專利名稱：具有制動(dòng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)和制動(dòng)方法和制動(dòng)裝置的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)，具有轉(zhuǎn)子并具有至少一個(gè)傳動(dòng)系，它與用于從傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)連接，還具有用于制動(dòng)至少一個(gè)傳動(dòng)系的傳動(dòng)系部件的制動(dòng)裝置。本發(fā)明還涉及一種用于制動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的制動(dòng)傳動(dòng)系的至少一個(gè)傳動(dòng)系部件的方法， 該風(fēng)力渦輪機(jī)具有轉(zhuǎn)子和至少一個(gè)傳動(dòng)系，它與用于從傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)連接。本發(fā)明還涉及使用制動(dòng)裝置，用于制動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系的至少一個(gè)傳動(dòng)系部件，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有轉(zhuǎn)子并具有至少一個(gè)傳動(dòng)系，它與用于從傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)連接。
背景技術(shù)：
在風(fēng)力渦輪機(jī)中風(fēng)力的動(dòng)能用于使轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過傳動(dòng)系傳遞到發(fā)電機(jī)，它由旋轉(zhuǎn)能產(chǎn)生電能。在正常的運(yùn)行特性下并且在風(fēng)力渦輪機(jī)的所有功能部件完全發(fā)揮功能時(shí)，這個(gè)過程通常沒有外部控制作用地實(shí)現(xiàn)。但是在風(fēng)力渦輪機(jī)的不同事故狀況或臨界的運(yùn)行狀況中必須進(jìn)行傳動(dòng)系制動(dòng)。這一點(diǎn)尤其是必須的，如果風(fēng)力渦輪機(jī)的單個(gè)部件要脫離運(yùn)行并且由于傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可能引起其它損傷的時(shí)候。同樣適用于維護(hù)狀況，在這種狀況中通過專業(yè)人員維護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)。為此專業(yè)人員一般位于風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙里面并且由于傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不僅妨礙專業(yè)人員的工作，而且由于巨大的、 由這個(gè)旋轉(zhuǎn)引起的力嚴(yán)重?fù)p傷操作人員。這意味著，傳動(dòng)系在維護(hù)時(shí)通常必須完全制動(dòng)并且鎖定，用于排除損傷和妨礙操作人員。在風(fēng)力極大、尤其暴風(fēng)或颶風(fēng)時(shí)也必須完全或部分地制動(dòng)傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。只有這樣可以保證，在高風(fēng)速時(shí)不損傷風(fēng)力渦輪機(jī)的功能部件、例如轉(zhuǎn)子上或發(fā)電機(jī)中的功能部件。因此目前對(duì)于工業(yè)使用的具有大功率的、即大于IOOkW的風(fēng)力渦輪機(jī)通常配有制動(dòng)裝置，它們能夠部分且完全地制動(dòng)傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種制動(dòng)裝置一般由至少一個(gè)制動(dòng)鉗組成，分別具有至少一個(gè)制動(dòng)襯片，其中制動(dòng)鉗這樣包括制動(dòng)盤，使制動(dòng)襯片可以頂壓制動(dòng)盤并由此使制動(dòng)盤制動(dòng)其運(yùn)動(dòng)。為此將制動(dòng)盤固定安置在風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系的傳動(dòng)系部件上。因此制動(dòng)盤以與傳動(dòng)系部件相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)；因此通過制動(dòng)其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)反過來也一起制動(dòng)傳動(dòng)系部件。這種制動(dòng)裝置一般通過液壓的或氣動(dòng)的傳遞系統(tǒng)控制。這意味著，利用液壓的或氣動(dòng)的流體在封閉的循環(huán)中實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力傳輸和監(jiān)控。大多由液壓泵或壓縮機(jī)產(chǎn)生所需的液壓壓力。通過打開電磁閥耦入液壓或氣動(dòng)的力。對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)中的制動(dòng)裝置的要求尤其是，使制動(dòng)力能夠可靠地傳遞并且還要施加盡可能恒定的制動(dòng)力。