專利名稱：用于組裝風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的槳距組件的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的實(shí)施例主要涉及用于組裝包括槳距系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法及系 統(tǒng)，并且更具體地涉及用于組裝在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的槳距組件的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
至少一些公知的風(fēng)力渦輪機(jī)包括聯(lián)接在葉片與槳轂之間的軸承，以及用于對(duì)附接 到軸承上的葉片進(jìn)行定位的槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)操作成用以調(diào)整葉片的槳距。隨 著時(shí)間的推移，軸承的槳距軸承齒可變得受到磨損。當(dāng)槳距軸承齒變得受到磨損時(shí)，槳距驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)在調(diào)整葉片槳距的操作中就變得效率較低。在一些情況下，槳距軸承齒可能失效，導(dǎo) 致槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能使葉片旋轉(zhuǎn)。在至少一些公知的風(fēng)力渦輪機(jī)中，在移除各葉片和調(diào)整 槳距軸承以接合新的槳距軸承齒之前必須從風(fēng)力渦輪機(jī)移除整個(gè)槳轂和轉(zhuǎn)子。在一些風(fēng)力 渦輪機(jī)中，葉片長(zhǎng)度在60-100米之間，且因此，替換齒已磨損的軸承會(huì)很昂貴且耗時(shí)。在操作期間，磨損的槳距軸承齒可能使葉片從期望的槳距設(shè)置不合需要地移動(dòng)。 在一些情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片非對(duì)稱地加載槳轂和轉(zhuǎn)子軸，且可造成葉片成為不平衡 的。取決于轉(zhuǎn)子的不平衡程度，轉(zhuǎn)子和其它傳動(dòng)系構(gòu)件會(huì)引起負(fù)載增大。此外，轉(zhuǎn)子相對(duì)于 風(fēng)的位置可引起轉(zhuǎn)子和其它傳動(dòng)系構(gòu)件上的負(fù)載增大。因此，期望的是提供一種能夠調(diào)整槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而無(wú)需從風(fēng)力渦輪機(jī)移除槳轂和 /或轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，提供了一種組裝在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的槳距組件的方法。該方法包括將 槳距軸承聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)的槳轂上，其中，槳距軸承包括多個(gè)軸承齒。槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接 到槳距軸承上，以便槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接觸第一組軸承齒。多個(gè)軸承段聯(lián)接到槳距軸承上，以促 使槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有選擇地接觸第二組軸承齒。另一方面，提供了一種在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的槳距組件。該槳距組件包括可旋轉(zhuǎn) 地聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)槳轂上的槳距軸承，其中，該槳距軸承包括多個(gè)軸承齒。槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 聯(lián)接到槳距軸承上，且與第一組多個(gè)軸承齒相接觸。多個(gè)軸承段中的至少一個(gè)聯(lián)接到槳距 軸承上，以促使槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有選擇地接觸第二組軸承齒。又一方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括槳轂和構(gòu)造成用以圍繞槳 距軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)葉片。槳距軸承可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到槳轂上，且包括多個(gè)軸承齒。槳距 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接到槳距軸承上，且與第一組多個(gè)軸承齒相接觸。多個(gè)軸承段中的至少一個(gè)聯(lián) 接到槳距軸承上，用于促使槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有選擇地接合第二組軸承齒。本文所述的實(shí)施例有助于在不需要從風(fēng)力渦輪機(jī)移除槳轂和/或轉(zhuǎn)子的情況下 調(diào)整槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。更具體而言，本文所述的槳距組件能使葉片相對(duì)于槳距軸承有選擇地 旋轉(zhuǎn)，以便槳距驅(qū)動(dòng)件可在無(wú)需從風(fēng)力渦輪機(jī)移除槳轂和/或轉(zhuǎn)子的情況下接合新的槳距 軸承齒。


