包括具有柔性接头的后框架结构的风轮机机舱的制作方法

本发明涉及一种风轮机的机舱，该机舱包括这样一种后框架结构，该后框架结构能够改善后框架结构中的弯矩的应对。

背景技术：

风轮机通常包括布置在塔架结构的顶部上的机舱。机舱承载具有一个或多个风轮机叶片的转子，并且诸如齿轮装置、发电机之类的各种部件通常容纳在机舱内。

机舱通常包括主框架、后框架结构以及机舱罩。主框架是承载结构，该承载结构布置成经由偏航机构连接到塔架结构，从而允许机舱相对于塔架结构进行旋转运动，以便将风轮机叶片引向来风。后框架结构还展现承载能力(例如用于承载容纳在机舱内部的一些部件)，并且该后框架结构的一端连接到主框架。机舱罩形成机舱的外边界，并为布置在机舱内部的部件提供针对环境的保护。机舱罩通常不展现承载能力。

在现有技术的机舱中，后框架结构通常包括许多桁架构件(例如呈梁、杆等的形式)，这些桁架构件彼此连接以形成后框架结构。桁架构件之间的连接通常是诸如焊接连接或螺栓连接之类的相对刚性或固定的类型。为了使这种刚性后框架结构能够应对后框架结构中的弯矩，必须使用具有一定强度的桁架构件，从而使用足以应对预期弯矩的材料厚度。这增加了机舱的重量以及制造机舱的成本。

wo2010/069315a2公开了一种包括风轮机部件的风轮机机舱。该机舱也包括承载结构，该承载结构包括在风轮机转子和塔架之间建立连接的基座构件、至少一个连结构件以及承载一个或多个风轮机部件的至少一个支柱构件。连结构件和支柱构件在一端处彼此连接，并且在相反端处连接到基座构件上的不同位置以用于建立一个或多个封闭结构。

技术实现要素：

本发明的实施方式的一个目的是提供一种包括这样的后框架结构的风轮机的机舱，与现有技术的后框架结构相比，该后框架结构能够改善弯矩的应对。

本发明的实施方式的另一个目的是提供一种风轮机的机舱，该机舱包括后框架结构，其中，后框架结构的材料厚度减小，同时维持应对弯矩的能力。

根据第一方面，本发明提供一种风轮机的机舱，该机舱包括后框架结构，该后框架结构包括：

多个桁架构件；以及

多个接头，

其中，每个接头均互连至少两个桁架构件的端部，并且其中，每个接头均包括中央部分和远离中央部分延伸的至少两个连接部分，每个连接部分均布置成形成朝向桁架构件的界面，并且每个连接该部分均比中央部分明显更具柔性，并且比桁架构件明显更具柔性。

因此，根据第一方面，本发明提供了一种包括后框架结构的机舱。如上所述，在本上下文中，术语“后框架结构”应该被解释成指的是机舱的承载结构，其不直接连接到风轮机的塔架结构。

后框架结构包括多个桁架构件和多个接头。在本上下文中，术语“桁架构件”应该被解释为指的是适于形成桁架结构的一部分的细长且相对刚性的构件，并且该桁架构件布置成为后框架结构提供承载能力。桁架构件可以例如呈杆、梁等形式。

每个接头互连至少两个桁架构件的端部。因此，后框架结构的桁架构件经由接头彼此连接，从而可以形成桁架结构，接头布置在桁架结构的节点中，节点通过桁架构件互连。

每个接头均包括中央部分和远离中央部分延伸的至少两个连接部分。每个连接部分均布置成形成朝向桁架构件的界面。因此，桁架构件经由连接部分连接到接头。

每个连接部分均比相应接头的中央部分明显更具柔性，并且比桁架构件明显更具柔性。因此，接头的连接部分构成由桁架构件和接头形成的后框架结构的最柔性的部分。这允许接头的连接部分承受引入后框架结构中的旋转偏斜，因此弯矩不会被引入桁架构件中，或者仅在有限的程度上被引入。因此，需要由桁架构件仅应对压缩力和拉力。

在本上下文中，术语“明显更具柔性”应该被解释为指的是连接部分在受到给定力时比中央部分或桁架构件更倾向于弯曲到提供可衡量的技术效果的程度。

因此，与现有技术的机舱相比，根据本发明的第一方面的机舱能够改善弯矩的应对，并且这可以在不需要增加后框架结构的材料厚度的情况下获得。

连接部分的增大的柔性可以是关于连接部分相对于中央部分和相对于连接到该连接部分的桁架构件的弯曲来说的，而关于连接部分沿着朝向或远离中央部分的方向的压缩可能不提供这种增大的灵活性。

至少一个接头的连接部分可以呈层压结构的形式。在本上下文中，术语“层压结构”应该被解释为指的是包括顺序(一层在另一层之上)布置的两层或更多层材料的结构。层压结构的各个层可以相对于彼此略微偏移。

根据该实施方式，层压结构提供了连接部分所需的柔性。在这种情况下，连接部分的增大的柔性允许连接部分相对于中央部分并相对于与其连接的桁架构件沿着基本垂直于层压结构的层的方向弯曲。

层压结构可以由与接头的中央部分相同的材料制成，并且层压结构的至少一些层可以形成中央部分的构成部分。

作为连接部分的层压结构的另选，可以以任何其他合适的方式提供连接部分的增大的柔性。例如，连接部分可以由与中央部分的材料不同的材料制成，连接部分的材料的材料特性提供所需的增大的柔性。可选地或另外地，与中央部分的材料厚度相比，可以减小连接部分的材料厚度。

