙安裝於塔上且承載轉子，塔具有塔區段，塔區段具有上述類型之振動限制裝置。
在上述類型之風力渦輪機的狀況下，短艙中之發電機連接至軸件，軸件可經由轉子之數個轉子葉片而驅動，該等轉子葉片經由輪轂而連接至軸件。在此狀況下，轉子葉片經由葉片軸承而連接至輪轂之輪轂配接器。以此方式，風能可轉換成軸件之旋轉運動且用以驅動發電機；一系列功率轉換器模組設置於短艙中，該等功率轉換器模組經 設計成將直接地由發電機遞送之電流轉換至電網頻率。
詳言之，本發明已識別出，上述塔區段特別有利地適合於裝配於風力渦輪機之塔之高度的大約2/3處，尤其是在風力渦輪機之塔之高度的2/3-20%至2/3+20%之間的區域中，以達成風力渦輪機(尤其是風力渦輪機之塔)之可能諧振非想要振動之第二固有頻率的特別有效吸收。
本發明係基於如下考慮：詳言之，振動吸收器模組適合作為非想要振動之比較簡單且持續但仍然可靠之縮減的基礎，但其中振動吸收器模組係使得其可經擴展以形成合適振動縮減模組；首先可將振動吸收器模組有利地實現為被動式模組，從而在資源方面需要得比較少，但仍然高度地有效。本發明已識別出，許多結構設備(尤其是風力渦輪機)構成亦易感受複雜非想要諧振振動之振動系統。然而，可在比較良好之可界定極限內識別固有頻率；詳言之，亦可針對所界定之結構設備(尤其是風力渦輪機)比較良好地界定較高固有頻率。已識別出，對於結構設備(尤其是風力渦輪機)之干擾頻率的已知固有頻譜，可以特別簡單且有效率之方式來設計振動吸收器模組。
簡短而言，本發明係基於一擺錘系統，尤其是擺錘吸收器，其具有擺錘質量塊，及具有擺錘質量塊懸掛件之懸掛系統。在懸掛系統之狀況下，本發明提供數個擺錘彈簧元件，及一擺錘質量塊懸掛件，其包含一接頭頭部，該接頭頭部具有被實現為滑動軸承之擺錘軸承。
根據本發明之概念，一方面，被實現為懸掛擺錘之振動縮減模組(尤其是振動吸收器模組)具備一擺錘座架，該擺錘座架較佳地為滑動軸承。出於各種各樣之原因，此擺錘座架將比其他可能類型之軸承受青睞。本發明已識別出，憑藉根據本發明之概念的接頭頭部，有可能實現一耐久懸掛系統，該懸掛系統可經受負載且原則上最主要的是可提供滑動軸承之不需維護的滑動表面；根據本發明之概念的擺錘質 量塊懸掛件因此證明為優於更精細之系統，且此外提供組件之干擾頻率之特別有效率的縮減，尤其是由於滑動軸承之輕微阻尼。
此外，關於擺錘軸承，本發明已識別出，在滑動軸承之滑動表面被適當地設計的情況下，儘管存在不利的環境條件且甚至具有大的擺錘偏轉，但可實現滑動表面以便遍及風力渦輪機之使用壽命為耐久的且高度地可靠的。詳言之，本發明之概念使憑藉滑動軸承而有可能達成非想要振動之有效率的低維護縮減，該縮減亦可以緊致的空間節省(且因此，特別對於風力渦輪機而言有利)方式而實現。即使在接頭頭部相對於偏轉單向地固定的狀況下，使用數個振動吸收器模組仍使有可能達成非相依於方向且亦為有效率且簡單之振動吸收。
此外，另一方面，在關於長度及/或方向不可變之擺錘質量塊懸掛件的狀況下，本發明明確地並不直接地採用使擺錘質量塊或直接擺錘長度變化之能力；此係為了達成一緊致振動吸收器模組。已發現，即使在不可變之擺錘質量塊懸掛件的狀況下，擺錘彈簧元件仍可提供關於結構設備之干擾頻譜來設定擺錘質量塊懸掛件的足夠設定可能性。
詳言之，已發現，在振動縮減(尤其是振動吸收)裝置之狀況下，在使用數個振動縮減模組(尤其是振動吸收器模組)時存在若干優點。因此，在一個振動吸收器發生故障的情況下，在任何狀況下藉由冗餘配置來部分地保持振動功能。個別振動吸收器模組可在其設定方面不同，藉此使有可能遍及比較寬之頻帶實現振動吸收。且最後，因為針對每一模組縮減質量，所以有可能實現仍更耐久之座架。
另外，本發明之概念提供較佳防脫落安全設備之潛能，且此外亦提供將振動吸收概念擴展至用於結構設備中之振動縮減之阻尼概念及/或主動式調節概念的可能性。該模組及該裝置提供防脫落安全設備及端位置阻尼兩者之可能性，以及用於振動吸收器模組之阻尼態樣 及主動式組件的基礎開發。
本發明之較佳開發係藉由附屬技術方案而給出，該等附屬技術方案在與本發明相關之概念的上下文中以另外優點詳細地指定開發該裝置之有利可能性。
在一特別較佳開發之上下文中，數個擺錘彈簧元件中至少一個擺錘彈簧元件具備被設計為壓縮彈簧之彈簧。詳言之，每一擺錘彈簧元件具有一彈簧，且該等彈簧中每一者被設計為一壓縮彈簧。壓縮彈簧懸掛件已證明為對於使擺錘質量塊穩定特別較佳。詳言之，在擺錘彈簧元件之狀況下，可規定：彈簧在處於壓縮時在近側安置於彈簧座架之彈簧圓盤下方。在彈簧之近端處，亦即，在較接近於軸承結構而定位的彈簧之端處，彈簧在處於預拉時(尤其是在處於壓縮時)被固持(較佳地在彈簧圓盤上)。在彈簧之遠端處，亦即，在最初鄰近於擺錘質量塊的彈簧之端處，彈簧較佳直接地附接至擺錘質量塊。
較佳地，擺錘彈簧元件可具有經設計成用於可變地設定彈簧之彈簧長度的彈簧座架。詳言之，彈簧座架可用以設定彈簧之預拉，尤其是用於設定壓縮彈簧之壓縮彈簧力。原則上，可根據DIN 13906來設計壓縮彈簧。
已證明有利的是使能夠經由彈簧長度及/或彈簧勁度而實現彈簧之設定。詳言之，此途徑與用於影響振動吸收之其他途徑相比較證明為有利的。雖然原則上有可能變更擺錘質量塊及/或擺錘長度以用於進一步設定吸收頻率(關於干擾頻率)，但仍然可經由壓縮彈簧力之設定或彈簧之彈簧長度之其他設定而實現比較小之質量及小尺寸的有效「擺錘長度」。總體上，提供振動縮減模組(尤其是振動吸收器模組)之比較緊致的系統。詳言之，此模組適合於裝配於結構區段及/或結構設備之受限制空間中。
已出現實施用於擺錘彈簧元件之設定結構的各種可能性。設定 構件待設置於軸承結構上方(尤其是設置於軸承結構板上方)之設定結構已證明為特別較佳。該設定結構較佳地具有延伸通過軸承結構板(尤其是基底板)及/或延伸通過彈簧圓盤之設定構件。詳言之，規定：設定構件具有載體輪廓，尤其是安置於軸承結構板(尤其是基底板)上方之載體輪廓。載體輪廓較佳地承載可變可設定之設定機構，且較佳地具有用於設定機構之調整構件的擋止件(stop)。
