齿轮箱、风力涡轮机、连接构件及端盖结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于风力涡轮机的齿轮箱(18)，其具有在第一级行星架(26)的下风向侧布置在单一位置上的轴承结构(34)。行星架(26)具有从行星齿轮沿径向向内和沿轴向朝下风向延伸的部分(27)。这使轴承结构的直径减小、重量减轻且成本降低。不需要位于第一级行星架(26)上风向侧的轴承。因此，齿轮箱(18)的重量支撑在第一级行星架(26)下风向侧的背对背圆锥滚子轴承(34)对的两个理论支撑点之间。省去上风向的轴承意味着前端盖(1108)不承受外力。因此，第一级齿圈(28)的上风向侧可以采用水平剖分的薄端盖。整体式结构的构件包括齿轮箱法兰(1240)、输入轴(24)和第一级行星架(26)，其可以铸为一体。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术的实施方式涉及齿轮箱结构。本技术特别地应用于风力涡轮机的齿轮箱结构，但决不局限于此。
技术介绍
风力涡轮机是将风能转化为电能的装置，通常包括转子、齿轮箱和发电机。在运行过程中，风引起转子系统的旋转，并向齿轮箱提供相对低频的高扭矩输入。齿轮箱将转子的高扭矩输入转化为相对高频的低扭矩输出。发电机与齿轮箱的输出端相连，将旋转运动转变为电能。用在轮轴(主轴)和齿轮箱之间的传统连接方法包括螺栓或锁紧盘的应用。对于利用螺栓连接，由于装配约束，连接法兰的外径会影响在第一级行星架上的上风向轴承的内径。因此，简单且安全的螺栓系统的应用受到限制。目前，普遍地多使用锁紧盘。因此有必要提供替代的齿轮箱结构。
技术实现思路
本技术涉及一种用于风力涡轮机齿轮箱的新型内部轴承结构，其解除在连接法兰的外径与行星架轴承的内径之间的约束。该新型结构减轻了重量并且降低了轴承和齿轮箱的成本。根据本技术的第一方案，设有一种用于风力涡轮发电机的齿轮箱。优选地，齿轮箱包括:法兰、输入轴以及包括由行星架支撑的一个或多个行星齿轮的行星齿轮系，在该齿轮箱中输入轴、法兰和行星架是整体式结构并且形成在法兰区域和行星架区域之间具有输入轴区域的构件，并且其中行星架区域沿径向向内且沿轴向朝下风向地从行星齿轮延伸。优选地,所述构件是集成单元。优选地，风力涡轮机齿轮箱结构还包括非旋转支撑部件，包括沿着纵向轴线位于单一位置且设置成在行星架区域和非旋转支撑部件之间提供支撑的轴承结构，齿轮箱在集成单元上在所述位置和法兰区域之间不具有另外的轴承。优选地，所述单一位置在行星架区域的沿径向和沿轴向延伸的部分上。优选地，可设置轴承结构以至少部分地限制集成单元与非旋转部件之间的非旋转运动。优选地，非旋转运动是在输入轴与非旋转部件间的相对径向运动、相对轴向运动和相对倾斜运动中的一种或多种。优选地，轴承结构包括双圆锥滚子轴承。优选地，风力涡轮机齿轮箱结构还包括端盖结构，其具有端盖，该端盖被构造为与非旋转支撑部件可拆卸地接合以便围绕输入轴并在行星齿轮系的主要部分之上布置，其中端盖由两个或多个部分组成，从而能够拆卸以进行维护和/或检查。优选地，端盖具有用于与非旋转支撑部件接合的外周区域以及用于包围行星架区域的内周区域。优选地，风力涡轮机齿轮箱结构也包括密封结构，该密封结构具有位于端盖和非旋转支撑部件之间的密封件，其在使用中能够避免齿轮箱内侧和外侧之间的物质交换。根据本技术的第二方案，提供了一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括如上所述的用于风力涡轮发电机的齿轮箱。根据本技术的第三方案，设有用于将风力涡轮机轮轴与风力涡轮机齿轮箱连接的构件，所述构件具有整体式结构，包括在法兰区域和行星架区域之间的输入轴区域，并且其中所述行星架区域在行星齿轮的下风向侧上沿轴向朝下风向且沿径向向内延伸。优选地,所述构件是集成单元。根据本技术的第四方案，设有用于风力涡轮机齿轮箱的端盖结构，所述端盖结构包括非旋转支撑部件、行星齿轮系和具有输入轴区域的构件，所述端盖结构包括:端盖，其被构造为与所述非旋转支撑部件可拆卸地接合，以便围绕输入轴并在行星齿轮系的主要部分之上布置，其中，所述端盖由两个或多个部件组成，从而能够拆卸以进行维护和/或检查。附图说明为了更好地理解本技术的各种具体实施例，仅通过例子，参考附图进行说明，其中:图1是根据本技术的各种实施例的风力涡轮机的示意图；图2是根据本技术的各种实施例的风力涡轮机齿轮箱的示意图；图3是根据本技术的各种实施例的风力涡轮机齿轮箱的剖面示意图；图4是集成有包括输入轴部分和行星架部分的法兰的风力涡轮机的实施例；图5是风力涡轮机齿轮箱前端盖的实施例；图6A是根据本技术的各种实施例的第一轴承结构的剖面示意图；图6B是根据本技术的各种实施例的第二齿轮结构的剖面示意图。具体实施方式在以下描述中，“连接”、“联接”及其衍生词表示运转地联接/接合。应当理解可以存在任意数目的中间部件(包括没有中间部件)或其组合。术语“多个”具有一个或多个的含义。图1为根据技术的各种实施例的风力涡轮机10的示意图。风力涡轮机10包括:机舱12 (也可以被称为涡轮机壳体)；支撑柱13 ;转子14 ;转子轴16 ;齿轮箱18 ;以及发电机20。风力涡轮机10被设置成将风能转化为电能。风力涡轮机10可以安装在近海或安装在内陆上。下文中，术语“下风向”和“上风向”指的是相对于转子14的轴向，转子14是齿轮箱18的上风向；齿轮箱18是转子14的下风向。机舱12中装有齿轮箱18和发电机20，以保护它们不受环境侵害(例如可能由降雨、降雪等导致)。