圖1至圖4示出了本文所述的系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例。圖1為示例性風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)圖。圖2為可結(jié)合圖1中所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)使用的示例性機(jī)艙的截面簡(jiǎn)圖。圖3為可結(jié)合圖1中所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)使用的示例性槳距組件的透視圖。圖4為可結(jié)合圖3中所示的槳距組件使用的示例性軸承段的放大簡(jiǎn)圖。零件清單100風(fēng)力渦輪機(jī)102 塔架104 表面IO6 機(jī)艙108 轉(zhuǎn)子110 槳轂111槳轂外壁112轉(zhuǎn)子葉片114旋轉(zhuǎn)軸線116偏航軸線118槳距軸線120轉(zhuǎn)子葉片根部部分122負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域124 風(fēng)向125葉片末梢部分126葉片表面區(qū)域130槳距組件131槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)132發(fā)電機(jī)134轉(zhuǎn)子軸136齒輪箱138高速軸140聯(lián)接件142支承件144支承件145傳動(dòng)系146偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)148氣象桿150控制系統(tǒng)152支承軸承154支承軸承
5
160槳距軸承162軸承段164 內(nèi)環(huán)166夕卜環(huán)168環(huán)形凹槽170 材料172 第一部分174 第二部分176 排180槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)184槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱186槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪(pinion)188槳距軸承齒190多個(gè)促動(dòng)器200 第一部件202 第二部件210 上部212 下部214上表面216第一部件內(nèi)表面218第一部件下表面220 開孑L (bore)222 多個(gè)開口224 螺栓230第一環(huán)形空間232T形支架或C形支架234 軸承236環(huán)形空間240上表面242下表面244下開孔246 法蘭248 開 口250 螺栓260 第一組270槳距軸承齒
具體實(shí)施例方式本文所述的實(shí)施例包括風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)，該風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)使得能夠在不需要移除風(fēng)力渦輪機(jī)的槳轂和/或轉(zhuǎn)子的情況下維護(hù)槳距軸承組件。更具體而言，本文所述的槳 距組件能使槳距驅(qū)動(dòng)裝置移動(dòng)以接合新的槳距軸承齒。如文中所用，用語(yǔ)"葉片"旨在代表在相對(duì)于周圍流體運(yùn)動(dòng)時(shí)提供反作用力的任 何裝置。如文中所用，用語(yǔ)"風(fēng)力渦輪機(jī)"旨在代表通過風(fēng)能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)能、且更具體而言是 將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的任何裝置。如文中所用，用語(yǔ)"風(fēng)力發(fā)電機(jī)"旨在代表通過由 風(fēng)能產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能來(lái)發(fā)電、且更具體而言是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的任何 風(fēng)力渦輪機(jī)。圖1為示例性風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100的簡(jiǎn)圖。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 100為水平軸式風(fēng)力渦輪機(jī)。作為備選，風(fēng)力渦輪機(jī)100可為垂直軸式風(fēng)力渦輪機(jī)。在示 例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)100包括從支承表面104延伸且聯(lián)接到該支承表面104上的塔 架102。塔架102通過錨定螺栓或經(jīng)由基座安裝件(兩者均未示出)而聯(lián)接到表面104上。 機(jī)艙106聯(lián)接到塔架102上，而轉(zhuǎn)子108聯(lián)接到機(jī)艙106上。轉(zhuǎn)子108包括可旋轉(zhuǎn)的槳轂 110以及聯(lián)接到槳轂110上的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片112。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子108包括三個(gè)轉(zhuǎn) 子葉片112。作為備選，轉(zhuǎn)子108可具有使風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100能夠起到如本文所述作用的 任意數(shù)目的轉(zhuǎn)子葉片112。塔架102為使風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100能夠起到如本文所述的作用 的任何適合的高度或構(gòu)成。轉(zhuǎn)子葉片112圍繞轉(zhuǎn)子槳轂110間隔開，以有助于使轉(zhuǎn)子108旋轉(zhuǎn)，從而將風(fēng)124 中的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成可用的機(jī)械能，且隨后轉(zhuǎn)化成電能。轉(zhuǎn)子108和機(jī)艙106關(guān)于偏航軸線116 圍繞塔架102旋轉(zhuǎn)，以便控制轉(zhuǎn)子葉片112相對(duì)于風(fēng)124向的投影。通過在多個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)移 區(qū)域122處將葉片根部部分120聯(lián)接到槳轂110上，轉(zhuǎn)子葉片112與槳轂110配合。