風(fēng)輪機(jī)的主軸承裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于水平軸風(fēng)輪機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，其包括：主軸，該主軸設(shè)有適于與風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子連接的轉(zhuǎn)子附接法蘭；和主軸承殼體，其具有至少部分地包圍主軸并且從第一端延伸到第二端的主體，從第二端到轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離比從第一端到轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離大，主體在第二端處提供部件附接法蘭以用于殼體至另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的連接，主軸承殼體經(jīng)由第一軸承和第二軸承承載主軸，第二軸承與轉(zhuǎn)子附接法蘭之間的距離比從第一軸承與轉(zhuǎn)子附接法蘭之間的距離大，主軸承殼體具有用于第一軸承的第一座和用于第二軸承的第二座，主軸承殼體包括從主體至少部分地徑向向內(nèi)延伸的座法蘭，第二座位于座法蘭的遠(yuǎn)端上。
【專利說(shuō)明】風(fēng)輪機(jī)的主軸承裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水平軸風(fēng)輪機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，包括:主軸，其具有適于與風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子連接的轉(zhuǎn)子附接法蘭，和主軸承殼體，其經(jīng)由第一軸承和第二軸承承載主軸。本發(fā)明還涉及一種水平軸風(fēng)輪機(jī)的主軸承殼體，其適于至少部分包圍連接到風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子的主軸，主軸承殼體提供大致圓形的部件附接法蘭以用于主軸承殼體至另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的連接，其中所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件和轉(zhuǎn)子位于主軸承殼體的相反兩端。

【背景技術(shù)】
[0002]水平軸風(fēng)輪機(jī)通常包括頂部承載機(jī)艙的塔架，并包括安裝在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)子，該動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)位于所述機(jī)艙中。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)常常包括主軸，齒輪箱和發(fā)電機(jī)。在許多風(fēng)輪機(jī)中，主軸通過(guò)兩個(gè)軸向偏移的軸承被主軸承殼體承載。主軸和齒輪箱輸入軸之間的連接可以是任何適合的形式，例如可以是剛性連接，或者可以包括低速聯(lián)軸器如W02012052022A1中例示的，其在軸的對(duì)準(zhǔn)中允許一些靈活性。在一些情況下，主軸承殼體、齒輪箱和發(fā)電機(jī)都相對(duì)于機(jī)艙的承載結(jié)構(gòu)具有其分別的直接支撐。在其它情況下，如以下例示的，齒輪箱和發(fā)電機(jī)作為懸臂從主軸承殼體伸出，并且在此情況下在主軸承殼體和齒輪箱固定體之間的接頭將承受相當(dāng)大的力。另外，某些類型的低速聯(lián)軸器具有相當(dāng)大的直徑。這就使得任何在主軸承殼體和齒輪箱固定體之間的固定連接都需要大的直徑。例如，主軸承殼體和齒輪箱將經(jīng)由用于主軸和齒輪箱輸入軸之間的低速聯(lián)軸器的相當(dāng)大的罩連接。然而，期望提供一種主軸，在其到齒輪箱的連接處具有相對(duì)較小的直徑，并且因此在主軸和主軸承殼體之間具有小的軸承。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在風(fēng)輪機(jī)中提供高效和可靠的主軸軸承支承以及主軸承殼體和另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件(如齒輪箱)之間的有效連接(尤其是就負(fù)載而言)。
[0004]該目的通過(guò)一種用于水平軸風(fēng)輪機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用于該水平軸風(fēng)輪機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括:
[0005]-主軸，該主軸設(shè)有適于與所述風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子連接的轉(zhuǎn)子附接法蘭；和
