弹性摆动式支承件制造技术

本发明专利技术涉及摆动式支承件，其优选地用于风力涡轮机，由弹性的、具体是锥形的多层弹簧元件构成，多层弹簧元件可以通过液压装置选择性地改变其刚度特性，并且以结构件的方式布置在转子轮毂的区域中。因此，它们极为适合于调节转子叶片，并且适合于减小通过转子叶片传递到涡轮机的不期望的力。具体地，根据本发明专利技术的摆动式支承件适合用于单叶片式和双叶片式转子风力涡轮机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性摆动式支承件
本专利技术涉及摆动式支承件，其由弹性的、具体是锥形的、但也是圆柱形椭球体的多层弹簧元件构成，多层弹簧元件可以通过液压装置选择性地改变其刚度特性，并且以结构件的方式布置在风力涡轮机的转子轮毂或主轴的区域中。因此，这种类型的支承件适合于调节转子叶片，并且适合于减小通过转子叶片传递到涡轮机的不期望的力。根据本专利技术的摆动式支承件适合用于单叶片式、双叶片式或多叶片式转子风力涡轮机，优选地适用于由双叶片式转子驱动的涡轮机。然而，根据本专利技术的摆动式支承件还用于船舶和直升机中的联轴器和传动系。
技术介绍
在风能涡轮机中，尤其是在使用双叶片式转子代替常规三叶片式转子的风能涡轮机中，通常采用摆动式支承件以减小或消除从风力负荷作用在传动系上的力和力矩。在三叶片式转子系统中，通过转子叶片的均匀几何分布，可以较好地控制由于风力动作导致的不均等质量惯性力矩，该不均等质量惯性力矩仅仅发生在极端情形下，而这个问题在双叶片式转子涡轮机中无处不在。图1中示意性地示出了对应风力负荷能够作用在这样的涡轮机上的方式。由此，例如一个转子叶片上的风力可能显著大于相对的另一个叶片上的风力，这在具有高塔架和大转子直径的大型风力涡轮机的转子叶片穿过竖向方向时并不是少见的现象，原因是风力通常在较高的高度处吹得比地面附近更加猛烈(图1，左侧图片)。然而，在风从侧面吹并且转子刚好经过水平方向的情况下，双叶片式转子系统上也易于出现不均等的风力(图1，右侧图片)。在这两种情况下，出现不均等分布的质量惯性力矩，其不利地传递到作为整体的塔架和涡轮机，从而可能导致各个部件的使用寿命下降或者甚至可能导致自发性的损坏。根据现有技术，针对这种类型的问题，通常在主轴和转子系统的区域中采用对应地布置的锥形支承件(其用作摆动式支承件)，其中通过支承件在负荷下的柔性和弹性而降低不均等地或间接地作用在转子叶片上的风力负荷。由于所述的目标和所需的功能，而使得大型锥形支承件通常用作摆动式支承件。然而，随着涡轮机变得越来越大，而越来越难以由一个部件硫化和生产这样的大型锥形支承件。此外，将这些大型锥形支承件预张紧是复杂且困难的。此外，在需要时更换这样的大型且笨重的锥形支承件是非常复杂的，原因在于转子轮毂通常必须首先进行固定，以便能够移除锥形支承件。此外，改变或更改这种类型的支承件的锥角以便针对系统的整体设计状况和可能发生的风力动作来获得更大的灵活性并不简单。此外，在更换这些支承件并替换成具有不同锥角的支承件时，通常需要生产和提供已经对应地修改的其它硫化工具。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供用于上述目的的支承件，其具体用于风力涡轮机，优选地用于具有双叶片式转子的涡轮机，其不具有此前的技术方案中针对该问题的缺陷特性，此外还能够在转子叶片的微调和调校方面获得更大的灵活性，尤其是在双叶片式转子系统中。