齒輪箱、風力渦輪機、連接構件及端蓋結構制造技術

本實用新型專利技術涉及一種用于風力渦輪機的齒輪箱(18)，其具有在第一級行星架(26)的下風向側布置在單一位置上的軸承結構(34)。行星架(26)具有從行星齒輪沿徑向向內和沿軸向朝下風向延伸的部分(27)。這使軸承結構的直徑減小、重量減輕且成本降低。不需要位于第一級行星架(26)上風向側的軸承。因此，齒輪箱(18)的重量支撐在第一級行星架(26)下風向側的背對背圓錐滾子軸承(34)對的兩個理論支撐點之間。省去上風向的軸承意味著前端蓋(1108)不承受外力。因此，第一級齒圈(28)的上風向側可以采用水平剖分的薄端蓋。整體式結構的構件包括齒輪箱法蘭(1240)、輸入軸(24)和第一級行星架(26)，其可以鑄為一體。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術的實施方式涉及齒輪箱結構。本技術特別地應用于風力渦輪機的齒輪箱結構，但決不局限于此。
技術介紹
風力渦輪機是將風能轉化為電能的裝置，通常包括轉子、齒輪箱和發電機。在運行過程中，風引起轉子系統的旋轉，并向齒輪箱提供相對低頻的高扭矩輸入。齒輪箱將轉子的高扭矩輸入轉化為相對高頻的低扭矩輸出。發電機與齒輪箱的輸出端相連，將旋轉運動轉變為電能。用在輪軸(主軸)和齒輪箱之間的傳統連接方法包括螺栓或鎖緊盤的應用。對于利用螺栓連接，由于裝配約束，連接法蘭的外徑會影響在第一級行星架上的上風向軸承的內徑。因此，簡單且安全的螺栓系統的應用受到限制。目前，普遍地多使用鎖緊盤。因此有必要提供替代的齒輪箱結構。
技術實現思路
本技術涉及一種用于風力渦輪機齒輪箱的新型內部軸承結構，其解除在連接法蘭的外徑與行星架軸承的內徑之間的約束。該新型結構減輕了重量并且降低了軸承和齒輪箱的成本。根據本技術的第一方案，設有一種用于風力渦輪發電機的齒輪箱。優選地，齒輪箱包括:法蘭、輸入軸以及包括由行星架支撐的一個或多個行星齒輪的行星齒輪系，在該齒輪箱中輸入軸、法蘭和行星架是整體式結構并且形成在法蘭區域和行星架區域之間具有輸入軸區域的構件，并且其中行星架區域沿徑向向內且沿軸向朝下風向地從行星齒輪延伸。優選地,所述構件是集成單元。優選地，風力渦輪機齒輪箱結構還包括非旋轉支撐部件，包括沿著縱向軸線位于單一位置且設置成在行星架區域和非旋轉支撐部件之間提供支撐的軸承結構，齒輪箱在集成單元上在所述位置和法蘭區域之間不具有另外的軸承。優選地，所述單一位置在行星架區域的沿徑向和沿軸向延伸的部分上。優選地，可設置軸承結構以至少部分地限制集成單元與非旋轉部件之間的非旋轉運動。優選地，非旋轉運動是在輸入軸與非旋轉部件間的相對徑向運動、相對軸向運動和相對傾斜運動中的一種或多種。優選地，軸承結構包括雙圓錐滾子軸承。優選地，風力渦輪機齒輪箱結構還包括端蓋結構，其具有端蓋，該端蓋被構造為與非旋轉支撐部件可拆卸地接合以便圍繞輸入軸并在行星齒輪系的主要部分之上布置，其中端蓋由兩個或多個部分組成，從而能夠拆卸以進行維護和/或檢查。優選地，端蓋具有用于與非旋轉支撐部件接合的外周區域以及用于包圍行星架區域的內周區域。優選地，風力渦輪機齒輪箱結構也包括密封結構，該密封結構具有位于端蓋和非旋轉支撐部件之間的密封件，其在使用中能夠避免齒輪箱內側和外側之間的物質交換。根據本技術的第二方案，提供了一種風力渦輪機，所述風力渦輪機包括如上所述的用于風力渦輪發電機的齒輪箱。