在風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的力特別大，例如比汽車中的驅(qū)動(dòng)鏈作用力高數(shù)倍。風(fēng)力渦輪機(jī)中的制動(dòng)裝置在其整個(gè)使用壽命上除了旋轉(zhuǎn)力以外還承受其它劇烈的機(jī)械負(fù)荷如振動(dòng)、諧振效應(yīng)和阻尼效應(yīng)。尤其在故障狀況中所有作用于傳動(dòng)系并由此作用于發(fā)電機(jī)上的力再一次明顯提高，由此尤其需要使制動(dòng)器可以在較長的時(shí)間上施加恒定的制動(dòng)力并且也在高溫時(shí)可靠地發(fā)揮功能。目前大多由此保證(利用氣動(dòng)或液壓的流體)傳輸?shù)目煽啃?，即使用附加的冷卻和過濾設(shè)備。在此過濾用于保證，使流體對(duì)于每個(gè)時(shí)刻可以這樣使用，即使得可以傳遞全部制動(dòng)力。冷卻用于防止流體過熱并由此防止液壓或氣動(dòng)的管道過負(fù)荷。這意味著，不僅風(fēng)力渦輪機(jī)中的制動(dòng)裝置的氣動(dòng)或液壓的系統(tǒng)而且冷卻或過濾裝置都帶來高的技術(shù)和材料方面的費(fèi)用。因此帶來材料上的高費(fèi)用、風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)備艙內(nèi)部的結(jié)構(gòu)空間、重量和成本等問題。盡管這些費(fèi)用，但是目前使用的(上述的)制動(dòng)裝置由于液壓或氣動(dòng)的傳輸機(jī)構(gòu)的慣性并且由于難以監(jiān)控的電磁閥質(zhì)量差異還是只能非常難以保證得到充分和精確的控制。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供可能性，改善在上述形式的風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部的傳動(dòng)系或其單個(gè)部件的制動(dòng)，最好尤其這樣，使它更可靠或更少維護(hù)地運(yùn)行并且可以節(jié)省成本或材料和工作費(fèi)用。這個(gè)目的通過如權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)和如權(quán)利要求14所述的方法以及使用如權(quán)利要求15所述的制動(dòng)裝置得以實(shí)現(xiàn)。因此在上述形式的風(fēng)力渦輪機(jī)中所述制動(dòng)裝置包括楔形制動(dòng)器。在此所述傳動(dòng)系可以由一個(gè)或由多個(gè)傳動(dòng)系部件構(gòu)成,例如由第一軸和通過傳動(dòng)裝置與第一軸耦聯(lián)的第二軸構(gòu)成。在制動(dòng)裝置范圍內(nèi)使用楔形制動(dòng)器與在現(xiàn)有技術(shù)中常見的上述形式的制動(dòng)裝置相比具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)。尤其要指出，為了制動(dòng)通常需要耗費(fèi)更小的力或者通過這個(gè)力可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)裝置的更大制動(dòng)效果。此外可以非常精確地控制楔形制動(dòng)器并且無需液壓的或氣動(dòng)的管道系統(tǒng)，由此可以避免這種系統(tǒng)的上述的大量技術(shù)問題。當(dāng)然尤其完全無需傳輸流體的過濾以及其冷卻。取而代之，在楔形制動(dòng)器中需要致動(dòng)器，它這樣移動(dòng)制動(dòng)楔，使得產(chǎn)生所期望的制動(dòng)效果，或者說由此降低目前的制動(dòng)效果。楔形制動(dòng)器目前以試驗(yàn)方式在汽車中作為新型制動(dòng)系統(tǒng)使用。例如與此相關(guān)可以參閱文獻(xiàn)“電子的模形制動(dòng)器(Die elektronische Keilbremse) ”(作者 Gombert, Bernd/ Philip Gutengerg,汽車技術(shù)雜志(Automobiltechnische Zeitschrift), 11/08, 108. 2006 年11月，第904-912頁)。這個(gè)文獻(xiàn)也給出傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)與電子楔形制動(dòng)器之間的比較，分別用于汽車應(yīng)用領(lǐng)域中的制動(dòng)系統(tǒng)。該文獻(xiàn)概括了，電子楔形制動(dòng)器需要更少的力消耗并由此需要更少的能量，用于達(dá)到與其它汽車制動(dòng)系統(tǒng)相同的制動(dòng)力。因此在風(fēng)力渦輪機(jī)范圍內(nèi)使用的楔形制動(dòng)器除了這個(gè)優(yōu)點(diǎn)也是特別有效的，因?yàn)楫a(chǎn)生的力大小以及潛在的通過摩擦力產(chǎn)生的熱生成遠(yuǎn)大于在轎車中的應(yīng)用。此外與汽車不同在風(fēng)力渦輪機(jī)中的制動(dòng)全自動(dòng)且沒有機(jī)械再調(diào)節(jié)地實(shí)現(xiàn)，而致動(dòng)器在制動(dòng)器在汽車中運(yùn)行時(shí)最終是人、即司機(jī)。這意味著，在風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系制動(dòng)時(shí)對(duì)于保持制動(dòng)力的絕對(duì)可靠性比在汽車領(lǐng)域中的可靠性提出明顯更高的要求。