專利名稱：帶有偏向系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)以及對風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行偏向調(diào)整的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有偏向系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)、以及用于對風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行偏向調(diào) 整的方法。
背景技術(shù)：
為了使風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出達(dá)到最大、并降低風(fēng)力渦輪機(jī)上的載荷，與機(jī)艙相 連的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子要始終對正風(fēng)的方向。通常情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)是由塔體和機(jī)艙組 成的，機(jī)艙可轉(zhuǎn)動地安裝在塔體的頂端上。機(jī)艙上帶有轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn) 子葉片，發(fā)電機(jī)將由轉(zhuǎn)子從風(fēng)力中獲取的扭力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏ΑＲ阎氖窃陲L(fēng)力渦輪機(jī)中，使用由馬達(dá)驅(qū)動的偏向系統(tǒng)將機(jī)艙調(diào)整為風(fēng)的方向。 偏向系統(tǒng)通常被布置在塔體的頂端與機(jī)艙之間，此條件下，偏向系統(tǒng)的各個(gè)組成部件既可 被布置在機(jī)艙中，也可被布置在塔體中。偏向系統(tǒng)具有至少一個(gè)調(diào)整驅(qū)動機(jī)和偏向軸承，調(diào) 整驅(qū)動機(jī)中設(shè)置有齒輪箱，偏向軸承的內(nèi)圈或外圈上設(shè)置有齒牙、或者與齒輪輞相連接。另 外，偏向系統(tǒng)上設(shè)置有至少一個(gè)制動單元，該單元通常具有一個(gè)或幾個(gè)與制動盤相配合的 制動卡鉗。每個(gè)制動卡鉗上都帶有制動墊片，當(dāng)制動卡鉗被夾緊時(shí)，制動墊片將緊貼在制動 盤上。與調(diào)整驅(qū)動機(jī)相連的游齒輪與齒圈相嚙合，以便于對機(jī)艙的偏向?qū)?zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，由此 能使機(jī)艙在塔體的頂部上轉(zhuǎn)動。調(diào)整驅(qū)動機(jī)通常被固定在機(jī)艙上，而齒圈相對于塔體卻是 固定不動的。在完成了對機(jī)艙的偏向調(diào)整之后，利用制動單元使機(jī)艙保持不動。這些機(jī)構(gòu) 產(chǎn)生了機(jī)艙所必需的保持力矩。保持力矩被選定為很高的數(shù)值，從而，作用在轉(zhuǎn)子上的風(fēng)力 不會改變機(jī)艙的偏向角度。在對機(jī)艙執(zhí)行偏向調(diào)整的過程中，為了防止機(jī)艙受轉(zhuǎn)子以及可能出現(xiàn)的湍流風(fēng)的 激勵而振蕩，在調(diào)整偏向的過程中對機(jī)艙的運(yùn)動施加阻尼。公知的是甚至在實(shí)施偏向調(diào)整 的過程中，也利用制動單元在制動盤上施加一定的殘余保持力矩。從文獻(xiàn)DE 100 23 440 Cl可了解到，現(xiàn)有技術(shù)中存在這樣的方案在對機(jī)艙實(shí)施 偏向調(diào)整的過程中，留下偏向系統(tǒng)中的一個(gè)或兩個(gè)制動單元實(shí)施制動接合，以保證調(diào)整過 程中所必需的阻尼作用。在此條件下，調(diào)整驅(qū)動機(jī)被設(shè)置成這樣能克服所施加的殘余保持 力矩而對機(jī)艙進(jìn)行調(diào)整。利用制動機(jī)構(gòu)的殘余保持力矩以及偏向調(diào)整中小的圓周速度，在 制動卡鉗與制動盤之間出現(xiàn)了所謂的粘滑效應(yīng)。該粘滑效應(yīng)出現(xiàn)在從靜摩擦到滑動摩擦、 以及從滑動摩擦到靜摩擦的過渡時(shí)刻。