[0006]-主軸承殼體，該主軸承殼體具有至少部分地包圍所述主軸并且從第一端延伸到第二端的主體，從所述第二端到所述轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離大于從所述第一端到轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離，所述主體在所述第二端處提供部件附接法蘭以用于所述殼體至另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的連接，
[0007]-所述主軸承殼體經(jīng)由第一軸承和第二軸承承載所述主軸，所述第二軸承與所述轉(zhuǎn)子附接法蘭之間的距離大于所述第一軸承與所述轉(zhuǎn)子附接法蘭之間的距離，
[0008]-所述主軸承殼體具有用于第一軸承的第一座和用于第二軸承的第二座，
[0009]-所述主軸承殼體包括從所述主體至少部分地徑向向內(nèi)延伸的座法蘭，所述第二座位于所述座法蘭的遠(yuǎn)端上。
[0010]優(yōu)選地，主軸承殼體的主體沿著主軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。在一些實(shí)施例中，所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件是低速聯(lián)軸器蓋。在其它實(shí)施例中，主軸承殼體的部件附接法蘭適于所述殼體至齒輪箱或發(fā)電機(jī)的固定部的直接連接。
[0011]座法蘭從殼體主體至少部分地徑向向內(nèi)延伸提供相對(duì)于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線定位在第二座的徑向外側(cè)的部件附接法蘭，即:座法蘭的延伸具有在徑向方向上的分量；其也可以具有平行于旋轉(zhuǎn)軸線的分量，但是在任何情況下法蘭都是從主體向內(nèi)定位的，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線成非零角度。
[0012]本發(fā)明允許改進(jìn)在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中操縱的力，其中所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件作為懸臂從主軸承殼體伸出。其原因是可使所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件與主軸承殼體之間的連接相對(duì)較大以減少由懸臂布置引起的彎矩所引發(fā)的力而不會(huì)有損于主軸軸承裝置，主軸軸承裝置可以由主軸大小限定，保持相對(duì)較小。
[0013]因此，縮減的力允許縮減材料。而且，由于主軸承殼體和所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件之間的連接可以獨(dú)立于主軸軸承裝置設(shè)計(jì)，在至所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的連接處具有較大直徑的情況下，可在主軸承殼體中為懸臂布置引起的應(yīng)力提供相對(duì)直的負(fù)載路徑。
[0014]同時(shí)，本發(fā)明是有利的，其中低速聯(lián)軸器具有相對(duì)大的直徑，需要大的聯(lián)軸器蓋。部件附接法蘭可以為了與該蓋連接而做大，而主軸軸承可以保持相當(dāng)小以適應(yīng)主軸。
[0015]優(yōu)選地，所述座法蘭被成形為截錐，其中所述遠(yuǎn)端是該截錐的較窄端，并且其中從所述遠(yuǎn)端到所述轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離大于從所述截錐的較寬端到所述轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離。座法蘭的截錐形狀將提供座法蘭與第二軸承所關(guān)聯(lián)的力路徑的對(duì)齊，尤其是在第二軸承是以如下方式(如下述的附圖中的例子)成角度的錐形滾子軸承的情況下。每個(gè)軸承滾子均具有第一滾子端和第二滾子端，所述轉(zhuǎn)子附接法蘭與所述第一滾子端之間的距離小于所述轉(zhuǎn)子附接法蘭與所述第二滾子端之間的距離，并且所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述第一滾子端之間的距離小于所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述第二滾子端之間的距離。
[0016]本發(fā)明還提供一種用于水平軸風(fēng)輪機(jī)的主軸承殼體，該主軸承殼體適于至少部分包圍與所述風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子連接的主軸，該主軸承殼體提供大致圓形的部件附接法蘭以用于所述主軸承殼體至另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的連接，其中所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件與所述轉(zhuǎn)子位于所述主軸承殼體的相反兩端，所述主軸承殼體具有用于在該主軸承殼體與所述主軸之間的第一軸承的第一軸承座以及用于在所述主軸承殼體與所述主軸之間的第二軸承的第二軸承座，從所述部件附接法蘭到所述第一軸承座的距離大于從所述部件附接法蘭到所述第二軸承座的距離，所述部件附接法蘭的直徑大于所述第一軸承座的直徑，并且所述第二軸承座的直徑等于或小于所述第一軸承座的直徑。