但是發(fā)明者的試驗(yàn)已經(jīng)給出，楔形制動(dòng)器在風(fēng)力渦輪機(jī)領(lǐng)域中的運(yùn)行是這樣的可靠，以至于它足可以在那里使用，其中在這種工業(yè)應(yīng)用中這些優(yōu)點(diǎn)甚至還提高首先，上述問題在按照現(xiàn)有技術(shù)的制動(dòng)裝置中比在約IOOkW數(shù)量級(jí)的內(nèi)燃機(jī)中的技術(shù)應(yīng)用中明顯更突出，因?yàn)楝F(xiàn)代結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)力渦輪機(jī)絕對(duì)具有超過IMW的額定功率。第二，由于設(shè)備的尺寸也存在明顯更大的結(jié)構(gòu)空間用于制動(dòng)裝置，因此最終可以使用更簡單結(jié)構(gòu)形式的楔形制動(dòng)器并且甚至還帶來更好的空間節(jié)省效果。因此例如制動(dòng)盤在風(fēng)力渦輪機(jī)中相應(yīng)地明顯更大并因此比在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的情況提供更多的用于楔形制動(dòng)器的制動(dòng)楔的作用面。第三，在這里從致動(dòng)器到實(shí)際的制動(dòng)器的力傳遞比在汽車領(lǐng)域中具有明顯更重要的作用。最后，楔形制動(dòng)器由于其明顯更精細(xì)的控制性提供了可能性，即起到減振振動(dòng)的附加效應(yīng)，如同下面還要詳細(xì)解釋的那樣。在本發(fā)明中不涉及從一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域到另一技術(shù)領(lǐng)域的原理簡單轉(zhuǎn)換，而是涉及在中間技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用的系統(tǒng)對(duì)于工業(yè)應(yīng)用的成功改型，其中值得期待的是，將克服大量額外阻礙(例如數(shù)量級(jí)、 力的大小和振動(dòng)效應(yīng))。按照本發(fā)明上述形式的方法由此得到改進(jìn)，利用包括楔形制動(dòng)器的制動(dòng)裝置執(zhí)行制動(dòng)。如上所述，借助于楔形制動(dòng)器能夠在制動(dòng)期間明顯更好地監(jiān)控制動(dòng)過程，同時(shí)更簡單且以更少的力和能量消耗實(shí)現(xiàn)高的且恒定的制動(dòng)效果。由此比在傳統(tǒng)的制動(dòng)裝置需要明顯更少的運(yùn)行費(fèi)用，如同上面已經(jīng)描述過的那樣。相應(yīng)地本發(fā)明也包括使用包括楔形制動(dòng)器的制動(dòng)裝置，用于制動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系的至少一個(gè)傳動(dòng)系部件，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有轉(zhuǎn)子并具有至少一個(gè)傳動(dòng)系，它與用于從傳動(dòng)系的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)連接。由從屬權(quán)利要求以及下面的描述給出本發(fā)明的其它特別有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)和改進(jìn)方案。同時(shí)按照本發(fā)明的方法以及按照本發(fā)明的應(yīng)用也對(duì)應(yīng)于風(fēng)力渦輪機(jī)的從屬權(quán)利要求得到改進(jìn)。原則上在楔形制動(dòng)器中能夠通過機(jī)械的傳遞系統(tǒng)、例如通過連桿傳動(dòng)和/或齒輪傳動(dòng)和/或繩索或在個(gè)別情況下也液壓或氣動(dòng)地、或者也通過人為的影響實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果的控制。為了提高制動(dòng)效果的精度并且還為了更好地保證可靠且可控的過程，優(yōu)選使用電子楔形制動(dòng)器，其具有電子的制動(dòng)力調(diào)節(jié)。在此產(chǎn)生電子的控制命令，其可以通過傳遞線直接傳遞到致動(dòng)器并且由致動(dòng)器通過相應(yīng)地調(diào)整楔形致動(dòng)器的位置加以實(shí)施。因此無需利用液壓的傳輸流體的間接傳遞，它帶來對(duì)應(yīng)于上述的多發(fā)故障和多發(fā)維護(hù)。而電子的監(jiān)控和控制也能夠?qū)崿F(xiàn)非常精細(xì)調(diào)節(jié)的制動(dòng)效果，并且這一點(diǎn)實(shí)際上是實(shí)時(shí)的。此外能夠以純電子的調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)，其中用于電子的制動(dòng)力調(diào)節(jié)的控制單元與分析單元連接(或者說包括這種分析單元)，它處理來自制動(dòng)效果測量的制動(dòng)測量信號(hào)，由此使控制單元由這個(gè)信號(hào)處理的結(jié)果可以推導(dǎo)出用于制動(dòng)力調(diào)節(jié)的精細(xì)的控制命令。換言之，在這里首次提供自調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中盡管在制動(dòng)裝置中必然出現(xiàn)磨損，也能夠隨時(shí)實(shí)現(xiàn)精確的制動(dòng)力調(diào)節(jié)，而且也能在制動(dòng)裝置進(jìn)行的運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明范圍內(nèi)特別優(yōu)選使用用于調(diào)節(jié)制動(dòng)力的控制單元，它在運(yùn)行中有效地反作用于至少一個(gè)傳動(dòng)系部件的振動(dòng)。