АРРЕТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОТОРА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ И СПОСОБ
ARRESTING DEVICE FOR ROTOR OF WIND-DRIVEN POWER PLANT AND METHOD

Данное изобретение касается арретирующего устройства для ротора ветроэнергетической установки, а также ветроэнергетической установки, и способа арретирования и/или поворота ротора ветроэнергетической установки.
Ветроэнергетическая установка преобразует энергию ветра в электрическую энергию. Доминирующей конструктивной формой ветроэнергетических установок является трехлопастная ветроэнергетическая установка с горизонтальным валом ротора, у которой в рабочем режиме ротор находится с наветренной стороны, а его машинное отделение установлено на башне, и направление ветра активно отслеживается.
Аэродинамический ротор ветроэнергетической установки предпочтительно содержит одну, две или более роторных лопастей, которые предпочтительно закреплены на общей ступице. Далее, эта ступица предпочтительно жестко на кручение соединена с вращающейся конструктивной группой. У ветроэнергетических установок с непосредственным приводом, т.е. без редуктора для передачи, ротор установки через ступицу и цапфу оси приводит в действие якорь генератора. Вращающаяся конструктивная группа у ветроэнергетических установок с редуктором как правило включает в себя вал ротора, который соединяет ротор и редуктор друг с другом. Тем самым вращательное движение ротора преобразуется в движение выходного звена редуктора, так что затем это движение выходного звена редуктора в свою очередь может передаваться на генератор.
Под ротором в смысле данного изобретения понимается аэродинамический ротор ветроэнергетической установки как правило с тремя роторными лопастями. Под ротором генератора (якорем) в смысле данного изобретения понимается электродинамический якорь генератора для ветроэнергетической установки. Термин «генератор» в смысле данного изобретения охватывает как генераторы с внутренним якорем, у которых якорь генератора вращается радиально внутри статора, так и генераторы с внешним якорем, у которых якорь генератора вращается вокруг статора радиально снаружи. В разных ситуациях требуется арретировать ротор ветроэнергетической установки, причем предпочтительно арретировать ротор в специальном угловом положении.
Например, может потребоваться, чтобы ротор был зафиксирован при проведении работы по ремонту и/или обслуживанию, например, внутри гондолы или в области ступицы. Далее, например, может потребоваться арретировать ротор, когда ветроэнергетическая установка монтируется и/или демонтируется. Например, высокие арретирующие силы и/или арретирующие моменты для удержания ротора в определенном положении возникают в том случае, если установлены не все предусмотренные роторные лопасти, и ротор, тем самым, находится в неустойчивом положении. Это необходимо, в частности, в целесообразном положении, называемом также положением на 6 часов, поскольку область подсоединения ступицы, в которой не установлено никаких лопастей, обращена в направлении фундамента ветроэнергетической установки, а две другие, предпочтительно уже смонтированные роторные лопасти своей продольной осью частично обращены в противоположном направлении. Вследствие этого роторные лопасти, расположенные вокруг центра вращения неравномерно, вызывают высокий крутящий момент относительно этой оси вращения.
Как только преобладающая скорость ветра превысит максимальную скорость ветра для данной ветроэнергетической установки, может оказаться предпочтительным, далее, не только изменить угол установки роторных лопастей, чтобы притормозить ротор, но и остановить ротор ветроэнергетической установки, т.е. затормозить до нулевой скорости, а затем арретировать таким образом, чтобы предотвратить вращение ротора. Далее, часто необходимо, чтобы ротор с высокой точностью арретировался в желаемом положении, так чтобы могли осуществляться зависящие от положения работы по ремонту и/или обслуживанию, и/или монтажные работы.
Известные из уровня техники арретирующие устройства для роторов, в частности, ставят перед собой задачу обеспечить надежное арретирование. Это объясняется, в частности, тем, что с помощью соответствующих мер по обеспечению безопасности должен быть защищен персонал, работающий на ветроэнергетической установке. Поэтому в известных арретирующих устройствах для роторов в основном предусмотрены комбинации из болтов и предпочтительно нескольких отверстий. Далее, предпочтительно в роторе генератора, в частности, в несущей конструкции ротора располагать отверстия, направление прохождения которых предпочтительно, по существу, параллельно оси вращения генератора. На статоре генератора, в частности, на несущей конструкции статора расположены предпочтительно корреспондирующие с отверстиями болты, которые могут располагаться в этих отверстиях. За счет размещения болтов внутри отверстий может обеспечиваться арретирование ротора генератора, а тем самым и аэродинамического ротора.
Вышеназванное и описанное арретирующее устройство для ротора, хотя и может, с одной стороны, обеспечивать надежное арретирование ротора, однако, позиционирование ротора возможно только в тех положениях, в которых предусмотрены отверстия во вращающейся конструктивной группе. Далее, например, для монтажа роторных лопастей необходимо после монтажа первой роторной лопасти ослабить арретирование, чтобы повернуть ротор в положение для монтажа второй роторной лопасти, предпочтительно в положение на 6 часов, и там повторно арретировать. В самых разных областях применения это приводит к высоким расходам и большим трудозатратам. Существующие системы и способы арретирования роторов ветроэнергетических установок, хотя и обладают разными преимуществами, однако, они нуждаются в дальнейшем усовершенствовании.
Немецкое патентное ведомство при проведении экспертизы по первичной заявке выявило в результате проведенного решерша следующие публикации, раскрывающие ближайший уровень техники: DE 100 31 472 C1, DE 10 2008 063 043 B4, DE 10 2008 054 100 A1 и DE 21 2013 000 242 U1.
Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить решение, которое позволит снизить или устранить один или несколько из указанных недостатков. Далее, задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить решение, которое позволит сделать экономичнее и/или проще монтаж, и/или обслуживание, и/или ремонт ветроэнергетической установки. Кроме того, задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить решение, которое улучшит арретирование ветроэнергетической установки.
Согласно первому аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством арретирующего устройства для ротора ветроэнергетической установки, содержащей ротор, вращающуюся конструктивную группу, соединенную с ротором жестко на кручение, и неподвижную относительно вращающейся конструктивной группы стационарную конструктивную группу, причем указанное арретирующее устройство содержит: устанавливаемый на вращающейся конструктивной группе зубчатый диск с множеством расположенных вдоль периметра арретирующих выемок, причем две соседние арретирующие выемки образуют один зуб; первый арретирующий модуль с по меньшей мере одним первым арретирующим элементом; второй арретирующий модуль с по меньшей мере одним вторым арретирующим элементом, причем первый арретирующий модуль и второй арретирующий модуль могут быть установлены на стационарной конструктивной группе; причем первый арретирующий элемент и второй арретирующий элемент выполнены и установлены с возможностью вхождения в арретирующие выемки зубчатого диска; причем в окружном направлении зубчатого диска расстояние от указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента до указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента представляет собой нецелочисленное кратное шага зубьев зубчатого диска.
