CN102213189A - 用于风力涡轮舱室的舱罩 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于风力涡轮舱室的舱罩（1）。该舱罩（1）包括由杆（3）和盖板（21、23、25）制成的框架。其特征在于，所述框架为自支撑的，所述杆（3）由金属制成，并且所述盖板（21、23、25）由包括聚合物材料和/或包括金属泡沫（29）的夹层材料的材料制成。

Description

用于风力涡轮舱室的舱罩

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮舱室的舱罩，其包括由杆和盖板制成的框架。

背景技术

在DE 102006001931A1中公开了用于风力涡轮舱室的舱罩，其包括框架和由该框架保持的覆盖元件。框架和盖板被弯曲以增大抵抗从所装配舱罩的外部进行作用的力的稳定性，并且框架和盖板均由无芯的夹层结构制成。框架是否是自支撑，并未被提及。

使用有自支撑框架和没有支撑功能的盖板的空间框架概念在汽车工业中是已知的。发表在Automobiltechnische Zeitschrift-ATZ 110. Jahrgang, Oktober 2008, pp 878-883的文章“Alternative Fahrzeugkarosserien-Entwicklung eines Stahl-Spae-Frame-Konzepts（可替代的汽车—钢空间框架设计的开发）”公开了一种用于机动车体的、具有铝或钢制成的自支撑框架的空间框架设计。具有非支撑特征的板被安装到该框架。如果是铝空间框架设计，则框架采用由杆挤压工艺制成的型材来制作。在由钢制成的空间框架中使用的型材则由液压成型工艺制造。

相对于上述现有技术，本发明的目标是提供一种用于风力涡轮舱室的有利舱罩，并提供一种有利的风力涡轮舱室。

发明内容

第一目标通过如权利要求1中要求的用于风力涡轮舱室的舱罩得以解决，第二目标通过如权利要求13中要求的风力涡轮舱室得以解决。各从属权利要求包含本发明的进一步展开。

用于风力涡轮舱室的本发明的舱罩包括由杆和盖板制成的框架。所述杆由金属，例如钢或铝制成。特别地，如果使用铝，则可实现非常轻质的舱罩。根据本发明，所述框架为自支撑的。此外，本发明的舱罩的盖板可由包括聚合物材料和/或包括含有金属泡沫的夹层材料的材料制成。特别地，所述盖板中的至少一个由包括结构化聚合物材料的材料制成，该结构比非结构化聚合物材料提供了更高的刚度。在由铝杆制成的空间框架中，所述空间框架的杆可通过功能性形状（例如节点）被连接，这些节点通过铝的压铸制成。该功能性形状使成形闭合件成为可能。压铸的节点和铝杆可被放入到成形闭合件中并另外被胶合。空间框架的钢杆可通过不同的焊接工艺或通过压铸节点连接。通常，所述杆和/或节点可通过成形闭合件、螺纹连接、胶合连接或焊接连接等等彼此连接。

通过提供由金属制成的自支撑框架，即所谓的空间框架，可以提供稳定且同时轻质的舱罩。与在DE 102006001931A1中公开的舱罩相比，框架和盖板都不需要被弯曲以实现舱罩的稳定性。

在杆由铝制成的情况下，杆可通过挤压工艺（挤压的铝杆）形成。另一方面，如果杆由钢制成，则杆可通过液压成型工艺（液压成形的钢杆）制成。

挤压的铝杆提供的优点在于：可期望杆的更高耐久性。这归因于下述事实：不需要焊接工艺将杆彼此连接或者将盖板连接到杆。因而，既不需要用于焊接连接的法兰，也不需要用于焊接设备的空间。通过杆挤压，可形成不同设计的接触模式。例如，功能性可集成到杆中，例如螺钉形状、螺栓孔或鱼叉梁。鱼叉梁形状可用于将铝杆与橡胶制成的密封装置或衬垫连接起来。还可以通过使用形成铝杆的挤压工艺来提供在同一个杆内具有不同壁厚的铝杆。

如果空间框架由钢杆制成，则杆可通过液压成型工艺形成。因而，杆可通过单一工艺制成具有中空形状和复杂的几何结构。该工艺快速且具有较高的工艺安全性。一方面，接触模式的数量和单个部件的数量可减少。另一方面，通过冷加工硬化工艺，可达到仅次于均质耐久性的较高的形状品质。存在较高的轻质构造可能。与挤压的铝杆相比，缺点是在作为液压成型工艺的准备工作的弯曲方面要花费大量的努力。

总而言之，液压成形的钢杆以及挤压的铝杆都可通过节点连接。在铝杆的情况下，节点可通过杆自身的功能形状压铸或者形成。在钢杆的情况下，节点可以为压铸。

根据本发明，所述舱罩的至少一个盖板可由包括聚酰胺、和/或聚碳酸酯、和/或含有铝泡沫的夹层材料的材料制成。特别地，所述盖板中的至少一个可由聚酰胺材料构成，和/或所述盖板中的至少一个可由聚碳酸酯材料构成，和/或所述盖板中的至少一个可由含有铝泡沫的夹层材料构成。特别地，由聚合物材料制成的盖板显示出没有腐蚀情况。如果需要更高的刚度，可使用由含有铝泡沫的夹层材料制成的板。可替代地，具有结构形状的聚碳酸酯或聚酰胺板可用于增大刚度。

