CN107869427B - 安装段以及具有安装段的风力涡轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安装段以及具有安装段的风力涡轮机。本发明涉及具有安装段（13、14）的风力涡轮机的主轴（1）。主轴（1）包括轴部部分（2）和圆盘部分（3）。圆盘部分（3）包括联接表面（4）、中空部分（6）以及对准部分（5）。对准部分（5）的特征在于一个或多个安装段（13、14），该一个或多个安装段（13、14）与对准部分（5）联接。安装段（13、14）被构造成使风力涡轮机的部件（32）与主轴（1）的中心轴线（7）对准。另外，一个或多个安装段（13、14）使用至少一个紧固构件（16）联接至对准部分（5）。安装段（13、14）具有厚度“t”，该厚度“t”能够是不变的或者基于联接至所述主轴（1）的风力涡轮机的部件（32）变化。
Description
技术领域
本发明涉及用于风力涡轮机的构造的部件。更加具体地，本发明涉及与风力涡轮机的主轴有关以用于将轮毂部分联接至主轴的部件。
背景技术
风力涡轮机通常需要将诸如轮毂等大部件紧固至主轴。主轴需要承受大量负载并且因此由于轮毂部分的连接而可能存在大量的应力。主轴由诸如42CrMo4（合金钢）的高强度合金制成。通常，轮毂部分使用螺栓连接来连接至主轴的圆盘部分。由于轮毂部分与轴部的连接，所以在该区域中具有大量的应力集中。另外，在主轴的圆盘部分中采用了引导构件，以便将风力涡轮机的这部分引导为附接至主轴。该引导构件通常被称为鼻部部分。
该鼻部部分大体上是从主轴的圆盘部发伸出的突起。鼻部部分帮助将需要联接至轴的风力涡轮机的部分引导至主轴的中心轴线。鼻部部分通常由与主轴相同的材料制成。鼻部部分的这种构造不仅将增加主轴的重量而且还将提高主轴的成本。
因此，鼻部部分及其构造需要更好的替代物。另外，还需要通过采用替代的鼻部部分来降低主轴的成本。额外地，需要减少主轴的圆盘部分附近的应力集中。
发明内容
本公开内容的目标是提供一种用于主轴的鼻部部分的新型替代物。该目标通过提供一种具有一个或多个安装段的主轴而实现。通常，风力涡轮机的主轴包括轴部部分和圆盘部分。圆盘部分包括联接表面、中空部分以及对准部分。联接表面是圆盘部分的最外侧部分，其中，联接部分被构造成接收风力涡轮机的部件。风力涡轮机的该部分的表面可以具有与联接部分的正接触（positive contact）。在示例中，风力涡轮机的该部分可以是风力涡轮机的轮毂部分。联接部分可以设置有一个或多个联接构件以便将风力涡轮机的部分与圆盘部分的联接部分固定在一起。主轴的中空部分是主轴的圆盘部分的最内侧部分。圆盘部分的对准部分定位在联接部分与中空部分之间。对准部分的特征在于：与对准部分联接的一个或多个安装段被构造成使风力涡轮机的部件与主轴的中心轴线对准。安装段是金属段，该金属段沿着对准部分进行联接以便使安装在主轴上的风力涡轮机的部分与主轴的水平中心轴线对准。
在有利实施例中，一个或多个安装段使用至少一个紧固构件联接至对准部分。该紧固构件可以包括但不限于，螺栓连接构件、焊接构件以及粘合构件。
在其它实施例中，一个或多个安装段具有厚度“t”。该厚度t被选择为使得风力涡轮机的部件与主轴的中心轴线对准。该厚度t是基于待安装在主轴上的风力涡轮机的部分的结构来选择的。例如，与安装段的平面相比，如果与对准部分对接的部件的部分处于升高的平面中，则安装段的厚度t可以更大。在替代实施例中，一个或多个安装段中的每一个可以具有不同的厚度。每个安装段的厚度可以基于附接至主轴的风力涡轮机的部件而变化。另外，安装段的至少一个端部是渐细的。例如，与风力涡轮机的部件接触的安装段的端部可以是渐细的，以便减少应力集中。
在另一实施例中，一个或多个安装段具有弯曲四边形结构。另外，安装段具有弯曲度θ，该弯曲度θ根据对准段的位置而变化。在一些其它实施例中，安装段可以具有如下结构：诸如但不限于，曲折结构和菱形结构。
在又一实施例中，一个或多个安装段包括具有长度L1的第一安装段和具有长度L2的第二安装段，其中，长度L1大于L2。在一些其它实施例中，第一安装段和第二安装段的长度L1和L2可以相等。
在其它实施例中，第一安装段和第二安装段相对于彼此对角地放置。在示例性实施例中，第一安装段可以被放置成与第二安装段呈角度。在其它实施例中，第一安装段和第二安装段可以相邻于彼此附接。一个或多个安装段的放置可以被选择成使得主轴的圆盘部分处的应力集中减小。
在其它有利实施例中，用于制造安装段的材料是结构钢。例如，用于制造安装段的材料可以比用于制造主轴的材料更便宜。
在实施例中，一个或多个安装段的一部分被构造成与风力涡轮机的部件正接触。安装段具有厚度t，该厚度t帮助将风力涡轮机的部件引导至主轴的中心。在该过程中，风力涡轮机的部件可以与安装段的至少一部分持久接触。
在另一实施例中，风力涡轮机的至少一个部件是风力涡轮机的轮毂部分。在其它实施例中，安装段可以用于使除了轮毂部分之外的风力涡轮机的其它部件对准。