根据本专利技术，通过与以下的说明相对应的新型摆动式支承件来实现该目的，该摆动式支承件包括内部轴衬(10)和围绕的外部轴衬(11)，该内部轴衬能够容纳用于摆动式支承件的轴(3、1)，该外部轴衬连接到内部轴衬(10)并且包括可预紧的弹性元件，该弹性元件由弹性层和非弹性夹层构成，弹性元件形成至少四个多层弹簧(4)，沿径向分布绕内部轴衬(10)布置在外部轴衬(11)内部，并且具有预紧装置(12)，以便能够针对内部轴衬的相应区域并由此针对轴的相应区域而彼此独立地调节和改变弹性多层弹簧的厚度并由此调节和改变预张紧，其特征在于，处于与轴(3、1)垂直的第一平面中的至少四个多层弹簧(4)以及处于与轴(3、1)垂直的第二平面中的至少四个多层弹簧绕承载轴(3、1)的内部轴衬(10)均匀地分布在角度元件(13)上，其中所述第一平面中的角度元件相对于轴(3、1)形成角度(α)且所述第二平面中的角度元件相对于轴(3、1)形成角度(β)，使得在弹性元件预紧时能够不同地调节轴向和径向刚度。在一个实施例中，多层弹簧(4)具有锥形形状，或者是具有椭圆形基本形状的圆柱体。在一个实施例中，多层弹簧(4)具有锥形形状，并且较宽广的锥面面向承载轴(3、1)的内部轴衬的方向。在一个实施例中，每个多层弹簧(4)在两个表面上设置有预紧装置(12)，预紧装置部件被布置成紧密配合在外部轴衬(11)的内壁与承载轴(3、1)的内部轴衬(10)的外壁之间。在一个实施例中，内部轴衬(10)由轴(3、1)的至少一个末端区域形成，该区域经由所述多层弹簧(4)连接到外部轴衬(11)。在一个实施例中，内部轴衬(10)作为单独的部件附接到轴(3、1)的至少一个末端区域，该区域经由所述多层弹簧(4)连接到外部轴衬(11)。在一个实施例中，外部轴衬(11)由转子轮毂或转子轮毂的一部分形成。在一个实施例中，外部轴衬(11)由转子轮毂或转子轮毂的一部分形成。在一个实施例中，至少一个多层弹簧(4)具有中空体积(14)。在一个实施例中，气体或流体通过一个或多个多层弹簧元件或者所有多层弹簧(4)中的液压装置(6、7)而压入或压出至少一个多层弹簧(4)的中空体积(14)，从而能够具体地改变支承件的刚度。在一个实施例中，至少一个多层弹簧(4)在其内部具有固定止挡件(101)，该固定止挡件为与多层弹簧(4)的外部形状相对应的柱体或锥体的形式，以便限制多层弹簧的可能的变形。本专利技术还涉及如上所述的摆动式支承件的用途，其用于调节转子叶片，或者用于减小、消除和控制通过单叶片式、双叶片式或多叶片式风力涡轮机或者直升机或者船舶推进器的转子叶片传递的质量惯性力矩。本专利技术还涉及一种用于单叶片式、双叶片式或多叶片式转子的转子轮毂(8)，其包括如上所述的摆动式支承件，并且包括用于转子叶片的固定装置以及用于轴(3、1)的固定装置。本专利技术还涉及一种单叶片式、双叶片式或多叶片式风力涡轮机，其包括如上所述的摆动式支承件(9)或者如上所述的转子轮毂(8)。根据本专利技术的摆动式支承件必须确保以下功能：●转子叶片(5)绕摆动轴(3)旋转的能力●驱动力矩绕主轴(1)的轴线传递●从主导风力负荷和转子重量中吸收轴向力(F1)以及径向力(F2和F3)本专利技术所基于的最初构想是采用源自于大型锥形支承件的各个部件的多个支承件，而不是采用自身已知的由多个弹性层构成的完整锥形支承件。因此，这种类型的支承件的生产更加简单，原因是硫化过程需要的橡胶体积较少。由于较低的重量和较小的尺寸，各个部件更好处理。各个部件现在可以更加容易地预张紧，并且与完整的大型锥形支承件相比只需要一小部分力。更换更加简单，原因是各部件可以单独地移除和更换，而不需要完全拆除转子(5)和转子轮毂(8)。