Вращающаяся конструктивная группа соединена с ротором жестко на кручение. Если явно не указано иное, то под ротором понимается конструктивная группа, содержащая по меньшей мере одну роторную лопасть и ступицу, на которой установлена эта по меньшей мере одна роторная лопасть. Часто ротор имеет также кожух обтекателя. Вращающаяся конструктивная группа может содержать, например, несущую конструкцию ротора и/или цапфу оси, и/или вал ротора, которые жестко на кручение соединены со ступицей ротора. Предпочтительно вращающаяся конструктивная группа может также включать в себя якорь генератора. Далее, предпочтительно вращающаяся конструктивная группа содержит такой конструктивный элемент, который посредством вращения ротора тоже приводится во вращательное движение.
Помимо вращающейся конструктивной группы ветроэнергетическая установка содержит стационарную конструктивную группу, которая является неподвижной относительно вращающейся конструктивной группы. Эта стационарная конструктивная группа содержит, в частности, такие элементы, которые расположены внутри гондолы и которые не совершают никакого вращательного движения вокруг оси вращения ротора. Таким образом, эта стационарная конструктивная группа неподвижна по отношению к вращающейся конструктивной группе. По отношению к башне и/или к фундаменту ветроэнергетической установки эта стационарная конструктивная группа вместе с гондолой как правило, однако, может поворачиваться вокруг, по существу, вертикальной оси, так как ветроэнергетические установки как правило имеют средства ориентации по направлению ветра, так что гондола может поворачиваться вокруг оси, параллельной продольной оси башни. Таким образом, и эта стационарная конструктивная группа, установленная внутри гондолы, поворачивается относительно точки снаружи гондолы, в частности, относительно грунта, на котором сооружена эта ветроэнергетическая установка. Поэтому в смысле данного изобретения признак «неподвижный» следует понимать как неподвижный по отношению к вращающейся конструктивной группе, совершающей вращательное движение. Эта стационарная конструктивная группа включает в себя, например, статор генератора, цапфу оси, машинную раму, корпус генератора, или корпус редуктора. Далее, предпочтительно стационарная конструктивная группа содержит элемент, на котором могут быть установлены арретирующие модули.
Устанавливаемый на вращающейся конструктивной группе зубчатый диск вдоль периметра имеет множество арретирующих выемок. Этот зубчатый диск может представлять собой либо специально предназначенный для арретирования ротора элемент, который жестко на кручение установлен на вращающейся конструктивной группе, либо - альтернативно - этот зубчатый диск может быть расположен также на одном известном элементе вращающейся конструктивной группы. Например, зубчатый диск может быть частью диска дискового якоря генератора, причем этот диск дискового якоря генератора имеет расположенные вдоль периметра арретирующие выемки. Благодаря множеству арретирующих выемок вдоль периметра зубчатого диска образуется зубчатый венец.
Этот зубчатый венец может иметь, например, волнистый профиль, который характеризуется тем, что выемки и/или зубья имеют геометрию в форме части круга, в частности, в форме полукруга. Далее, предпочтительно указанный зубчатый венец может иметь эвольвентные зубья и/или циклоидальные зубья. Кроме того, может быть предусмотрен также пилообразный зубчатый край. Указанные арретирующие выемки или, соответственно, образованные этими арретирующими выемками зубья должны, однако, иметь такую геометрию, чтобы указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент и указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент, несмотря на предлагаемое изобретением расстояние между этими двумя арретирующими элементами, всегда могли быть помещены в одну из этих арретирующих выемок. В частности, эти арретирующие элементы или, соответственно, эти арретирующие выемки следует выполнять таким образом, чтобы при движении арретирующего элемента в арретирующую выемку при определенных условиях имело место движение сдвига, так что вследствие движения зубчатого диска становится возможным размещение одного арретирующего элемента или, соответственно, участка одного арретирующего элемента в одной арретирующей выемке.
Указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент расположен на первом арретирующем модуле. Этот первый арретирующий элемент проходит предпочтительно от модульного конца до входящего в зацепление конца. Этим модульным концом указанный первый арретирующий элемент предпочтительно расположен на первом арретирующем модуле и/или в нем. Предпочтительно первый арретирующий элемент расположен на первом арретирующем модуле таким образом, что этот первый арретирующий элемент может двигаться относительно арретирующего модуля. Указанный входящий в зацепление конец первого арретирующего элемента предпочтительно обращен от арретирующего модуля и в рабочем состоянии обращен к зубчатому диску. Предпочтительно область, примыкающая к входящему в зацепление концу, имеет геометрию, представляющую собой негатив арретирующих выемок. Далее, предпочтительно область, примыкающая к входящему в зацепление концу, имеет геометрию, представляющую собой по меньшей мере частично негатив арретирующих выемок. В частности, область, примыкающая к входящему в зацепление концу, выполнена таким образом, что при введении в арретирующую выемку арретирующего элемента, которое происходит не точно по центру, возникает движение сдвига, а тем самым и усилие сдвига, в частности, в тангенциальном направлении зубчатого диска. Таким образом, предпочтительно может быть гарантировано, что в случае введения в арретирующую выемку арретирующего элемента не точно по центру происходит пошаговое движение зубчатого диска или, соответственно, ротора, и тем самым арретирующий элемент вследствие этого пошагового движения затем войдет по центру, и может быть обеспечено надежное арретирование ротора. Далее, такая конструкция первого арретирующего элемента приводит к тому, что на соединенную с зубчатым диском конструктивную группу оказывается усилие сдвига, и может совершаться поворот этой конструктивной группы относительно первого арретирующего элемента. В случае расположения этой конструктивной группы на вращающейся конструктивной группе ветроэнергетической установки тем самым может совершаться поворот вращающейся конструктивной группы или, соответственно, ротора.
Эти варианты выполнения, по существу, аналогично справедливы и для второго арретирующего модуля и указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента.
Первый арретирующий модуль и второй арретирующий модуль, согласно изобретению, могут быть размещены на стационарной конструктивной группе ветроэнергетической установки. Первый арретирующий модуль и второй арретирующий модуль являются подвижными предпочтительно и, по существу, не в направлении вращения вращающейся конструктивной группы. Предпочтительно указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент и/или указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент тоже установлены неподвижно относительно направления вращения вращающейся конструктивной группы. В частности, такое неподвижное размещение указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента и/или указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента на первом арретирующем модуле или, соответственно, на втором арретирующем модуле выполнено таким образом, что они могут входить в арретирующие выемки зубчатого диска. Для этой цели арретирующие элементы расположены на арретирующих модулях подвижно предпочтительно в направлении зубчатого диска. Кроме того, появляется возможность того, что арретирующие элементы на арретирующих модулях располагаются неподвижно, однако, арретирующие модули с неподвижно расположенными на них арретирующими элементами выполнены подвижными в направлении зубчатого диска.
