专利名称：机舱外壳结构、锁定式迷宫密封和风力涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及机舱外壳结构、锁定式迷宮密封(lock labyrinth)以及风カ涡轮机。
背景技术：
机舱外壳结构通常由多个外壳结构元件组成。已知的现有技术将这些机舱外壳元件中的每ー个附接到机舱桁架结构或机舱支撑结构，例如通过焊接或通过将这些元件旋拧到该结构。桁架结构可例如被锚固到机舱底座。与该现有技术相关的难点是，分离的桁架结构必须围绕机舱部件建造，以便保持外壳元件。另ー缺点是，所有振动、变形、应カ等从例如锚固有桁架结构的机舱底座传递，并进ー步传递到机舱外壳元件。这又増大材料疲劳的风险。
发明内容
本发明的第一个目的是要提供一种可附接到风カ涡轮机的主结构的机舱外壳结构，其减少了振动、变形或应カ在主结构与机舱外壳结构之间的传递。本发明的第二个目的是要提供一种可附接到风カ涡轮机的主结构的机舱外壳结构，其避免了需要桁架结构的骨架。本发明的第三个目的是要提供一种用于定位在风カ涡轮机的旋转部分与静止部分之间的锁定式迷宮密封，其防止灰尘或雨水进入到风カ涡轮机的内部。本发明的第四个目的是要提供ー种有利的风カ涡轮机。第一个目的通过权利要求I所述的机舱外壳结构得以解決。第二个目的通过权利要求4所述的机舱外壳结构得以解決。第三个目的通过权利要求10所述的迷宮密封得以解決。第四个目的通过权利要求14所述的风カ涡轮机得以解決。各从属权利要求限定了本发明进ー步的改进。在本发明的框架中，所用术语“机舱外売”和“罩盖”含义相同。本发明的机舱外壳结构能附接到风カ涡轮机的主结构，从而使得，机舱外壳仅仅在三个静态点由主结构承载。例如，机舱外壳结构可附接到风カ涡轮机塔架。通过构造机舱外壳结构以使其基本仅在三个点由主结构承载，可以将机舱外壳结构建造成静止稳定构造。这意味着该构造被限定为静止。来自支撑结构的应カ由此基本不传递到外壳结构或者仅非常轻微地传递到外壳结构，这反过来对于疲劳而言是安全的。三个静态点可为三个物理点。通过静态点，意味着，机舱外壳结构或罩盖结构上的点或区域(它们能够被视为ー个点，并且其间基本不存在静态差异)。这意味着，ー个静止的稳定点实际上可以是多个物理点，其通常靠近彼此并在计算静态特性时可视为ー个点。对于优选实施例，机舱外壳结构附接到风カ涡轮机的主结构并仅在基本三个静止稳定点由风カ涡轮机的主结构承载。所述三个点提供静止稳定构造，即静态限定的构造。来自支撑结构的应カ由此基本不传递到外壳结构或者仅非常轻微地传递到外壳结构，这反过来对于疲劳而言是安全的。机舱外壳结构能直接连接到主结构。替代性地,机舱外壳结构可通过至少ー个型材连接到主结构。有利地,机舱外壳结构能通过三个型材连接到主结构。每个型材能连接其中一个静态点并连接到主结构。根据本发明第二个目的的本发明的机舱外壳结构可附接到风カ涡轮机的主结构，例如，附接到风カ涡轮机塔架。机舱外壳结构包括多个互相连接的外壳子结构。外壳子结构可在多个连接点直接彼此连接。优选地，互相连接的外壳子结构可以是自支撑的。由于外壳结构由两个或更多子结构建造，这对于各个实施例形成自支撑外壳结构，确保没有或基本没有额外的桁架结构被用干支撑外壳结构。由于仅使用很少材料，这节省成本。
而且，由于机舱外壳结构或罩盖被分成多个子结构,确保机舱外壳结构或罩盖不必整体运输，因此对运输设备的需求受限。这反过来也节省成本。而且，机舱外壳结构可包括用于支撑机舱外壳结构和/或用于将机舱外壳结构连接到风カ涡轮机的主结构或连接到发电机的凸缘。优选地，该凸缘可为圆形凸缘。机舱外壳结构可包括顶部子结构和/或侧部子结构和/或端部子结构。通常，子结构可通过螺栓螺钉互相连接。而且，子结构可为单曲面形。此外，子结构可包括至少ー个单曲面形部分。这使得所需子结构的制造容易且节省成本。通常，机舱外壳结构能够包括玻璃纤维。优选地，机舱外壳结构在静态点中的至少一个处被增强。通常，所有提及的特征能够彼此组合。例如，可附接到主结构以使机舱外壳结构仅在三个静态点由主结构承载的机舱外壳结构可包括多个互相连接的外壳子结构，其同样如先前所描述的。机舱外壳结构可在其连接到风カ涡轮机的主结构的点被增强。