在一特別較佳設計開發之上下文中，可規定：出於實現設定機構之目的，設定結構具有導桿，導桿具有旋轉螺紋，旋轉螺紋嚙合於充當擋止件的載體輪廓之帶螺紋孔中，導桿在近側具有用於旋轉構件之作用點，且在遠側具有針對使彈簧圓盤位移而實現之調整構件。調整構件可具有(例如)一擋止件，該擋止件(例如)呈鎖定螺母(locknut)或其類似者之形式，其嚙合於彈簧圓盤後方。
較佳地，彈簧在遠側直接地或間接地連接至擺錘質量塊。
在關於長度及/或方向不可變之擺錘質量塊懸掛件的狀況下，已證明在總體設計中有利的是僅僅藉由設定彈簧長度(尤其是藉由設定壓縮彈簧之壓縮彈簧力)來變更有效擺錘長度。另外，已證明有利的是達成非相依於方向(亦即，針對所有運動方向很大程度上平衡)的擺錘質量塊之彈性彈簧懸掛件，此在於：數個彈簧元件沿圓周而安置於擺錘質量塊周圍，尤其是安置於中心擺錘質量塊懸掛件周圍。
較佳開發提供吸收頻率關於干擾頻率或非想要振動頻率之調諧，且有利地，吸收頻率亦可經組態用於寬頻帶；詳言之，其可經組態用於比相同地調諧所有擺錘彈簧元件之狀況更寬的頻帶。
較佳地，詳言之，可規定：數個擺錘彈簧元件具有第一彈簧(尤其是壓縮彈簧)及第二彈簧(尤其是壓縮彈簧)，第一彈簧及第二彈簧在其壓縮彈簧力方面不同。詳言之，所有擺錘彈簧可具有不同壓縮彈簧力。亦可證明有利的是將某些擺錘彈簧元件分組成對稱群組，且針對 一個對稱群組之所有擺錘彈簧提供相同壓縮彈簧力，而不同對稱群組之彈簧具有不同壓縮彈簧力。
總體上，振動縮減模組或彈性彈簧之適當方向相依性及其阻尼性質可關於風力渦輪機之要求及第二固有頻率之模態之特定空間形式為可設定的。詳言之，此證明在關於彈性及/或阻尼性質或關於有效長度及方向特性來設計振動吸收器模組時為有利的。
詳言之，振動吸收器模組之彈性及/或阻尼性質可經設定成使得其偏離旋轉對稱性。
然而，替代地，可達成經設定以便為比較旋轉對稱的振動縮減模組(尤其是振動吸收器模組)之振動彈性及阻尼特性，此在於：數個擺錘彈簧元件具有第一彈簧及第二彈簧，第一彈簧及第二彈簧具有相同壓縮彈簧力。詳言之，可規定：所有擺錘彈簧具有相同壓縮彈簧力。
已證明有利的是擺錘彈簧元件為偶數。詳言之，至少四個擺錘彈簧元件(較佳地為六個或八個擺錘彈簧元件)之數目已證明為有利的。該數個擺錘彈簧元件較佳地關於旋轉角對稱地安置於在中心安置於懸掛軸線上之擺錘質量塊懸掛件周圍。該數個擺錘彈簧元件較佳直接地或間接地連接至擺錘質量塊之頂側，或以其他方式固定至擺錘質量塊之頂側。
此外，可在一開發之上下文中提供實現擺錘質量塊懸掛件之設計的較佳可能性。詳言之，已證明有利的是擺錘質量塊懸掛件具有在近端處承載接頭頭部之擺錘桿。詳言之，擺錘質量塊附接於擺錘質量塊懸掛件之遠端處。
出於附接擺錘質量塊之目的，有利地規定：擺錘桿沿著懸掛軸線延伸通過擺錘質量塊，且擺錘質量塊在底側上支承於擺錘桿之遠側擋止件上，及/或在頂側上固持於擺錘桿之對立擋止件上。以此方 式，即使擺錘質量塊具有比較重的重量，仍有可能使擺錘質量塊安全地固定至擺錘桿。
有利地，出於構成滑動軸承之目的，以可旋轉滑動方式將擺錘質量塊懸掛件固持於軸承銷上。較佳地，在接頭頭部中，軸承銷固持於軸承銷收納器中。軸承銷收納器較佳地形成於接頭頭部之內環上；詳言之，出於構成滑動軸承之目的，將面朝軸承銷的內環之內表面實現為滑動表面。
出於組態一有效率且簡單之滑動軸承的目的，已證明特別較佳的是使接頭頭部具有單一滑動軸承之滑動表面。實現單一滑動軸承之單一滑動表面已證明為有利的，以便使密封及維修之量保持至最小值。詳言之，已使針對設計擺錘軸承之資源要求保持為小。然而，在已變化之擺錘軸承的修改中，可規定：接頭頭部具有一或多個滑動軸承之數個滑動表面。若滑動表面上之表面力將更恰當地縮減，尤其是若軸承力將分佈至儘可能大的滑動表面，則後一修改可證明為有利的。
較佳地，軸承銷固定地(亦即，非可旋轉地)固持於軸承銷收納器中，尤其是藉由鎖定螺母而鎖定及/或固定。因此，詳言之，擺錘質量塊懸掛件及軸承銷被實現為滑動座架。較佳地，擺錘質量塊懸掛件具有用於滑動安裝於軸承銷上(尤其是僅用於將擺錘質量塊懸掛件滑動安裝於軸承銷上)之接頭頭部。
在一修改中，出於執行擺錘運動之目的，可將軸承銷可旋轉地安裝於軸承銷收納器中。詳言之，可在軸承銷與軸承銷收納器之間實現一滑動軸承。另外或替代地，在一修改中，可將擺錘質量塊懸掛件可旋轉地固持於軸承銷上。
關於滑動軸承之滑動表面的設計，或出於保護滑動軸承之滑動表面的目的，進一步開發已證明為成功的。已證明特別較佳的是使滑 動軸承之滑動表面的至少一部分區域由滾筒軸承鋼組成，尤其是使整個滑動軸承由滾筒軸承鋼組成。即使在具有高壓縮力之緩慢摩擦運動的狀況下，滾筒軸承鋼仍已證明為特別具抵抗性。因此，舉例而言，接頭頭部及/或軸承銷及/或軸承銷收納器可完全地或部分地(詳言之，其滑動表面及/或其軸承表面或其部分區域)由滾筒軸承鋼組成。亦可向該等組件之滑動表面給出一特殊硬化處理，或關於彈性模數及硬度程度來特殊地實現該等組件之滑動表面。
另外，已證明有利的是使滑動軸承(尤其是接頭頭部及/或軸承銷及/或軸承銷收納器)具有一防腐蝕防護物。呈鋅塗層之形式的防腐蝕防護物已證明為有利的。藉此實際上預防滑動軸承之腐蝕，或尤其是接頭頭部之腐蝕。
詳言之，已證明有利的是提供防止濕氣進入接頭頭部之區域(特別是擺錘軸承之區域，有利地為滑動軸承之區域，或滑動軸承表面)的構件。較佳地，可在接頭頭部之內環的側處提供唇形密封件。舉例而言，軸承銷可承載唇形密封件。亦可使唇形密封件變化，例如，呈經修改形式，以作為簡單密封環或唇形密封環或此圓柱形密封環。
特別較佳地，可運用另外措施來保護振動吸收器模組，以便儘可能有效地縮減非想要振動。
詳言之，擺錘系統可具有至少一個阻尼元件，除了擺錘彈簧元件之自阻尼以外，該至少一個阻尼元件亦阻尼振動吸收器模組之吸收振動。雖然此可有可能阻尼振動吸收頻率之振幅，但其仍然使能夠針對較寬頻帶來設計振動吸收。
詳言之，已證明有利的是使振動吸收器模組具備振幅限制器及/或端位置限制器。詳言之，此已證明在將數個振動吸收器模組(有可能彼此在空間上極近接)安裝於一裝置中的情況下為有利的。結果，可靠地防止振動吸收器模組之碰撞或其他類接觸近接，及/或在最大 偏轉之狀況下提供適當震動吸收。