負(fù)載 轉(zhuǎn)移區(qū)域122均具有槳轂負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域和葉片負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域(兩者均未在圖1中示出)。 轉(zhuǎn)子葉片112上引起的負(fù)載經(jīng)由負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域122傳遞至槳轂110。各轉(zhuǎn)子葉片112還包 括葉片末梢部分125。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片112具有處在30米(m) (98英尺(ft))至50m(164ft) 之間的長(zhǎng)度。作為備選，轉(zhuǎn)子葉片112可具有使風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)能夠起到如本文所述的作 用的任何長(zhǎng)度。當(dāng)風(fēng)124接觸各轉(zhuǎn)子葉片112時(shí)，各轉(zhuǎn)子葉片112上產(chǎn)生了葉片升力，且當(dāng) 葉片末梢部分125加速時(shí)，引起轉(zhuǎn)子108圍繞旋轉(zhuǎn)軸線114旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角(未示出)，也即確定各轉(zhuǎn)子葉片112相對(duì)于風(fēng)124向的投 影的角，可通過槳距組件130予以改變。具體而言，增大轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角會(huì)減小暴露 在風(fēng)124中的葉片表面區(qū)域126量，且相反而言，減小轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角會(huì)增大暴露在 風(fēng)124中的葉片表面區(qū)域126量。對(duì)于各轉(zhuǎn)子葉片112而言，轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角圍繞 槳距軸線118調(diào)整。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角單獨(dú)地受到控制。作為備 選，轉(zhuǎn)子葉片112的槳距可作為整體受到控制。風(fēng)力渦輪機(jī)110還包括槳距組件130，該槳距組件130包括槳距軸承160和多個(gè) 軸承段162。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)100包括與各轉(zhuǎn)子葉片112對(duì)應(yīng)的三個(gè)槳距 組件130。作為備選，風(fēng)力渦輪機(jī)100包括任意數(shù)目的槳距組件130，該任意數(shù)目對(duì)應(yīng)于使 風(fēng)力渦輪機(jī)100能夠起到如本文所述的作用的轉(zhuǎn)子葉片112的數(shù)目。槳距軸承160聯(lián)接到 槳轂110和軸承段162上，且位于槳轂110與軸承段162之間。軸承段162還聯(lián)接到轉(zhuǎn)子 葉片112上，且位于槳距軸承160與轉(zhuǎn)子葉片112之間。更具體而言，軸承段162聯(lián)接到轉(zhuǎn)
7子葉片的根部部分120上。在示例性實(shí)施例中，槳距軸承160通過使轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳 距軸線118旋轉(zhuǎn)而調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角。軸承段162使轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳距軸線 118且相對(duì)于槳距軸承160旋轉(zhuǎn)。圖2為示例性風(fēng)力渦輪機(jī)100的機(jī)艙106的截面簡(jiǎn)圖。風(fēng)力渦輪機(jī)100的各種構(gòu) 件收容在風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙106中。在示例性實(shí)施例中，機(jī)艙106包括聯(lián)接到一個(gè)轉(zhuǎn)子葉 片112(圖1中所示)上的一個(gè)槳距組件130，其中，槳距組件130沿槳距軸線118調(diào)節(jié)相關(guān) 轉(zhuǎn)子葉片112的槳距。圖2中僅示出了三個(gè)槳距組件130中的一個(gè)。在示例性實(shí)施例中， 各槳距組件130均包括至少一個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)131。槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)131為使槳距組件130 能夠起到如本文所述的作用的由電力驅(qū)動(dòng)的任何馬達(dá)。作為備選，槳距組件130可包括任 何適合的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、布置和/或構(gòu)件，例如但不限于，液壓缸、彈簧和/或伺服機(jī)構(gòu)。此外， 槳距組件130可通過任何適合的方式驅(qū)動(dòng)，例如但不限于液壓流體和/或機(jī)械動(dòng)力(例如 但不限于引起的彈簧力和/或電磁力)。機(jī)艙106還包括轉(zhuǎn)子108，該轉(zhuǎn)子108經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸134 (有時(shí)稱為主軸或低速軸)、 齒輪箱136、高速軸138和聯(lián)接件140可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到位于機(jī)艙106內(nèi)的發(fā)電機(jī)132上。軸 134的旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)齒輪箱136，齒輪箱136隨后驅(qū)動(dòng)高速軸138。