用于定位在风カ涡轮机的静止部分与具有旋转轴线的旋转部分之间的锁定式迷宫密封包括护罩结构和支撑结构。护罩结构位于支撑结构径向外側。半径与风カ涡轮机的旋转部分的旋转轴线相关。护罩结构沿着轴向方向突出到支撑结构。轴向方向与旋转部分的旋转轴线相关。护罩结构包括鼻部。该鼻部径向向内突出。支撑结构包括防水通道。该防水通道朝向鼻部径向向外打开。这意味着，鼻部位干支撑结构形成朝向鼻部打开的防水通道的轴向位置。旋转部分可包括发电机。静止部分可包括机舱或机舱外壳结构或机舱外壳子结构。此外，锁定式迷宮密封能够包括位于旋转部分与静止部分之间的间隙。所描述的锁定式迷宮密封在机舱外壳或罩盖的内部与外部之间提供了环境屏障。例如，其在旋转发电机与静止机舱外壳结构之间提供了环境屏障。由于空气、雨水等将必须从外部经过以便到达内部的途径，形成了“锁定式迷宫密封”。如果任ー灰尘或水进入静止罩盖子结构与附接到发电机的旋转护罩子结构之间的间隙，则其将会遇到的第一个屏障就是位于护罩子结构上的鼻部。灰尘或水将从此滴落到形成为防水通道的圆形支撑结构，其又被设计成转移走收集的水和灰尘。由于锁定式迷宮密封结构基本防止了诸如雨水和灰尘的环境物进入到罩盖的内部，则即使存在自由空气通路，也能确保罩盖内的部件不暴露于雨水或灰尘。这又确保了部件使用寿命的延长以及更低的故障率。
通常，先前所述的机舱外壳结构可包括本发明的锁定式迷宫密封。防水通道能够为圆形支撑结构。在此情况下，防水通道或圆形支撑结构能够与本发明的机舱外壳结构先前提及的圆形凸缘等同或者是圆形凸缘的一部分。本发明的风カ涡轮机包括如前所述的机舱外壳结构和/或如前所述的锁定式迷宫密封。例如，本发明的风カ涡轮机可包括主结构和机舱外壳结构。机舱外壳结构可直接连接到主结构。替代性地，机舱外壳结构可通过至少一个型材连接到主结构。本发明的风力涡轮机具有与本发明的机舱外壳结构和/或本发明的锁定式迷宮密封相同的优点。
根据下文结合附图对实施例所作的描述，本发明进一歩的特征、性能和优点将变得明了。所有提到的特征和性能単独地或者彼此任意组合均是有利的。
图I示意性地示出了风カ涡轮机。图2以透视图示意性地示出了机舱外壳结构。图3以透视图示意性地示出了具有圆形凸缘的机舱外壳结构。图4以剖视图示意性地示出了两个外売子结构之间的连接。图5以剖视图示意性地示出了两个外売子结构之间的连接的变型。图6以透视图示意性地示出了两个子结构之间的连接。图7以剖视图示意性地示出了两个外売子结构之间的连接的另ー变型。图8以剖视图示意性地示出了锁定式迷宮密封。
具体实施例方式现在将參照图I至图7描述本发明的第一实施例。图I示意性地示出了风カ涡轮机I。风カ涡轮机I包括塔架2、机舱3和轮毂4。机舱3位于塔架2之上。轮毂4包括许多风カ涡轮叶片5。轮毂4被安装到机舱3。而且，轮毂4被枢转安装，以使其能够围绕旋转轴线9旋转。发电机6位于机舱3内。风カ涡轮机I为直驱式风カ涡轮机。图2以透视图示意性地示出了本发明的机舱外壳结构。机舱外壳结构10包括顶部子结构11、第一侧部子结构11、第二侧部子结构13和端部子结构14。顶部子结构11以及两个侧部子结构12和13具有单一曲线形状。侧部子结构12和13以及顶部子结构11直接彼此连接，例如在许多连接点或连接面处连接。顶部子结构11以及两个侧部子结构12和13彼此连接，从而形成具有中空圆柱体形状的结构。通过将端部子结构14连接到顶部子结构以及两个侧部子结构12和13，例如通过将端部子结构14连接到顶部子结构11的侧面并连接到侧部子结构12和13的侧面，中空圆柱体的敞开侧之一被封闭。图3以透视图示意性地示出了机舱外壳结构20的变型。机舱外壳结构20包括两个侧部子结构22和23以及底部子结构25。其进ー步包括端部子结构24。侧部子结构22和23以及底部子结构25具有单一曲线形状。侧部子结构22和23以及底部子结构25在许多连接点或在连接面处彼此连接。它们彼此连接，从而形成中空圆柱体，如结合图2所述。，端部子结构24以图2中的端部子结构14连接到顶部子结构11以及侧部子结构12和13相同的方式被连接到侧部子结构22和23并连接到底部子结构25。