空间框架的杆和盖板可被胶合在一起。另外或可替代地，在杆由铝制成的情况下，盖板可通过成形闭合件（form closure），例如通过使用鱼叉梁，连接到杆。因而，在两种情况下，均不需要将盖板连接到空间框架的焊接工艺。因而，所述舱罩的组装过程易于实现且操作起来安全。

接合元件可集成到盖板和/或集成到杆中。此外，盖板可包括类似于密封（特别是喷涂密封）、光照、舱口、锁定等等的应用。

根据本发明的进一步方面，提供一种具有本发明的舱罩的风力涡轮舱室。这种舱室的优点根据关于本发明的舱罩所论述的优点而直接得出。

附图说明

进一步的特征、性能和优点根据以下结合附图的实施例的描述将变得清楚。

图1以仰视图显示了本发明舱罩的实施例的空间框架。

图2以侧视图显示了图1的空间框架。

图3以俯视图显示了图1的空间框架。

图4以透视图显示了附接到空间框架的具有盖板的图1的舱罩。

图5显示了结构化盖板的第一设计。

图6显示了结构化盖板的第二设计。

图7显示了空间框架的杆与盖板之间的第一类接头。

图8显示了空间框架的杆与盖板之间的第二类接头。

图9显示了空间框架的杆与盖板之间的第三类接头。

图10显示了贯穿由夹层材料制成的盖板的截面。

具体实施方式

现在将关于附图来描述用于风力涡轮舱室的本发明的舱罩的示例性实施例。图1至图3分别以仰视图（图1）、侧视图（图2）和俯视图（图3）显示了舱罩1的空间框架。在这些附图中显示了组成空间框架的杆3和节点5。

空间框架的底侧包括用于接纳风力涡轮的塔的圆形开口7。此外，底侧包括空间框架节段9，其具有比标准空间框架节段11更大的尺寸。在本发明的意义上，标准空间框架节段是在每一个方向上由单个空间框架杆界定的空间框架节段。通过去除相邻空间框架节段11之间的杆来形成更大尺寸的空间框架节段，使得在舱罩中形成了像更大尺寸的节段9或类似的更大尺寸的节段13、15、17、19（比较图3的顶视图）这样的结构。这些结构至少部分地由杆界定，其自身通过至少两个杆和这两个杆之间的节点组装。

同时，在本实施例中，大多数标准空间框架节段11由聚酰胺板21覆盖，更大尺寸的空间框架节段9、13、15、17、19由聚碳酸酯板23覆盖。这些聚碳酸酯板包括铰链，使得它们形成根据需要能被打开的舱口。另外，在本实施例中，聚碳酸酯板23被结构化以增大其刚度。为了增大板23的刚度，聚酰胺盖板21也设置以一定结构。两种可能的结构均示例性地显示在图5和图6中。

在舱罩1的那些甚至需要更高刚度的区域中，使用由含铝泡沫芯部的夹层材料制成的盖板25。需要更高刚度的区域通常是围绕在塔的开口7周围的区域、舱罩的前侧、舱罩的后侧、和舱罩蚀刻部。

在本实施例中，舱罩的盖板由透明的聚碳酸酯板23、用于覆盖舱罩框架侧部的聚酰胺板21、以及铝夹层板25组成，铝夹层板25在本实施例中由铝层27和其间的铝泡沫层29（见图10）组成。铝层与泡沫之间的连接可在不使用胶合或焊接的情况下实现。

本实施例的空间框架的杆3和节点5由铝制成，但还可以由其他金属，特别是由钢制成。铝杆通过挤压工艺产生，挤压工艺是非常快速且安全的工艺。此外，挤压工艺允许为铝杆自由地设计具有功能性的形状。例如，可形成切口、带钩部或不带钩部的突起、螺钉形状、用于螺栓连接的孔等等。节点5可通过铝压铸工艺制成。类似于铝杆，铝节点可提供有功能性形状，这使得在节点与杆之间可以实现成形闭合件。在本实施例中，节点和杆通过这种成形闭合件接合。另外还有胶合。然而，单独的成形闭合件或胶接也是可以的。

如果空间框架的杆和/或节点由铝之外的其他金属，例如由钢制成，则杆可通过焊接直接连接（即不使用节点），或者杆通过使用杆之间的压铸的钢节点连接。用于空间框架的钢杆例如可通过液压成型工艺生产，这允许通过单一工艺的中空形状和复杂的几何结构。另外，液压成型工艺快速且具有较高的工艺安全性。

除了将杆彼此连接以形成空间框架之外，还存在用于将盖板连接到空间框架，特别是连接到空间框架的杆所需的连接部。

如果盖板由诸如聚酰胺或聚碳酸酯之类的聚合物材料制成，则例如密封和光照之类的应用、或者例如孔、法兰、突起、切口等的接合元件可集成到板中。在聚碳酸酯板23形成有舱口的情况下，铰链可集成到舱口中。由聚酰胺或聚碳酸酯或其他聚合物材料制成的板不具有象金属板那样的腐蚀。