[0017]借此，如上所述，考慮到作為懸臂從主軸承殼體伸出的所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件，大的部件附接法蘭提供良好的力操縱能力，同時(shí)可提供相對(duì)小的第二軸承從而適于最優(yōu)的主軸設(shè)計(jì)。
[0018]在此部件附接法蘭的直徑被理解為用于傳遞部件附接法蘭與所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件之間的負(fù)載的區(qū)域的直徑。例如，在部件附接法蘭和所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件之間具有螺栓連接，具有單排螺栓，這些螺栓基本上平行于主軸的旋轉(zhuǎn)軸線取向的情況下，部件附接法蘭的直徑是由沿著部件附接法蘭分布的一系列螺栓的中心線形成的假想圓的直徑。軸承座的直徑被理解為各自的徑向面向內(nèi)且支承相應(yīng)軸承的座表面的直徑。
[0019]優(yōu)選地，所述部件附接法蘭的直徑與所述第二軸承座的直徑之差是所述第一軸承座的直徑與所述第二軸承座的直徑之差的至少兩倍，優(yōu)選為至少三倍。優(yōu)選地，所述部件附接法蘭的直徑比所述第二軸承座的直徑至少大30%，優(yōu)選為至少大40%，更優(yōu)選為至少大50%。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]本發(fā)明的以下實(shí)施例將參照附圖來(lái)描述，其中
[0021]圖1示出了水平軸風(fēng)輪機(jī)的部分側(cè)視圖；
[0022]圖2示出了風(fēng)輪機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分的截面圖，該截面與風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線一致；
[0023]圖3示出了圖2中的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部分的立體圖；
[0024]圖4示出了部分在圖3中示出的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的立體圖；
[0025]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另選實(shí)施例的風(fēng)輪機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分的截面圖，該截面與風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線一致；以及
[0026]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另選實(shí)施例的風(fēng)輪機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分的截面圖，該截面與風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線一致。

【具體實(shí)施方式】
[0027]在圖1中水平軸風(fēng)輪機(jī)I包括在其頂部承載有機(jī)艙3的塔架，機(jī)艙3適于圍繞垂直軸線相對(duì)于塔架擺動(dòng)。該風(fēng)輪機(jī)也包括轉(zhuǎn)子4，該轉(zhuǎn)子4具有承載有3個(gè)葉片42的輪轂41 ;可選擇地，輪轂41上可以有少于或多于三個(gè)的葉片。輪轂被安裝在容納于機(jī)艙3中的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)上。該動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸5、齒輪箱6和發(fā)電機(jī)7。
[0028]圖2示出了包括主軸5的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件。轉(zhuǎn)子4和主軸5的旋轉(zhuǎn)軸線在圖2中以虛線A標(biāo)出。主軸5在其第一端(圖2的左側(cè))設(shè)有轉(zhuǎn)子附接法蘭5C，其固定連接至輪轂41 (圖1)。在第二端(圖2的右側(cè))，主軸5連接到低速聯(lián)軸器61，低速聯(lián)軸器61則連接到齒輪箱6的輸入軸62。主軸5經(jīng)由主軸承裝置52、53由主軸承殼體51承載。如圖3中可見(jiàn)，主軸承殼體51固定安裝在機(jī)艙結(jié)構(gòu)的床架31上。如圖2中可見(jiàn)，主軸承裝置包括沿著主軸5的旋轉(zhuǎn)軸線A分布的第一軸承52和第二軸承53。第一和第二軸承在此實(shí)施例中是滾子軸承，但是它們中的任何一個(gè)都可以另選地為任何形式的軸承，如球軸承。