图3中的底部子结构25包括圆形凸缘26。圆形凸缘26可用于将机舱或机舱外壳结构20附接到风カ涡轮机I的另一部件，例如附接到塔架2或附接到发电机6。图4以剖视图示意性示出了子结构之间的连接。作为示例，图4示意性示出了图2的侧部子结构13与顶部子结构11之间的连接。在图4中，侧部子结构13包括凸出面27。凸出面27在机舱外壳结构内突出至顶部子结构11。在顶部子结构的一部分处(在这一部分处，凸出面27突出到顶部子结构11)，顶部子结构11具有增大的厚度。凸出面27和顶部子结构11的具有増大厚度的部分通过螺钉28彼此连接。图5以剖视图示意性示出了两个子结构之间的可替代连接。作为示例，图5示意性示出了在机舱外壳结构顶部的图3的两个侧部子结构22和23之间的连接。在图5中，侧部子结构22包括凸出面29。凸出面29具有U形状。该U形凸出面29形成一通道，开ロ朝向机舱外壳结构的外部。第二侧部子结构23包括凸出面30。凸出面30由侧部子结构23的具有増大厚度的部分形成。侧部子结构23进ー步包括凹部31或槽状凹陷。该凹 部或槽状凹陷31形成通道或凹槽，开ロ朝向机舱外壳结构的内部。侧部子结构23的凸出面30延伸到由侧部子结构22的凸出面29形成的开ロ或通道中。凸出面29的一部分延伸到凹部31中。凸出面30和凸出面29通过螺钉28彼此连接。图6示意性示出了在机舱外壳结构底部的图2的两个侧部子结构12和13之间的连接。在背侧，两个侧部子结构12和13在该处连接到端部子结构14，如果连接到侧部子结构12和13,则形成例如用于将水和/或灰尘引导到机舱外壳结构外的腔。图7以剖视图示意性示出了两个外売子结构35与36之间的可替代连接。外売子结构35包括凸缘33。外壳子结构36包括凸缘34。外壳子结构35和36在凸缘33和34处通过螺钉28和螺母38彼此连接。图4至7中描述的所有连接可用于任一所描述的子结构与任一其他所描述的子结构相连接。现在将參照图I和图8描述本发明的第二实施例。图8以剖视图示意性示出了本发明的锁定式迷宮密封。在图8中，锁定式迷宫密封50位于发电机6与机舱外壳结构10或20之间。机舱外壳结构10、20包括防水通道或圆形支撑结构40。防水通道或圆形支撑结构40通过螺钉螺母43连接到机舱外壳结构10、20。防水通道或圆形支撑结构40具有U形状。U形结构径向向外打开。径向方向由箭头46表不。护罩子结构41连接发电机6。接合部由附图标记44表不。护罩子结构41包括鼻部42。鼻部42朝向旋转轴线9径向向内延伸。护罩子结构41沿轴向方向47突出到防水通道或圆形支撑结构40。鼻部42和圆形支撑结构或防水通道40被定位成使得鼻部42具有ー轴向位置，鼻部42在该轴向位置朝向圆形支撑结构或防水通道40形成的通道的内部延伸。这意味着鼻部42在支撑结构形成朝向鼻部42打开的防水通道40的轴向位置径向向内关出。护罩子结构41突出到机舱外壳结构10、20，使得间隙45位于护罩子结构41与机舱外壳结构10、20之间。进入到间隙45的水或灰尘通过鼻部42被引导到防水通道40中。防水通道40将水或灰尘引导到机舱3外。通过使用所描述的锁定式迷宮密封50，灰尘或 水，特别是雨水，不能进入到机舱3的内部。
权利要求
1.一种能附接到风カ涡轮机(I)的主结构(2)的机舱外壳结构(10、20)，其特征在于， 所述机舱外壳结构(10、20)能附接到所述主结构(2)，从而使得，所述机舱外壳结构(10.20)仅在三个静态点由所述主结构(2)承载。
2.根据权利要求I所述的机舱外壳结构(10、20)，其特征在干， 所述三个静态点为三个物理点。
3.根据权利要求I或2所述的机舱外壳结构(10、20)，其特征在于， 所述机舱外壳结构(10、20)能直接连接到所述主结构(2)，或者所述机舱外壳结构(10.20)能通过至少ー个型材连接到所述主结构(2)。
4.一种能附接到风カ涡轮机(I)的主结构(2)的机舱外壳结构(10、20)，其特征在于， 所述机舱外壳结构(10、20)包括多个互相连接的外壳子结构(11、12、13、14、22、23、24、25、35、36)。
5.根据权利要求4所述的机舱外壳结构(10、20),其特征在于， 所述互相连接的外壳子结构(11、12、13、14、22、23、24、25、35、36)是自支撑的。