Под вхождением арретирующего элемента в арретирующую выемку следует, в частности, понимать, что этот арретирующий элемент располагается в арретирующей выемке зубчатого диска таким образом, что зубчатый диск не будет подвижным ни в первом направлении вращения, ни во втором направлении вращения. При таком определении остаются неучтенными силы, возможно необходимые для арретирования, так что возможно необходимо также полное вхождение двух или более арретирующих элементов в несколько арретирующих выемок, чтобы гарантировать надежное арретирование ротора.
В окружном направлении зубчатого диска указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент находится от указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента на расстоянии, которое равно нецелочисленному кратному шага зубьев зубчатого диска. Шаг зубьев следует, в частности, понимать как расстояние между двумя наивысшими точками двух соседних зубьев. В случае равномерного зубчатого венца его шаг зубьев вдоль всего зубчатого диска является постоянным. Кроме того, могут быть предусмотрены также зубчатые диски, зубчатые венцы которых не являются равномерными. При таком зубчатом венце дополнительно возникает возможность задавать области с определенным шагом зубьев, причем эти области с определенным шагом зубьев предпочтительно имеют постоянный шаг зубьев внутри соответствующей области. Кроме того, шаг зубьев на отдельных участках может быть не постоянным из-за наличия отдельных больших зубьев.
За счет размещения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента и указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента на расстоянии друг от друга становится ясно, что указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент и указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент не могут одновременно полностью входить в арретирующую выемку. В случае, если указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент полностью входит в арретирующую выемку, то указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент входит в другую арретирующую выемку не полностью. Однако, возможно частичное вхождение указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента в арретирующую выемку. В этой ситуации второй арретирующий элемент может перемещаться дальше в направлении зубчатого диска и, тем самым, в направлении положения зацепления. Благодаря соответствующему выполнению арретирующей выемки и арретирующих элементов или, соответственно, их областей зацепления происходит движение сдвига, так что зубчатый диск, а тем самым и зубчатый венец движутся тангенциально, так что указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент может войти в арретирующую выемку полностью. Понятно, что из-за полного вхождения указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента в арретирующую выемку, а также из-за тангенциального движения зубчатого диска указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент больше не сможет полностью находиться в предшествующей арретирующей выемке. Указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент в этой ситуации либо включается без применения силы и за счет движения зубчатого диска тоже под действием движения сдвига вытесняется из положения зацепления, либо - альтернативно - указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент активно отводится назад, например, посредством привода.
Под ветроэнергетической установкой в данном случае, в частности, понимается ветроэнергетическая установка с горизонтальным валом ротора, которая, в частности, характеризуется тем, что ротор в рабочем режиме ометает поверхность, которая ориентирована, по существу, вертикально к поверхности земли, а также имеет ось ротора, которая ориентирована, по существу, горизонтально. Такие ветроэнергетические установки называются также горизонтально-осевыми ветроэнергетическими установками. Далее, под ветроэнергетической установкой понимается, в частности, ветроэнергетическая установка с номинальной мощностью свыше 500 кВт, и/или свыше 1000 кВт, и/или свыше 1500 кВт, и/или свыше 2000 кВт, и/или свыше 2500 кВт, и/или свыше 3000 кВт, и/или свыше 3500 кВт, и/или свыше 4000 кВт, и/или свыше 4500 кВт, и/или свыше 5000 кВт, и/или свыше 5500 кВт, и/или свыше 6000 кВт.
В основе данного изобретения лежит понимание того, что известное из уровня техники арретирование во многих случаях недостаточно для того, чтобы добиться желаемого положения ротора. Благодаря зубчатому венцу на зубчатом диске, который жестко на кручение соединен с вращающейся конструктивной группой, а также благодаря арретирующим элементам, которые могут входить в этот зубчатый венец, и которые в свою очередь жестко расположены на стационарной конструктивной группе, может быть значительно улучшено отпускание углового позиционирования. Далее, в основе данного изобретения лежит понимание того, что за счет соответствующего формообразования арретирующих элементов и выполнения корреспондирующими арретирующих выемок может обеспечиваться усилие сдвига между зубчатым диском и арретирующими элементами в тангенциальном направлении зубчатого диска, так что может быть осуществлено пошаговое поворачивание зубчатого диска вследствие введения арретирующего элемента в арретирующую выемку, в частности, введения не по центру. Далее, благодаря предлагаемому изобретением арретирующему устройству для ротора может быть снижена потребность в остановочном тормозе, или можно отказаться от остановочного тормоза. Кроме того, не требуется необходимое зачастую вращение вхолостую или, соответственно, режим вращения вхолостую, в значительной мере благодаря этой возможности целенаправленного поворачивания ротора. Далее, монтаж роторных лопастей на роторе упрощается, например, за счет того, что можно отказаться от балластного рычага или бананового рычага. Далее, может быть уменьшена потребность в дополнительном генераторе для поворачивания ротора, или от него можно отказаться.
В одном предпочтительном варианте выполнения арретирующего устройства для ротора предусмотрено, что указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент и/или указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент имеют область зацепления, и эта область зацепления имеет геометрию негатива для одной из арретирующих выемок, так что эта область зацепления указанного первого арретирующего элемента и/или указанного второго арретирующего элемента предпочтительно полностью может быть размещена в одну из этих арретирующих выемок или, соответственно, могут быть размещены.
Указанная область зацепления предпочтительно расположена, примыкая к входящему в зацепление концу арретирующих элементов. В одном варианте выполнения зубчатого диска и арретирующих элементов эти зубья имеют треугольную геометрию, и расположенная между двумя зубьями арретирующая выемка тоже имеет треугольную геометрию, которая предпочтительно имеет те же размеры, что и треугольная геометрия зуба, и предпочтительно указанная область зацепления в свою очередь имеет ту же геометрию, что и зубья. Благодаря этому область зацепления также имеет геометрию негатива для арретирующих выемок, и может тем самым находиться в них в положении зацепления.
Еще одна предпочтительная модификация арретирующего устройства для ротора характеризуется тем, что ширина арретирующих выемок в окружном направлении уменьшается в радиальном и/или аксиальном направлении от диаметра окружности вершин зубьев к диаметру окружности впадин, причем это уменьшение происходит предпочтительно непрерывно. Диаметр окружности вершин зубьев образуется путем соединения вершин зубьев зубчатого венца. Диаметр окружности впадин предпочтительно соединяет друг с другом низшие точки арретирующих выемок. Эта убывающая ширина арретирующих выемок от диаметра окружности вершин зубьев к диаметру окружности впадин проявляется в хорошем действии сдвига, как только выполненный подходящим образом арретирующий элемент войдет в арретирующую выемку.
Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения арретирующего устройства для ротора предусмотрено, что арретирующие выемки образуют равномерный зубчатый венец, который имеет, в частности, постоянный шаг зубьев. Далее, предпочтительно, чтобы зубчатый диск имел области, которые имеют постоянный шаг зубьев. Эти области могут быть предусмотрены, например, в угловых положениях зубчатого диска, в которых желательно точное позиционирование ротора.
Далее, предпочтительно предусмотрено, что указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент установлен подвижно на первом арретирующем модуле, и/или указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент установлен подвижно на втором арретирующем модуле. В этом варианте выполнения первый арретирующий модуль и/или второй арретирующий модуль могут быть жестко установлены на стационарной конструктивной группе. Благодаря неподвижному размещению первого и/или второго арретирующего модуля на стационарной конструктивной группе, а также подвижному размещению арретирующих элементов на арретирующих модулях может быть обеспечено особенно предпочтительное выполнение арретирующего устройства для ротора. Арретирующие модули могут при этом варианте выполнения гарантировать стабильность и прочность арретирующего устройства для ротора, и в то же время арретирующие элементы, установленные на арретирующих модулях подвижно, обеспечивают необходимое движение.
В одном предпочтительном варианте выполнения арретирующего устройства для ротора предусмотрено, что указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент и указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент установлены подвижно по отношению друг к другу, предпочтительно в окружном направлении и/или радиальном направлении, и/или аксиальном направлении вращающейся конструктивной группы. В этом предпочтительном варианте выполнения можно, в частности, перемещать эти арретирующие элементы в тангенциальном направлении зубчатого диска по отношению друг к другу. Здесь первый арретирующий элемент и второй арретирующий элемент тоже могут полностью входить в арретирующую выемку. Другой вариант выполнения предпочтительно предусматривает, что первый арретирующий модуль и/или второй арретирующий модуль может быть размещен подвижно на стационарной конструктивной группе, так что и арретирующие элементы тоже подвижны относительно друг друга.
Еще одна предпочтительная модификация арретирующего устройства для ротора характеризуется тем, что первый арретирующий модуль и/или второй арретирующий модуль выполнены с возможностью перемещения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента и/или указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента в направлении вхождения из позиции готовности в положение зацепления, причем предпочтительно указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент и/или указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент в позиции готовности не входят ни в одну из арретирующих выемок, а в положении зацепления соответственно входят в одну из арретирующих выемок. Когда арретирующие элементы находятся в позиции готовности, зубчатый диск может совершать вращательное движение, и арретирующие элементы не будут препятствовать этому вращательному движению. В частности, не возникает никакого непосредственного контакта между одним из арретирующих элементов и зубчатым диском, когда эти арретирующие элементы находятся в позиции готовности. Однако, из позиции готовности арретирующие элементы могут перемещаться в указанное положение зацепления.
Далее, предпочтительно предусмотрено, что направление вхождения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента и/или указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента ориентировано в радиальном направлении и/или в аксиальном направлении относительно оси вращения вращающейся конструктивной группы. Если это направление вхождения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента и/или указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента ориентировано в радиальном направлении относительно оси вращения вращающейся конструктивной группы, то зубчатый диск предпочтительно выполнен как зубчатый диск с наружными зубьями. Это означает, в частности, что по внешнему периметру зубчатого диска расположен зубчатый венец. Кроме того, возникает возможность радиального направления вхождения, если арретирующие выемки или, соответственно, зубья зубчатого диска доступны для арретирующего элемента с радиального направления. Направление вхождения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента и/или указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента в аксиальном направлении относительно оси вращения вращающейся конструктивной группы предусмотрено предпочтительно тогда, когда зубчатый диск имеет зубчатый венец на торцевой стороне. Кроме того, возникает возможность аксиального направления вхождения, если арретирующие выемки или, соответственно, зубья зубчатого диска доступны для арретирующего элемента с аксиального направления.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения арретирующего устройства для ротора предусмотрено, что высота зубьев зубчатого диска ориентирована параллельно и/или радиально по отношению к оси вращения вращающейся конструктивной группы. Высота зуба проходит предпочтительно от вершины этого зуба до центральной точки на ножке этого зуба.
Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения арретирующего устройства для ротора предусмотрено, что количество арретирующих выемок составляет от 45 до 720, в частности, от 90 до 360.
Еще одна предпочтительная модификация арретирующего устройства для ротора характеризуется тем, что первый арретирующий модуль и/или второй арретирующий модуль могут быть размещены на несущей раме и/или на базовом креплении, и/или на статоре генератора, в частности, на несущей конструкции статора, и/или на машинной раме, и/или на подшипниковом узле главного вала. Далее, предпочтительно предусмотрено, что зубчатый диск может быть размещен на якоре генератора и/или на диске якоря, и/или на главном валу, и/или на приводной стороне редуктора, и/или на выходной стороне редуктора.
Далее, предпочтительно, чтобы арретирующее устройство для ротора содержало управляющее устройство, которое выполнено и установлено с возможностью перемещения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента в направлении вхождения в положение зацепления, так что зубчатый диск за счет вхождения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента в одну из арретирующих выемок арретируется по меньшей мере в одном направлении вращения, предпочтительно в обоих направлениях вращения. Такое арретирование, в частности, в обоих направлениях вращения может достигаться, например, благодаря тому, что арретирующий элемент полностью расположен в одной арретирующей выемке. Управляющее устройство предпочтительно также выполнено и установлено с возможностью перемещать указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент в направлении вхождения в положение зацепления, так что зубчатый диск за счет вхождения указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента в одну из арретирующих выемок арретируется по меньшей мере в одном направлении вращения, предпочтительно в обоих направлениях вращения.