高速軸138經(jīng)由聯(lián) 接件140可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)132，且高速軸138的旋轉(zhuǎn)有助于發(fā)電機(jī)132發(fā)電。齒輪箱 136和發(fā)電機(jī)132分別由支承件142和144支承。在示例性實(shí)施例中，齒輪箱136利用雙路 徑幾何形狀來(lái)驅(qū)動(dòng)高速軸138。作為備選，轉(zhuǎn)子軸134通過聯(lián)接件140直接地聯(lián)接到發(fā)電機(jī) 132 上。 機(jī)艙106還包括偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)146，該偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)146可用于使機(jī)艙106和轉(zhuǎn) 子108關(guān)于偏航軸線116 (圖1中所示)旋轉(zhuǎn)，以便控制轉(zhuǎn)子葉片112相對(duì)于風(fēng)124向的投 影。機(jī)艙106還包括至少一個(gè)氣象桿148，該氣象桿148包括風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速計(jì)(兩者均未在 圖2中示出)。桿148將可包括風(fēng)向和/或風(fēng)速的信息提供給渦輪控制系統(tǒng)150。槳距組 件130聯(lián)接到控制系統(tǒng)150上以便由此進(jìn)行控制。在示例性實(shí)施例中，機(jī)艙106分別還包 括主(或前)支承軸承152和后支承軸承154。支承軸承152和154有助于轉(zhuǎn)子軸134的 徑向支承和對(duì)準(zhǔn)。前支承軸承152在槳轂110附近聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸134上。后支承軸承154 在齒輪箱136和/或發(fā)電機(jī)132附近定位在轉(zhuǎn)子軸134上。作為備選，機(jī)艙106包括使風(fēng) 力渦輪機(jī)100能夠起到如本文所公開的作用的任意數(shù)目的支承軸承。轉(zhuǎn)子軸134、發(fā)電機(jī) 132、齒輪箱136、高速軸138、聯(lián)接件140以及任何相關(guān)的緊固、支承和/或固定裝置(包括 但不限于支承件142和144，以及支承軸承152和154)有時(shí)稱為傳動(dòng)系145。
圖3為槳距組件130的透視圖。圖4為軸承段162的放大簡(jiǎn)圖。在示例性實(shí)施例 中，槳距組件130包括槳距軸承160和多個(gè)軸承段162。各轉(zhuǎn)子葉片112均可圍繞槳距軸 線118旋轉(zhuǎn)。槳距軸承160可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到槳轂外壁111上，以便槳距軸承160可圍繞槳 距軸線118旋轉(zhuǎn)。槳距軸承160包括內(nèi)環(huán)(內(nèi)圈)164和外環(huán)(外圈)166。內(nèi)環(huán)164在外 環(huán)166的徑向內(nèi)側(cè)，且與外環(huán)166大致同心地對(duì)準(zhǔn)。內(nèi)環(huán)164可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到外環(huán)166上， 以便內(nèi)環(huán)164相對(duì)于外環(huán)166圍繞槳距軸線118旋轉(zhuǎn)。內(nèi)環(huán)164具有半徑R1。外環(huán)166牢 固地聯(lián)接到槳轂外壁111上。更具體而言，在示例性實(shí)施例中，外環(huán)166使用多個(gè)螺栓和螺 母聯(lián)接到外壁111上。作為備選，外環(huán)166通過多種方法(包括但不限于保持硬件、焊接和 /或密封方法以及本領(lǐng)域中所公知的設(shè)備)而聯(lián)接到外壁111上。環(huán)形凹槽168限定在內(nèi)
8環(huán)164與外環(huán)166之間，且包括有助于減小內(nèi)環(huán)164與外環(huán)166之間的摩擦的至少一種材 料170。材料170為軸承滾珠、滾柱或潤(rùn)滑劑中的至少一種。多個(gè)軸承段162聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上。在示例性實(shí)施例中，軸承段162圍繞內(nèi)環(huán)164 彼此等距地間隔開周向距離D。在備選實(shí)施例中，軸承段162以使槳距組件130能夠起到如 本文所述的作用的任何距離間隔開。在示例性實(shí)施例中，軸承段162使用多個(gè)螺栓可移除 地聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上。作為備選，軸承段162可通過包括但不限于保持硬件和密封方法的 方法而聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上，以便軸承段162可移除地聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上。軸承段162具有由半徑R2限定的大致弓形形狀，該半徑R2大致類似于內(nèi)環(huán)164的 半徑隊(duì)。軸承段162定向?yàn)榕c外環(huán)166和內(nèi)環(huán)164大致同心，且可圍繞槳距軸線118旋轉(zhuǎn)。 軸承段162包括第一部分172和第二部分174。各轉(zhuǎn)子葉片112均可移除地聯(lián)接到軸承段 162上，以便軸承段162使轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳距軸線118旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片112使用多個(gè)螺 栓可移除地聯(lián)接到軸承段162上。作為備選，轉(zhuǎn)子葉片112可采用使轉(zhuǎn)子葉片112能夠從 軸承段162移除的本領(lǐng)域中所公知的任何方法而聯(lián)接到軸承段162上。在備選實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)164牢固地聯(lián)接到槳轂外壁111上。