亦已證明有利的是使懸掛系統具有防脫落安全設備；詳言之，擺錘質量塊與軸承結構之間的拉緊結構已證明為有利的。較佳地，可提供可以可設定方式而拉緊之拉緊結構，其延伸於擺錘質量塊與支撐結構之間。
一般而言，在懸掛系統之狀況下，一防脫落安全設備已證明為有利的，以便在懸掛系統發生故障之最壞狀況下仍將擺錘質量塊固持於軸承結構上，及/或替代地，以便防止在任何狀況下的擺錘質量塊之無阻礙脫落。詳言之，除了具有更多地具有擋止器功能之振幅限制器及/或端位置限制器以外，懸掛系統亦可具有一擺錘阻尼件，該擺錘阻尼件經設計成在自由擺錘運動期間阻尼擺錘運動。
在一開發中，振動縮減模組(尤其是振動吸收器模組)提供將主動式控制元件連接至擺錘系統之可能性。詳言之，實現主動式控制元件以調節擺錘質量塊之自由擺錘運動。
詳言之，此主動式控制元件可為一主動式回饋控制系統之部分。一種主動式回饋控制系統較佳地具有：- 一相位偵測器，其用於偵測一振動吸收器模組與一結構設備或結構區段之一干擾頻率之間的一相對相位；- 一調節器；及- 一功率放大器，其用於將控制變數轉換至主動式控制元件。
在此狀況下，振動吸收器模組自僅僅被動式模組擴展至主動式模組。
出於開發振動吸收模組之目的，可規定：提供具有完全或部分相同之設計或亦具有不同設計之數個(尤其是偶數個)振動縮減模組，尤其是振動吸收器模組。
若在振動吸收裝置之狀況下存在具有相同設計之數個振動吸收 器模組，則有可能在結構設備中達成振動之高度有效率但比較窄頻帶的吸收。若安裝在長度方面不同及/或具有相同擺動方向及/或相同彈簧拉力設定之數個振動吸收器模組，則仍然可針對比較寬之頻帶來設計振動吸收裝置。
下文中現在基於圖式而與先前技術相比較來描述本發明之例示性實施例，先前技術同樣被部分地表示。圖式未必意欲為例示性實施例之真實按比例表示，而更恰當地，圖式在用於解釋的情況下呈示意性及/或輕微失真之形式。關於補充可直接地自圖式獲得之教示的資訊，參考相關先前技術。在此狀況下必須考量到，可在不脫離本發明之一般思想的情況下進行關於一實施例之形式及細節的各種修改及變更。在描述中、圖式中及申請專利範圍中揭示的本發明之特徵對於本發明之開發可為基本的(既單獨地又以任何組合)。另外，在描述、圖式及/或申請專利範圍中揭示之特徵中至少兩者的所有組合係在本發明之範疇內。本發明之一般思想並不限於下文所展示及描述之較佳實施例的確切形式或細節，或並不限於與申請專利範圍中主張之主題相比較將受到限制的主題。在指定量測範圍之狀況下，在該等極限內之值亦意欲被揭示為極限值，且視情況為適用的且可主張的。藉由較佳例示性實施例之以下描述及圖式來給出本發明之另外優點、特徵及細節。
100‧‧‧振動吸收器模組
100.1、100.2、100.3、100.4‧‧‧振動吸收器模組
101‧‧‧擺錘系統
110‧‧‧擺錘質量塊
111‧‧‧壓力板
120‧‧‧懸掛系統
130‧‧‧擺錘質量塊懸掛件
131‧‧‧接頭頭部
132‧‧‧下端
133‧‧‧擺錘桿
133.1、133.2‧‧‧一組鎖定螺母中之鎖定螺母
133.3‧‧‧墊圈
134‧‧‧另外鎖定螺母
135‧‧‧延伸片件
136‧‧‧擋止件
140‧‧‧擺錘彈簧元件
141‧‧‧彈簧
150‧‧‧軸承結構
151‧‧‧軸承結構板
152‧‧‧螺旋式連接件
153‧‧‧開口
160‧‧‧擺錘軸承
161‧‧‧軸承銷
162‧‧‧軸承銷收納器
162.1、162.2‧‧‧螺母/鎖定螺母
163‧‧‧擋止件
164‧‧‧墊圈
165‧‧‧外螺紋
166‧‧‧開尾銷
168‧‧‧隔片襯套
169‧‧‧唇形密封件
170‧‧‧懸掛頭部
171‧‧‧內環
172‧‧‧載體板
174.1、174.2‧‧‧側板
176.1、176.2‧‧‧軸承孔
180‧‧‧設定機構
180.1‧‧‧第一部件
180.2‧‧‧第二部件
180.3‧‧‧第三部件
181‧‧‧彈簧圓盤
182‧‧‧載體輪廓
183‧‧‧調整器
190‧‧‧導桿
190G‧‧‧帶螺紋延伸部
190Q‧‧‧正方形輪廓
190Z‧‧‧圓柱體輪廓
191.1、191.2‧‧‧對立螺桿
191.1U、191.2U‧‧‧墊圈
192.1、192.2、192.3‧‧‧鎖定螺母
193‧‧‧導向襯套
200‧‧‧振動吸收裝置
201‧‧‧輪廓載體/載體輪廓
201.1、201.2‧‧‧輪廓載體/載體輪廓
210‧‧‧拉緊及夾緊裝置
211‧‧‧接頭
212‧‧‧扣緊輪廓
213‧‧‧承載螺桿
220‧‧‧拉緊結構
230‧‧‧附接結構
230.1‧‧‧第一腹板
230.2‧‧‧第二腹板
231.1‧‧‧第一凸緣
231.2‧‧‧第二凸緣
300‧‧‧著陸部
310‧‧‧平台
320‧‧‧支撐護軌
1000‧‧‧風力渦輪機
1001‧‧‧塔
1002‧‧‧短艙
1003‧‧‧轉子
1004‧‧‧轉子葉片
1005‧‧‧輪轂
1010‧‧‧地面
1100‧‧‧塔區段
2000‧‧‧系統
3000‧‧‧振動吸收器系統
3001‧‧‧擺錘
B‧‧‧結構
C‧‧‧彈性或阻尼耦接
ED‧‧‧距離
F‧‧‧頻譜
FA‧‧‧彈簧軸線
HA‧‧‧懸掛軸線
LA‧‧‧軸承軸線
PA‧‧‧軸線
S‧‧‧質心
SA‧‧‧對稱軸線
TA‧‧‧塔軸線