Еще один особенно предпочтительный вариант выполнения арретирующего устройства для ротора предусматривает управляющее устройство, которое выполнено и установлено с возможностью перемещать указанный по меньшей мере один второй арретирующий элемент в направлении вхождения в положение зацепления, причем указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент таким образом перемещается в позицию готовности, так что зубчатый диск во время движения первого арретирующего элемента и второго арретирующего элемента всегда арретирован в обоих направлениях вращения. За счет размещения первого арретирующего элемента и второго арретирующего элемента на расстоянии друг от друга указанные первые арретирующие элементы предпочтительно арретируют зубчатый диск в первом направлении вращения, а вторые арретирующие элементы арретируют этот зубчатый диск во втором направлении вращения, которое противоположно первому направлению вращения, как только один из арретирующих элементов вводится в указанное положение зацепления, а соответственно другие арретирующие элементы выводятся в позицию готовности.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством ветроэнергетической установки, содержащей гондолу, вращающуюся конструктивную группу и стационарную конструктивную группу, а также содержащей арретирующее устройство для ротора по меньшей мере по одному из вышеописанных вариантов выполнения.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством способа арретирования и/или поворота ротора ветроэнергетической установки, в частности, ветроэнергетической установки согласно предыдущему аспекту, причем предлагаемый способ включает в себя: предоставление арретирующего устройства для ротора по меньшей мере по одному из вышеописанных вариантов выполнения; перемещение указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента, который выполнен и установлен с возможностью вхождения в одну арретирующую выемку зубчатого диска в направлении вхождения в положение зацепления, так что этот зубчатый диск за счет вхождения указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента в одну из арретирующих выемок арретируется по меньшей мере в одном направлении вращения, предпочтительно в обоих направлениях вращения.
Еще одна предпочтительная модификация этого способа включает в себя следующие этапы: перемещение указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента, который выполнен и установлен с возможностью вхождения в одну из арретирующих выемок зубчатого диска, в направлении вхождения в положение зацепления, так что этот зубчатый диск за счет вхождения указанного по меньшей мере одного второго арретирующего элемента в одну из арретирующих выемок арретируется по меньшей мере в одном направлении вращения, предпочтительно в обоих направлениях вращения; перемещение указанного по меньшей мере одного первого арретирующего элемента в позицию готовности, в которой указанный по меньшей мере один первый арретирующий элемент не входит ни в одну из арретирующих выемок зубчатого диска, причем это перемещение первого арретирующего элемента и перемещение второго арретирующего элемента осуществляется таким образом, что зубчатый диск во время этих перемещений арретирован по меньшей мере в одном направлении вращения, предпочтительно в обоих направлениях вращения. Благодаря этому арретированию может гарантироваться, что вращающаяся конструктивная группа, на которой расположен зубчатый диск, во время вращения не будет вращаться вхолостую или, соответственно, неконтролируемо двигаться между двумя угловыми положениями.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством способа арретирования и/или поворота ротора ветроэнергетической установки, в частности, ветроэнергетической установки согласно предыдущему аспекту, причем предлагаемый способ включает в себя: предоставление арретирующего устройства для ротора по меньшей мере по одному из вышеописанных вариантов выполнения, снабженного третьим арретирующим модулем с третьим арретирующим элементом, причем первый арретирующий модуль содержит первый арретирующий элемент, а второй арретирующий модуль содержит второй арретирующий элемент, причем второй арретирующий элемент расположен рядом с первым арретирующим элементом, а третий арретирующий элемент расположен рядом со вторым арретирующим элементом, и причем зубчатый диск содержит по меньшей мере один первый зуб, один расположенный рядом с ним второй зуб, один расположенный рядом с ним третий зуб, один расположенный рядом с ним четвертый зуб, один расположенный рядом с ним пятый зуб, и один расположенный рядом с ним шестой зуб; перемещение первого арретирующего элемента в положение зацепления между первым зубом и вторым зубом; и перемещение второго арретирующего элемента к обращенной от второго зуба боковой поверхности третьего зуба, движение второго арретирующего элемента в положение зацепления между третьим зубом и четвертым зубом, причем второй арретирующий элемент выполняет движение сдвига по обращенной от второго зуба боковой поверхности третьего зуба; пассивное или активное перемещение первого арретирующего элемента к обращенной к первому зубу боковой поверхности второго зуба; и перемещение третьего арретирующего элемента к обращенной от четвертого зуба боковой поверхности пятого зуба; перемещение третьего арретирующего элемента в положение зацепления между пятым зубом и шестым зубом, причем третий арретирующий элемент выполняет движение сдвига по обращенной от четвертого зуба боковой поверхности пятого зуба; пассивное или активное перемещение второго арретирующего элемента по обращенной к третьему зубу боковой поверхности четвертого зуба; и перемещение первого арретирующего элемента в позицию готовности.
При намеренном дальнейшем повороте зубчатого диска указанный способ в дополнение к вышеописанным этапам предпочтительно включает в себя, далее, следующие этапы: перемещение первого арретирующего элемента в положение зацепления между вторым зубом и третьим зубом, причем первый арретирующий элемент выполняет движение сдвига по обращенной от первого зуба боковой поверхности второго зуба; и пассивное или активное перемещение третьего арретирующего элемента по обращенной к пятому зубу боковой поверхности шестого зуба; и перемещение второго арретирующего элемента в позицию готовности.
Предлагаемый изобретением способ и его возможные модификации обладают признаками и, соответственно, включают в себя этапы способа, которые делают их, в частности, пригодными для того, чтобы могло применяться предлагаемое изобретением арретирующее устройство для ротора и его модификации. В отношении других преимуществ, вариантов выполнения и деталей примеров воплощения всех этих аспектов и их возможных модификаций следует сослаться на вышеизложенное описание соответствующих признаков и модификаций арретирующего устройства для ротора.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения поясняются на примерах с привлечением прилагаемых чертежей. На чертежах представлено следующее.
Фиг. 1: схематичный вид ветроэнергетической установки;
Фиг. 2a: схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора:
Фиг. 2b: схематичный вид приведенного в качестве примера другого варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с тангенциально подвижными арретирующими модулями;
Фиг. 3: схематичный вид в изометрии приведенного в качестве примера варианта выполнения генератора с тремя арретирующими устройствами для ротора;
Фиг. 4a: схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения зубчатого диска, снабженного наружными зубьями;
Фиг. 4b: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с зубчатым диском с наружными зубьями по Фиг. 4a, с пилообразным зубчатым краем;
Фиг. 4c: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с зубчатым диском с наружными зубьями по Фиг. 4a, с волнистым краем;
Фиг. 5a: схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения зубчатого диска, снабженного внутренними зубьями;
Фиг. 5b: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с зубчатым диском, снабженным внутренними зубьями, по Фиг. 5a, с пилообразным зубчатым краем;
Фиг. 5c: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с зубчатым диском, снабженным внутренними зубьями, по Фиг. 5a с волнистым краем;
Фиг. 6a: схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения зубчатого диска, снабженного торцевыми зубьями;
Фиг. 6b: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с зубчатым диском, снабженным торцевыми зубьями торцевыми зубьями, по Фиг. 6a с пилообразным зубчатым краем;
Фиг. 6c: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с зубчатым диском, снабженным торцевыми зубьями, по Фиг. 6a с пилообразным зубчатым краем;
Фиг. 7a: схематичный вырыв приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с одним арретирующим элементом в позиции готовности;
Фиг. 7b: схематичный вырыв приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с одним арретирующим элементом в положении зацепления;
Фиг. 8a: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с тремя арретирующими элементами в позиции готовности;
Фиг. 8b: схематичный частичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с арретирующими элементами в положении частичного или полного зацепления;
Фиг. 9a: схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения зубчатого диска с пилообразным зубчатым краем и корреспондирующим арретирующим элементом;
Фиг. 9b: схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения зубчатого диска с волнистым краем и корреспондирующим арретирующим элементом; и
Фиг. 9c: схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения зубчатого диска с трапецеидальными зубьями и корреспондирующим арретирующим элементом.