根據本技術的第三方案，設有用于將風力渦輪機輪軸與風力渦輪機齒輪箱連接的構件，所述構件具有整體式結構，包括在法蘭區域和行星架區域之間的輸入軸區域，并且其中所述行星架區域在行星齒輪的下風向側上沿軸向朝下風向且沿徑向向內延伸。優選地,所述構件是集成單元。根據本技術的第四方案，設有用于風力渦輪機齒輪箱的端蓋結構，所述端蓋結構包括非旋轉支撐部件、行星齒輪系和具有輸入軸區域的構件，所述端蓋結構包括:端蓋，其被構造為與所述非旋轉支撐部件可拆卸地接合，以便圍繞輸入軸并在行星齒輪系的主要部分之上布置，其中，所述端蓋由兩個或多個部件組成，從而能夠拆卸以進行維護和/或檢查。附圖說明為了更好地理解本技術的各種具體實施例，僅通過例子，參考附圖進行說明，其中:圖1是根據本技術的各種實施例的風力渦輪機的示意圖；圖2是根據本技術的各種實施例的風力渦輪機齒輪箱的示意圖；圖3是根據本技術的各種實施例的風力渦輪機齒輪箱的剖面示意圖；圖4是集成有包括輸入軸部分和行星架部分的法蘭的風力渦輪機的實施例；圖5是風力渦輪機齒輪箱前端蓋的實施例；圖6A是根據本技術的各種實施例的第一軸承結構的剖面示意圖；圖6B是根據本技術的各種實施例的第二齒輪結構的剖面示意圖。具體實施方式在以下描述中，“連接”、“聯接”及其衍生詞表示運轉地聯接/接合。應當理解可以存在任意數目的中間部件(包括沒有中間部件)或其組合。術語“多個”具有一個或多個的含義。圖1為根據技術的各種實施例的風力渦輪機10的示意圖。風力渦輪機10包括:機艙12 (也可以被稱為渦輪機殼體)；支撐柱13 ;轉子14 ;轉子軸16 ;齒輪箱18 ;以及發電機20。風力渦輪機10被設置成將風能轉化為電能。風力渦輪機10可以安裝在近?；虬惭b在內陸上。下文中，術語“下風向”和“上風向”指的是相對于轉子14的軸向，轉子14是齒輪箱18的上風向；齒輪箱18是轉子14的下風向。機艙12中裝有齒輪箱18和發電機20，以保護它們不受環境侵害(例如可能由降雨、降雪等導致)。支撐柱13與機艙12連接并接地(或當安裝在近海時可與錨定的浮臺連接)。轉子14由機艙12支撐，并設置成響應于通過風力渦輪機10的空氣(風)的運動而轉動。齒輪箱18通過轉子軸16與轉子14連接，并與機艙12相連。齒輪箱18設置成將來自轉子14的相對較低角頻率、高扭矩的輸入轉化為相對較高角頻率、低扭矩的輸出。發電機20安裝在機艙12內，用來接收來自齒輪箱18的輸出，并將旋轉運動轉化為電能22。圖2是根據技術的各種實施例的風力渦輪機齒輪箱18的示意圖。齒輪箱18包括第一級和第二級。齒輪箱18的第一級包括輸入軸24(含有行星架26)、齒圈28、多個行星輪30、太陽輪32和軸承結構34。齒輪箱18的第二級包括行星架42、多個行星輪38、太陽輪40和含有齒圈36的非旋轉支撐部件1204。圖2還示出了柱坐標系52，其包括縱向軸線54 (也可以被稱為軸向軸線)、徑向軸線56以及角軸線58 (也可以被稱為方位角)。齒輪箱18限定延伸穿過齒輪箱18的中心且與柱坐標系52的縱向軸線54平行的縱向軸線60。輸入軸24連接到轉子軸16 (如圖1所示)，并被設置成沿基本上平行于角軸線58的方向繞縱向軸線60旋轉。輸入軸24支撐著非旋轉支撐部件1204和軸承結構34。該特征還將參考圖3、圖6A和6B作詳細描述。多個第一級行星輪30位于第一級齒圈28內并與之哨合。第一級齒圈28是非旋轉部件。第一級行星架26與多個第一級行星輪30連接，并使多個第一級行星輪30在齒圈28內沿基本上平行于角軸線58的方向繞縱向軸線60旋轉。