另外，联接表面包括多个联接构件。该联接表面包括诸如但不限于螺纹部分的联接构件，以便用螺栓连接风力涡轮机的部件。
为了实现本发明的目标，公开了一种具有根据权利要求1至13所述的主轴的风力涡轮机。
附图说明
现在将参照本发明的附图来说明本发明的上述以及其它特征。所图示的实施例意在说明本发明但不限制本发明。
下文参照附图中示出的所图示的实施例对本发明进行进一步描述，在附图中：
图1图示了根据实施例的根据现有技术的主轴的鼻部部分的透视图；
图2 图示了根据实施例的具有安装段的风力涡轮机的主轴的透视图；
图3 图示了根据实施例的风力涡轮机的具有安装段的主轴的横截面图；
图4 图示了根据实施例的当风力涡轮机的部件安装在主轴上时具有安装段的主轴的横截面图；
图5 图示了根据实施例的当风力涡轮机的部件安装在主轴上时具有安装段的主轴的另一变体的横截面图；
图6 图示了根据实施例的在主轴的对准部分上的安装段的结构的透视图；
图7 图示了根据实施例的在主轴的对准部分上的安装段的另一结构的透视图；以及
图8 图示了根据实施例的在主轴的对准部分上的安装段的又一结构的透视图。
参照附图描述了各个实施例，其中，在整个附图中相同的附图标记用于表示相同的部段。在如下描述中，为了解释的目的，阐述了许多特定细节以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。可能明显的是，这些实施例可以在没有这些特定细节的情况下实施。
具体实施方式
图1图示了根据现有技术的主轴1的鼻部部分的透视图。如图1中所示，主轴1包括轴部部分和圆盘部分3，其中，风力涡轮机的部件安装在主轴1上。圆盘部分3包括联接部分4、对准部分5以及中空部分6。联接部分4包括置于其表面上的一个或多个紧固构件。风力涡轮机的部件使用一个或多个紧固构件联接至联接部分4。在该情况中，紧固构件可以是一个或多个螺纹部分，该一个或多个螺纹部分被构造成接收螺栓以便将风力涡轮机的部件固定在联接部分4上。
对准部分5被构造成以将风力涡轮机的一部分引导至主轴1的中心轴线的方式进行构造。对准部分5从圆盘部分3的表面平面稍微升高。对准部分5的主要目的是将风力涡轮机的一部分引导至主轴1的中心轴线7。另外，对准部分5由与主轴1相同的材料制成，该材料是昂贵的合金（诸如，合金钢）。这导致主轴1的构造的成本增加并且其重量增加。
图2图示了根据实施例的具有安装段的风力涡轮机的主轴1的透视图。安装段（诸如，安装段13和安装段14）联接至圆盘部分3的对准部分5。安装段可以使用一个或多个联接构件（诸如但不限于，螺栓构件）来联接至对准部分5。安装段可以具有基于要求而变化的长度和形状。例如，安装段13具有弯曲四边形形状和四边形形状（安装段14），如图2中所示。在优选实施例中，安装段的形状可以是弯曲矩形和方形。另外，安装段可以具有基于对准部分的曲率的弯曲度θ。在其它实施例中，安装段可以具有曲折结构和菱形结构。另外，安装段可以被制造为基于待安装在主轴1上的风力涡轮机的部分的结构而具有不同长度。例如，安装段可以包括具有长度L1的第一安装段13和具有长度L2的第二安装段14。在优选实施例中，安装段13的长度L1大于安装段14的长度L2。在图2中，能够观察到的是，安装段使用紧固构件16联接至对准部分5。在优选实施例中，紧固构件16可以是螺栓连接结构。对于本领域技术人员可能明显的是，安装段可以使用本领域中众所周知的其它紧固构件来联接至对准部分5。
图3图示了根据实施例的风力涡轮机的具有安装段的主轴1的横截面图。主轴1的横截面图展示了安装段的横截面。安装段具有厚度“t”以用于使风力涡轮机的一部分与主轴1的中心轴线7对准。在一些实施例中，厚度t能够基于安装至主轴1的部件的类型而变化。在其它实施例中，一个或多个安装段中的每个安装段可以具有不同的厚度t。该横截面还示出的是，安装段使用螺栓连接的紧固构件16联接至对准部分5。然而，安装段可以使用本领域中已知的其它紧固构件来紧固至对准部分。
图4图示了根据实施例的当风力涡轮机的部件32安装在主轴1上时具有安装段的主轴的横截面图。如图4中所示，风力涡轮机的部件32联接至主轴1的联接部分。风力涡轮机的部件32与联接部分4正接触。在实施例中，风力涡轮机的部件32是风力涡轮机的轮毂部分。如图4中所示，安装段13的顶部边缘34是渐细的以用于减小安装段处的应力集中。
图5图示了根据实施例的在风力涡轮机的部件安装在主轴上时具有安装段的主轴的另一变体的横截面图。在该实施例中，顶部边缘36不是渐细的。部件32与安装段13的顶部边缘34正接触。顶部边缘34在该实施例中不是渐细的。
图6图示了根据实施例的在主轴1的对准部分5上的安装段15的结构的透视图。安装段15是联接至对准部分5的单件。该结构使得主轴1的稳定性和耐久性增加。类似于安装段13和14，安装段15也具有厚度t，该厚度t是基于联接至联接部分4的风力涡轮机的部件而选择的。