Фиг. 10a - Фиг. 10e: схематичные виды еще одного приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с тремя арретирующими элементами в различных позициях способа арретирования и/или поворота ротора ветроэнергетической установки.
На чертежах одинаковые или выполняющие, по существу, одинаковые или подобные функции элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями.
На Фиг. 1 показан схематичный вид приведенного в качестве примера варианта выполнения ветроэнергетической установки. На Фиг. 1 показана, в частности, ветроэнергетическая установка 100 с башней 102 и гондолой 104.
На гондоле 104 расположен аэродинамический ротор 106 с тремя роторными лопастями 108 и кожухом 110 обтекателя. Аэродинамический ротор 106 во встроенном положении и/или в рабочем состоянии приводится ветром во вращательное движение и за счет этого приводит в действие генератор в гондоле 104. Ветроэнергетическая установка 100 по Фиг. 1 предпочтительно имеет предлагаемое изобретением арретирующее устройство для ротора, чтобы арретировать ротор 106, по существу, в любом угловом положении. Например, для демонтажа башни может быть необходимо позиционирование ротора таким образом, чтобы продольная ось роторной лопасти 108' была ориентирована параллельно продольной оси башни 102.
На Фиг. 2a и Фиг. 2b соответственно показано арретирующее устройство 10 для ротора с первым арретирующим модулем 120, вторым арретирующим модулем 130 и третьим арретирующим модулем 140. Кроме того, арретирующее устройство 10 для ротора имеет зубчатый диск 11. Первый арретирующий модуль 120 имеет два первых арретирующих элемента 122. Первые арретирующие элементы 122 расположены на той стороне первого арретирующего модуля 120, которая обращена к зубчатому венцу зубчатого диска 11. Далее, первые арретирующие элементы 122 расположены подвижно на первом арретирующем модуле 120, в частности, подвижно в направлении от первого арретирующего модуля 120 к зубчатому диску 11 и в противоположном направлении. Аналогично первому арретирующему модулю 120 второй арретирующий модуль 130 имеет вторые арретирующие элементы 132. Третий арретирующий модуль 140 тоже имеет два третьих арретирующих элемента 142. Вторые арретирующие элементы 132 и третьи арретирующие элементы 142 расположены на соответствующих арретирующих модулях аналогично расположению первых арретирующих элементов на первом арретирующем модуле 120.
Зубчатый диск 11 имеет множество арретирующих выемок. В качестве примера в данном случае ссылочными позициями обозначены только две соседние арретирующие выемки 12 и 14, причем эти арретирующие выемки 12, 14 образуют между собой один зуб 16. Арретирующие выемки 12, 14 на зубчатом диске 11 имеют треугольную форму. Зубья 16 зубчатого диска 11 тоже имеют треугольную форму. Первые арретирующие элементы 122 проходят от модульного конца (не показан) к входящему в зацепление концу 123. Этот не показанный модульный конец обращен к арретирующему модулю 120. Входящий в зацепление конец 123 обращен к зубчатому диску 11. Область зацепления, примыкающая к входящему в зацепление концу 123 первого арретирующего элемента 122, имеет треугольную форму, которая, по существу, соответствует геометрии негатива для арретирующих выемок.
На Фиг. 2a представлена предлагаемая изобретением ситуация, когда вторые арретирующие элементы 132 находятся в положении зацепления. В положении зацепления области зацепления, примыкающие к входящим в зацепление концам, расположены полностью внутри арретирующей выемки, так что зубчатый диск, по существу, не может выполнять никакого вращательного движения в первом тангенциальном направлении D1 и/или во втором тангенциальном направлении D2. Далее, в этой ситуации первые арретирующие элементы 122 и третьи арретирующие элементы 142 расположены внутри арретирующих выемок не полностью. Путем дальнейшего вдвигания первых арретирующих элементов 122, а также включения без приложения силы и/или активного отведения вторых и третьих арретирующих элементов 132, 142 за счет позиционирования первых входящих в зацепление (арретирующих) элементов 122 полностью в положении зацепления зубчатый диск 11 поворачивался бы тангенциально в первом тангенциальном направлении D1. С другой стороны, зубчатый диск мог бы поворачиваться во втором тангенциальном направлении D2, противоположном первому тангенциальному направлению. D1, если в показанной на Фиг. 2a ситуации третьи арретирующие элементы 142 были бы установлены полностью в арретирующих выемках.
Благодаря установке трех арретирующих модулей, каждый из которых имеет по меньшей мере один арретирующий элемент, как показано на Фиг. 2a, может быть, тем самым, реализовано арретирование зубчатого диска, а также вращение в двух противоположных направлениях D1, D2. Показанный на Фиг. 2b вариант выполнения отличается от показанного на Фиг. 2a варианта выполнения, в частности, тем, что расстояние между первыми арретирующими элементами и вторыми и третьими арретирующими элементами не представляет собой нецелочисленное кратное, но более того, это расстояние является целым кратным шага зубьев зубчатого диска. Тем самым, на Фиг. 2b первые, вторые и третьи арретирующие элементы 122, 132, 142 могут быть все установлены в положении зацепления. Это возможно, например, за счет того, что арретирующие модули 120, 130, 140 выполнены подвижными в тангенциальном направлении зубчатого диска, предпочтительно с незначительной подвижностью. Далее, это может быть достигнуто за счет того, что арретирующие элементы на арретирующих модулях расположены подвижно таким образом, что они могут двигаться в тангенциальных направлениях D1, D2.
На Фиг. 3 показано возможное расположение арретирующего устройства для ротора на генераторе. Генератор 20 содержит статор 22 генератора и якорь 24 генератора, который жестко на кручение соединен с приводным валом или, соответственно, с компонентом вращающейся конструктивной группы ветроэнергетической установки. Статор 22 генератора, кроме того, имеет жестко на кручение соединенный с ним диск 23 статора. На диске 23 статора схематично представлены первый арретирующий модуль 25, второй арретирующий модуль 26 и третий арретирующий модуль 27. Не показанные арретирующие элементы проходят в направлении диска якоря, который жестко на кручение соединен с якорем генератора. На якоре 24 генератора также расположен зубчатый диск, имеющий арретирующие выемки, в которые могут входить арретирующие элементы арретирующих модулей 25, 26, 27, чтобы арретировать этот зубчатый диск. Благодаря такому жесткому на кручение соединению зубчатого диска с якорем 24 генератора и его жесткому на кручение соединению с вращающейся конструктивной группой, которая связана с аэродинамическим ротором, показанным, например, на Фиг. 1, может обеспечиваться арретирование вращающейся конструктивной группы и, соответственно, ротора.