因此該控制單元啟動(dòng)一種“制動(dòng)程序”，它由各傳動(dòng)系部件的振動(dòng)測量推導(dǎo)出控制命令，它們適用于，使傳動(dòng)系部件與振動(dòng)頻率相反地制動(dòng)。通過這種方式阻擋傳動(dòng)系部件的振動(dòng)并且有效減振地反作用于振動(dòng)。通過這種方式和方法能夠首次實(shí)現(xiàn)有效的主動(dòng)的防止傳動(dòng)系部件劇烈振動(dòng)的反制措施。這意味著，在風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙中產(chǎn)生明顯更少的由于這種振動(dòng)引起的損傷隱患并且有效地防止風(fēng)力渦輪機(jī)的不同功能部件提前老化。因此這種可控的反制措施的最終作用是，能夠整體上明顯提高風(fēng)力渦輪機(jī)的使用壽命。這種借助于制動(dòng)裝置的振動(dòng)減振在按照現(xiàn)有技術(shù)的具有常見的制動(dòng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)中顯然不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@些制動(dòng)裝置(由于其慣性)不能在精度和時(shí)間準(zhǔn)確度上做出反應(yīng)。按照優(yōu)選的實(shí)施例所述傳動(dòng)系包括第一軸和第二軸作為傳動(dòng)系部件，它們通過加速器相互連接。在此加速器將第一軸中的低轉(zhuǎn)速變速成第二軸的更高轉(zhuǎn)速，由此一方面可以驅(qū)動(dòng)更輕的發(fā)電機(jī)，另一方面可以更精細(xì)地調(diào)節(jié)傳動(dòng)系的制動(dòng)因此可以更精確地實(shí)現(xiàn)更快旋轉(zhuǎn)的軸(與轉(zhuǎn)子和與轉(zhuǎn)子直接連接的第一軸的轉(zhuǎn)速相比)的制動(dòng)，因?yàn)橹苿?dòng)效果在轉(zhuǎn)速降低的絕對(duì)值中可以比在緩慢旋轉(zhuǎn)的軸中更簡單地測得。此外由此使第二軸比緩慢旋轉(zhuǎn)的第一軸更少地承載。因此在這種具有第一軸和第二軸的風(fēng)力渦輪機(jī)中特別優(yōu)選，使所述楔形制動(dòng)器設(shè)置在第二軸的部位。按照本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)最好還包括用于電子的調(diào)節(jié)制動(dòng)力的控制單元，該控制單元由至少一個(gè)傳感器獲得信號(hào)，該傳感器測量在運(yùn)行中傳動(dòng)系部件旋轉(zhuǎn)的參數(shù)值和/或涉及風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部部位中的溫度的參數(shù)值和/或風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的天氣特性的參數(shù)值。傳動(dòng)系部件旋轉(zhuǎn)的參數(shù)值尤其包括用于各傳動(dòng)系部件的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或振動(dòng)的測量值。振動(dòng)的測量例如用于反作用這個(gè)振動(dòng)(見上述)，而關(guān)于轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩的信息能夠特別地用于，當(dāng)超過確定的閾值并由此最終推導(dǎo)出故障狀況時(shí)，自動(dòng)引發(fā)制動(dòng)。關(guān)于天氣值或溫度值也是類似的，因?yàn)橥饨鐪囟然蝻L(fēng)力參數(shù)或其它參數(shù)能夠得到推斷，是否需要部分或完全地制動(dòng)傳動(dòng)系，用于保證風(fēng)力渦輪機(jī)在暴風(fēng)特性中的安全。內(nèi)部溫度也是重要的，因?yàn)橛纱丝梢酝茢嘤捎诹悴考显黾拥哪Σ烈鸬倪\(yùn)行干擾或類似的故障。所述控制單元也是以傳感器為基礎(chǔ)的控制器并且可以處理許多可能的輸入?yún)?shù)，它們尤其根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝地點(diǎn)、大小和結(jié)構(gòu)形式是重要的參數(shù)。這種風(fēng)力渦輪機(jī)的特別有利的改進(jìn)方案是，所述控制單元在運(yùn)行中在超過涉及至少一個(gè)基于其中一個(gè)傳感器的參數(shù)值的閾值時(shí)開始利用楔形制動(dòng)器執(zhí)行制動(dòng)、優(yōu)選完全制動(dòng)傳動(dòng)系。該控制單元也導(dǎo)入傳動(dòng)系旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的緊急制動(dòng)。相應(yīng)地這樣選擇各閾值，在超過閾值時(shí)由此可能以高度可能性存在對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行或者其單個(gè)部件的危險(xiǎn)。相應(yīng)的閾值不僅可能涉及內(nèi)部溫度，而且可能涉及其它上述的測量值或者根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)形式也包括以其它參數(shù)為基礎(chǔ)的其它閾值。所述楔形制動(dòng)器最好包括下面的部件