詳言之，圖式以如下各者進行展示：圖1：作為結構設備之實例的風力渦輪機之示意性表示，該結構設備特別由於其細長結構形式而適合於附接較佳實施例之振動吸收裝置；在視圖(A)中展示具有中空塔之風力渦輪機，且視圖(B)展示中空塔上之空間模態之特別顯著的較高固有頻率振幅，尤其是風力渦輪機之高度之大約2/3處的區域中之第二固有頻率的較高固有頻率振幅； 圖2：在視圖(A)中展示一般振動吸收結構之元件的示意性表示，該振動吸收結構具有關於易感受非想要振動之主要結構的阻尼，視圖(B)展示在具有振動吸收及沒有振動吸收之情況下的風力渦輪機之塔之非想要振動的表示；圖3：展示作為一擺錘系統的振動吸收模組之示意性表示，該擺錘系統具有擺錘質量塊且具有橫向嚙合彈簧元件；圖4：在視圖(A)中展示作為一擺錘系統的振動吸收器模組之特別較佳實施例之示意性表示，該擺錘系統具有擺錘質量塊、數個擺錘彈簧元件且具有懸掛系統，且視圖(B)展示圖4(A)之懸掛系統之擺錘彈簧元件的較佳圓周分佈；圖5：圖4之振動吸收器模組之較佳實施例之特別較佳設計；圖6：在圖4及圖5之振動吸收器模組之狀況下的懸掛系統之擺錘質量塊懸掛件之樞轉頭部的細節；圖7：圖4及圖5之振動吸收器模組之實施例之擺錘彈簧元件的細節；圖8：一振動吸收裝置之特別較佳實施例的總透視圖，該振動吸收裝置具有圖4及圖5之四個振動吸收器模組；圖9：用於一風力渦輪機之塔區段的部分透視橫向剖視圖，該風力渦輪機具有圖8之振動吸收裝置。
出於簡單起見，在圖1至圖9中，藉由相同參考數字來表示相同或相似之部件，或執行相同或相似功能之部件。
圖1在視圖(A)中展示風力渦輪機1000，風力渦輪機1000具有塔1001及安裝於塔1001上之短艙1002。短艙1002承載轉子1003，轉子1003具有數個轉子葉片1004，在此狀況下為三個。轉子1003之轉子葉片1004經由輪轂1005而連接至短艙1002中之軸件(未被更詳細地表 示)。出於此目的，轉子葉片1004經由葉片軸承而連接至輪轂配接器，且耦接至軸件。當轉子1003受到風驅動而旋轉時，安置於短艙1002中之發電機可經由軸件而受到驅動以用於產生電。可憑藉電功率轉換器、變壓器及相似之另外適當電裝置來轉換由發電機供應之電能，以用於饋入至電網(未被更詳細地指示)；該等裝置可安置於短艙1002中，或安置於地面1010上、塔1001中或風力渦輪機1000之塔1001外部。
風力渦輪機1000之塔1001經由地基(未被更詳細地表示)容納至地面1010中。風力渦輪機1000之塔1001係由數個塔區段1100(例如，被實現為中空圓柱形鋼或預力混凝土區段)建構。在一較佳實施例中，安置於短艙1002與地面1010之間的塔區段1100(此處未被更詳細地指定)被裝備有振動吸收裝置200，關於後續圖4至圖9來解釋振動吸收裝置200。
已發現，特別是在愈來愈大之設計的狀況下，風力渦輪機1000並不僅僅必須滿足關於非想要振動之阻尼及/或吸收的更嚴格要求；亦有必要指定節省資源之振動吸收模組100或振動吸收裝置200之設計。因為將儘可能可靠地防止在風力渦輪機1000之狀況下發生明顯諧振現象之高振幅，所以振動吸收器模組100尤其已證明為有利的，且此處在一特別較佳實施例之上下文中將振動吸收器模組100描述為一實例。然而，應理解，即使此處所描述之振動吸收器模組100最初具有被動式設計且係在無明確陳述之除了自阻尼以外之阻尼器構件的情況下實現，振動吸收器模組100仍然可被進一步開發為大體上縮減振動之模組(詳言之，具備適當主動式回饋控制及/或阻尼)。
存在可激發風力渦輪機1000以發生振動的極多不同方式，且可將非想要振動或非想要振動現象之頻譜分解成不同固有振動模態，每一模態具有一空間相異模態。由於大數目個可能振動激發，在第一固 有頻率中且尤其是在除了第一固有頻率以外之較高固有頻率中具有不同模態的非想要振動或非想要振動現象之頻譜證明為比較複雜。
舉例而言，週期性或其他內力及外力可疊加於風力渦輪機1000之自由振動及自激振動上，以便激發振盪運動。詳言之，已發現，風力誘發性振動(特別是由陣風或漩流引起)可引起比較複雜之振動現象，特別是在較低頻率範圍內。週期性及比較高頻之振動激發亦可由由於漩流(亦被稱作顫振)而變得耦接之兩個串聯定位式風力渦輪機引起。一般而言，風力流動之影響可具有經定位成彼此接近之風力渦輪機經受延伸且彎曲或扭轉之振動(諸如，在舞動或顫動的狀況下)的結果。詳言之，轉子葉片之此等及其他激發另外引起短艙1002之俯仰力矩，且引起包括除了第一固有頻率以外之模態的塔1001之激發頻譜。
首先，HA表示振動吸收模組100之懸掛軸線，此軸線實質上平行於圖1及圖8以及圖9中詳細地展示之振動吸收裝置200的對稱軸線SA，其中對稱軸線SA實質上對應於塔軸線TA。
圖1之視圖(B)將塔1001之模態之較高(在此狀況下為第二)固有頻率之振幅的標繪圖展示為一實例。舉例而言，有可能模擬或量測塔1001上之模態之最大振幅的確切知識；因此，眾所周知，出現在高於塔1001之一半高度之區域中的正是高於第一固有頻率之精確固有模態。已發現，可藉由一振動縮減裝置來達成此等振幅之特別可靠的縮減，該振動縮減裝置具有大致安置於該模態之較大振幅之高度處的振動縮減模組。
作為合適基礎而特別有利的是振動吸收器模組100或振動吸收裝置200，如圖4至圖9所描述。可藉由阻尼或主動式回饋控制元件來有利地進一步補充此裝置，以便運用一額外振動阻尼器或主動式阻尼性質來達成吸收頻率之更寬頻帶的頻譜。
考慮到風力渦輪機在其結構形式方面不同，有用的是調諧振動 吸收器模組100或振動阻尼裝置200。雖然顯而易見的是塔1001或風力渦輪機1000之較高固有模態部分地非相依於風力方向，但在必要時仍然有用的是部分地相依於風力方向來設定振動吸收性質。
本實施例之基礎為振動吸收模組100或振動吸收裝置200，其出於振動吸收之目的而安置於塔1001之長度之大約2/3的高度處，亦即，大致安置於較高模態之最大振幅之高度處；其因此係(例如)以圖8及圖9所展示之方式而安置。作為一最初純粹吸收及被動式元件，振動吸收模組100或振動吸收裝置200之實施例可經設計為耐久的(詳言之，歷時風力渦輪機之標稱使用壽命)且用於自-40℃至+60℃之極寬溫度範圍。
藉由設定所謂的「有效擺錘長度」(仍不變更懸掛系統之實際長度及/或不變更擺錘質量塊)，可關於吸收頻率而將下文所描述之振動吸收器模組100或振動吸收裝置200設定至干擾頻率；因此有可能微調整個振動縮減系統。在本狀況下，1.48Hz之固有頻率將在自0.4Hz至3Hz之頻率範圍內縮減。