在這樣的實(shí)施例中，外 環(huán)166可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上，以便外環(huán)166相對(duì)于內(nèi)環(huán)164旋轉(zhuǎn)。在該備選實(shí)施例 中，軸承段162聯(lián)接到外環(huán)166上。槳距組件130還包括槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180。槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180包括槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá) 131、槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱184和槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪186。槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)131聯(lián)接到槳距驅(qū)動(dòng)齒輪 箱184上，以便槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)131將機(jī)械力給予槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱184。槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱184 聯(lián)接到槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪186上，以便槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪186由槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱184旋轉(zhuǎn)。內(nèi) 環(huán)164包括圍繞內(nèi)環(huán)164沿周向間隔開的多個(gè)槳距軸承齒188。槳距軸承齒188接合槳距 驅(qū)動(dòng)小齒輪186，以便槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪186的旋轉(zhuǎn)促使槳距軸承160的內(nèi)環(huán)164旋轉(zhuǎn)。槳 距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180聯(lián)接到控制系統(tǒng)150(圖2中所示)上，用于一旦接收到來(lái)自控制系統(tǒng)150 的信號(hào)時(shí)便調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角。槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)131包括任何適合的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、布 置、器件和/或構(gòu)件，例如但不限于，電動(dòng)馬達(dá)、液壓缸、彈簧和/或伺服機(jī)構(gòu)。此外，槳距驅(qū) 動(dòng)馬達(dá)131可由任何適合的方式驅(qū)動(dòng)，例如但不限于液壓流體、電力、電化學(xué)能和/或機(jī)械 能(例如但不限于彈簧力)。在一些實(shí)施例中，槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)131通過從轉(zhuǎn)子108的旋轉(zhuǎn)慣 量和將能量供給風(fēng)力渦輪機(jī)100的構(gòu)件的儲(chǔ)存能量源(未示出)中的至少一個(gè)中獲得的能 量而驅(qū)動(dòng)。槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180使用槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)131，通過使轉(zhuǎn)子葉片112相對(duì)于槳轂110和 外環(huán)166旋轉(zhuǎn)而改變轉(zhuǎn)子葉片112的槳距角。更具體而言，在示例性實(shí)施例中，槳距驅(qū)動(dòng)小 齒輪186聯(lián)接到槳距軸承160上，以便槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱184的旋轉(zhuǎn)使槳距軸承160、軸承段 162和轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳距軸線118旋轉(zhuǎn)以改變?nèi)~片112的槳距。在風(fēng)力渦輪機(jī)100操 作期間，槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180使各轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳距軸線118旋轉(zhuǎn)有限距離，以便槳距驅(qū) 動(dòng)小齒輪186接觸有限數(shù)目的槳距軸承齒188。槳距組件130還包括促動(dòng)器190，該促動(dòng)器190聯(lián)接到軸承段162的第二部分174 上，用于使轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳距軸線118旋轉(zhuǎn)。在示例性實(shí)施例中，促動(dòng)器190聯(lián)接到 至少一個(gè)軸承段162上。在備選實(shí)施例中，促動(dòng)器190可聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片112上。在另一 實(shí)施例中，槳距組件130包括多個(gè)促動(dòng)器190，該多個(gè)促動(dòng)器190分別聯(lián)接到對(duì)應(yīng)的軸承段