例如由于较小的金属板、更简单的制造和较小的橡胶体积，而使得各个部件可以节省成本。现已发现的是，即使由多个弹性层和非弹性层构成的初始大型的锥形支承件的锥体区段也能够更换为对应地成形的弹性元件，其中弹性层和非弹性层自身不是锥形的，而是平面的或平坦的。然而，完整锥形支承件的简单分开降低了各个部件的使用寿命。为了再次增加使用寿命，这些单体部件现在根据本专利技术设计成圆形多层弹簧。圆形多层弹簧的延伸度比矩形弹簧小并且具有超过两倍的使用寿命。根据本专利技术，与具有锥形层的标准锥形支承件相比，多层弹簧(由此是平坦的且优选是圆形的)现在必须适应改变的几何形状，这在转子/主轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摆动式支承件(9)，其包括内部轴衬(10)和围绕的外部轴衬(11)，该内部轴衬能够容纳用于摆动式支承件的轴或摆动轴(3)或者主轴，该外部轴衬连接到内部轴衬(10)并且包括可预紧的弹性元件(4)，该弹性元件由弹性层和非弹性夹层构成，其特征在于，所用的弹性元件是具有圆形或椭圆形基本形状的至少四个多层弹簧(4)，其中处于外部轴衬(11)内部的弹性元件(4)绕内部轴衬(10)布置成沿径向分布并且具有预紧装置(12)，以便能够针对内部轴衬的相应区域并由此针对摆动轴的相应区域而彼此独立地调节和改变弹性多层弹簧的厚度并由此调节和改变预张紧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.13 EP 12006429.01.一种用于转子叶片或转子轮毂的摆动式支承件(9)，其包括内部轴衬(10)和围绕的外部轴衬(11)，该内部轴衬能够容纳用于摆动式支承件的轴(3、1)，该外部轴衬连接到内部轴衬(10)并且包括可预紧的弹性元件，该弹性元件由弹性层和非弹性夹层构成，弹性元件形成至少四个多层弹簧(4)，沿径向分布绕内部轴衬(10)布置在外部轴衬(11)内部，并且具有预紧装置(12)，以便能够针对内部轴衬的相应区域并由此针对轴的相应区域而彼此独立地调节和改变弹性多层弹簧的厚度并由此调节和改变预张紧，其特征在于，处于与轴(3、1)垂直的第一平面中的至少四个多层弹簧(4)以及处于与轴(3、1)垂直的第二平面中的至少四个多层弹簧绕承载轴(3、1)的内部轴衬(10)均匀地分布在角度元件(13)上，其中所述第一平面中的角度元件相对于轴(3、1)形成角度(α)且所述第二平面中的角度元件相对于轴(3、1)形成角度(β)，使得在弹性元件预紧时能够不同地调节轴向和径向刚度。2.根据权利要求1所述的摆动式支承件，其特征在于，多层弹簧(4)具有锥形形状，或者是具有椭圆形基本形状的圆柱体。3.根据权利要求2所述的摆动式支承件，其特征在于，多层弹簧(4)具有锥形形状，并且较宽广的锥面面向承载轴(3、1)的内部轴衬的方向。4.根据权利要求1-3中任一项所述的摆动式支承件，其特征在于，每个多层弹簧(4)在两个表面上设置有预紧装置(12)，预紧装置被布置成紧密配合在外部轴衬(11)的内壁与承载轴(3、1)的内部轴衬(10)的外壁之间。5.根据权利要求1-3中任一项所述的摆动式支承件，其特征在于，内部轴衬(10)由轴(...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·米奇，S·格兰茨纳，KH·哈纳斯，
申请(专利权)人：ESM能源及振动技术沿有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE