具体实施方式

以下详细描述参考附图，附图以说明的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施方式。足够详细地描述了这些实施方式以使得本领域技术人员能够实践本发明。可以利用其它实施方式，并且可以在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下进行结构和逻辑上的改变。此外，在以下描述中对“上部”、“下部”和具有隐含取向的任何其它术语的引用不旨在是限制性的，并且仅指如附图中所示的特征的取向。

为了提供本发明的背景，图1示出了总体上表示为10的风力涡轮机，该风力涡轮机包括塔架12。塔架12支撑机舱14，转子16被安装到机舱14上。转子16可操作地联接至容纳在机舱14内的发电机。除了发电机之外，机舱14容纳将风能转换成电能所需的其它各种组件、以及操作、控制和优化风力涡轮机10的性能所需的各种其它组件。转子16包括从中心轮毂20径向延伸的多个转子叶片18。在该示例中，转子16包括三个转子叶片18，但是对于本领域技术人员显而易见的是，其它构造也是可以的。风力涡轮机10还包括偏航系统(未示出)，该偏航系统被定位在塔架12与机舱14之间。偏航系统用于使机舱14相对于塔架12以偏航运动旋转，从而根据风向定向转子16。

图2是偏航系统的实施方式的分解图，其总体由27表示。偏航系统27包括主机22，机舱14的所有机械和电气元件都被组装在主机22上。至少一个电动机(未示出)被安装在主机22上并且被构造成驱动机舱14的偏航运动。偏航系统27的该实施方式包括两个孔4，所述孔被布置成接收相应的电动机。

偏航系统27还包括总体由24表示的齿圈，该齿圈被构造成固定地紧固至塔架12的顶部。齿圈24的外径向表面限定齿形构件33，该齿形构件用于与固定到至少一个电动机的齿轮相互作用，以使得主机22能够相对于齿圈24偏航运动。齿圈24还包括上周向支承表面26(在下文中称为“上表面26”)、下周向支承表面28(以下称为“下表面28”)、以及内径向支承表面31(以下称为“内表面31”)，其中，当经历偏航运动时主机22停止在上表面上并且滑动，并且其中，内表面在上表面26与下表面28之间竖直地延伸。

总体上由29表示的多个滑板按径向布置位于主机22与齿圈24之间。滑板29相对于主机22是固定的，并且提供平滑的、接近无摩擦的表面，使主机22能够在偏航运动期间在上表面26上滑动。这些滑板29各自包括水平滑板30和径向滑板32。在主机22的偏航运动期间轴向力被施加到的水平滑板30被定位在主机22和齿圈24的上表面26之间。然而，径向滑板32(在主机22的偏航运动期间径向力被施加在径向滑板32上)被定位在相应的支承组件23与齿圈24的内表面31之间，其中，所述支承组件23被布置成按径向布置固定到主机22。在图2中所示的实施方式中，八个支承组件23围绕齿圈24径向布置。在优选实施方式中，旨在滑板30、32的材料是聚合物，例如PET或PA。

图3是偏航系统27在被组装时的截面图。在该图中，仅两个支承组件23在截面中是可见的，并且被示出为位于齿圈24的相反侧上。同样，仅定位在主框架22与齿圈24的上表面26之间的两个水平滑板30以及仅定位在相应支承组件23与齿圈24的内表面31之间的竖直滑板32是可见的，并且还被示出在齿圈24的相反侧处。每个支承组件23具有大致竖直的第一部分1和水平的第二部分2，该水平的第二部分2被固定至第一部分1并且从第一部分1径向向外延伸。当偏航系统27被组装时，第一部分1通过螺钉35被固定到主机22，并且位于齿圈24的内表面31周围，邻近径向滑板32。第二部分2在齿圈24下方延伸，大体平行于齿圈24的下表面28。每个第二部分2被布置成承载多个支承单元5，所述支承单元5用于在齿圈24的下表面28上施加力，以稳定主机22的偏航运动。优选地，每个支承组件23的第二部分2都保持在四个支承单元和六个支承单元5之间。