-與要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件連接的制動(dòng)盤，
-設(shè)置在制動(dòng)盤的至少一個(gè)扁平側(cè)面上的、固定安裝的、具有導(dǎo)向面的固定結(jié)構(gòu)，
-支承在導(dǎo)向面上的制動(dòng)楔，具有面對(duì)導(dǎo)向面的表面，它在其形狀上與導(dǎo)向面的形狀對(duì)
應(yīng)，
-致動(dòng)器，它在運(yùn)行中使制動(dòng)楔沿著導(dǎo)向面移動(dòng)。所述制動(dòng)楔與導(dǎo)向面不僅可以直接接觸而且可以間接接觸。制動(dòng)楔例如可以通過滾子與導(dǎo)向面連接或者借助于適合的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)在其上沿著滑動(dòng)。所述制動(dòng)楔最好包括安置在制動(dòng)楔的朝制動(dòng)盤方向上與導(dǎo)向面對(duì)置的側(cè)面上的制動(dòng)襯片，它在制動(dòng)運(yùn)行中頂壓在制動(dòng)盤上。楔形致動(dòng)器部件的這種布置可以簡單地組裝 (必要時(shí)可以在現(xiàn)有的制動(dòng)裝置中改裝)并且在操作上是不復(fù)雜的；尤其制動(dòng)楔沿著導(dǎo)向面的導(dǎo)向?qū)е?，通過制動(dòng)楔和導(dǎo)向面的形狀可以事先調(diào)整楔形制動(dòng)器的制動(dòng)效果。例如可以使導(dǎo)向面和/或制動(dòng)楔的造型這樣構(gòu)成，在制動(dòng)楔運(yùn)動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生線性的力增加，而是潛在的或相反只緩慢提高的力增加。具有上述部件的楔形致動(dòng)器有利地通過電動(dòng)機(jī)作為致動(dòng)器，它優(yōu)選由電子的控制單元調(diào)節(jié)。由此能夠使用盡可能廣泛的電子或電的系統(tǒng)，其中只上述的制動(dòng)裝置部件機(jī)械地構(gòu)成并且完全在電子監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。關(guān)于導(dǎo)向面的造型按照其原理上的第一備選方案規(guī)定，它是平面的并且傾斜于要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件的旋轉(zhuǎn)軸線取向。在此所述導(dǎo)向面優(yōu)選陡斜地向著要被制動(dòng)的制動(dòng)盤延伸。這個(gè)第一備選方案的變化是，所述導(dǎo)向面不是平面的，而是滑槽板的形式，它在橫截面中是單調(diào)的、優(yōu)選嚴(yán)格單調(diào)增加或減小的曲線。這導(dǎo)致上述的效應(yīng)，即在制動(dòng)楔位置變化時(shí)非線性地放大制動(dòng)力。優(yōu)選所述制動(dòng)楔具有適配于導(dǎo)向面形狀的形狀。第二原理上的備選方案是鋸齒形的、例如W形的導(dǎo)向面和/或制動(dòng)楔的表面。優(yōu)選不僅導(dǎo)向面而且制動(dòng)楔的表面都類似鋸齒形地構(gòu)成。這種鋸齒形狀在例如在文獻(xiàn)“Testing the Mechatronic Wedge Brake (測試機(jī)電的模形制動(dòng)器)”(作者 Roberts, Richard 等，SAE 論文，2004-01-2766)中的圖I中示出并且在附文中描述。這里說明的教導(dǎo)相應(yīng)地作為教導(dǎo)包含在本專利申請中。但是對(duì)于鋸齒形不必一定是角形鋸齒形狀，而是可以是圓形的形狀。換言之，所述導(dǎo)向面和/或制動(dòng)楔表面具有凸起和凹下，由此使制動(dòng)楔從初始零點(diǎn)可以相對(duì)于導(dǎo)向面在兩個(gè)不同的方向上運(yùn)動(dòng)，用于提高制動(dòng)力。在這個(gè)變化中能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)向面與制動(dòng)楔之間的更緊密接觸；由此可以實(shí)現(xiàn)更緊湊的系統(tǒng)，因?yàn)樗旧碛纱耸歉€(wěn)定的，因?yàn)樵撝苿?dòng)楔基本不能在方向上完全從導(dǎo)向面滑脫。此外已經(jīng)證實(shí)有利的是，按照本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)具有手動(dòng)和/或電動(dòng)運(yùn)行的調(diào)整裝置，其操作能夠?qū)崿F(xiàn)要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件朝規(guī)定的鎖定位置方向旋轉(zhuǎn)。通過這種調(diào)整裝置可以使各個(gè)傳動(dòng)系部件從停止(例如在完全制動(dòng)以后)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，用于帶到更可靠的鎖定位置。但是不必一定借助于楔形制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)鎖定。而是也可以使其它制動(dòng)裝置直接或間接地固定傳動(dòng)系部件，由此例如也可以維護(hù)楔形制動(dòng)器本身。因此特別優(yōu)選使風(fēng)力渦輪機(jī)具有用于使要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件固定在鎖定位置的鎖定裝置，其中該鎖定裝置優(yōu)選作用于制動(dòng)盤上和/或上述調(diào)整裝置的部件上。這個(gè)用于鎖定的制動(dòng)盤例如可以是楔形制動(dòng)器的制動(dòng)盤。但是也可以是其它制動(dòng)裝置的制動(dòng)盤。借助于鎖定裝置能夠無需操縱制動(dòng)裝置地保證停止傳動(dòng)系部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由此也同樣可以維護(hù)制動(dòng)裝置本身。


