CN111003130A - 一种风力助推转子外筒及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力助推转子外筒及制造方法，包括：Step1：提供至少两段外径相同的圆筒及一个顶盖；Step2：在每个圆筒至少一端安装连接法兰，且连接法兰位于圆筒内，在其中一个圆筒的一端通过连接法兰安装顶盖；Step3：对每个圆筒进行动平衡处理，使其质心位于圆筒的轴线上；Step4：将各个所述圆筒的端面之间相互对接后，相邻圆筒之间通过连接法兰相互连接，且确保各个圆筒位于同一轴线，顶盖位于整体圆筒的一端，从而组装成一完整的风力助推转子外筒。通过该方法制得的外筒周向对称、质量均匀，外筒旋转时稳定性高。

Description

一种风力助推转子外筒及制造方法

技术领域

本发明属于风力助推转子领域，尤其涉及一种风力助推转子外筒及制造方法。

背景技术

风力助推转子是一种节能型的船舶风力助推装置，安装于船舶的甲板上，基于马格努斯效应(旋转的圆柱体在来流的作用下，将会受到垂直于流动方向的侧向力作用)风力助推转子通过自身旋转利用风能辅助船舶前进。风力助推转子结构简单、节能效果好、可行性高，面对越来越严峻的节能减排形势风力助推转子发挥着越来越重要的作用。

一般的风力助推转子是通过设于转子内塔内部的传动机构来驱动外筒旋转以获得推力，且外筒通常十分高大、转速很高，所以外筒的制造需要很高的制造精度。

现有的制造方法由于外筒圆度以及同心度难以保证，造成自身的不平衡引起振动，而外筒很高大又高速旋转，这些振动会引起极大的破坏，造成风力助推转子助推效果差。

发明内容

为解决上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种风力助推转子外筒及制造方法，通过该方法制得的外筒周向对称、质量均匀，外筒旋转时稳定性高。

本发明的技术方案为：

一种风力助推转子外筒制造方法，包括：

Step1：提供至少两段外径相同的圆筒及一个顶盖；

Step2：在每个所述圆筒至少一端安装连接法兰，且所述连接法兰位于所述圆筒内，在其中一个所述圆筒的一端通过连接法兰安装所述顶盖；

Step3：对每个所述圆筒进行动平衡处理，使其质心位于所述圆筒的轴线上；

Step4：将各个所述圆筒的端面之间相互对接后，相邻所述圆筒之间通过所述连接法兰相互连接，且确保各个所述圆筒位于同一轴线，所述顶盖位于整体圆筒的一端，从而组装成一完整的风力助推转子外筒。

根据本发明一实施例，Step1中包括Step1.1：相邻两个所述圆筒的相邻端，其中一端设有外斜口，另一端设有内斜口；

所述外斜口设于所述圆筒外壁且为截面积向所述圆筒端面逐渐减小的锥形；

所述内斜口设于所述圆筒内壁且为截面积向所述圆筒端面逐渐增大的锥形；

Step2中所述连接法兰设于所述锥形截面积小的一端；Step4中各个所述圆筒通过将所述内斜口套设于所述外斜口互相对接。

根据本发明一实施例，所述内斜口和所述外斜口采用胶接固连。内斜口和外斜口对接后再采用胶水固连，使得整体连接更加牢固。

根据本发明一实施例，每个所述圆筒内壁设有若干环向加强筋。由于单个圆筒较长，内壁设置环向加强筋用于进一步提高环向刚度。

根据本发明一实施例，Step4中相邻两端的所述连接法兰的相互连接方式为胶接、铆接、螺栓连接及其组合连接方式。多种组合连接使连接强度进一步提高。

根据本发明一实施例，所述圆筒为薄壁圆筒。薄壁圆筒质量轻，内部空间大。

根据本发明一实施例，所述薄壁圆筒由复合材料或夹层材料制作，所述顶盖由夹层材料制作。使用复合材料和夹层材料重量轻强度高。

根据本发明一实施例，所述复合材料为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料，所述夹材料的芯材为塑料、发泡塑料、木材及蜂窝结构。为常见的复合材料和夹层材料，实用性强。