图4是根据本发明的支承单元5在被安装在支承组件23内之前的实施方式的截面图。支承单元5总体上是圆柱形的并且包括多个同心布置的组件，这些组件包括呈圆柱形块体形式的支承元件7，该支承元件包括用于在使用期间接触齿圈24的下表面28的支承表面71。支承单元5还包括总体上圆柱形的主体元件8。根据如图4中所示的支承单元5的取向，支承元件7接触主体元件8的上表面87，这样使得支承表面71和上表面87处于平行对齐。主体元件8居中地位于支承单元5内并且包括上部81、中心部分82和下杆83，该上部限定了主体元件8的上表面87。上部81以同心布置被连接到中心部分82，该中心部分进而被连接到杆83上。中心部分82的直径小于上部81的直径，以便在上部81的下表面中限定第一环形表面92。类似地，杆83的直径小于中心部分82的直径，以便在中心部分82的下表面中限定环形接触表面93。

支承单元5还包括位于支承元件7的相反末端处的环形调整器元件11。调整器元件11包括外螺纹13，该外螺纹位于其外径向表面上以用于将支承单元5连同被构造成可滑动地接收杆83的中心定位的开孔15紧固在支承组件23中。调整器元件11还包括端面25和内表面94，该端面包括用于接收调整工具(图中未示出)的至少两个工具插孔17，该内表面包括第二环形表面91。

支承单元5还包括定位在调整器元件11与主体元件8的上部81之间的偏置装置。在支承单元5的该实施方式中，偏置装置包括围绕主体元件8的中心部分82定位在调整器元件11与其上部81之间的一叠环形盘弹簧9(在下文中称为“弹簧组9”)。在如图4中所示的支承单元的取向中，弹簧组9的上端和下端抵靠第一环形表面91和第二环形表面92以分别向支承单元5施加张力，从而推动主体元件8且因此该支承元件7以平移移动远离该调整器元件11。

主体元件8的杆83包括保持装置，该保持装置被布置成限制主体元件8相对于调整器元件11向上平移。即，该保持装置限制了主体元件8远离调整器元件11的平移。在优选实施方式中，该保持装置是弹性挡圈19，该弹性挡圈被定位成围绕主体元件8的杆83的外径向表面并且被构造成抵靠调整器元件11的端面25以限制主体元件8可以平移离开调整器元件11的程度。相反，环形接触表面93被构造成邻接调整器元件11的内表面94，以便限制主体元件8可以相对于调整器元件11向下平移的程度。即，主体元件8的环形接触表面93和调整器元件11的内表面94用于限制主体元件8朝向调整器元件11的平移。

图5a是图3中所示的细节“A”的放大图，并且示出了安装在支承组件23内的支承单元5。每个支承组件23的第二部分2均包括用于接收相应的支承单元5的多个圆柱形孔84。每个孔84包括内螺纹(未示出)，其与支承单元5的外螺纹13形成可调整螺纹连接，以将支承单元5保持在支承组件23内。

可调整螺纹连接允许通过使调整器元件11围绕支承单元5的纵向轴线旋转来使调整器元件11相对于主体元件8在孔84内移动。为了调整由支承表面71施加在齿圈24的下表面28上的力，调整器元件11可以在孔84内顺时针或逆时针旋转。顺时针旋转调整器元件11致使其相对于主体元件8向上移动，因为主体元件8的向上移动是通过支承表面71与下表面28相接触来防止的。这具有压缩弹簧组9的效果，这使得弹簧组9在支承单元5上施加更大的张力，从而增加由支承表面71施加在齿圈24的下表面28上的力。然而，逆时针旋转调整器元件11具有相反的效果。即，调整器元件11相对于主体元件8向下移动，从而解压弹簧组9。这减小了施加到支承单元5上的张力并且因此减小了由支承表面71施加在下表面28上的力。

为了确保支承表面71在齿圈24的下表面28上施加必要的稳定力，在使用之前在安装在支承组件23中时必须正确地调整支承单元5的张力。

在已知支承单元中，偏置装置被构造成当调整器元件从其最高位置旋转返回预定量时提供正确的或预定的张力。即，该调整器元件被顺时针转动到其最高位置，过度压缩该偏置装置并且然后逆时针转动离开该最高位置预定量，该预定量可以是例如半圈。在该位置处，已知支承单元被调整至正确的张力。然而，已知支承单元被完全容纳在其支承组件内，这意味着该调整器元件仅可以通过移除该支承组件的一部分来接近。这使得接近和调整该调整器元件的过程繁琐且耗时。