下面借助于附圖中的實(shí)施例再一次詳細(xì)地解釋本發(fā)明。在此在不同附圖中的相同部件配有一致的標(biāo)記符號(hào)。附圖中
圖I以橫截面圖示出極其簡化的楔形制動(dòng)器原理圖，
圖2以側(cè)視圖示出按照本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的實(shí)施例，在其設(shè)備艙打開的狀態(tài)，
圖3示出圖2中在傳動(dòng)系部件和在風(fēng)力渦輪機(jī)制動(dòng)裝置上的細(xì)節(jié)圖。
具體實(shí)施方式
圖I以側(cè)視圖示出楔形制動(dòng)器43的原理圖。它具有制動(dòng)楔5，該制動(dòng)楔通過滑動(dòng)滾子9沿著固定結(jié)構(gòu)10的導(dǎo)向平面11運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)楔5的表面或支承面12朝向?qū)蚱矫?11的方向，沿著該導(dǎo)向平面支承滑動(dòng)滾子9。制動(dòng)襯片3位于與支承面12相反的制動(dòng)楔5 一側(cè)上，該制動(dòng)襯片朝向制動(dòng)盤42。該制動(dòng)盤42圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向平面11傾斜于軸線，即以不等于180°且不等于90°的角度取向。這意味著，使制動(dòng)盤42在觀察者視線方向上旋轉(zhuǎn)。如果制動(dòng)楔5通過制動(dòng)襯片3頂靠在制動(dòng)盤42上，則在制動(dòng)盤42上產(chǎn)生法向力 F1和在法向力F1的切向上的摩擦力F2。由這兩個(gè)力FpF2的組合形成三角形中的組合的制動(dòng)力F4。在這個(gè)力平衡中產(chǎn)生制動(dòng)盤42的制動(dòng)。如果現(xiàn)在制動(dòng)楔5在軸線A的方向上通過致動(dòng)器力F3繼續(xù)頂壓，則由此形成更大的制動(dòng)力F5。因此通過制動(dòng)楔5在旋轉(zhuǎn)軸線A方向上的移動(dòng)提高楔形制動(dòng)器43的制動(dòng)力。在此所述楔形制動(dòng)器43的制動(dòng)力盡管不正好與致動(dòng)器力F3 —樣大地提高，但是在制動(dòng)楔移動(dòng)以后無需再施加其它附加的力，用于使制動(dòng)楔5保持位置。取而代之產(chǎn)生新的力平衡，具有恒定的制動(dòng)力F5。所需的致動(dòng)器力F3最終取決于制動(dòng)盤42與制動(dòng)襯片3之間的接觸的摩擦特性。當(dāng)不再施加附加的致動(dòng)器力F3使制動(dòng)楔5在軸線A方向上繼續(xù)移動(dòng)時(shí)，所述楔形制動(dòng)器43已經(jīng)達(dá)到其最佳的制動(dòng)點(diǎn)，由此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)期望的制動(dòng)力。調(diào)節(jié)致動(dòng)器力F3的控制單元的最終目的是通過達(dá)到力平衡正好實(shí)現(xiàn)這個(gè)點(diǎn)。圖2示出按照本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)13。它在其前面的、面對(duì)風(fēng)的側(cè)面上具有轉(zhuǎn)子14，它具有多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片19。它們與輪轂17連接。從輪轂17導(dǎo)引第一軸21進(jìn)入到風(fēng)力渦輪機(jī)13的機(jī)艙37內(nèi)部。第一軸通過主支承機(jī)構(gòu)23和第一軛25以及第二軛35 (其位置可以利用電動(dòng)機(jī)29、31調(diào)整)支承在機(jī)艙37里面。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)33將第一軸21的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成第二軸44的旋轉(zhuǎn)，其中第二軸44設(shè)置在加速器33的背離第一軸21的一側(cè)上。第二軸44導(dǎo)引到發(fā)電機(jī)45里面，在其中由第二軸 44的旋轉(zhuǎn)能獲得電流。離合器41用于耦聯(lián)或斷開第二軸44，用于在故障狀況下使發(fā)電機(jī) 45與第二軸44的旋轉(zhuǎn)斷耦聯(lián)。第一軸21和第二軸44是傳動(dòng)系22的公共部件。所述發(fā)電機(jī)45通過水冷卻器49并通過附加的風(fēng)扇51冷卻。代替水冷卻器49也可以使用油冷卻器。在機(jī)艙37的外表面上安置氣象傳感器47，它提供氣象數(shù)據(jù)，例如風(fēng)向、溫度、云和能見度特性等其它數(shù)據(jù)供使用。調(diào)整電機(jī)39位于第二軸44范圍內(nèi)，該電機(jī)嚙合在與第二軸44連接的齒輪40上。 此外制動(dòng)盤42與第二軸44連接，它通過按照本發(fā)明的制動(dòng)裝置43制動(dòng)。 