第一級太陽輪32位于多個第一級行星輪30內并與之嚙合。多個第一級行星輪30的旋轉使太陽輪32沿基本上平行于角軸線58的方向繞縱向軸線60旋轉。第二級齒圈36是非旋轉部件，并且與非旋轉部件1204連接。其可以與風力渦輪機10的機艙12扭轉聯接。第二級行星架42與第一級太陽輪32連接，并被設置為沿基本上平行于角軸線58的方向繞縱向軸線60旋轉。多個第二級行星輪38位于第二級齒圈36內并與第二級行星架42連接。多個第二級行星輪38繞縱向軸線60旋轉。第二級太陽輪40位于多個第二級行星輪38內并與之嚙合，且被設置為沿基本上平行于角軸線58的方向繞縱向軸線60旋轉。第二級太陽輪40與輸出端連接。在運轉過程中，風引起轉子14與轉子軸16繞縱向軸線60的轉動。轉子軸16的轉動帶動輸入軸24 (包括第一級行星架26)轉動，輸入軸24接收來自轉子軸16的幾乎全部扭矩/功率。圖3是風力渦輪發電機齒輪箱18以及柱坐標系52的進一步的剖面示意圖。在圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于風力渦輪發電機的齒輪箱，包括：法蘭、輸入軸以及行星齒輪系，該行星齒輪系包括一個或多個由行星架支撐的行星齒輪，其特征在于，所述輸入軸、所述法蘭和所述行星架是整體式結構并且形成一個構件，該構件在法蘭區域和行星架區域之間具有輸入軸區域，并且其中所述行星架區域從所述行星齒輪沿徑向向內且沿軸向朝下風向延伸。

【技術特征摘要】
2011.03.16 GB 1104455.9;2011.04.04 GB 1105650.4;21.一種用于風力渦輪發電機的齒輪箱，包括:法蘭、輸入軸以及行星齒輪系，該行星齒輪系包括一個或多個由行星架支撐的行星齒輪，其特征在于，所述輸入軸、所述法蘭和所述行星架是整體式結構并且形成一個構件，該構件在法蘭區域和行星架區域之間具有輸入軸區域，并且其中所述行星架區域從所述行星齒輪沿徑向向內且沿軸向朝下風向延伸。2.根據權利要求1所述的齒輪箱，其特征在于，所述構件是集成單元。3.根據權利要求1或權利要求2所述的用于風力渦輪發電機的齒輪箱，其特征在于，所述齒輪箱包括非旋轉支撐部件，其中所述非旋轉支撐部件包括沿縱向軸線位于單一位置且在行星架區域和非旋轉支撐部件之間提供支撐的軸承結構，所述齒輪箱在所述構件上在所述位置和所述法蘭區域之間不具有其他軸承。4.根據權利要求3所述的用于風力渦輪發電機的齒輪箱，其特征在于，所述單一位置在所述行星架區域的徑向和軸向延伸部分上。5.根據權利要求3所述的用于風力渦輪發電機的齒輪箱，其特征在于，所述軸承結構至少部分地限制所述構件與所述非旋轉支撐部件之間的非旋轉運動。6.根據權利要求5所述的用于風力渦輪發電機的齒輪箱，其特征在于，所述非旋轉運動是在所述輸入軸與所述非旋轉部件之間的相對徑向運動、相對軸向運動和相對傾斜運動中的一種或多種。7.根據權利要求3所述的用于風力渦輪發電機的齒輪箱，其特征在于，所述軸承結構包括雙列圓錐滾子軸承。8.根據權利要求3所述的用于風...

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘紹元，K·C·鮑阿，C·J·布洛克利，D·J·斯科特，P·J·吉布斯，
申請(專利權)人：諾邁士科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：