机舱外壳结构和风力涡轮机的制作方法
【专利说明】机舱外壳结构和风力涡轮机
[0001]本申请是2012年5月25日提交的、名称为“机舱外壳结构、锁定式迷宫密封和风力涡轮机、申请号为201080053525.1的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及机舱外壳结构、锁定式迷宫密封(lock labyrinth)以及风力祸轮机。
【背景技术】
[0003]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一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。
[0004]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。另一缺点是，所有振动、变形、应力等从例如锚固有桁架结构的机舱底座传递，并进一步传递到机舱外壳元件。这又增大材料疲劳的风险。
【发明内容】
[0005]本发明的第一个目的是要提供一种可附接到风力涡轮机的主结构的机舱外壳结构，其减少了振动、变形或应力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力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力涡轮机的旋转部分与静止部分之间的锁定式迷宫密封，其防止灰尘或雨水进入到风力涡轮机的内部。本发明的第四个目的是要提供一种有利的风力涡轮机。
[0006]第一个目的通过一种能附接到风力涡轮机的主结构的机舱外壳结构得以解决，所述机舱外壳结构能附接到所述主结构从而使得所述机舱外壳结构仅在三个静态点由所述主结构承载。第二个目的通过使所述机舱外壳结构包括多个互相连接的外壳子结构得以解决。第三个目的通过一种用于定位在风力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得以解决，该锁定式迷宫密封包括护罩结构和支撑结构，所述护罩结构径向位于所述支撑结构外并沿着轴向方向突出到所述支撑结构，其特征在于，所述护罩结构包括鼻部，该鼻部径向向内突出并位于一轴向位置处，所述支撑结构在该轴向位置形成朝向所述鼻部打开的防水通道。第四个目的通过一种风力涡轮机得以解决，该风力涡轮机包括前述的机舱外壳结构和/或前述的锁定式迷宫密封。
[0007]在本发明的框架中，所用术语“机舱外壳”和“罩盖”含义相同。
[0008]本发明的机舱外壳结构能附接到风力涡轮机的主结构，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力涡轮机塔架。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。来自支撑结构的应力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。
[0009]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(它们能够被视为一个点，并且其间基本不存在静态差异)。这意味着，一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一个点。
[0010]对于优选实施例，机舱外壳结构附接到风力涡轮机的主结构并仅在基本三个静止稳定点由风力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。来自支撑结构的应力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。
[0011]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一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。
[0012]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力涡轮机的主结构，例如，附接到风力涡轮机塔架。机舱外壳结构包括多个互相连接的外壳子结构。
[0013]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于支撑外壳结构。由于仅使用很少材料，这节省成本。
[0014]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。
[0015]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力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。
[0016]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。
[0017]而且，子结构可为单曲面形。此外，子结构可包括至少一个单曲面形部分。这使得所需子结构的制造容易且节省成本。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]机舱外壳结构可在其连接到风力涡轮机的主结构的点被增强。
[0021]用于定位在风力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侧。半径与风力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，鼻部位于支撑结构形成朝向鼻部打开的防水通道的轴向位置。
[0022]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，锁定式迷宫密封能够包括位于旋转部分与静止部分之间的间隙。
[0023]所描述的锁定式迷宫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。
[0024]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”。如果任一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。
[0025]由于锁定式迷宫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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]本发明的风力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，本发明的风力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宫密封相同的优点。
【附图说明】
[0029]根据下文结合附图对实施例所作的描述，本发明进一步的特征、性能和优点将变得明了。所有提到的特征和性能单独地或者彼此任意组合均是有利的。
[0030]图1示意性地示出了风力祸轮机。
[0031]图2以透视图示意性地示出了机舱外壳结构。
[0032]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。
[0033]图4以剖视图示意性地示出了两个外壳子结构之间的连接。
[0034]图5以剖视图示意性地示出了两个外壳子结构之间的连接的变型。
[0035]图6以透视图示意性地示出了两个子结构之间的连接。
[0036]图7以剖视图示意性地示出了两个外壳子结构之间的连接的另一变型。
[0037]图8以剖视图示意性地示出了锁定式迷宫密封。
【具体实施方式】
[0038]现在将参照图1至图7描述本发明的第一实施例。
[0039]图1示意性地示出了风力涡轮机I。风力涡轮机I包括塔架2、机舱3和轮毂4。机舱3