圖2之視圖(A)中示意性地展示系統2000(作為一實例，例如，用於風力渦輪機1000之系統)，系統2000具有耦接至容許振動之結構(諸如，風力渦輪機1000之塔1001，其構成包含裝置200及風力渦輪機1000之耦接系統2000)的振動縮減裝置200，系統2000具有風力渦輪機1000之系統質量塊msystem及吸收器質量塊mabsorber，亦即，實質上為擺錘質量塊110。由Ssystem表示之箭頭方向表示風力渦輪機1000之塔1001的對稱軸線。振盪能力及阻尼係由彈簧常數Csystem及阻尼常數dsystem表示，且對於吸收器，係由彈簧常數Cabsorber及阻尼常數dabsorber表示。彈簧常數關於系統之干擾頻率來解諧吸收器之吸收器頻率；該等彈簧常數因此主要地用來設定吸收器頻率，以便增加吸收且在適當時另外增加吸收器之阻尼效應。
關於此情形，圖2之視圖(B)針對視圖(A)中之模型展示在無任何振動縮減(尤其是任何振動阻尼)措施之情況下的非想要振動SA0之所得振幅，該非想要振動具有固有頻率fE。SAm表示經縮減之非想要振幅之進展狀態，動態振動吸收器被使用，其具有無阻尼被動式設計。狀況通常為，且亦在圖2之視圖(A)所表示之耦接系統2000的狀況下，所表示之模態之固有頻率fE被分裂成兩個頻率f1、f2，其彼此接近，從而位於非想要振動之固有頻率fE周圍。一個優點為在fE之狀況下的振幅實際上完全地消除，或在任何狀況下至少極大地縮減至原始值之2/3。可有必要考量到，在固有頻率fE外部獲得裂頻f1、f2之比較低的振幅。出於此原因，詳言之，可有用的是使此處進一步所表示的振動吸收器之實施例具備額外阻尼或主動式回饋控制，以便亦縮減耦接系統2000之裂頻f1、f2的振幅。
圖3中示意性地展示被實現為擺錘系統之振動吸收器系統3000之基本運行。有可能在結構B上之懸掛點0處描述擺錘3001，擺錘3001可關於質心S加以描述且在相對於懸掛軸線HA之偏轉φ的狀況下具有長度l及擺錘質量塊m，且擺錘3001具有至結構B的為彈簧常數C之彈性彈簧耦接。除了擺錘長度l及擺錘質量塊m以外，用於振動吸收器系統3000之運動方程式亦包括彈簧常數C及相對於懸掛點0之距離a；此係(例如)由Petersen描述於「Dynamik der Baukonstruktion」(Vieweg 2000，第一版本，慕尼黑)中。憑藉對應彈性或阻尼彈簧C(其被表示為彈簧)，可使擺錘質量塊(以其質心S而表示)偏轉達該角度；在此狀況下，彈簧常數C解諧擺錘之固有頻率，亦即，在此狀況下，其主要地用來設定吸收器頻率，以便增加吸收且在適當時另外增加裝置200之阻尼效應。
總而言之，根據虎克定律(Hooke's law)，且在知道彈簧率及伸長或壓縮的情況下，可將彈簧長度a設定為F=C *△1，或在預拉之狀況 下設定為F=C *(Lv+-△1)。
除了此情形以外，根據本發明之概念，圖4之視圖(A)中示意性地展示用於振動吸收裝置200(圖8進一步所描述)之振動吸收器模組100之特別較佳實施例，振動吸收裝置200供在圖1及圖9所表示之風力渦輪機1000的狀況下使用。振動吸收器模組100經設計成用於懸掛附接至振動吸收裝置200，且經由振動吸收裝置200而懸掛附接至風力渦輪機1000之塔區段1100。出於此目的，振動吸收器模組100具有擺錘系統101，擺錘系統101具有擺錘質量塊110且具有用於將擺錘質量塊110懸掛於軸承結構150上之懸掛系統120。除了具有擺錘質量塊懸掛件130(其憑藉懸掛頭部170而扣緊至結構150)以外，懸掛系統120亦具有數個擺錘彈簧元件140，擺錘彈簧元件140在振動吸收器模組100之懸掛軸線HA之方向上延伸於擺錘質量塊110與軸承結構150之間；懸掛軸線HA實質上對應於圖1所展示之塔軸線TA。
在本狀況下，針對擺錘質量塊110之質心S展示懸掛系統120，擺錘質量塊110相對於懸掛軸線HA偏轉達偏轉φ。在非偏轉狀態下，此處所展示之擺錘彈簧元件140的彈簧軸線FA以及擺錘質量塊懸掛件130之軸線PA實質上平行於懸掛軸線HA，且在偏轉狀態下相對於懸掛軸線HA而偏轉。
此外，圖4之視圖(B)展示出八個擺錘彈簧元件140對稱地分佈於懸掛軸線HA周圍；在此狀況下象徵性地表示之振動吸收器模組100之實施例的狀況下，此等擺錘彈簧元件因此垂直地對準，亦即，其中當該等擺錘彈簧元件處於非偏轉狀態時，其彈簧軸線FA平行於懸掛軸線HA，且當該等擺錘彈簧元件處於偏轉狀態時，其彈簧軸線HA沿著實質上平行於擺錘質量塊懸掛件130之擺錘軸線PA而延行。
如基於後繼圖(圖5及圖7)詳細地所解釋，彈簧元件140較佳地經設計成用於設定振動吸收器模組100。原則上，可用於實際條件中之 振動吸收器模組100應經組態成使得其可經設定以便關於非想要振動之頻譜F來設計吸收器頻率f，尤其是以便將吸收器頻率f調諧至固有頻率fE。舉例而言，即使可基於結構設計來計算干擾頻譜，仍可由於在風力渦輪機1000之狀況下的生產容許度(諸如，幾何偏差、質量偏差及偏離彈簧率)而出現此調諧要求。
基本上，圖5中詳細地表示之振動吸收器模組100提供設定擺錘彈簧元件140之可能性；此具有避免擺錘質量塊懸掛件130之長度發生精細變更的優點。此亦具有擺錘質量塊懸掛件130可經特定地設計成達成懸掛系統120之耐久、不需維護且仍簡單之設計的優點。
詳言之，在本實施例之上下文中且通常，根據進一步開發本發明之概念，已認識到，變更擺錘彈簧元件140之預拉(尤其是藉由變更擺錘彈簧元件140之被設計為壓縮彈簧之彈簧141的預拉長度)會有效於達成相似於藉由增加擺錘質量塊或變更擺錘長度而達成之效應的效應。在本狀況下，參考擺錘長度之有效變更(意謂擺錘長度l之有效(而非空間)延伸或變更)來描述此情形，該有效變更係僅僅經由擺錘彈簧元件140之彈簧預拉之設計(尤其是藉由使用彈簧141之彈簧長度以設定擺錘彈簧元件140之壓縮彈簧的壓縮彈簧力)而達成。
詳言之，如由圖4進一步所展示，規定：運用數個擺錘彈簧元件140之壓縮彈簧來補充擺錘座架；在本狀況下，憑藉軸承結構板151而將壓力施加於八個壓縮彈簧上。擺錘彈簧元件140沿著圓周路線均一地分佈。用於設定用於擺錘彈簧元件140之彈簧長度的設定構件係以使得判定調整之旋轉運動可轉換成設定壓力之平移運動的方式而實現。