На Фиг. 4a, Фиг. 4b и Фиг. 4c показан возможный вариант выполнения зубчатого диска 200 с зубчатым венцом 202, который расположен на радиальной окружной поверхности зубчатого диска 200. Зубчатый венец 202 может быть обозначен также как радиальные внешние зубья. Зубчатый диск 200' на Фиг. 4b имеет треугольные зубья 202'. Кроме того, показан арретирующий элемент 50, корреспондирующий с этими треугольными зубьями 202'. Арретирующий элемент 50 имеет треугольную область зацепления, которая, по существу, имеет геометрию негатива для арретирующей выемки зубчатого венца 202'. Такого рода арретирующий элемент 50 можно назвать также клиновидным. На Фиг. 4c представлен вариант выполнения, альтернативный показанному на Фиг. 4b, с зубчатым диском 200ʺ и зубчатым венцом 202ʺ, имеющим волнистый профиль или, соответственно, волнистые зубья. Корреспондирующий с этим волнистым профилем 202ʺ арретирующий элемент 60 имеет область зацепления, которая имеет круглую геометрическую форму. Такого рода арретирующий элемент может иметь, например, геометрию валика, так что в соответствующем поперечном сечении вышеупомянутая круглая геометрическая форма может быть предоставлена для вхождения в зубчатый венец 202ʺ.
На Фиг. 5a, Фиг. 5b и Фиг. 5c представлены варианты выполнения арретирующего устройства для ротора, с зубчатым диском 300, причем зубчатый диск 300 на радиальной внутренней окружной поверхности имеет зубчатый венец 302. На Фиг. 5b показано, как клиновидный арретирующий элемент 50 может войти в такого рода внутренние зубья 302' зубчатого диска 300'. На Фиг. 5c показано, как имеющий форму валика арретирующий элемент 60 с круговым поперечным сечением может войти в волнистый профиль 302ʺ зубчатого диска 300ʺ.
На Фиг. 6a, Фиг. 6b и Фиг. 6c представлены варианты выполнения, в которых зубчатый диск 400 имеет зубчатый венец 402 на торцевой стороне, так что высота зубьев зубчатого венца ориентирована, по существу, параллельно оси R вращения вращающегося диска 400. На Фиг. 6b показан вариант выполнения, при котором клиновидный арретирующий элемент 50 может входить в зубчатый венец 402' зубчатого диска 400'. На Фиг. 6c представлен вариант выполнения для зубчатого диска 400ʺ, имеющего волнистые зубья 402ʺ с арретирующим элементом 60, имеющим форму валика.
На Фиг. 7a и Фиг. 7b показано различие между положением зацепления и позицией готовности. На Фиг. 7a показано, что клиновидный арретирующий элемент 50 расположен в позиции готовности относительно зубчатого диска 52. На Фиг. 7b показано, как расположены зубчатый диск 52 и арретирующий элемент 50, когда арретирующий элемент 50 находится в положении зацепления.
На Фиг. 8a и Фиг. 8b показаны позиции готовности и, соответственно, положения зацепления клиновидных арретирующих элементов 50, 50', 50ʺ. По аналогии с Фиг. 2a расстояние между арретирующими элементами 50, 50', 50ʺ составляет нецелочисленное кратное шага Z зубьев. Арретирующие элементы 50, 50', 50ʺ в каждом случае находятся на расстоянии A1 друг от друга, причем это расстояние A1 не равно шагу Z зубьев. Поэтому не все арретирующие элементы 50, 50', 50ʺ могут быть одновременно установлены в положении зацепления. На Фиг. 8b представлена возможность поворота зубчатого диска 52 с помощью арретирующих элементов 50, 50', 50ʺ. Поскольку арретирующий элемент 50 перемещается в направлении зубчатого диска, и происходит движение сдвига между областью 501 зацепления входящего в зацепление (арретирующего) элемента 50 и зубом 520 зубчатого диска 52, то зубчатый диск 52 в данном случае поворачивается в направлении следующих арретирующих элементов 50, 50'. Для того, что сделать это возможным, арретирующие элементы 50' и 50ʺ включаются без применения силы или движутся в противоположном направлении от арретирующего элемента 50, так что они не будут арретировать зубчатый диск дальше.
На Фиг. 9a, Фиг. 9b и Фиг. 9c представлены различные варианты выполнения арретирующих элементов 50, 60, 70, которые в различных ситуациях могут оказывать предпочтительные воздействия. При наличии арретирующих элементов 70 с конусообразной областью зацепления по Фиг. 9c при таком расположении арретирующих элементов или, соответственно, при таком выполнении управляющего устройства можно гарантировать, что арретирующий элемент не будет находиться в ситуации «зуб-на-зубе», в которой арретирующий элемент находится на вершине зуба, не имея возможности попасть в арретирующую выемку за счет движения сдвига. Этот вариант выполнения по Фиг. 9b с одним арретирующим элементом 60 обладает тем особым преимуществом, что риск заклинивания последнего является незначительным.
На Фиг. 10a - Фиг. 10e схематично показаны виды еще одного приведенного в качестве примера варианта выполнения арретирующего устройства для ротора с тремя арретирующими элементами в различных позициях способа арретирования и/или поворота ротора ветроэнергетической установки. В показанной на Фиг. 10a первой компоновке первый арретирующий элемент 611, второй арретирующий элемент 612 и третий арретирующий элемент 613 находятся в позиции готовности. В позиции готовности арретирующие элементы 611, 612, 613 не располагаются в одной из выемок зубчатого диска 600. Эти выемки зубчатого диска 600 образуются по меньшей мере посредством первого зуба 601, расположенного рядом с ним второго зуба 602, расположенного рядом с вторым зубом третьего зуба 603, расположенного рядом с ним четвертого зуба 604, расположенного рядом с четвертым пятого зуба 605, и расположенного рядом с ним шестого зуба 606. Каждый из этих зубьев 601-606 перпендикулярно окружному направлению U и перпендикулярно радиальному направлению RA зубчатого диска 600 имеет поперечное сечение, причем это поперечное сечение имеет форму равнобедренного треугольника. Высота этого равнобедренного треугольника ориентирована в радиальном направлении. Поперечное сечение зубьев 601-606, далее, выполнено таким образом, что образованные посредством зубьев 601-606 арретирующие выемки имеют такую же форму поперечного сечения, что и зубья 601-606. Арретирующие элементы 611, 612, 613 на своих обращенных к зубчатому диску 600 концах или, соответственно, в своих областях, примыкающих к этим концам, тоже имеют треугольную форму. В частности, арретирующие элементы 611, 612, 613 здесь имеют геометрию негатива для выемок, так что арретирующие элементы этими областями, по существу, полностью могут быть установлены в выемках.