由于粘滑效應(yīng)而在塔體與機(jī)艙上產(chǎn)生的振蕩會帶來 機(jī)械載荷。另外，粘滑效應(yīng)的產(chǎn)生伴隨著噪聲的產(chǎn)生。有時(shí)粘滑效應(yīng)所發(fā)出的聲響會超過 法律允許的數(shù)值，從而必須要將該風(fēng)力渦輪機(jī)停車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于如下的目的而作出的提供一種帶有偏向系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)、以及 對機(jī)艙的偏向?qū)?zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明能可靠地避免出現(xiàn)粘滑效應(yīng)、以及粘滑效應(yīng)所伴生的
3振蕩和噪音。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)具有塔體和機(jī)艙，機(jī)艙可轉(zhuǎn)動地安裝在塔體上，且機(jī)艙 的對準(zhǔn)借助于偏向系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。偏向系統(tǒng)具有至少一個(gè)驅(qū)動機(jī)、可轉(zhuǎn)動的偏向軸承、偏向 制動盤、以及至少兩個(gè)制動單元，制動單元可在制動盤上施加保持力矩和/或制動力矩。其 中的至少一個(gè)制動單元包括具有第一摩擦系數(shù)的第一制動墊片。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)的 其它制動單元上配備有具有第二摩擦系數(shù)的第二制動墊片。根據(jù)本發(fā)明，第一、第二制動墊 片的摩擦系數(shù)是互不相同的。利用具有不同摩擦系數(shù)的制動單元，能利用一個(gè)或多個(gè)制動 單元提供機(jī)艙調(diào)整過程中所必需的制動力矩，這些制動單元中制動墊片的摩擦系數(shù)不會導(dǎo) 致出現(xiàn)粘滑效應(yīng)。因而，可避免在對機(jī)艙的偏向?qū)?zhǔn)進(jìn)行調(diào)整的過程中產(chǎn)生出噪音。利用 偏向系統(tǒng)中兩種不同的制動墊片，甚至能避免由粘滑效應(yīng)所產(chǎn)生的沖擊作用。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，第一制動墊片的摩擦系數(shù)小于第二制動墊片的 摩擦系數(shù)。由于制動墊片與制動盤之間的靜摩擦作用，第二制動墊片能將機(jī)艙保持在給定 的位置上。第一制動墊片被設(shè)置為允許制動墊片與制動盤之間產(chǎn)生滑動摩擦。但是，第一 制動墊片的摩擦系數(shù)要足夠高，以保證對調(diào)整運(yùn)動的阻尼作用。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，具有第一制動墊片的制動單元與具有第二制動墊片的制 動單元可被獨(dú)立地啟動。對偏向系統(tǒng)中各個(gè)制動單元的獨(dú)立啟動允許實(shí)現(xiàn)如下的操作利 用一定的制動壓力對具有第一制動墊片的制動單元進(jìn)行加壓，使得機(jī)艙在偏向?qū)?zhǔn)調(diào)整過 程中的運(yùn)動受到阻尼作用，但卻能避免出現(xiàn)粘滑效應(yīng)。在此情況下，避免出現(xiàn)粘滑效應(yīng)的制 動壓力取決于第一摩擦系數(shù)。具有第二制動墊片的制動單元可被選擇性地加壓或卸壓。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，圍繞著聯(lián)接在偏向軸承內(nèi)軸承圈或外軸承圈上的制動 盤，環(huán)形地布置各個(gè)制動單元。優(yōu)選地是，使用由液壓驅(qū)動的制動單元。作為備選措施，還 可將制動盤固定到塔體或機(jī)架上。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，可使用至少兩種不同的制動壓力對具有第一制動墊片 的制動單元進(jìn)行加壓。按照這種方式，在使機(jī)艙保持靜止時(shí)，可使用具有第一制動墊片的制 動單元來增強(qiáng)保持力矩，或者在對機(jī)艙執(zhí)行調(diào)整的過程中，使用該制動單元來施加制動力矩。