风力涡轮机的台板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及风力涡轮机(1)的包括纤维增强复合材料或由纤维增强复合材料制成的台板(8、18)。
【专利说明】风力涡轮机的台板
[0001]【技术领域】和【背景技术】 本发明涉及风力涡轮机的台板。
[0002]在正常操作中，风将在风力涡轮机的转子上生成载荷。这些载荷的大部分将被传递通过各个传动系部件并通过台板至风力涡轮机塔。台板可以在这里被看作是一种过渡件，其连接在一侧接近转子的主轴承和在另一侧接近塔的偏转轴承。然而，所述台板可以呈不同的基本形状，取决于使用的是哪种风力涡轮机技术。
[0003]EP 2136074 A示出了一种类型的台板，其用于具有包括主轴和齿轮箱的传动系的常规风力涡轮机构造。
[0004]US 7431567 B示出了一种类型的台板，其用于没有主轴和齿轮箱的直接驱动型风力涡轮机构造。
[0005]公知的是以坚实金属通常是以焊接钢或铸铁来制造台板。现有技术的这些类型的构造可被大量制造，但是具有以下缺点:与重量相比，它们只提供中等的结构性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种比公知的台板更稳定和更轻的台板，以及提供具有相同优点的风力涡轮机。
[0007]该目的通过独立权利要求的特征得以解决。从事权利要求进一步限定出本发明的改进。
[0008]风力涡轮机的创造性台板包括纤维增强复合材料。例如，台板由纤维增强复合材料制成。包括复合材料或由复合材料制成的台板从现有技术是非公知的。
[0009]本发明的优势在于:使用这些新材料构造台板使得有可能制造出这样的台板，其强度与现有技术公知的一样，但是更轻，即每“重量单位”的强度高于常规的。
[0010]本发明的优势还在于:因为常规台板构成风力涡轮机机舱构造的总重量的大部分，所以运输、起重机操作和塔成本均可被降低，原因是本发明的台板从而机舱的重量更轻。
[0011]本发明的优势进一步在于:本发明的复合材料台板可使用众所周知且经过检验的铸造方法来在模具中铸造而成。换言之，部件包括纤维增强复合材料，或者由纤维增强复合材料制成或组成。一般来说，所述复合材料由两种或更多种构成材料制成，所述构成材料比如为增强纤维和树脂基体。
[0012]纤维增强复合材料可构造成3种方式:即连续的、不连续的或不连续随机取向的纤维增强复合材料。通过术语连续对齐的纤维是指:个体纤维被配置成使得它们被相对紧密地布置，并且相邻纤维在很大程度上在复合材料中沿长度方向重叠。与之相反，不连续对齐的纤维被配置成使得它们现在在很大程度上重叠。
[0013]创造性台板的增强材料的一部分或至少一部分的纤维可以被构造为连续的纤维增强材料。另外，增强材料的一部分或至少一部分的纤维可以被构造为不连续对齐的纤维增强材料。另外，增强材料的一部分或至少一部分的纤维可以被构造为不连续随机取向的纤维增强材料。
[0014]优选地，所述增强纤维被嵌入所述复合材料中。另外，增强物可包括例如由钢、塑料、碳、玻璃纤维等制成的增强条。
[0015]所述纤维的材料可为以下中的至少一种:钢、碳、玻璃、凯芙拉、玄武岩或其任意组合。所述复合材料可以包括树脂基体。所述复合材料可包括基体，并且所述基体的材料包括或是以下中的至少一种:混凝土、环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、铁、钢或其任意组合。所述混凝土可以是被预先施加应力的混凝土。
[0016]另外，台板可至少部分地设置有处于台板外部的涂层。这种涂层改善台板抵抗环境影响的阻力。
[0017]台板可为过渡件，其用于连接在一侧接近转子的主轴承，和/或在另一侧接近塔的偏转轴承。例如，台板是过渡件，其连接在一侧接近转子的主轴承，和/或在另一侧接近塔的偏转轴承。
[0018]连接接近转子的主轴承的台板的第一区域与连接接近塔的偏转轴承的过渡件的第二区域之间的角度可以处于在70?90度之间的范围内的角度，比如在75?85度范围内，优选为82度。
[0019]有利地，所述台板是空心的，以便允许人类通过。
[0020]纤维增强复合材料可包括纤维纱束。例如，增强复合材料的纤维可被至少部分地布置为纤维纱束。
[0021]纤维增强复合材料可包括分层或层叠结构。对于本发明的多个实施例来说，所述连续增强材料可以构成分层或层叠结构。
[0022]创造性风力涡轮机包括如前面描述的台板。创造性风力涡轮机具有与所描述台板相同的优点。风力涡轮机可以包括主轴承、转子、偏转轴承和塔。台板可以为过渡件，其连接在一侧接近转子的主轴承，和/或在另一侧接近塔的偏转轴承。
[0023]实施例的描述
从以下结合附图对实施例的描述，本发明的再一些特征、性能和优点将变得清楚明了。实施例不限制本发明的范围，其由所附权利要求书确定。所有描述的特征作为单独的特征或以彼此的任意组合是有利的。