本发明的支承单元5被构造成使得当支承单元5被安装在支承组件23中时，调整器元件11和杆83从支承组件23下方是可见的并且可触及的。这种布置允许调整器元件11的直接调整，这不同于已知支承单元。

弹簧组9被构造成在调整器元件11旋转时向支承单元5施加正确的或预定的张力，直到其端面25与杆83的端面21基本上共面为止，如图5a所示。即，端面21、25的对准提供了支承单元5被正确张紧的视觉指示，以在使用之前在齿圈24的下表面28上提供必要的稳定力。

在其工作寿命中，支承单元5可能无法提供必要的稳定力。这可能是因为支承元件7已经劣化和/或弹簧组9已经损坏。其结果是，每个支承单元5必须被监测以确定该调整器元件11是否需要被调整以便将支承表面71的劣化考虑在内，或者该弹簧组9是否需要更换。在这两种情况下，通过检查端面21、25相对于彼此的位置，可以诊断故障的类型，而不将支承单元5从支承组件23移除。

图5b是支承单元5的截面图，其中支承元件7已经劣化。如上所述，弹簧组9用于推动支承表面71与齿圈24的下表面28接触。当支承元件7劣化时，弹簧组9致使支承元件7和主体元件8相对于调整器元件11向上平移。由于支承元件7的劣化导致的这种平移是由杆83的端面21指示的，该端面已经从其初始位置(与调整器元件11的端面25按共面布置对齐)移动到位于调整器元件11的端面25上方的平面中。典型地，当风力涡轮机10在正常工作条件下运行时，支承元件7以每年约0.1mm的速率劣化。然而，由于在风力涡轮机10调试期间的测试以及偏航系统27的各个组件稳定下来，支承元件7的初始劣化率可能每年大于0.1mm。主体元件8远离调整器元件11的平移具有使弹簧组9膨胀的作用，这进而减小了施加到支承单元5上的张力连同齿圈24的下表面28上的稳定力。为了重新建立对支承单元5的正确张力，将调整器元件11顺时针转动，从而使其在孔84内向上移动，直到其端面25与杆83的端面21再次对齐为止。在支承单元5的工作寿命中，调整器元件11在孔84内向上移动以补偿支承元件7的劣化的距离可以高达3mm。

图5c是支承单元5的截面图，其中，弹簧组9失效，这通常是由于一个或更多个环形盘弹簧断裂造成的。在这种故障的情况下，弹簧组9不再能够向支承单元5提供所需的张力。因此，支承表面71远离齿圈24的下表面28移动，并且这些支承元件7和主体元件8相对于调整器元件11向下平移，如由杆83的端面21所指示的，该端面已经从其原始位置移动到位于调整器元件11的端面25下方的平面中。

在图5b和图5c中示出的两种情况下，调整器元件11和主体元件8的对应表面的相对移动提供了以下视觉指示：由支承单元5施加的张力已经减小并且需要校正动作。

如上所述，已知支承单元完全容纳在支承组件中。因此，必须拆卸支承组件的至少一部分，以便检查支承单元以确定施加到支承单元上的张力是否已经减小。这是劳动密集型的，特别是当必须检查多个支承单元时。

本发明的支承单元5的益处在于，通过提供用于确定施加到支承单元5上的张力是否正确的手段来进一步改进已知支承单元设计，并且如果不正确，则原位(即，当其被安装在支承组件23中时)确定需要什么样的校正动作。这样，维修人员能够容易地确定支承单元5是否需要调整，或者支承单元5内的组件是否已经失效，而不必拆卸偏航系统27的任何方面。

如以上指出的，调整器元件11的端面25、21与杆83的相对位置提供了由支承单元5施加的张力已经减小的视觉指示。端面25、21的相对位置可以通过眼睛来评估，或者使用专业测量工具(图中未示出)更准确地确定。该测量工具包括测量仪器，该测量仪器使用例如用于测量端面25、21之间的偏移量的激光距离测量器。在示例性实施方式中，测量工具可以形成调整工具的一部分。