根据本发明一实施例，Step1中所述圆筒由缠绕成型工艺或者真空灌注成型工艺制成，每个所述圆筒采用相同的模具制作。采用缠绕法成型工艺，单个圆筒长度可以达到8米，采用真空灌注法成型工艺，单个圆筒长度可以达到2米。每段所述薄壁圆筒采用相同的模具制作，使其具有相同的端面尺寸，各段圆筒周向质量均匀，加工精确。

基于相同构思，本发明还提供一种风力助推转子外筒，通过上述任意一项实施例所述的风力助推转子外筒制造方法获得，外筒内设有输出法兰，用于与内塔连接。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明一实施例中通过Step1至Step4四个步骤来制造外筒，该方法每段圆筒都是完整制作，每段圆筒都进行动平衡，使其圆度高、周向对称、质量均匀，降低了外筒旋转工作时的不平衡力、提高了稳定性，且通过法兰连接在连接强度高的同时提升了制造效率，且其连接法兰和顶盖都是先装在圆筒上再随着圆筒一起进行动平衡处理，与连接法兰和顶盖先进行动平衡处理再安装相比，消除了安装误差的影响，进一步提高了动平衡性。

(2)本发明一实施例中圆筒两端通过外斜口和内斜口套设对接，使对接更方便且进一步提高了圆筒之间的连接强度。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本发明的一种风力助推转子外筒及制造方法外筒整体示意图；

图2为本发明的一种风力助推转子外筒及制造方法单个圆筒示意图；

图3为本发明的一种风力助推转子外筒及制造方法圆筒连接截面图；

图4为本发明的一种风力助推转子外筒及制造方法圆筒斜口连接截面图；

图5为本发明的一种风力助推转子外筒及制造方法圆筒另一实施例斜口连接截面图；

图6为本发明的一种风力助推转子外筒及制造方法另一实施例圆筒连接截面图；

图7为本发明的一种风力助推转子外筒及制造方法风力助推转子整体截面图。

附图标记说明：

1：圆筒；2：顶盖；3：连接法兰；4：外斜口；5：内斜口；6：输出法兰；7：环向连接加强筋。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

参看图1至图7，一种风力助推转子外筒制造方法，包括以下步骤：

Step1：提供至少两段外径相同的圆筒1及一个顶盖2，本发明实施例中由六个圆筒1组成，顶盖2为整体圆筒1顶部的盖子，且顶盖24开有螺栓孔。

Step2：在每个圆筒1至少一端安装连接法兰3，且连接法兰3位于圆筒1内，在其中一个圆筒1的一端通过连接法兰3安装顶盖2，连接法兰3可以安装在圆筒1端面上，也可以安装在离端面具有一定距离的地方，连接法兰3可以单独制作采用胶接、铆接、螺栓连接及其组合连接方式固接到圆筒1的端面上，也可以与圆筒1一体成型。

Step3：对每个所述圆筒1进行动平衡校准，使其质心位于圆筒1的轴线上，单独完成动平衡试验，进行质量的校准，可以实现周向质量均匀，防止质心偏离轴线产生额外的振动。

Step4：将各个圆筒1的端面之间相互对接后，相邻圆筒1之间通过连接法兰3相互连接，且确保各个圆筒1位于同一轴线，顶盖2位于整体圆筒1的一端，整体圆筒1为各个圆筒1连接后的整体，也就是外筒。圆筒1的端面之间的相互对接可以采用专用设备对接，这样对接快速准确。

该方法每段圆筒1都是完整制作，每段圆筒1都进行动平衡，使其圆度高、周向对称、质量均匀，降低了外筒旋转工作时的不平衡力、提高了稳定性，且通过法兰连接在连接强度高的同时提升了制造效率，且其连接法兰3和顶盖2都是先装在圆筒1上再进行动平衡，进一步提高了动平衡性。