[0024]不同图的相应要素由相同附图标记标注出，并且不再重复地描述。
[0025]图1示意性地示出了风力涡轮机。
[0026]图2示意性地示出了以3种方式构造的纤维增强复合材料。
[0027]图3示意性地示出了用于直接驱动型风力涡轮机构造的台板和风力涡轮机的一部分。
[0028]图4示意性地示出了如图3中示出的用于直接驱动型风力涡轮机构造的台板和风力润轮机的一部分。
[0029]图5示意性地示出了用于齿轮传动型风力涡轮机构造的台板和风力涡轮机的一部分。
[0030]图1示意性地示出了风力涡轮机I。风力涡轮机I包括塔2、机舱3和轮毂4。机舱3位于塔2的顶部上。轮毂4包括多个风力涡轮机叶片5。轮毂4安装至机舱3。另外，轮毂4被枢转地安装成使得它能够围绕旋转轴线9旋转。发电机6位于机舱3内。风力涡轮机I是直接驱动型风力涡轮机或齿轮传动型风力涡轮机。台板由附图标记8和18指示。
[0031]本发明总体涉及利用新材料，方法是通过使用纤维增强复合材料来构造台板8、18。
[0032]图2示意性地示出了纤维增强复合材料，其被构造成3种方式，S卩:如图2(a)中示出的连续对齐的纤维增强复合材料、如图2(b)中示出的不连续对齐的纤维增强复合材料、或如图2(c)中示出的不连续的随机取向的纤维增强复合材料。纤维由附图标记7标注出。
[0033]如前面提及的，通过术语连续对齐的纤维是指:个体纤维7被配置成使得它们被相对紧密地布置，并且相邻纤维7在很大程度上在复合材料中沿长度方向重叠。在图2(a)中，个体纤维取向成并行或几乎平行于彼此。
[0034]与之相反，不连续对齐的纤维被配置成使得它们现在在很大程度上重叠。这示意性地在图2(b)中示出，其中个体纤维7取向成并行或几乎平行于彼此。
[0035]图2 (C)示意性地示出了随机取向的纤维增强复合材料，其中个体纤维7相对于彼此随机地取向。个体纤维7包括与彼此的随机角度。一部分个体纤维7重叠。
[0036]一般来说，所述复合材料由两种或更多种构成材料制成，所述构成材料比如为增强纤维和树脂基体。
[0037]适于本发明的纤维可以例如为如下类型:钢、碳、玻璃、凯芙拉(kevlar)或玄武岩。然而适于制造复合材料的其它类型的纤维也被包括。
[0038]适于本发明的树脂基体可以例如为如下类型:混凝土、环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、铁、钢等。
[0039]两种类型的台板在图3、4和5中示意性地示出。图3和4示意性地示出了用于直接驱动型风力涡轮机构造的台板和风力涡轮机的一部分。图5示意性地示出了用于齿轮传动型风力涡轮机构造的台板和风力涡轮机的一部分。
[0040]在本发明的第一实施例中，增强材料的至少一部分的纤维被构造为连续的纤维增强材料。这有利于使得纤维可沿铸造台板结构中发生张力的方向被引导或延伸。进而，这确保材料可得到节省，因为存在低张力之处的区域中的材料可被减少。
[0041]在本发明的第二实施例中，增强材料的至少一部分的纤维被构造为不连续对齐纤维增强材料。
[0042]在本发明的第三实施例中，增强材料的至少一部分的纤维被构造为不连续的随机取向纤维增强材料。这有利于使得复合材料在基本上所有方向上具有增强的强度性能，从而不必特别关注如何以及在何处取向纤维。
[0043]在本发明的一个实施例中，增强纤维被嵌入复合材料中。这有利于使得它做出非常强的复合材料。
[0044]在本发明的一个实施例中，增强物包括比如由钢、塑料、碳、玻璃纤维等制成的增强条。由此，能够在承载载荷的方向上增强铸造结构。更进一步，这类条容易处理，并且不需要特殊关注来避免由于纤维的不均匀布置而导致的折皱等。
[0045]在本发明的一个实施例中，纤维的材料是以下中的至少一种:钢、碳、玻璃、凯芙拉、玄武岩或其任意组合。这有利于使得这些产品中的每个具有适当的特征性质来被一体化到风力涡轮机台板的复合材料中。
[0046]在本发明的一个实施例中，复合材料包括树脂基体。[0047]在本发明的一个实施例中，基体的材料是以下中的至少一种:混凝土、环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、铁、钢或其任意组合。这有利于使得:在与纤维结合的情况下，可制成非常强的台板复合材料构造。
[0048]在本发明的一个实施例中，混凝土是被预施加应力的混凝土。这有利于使得它是具有增强机械性能的特殊铸造结构。
[0049]在本发明的一个实施例中，台板进一步至少部分地设置有处于台板外部的涂层。这有利于使得台板由此可被防止受到比如来自轴承、油、潮湿空气等的水、盐水、油脂的环境影响。
[0050]在图3和4中示出的示例中，轮毂4直接连接至发电机6。台板8是过渡件，其连接在一侧接近转子的主轴承10和在另一侧接近塔2的偏转轴承。由此，确保了:风力涡轮机I的部件被恰当地承载，并被充分地保持就位。