在本发明的一个方面中，偏航系统27包括控制单元(图中未示出)，所述控制单元可操作为监控端面25、21的相对位置并且在端面25、21从其共面布置移动而变得未对准的情况下发出维护控制信号。为此，该控制单元可操作地联接至一个或更多个传感器，该一个或更多个传感器被构造成确定端面25、21的相对位置。传感器可以是机械或电磁接触或接近传感器，或可以形成光或激光测量系统的一部分。当确定端面25、21对准时，控制单元可操作以发出确认支承单元5被正确地预张紧的信号。另选地或除此之外，调整工具还可操作以提供支承单元5被正确地预张紧的指示。当确定端面25、21未对准时，控制单元发出维护控制信号，该维护控制信号涉及关于支承组件23内的支承单元5的位置和维护状态的信息。为此，维护控制信号包含与支承单元5是否需要调整或弹簧组9是否已经失效并且需要更换相关的信息。如果控制单元确定主体元件8已经相对于调整器元件11向上移动，则维护控制信号被构造成指示支承表面71的劣化。然而，如果确定主体元件8已经相对于调整器元件11向下移动，则维护控制信号被构造成指示弹簧组9需要更换。控制单元包括发送器，发送器被构造成无线地或通过有线连接将维护控制信号发送到远程服务器。另选地，维护控制信号被直接发送至属于服务人员的板外装置(例如，智能电话、个人计算机等)。

本发明的这个方面的益处在于，该控制单元原位自动地确定每个支承单元5的张力和维护条件。这样，维护控制信号只在承载单元5需要更换或调整时才会发送给服务人员。这减少了维修人员定期现场检查偏航系统27的需要，其中，维修人员定期现场检查偏航系统27可能是耗时、昂贵的且劳动密集型的。此外，如果事先使服务人员知道支承单元5的维护状况，那么由于服务人员已经知道所需的修理和/或调整的位置和类型，因此确保服务人员进行的维护访问是有效的。

如上所述，支承单元5的支承表面71被布置成接触齿圈24的下表面28。然而，在另一个实施方式中，多个支承单元5被布置成接触齿圈24的上表面26，从而替换水平滑板30。图6示出了作为滚珠支承组件95的一部分的单个支承单元5，该单个支承单元包括外支承圈96和有齿内支承圈24，从而完成来自前述示例的齿圈24的功能。滚珠支承组件95的滚珠97被标记。类似于水平滑板30，支承单元5的支承表面71与齿圈24的上表面26接触。尽管支承单元5的该实例应用是相对于滚珠支承组件95示出的，但是应了解到，支承单元5还可以替换之前描述的滑动支承组件23的水平滑板30。支承单元5被固定在主机22的孔84内，在主机22和齿圈24之间提供连接，并且以与支承单元5接触齿圈24的下表面28相同的方式起作用。也就是说，当支承组件5被紧固到主机22上时，杆83的端面21、25和调整器元件11是可见的，以便指示支承单元5何时被正确地张紧以及施加到支承单元5上的张紧力是否已经减小。

本领域技术人员将理解，本发明仅作为示例被描述，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以采用各种替代方法。例如，已经描述了弹簧组9被构造成在使用之前向支承单元5施加预定张力，并且调整器元件11和主体元件8的对应表面在施加预定张力时是共面的并且在张力减小时是未对准的。在以上所描述的本发明的实施方式中，调整器元件11和主体元件8的对应表面包括调整器元件11和主体元件8的端面25、21。然而，对本领域技术人员而言将显而易见的是，调整器元件11和主体元件8的对应表面可以包括替代端面25、21的表面，前提是这些替代表面在使用期间是可见的并且能够指示主体元件8相对于调整器元件11的平移。

对于本领域技术人员显而易见的是，这里描述的支承单元5适用于偏航系统27的不同实施方式，诸如齿轮环24可旋转地连接至机舱14的实施方式，或者直接地或者间接地，与固定地固定到塔架12的顶部上相反，并且被构造成驱动该机舱14的偏航运动的这些电动机相对于塔架12保持静止。

此外，本领域技术人员将理解的是，如在所附权利要求中限定的支承单元5不限于用在在此描述的支承组件23、95中，并且它还可以用于在偏航系统中使用的其它类型的支承组件中，例如诸如滚柱支承组件。