9162上。在示例性實(shí)施例中，促動(dòng)器190還聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上，以便使軸承段162相對(duì)于內(nèi) 環(huán)164旋轉(zhuǎn)。在備選實(shí)施例中，促動(dòng)器190還聯(lián)接到外環(huán)166上。在又一實(shí)施例中，促動(dòng)器 190還在使促動(dòng)器190能夠起到如本文所述的作用的任何適合的位置處聯(lián)接到槳轂110上。至少一個(gè)軸承段162沿槳距軸線118定位成鄰近內(nèi)環(huán)164，使得軸承段162處在內(nèi) 環(huán)164與轉(zhuǎn)子葉片112之間。軸承段162包括第一部件200和第二部件202，該第二部件 202可滑動(dòng)地聯(lián)接到第一部件200上，以便第二部件202可相對(duì)于第一部件200運(yùn)動(dòng)。第一 部件200還牢固地聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上，以便內(nèi)環(huán)164的旋轉(zhuǎn)促使第一部件200旋轉(zhuǎn)。第二 部件202還牢固地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片112上，以便轉(zhuǎn)子葉片112的旋轉(zhuǎn)使第二部件202相對(duì) 于第一部件200運(yùn)動(dòng)。在備選實(shí)施例中，至少一個(gè)軸承段162沿槳距軸線118定位成鄰近 外環(huán)166，使得軸承段162處在外環(huán)166與轉(zhuǎn)子葉片112之間。第一部件200包括上部210和下部212。第一部件200還包括上表面214、內(nèi)表面 216和下表面218。多個(gè)開孔220限定在上部210內(nèi)，且分別從上表面214朝下部212延伸。 在示例性實(shí)施例中，各開孔220均定向成從第一部分172朝第二部分174延伸的一排176。 在備選實(shí)施例中，各開孔220均定向在使槳距組件130能夠起到如本文所述的作用的任何 位置上。內(nèi)環(huán)164包括對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)開孔220的多個(gè)開口 222。各開口 222和開孔220 其尺寸均形成為用以收容經(jīng)由其穿過的螺栓224，以便螺栓224延伸到一個(gè)開孔220中以將 第一部件200聯(lián)接到內(nèi)環(huán)164上。第一環(huán)形空間230限定在下部212內(nèi)，且沿第一部件200 的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。第一環(huán)形空間230其尺寸和定向形成為用以將第二部件202收容于其中。 在示例性實(shí)施例中，第一環(huán)形空間230為T形開口，而第二部件202為T形支架232。在備 選實(shí)施例中，第一環(huán)形空間230為C形開口，而第二部件202為對(duì)應(yīng)的C形支架232。多個(gè) 軸承234位于第一部件200與第二部件202之間。軸承234有助于減小第一部件200與第 二部件202之間的摩擦力。第一部件200包括環(huán)形空間236，該環(huán)形空間236其尺寸和定 向形成為用以收容軸承234。在示例性實(shí)施例中，軸承234為滾珠軸承。在備選實(shí)施例中， 軸承234為滾柱軸承、滾珠軸承和滾柱軸承的組合，或低摩擦墊。在另一備選實(shí)施例中，第 二部件202包括環(huán)形空間236，該環(huán)形空間236其尺寸和定向形成為用以收容多個(gè)軸承234 中的至少一部分。第二部件202包括上表面240和下表面242。在示例性實(shí)施例中，第二部件202插 入第一部件200中，使得上表面240定位成接近第一部件的內(nèi)表面216。第二部件202包 括從下表面242朝第一部件200延伸的多個(gè)開孔244。轉(zhuǎn)子葉片112包括法蘭246，該法蘭 246包括限定于其中的對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)下開孔244的多個(gè)開口 248。在示例性實(shí)施例中，至 少一個(gè)下開孔244與至少一個(gè)開口 248對(duì)準(zhǔn)，以便螺栓250可插入至少一個(gè)下開孔244和 開口 248中。螺栓250插入開口 248和下開孔244中，以便將第二部件202牢固地聯(lián)接到 轉(zhuǎn)子葉片112上。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片112包括上表面214，且沿槳距軸線118定 位成鄰近軸承段162，以便轉(zhuǎn)子葉片上表面214接近第一部件的下表面218和第二部件的下 表面242。如本文所用，用語(yǔ)"接近"意思是在其處或附近。在槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180操作期間，接觸槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪186的第一組260槳距軸承 齒188可變?yōu)槭苣p的，且不能將旋轉(zhuǎn)力從槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180傳遞至槳距軸承160。因此， 成為需要的是使槳距軸承160旋轉(zhuǎn)，以便槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪186重新對(duì)準(zhǔn)(排列)成鄰近第