所述機(jī)艙37可旋轉(zhuǎn)地支承在塔架27上。圖3以放大的細(xì)節(jié)示出第二軸44、尤其制動(dòng)裝置43的部位。從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)33起在發(fā)電機(jī)45方向上導(dǎo)引第二軸44 (在這里未示出)。所述齒輪40與調(diào)整電機(jī)39連接，它通過齒輪39a嚙合到齒輪40里面。借助于調(diào)整電機(jī)39可以這樣調(diào)整第二軸44的旋轉(zhuǎn)位置， 使鎖定裝置59在確定的鎖定位置嚙合到齒輪40里面并由此可以使其固定。由此同時(shí)使第二軸44并間接地通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)33也使第一軸21固定并且不能旋轉(zhuǎn)。此外在發(fā)電機(jī)45方向上接著設(shè)置制動(dòng)盤42以及兩個(gè)傳感器63、65，它們一方面測量第二軸44的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩， 另一方面測量其振動(dòng)。按照本發(fā)明并且如同在這里詳細(xì)表明的那樣由楔形制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)用于制動(dòng)制動(dòng)盤42的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)裝置43。這意味著，制動(dòng)楔5按照在圖I中所示的原理沿著滑動(dòng)滾子 9通過導(dǎo)向面51向上或向下運(yùn)動(dòng)，用于實(shí)現(xiàn)在制動(dòng)盤42上所期望的制動(dòng)力F3、F5。除了已經(jīng)在圖I中示出的制動(dòng)襯片3以外，通過制動(dòng)鉗52在與制動(dòng)襯片3對(duì)置的一側(cè)上設(shè)置第二制動(dòng)襯片53，由此使楔形制動(dòng)器43的制動(dòng)楔5的移動(dòng)起到使制動(dòng)盤42在(第一)制動(dòng)襯片 3與第二制動(dòng)襯片53之間楔緊的作用。電的伺服電機(jī)55通過調(diào)整輪57這樣調(diào)整楔形制動(dòng)器43的制動(dòng)楔5的位置，使得達(dá)到所期望的制動(dòng)力F3, F5。由控制單元61控制伺服電機(jī) 55，該控制單元為此由來自傳感器、尤其是轉(zhuǎn)速傳感器63、振動(dòng)傳感器65和氣象傳感器47 的輸入數(shù)據(jù)操縱并由此推導(dǎo)出控制命令，例如用于有效地減振第二軸44的振動(dòng)。來自這些傳感器的數(shù)據(jù)還可以給出有關(guān)結(jié)論，即是否存在故障狀況，由于它們可能使第二軸44或整個(gè)傳動(dòng)系22的轉(zhuǎn)速降低或者完全停止。所述控制單元61也可以最終根據(jù)這些和其它輸入數(shù)據(jù)(例如也包括用于楔形制動(dòng)器43實(shí)際制動(dòng)效果的測量數(shù)據(jù))準(zhǔn)確調(diào)整楔形制動(dòng)器43的最佳瞬時(shí)制動(dòng)力。接著還要再一次指出，在前面詳細(xì)描述的方法以及在所示的風(fēng)力渦輪機(jī)和其部件中僅僅涉及實(shí)施例，它們可以由專業(yè)人員以不同的方式改型，而不離開本發(fā)明的范圍。此外所使用的不定冠詞“一個(gè)”不排除，相關(guān)的特征也可能負(fù)數(shù)存在。此外“單元”也可以由一個(gè)或多個(gè)、空間分布設(shè)置的部件組成。
權(quán)利要求
1.風(fēng)力渦輪機(jī)(13)，具有轉(zhuǎn)子(14)并具有至少一個(gè)傳動(dòng)系(22)，該傳動(dòng)系與用于從傳動(dòng)系(22)的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)(45)連接，還具有用于制動(dòng)傳動(dòng)系(22)的至少一個(gè)傳動(dòng)系部件(21，44)的制動(dòng)裝置(43)，其中該制動(dòng)裝置(43)包括楔形制動(dòng)器。
2.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有電子楔形制動(dòng)器，其具有電子的制動(dòng)力調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有用于調(diào)節(jié)制動(dòng)力的控制單元(61)，它在運(yùn)行中有效地反作用于至少一個(gè)傳動(dòng)系部件(21，44)的振動(dòng)。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述傳動(dòng)系(22)包括第一軸(21)和第二軸(44)作為傳動(dòng)系部件，所述第一軸(21)和第二軸(44)通過加速器(33) 相互連接。
5.如權(quán)利要求4所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述楔形制動(dòng)器設(shè)置在第二軸(44) 的部位中。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有用于電子的調(diào)節(jié)制動(dòng)力的控制單元(61)，該控制單元由至少一個(gè)傳感器(47，63，65)獲得信號(hào)，該傳感器在運(yùn)行中測量傳動(dòng)系部件(21，44)旋轉(zhuǎn)的參數(shù)值和/或涉及風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部部位中的溫度的參數(shù)值和/或風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的天氣特性的參數(shù)值。