本發(fā)明的方法被用來在具有偏向系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)上實(shí)施偏向調(diào)整，其中的偏向 系統(tǒng)具有至少一個(gè)調(diào)整驅(qū)動機(jī)、可轉(zhuǎn)動的偏向軸承、至少一個(gè)制動盤、以及至少兩個(gè)制動單 元。至少兩個(gè)制動單元中的至少其中之一上配備有具有第一摩擦系數(shù)的第一制動墊片，且 至少其中一個(gè)制動單元配備有具有第二摩擦系數(shù)的第二制動墊片。根據(jù)本發(fā)明，第一摩擦 系數(shù)小于第二摩擦系數(shù)。在本發(fā)明的方法中，向具有第一制動墊片的至少一個(gè)制動單元施 加第一制動壓力。另外，將配備有第二制動墊片的至少一個(gè)制動單元釋放。本發(fā)明的方法 還包括步驟啟動調(diào)整驅(qū)動機(jī)，以克服由具有第一制動墊片的至少一個(gè)制動單元所施加的 制動壓力，對偏向?qū)?zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。在完成了偏向調(diào)整操作之后，為了將機(jī)艙保持在預(yù)定的位 置上，隨后將向具有第二制動墊片的至少一個(gè)制動單元施加第二制動壓力。在本發(fā)明的方 法中，與制動墊片相適應(yīng)的制動力矩是由其制動墊片的摩擦系數(shù)較小的那些制動單元產(chǎn)生 的，從而可避免在調(diào)整過程中產(chǎn)生粘滑效應(yīng)。在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，具有第二制動墊片的制動單元的制動壓力隨后 還被施加到那些配備有第一制動墊片的制動單元上。按照這種方式，甚至這些制動單元也有助于對機(jī)艙經(jīng)過調(diào)整的偏向?qū)?zhǔn)進(jìn)行保持。在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，為了對調(diào)整運(yùn)動進(jìn)行阻尼而施加到具有第一制 動墊片的制動單元上的第一制動壓力與完成調(diào)整操作之后所施加的制動壓力不同，后者的 制動壓力是為了將機(jī)艙保持不同，其中優(yōu)選地是，第一制動壓力小于第二制動壓力。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，施加到具有第一制動墊片的制動單元上的第一制動壓力等 于為了使機(jī)艙保持不動而施加到具有第二制動墊片的制動單元上的制動壓力。在此情況 下，第一制動墊片必須要具有如下的摩擦系數(shù)如果施加的是為產(chǎn)生保持力矩的制動壓力， 則該摩擦系數(shù)允許對調(diào)整運(yùn)動施加阻尼作用。在制動壓力只具有一個(gè)數(shù)值的情況下，具有 第一制動墊片的制動單元將始終是由該制動壓力進(jìn)行加壓，而具有第二制動墊片的制動單 元的制動壓力卻可選擇性地切換為該數(shù)值或零。


下文將借助于附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施方式作詳細(xì)介紹，在附圖中圖1是風(fēng)力渦輪機(jī)的偏向系統(tǒng)的剖面圖；圖2是風(fēng)力渦輪機(jī)上偏向系統(tǒng)的示意圖；以及圖3示意性地表示了用于對偏向系統(tǒng)的制動單元進(jìn)行控制的液壓系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的偏向系統(tǒng)2的剖視圖。該偏向系統(tǒng)被安裝在機(jī) 艙(圖中未示出)的機(jī)架4(局部示出)上。該偏向系統(tǒng)被用來使機(jī)艙相對于風(fēng)力渦輪機(jī) (局部示出)的塔體6進(jìn)行轉(zhuǎn)動。在此情況下，該轉(zhuǎn)動運(yùn)動基本上是圍繞著塔體的縱向軸線 進(jìn)行的?？爝M(jìn)偏向軸承8的內(nèi)圈10被固定到機(jī)架4上。對應(yīng)的外圈12上設(shè)置有齒圈14， 且該外圈被固定到塔體6上。在外圈12與塔體6之間設(shè)置有制動盤16。借助于齒輪箱20，調(diào)整驅(qū)動機(jī)18對游齒輪22進(jìn)行驅(qū)動，游齒輪22與齒圈14相嚙 合。通過啟動調(diào)整驅(qū)動機(jī)18，可以使機(jī)架4帶著機(jī)艙繞塔體的縱向軸線轉(zhuǎn)動。