连接部分的弯曲刚度可以至多是中央部分的弯曲刚度的80％。在本上下文中，术语“弯曲刚度”应解释为指的是元件相对于给定的有利害关系的轴线的抗弯曲变形的耐受性。根据该实施方式，因为连接部分的抗弯刚度低于中央部分的抗弯刚度，所以连接部分将比中央部分具有更小的抗弯曲变形的耐受性。因此，当接头相对于有利害关系的轴线经受弯矩时，连接部分可能弯曲，而中央部分保持在未变形状态。

因此，根据该实施方式，连接部分相对于中央部分以及桁架构件的明显更大的柔性由连接部分的较低弯曲刚度提供。

连接部分的弯曲刚度可以在中央部分的弯曲刚度的10％和80％之间，例如在15％和75％之间，例如在20％和70％之间，例如在30％和60％之间，例如约40％或约50％。

桁架构件中的至少一个可以是预加应力的。因此，后框架结构非常稳定。

后框架结构可以限定一个或多个三角形，三角形的边由桁架构件形成，并且三角形的顶点由接头形成。限定三角形的诸如桁架结构之类的结构通常是非常稳定的结构。在所有桁架构件具有基本相同的长度的情况下，由后框架结构限定的三角形是等边三角形，即，三角形的所有边具有相同的长度。作为另选，至少一些三角形可以是等腰三角形，即，三角形的两个边具有相同的长度，并且第三边的长度不同于另外两个边的长度。

至少一个接头可以设置有用于将机舱罩附接到后框架结构的装置。根据该实施方式，机舱罩经由接头安装在后框架结构上，从而经由由桁架构件和接头限定的桁架结构的节点安装。这是一个优点，因为希望在节点处应对后框架结构中的载荷。用于将机舱罩附接到后框架结构的装置可以是弹性的。例如，这可以通过用诸如橡胶之类的弹性材料形成附接装置的至少一部分来获得。由此，后框架结构和/或机舱罩中引入的振动或各种力矩被移除或抑制，而不是分别传递到机舱罩或后框架结构。这减少了风轮机运行期间的噪音以及机舱上的磨损。

后框架结构可以连接到风轮机的基架。例如，一个或多个桁架构件可以具有连接到基架的一端以及连接到接头的连接部分的相对端。

因此，机舱还可以包括：布置成连接到塔架结构的基架；以及附接到后框架结构的机舱罩。

根据第二方面，本发明提供一种用在根据本发明的第一方面的风轮机的机舱中的接头，该接头包括中央部分和远离中央部分延伸的至少两个连接部分，每个连接部分均比中央部分明显更具柔性。这已在上面详细描述了。

根据第三方面，本发明提供一种包括根据本发明的第一方面的机舱的风轮机。因此，上面参考本发明的第一方面阐述的评论同样适用于该第三方面。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1是用于根据本发明的一个实施方式的机舱的后框架结构的立体图；以及

图2是根据本发明的一个实施方式的接头的立体图。

具体实施方式

图1是用于根据本发明的一个实施方式的机舱的后框架结构1的立体图。该后框架结构包括多个桁架构件2，这些桁架构件经由多个接头3相互连接，从而形成桁架结构，接头3布置在桁架结构的节点中。后框架结构1限定多个三角形，桁架构件2形成三角形的边并且接头3形成三角形的顶点。

应注意，即使图1中所示的后框架结构1限定了多个三角形，也不排除桁架构件2和接头3可根据其他构造布置，并且这些构造也构成本发明的一部分。而且，包括比图1中所示的更多或更少的桁架构件2和/或接头3的后框架结构1也落入本发明的范围内。

后框架结构1连接到机舱的基架4，基架4承载主轴承5。

每个接头3均包括中央部分6和多个连接部分7。连接部分7远离中央部分6延伸，并且每个连接部分7均连接到桁架构件2的端部。因此，桁架构件2经由连接部分7连接到接头3。

连接部分7比中央部分6明显更具柔性并且比桁架构件2明显更具柔性。例如，连接部分7的弯曲刚度可以明显低于中央部分6的弯曲刚度并且明显低于桁架构件2的弯曲刚度。因此，当在后框架结构1中引入弯矩时，连接部分7承受弯矩。因此，弯矩不会被引入桁架构件2中，或者仅在有限程度上引入桁架构件2中。因此，仅需要桁架构件2应对压缩力和拉力。

图2是根据本发明的一个实施方式的接头3的立体图。图2的接头3可以例如用在图1的后框架结构1中。

接头3包括中央部分6和四个连接部分7。当接头3形成后框架结构的一部分时，每个连接部分7均可以连接到桁架构件。然而，在一些情况下，仅一些连接部分7将连接到桁架构件。应注意，即使图2中所示的接头3包括四个连接部分7，也不排除接头3可包括更少或更多的连接部分7，并且这样的接头3也应被视为落入本发明的保护范围内。

图2中所示的连接部分7具有层压结构，在这个意义上，每个连接部分7均包括六个单独材料层，这些材料层彼此相邻布置使得相邻层能够相对于彼此略微移动。与中央部分6相比，层压结构为连接部分7提供了增大的柔性，在这种意义上，相对于平行于层压结构的层延伸的轴线，连接部分7的弯曲刚度低于中央部分6的弯曲刚度。连接部分7的这种增大的柔性允许连接部分7承受布置有接头3的后框架结构中引入的弯矩。因此，后框架结构能够改善弯矩的应对。

应该注意的是，在本发明的保护范围内，接头3的连接部分7可以借助其他方式而不是借助层压结构提供相比中央部分6增大的柔性。例如，连接部分7可以具有减小的厚度和/或它们可以由与中央部分6不同的材料制成。