[0029]第一軸承52比第二軸承53更靠近輪轂定位。第一軸承52或者更具體地說(shuō)第一軸承52的外圈裝配在由主軸承殼體51提供的第一座511中。第二軸承53靠近低速聯(lián)軸器61定位。第二軸承53的外圈裝配在也由主軸承殼體提供的第二座512中。第一軸承52和第二軸承53的內(nèi)圈裝配在由主軸5提供的各自的座5A、5B中。
[0030]主軸承殼體51包括主體514，其包圍主軸5并且基本平行于旋轉(zhuǎn)軸線A從第一端5141延伸到第二端5142。第一端比第二端更靠近轉(zhuǎn)子。在第二端5142處，主體514提供部件附接法蘭513，用于主軸承殼體51到低速聯(lián)軸器蓋611 (也參見(jiàn)圖3)的固定連接。部件附接法蘭具有大致圓形的截面。部件附接法蘭513相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線A在徑向上位于第二座513外側(cè)。換句話說(shuō)，部件附接法蘭513比第二座512遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線A定位。
[0031]如圖4所示，齒輪箱6和發(fā)電機(jī)7不直接支承在機(jī)艙結(jié)構(gòu)上。相反，它們經(jīng)由低速聯(lián)軸器蓋611作為懸臂從主軸承殼體51伸出。這意味著主軸承殼體51和低速聯(lián)軸器蓋611將受來(lái)自懸臂部件6、7的重量的相當(dāng)大的力。如圖3中所見(jiàn)，主軸承殼體主體514在從部件附接法蘭513朝向轉(zhuǎn)子附接法蘭5C延伸的部分516處被成形為截錐。這將在主軸承殼體主體中為懸臂部件引起的應(yīng)力提供相對(duì)直的負(fù)載路徑。
[0032]為了提供給第二座512較短的徑向距離，主軸承殼體具有座法蘭515。座法蘭515從主體514的內(nèi)表面徑向向內(nèi)延伸。座法蘭515在其內(nèi)側(cè)遠(yuǎn)端設(shè)有第二座。座法蘭515相對(duì)于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線A取向的假想面呈非零角度，并且因此具有截錐形狀，其具有第二座512的端部為截錐的較窄端5151并且定位成與截錐的較寬端5152相比更加遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子4，在較寬端5152處座法蘭515與主體514接合。座法蘭515和主體514之間的接合處定位在距第二端5142和部件附接法蘭513 —定距離處。
[0033]低速聯(lián)軸器61可以是任何一種形式，例如在通過(guò)援引結(jié)合于此的W02012052022A1中描述的方案。在此例中，低速聯(lián)軸器具有兩個(gè)柔性盤612，在其各自的內(nèi)緣分別固定連接到主軸5和齒輪箱輸入軸62。在各自的外緣處，柔性盤612經(jīng)由缸體613固定接合。因此低速聯(lián)軸器將提供一些柔性，以允許可能出現(xiàn)在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的錯(cuò)位和其它非期望的現(xiàn)象。
[0034]由于低速聯(lián)軸器61的設(shè)計(jì)，將具有相對(duì)較大的直徑，并且因此低速聯(lián)軸器蓋611也一樣。如所述，主軸承殼體主體514在從部件附接法蘭513朝向轉(zhuǎn)子延伸的部分516處被成形為截錐(圖3)，并且此為懸臂布置引起的應(yīng)力提供相對(duì)直的負(fù)載路徑。另外，座法蘭515允許主軸承殼體主體514提供大直徑部件附接法蘭513，同時(shí)對(duì)第二軸承53提供剛性支承。實(shí)際上，主體514在第二端5142處的直徑比在第一端5141處的直徑大。部件附接法蘭513的大直徑就負(fù)載而言是有利的，這是因?yàn)橛蓱冶鄄贾靡鸬膹澗貙⒂刹考浇臃ㄌm513中的力抵消，該力比具有小部件附接法蘭時(shí)的力要少。
[0035]進(jìn)一步，座法蘭515的截錐形狀提供法蘭與第二軸承53所關(guān)聯(lián)的力路徑的對(duì)準(zhǔn)，尤其是在后者是錐形滾子軸承，如圖中所示成角度的情況下。如圖4中可見(jiàn)，每個(gè)軸承滾子均具有第一滾子端531和第二滾子端532，轉(zhuǎn)子附接法蘭5C與第一滾子端531之間的距離比轉(zhuǎn)子附接法蘭5C與第二滾子端532之間的距離小，并且從主軸5的旋轉(zhuǎn)軸線A與第一滾子端531之間的距離比旋轉(zhuǎn)軸線A與第二滾子端532之間的距離小。
[0036]部件附接法蘭513的直徑大于第一軸承座511的直徑，第二軸承座512的直徑小于第一軸承座511的直徑。部件附接法蘭513和低速聯(lián)軸器蓋611之間具有螺栓連接，單排螺栓5131基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線A取向。在此，部件附接法蘭513的直徑理解為由沿著部件附接法蘭513分布的一系列螺栓5131的中心線形成的假想圓的直徑。軸承座511、512的直徑被理解為各自的徑向面向內(nèi)且支承相應(yīng)軸承52、53的座表面的直徑。
