[发明专利]具有制动装置的风力涡轮机和制动方法和制动装置的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，具有转子并具有至少一个传动系，它与用于从传动系的旋转获取电能的发电机连接，还具有用于制动至少一个传动系的传动系部件的制动装置。本发明还涉及一种用于制动风力涡轮机的制动传动系的至少一个传动系部件的方法，该风力涡轮机具有转子和至少一个传动系，它与用于从传动系的旋转获取电能的发电机连接。本发明还涉及使用制动装置，用于制动风力涡轮机的传动系的至少一个传动系部件，该风力涡轮机具有转子并具有至少一个传动系，它与用于从传动系的旋转获取电能的发电机连接。

背景技术

在风力涡轮机中风力的动能用于使转子进行旋转运动。这个旋转运动通过传动系传递到发电机，它由旋转能产生电能。在正常的运行特性下并且在风力涡轮机的所有功能部件完全发挥功能时，这个过程通常没有外部控制作用地实现。但是在风力涡轮机的不同事故状况或临界的运行状况中必须进行传动系制动。这一点尤其是必须的，如果风力涡轮机的单个部件要脱离运行并且由于传动系的旋转运动可能引起其它损伤的时候。同样适用于维护状况，在这种状况中通过专业人员维护风力涡轮机。为此专业人员一般位于风力涡轮机的机舱里面并且由于传动系的旋转运动不仅妨碍专业人员的工作，而且由于巨大的、由这个旋转引起的力严重损伤操作人员。这意味着，传动系在维护时通常必须完全制动并且锁定，用于排除损伤和妨碍操作人员。

在风力极大、尤其暴风或飓风时也必须完全或部分地制动传动系的旋转运动。只有这样可以保证，在高风速时不损伤风力涡轮机的功能部件、例如转子上或发电机中的功能部件。

因此目前对于工业使用的具有大功率的、即大于100kW的风力涡轮机通常配有制动装置，它们能够部分且完全地制动传动系的旋转运动。这种制动装置一般由至少一个制动钳组成，分别具有至少一个制动衬片，其中制动钳这样包括制动盘，使制动衬片可以顶压制动盘并由此使制动盘制动其运动。为此将制动盘固定安置在风力涡轮机的传动系的传动系部件上。因此制动盘以与传动系部件相同的旋转速度旋转；因此通过制动其旋转运动反过来也一起制动传动系部件。

这种制动装置一般通过液压的或气动的传递系统控制。这意味着，利用液压的或气动的流体在封闭的循环中实现制动力传输和监控。大多由液压泵或压缩机产生所需的液压压力。通过打开电磁阀耦入液压或气动的力。

对于风力涡轮机中的制动装置的要求尤其是，使制动力能够可靠地传递并且还要施加尽可能恒定的制动力。在风力涡轮机运行时的力特别大，例如比汽车中的驱动链作用力高数倍。风力涡轮机中的制动装置在其整个使用寿命上除了旋转力以外还承受其它剧烈的机械负荷如振动、谐振效应和阻尼效应。尤其在故障状况中所有作用于传动系并由此作用于发电机上的力再一次明显提高，由此尤其需要使制动器可以在较长的时间上施加恒定的制动力并且也在高温时可靠地发挥功能。目前大多由此保证（利用气动或液压的流体）传输的可靠性，即使用附加的冷却和过滤设备。在此过滤用于保证，使流体对于每个时刻可以这样使用，即使得可以传递全部制动力。冷却用于防止流体过热并由此防止液压或气动的管道过负荷。

这意味着，不仅风力涡轮机中的制动装置的气动或液压的系统而且冷却或过滤装置都带来高的技术和材料方面的费用。因此带来材料上的高费用、风力涡轮机设备舱内部的结构空间、重量和成本等问题。尽管这些费用,但是目前使用的（上述的）制动装置由于液压或气动的传输机构的惯性并且由于难以监控的电磁阀质量差异还是只能非常难以保证得到充分和精确的控制。

发明内容

因此本发明的目的是，提供可能性，改善在上述形式的风力涡轮机内部的传动系或其单个部件的制动，最好尤其这样，使它更可靠或更少维护地运行并且可以节省成本或材料和工作费用。

这个目的通过如权利要求1所述的风力涡轮机和如权利要求14所述的方法以及使用如权利要求15所述的制动装置得以实现。

因此在上述形式的风力涡轮机中所述制动装置包括楔形制动器。

在此所述传动系可以由一个或由多个传动系部件构成，例如由第一轴和通过传动装置与第一轴耦联的第二轴构成。

在制动装置范围内使用楔形制动器与在现有技术中常见的上述形式的制动装置相比具有许多重要的优点。尤其要指出，为了制动通常需要耗费更小的力或者通过这个力可以实现制动装置的更大制动效果。此外可以非常精确地控制楔形制动器并且无需液压的或气动的管道系统，由此可以避免这种系统的上述的大量技术问题。当然尤其完全无需传输流体的过滤以及其冷却。取而代之，在楔形制动器中需要致动器，它这样移动制动楔，使得产生所期望的制动效果，或者说由此降低目前的制动效果。