6.根据权利要求4或5所述的机舱外壳结构(10、20),其特征在于， 所述机舱外壳结构(10、20)包括用于支撑所述机舱外壳结构(10、20)和/或用于将所述机舱外壳结构(10、20)连接到所述风カ涡轮机(I)的所述主结构(2)或连接到发电机(6)的凸缘(26)。
7.根据权利要求6所述的机舱外壳结构(10、20)，其特征在于， 所述凸缘(26)为圆形凸缘(26)。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的机舱外壳结构(10、20)，其特征在干， 所述子结构(11、12、13、14、22、23、24、25、35、36)为单曲面形或者包括至少ー个单曲面形部分。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的机舱外壳结构(10、20)，其特征在干， 所述机舱外壳结构(10、20)包括玻璃纤维和/或在所述静态点中的至少ー个处被增強。
10.一种用于定位在风カ涡轮机(I)的静止部分与具有旋转轴线(9)的旋转部分之间的锁定式迷宮密封(50 )，该锁定式迷宮密封(50 )包括护罩结构(41)和支撑结构(40 )，所述护罩结构(40)径向位于所述支撑结构(40)外并沿着轴向方向(47)突出到所述支撑结构(40)，其特征在干， 所述护罩结构(41)包括鼻部(42)，该鼻部(42)径向向内突出并位于ー轴向位置处，所述支撑结构(40)在该轴向位置形成朝向所述鼻部(42)打开的防水通道。
11.根据权利要求10所述的锁定式迷宮密封(50)，其特征在干， 所述旋转部分包括发电机(6)和/或所述静止部分包括机舱(3)或机舱外壳结构(10、20)或机舱外壳子结构(11、12、13、14、22、23、24、25、35、36)。
12.根据权利要求10或11所述的锁定式迷宮密封(50)，其特征在于， 所述锁定式迷宮密封(50)包括位于所述旋转部分与所述静止部分之间的间隙(45)。
13.根据权利要求I至9中任一项所述的机舱外壳结构(10、20)，其特征在干， 所述机舱外壳结构(10、20)包括根据权利要求10至12中任ー项所述的锁定式迷宫密封(50)。
14.一种风カ涡轮机(1)，其包括权利要求I至9中任一项所述的机舱外壳结构(10、20)和/或权利要求13至15中任ー项所述的锁定式迷宮密封(50)。
15.根据权利要求14所述的风力涡轮机(1)，其特征在干， 所述风カ涡轮机(I)包括主结构(2)和机舱外壳结构(10、20)，所述机舱外壳结构(10、20)能直接连接到所述主结构(2)，或者所述机舱外壳结构(10、20)通过至少ー个型材连接到所述主结构(2)。
全文摘要
本发明描述了一种能附接到风力涡轮机(1)的主结构(2)的机舱外壳结构(10、20)。机舱外壳结构(10、20)能附接到所述主结构(2)，从而使得，机舱外壳结构(10、20)仅在三个静态点由主结构(2)承载。而且，提供了能附接到风力涡轮机(1)的主结构(2)的机舱外壳结构(10、20)。机舱外壳结构(10、20)包括多个互相连接的外壳子结构(11、12、13、14、22、23、24、25、35、36)。此外，公开了一种用于定位在风力涡轮机(1)的静止部分与具有旋转轴线(9)的旋转部分之间的锁定式迷宫密封(50)，该锁定式迷宫密封(50)包括护罩结构(41)和支撑结构(40)，护罩结构(40)位于所述支撑结构(40)径向外侧并沿着轴向方向(47)突出到支撑结构(40)。所述护罩结构(41)包括鼻部(42)，该鼻部(42)径向向内突出并位于一轴向位置处，支撑结构(40)在该轴向位置形成朝向鼻部(42)打开的防水通道。
文档编号F03D9/00GK102695876SQ201080053525
公开日2012年9月26日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年11月25日
发明者H.施蒂斯达尔, J.马库森, T.芒克-汉森, U.埃里克森 申请人:西门子公司