另外，如圖中示意性表示出的那樣，機(jī)架4上設(shè)置有具有制動卡鉗M的制動單元， 制動卡鉗包夾著制動盤16。在圖示的實(shí)例中，制動卡鉗M是利用中央液壓單元以液壓方式驅(qū)動的，中央液壓 單元被布置在機(jī)艙的機(jī)架4上。在完成了對風(fēng)向的對位調(diào)整之后，通過使與機(jī)架4相連的 制動卡鉗M與固定到塔體上的制動盤16相接合，可將機(jī)艙保持在給定的對準(zhǔn)度上。在此 條件下，向制動卡鉗施加壓力，該壓力產(chǎn)生出保持力矩。各個(gè)制動墊片17被安裝到制動卡 鉗24上。圖2中的示意性透視圖表示了風(fēng)力渦輪機(jī)中安裝在機(jī)架4上的偏向系統(tǒng)。在圖示 的實(shí)例中，設(shè)置有十四個(gè)制動單元Bl到B14，這些制動單元與環(huán)形的制動盤16相接合。圖2所示的制動單元Bl到B14具有不同的制動墊片。制動單元Bl和B14上配備 有滑動墊片。該滑動墊片允許制動墊片與制動盤之間在執(zhí)行調(diào)整過程中產(chǎn)生滑動摩擦，并 施加與制動墊片相適應(yīng)的制動力矩。例如，通過添加石墨，可使得滑動墊片的摩擦系數(shù)小于 用于對偏向系統(tǒng)進(jìn)行保持的制動墊片的摩擦系數(shù)。選擇摩擦系數(shù)較小的滑動墊片可確保 對偏向系統(tǒng)的阻尼作用，同時(shí)，利用滑動墊片較小的初始分離扭矩能避免在調(diào)整過程中出現(xiàn)粘滑效應(yīng)。其它的制動單元B2到B13上配備有作為制動墊片的保持墊片。該墊片的摩擦系 數(shù)高于滑動墊片的摩擦系數(shù)，其產(chǎn)生出使機(jī)艙保持不動所必需的保持力矩。為了使機(jī)艙保持不動，向制動單元Bl到B14施加了保持壓力IV該壓力產(chǎn)生出所 必需的保持力矩。在需要機(jī)艙隨風(fēng)轉(zhuǎn)向的情況下，可將制動單元B2到B13的壓力卸除。與 此同時(shí)，向制動單元Bl和B14施加制動壓力IV在圖示的實(shí)例中，該壓力小于保持壓力PH， 且該制動壓力產(chǎn)生出與滑動墊片相適應(yīng)的制動力矩。該制動力矩允許配備有滑動墊片的制 動卡鉗在制動盤上產(chǎn)生預(yù)定的滑動。制動壓力I3b被設(shè)定為這樣使得制動力矩足以保證對 機(jī)艙運(yùn)動的阻尼作用。在另一方面，由于滑動墊片的分離力矩較小，所以可避免由粘滑效應(yīng) 產(chǎn)生出噪音。圖3中的示意圖表示了用于對偏向系統(tǒng)的制動單元進(jìn)行驅(qū)動的液壓系統(tǒng)。通過壓 力管線31和33，中央液壓單元30為制動單元Bl到B14的制動卡鉗提供了液壓介質(zhì)。為了 使機(jī)艙保持不動，向制動單元Bl到B14的所有制動卡鉗都施加保持壓力IV該壓力是經(jīng)壓 力管線31和33施加的，其中，制動單元B2到B13的制動卡鉗由壓力管線31專供。在機(jī)艙的偏向調(diào)整過程中，利用3/2-端口閥34將制動卡鉗B2到B13卸壓。為此 目的，將3/2-端口閥34關(guān)閉，由此切斷了液壓介質(zhì)經(jīng)管線31、流動控制逆止閥36、以及管 線35的流動。對于制動卡鉗Bl和B14而言，液壓壓力被減小到制動壓力IV為此目的，中 斷中央液壓單元30的供壓，并將2/2-端口閥38開啟。切斷經(jīng)管線39和33從制動單元Bl 和B14流出的液壓介質(zhì)，其中，流量控制閥40將壓力限制到制動壓力IV附圖標(biāo)記列表
2偏向系統(tǒng)
4機(jī)架
6塔體
8偏向軸承
10內(nèi)圈
12外圈
14齒圈
16制動盤
18調(diào)整驅(qū)動機(jī)
20齒輪箱
22游齒輪
24制動卡鉗
30中央液壓單元
31壓力管線
33壓力管線
343/2-端口閥
35管線
36流動控制逆止
382/2-端口閥