在本狀況下，分佈於圓形圓周上之八個擺錘彈簧元件140的安置允許擺錘質量塊110在所有運動方向上以很大程度上均一之方式靠著軸承結構板151而彈跳；此係以技術上可接受之資源要求而達成。此 外，狀況通常為，較大數目個擺錘彈簧元件140將縮減擺錘特性之方向相依性。在本狀況下，證明特別有利的是擺錘彈簧元件140在與擺錘質量塊懸掛件110實際上相同之高度處附接至支撐結構150，即，此在於：在軸承結構板151之同一平面上存在一附接點。
圖5詳細地展示在軸承結構150上具有擺錘系統101之振動吸收器模組100。軸承結構150具有軸承結構板151，擺錘系統101在垂直方向上(亦即，沿著懸掛軸線HA而懸掛)附接至軸承結構板151之底面，擺錘系統101具有用於擺錘質量塊110之懸掛附接的懸掛系統120。
軸承結構板151自身在其頂側上藉由振動吸收裝置200之輪廓載體201而被固持。輪廓載體201可固定(例如)至風力渦輪機1000之塔1001的塔區段1100。
另外，輪廓載體201憑藉拉緊及夾緊裝置210而被固持。拉緊及夾緊裝置210之長度可變化。拉緊及夾緊裝置210在其下端處具有接頭211，扣緊輪廓212以准許角調整之方式而附接至接頭211，且配合至輪廓載體201之收納區域中。承載螺桿213延伸通過扣緊輪廓212及載體輪廓201之兩個側，承載螺桿213在兩個側上靠著載體輪廓201之外部，詳言之，在本狀況下，藉由螺母而扣緊。
一方面，軸承結構板151在其底面上在相同高度處將用於接頭頭部131之平坦擋止表面設置於擺錘質量塊懸掛件130之懸掛頭部170上；接頭頭部131具有被實現於軸承銷161與軸承銷收納器162之間的被實現為滑動軸承之擺錘軸承160。
圖6詳細地展示懸掛頭部170，且展示接頭頭部160之設計，懸掛頭部170具有軸承銷收納器162之載體板172及位於軸承銷161上之內環171。在本實施例中，軸承銷收納器162之載體板172藉由靠著載體板172之底面及軸承結構板151之頂側的螺旋式連接件152而固定至軸承結構板151。載體輪廓201可在其鄰接邊緣處固定至軸承結構板151， 例如，藉由焊接，或藉由材料結合、形封閉(form closure)或力封閉(force closure)。
軸承銷收納器162另外具有相對於載體板172垂直地安置之第一側板174.1及第二側板174.2。側板174.1、174.2中每一者具有一軸承孔176.1、176.2，軸承孔176.1、176.2經實現以沿著軸承軸線LA較佳地以精確配合方式來收納軸承銷161。軸承銷161自身在第二側板174.2之外部上憑藉軸承銷161之擋止件163而固定。軸承銷161藉由位於第一側板174.1之第一外側上的鎖定螺母而固定，且出於此目的而具有外螺紋165。外螺紋165上之第一鎖定螺母162.1及第二鎖定螺母162.2憑藉墊圈164而與第一外側板174.1之第一外側隔開，且憑藉位於軸承銷161之端處的開尾銷166而另外緊固以防擰鬆。螺母162.1、162.2各自較佳地被實現為六角螺母。在側板174.1、174.2之間，軸承銷之內環171藉由隔片襯套168而在中心間隔地固持於側板174.1、174.2之間。
構成滑動軸承之滑動表面被實現於面朝軸承銷的內環171之內部上。在面朝側板174.1、174.2的內環171之外側上，內環171另外藉由唇形密封件169而在兩個側上密封。在本狀況下，唇形密封件169係由聚胺基甲酸酯組成，且因此具有優良冷狀態彈性及低復原力。
內環171(其中其滑動表面以精確配合方式位於軸承銷161上)連同面朝內環之滑動表面的軸承銷161之對置滑動表面一起構成滑動軸承。在此狀況下，滑動軸承之滑動表面係由滾筒軸承鋼組成。接頭頭部131之所有組件以及軸承銷161及軸承銷收納器162具備進行防腐蝕防護之鋅塗層。另外或替代地，特別是在需要時，接頭頭部131亦可在滑動層之區域中具備鐵氟龍(Teflon)滑動塗層。此縮減摩擦阻力且確保滑動軸承之耐久性。
接頭頭部131一體式地或以形封閉方式延續至擺錘質量塊懸掛件 130之擺錘桿133中。擺錘桿133在中心延伸通過擺錘質量塊110，且在其下端132處將一組鎖定螺母133.1、133.2承載於墊圈133.3上，鎖定螺母133.1、133.2被緊固以防擰鬆。
延伸片件135設置於接頭頭部131與擺錘桿133之間，延伸片件135作為一延伸部而適當地延續內環171，且直接地毗連擺錘桿133。在構成擋止件136之延伸片件135下方，另外鎖定螺母134位於擺錘桿上，且將壓力板111固定於擺錘質量塊110上方之適當位置中。擺錘質量塊110固定於壓力板111與墊圈133.3之間，此固定對應於鎖定螺母134、133.1、133.2之扭矩。
進一步參看圖5及圖7，此等圖展示在懸掛軸線HA之方向上位於擺錘質量塊110與支撐結構150之間(即，且具體言之，在擺錘質量塊110之頂側與支撐結構板151之底面之間)的數個擺錘彈簧元件140。圖7中詳細地表示部件，擺錘彈簧元件140關於軸承結構板151而具有被設計為壓縮彈簧之彈簧141。擺錘彈簧元件140亦具有設定機構180，其中第一部件180.1位於軸承結構板151上方，且第二部件180.2位於軸承結構板151下方。設定機構180另外具有第三部件180.3，第三部件180.3位於導桿上，且具體言之，經實現以使第二部件180.2靠著第一部件180.1而位移。
出於此目的，具體言之，規定：提供位於軸承結構板151下方且與軸承結構板151隔開之彈簧圓盤181作為用於第二部件180.2之基底。彈簧圓盤181在由於彈簧圓盤181之壓縮應力下固持被實現為壓縮彈簧之彈簧141，使得此彈簧經由其彈簧長度之縮短而被預拉。可憑藉設定機構180之上述第三部件180.3來設定用於設定彈簧長度a之距離ED。