[0037]圖5示出了部件附接法蘭513定位成與座法蘭515的外圍相鄰的實(shí)施例，即，部件附接法蘭513定位成與座法蘭515和主軸承殼體主體514之間的連接相鄰。
[0038]本發(fā)明也可應(yīng)用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中沒(méi)有任何齒輪箱的渦輪中，即所謂的直驅(qū)式渦輪。因此，本發(fā)明可以具體地應(yīng)用在如圖6中所示的情況，其中發(fā)電機(jī)7作為懸臂從主軸承殼體51伸出，并且主軸5連接到發(fā)電機(jī)7的轉(zhuǎn)子71，例如直接地(如圖6)或者經(jīng)由在所述W02012052022A1中描述的低速聯(lián)軸器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于水平軸風(fēng)輪機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，該動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括: -主軸，該主軸設(shè)有適于與所述風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子連接的轉(zhuǎn)子附接法蘭；和 -主軸承殼體，該主軸承殼體具有至少部分地包圍所述主軸并且從第一端延伸到第二端的主體，從所述第二端到所述轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離大于從所述第一端到所述轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離，所述主體在所述第二端處提供部件附接法蘭以用于所述殼體至另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的連接， -所述主軸承殼體經(jīng)由第一軸承和第二軸承承載所述主軸，所述第二軸承與所述轉(zhuǎn)子附接法蘭之間的距離大于所述第一軸承與所述轉(zhuǎn)子附接法蘭之間的距離， -所述主軸承殼體具有用于所述第一軸承的第一軸承座和用于所述第二軸承的第二軸承座， -所述主軸承殼體包括從所述主體至少部分地徑向向內(nèi)延伸的座法蘭，所述第二軸承座位于所述座法蘭的遠(yuǎn)端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述座法蘭被成形為截錐，其中所述遠(yuǎn)端是該截錐的較窄端，并且其中從所述遠(yuǎn)端到所述轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離大于從所述截錐的較寬端到所述轉(zhuǎn)子附接法蘭的距離。
3.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述第二軸承是滾子軸承，其中每個(gè)軸承滾子均具有第一滾子端和第二滾子端，所述轉(zhuǎn)子附接法蘭與所述第一滾子端之間的距離小于所述轉(zhuǎn)子附接法蘭與所述第二滾子端之間的距離，并且所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述第一滾子端之間的距離小于所述主軸的旋轉(zhuǎn)軸線與所述第二滾子端之間的距離。
4.一種用于水平軸風(fēng)輪機(jī)的主軸承殼體，該主軸承殼體適于至少部分包圍與所述風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子連接的主軸，該主軸承殼體提供大致圓形的部件附接法蘭以用于所述主軸承殼體至另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的連接，其中所述另外的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件與所述轉(zhuǎn)子位于所述主軸承殼體的相反兩端，所述主軸承殼體具有在該主軸承殼體與所述主軸之間的用于第一軸承的第一軸承座以及在所述主軸承殼體與所述主軸之間的用于第二軸承的第二軸承座，從所述部件附接法蘭到所述第一軸承座的距離大于從所述部件附接法蘭到所述第二軸承座的距離，所述部件附接法蘭的直徑大于所述第一軸承座的直徑，并且所述第二軸承座的直徑等于或小于所述第一軸承座的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主軸承殼體，其中，所述部件附接法蘭的直徑與所述第二軸承座的直徑之差是所述第一軸承座的直徑與所述第二軸承座的直徑之差的至少兩倍，優(yōu)選為至少三倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的主軸承殼體，其中，所述部件附接法蘭的直徑比所述第二軸承座的直徑至少大30%，優(yōu)選為至少大40%，更優(yōu)選為至少大50%。
【文檔編號(hào)】F03D11/02GK104364521SQ201380030041
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月10日
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