39 管線40流量控制閥B1-B14 制動卡鉗 B1-B1權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括塔體和機(jī)艙，機(jī)艙可轉(zhuǎn)動地安裝在塔體上，且所述機(jī)艙的對 準(zhǔn)能夠借助于偏向系統(tǒng)(2)進(jìn)行調(diào)整，其中，所述偏向系統(tǒng)具有至少一個(gè)調(diào)整驅(qū)動機(jī)(18)、 可轉(zhuǎn)動的偏向軸承(10、12)、至少一個(gè)制動盤(16)、以及至少兩個(gè)制動單元(Bi到B14)，所 述至少兩個(gè)制動單元能夠在制動盤上施加制動力矩，其特征在于制動單元(B1、B14)中的 至少一個(gè)包括具有第一摩擦系數(shù)的第一制動墊片(17)，且制動單元(B2到Bi;3)中的至少一 個(gè)包括具有第二摩擦系數(shù)的第二制動墊片(17)，其中，所述第一摩擦系數(shù)和所述第二摩擦 系數(shù)互不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于所述第一摩擦系數(shù)小于所述第二摩擦系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于具有第一制動墊片的所述至少一 個(gè)制動單元(B1、B14)與具有第二制動墊片的至少一個(gè)制動單元(B2-Bi;3)能夠相互獨(dú)立啟動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于制動單元(B1-B14)圍繞著連接在 偏向軸承內(nèi)軸承圈或外軸承圈(10、1幻上的制動盤環(huán)形地布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于制動單元(B1-B14)是由液壓驅(qū)動的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于利用至少兩種不同的制動壓力能 夠?qū)哂械谝恢苿訅|片的所述至少一個(gè)制動單元(B1、B14)進(jìn)行加壓。
7.一種用于在風(fēng)力渦輪機(jī)上執(zhí)行偏向調(diào)整的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括偏向系統(tǒng)， 該偏向系統(tǒng)具有至少一個(gè)調(diào)整驅(qū)動機(jī)(18)、可轉(zhuǎn)動的偏向軸承(10、12)、至少一個(gè)制動盤 (16)、以及至少兩個(gè)制動單元(B1-B14)，所述至少兩個(gè)制動單元中的至少一個(gè)制動單元配 備有具有第一摩擦系數(shù)的第一制動墊片，且制動單元中的至少一個(gè)配備有具有第二摩擦系 數(shù)的第二制動墊片，其中，所述第一摩擦系數(shù)小于所述第二摩擦系數(shù)，所述方法具有如下的 步驟向具有第一制動墊片的所述至少一個(gè)制動單元(B1、B14)施加第一制動壓力； 將配備有第二制動墊片的所述至少一個(gè)制動單元(B2-Bi;3)釋放； 啟動調(diào)整驅(qū)動機(jī)，以克服由具有第一制動墊片的所述至少一個(gè)制動單元所施加的制動 壓力，對偏向?qū)?zhǔn)進(jìn)行調(diào)整；以及向具有第二制動墊片的所述至少一個(gè)制動單元施加第二制動壓力，以保持調(diào)整后的偏 向?qū)?zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于向具有第一制動墊片的所述至少一個(gè)制 動單元也施加第二制動壓力，以保持調(diào)整后的偏向?qū)?zhǔn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述第一制動壓力與所述第二制動壓力 是不同的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述第一制動壓力等于所述第二制動壓力。
全文摘要
一種風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔體和機(jī)艙，機(jī)艙可轉(zhuǎn)動地安裝在塔體上，且機(jī)艙的對準(zhǔn)可由偏向系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，其中，該偏向系統(tǒng)具有至少一個(gè)調(diào)整驅(qū)動機(jī)、可轉(zhuǎn)動的偏向軸承、至少一個(gè)制動盤、以及至少兩個(gè)制動單元，制動單元向制動盤施加制動力矩，其中，至少一個(gè)制動單元上配備有具有第一摩擦系數(shù)的第一制動墊片，且至少一個(gè)制動單元配備有具有第二摩擦系數(shù)的第二制動墊片，其中，第一摩擦系數(shù)與第二摩擦系數(shù)是互不相同的。
文檔編號F03D7/00GK102128132SQ201010591249
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者A·西弗斯, M·本克 申請人:諾德克斯能源有限公司