7.如權(quán)利要求6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述控制單元(61)在運(yùn)行中在超過涉及至少一個(gè)基于其中一個(gè)傳感器(47，63，65)的參數(shù)值的閾值時(shí)開始利用楔形制動(dòng)器 (43)制動(dòng)、優(yōu)選完全制動(dòng)傳動(dòng)系(22)。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述楔形制動(dòng)器(43)包括下面的部件_與要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件(44)連接的制動(dòng)盤(42)，-設(shè)置在制動(dòng)盤(42)的至少一個(gè)扁平側(cè)面上的、固定安裝的、具有導(dǎo)向面(11)的固定結(jié)構(gòu)(10)，-支承在導(dǎo)向面(11)上的制動(dòng)楔(5 )，具有面對(duì)導(dǎo)向面(11)的表面(12)，所述表面在其形狀上與導(dǎo)向面(11)的形狀對(duì)應(yīng)，-致動(dòng)器(55)，它在運(yùn)行中使制動(dòng)楔(5)沿著導(dǎo)向面(11)移動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有作為致動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)(55)，它優(yōu)選由電子的控制單元(61)調(diào)節(jié)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有平面的、傾斜于要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件(44 )的旋轉(zhuǎn)軸線取向的導(dǎo)向面(11)。
11.如權(quán)利要求8或9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有鋸齒形導(dǎo)向面(11)和/或制動(dòng)楔(5)的表面(12)。
12.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有手動(dòng)和/或電動(dòng)運(yùn)行的調(diào)整裝置(39)，其操作能夠?qū)崿F(xiàn)要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件(44)朝規(guī)定的鎖定位置方向旋轉(zhuǎn)。
13.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，設(shè)有用于使要被制動(dòng)的傳動(dòng)系部件(44)固定在鎖定位置的鎖定裝置(59)，其中該鎖定裝置(59)優(yōu)選作用于制動(dòng)盤(40，42)上和/或按照權(quán)利要求12構(gòu)成的調(diào)整裝置(39)的部件上。
14.一種用于制動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系(22)的至少一個(gè)傳動(dòng)系部件(21，44)的方法， 該風(fēng)力渦輪機(jī)具有轉(zhuǎn)子(14)并具有至少一個(gè)傳動(dòng)系(22)，該傳動(dòng)系與用于從傳動(dòng)系(22) 的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)(45)連接，其中利用包括楔形制動(dòng)器的制動(dòng)裝置(43)執(zhí)行制動(dòng)。
15.包括楔形制動(dòng)器的制動(dòng)裝置(43)的應(yīng)用，用于制動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系(22)的至少一個(gè)傳動(dòng)系部件(21，44)，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有轉(zhuǎn)子(14)并具有至少傳動(dòng)系(22)，該傳動(dòng)系與用于從傳動(dòng)系(22)的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)(45)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)(13)，具有轉(zhuǎn)子(14)并具有至少一個(gè)傳動(dòng)系(22)，它與用于從傳動(dòng)系(22)的旋轉(zhuǎn)獲取電能的發(fā)電機(jī)(45)連接，還具有用于制動(dòng)傳動(dòng)系(22)的至少一個(gè)傳動(dòng)系部件(21,44)的制動(dòng)裝置(43)。在此該制動(dòng)裝置(43)包括楔形制動(dòng)器。本發(fā)明還涉及一種用于制動(dòng)這種傳動(dòng)系(22)的方法以及這樣的制動(dòng)裝置(43)的應(yīng)用。
文檔編號(hào)F03D7/04GK102606398SQ20121001859
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者M.沃萊布 申請人:西門子公司