板与空间框架的杆3的示例性接头显示在图7至图9中。在所有三个附图中，聚酰胺板21被显示。然而，聚碳酸酯板23或者在一些情况下具有铝泡沫的夹层板也可通过附图中显示的相同方式接合到空间框架的杆3。除了图7至图9中显示的接合方式之外，通过胶接的接合通常也是可以的。除了图7至图9显示的接头之外，也可存在胶接。

图7显示了空间框架的杆3，其具有沿着杆3的长度伸延的两个鱼叉梁31。鱼叉梁31通过带有钩部的突起实现，其可通过用于生产本实施例的铝杆3的挤压工艺而容易地形成。盖板21包括以切口33形式的集成接合元件，切口33可接纳鱼叉梁31，并且切口33具有的宽度略微小于鱼叉梁31的最大宽度。钩部的形状使得钩部的尖顶显示出远离梁3。另外，集成到板21中的切口33的壁可具有与鱼叉梁31的钩部相反的形状。因而，钩部不会阻碍鱼叉梁31进入到盖板21的切口33中的运动。另一方面，一旦鱼叉梁被插入，则鱼叉梁离开切口的运动受到钩部形状的阻碍。因而，一旦盖板固定到铝杆3，则鱼叉梁的钩部防止盖板运动离开铝杆3。

图8显示了与图7所示的结构相反的结构。替代了带有钩部的突起，铝杆3’显示出切口，该切口的壁配备有钩部，而盖板21’包括突起形式的集成接合元件，该突起可插入到切口中。突起的宽度略微大于位于相对的切口壁中的钩部的尖顶之间的距离，使得盖板21’的突起37一旦被插入，则其被紧固并对滑出切口加以抵抗。另外，突起37的侧壁可具有与切口壁相反的形状。注意，铝杆3’的壁厚在杆的切口侧变大。这可通过上述的挤压工艺而容易地实现。

将盖板固定到铝杆的进一步替代方案显示在图9中。在此，所示铝杆3’配备有螺钉接收部，其可通过上述的挤压工艺而容易地形成。盖板21’’包括用于接纳螺钉41的通孔，螺钉41可拧到接收部39中。

除了图7至9所示的接头之外，更多替代性接头通常也是可能的。例如，杆3可提供有法兰，盖板21、23、25可例如通过螺栓、螺钉或螺母等等固定到该法兰。此外，焊接工艺也是可以的。在此情况下，金属凸缘可固定到盖板，盖板然后焊接到梁，特别地，如果梁是钢梁的情况。

在具有铝泡沫的夹层板25的情况下，将夹层板25接合到杆3可通过螺栓、通过螺钉（例如如图9所示）、通过胶合、或者通过胶接与成形闭合件（例如，通过突起接合装置来提供）的组合而实现。

所提出的用于风力涡轮舱室的舱罩设计减少了组装、运输和费用的努力。特别地，用于形成空间框架的杆的铝杆挤压工艺非常快速且安全。另外，用于形成钢杆的液压成型工艺同样快速且安全。在本发明中使用的材料在不损失刚度和装载性能的情况下减少了舱罩的重量。此外，由于减少了腐蚀，所以舱罩的耐久性，以及因而配备有这种舱罩的舱室的耐久性都被增大。

Claims (13)

1. 一种用于风力涡轮舱室的舱罩（1），所述舱罩（1）包括由杆（3）和盖板（21、23、25）制成的框架，

其特征在于：

所述框架为自支撑的；

所述杆（3）由金属制成；以及

所述盖板（21、23、25）由包括了聚合物材料和/或包含金属泡沫（29）的夹层材料的材料制成。

2. 根据权利要求1所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述杆（3）由钢或铝制成。

3. 根据权利要求2所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述杆（3）由液压成型的钢或挤压的铝制成。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述杆（3）通过节点（5）连接。

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述杆（3）和/或节点（5）通过成形闭合件、螺纹连接、胶合连接或者焊接连接而彼此连接。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述盖板（21、25）中的至少一个由包括结构化聚合物材料的材料制成。

7. 根据权利要求1至6中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

至少一个盖板（21、23、25）由包括聚酰胺、和/或聚碳酸酯、和/或包含铝泡沫（29）的夹层材料的材料制成。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述杆（3）和所述盖板（21、23、25）被胶合在一起。

9. 根据权利要求1至8中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述杆（3）由铝制成，并且所述盖板通过成形闭合件连接到所述杆（3）。

10. 根据权利要求1至9中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述杆（3）由铝制成，并且所述盖板通过鱼叉梁（31）连接到杆（3）。

11. 根据权利要求1至10中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述盖板（21、23）包括集成接合元件（33、37）。

12. 根据权利要求1至11中任一项所述的舱罩（1），

其特征在于，

所述盖板包括集成的应用。

13. 一种具有根据权利要求1至12中任一项所述的舱罩（1）的风力涡轮舱室。

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