[发明专利]齿轮箱输入轴与转子旋转轴之间的接头

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机转子的轴与变更所述轴的转数以将其调整至发电机所要求的转数的齿轮箱之间的接头。

前述内容包括用于清洁能源或可再生能源生产的风力涡轮机。

背景技术

驱动机构的标准设计包括将齿轮箱和发电机置于风力涡轮机转子后侧并在吊舱内。这是最紧凑的结构。在这种结构中，转子旋转轴设计和其与驱动机构的集合是风力涡轮机构造设计中的最基本点之一。

通常情况下，转子旋转轴和齿轮箱之间的接头是在车间被制造的，一旦被装配，其被安装在吊舱内，然后被运输到现场用于安装。

转子旋转轴被安装在单独的轴承上，并且通过摩擦型(扼流)接合或螺栓接合连接到齿轮箱旋转轴。在某些设备中的这种接合采用一种安装在形成转子轴和齿轮箱轴的联合体外部的轴环。转子轴被插入到齿轮箱轴上的孔中。液压(或机械)轴环将带有转子轴的空心轴压紧，并通过摩擦传输扭转力矩。

对于具有整体紧凑排布的设备，接头是螺栓接合的并且一个附加物被用于获得更有效的摩擦表面，正如欧洲专利EP2075466所述。

但是，这些类型的接头可能导致如下问题：

对于具有整体紧凑排布的设备，螺栓接合和用在接头上的附加物几乎没有表现出模块性，并且其维护需要吊舱内的操纵空间。由轴环构成的接头在元件的轴向运动期间需要精确调制，更不必说构成轴环材料的高昂价格。

本领域的螺栓接头使用螺栓和螺钉的组合，以确保法兰比相应通过摩擦单独传送扭矩的要小。这被用来避免齿轮箱轴承、轴本身和法兰的尺寸的不佳。然而，摩擦型接头对于安装和拆卸是更加通用的，并且更好的分布功和张力。

驱动机构的装配和随后的保养/维护是高度实质性的并直接地影响风力涡轮机的成本。转子轴传输大量的应力并且其与齿轮箱轴的接合必须被极详细地计算。这些元件为旋转轴并且通常被它们的相应盖子覆盖。它们的可替换性和可达性必须被记住。

发明内容

主要由于空间问题，这种新的设计包含附有过盈接合的模块化、多功能性和坚固性的螺栓接合的联合的开发。

因此，本发明的一个目的是获得一种较目前市场上那些要轻的驱动机构。

本发明的另一个目的是实现更简单的装配和反过来的拆卸(为了齿轮箱的更换)。

同样地，本发明的另一个目的是设计并利用一种法兰作为接合中的单一件，所述法兰由结构钢形成并能够承受在装配期间升高的温度。

最后，本发明的另一个目的是接头由一个法兰提供，所述法兰联合过盈接合和借助摩擦力的螺栓接合。

上述目的通过提供一种结合的法兰(banded flange)和一种具体的装配方法来实现，所述方法先加热法兰，关键在于造成装配过盈的应力。在缓慢的加热过程之前，所述法兰件经过表面处理使法兰得到抗腐蚀保护并且其摩擦系数增大。结合的法兰表现为被指定为承受疲劳载荷的压力元件。键槽和其相对应的键(位于接合的部件之间)为极端应力带来差动，并且减少了接合(band)的尺寸。

这种新的设计的主要优点是成本和重量的减少，以及法兰紧固到轴上的坚固性。

附图说明

为了解释转子旋转轴和齿轮箱输入轴装配的优选方法，在此包括以下附图：

图1示出了转子毂和包括转子轴和齿轮箱的驱动机构部分；

图2示出了毂和转子轴的另外一个透视图，具有结合的法兰的示意；

图3示出了上述附图的一个截面；

图4示出了两个部件均具有四分之一截面的转子轴和结合的法兰。

具体实施方式

如图1所示，所示的风力涡轮机转子1是用于三个叶片(图中未示出)的螺旋型。相较于单或双叶片的转子，这种类型的转子1具有增强的结构和空气动力稳定性。能量转化过程涉及将风的动能转化为机械能的转子1、通过齿轮箱3将风力涡轮机中产生的机械动力传输到电力发电机(未示出)的驱动机构2和最终将机械能转换为电力的发电机。

驱动机构2或者说机械传动系统，包括将机械扭矩传输到旋转轴的风力涡轮机的所有元件和部件。因为电力发电机的转速与风力转子1的转速不一致，因此而需要齿轮箱3。齿轮箱3的主体将其相应的低速部分连接到转子轴4或低速轴。最重要的设计参数是在标称条件下由转子轴4传输的扭矩，尽管该扭矩遭受实质变差(substantial variations)。

除了机械制动器的位置和是否具有机械阻尼器以降低振荡扭矩值的传输以外，齿轮箱3的运行率是其与转子轴4的连接。