10二組270槳距軸承齒188。在示例性實(shí)施例中，一旦接收到來(lái)自控制系統(tǒng)150的信號(hào)時(shí)，則 槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180便使槳距軸承160沿第一方向旋轉(zhuǎn)。促動(dòng)器190使軸承段162沿相反的 第二方向圍繞槳距軸線118旋轉(zhuǎn)。更具體而言，促動(dòng)器190聯(lián)接到第二部件202上，且操作 成使第二部件202沿第二方向圍繞槳距軸線118相對(duì)于槳距軸承160旋轉(zhuǎn)。軸承段162的 旋轉(zhuǎn)促使轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳距軸線118沿相反的第二方向旋轉(zhuǎn)，以便轉(zhuǎn)子葉片112和槳 距軸承160沿相反的方向圍繞槳距軸線118相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片112旋轉(zhuǎn)至大致類 似于轉(zhuǎn)子葉片112初始位置的位置。當(dāng)槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)180使槳距軸承160旋轉(zhuǎn)時(shí)，槳距軸 承160旋轉(zhuǎn)，以便新的槳距軸承齒188或第二組270槳距軸承齒188接合槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪 186。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片112和第二部件202保持在固定位置上，而槳距軸承160 圍繞槳距軸線118相對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片112旋轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，槳距軸承160保持在固定 位置上，而轉(zhuǎn)子葉片112圍繞槳距軸線118相對(duì)于槳距軸承160旋轉(zhuǎn)。在槳距軸承160已 經(jīng)旋轉(zhuǎn)之后，槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪186接觸第二組槳距軸承齒270。轉(zhuǎn)子葉片112然后直接聯(lián)接 到槳距軸承160上，而軸承段162從轉(zhuǎn)子葉片112和槳距軸承160移除。上述系統(tǒng)和方法有助于在無(wú)需從風(fēng)力渦輪機(jī)移除槳轂和轉(zhuǎn)子葉片的情況下維護(hù) 槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。更具體而言，聯(lián)接到槳距軸承上的軸承段有助于使槳距驅(qū)動(dòng)組件運(yùn)動(dòng)以接 觸新的槳距軸承齒。此外，聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片上的軸承段使轉(zhuǎn)子葉片能夠沿相反的方向相對(duì) 于槳距軸承旋轉(zhuǎn)。槳距軸承的旋轉(zhuǎn)使槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪能夠接觸新的槳距軸承齒，同時(shí)轉(zhuǎn)子 葉片運(yùn)動(dòng)至大致類似于轉(zhuǎn)子葉片初始定向的位置上。在無(wú)需將槳轂和轉(zhuǎn)子葉片從風(fēng)力渦輪 機(jī)移除的情況下維護(hù)槳距組件的能力消除了對(duì)移除葉片所需的升降起重機(jī)的需要。因此， 顯著地減少了維護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)中的槳距組件所需的成本和人力。減少這些成本延長(zhǎng)了風(fēng)力 渦輪機(jī)槳距組件的預(yù)期操作壽命。上文詳細(xì)描述了用于組裝在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的槳距組件的系統(tǒng)和方法的示例 性實(shí)施例。該系統(tǒng)和方法不限于本文所述的特定實(shí)施例，而相反的是，系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方 法的步驟可與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨(dú)立地和分開地使用。例如，該方法還可用 于結(jié)合其它風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)使用，并且不限于僅與如本文所述的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)一起而予 以實(shí)施。確切而言，示例性實(shí)施例可結(jié)合許多其它的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)應(yīng)用來(lái)執(zhí)行和使用。盡管一些圖中示出了而另一些圖中未示出本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的特定特征，但這 僅是為了方便起見。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖中的任何特征可結(jié)合任何其它附圖中的任何 特征而予以參考和/或主張權(quán)利。本書面說(shuō)明采用包括最佳模式的實(shí)例公開了本發(fā)明，且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能 夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取 得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員所想到的其它實(shí)例。如果這 些其它的實(shí)例具有與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言并無(wú)不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包 括與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的同等結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為這些實(shí)例落在權(quán)利要求的范 圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種在包括多個(gè)葉片(112)的風(fēng)力渦輪機(jī)(100)中使用的槳距組件(130)，所述槳 距組件包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述風(fēng)力渦輪機(jī)的槳轂(110)上的槳距軸承(160)，所述槳距軸承包 括多個(gè)軸承齒(188)，聯(lián)接到所述槳距軸承上且與第一組所述多個(gè)軸承齒相接觸的槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(180)；以及多個(gè)軸承段(162)，所述多個(gè)軸承段中的至少一個(gè)聯(lián)接到所述槳距軸承上，以便促使所 述槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有選擇地接觸第二組軸承齒(270)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳距組件(130)，其特征在于，所述槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(180)使所 述槳距軸承(160)沿第一方向旋轉(zhuǎn)，所述至少一個(gè)軸承段(162)聯(lián)接到所述至少一個(gè)葉片 (112)上，用于使所述至少一個(gè)葉片沿與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳距組件(130)，其特征在于，所述槳距軸承(160)包括 內(nèi)環(huán)(164)；以及在所述內(nèi)環(huán)的徑向外側(cè)的外環(huán)(166)，所述外環(huán)聯(lián)接到所述槳轂(110)上，所述內(nèi)環(huán)聯(lián) 接到所述至少一個(gè)軸承段(162)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的槳距組件(130)，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承段(162)處 在所述槳距軸承(160)與所述至少一個(gè)葉片(112)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳距組件(130)，其特征在于，所述槳距組件(130)還包括聯(lián) 接到所述至少一個(gè)軸承段(162)和所述至少一個(gè)葉片(112)中的一個(gè)上的促動(dòng)器(190)，所 述促動(dòng)器構(gòu)造成用以使所述軸承段圍繞所述槳距軸線(118)旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳距組件(130)，其特征在于，所述至少一個(gè)軸承段(162)包括包括限定于其中的環(huán)形空間(230)的第一部件(200)；以及可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一部件上的第二部件(202)，所述第二部件至少部分地收容在 所述環(huán)形空間中且可相對(duì)于所述第一部件旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的槳距軸承(130)組件，其特征在于，所述第一部件(200)聯(lián)接 到所述槳距軸承(160)上，以便所述第一部件可相對(duì)于所述第二部件(202)旋轉(zhuǎn)，所述第二 部件聯(lián)接到所述至少一個(gè)葉片(112)上，用于使葉片相對(duì)于所述第一部件旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的槳距軸承組件(130)，其特征在于，所述第一部件(200)包括 限定于其中的多個(gè)開孔(220)，所述第一部件通過穿過所述多個(gè)開孔中的至少一個(gè)插入的 至少一個(gè)緊固件而聯(lián)接到所述槳距軸承(160)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的槳距組件，其特征在于，所述槳距軸承包括 內(nèi)環(huán)(164)；以及在所述內(nèi)環(huán)的徑向外側(cè)的外環(huán)(166)，所述外環(huán)聯(lián)接到所述至少一個(gè)軸承段(162)上， 所述內(nèi)環(huán)聯(lián)接到所述槳轂外壁(111)上。
10.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，包括: 槳轂(110)；構(gòu)造成圍繞槳距軸線(118)旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)葉片(112)；可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述槳轂上的槳距軸承(160)，所述槳距軸承包括多個(gè)軸承齒(188)；聯(lián)接到所述槳距軸承上且與第一組所述多個(gè)軸承齒相接觸的槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(180)；以及多個(gè)軸承段(162)，所述多個(gè)軸承段中的至少一個(gè)聯(lián)接到所述槳距軸承上，用于促使所 述槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有選擇地接合第二組軸承齒(270)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于組裝風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的槳距組件的系統(tǒng)和方法。具體而言，提供了一種在包括多個(gè)葉片(112)的風(fēng)力渦輪機(jī)(100)中使用的槳距組件(130)。該槳距組件包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)的槳轂(110)上的槳距軸承(160)，該槳距軸承包括多個(gè)軸承齒(188)；聯(lián)接到槳距軸承上且與第一組多個(gè)軸承齒相接觸的槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(180)；以及多個(gè)軸承段(162)，該多個(gè)軸承段中的至少一個(gè)聯(lián)接到槳距軸承上，以便促使槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有選擇地接觸第二組軸承齒(270)。
文檔編號(hào)F03D7/04GK102003340SQ201010277379
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者D·C·科林, J·M·丹尼爾斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司