Зубья 601-606 расположены с равными промежутками друг от друга, так что и выемки расположены с равными промежутками друг от друга. Арретирующие элементы 611, 612, 613 тоже расположены с равными промежутками друг от друга, причем при таком размещении двух арретирующих элементов промежуток между ними составляет нецелочисленное кратное расстояния между вершинами двух расположенных рядом зубьев. Поэтому как правило не создается возможности для того, чтобы два арретирующих элемента одновременно находились в положении зацепления.
На Фиг. 10b первый арретирующий элемент 611 находится в положении зацепления между первым зубом 601 и вторым зубом 602. Благодаря такому расположению предотвращается вращение зубчатого диска 600 в окружном направлении U. Второй арретирующий элемент 612 находится в положении, которое в радиальном направлении RA лежит между положением зацепления и позицией готовности. В этом положении второй арретирующий элемент 612 касается обращенной от второго зуба 602 боковой поверхности 603' третьего зуба 603. Третий арретирующий элемент 613 продолжает находиться в позиции готовности.
От показанной на Фиг. 10b конфигурации до показанной на Фиг. 10c конфигурации второй арретирующий элемент 612 движется дальше в радиальном направлении и в конце концов приходит в положение зацепления. Для того, чтобы второй арретирующий элемент 612 мог двигаться в указанное положение зацепления, он должен осуществлять движение сдвига по боковой поверхности 603' зуба и двигать зубчатый диск 600 в окружном направлении U в направлении первого арретирующего элемента 611. Для того, чтобы это могло произойти, первый арретирующий элемент 611 либо включался без применения силы, либо активно выводился из положения зацепления. Для обеспечения максимально стабильного состояния зубчатого диска 600, будет особенно предпочтительным, если первый арретирующий элемент 611 активно отводится таким образом, что он при отведении непрерывно сдвигается по обращенной к первому зубу 601 боковой поверхности 602' второго зуба 602. Третий арретирующий элемент 613 находится в положении, которое в радиальном направлении RA расположено между положением зацепления и позицией готовности. В этом положении третий арретирующий элемент 613 касается обращенной от четвертого зуба 604 боковой поверхности 605' пятого зуба 605.
От показанной на Фиг. 10c конфигурации до показанной на Фиг. 10d конфигурации третий арретирующий элемент 613 был перемещен дальше в радиальном направлении и в конце оказался в положении зацепления. Для того, чтобы третий арретирующий элемент 613 мог быть перемещен в указанное положение зацепления, он должен быть совершать движение сдвига по боковой поверхности зуба 605' и двигать зубчатый диск 600 в окружном направлении U в направлении второго арретирующего элемента 612. Для того, чтобы это могло произойти, второй арретирующий элемент 612 либо включался без применения силы, либо был активно выведен из положения зацепления. Первый арретирующий элемент 611 был перемещен в позицию готовности.
От показанной на Фиг. 10d конфигурации до показанной на Фиг. 10е конфигурации первый арретирующий элемент 611 был снова перемещен из упомянутой последней позиции готовности в положение зацепления и совершил при этом движение сдвига по обращенной к третьему зубу 603 боковой поверхности 602ʺ второго зуба 602, и, тем самым еще раз подвинул зубчатый диск в окружном направлении U.
Представленное здесь арретирующее устройство для ротора, в частности, из-за заявленного расстояния A1 между арретирующими элементами по сравнению с шагом Z зубьев обладают тем особым преимуществом, что оно может пошагово поворачивать зубчатый диск в тангенциальном направлении, а тем самым и аэродинамический ротор ветроэнергетической установки может поворачиваться небольшими шагами. Таким образом, может быть обеспечено, по существу, любое позиционирование аэродинамического ротора. Кроме того, при такого рода позиционировании могут обеспечиваться, в частности, положения, которые желательны, например, для операций обслуживания и/или монтажа, и/или демонтажа. Кроме того, из-за наличия множества арретирующих модулей 120, 130, 140, 25, 26, 27 может появиться возможность того, что зубчатый диск может двигаться в первом направлении вращения и в противоположном ему втором направлении вращения. Кроме того, за счет геометрии арретирующих элементов, которые вызывают движение сдвига в зубчатом венце зубчатого диска, предотвращается заклинивание во время арретирования. Тем самым гарантируется также улучшение разъемности арретирования.
Перечень ссылочных обозначений
10 арретирующее устройство для ротора
11 зубчатый диск
12 арретирующая выемка
14 арретирующая выемка
16 зуб
20 генератор
22 статор генератора
23 диск статора
24 якорь генератора
25 первый арретирующий модуль
26 второй арретирующий модуль
27 третий арретирующий модуль
50, 50', 50" клиновидный арретирующий элемент
52 зубчатый диск с клиновидным зубчатым венцом
60 арретирующий элемент в форме валика
62 зубчатый диск с волнообразным зубчатым венцом
70 конусообразный арретирующий элемент
72 зубчатый диск с конусообразным зубчатым венцом
100 ветроэнергетическая установка
102 башня
104 гондола
106 ротор
108, 108' роторная лопасть
110 кожух обтекателя
120 первый арретирующий модуль
122 первые арретирующие элементы
123 конец, входящий в зацепление
130 второй арретирующий модуль
132 вторые арретирующие элементы
140 третий арретирующий модуль
142 третьи арретирующие элементы
200, 200', 200" зубчатый диск
202, 202', 202ʺ зубья
300, 300', 300" зубчатый диск
302, 302', 302ʺ зубья
400, 400', 400" зубчатый диск
402, 402', 402ʺ зубья
500 зубчатая пара
501 область зацепления
520 зуб
600 зубчатый диск
601 первый зуб
602 второй зуб
602' обращенная к первому зубу боковая поверхность второго зуба
602ʺ обращенная к третьему зубу боковая поверхность второго зуба
603 третий зуб
603' обращенная от второго зуба боковая поверхность третьего зуба
604 четвертый зуб
604' обращенная к третьему зубу боковая поверхность четвертого зуба
605 пятый зуб
605' обращенная от четвертого зуба боковая поверхность пятого зуба
606 шестой зуб
611 первый арретирующий элемент
612 второй арретирующий элемент
613 третий арретирующий элемент
A1 расстояние между арретирующими элементами
D1 первое тангенциальное направление
D2 второе тангенциальное направление
R ось вращения
RA радиальное направление
U окружное направление
Z шаг зубьев