风力涡轮机的凸缘的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力涡轮机中的一种改进凸缘。
【背景技术】
[0002]风力涡轮机包括转子、机舱和塔架。转子包括转子叶片和转子毂。
[0003]风与转子叶片相互作用，并使风力涡轮机的转子旋转。转子连接至发电机。该旋转被传递至发电机，并且旋转的能量被转变成发电机中的电能。
[0004]转子连接至发电机。发电机连接至机舱中的支撑结构。机舱连接至风力涡轮机的塔架。凸缘用于建立风力涡轮机的不同部分之间的连接，例如发电机的转子与毂之间的连接、或发电机的静止部分与直驱风力涡轮机的支撑结构之间的连接。
[0005]由于风力涡轮机的部件的重量，以及由于由风引入风力涡轮机的负载，所以需要在风力涡轮机的凸缘连接上传递静态负载和变动负载。
[0006]这些负载导致了作用于凸缘连接和凸缘上的力。凸缘包括当连接凸缘时与像螺栓或铆钉那样的连接装置一起使用的孔。
[0007]作用于凸缘连接上的力导致了孔与连接装置的区域中的应力。在孔和连接装置处的应力导致了疲劳、耐久性的降低以及从而导致了凸缘连接的寿命的缩短。
[0008]寿命的缩短是不想要的，并因此需要减小在风力涡轮机中的凸缘的孔和连接装置处的应力。
【发明内容】
[0009]因此，本发明的目标是提供一种改进的凸缘连接。
[0010]本发明的目的由独立权利要求1达成。在从属权利要求中公开了本发明的另外的特征。
[0011]公开了一种风力涡轮机的凸缘，其中，凸缘包括连接至风力涡轮机的一部分的凸缘板。凸缘板与风力涡轮机的一部分经由边缘连接，以形成L形凸缘。凸缘板包括可拆开地连接至对应部分的连接侧。凸缘板包括当凸缘被连接至对应部分时与连接装置一起使用的多个孔。
[0012]在凸缘板的边缘与多个孔之间的连接侧的表面中布置有凹部，以降低凸缘板的孔的区域中的疲劳负载。
[0013]例如，风力涡轮机的凸缘是发电机与直驱风力涡轮机的静止支撑结构之间的连接的一部分。凸缘还能够是风力涡轮机的转子毂与发电机之间的连接的一部分。
[0014]凸缘包括凸缘板。凸缘板包括连接至对应部分以形成凸缘连接的一侧。
[0015]凸缘板在边缘上连接至风力涡轮机的一部分。在边缘处的连接在贯穿凸缘连接的纵向剖切中示出了 L形形式。与用于形成凸缘连接的一侧垂直地进行所述纵向剖切。
[0016]凸缘板包括多个孔。这些孔用于通过螺栓将凸缘连接至对应部分。凸缘与对应部分之间的连接是固定但可拆开的连接。连接的凸缘与对应部分形成了凸缘连接。
[0017]孔位于凸缘板的表面中，距离风力涡轮机该部分的连接处的边缘具有一定距离。
[0018]在风力涡轮机的操作期间，负载在凸缘连接上传递。这些导致了作用于凸缘连接的力，所述力在凸缘连接处拉拽并从而倾向于打开凸缘连接。因此，在凸缘板与对应部分之间形成有间隙。
[0019]这些力作用于凸缘连接的螺栓。因此，凸缘板内的负载在用于螺栓的孔的区域中最高。凸缘板中的负载导致材料中的疲劳。这缩短了凸缘连接的寿命。
[0020]在凸缘板的连接侧的表面中引入凹部。凹部位于其中凸缘板连接至风力涡轮机的该部分的边缘与凸缘板中的孔之间。
[0021]凹部改变了作用于凸缘连接中的螺栓的力的分布。作用于凹部的区域中的螺栓的力减小。因此，螺栓孔的区域中的负载同样降低。
[0022]因此，凸缘板中的疲劳减轻。因此，凸缘连接的寿命延长。
[0023]由于凹部，所以凸缘板的材料的厚度减小。因此，凸缘板中的高负载转变成凸缘板的柔性变形。因此，允许凸缘连接在凹部的区域中打开。因此，负载的峰值缓和，尤其是在迅速变化的负载的情形下。因此，在凸缘板中的孔的区域中的峰值负载降低。
[0024]凹部在边缘与孔之间沿着凸缘板的连接侧的表面伸延。
[0025]负载和力在凸缘的边缘上被引入凸缘。
[0026]凸缘的边缘与凸缘的孔之间的长度像杠杆那样起作用。
[0027]当通过螺栓建立凸缘连接时，负载的最大值出现在螺栓孔的区域中。
[0028]凹部沿着连接侧的表面延伸。凹部包括稍长的形状，并且以在边缘与孔之间沿着表面伸延的方式取向。
[0029]因此，凹部还能在边缘与孔中的超过一个的孔之间沿着表面延伸。
[0030]因此，若干孔中的应力通过一个凹部降低。
[0031]凹部能设计成具有优化凸缘板的若干螺栓孔中的应力水平的长度。
[0032]因此，能平衡孔中的负载，以及因此平衡疲劳。
[0033]因此，优化凸缘板的寿命。
[0034]凹部的横截面大体上是半圆形的。
[0035]因此，凹部包括平滑表面，并且在沿着凹部的长度伸延的凹部中不存在尖锐边缘。
[0036]尖锐边缘、尤其是内边缘，导致边缘的区域中的负载集中。凸缘的材料主要在尖锐内边缘的区域中经受疲劳。
[0037]通过避免尖锐边缘，减轻负载集中以及从而减轻由在某一点处的疲劳所引起的结构的弱化。
[0038]凹部以锯齿图案布置在连接侧的表面中。
[0039]凹部以锯齿形图案沿着凸缘的表面延伸。因此，可能在凹部的边缘处出现的力的最大值分布在与凸缘的边缘保持不同的距离的区域上。
[0040]因此，由在凸缘的凹部处的力的最大值所引起的损坏发生的危险分布在表面的较大区域上。因此，凸缘的疲劳危险局部地减少。
[0041]凹部以波浪图案布置在连接侧的表面中。
[0042]波浪图案显示出在其形状中没有尖锐边缘。因此，力的分布更均匀。因此，避免了在边缘处的负载和力的最大值。
[0043]凹部的锯齿图案或波浪图案以下述方式布置，即:凹部的布置在孔与凸缘的边缘之间的部分比凹部的布置在两个相邻的孔与凸缘的边缘之间的部分更靠近凸缘的边缘，使得凹部显示出到孔的大体上恒定的距离。
[0044]凸缘的连接侧的表面中的凹部定位成距离凸缘中的由螺栓用于连接凸缘连接的孔具有一定距离。
[0045]凹部沿着表面布置成锯齿图案或布置成波浪图案。图案相对于凸缘的孔以凹部定位成与孔大体上具有恒定距离的方式布置。
[0046]负载以及从而疲劳的最大值可能出现在凹部与凸缘中的孔之间具有最小距离的点。
[0047]因此，避免了在单个螺栓处的负载的最大值。
[0048]凸缘是圆形凸缘，由此，连接侧的表面是环形的，并且凹部沿着环形表面的某一预定部分伸延。
[0049]连接可旋转的部分的凸缘常常是圆形凸缘。在螺栓孔的区域中的高的疲劳负载沿着凸缘的某一区域出现。该区域可能是沿着圆形凸缘的某一段。
[0050]为了减轻在该段中的负载和疲劳，凹部沿着该段伸延，以及如此沿着凸缘的环形表面的某一预定部分伸延。
[0051]凹部包括第一端部和第二端部，并且凹部的这些端部朝着凸缘的边缘并且离开孔指向。
[0052]凹部的端部是其中凹部对凸缘中的力的分布的影响终止的区域。
[0053]负载的最大值可能出现在凹部的端部处。当凹部的端部处在离开孔指向的凹部的区域中时，最大值降低。
[0054]因此，在靠近凹部的端部的螺栓孔处的负载的附加最大值以及从而较高的疲劳的危险减少。
[0055]凹部布置在连接侧的其中力的最大值在风力涡轮机的操作期间被引入凸缘的区域中。
[0056]因此，导致螺栓孔的区域中的疲劳的力的最大值降低。
[0057]因此，螺栓孔的区域中的疲劳的最大值降低。
[0058]凸缘的连接侧在风力涡轮机的操作期间大体上竖直地布置，并且至少一个凹部布置在凸缘的连接侧的上部区域中。
[0059]凸缘连接的旋转轴线大体上水平布置，从而凸缘连接的平面大体上竖直地布置。
[0060]在风力涡轮机的操作期间在凸缘连接上传递的力是轴向力、径向力和倾动力矩。
[0061]因此，作用于凸缘的倾向于打开凸缘连接的力在凸缘连接的上部区域中最高。
[0062]凹部布置在连接的上部区域中，从而存在于凸缘连接的上部区域中的力减小。
[0063]因此，倾向于打开凸缘连接并因此与螺栓孔的区域中的疲劳极其相关的力减小。
[0064]公开了凸缘在直驱风力涡轮机中的使用。
[0065]在直驱风力涡轮机中，具有转子叶片的转子毂的旋转在不利用齿轮的情况下直接传递至发电机的转子。
[0066]因此，风力涡轮机的转子附接至发电机的转子。可旋转的部分之间的连接通过凸缘建立。
[0067]此外，发电机的静止部分附接至风力涡轮机的支撑结构。该连接同样由凸缘建立。
[0068]凸缘经受从转子传递至发动机的负载、或者从发电机的静止部分传递至风力涡轮机的支撑结构的负载。
[0069]根据该说明的凸缘在螺栓孔的区域中经受较轻的疲劳。因此，凸缘的寿命延长。因此，用于零部件的维护和更换的成本降低。
[0070]凸缘是风力涡轮机的机舱的支撑结构的凸缘，并且该凸缘用于将发电机连接至支撑结构。
[0071 ]因此，风力涡轮机的发电机的凸缘中或风力涡轮机的支撑结构中的疲劳负载降低。因此，风力涡轮机的所述部分的寿命和可靠性