藉由在軸承結構板151上方構成設定機構180之第一部件180.1，載體輪廓182固持可變可設定之調整器183，以作為設定機構之第三部 件180.3。調整器183為一彈簧預拉系統之部分，該彈簧預拉系統被支撐靠著呈載體輪廓182之形式的第一部件180.1，且憑藉第一部件180.1而將壓縮預拉賦予至彈簧圓盤181且藉此賦予至彈簧141。在本狀況下，包含調整器183之第三部件180.3藉由將旋轉運動轉換成平移運動而起作用。出於此目的，調整器183被實質上實現為運動螺桿。
在預拉長度之設定期間，使彈簧端處之摩擦保持儘可能地低。亦確保彈簧圓盤131亦不隨著導桿190之旋轉而旋轉。為了確保此情形，調整器183之運動螺桿具備具有角形狀(即，正方形輪廓190Q)之區域。導桿190被導向於正方形輪廓190Q之區域中。出於此目的，在本狀況下，提供具有正方形孔之圓形聚合物襯套，且憑藉雙組份工業黏接劑而使該等圓形聚合物襯套內結合。在一更簡單之變型中，可在軸承結構板151中產生正方形孔，例如，藉由憑藉銑刀進行之銑削。
調整器183之運動螺桿具有導桿190，導桿190在中間部分中具有部分正方形輪廓190Q，此輪廓位於載體輪廓182中，在本狀況下，載體輪廓182呈倒U型輪廓之形狀。正方形輪廓190Q在兩個側上由作為具有關聯墊圈191.1U、191.2U之對立螺桿191.1、191.2的第一六角螺母及第二六角螺母側接。此外，導桿190延伸通過位於軸承結構板151中之導向襯套193(即，容納至軸承結構板151之開口153中)。
導桿190亦延伸通過彈簧圓盤181；導桿190因此在導桿190之加寬圓柱體輪廓190Z與導桿190之帶螺紋延伸部190G之間無導向襯套的情況下延伸。出於形成加寬圓柱體輪廓190Z之目的，導桿190亦可具有窄橫截面，且因此延伸通過襯套或相似套筒以便形成圓柱體輪廓190Z之圓柱形外輪廓。在與190Q中之正方形輪廓相對的導桿190之端處，導桿190承載此帶螺紋延伸部190G，帶螺紋延伸部190G係由一墊圈及兩個鎖定螺母192.1、192.2(一個鎖定螺母被實現為六角螺母，另一鎖定螺母被實現為蓋形螺母)包圍。
圖8展示振動吸收裝置200之較佳實施例，在本狀況下，振動吸收裝置200具有四個振動吸收器模組100.1、100.2、100.3、100.4。圖5所展示之輪廓載體201(此處，作為輪廓載體201.1及輪廓載體201.2)藉由凸緣或相似附接結構230而橫向地固定於塔區段1100中。在本狀況下，針對第一輪廓載體201.1提供第一較短腹板230.1(具有第一捲曲端凸緣231.1)及第二較長腹板230.2(具有第二捲曲端凸緣231.2)，以便實現適於塔區段之內圓周表面之路線的附接。此處，兩個振動吸收器模組100.1、100.2及100.3、100.4在每一狀況下分別成對地固定至軸承結構150之載體輪廓201.1及201.2。除了圖5至圖7中已經解釋之特徵以外，亦展示拉緊結構220，拉緊結構220可以可設定方式被拉緊且可充當防脫落安全設備；在本狀況下，作為一實例，其將擺錘質量塊110分別連接至載體輪廓201.1及201.2。
可將振動吸收模組100或裝置200之結構裝配於塔區段1100中，使得該結構可被容易地接取且因此最重要地無需維護且耐磨損。可將車用緩衝器(stop buffer)設置於振動吸收器模組100上，或設置於振動吸收裝置200中，以便在空間上限制一模組之最大擺動且因此保護塔區段1100免於損壞。如圖9詳細地所表示，可經由著陸部(landing)300而接取振動吸收裝置200。著陸部300之平台310安置於藉由載體輪廓201.1或201.2而構成之平台上方。著陸部300在沿著塔軸線TA之自由空間周圍具有支撐護軌320，經由支撐護軌320，有可能接取振動吸收裝置200；可出於此目的而移除或繞過支撐護軌320。可因此不僅在使用標準化工具的情況下而且比較容易地設定用於擺錘彈簧元件140之彈簧長度。此外，可以准許校準及量測之方式來設定彈簧長度；總而言之，可以簡單且可判定之方式而在具有比較少之資源要求的情況下設定振動吸收裝置200。
100‧‧‧振動吸收器模組
101‧‧‧擺錘系統
110‧‧‧擺錘質量塊
111‧‧‧壓力板
120‧‧‧懸掛系統
130‧‧‧擺錘質量塊懸掛件
131‧‧‧接頭頭部
132‧‧‧下端
133‧‧‧擺錘桿
133.1、133.2‧‧‧一組鎖定螺母中之鎖定螺母
133.3‧‧‧墊圈
134‧‧‧另外鎖定螺母
135‧‧‧延伸片件
140‧‧‧擺錘彈簧元件
141‧‧‧彈簧
150‧‧‧軸承結構
151‧‧‧軸承結構板
152‧‧‧螺旋式連接件
160‧‧‧擺錘軸承
161‧‧‧軸承銷
162‧‧‧軸承銷收納器
170‧‧‧懸掛頭部
171‧‧‧內環
172‧‧‧載體板
180‧‧‧設定機構
181‧‧‧彈簧圓盤
182‧‧‧載體輪廓
183‧‧‧調整器
201‧‧‧輪廓載體/載體輪廓
210‧‧‧拉緊及夾緊裝置
211‧‧‧接頭
212‧‧‧扣緊輪廓
213‧‧‧承載螺桿
HA‧‧‧懸掛軸線

Claims (30)

  1. 一種振動縮減模組，尤其是振動吸收器模組(100)，其尤其是用於一振動吸收裝置，尤其是用於針對數個振動吸收器模組至一結構設備之懸掛附接而實現的一振動吸收裝置，該振動縮減模組具有：一軸承結構(150)；一擺錘系統(101)，其具有一擺錘質量塊(110)，且具有用於將該擺錘質量塊(110)懸掛於該軸承結構(150)上之一懸掛系統(120)，該懸掛系統具有一擺錘質量塊懸掛件(130)，該擺錘質量塊懸掛件(130)在一懸掛軸線之方向上延伸且憑藉一懸掛頭部(170)而扣緊至該軸承結構，其特徵在於該懸掛系統(120)具有在一懸掛軸線(HA)之方向上延伸之數個擺錘彈簧元件(140)，且該擺錘質量塊懸掛件(130)之該懸掛頭部(170)具有一接頭頭部(131)，該接頭頭部(131)扣緊至該軸承結構且具有被實現為一滑動軸承之一擺錘軸承。
  2. 如請求項1之模組，其中該數個擺錘彈簧元件中之該擺錘彈簧元件(140)、尤其是該數個擺錘彈簧元件中之所有擺錘彈簧元件具有被設計為一壓縮彈簧之一彈簧(141)。
  3. 如請求項1或2之模組，其中該擺錘彈簧元件(140)具有一彈簧座架，該彈簧座架經設計成用於可變地設定該彈簧之一彈簧長度，尤其是用於設定該彈簧之一壓縮彈簧力。