[0051]台板8，其不具有板的形状，包括第一部分或区域11和第二部分或区域12。在本发明的一个实施例中，连接接近转子的主轴承10的台板8的第一区域11与连接接近塔2的偏转轴承的过渡件的第二区域12之间的角度处于在70?90度之间的范围内的角度，比如在75?85度范围内，优选为82度。这在图4上示意性地示出，其中垂直线指示所述第一区域11的端部表面，水平线指示第二区域12的端部表面，而箭头线15指示所述区域11和12之间的角度。
[0052]在图5中示出的示例中，台板18具有板的形状。它连接至塔2。发电机6、齿轮箱14、主轴13和主轴承10设置在台板18上。轮毂4借助于第一主轴承10连接至主轴13。主轴13借助于第二主轴承10连接至齿轮箱14。发电机6连接至齿轮箱14。在图5中，发电机6从台板18伸出。
[0053]在本发明的一个实施例中，台板8、18是空心的，以便允许人类通过。由此，确保了:例如维修技术人员可穿过本发明的台板8、18，以便允许例如从台板8、18的内部通过，到台板8、18的外部,从台板8、18的一侧到台板的另一侧,等等。
[0054]本发明还涉及包括本发明的台板的风力涡轮机。
[0055]在本发明的一个实施例中，增强复合材料的纤维被至少部分地布置为纤维纱束(rovings)。
[0056]对于本发明的多个实施例来说，所述连续增强材料可以构成分层或层叠结构。
【权利要求】
1.一种风力涡轮机(I)的台板(8、18)， 其特征在于，所述台板(8、18)包括纤维增强复合材料。
2.根据权利要求1所述的台板(8、18)， 其中，所述增强材料的至少一部分的纤维被构造为连续的纤维增强材料，或者所述增强材料的至少一部分的纤维被构造为不连续对齐的纤维增强材料，或者所述增强材料的至少一部分的纤维被构造为不连续的随机取向的纤维增强材料。
3.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述增强纤维被嵌入所述复合材料中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述增强物包括增强条。
5.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述纤维的材料为以下中的至少一种:钢、碳、玻璃、凯芙拉、玄武岩或其任意组合。
6.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述复合材料包括树脂基体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述复合材料包括基体，并且所述基体的材料包括以下中的至少一种:混凝土、环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、铁、钢或其任意组合。
8.根据权利要求7所述的台板(8、18)，其中，所述混凝土是被预先施加应力的混凝土。
9.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述台板(8、18)至少部分地设置有处于所述台板(8、18)的外部的涂层。
10.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述台板(8、18)是过渡件，用于连接在一侧接近转子的主轴承(10)，和/或在另一侧接近塔(2)的偏转轴承。
11.根据权利要求10所述的台板(8、18)， 其中，连接接近转子的主轴承(10)的所述台板(8、18)的第一区域(11)与连接接近塔(2)的偏转轴承的所述过渡件的第二区域(12)之间的角度处于在70?90度之间的范围内的角度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述台板(8、18)是空心的，以便允许人类通过。
13.根据前述权利要求中任一项所述的台板(8、18)，其中，所述纤维增强复合材料包括纤维纱束和/或分层或层叠结构。
14.一种风力涡轮机(I)，包括根据前述权利要求1-13中任一项所述的台板(8、18)。
15.如权利要求14所述的风力涡轮机(I)， 其中，所述风力涡轮机(I)包括主轴承(10)、转子、偏转轴承和塔(2)，并且其中所述台板(8、18)是过渡件，其连接在一侧接近所述转子的所述主轴承(10)，和/或在另一侧接近所述塔(2)的所述偏转轴承。
【文档编号】F03D11/04GK103987963SQ201280060199
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2011年12月6日
【发明者】S.O.林德, P.利贝格伦 申请人:西门子公司