图7图示了根据实施例的在主轴1的对准部分5上的安装段13和14的结构的透视图。在图7中所示的实施例中，存在三个单元的安装段13.1、13.2和13.3以及一个单元的安装段14，这些安装段联接至对准部分。图8图示了根据实施例的在主轴的圆盘部分上的安装段的另一结构的透视图。在图8中所示的示例性实施例中，七个单元的安装段14（14.1-14.7）和单个单元的安装段13用于使风力涡轮机的部件与主轴1的中心轴线7对准。类似地，各种类型的安装段能够用于使风力涡轮机的一部分与主轴1的中心轴线7对准。另外，安装段13和14的各种组合可以用于使联接至主轴1的风力涡轮机的部件对准。
本文中公开的安装段的有利实施例实现主轴1的经济性构造。用于制造安装段的材料可以比用于制造主轴1的材料便宜得多。另外，由于从主轴1的构造上除去了鼻部部分，所以主轴1的重量减轻。另外，安装段可以固定至主轴1的对准部分5的某一部分。因此，所产生的成本降低。另外，在图1中所示的现有技术实施例中，在鼻部部分的圆形边缘附近可能存在应力集中区域。替代地，在本文中公开的有利实施例中，安装段的渐细边缘使得安装段附近的应力集中更少。
虽然已经参照某些实施例详细地描述了本发明，但应理解的是，本发明不限于这些实施例。鉴于本公开内容，对于本领域的技术人员而言，在不脱离如本文中描述的本发明的各个实施例的范围的情况下，可以存在许多修改和变型。因此，本发明的范围由如下权利要求书指明而不是由前述描述来指明。在权利要求书的等同物的含义和范围内的所有改变、修改、以及变型都应被认为落在其范围内。
Claims (14)
1.一种风力涡轮机的主轴（1），其中，所述主轴（1）包括轴部部分（2）和圆盘部分（3），其中，所述圆盘部分（3）包括联接表面（4）、中空部分（6）以及对准部分（5），其中，所述对准部分（5）的特征在于：
一个或多个安装段（13、14），所述一个或多个安装段（13、14）与所述对准部分（5）联接，其中，所述一个或多个安装段（13、14）被构造成使所述风力涡轮机的部件（32）与所述主轴（1）的中心轴线（7）对准。
2.根据权利要求1所述的主轴（1），其中，所述一个或多个安装段（13、14）使用至少一个紧固构件（16）联接至所述对准部分（5）。
3.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，所述一个或多个安装段（13、14）具有厚度“t”，其中，所述厚度t对于所述一个或多个安装段（13、14）中的每一个是不变的。
4.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，所述一个或多个安装段（13、14）具有厚度“t”，其中，所述厚度t对于所述一个或多个安装段（13、14）中的每一个各不相同。
5.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，所述一个或多个安装段（13、14）具有弯曲四边形结构，其中，所述安装段（13、14）具有弯曲度θ。
6.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，至少所述一个或多个安装段（13、14）的边缘（34）朝向圆盘部分（3）是渐细的。
7.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，所述一个或多个安装段（13、14）包括具有长度L1的第一安装段（13）以及具有长度L2的第二安装段（14），其中，所述长度L1大于L2。
8.根据权利要求1或2所述的主轴（1），所述一个或多个安装段（13、14）具有厚度“t”，其中，所述厚度t被确定为使所述风力涡轮机的所述部件（32）与所述主轴的所述中心轴线（7）对准。
9.根据权利要求7所述的主轴（1），其中，所述第一安装段（13）和所述第二安装段（14）相对于彼此对角地放置。
10.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，用于制造所述安装段（13、14）的材料是结构钢Q235B。
11.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，所述对准部分（5）位于所述联接表面（4）与所述中空部分（6）之间。
12.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，所述一个或多个安装段（13、14）的至少一部分被构造成与所述风力涡轮机的所述部件（32）正接触。
13.根据权利要求1或2所述的主轴（1），其中，所述风力涡轮机的所述部件（32）是所述风力涡轮机的轮毂部分。
14.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机具有根据前述权利要求的任一项所述的主轴。
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