  4. 如前述請求項中任一項之模組，其中彈簧圓盤(181)在一個側上與一基底板隔開，該基底板在另一側上具有一載體輪廓(182)， 該載體輪廓(182)承載一可變可設定之設定機構(180)，且該載體輪廓(181)具有一擋止件及一調整構件。
  5. 如請求項4之模組，其中該設定機構(180)具有一導桿(190)，該導桿(190)具有一旋轉螺紋，該旋轉螺紋嚙合於充當一擋止件之一帶螺紋孔中，該導桿(190)在近側具有用於旋轉構件之一作用點，且在遠側具有針對使該彈簧圓盤(181)位移而實現之一調整構件。
  6. 如前述請求項中任一項之模組，其中該彈簧(141)在遠側直接地或間接地連接至該擺錘質量塊(110)。
  7. 如前述請求項中任一項之模組，其中該擺錘質量塊懸掛件(130)關於長度及/或方向不可變。
  8. 如前述請求項中任一項之模組，其中該數個擺錘彈簧元件(140)具有一第一彈簧及一第二彈簧，該第一彈簧及該第二彈簧在其壓縮彈簧力方面不同。
  9. 如前述請求項中任一項之模組，其中該數個擺錘彈簧元件(140)具有一第一彈簧及一第二彈簧，該第一彈簧及該第二彈簧具有相同壓縮彈簧力。
  10. 如前述請求項中任一項之模組，其中該等擺錘彈簧元件(140)為偶數個，尤其是四個、六個或八個。
  11. 如前述請求項中任一項之模組，其中該數個擺錘彈簧元件(140)關於旋轉角對稱地安置於在中心安置於該懸掛軸線(HA)上之該擺錘質量塊懸掛件(130)周圍。
  12. 如前述請求項中任一項之模組，其中該數個擺錘彈簧元件(140)固定至該擺錘質量塊之一頂側。
  13. 如前述請求項中任一項之模組，其中該擺錘質量塊懸掛件(130)具有一擺錘桿(133)，該擺錘桿(133)在其近端處承載該接頭頭部 (131)。
  14. 如前述請求項中任一項之模組，其中該擺錘桿(133)沿著該懸掛軸線(HA)延伸通過該擺錘質量塊，且該擺錘質量塊在一底側上支承於該擺錘桿(133)之一遠側擋止件上，及/或在一頂側上固持於該擺錘桿(133)之一對立擋止件上。
  15. 如前述請求項中任一項之模組，其中，在該接頭頭部(131)中，一軸承銷(161)固持於一軸承銷收納器(162)中，該擺錘質量塊懸掛件(130)出於構成該滑動軸承之目的而以一可旋轉滑動方式固持於該軸承銷(161)上。
  16. 如前述請求項中任一項之模組，其中該滑動軸承之至少一個滑動表面，尤其是一接頭頭部(131)之至少一個滑動表面，及/或該軸承銷(161)之至少一個滑動表面，及/或該軸承銷收納器(162)之至少一個滑動表面係由滾筒軸承鋼組成，尤其是該滑動軸承係由滾筒軸承鋼組成。
  17. 如前述請求項中任一項之模組，其中該滑動軸承，尤其是該接頭頭部(131)，及/或該軸承銷(161)，及/或該軸承銷收納器(162)具有一腐蝕防護物，尤其是一鋅塗層。
  18. 如前述請求項中任一項之模組，其中，在該接頭頭部(131)之一內環之側處，一軸承銷(161)承載一唇形密封件(169)。
  19. 如前述請求項中任一項之模組，其中該懸掛系統(120)另外具有一拉緊結構(220)，詳言之，該拉緊結構(220)可出於構成延伸於該擺錘質量塊(110)與該軸承結構(150)之間的一防脫落安全設備之目的而以一可設定方式被拉緊。
  20. 如前述請求項中任一項之模組，其中該擺錘系統(101)具有至少一個阻尼器元件，該阻尼器元件被實現為一振幅限制器及/或端位置限制器。
  21. 如前述請求項中任一項之模組，其中該懸掛系統(120)，尤其是該擺錘系統(101)具有一擺錘阻尼件，該擺錘阻尼件經實現以在一自由擺錘運動期間阻尼該擺錘運動。
  22. 如前述請求項中任一項之模組，其中一主動式控制元件連接至該擺錘系統(101)，該主動式控制元件經實現以調節該擺錘質量塊之一自由擺錘運動，尤其是具有一主動式回饋控制系統，該主動式回饋控制系統包含一相位偵測器、一調節器，及用於控制變數之一功率放大器。
  23. 一種振動縮減裝置，尤其是振動吸收裝置，其係針對如前述請求項中任一項之模組(100)、尤其是數個模組至一結構設備之懸掛附接而實現。
  24. 如請求項23之裝置，其特徵為偶數個模組(100)，尤其是具有偶數個，尤其是四個如前述請求項中任一項之模組。
  25. 如請求項23或24之裝置，其中該等振動縮減模組(100)具有相同長度，及/或具有相同擺動方向及/或相同彈簧拉力設定。
  26. 如請求項23至25中任一項之裝置，其中該等振動縮減模組(100)在長度方面及/或在該擺動方向方面及/或在該彈簧拉力設定方面不同。
  27. 一種用於一結構設備之結構區段，尤其是一種用於一風力渦輪機(1000)之塔區段(1100)，該結構設備具有一如請求項1至22中任一項之模組(100)，尤其是具有一如請求項23至26中任一項之裝置，該風力渦輪機(1000)具有一如請求項1至22中任一項之模組(100)。
  28. 如請求項27之結構區段，其中數個模組(100)關於旋轉角以一沿圓周對稱方式安置於在中心安置於一裝置軸線上之一較佳自由中心位置周圍。
  29. 一種風力渦輪機(1000)，其具有一塔(1001)，且具有一短艙(1002)，該短艙(1002)安裝於該塔(1001)上且承載一轉子(1003)，該塔(1001)具有一塔區段(1100)，尤其是一如請求項27及28中任一項之結構區段，該結構區段呈該塔區段之形式，該塔區段(1100)具有一如請求項1至22中任一項之模組，尤其是具有一如請求項23至26中任一項之裝置。
  30. 如請求項29之風力渦輪機(1000)，其中該塔區段(1100)安置於一區域中，該區域位於該塔(1001)之高度的大約2/3處，尤其是大致延伸於該塔之該高度的2/3減該高度之20%至該塔之該高度的2/3加該高度之20%之間。
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