[发明专利]用于风力涡轮传动轴的单件联接件

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及在风力涡轮中的旋转构件之间的联接件(coupling)，且特定而言涉及可例如用于将风力涡轮传动轴(wind turbine drive shaft)联接到齿轮箱轴或直接联接到发电机的单件夹持盘(single-piece clamping disk)。

背景技术

压缩或收缩联接件(也被称作“收缩盘”)广泛地用于传动系中以将旋转轴联接到另一构件，诸如齿轮箱或发电机。在许多常规的风力涡轮设计中，例如，收缩联接件用于将主传动轴(“低速轴”)固定到齿轮箱上。这种联接件可相当大，常常重量在约2,000 lb的范围内且各种维护过程需要移除收缩联接且随后附连收缩联接件。例如，在齿轮箱中的低速轴密封件的检查或替换(也被称作“前密封件”)可仅通过移除收缩联接件来实现。

风力被认为是目前可用的最清洁最环保的能源且风力涡轮在此方面受到了越来越多的关注。现代风力涡轮可能相当大，许多设计具有超过100米的转子高度。但是，风能的成本/利益经济为始终考虑的因素。产生能量的成本(包括构建和维护风力涡轮)不能超过这些利益。就此而言，持续地做出努力来提供可靠、更低复杂性和更经济的风力涡轮的构件。

因此，该行业将受益于在任何形式风力涡轮构造中在主传动轴与齿轮箱轴之间以及在任何其它联接轴之间改进的、牢固联接件。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

根据本发明的方面，提供一种用于连接风力涡轮的传动系构件的联接布置(coupling arrangement)。该联接布置包括：第一轴构件，其具有端部，在端部中限定凹部，以及第二轴构件，其与第一轴构件在轴向对准且安放于凹部内。第一轴构件在与凹部同心的区域中具有外径表面(outer diameter surface)。此同心外径表面可呈锥形。单件夹持盘安置于第一轴构件周围且包括内径表面，内径表面具有匹配第一轴构件的同心外径表面的构造。该夹持盘包括在内径表面中限定的周向延伸的凹槽，以及限定于夹持盘的外径表面与凹槽之间的至少一个径向延伸的喷射通道。对于此构造，在向喷射通道内施加加压流体时，夹持盘在径向膨胀且允许夹持盘沿着第一轴构件的同心外径表面从释放位置滑动移动到锁定位置。在释放流体压力时，夹持盘在径向缩回且夹持到外径表面上以将第二轴构件联接到第一轴构件的凹部内。

在一实施例中，第一轴构件可为到齿轮箱或发电机的输入轴，且第二轴构件可为来自风力涡轮转子的主传动轴。在一不同实施例中，这些构件可相反，使得第一轴构件为主传动轴且第二轴构件为到齿轮箱的输入轴。

在另一方面，本发明还涵盖具有如上文所讨论的联接布置的任何形式的风力涡轮。例如，示例性风力涡轮包括转子，转子具有与之联接的主传动轴。主传动轴利用联接布置而旋转地联接到齿轮箱的输入轴，该联接布置包括限定于主传动轴或变速箱输入轴之一中的凹部，其中输入轴或主传动轴中的另一个具有同轴安放于凹部中的端部。可为锥形表面的外径表面限定于其中限定了凹部的径向外侧构件上。单件夹持盘绕外侧构件安置且包括内径表面，内径表面匹配轴构件的外径表面的构造。该夹持盘包括在内径表面中限定的周向延伸的凹槽，以及限定于夹持盘的外径表面与凹槽之间的至少一个径向延伸的喷射通道。如上文所讨论，在向喷射通道内施加加压流体时，夹持盘在径向膨胀使得夹持盘沿着锥形外径表面从释放位置滑动移动到锁定位置，且在释放流体压力时，夹持盘在径向缩回且夹持到锥形外径表面上以将主传动轴旋转地联接到输入轴。

尽管本发明的描述将在本文中描述为它们关于在风力涡轮中的主传动轴与齿轮箱轴之间的改进的联接构造，但是应意识到这只是出于说明本联接件的特别适用的实施例的目的。本发明并不限于用于风力涡轮中且可应用于需要在对准的旋转轴之间的牢固联接的任何情形。例如，用于旋转地连接轴向对准的轴构件的联接布置可包括第一轴构件，其具有端部，在端部中限定凹部，以及第二轴构件，其与第一轴构件在轴向对准且安放于凹部内。第一轴构件在与凹部同心的区域中包括外径表面，外径表面可为锥形表面。单件夹持盘安置于第一轴构件周围且包括内径表面，内径表面接合第一轴构件的外径表面以及限定于内径表面中的周向延伸的凹槽。夹持盘还包括限定于盘的外径表面与凹槽之间的径向延伸的喷射通道。在向喷射通道内施加加压流体时，夹持盘在径向膨胀使得夹持盘沿着轴构件的外径表面从释放位置滑动移动到锁定位置。在释放流体压力时，夹持盘在径向缩回且夹持到外径表面上以将第二轴构件联接到第一轴构件的凹部内。