支撑柱13与机舱12连接并接地(或当安装在近海时可与锚定的浮台连接)。转子14由机舱12支撑，并设置成响应于通过风力涡轮机10的空气(风)的运动而转动。齿轮箱18通过转子轴16与转子14连接，并与机舱12相连。齿轮箱18设置成将来自转子14的相对较低角频率、高扭矩的输入转化为相对较高角频率、低扭矩的输出。发电机20安装在机舱12内，用来接收来自齿轮箱18的输出，并将旋转运动转化为电能22。图2是根据技术的各种实施例的风力涡轮机齿轮箱18的示意图。齿轮箱18包括第一级和第二级。齿轮箱18的第一级包括输入轴24(含有行星架26)、齿圈28、多个行星轮30、太阳轮32和轴承结构34。齿轮箱18的第二级包括行星架42、多个行星轮38、太阳轮40和含有齿圈36的非旋转支撑部件1204。图2还示出了柱坐标系52，其包括纵向轴线54 (也可以被称为轴向轴线)、径向轴线56以及角轴线58 (也可以被称为方位角)。齿轮箱18限定延伸穿过齿轮箱18的中心且与柱坐标系52的纵向轴线54平行的纵向轴线60。输入轴24连接到转子轴16 (如图1所示)，并被设置成沿基本上平行于角轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。输入轴24支撑着非旋转支撑部件1204和轴承结构34。该特征还将参考图3、图6A和6B作详细描述。多个第一级行星轮30位于第一级齿圈28内并与之哨合。第一级齿圈28是非旋转部件。第一级行星架26与多个第一级行星轮30连接，并使多个第一级行星轮30在齿圈28内沿基本上平行于角轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。第一级太阳轮32位于多个第一级行星轮30内并与之啮合。多个第一级行星轮30的旋转使太阳轮32沿基本上平行于角轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。第二级齿圈36是非旋转部件，并且与非旋转部件1204连接。其可以与风力涡轮机10的机舱12扭转联接。第二级行星架42与第一级太阳轮32连接，并被设置为沿基本上平行于角轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。多个第二级行星轮38位于第二级齿圈36内并与第二级行星架42连接。多个第二级行星轮38绕纵向轴线60旋转。第二级太阳轮40位于多个第二级行星轮38内并与之啮合，且被设置为沿基本上平行于角轴线58的方向绕纵向轴线60旋转。第二级太阳轮40与输出端连接。在运转过程中，风引起转子14与转子轴16绕纵向轴线60的转动。转子轴16的转动带动输入轴24 (包括第一级行星架26)转动，输入轴24接收来自转子轴16的几乎全部扭矩/功率。图3是风力涡轮发电机齿轮箱18以及柱坐标系52的进一步的剖面示意图。在图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力涡轮发电机的齿轮箱，包括：法兰、输入轴以及行星齿轮系，该行星齿轮系包括一个或多个由行星架支撑的行星齿轮，其特征在于，所述输入轴、所述法兰和所述行星架是整体式结构并且形成一个构件，该构件在法兰区域和行星架区域之间具有输入轴区域，并且其中所述行星架区域从所述行星齿轮沿径向向内且沿轴向朝下风向延伸。

【技术特征摘要】
2011.03.16 GB 1104455.9;2011.04.04 GB 1105650.4;21.一种用于风力涡轮发电机的齿轮箱，包括:法兰、输入轴以及行星齿轮系，该行星齿轮系包括一个或多个由行星架支撑的行星齿轮，其特征在于，所述输入轴、所述法兰和所述行星架是整体式结构并且形成一个构件，该构件在法兰区域和行星架区域之间具有输入轴区域，并且其中所述行星架区域从所述行星齿轮沿径向向内且沿轴向朝下风向延伸。2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述构件是集成单元。3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于风力涡轮发电机的齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱包括非旋转支撑部件，其中所述非旋转支撑部件包括沿纵向轴线位于单一位置且在行星架区域和非旋转支撑部件之间提供支撑的轴承结构，所述齿轮箱在所述构件上在所述位置和所述法兰区域之间不具有其他轴承。4.根据权利要求3所述的用于风力涡轮发电机的齿轮箱，其特征在于，所述单一位置在所述行星架区域的径向和轴向延伸部分上。5.根据权利要求3所述的用于风力涡轮发电机的齿轮箱，其特征在于，所述轴承结构至少部分地限制所述构件与所述非旋转支撑部件之间的非旋转运动。6.根据权利要求5所述的用于风力涡轮发电机的齿轮箱，其特征在于，所述非旋转运动是在所述输入轴与所述非旋转部件之间的相对径向运动、相对轴向运动和相对倾斜运动中的一种或多种。7.根据权利要求3所述的用于风力涡轮发电机的齿轮箱，其特征在于，所述轴承结构包括双列圆锥滚子轴承。8.根据权利要求3所述的用于风...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘绍元，K·C·鲍阿，C·J·布洛克利，D·J·斯科特，P·J·吉布斯，
申请(专利权)人：诺迈士科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：