进一步的，参看图5，Step1中包括Step1.1：相邻两个圆筒1的相邻端，其中一端设有外斜口4，另一端设有内斜口5；在其中两个圆筒1的一端设置外斜口4或内斜口5，这两个圆筒1为最顶端和最低端的圆筒1，最顶端的圆筒1上端不设置斜口，下端设置内斜口5，最低端的圆筒1下端不设置斜口，上端设置外斜口4，在其余圆筒1的一端设置所述外斜口4、另一端设置内斜口5，外斜口4设于圆筒1外壁且为截面积向圆筒1端面逐渐减小的锥形，内斜口5设于圆筒1内壁且为截面积向圆筒1端面逐渐增大的锥形，整个锥形可以从圆筒1端面开始形成，也可以从距离端面一定距离开始形成；Step2中连接法兰3设于锥形截面积小的一端，也就是说具有外斜口4的圆筒1一端的连接法兰3设于其端面上，具有内斜口5的圆筒1一端的连接法兰3设于距离其端面一定距离的圆筒1内部；Step4中各个圆筒1通过将内斜口5套设于外斜口4互相对接。使对接更方便且进一步提高了圆筒1之间的连接强度。

进一步的，内斜口5和外斜口4采用胶接固连。内斜口5和外斜口4对接后再采用胶水固连，使得整体连接更加牢固。

进一步的，每个圆筒1内壁设有若干环向加强筋，也可以在圆筒1内壁设置轴向加强筋，可以与圆筒1一体成型，也可以单独制作采用胶接、铆接、螺栓连接及其组合连接方式固接到圆筒1内壁。由于单个圆筒1较长，内壁设置环向加强筋、轴向加强筋用于进一步提高刚度。

进一步的，Step4中相邻两端的连接法兰3的相互连接方式为胶接、铆接、螺栓连接及其组合连接方式。多种组合连接使连接强度进一步提高。

进一步的，圆筒1为薄壁圆筒1。薄壁圆筒1质量轻，内部空间大。

进一步的，薄壁圆筒1由复合材料或夹层材料制作，顶盖2由夹层材料制作。使用复合材料和夹层材料重量轻强度高。顶盖2夹层材料的芯材用模具或者车床做出圆盘形，可以分半制作后用结构胶粘结，外表面包覆有玻璃钢复合材料，顶盖2成型工艺可以是手糊、真空导入等工艺。

进一步的，复合材料为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料，夹材料的芯材为塑料、发泡塑料、木材及蜂窝结构。为常见的复合材料和夹层材料，实用性强。

进一步的，整体圆筒1设有输出法兰6，用于与内塔连接，连接方式为螺栓连接。

进一步的，Step1中所述圆筒1由缠绕成型工艺或者真空灌注成型工艺制成，每个所述圆筒1采用相同的模具制作。采用缠绕法成型工艺，单个圆筒1长度可以达到8米，采用真空灌注法成型工艺，单个圆筒1长度可以达到2米，使得圆筒1一次成型长度大大提高，成型后需要打磨或者机加工来保证外表面光滑和圆度。每段薄壁圆筒1采用相同的模具制作，使其具有相同的端面尺寸，各段圆筒1周向质量均匀，加工精确。

参看图4和图6，相邻圆筒1之间也可不采用连接法兰3连接，两个相邻的圆筒1端面准确对接，然后制作环向连接加强筋7，三者采用结构胶连接，环向连接加强筋7安装在相邻圆筒1端面互相对接的位置，且环向连接加强筋7安装于圆筒1内。起到加强连接的作用。环向连接加强筋7单独制作，其材料为塑料、金属材料或者复合材料，采用模具成型或者机加工成型。环向连接加强筋7制作完成后安装至圆筒1的连接位置，安装方式为胶接、铆接或者螺栓连接及其组合连接方式。也可采用连接法兰3加环向连接加强筋7的连接方式，连接法兰3设于具有外斜口4的圆筒1一端且设于锥形截面积小的一端，相邻圆筒1对接后，环向连接加强筋7再同时与圆筒1和连接法兰3连接。

实施例二

参看图1、图7，一种风力助推转子外筒，通过上述的风力助推转子外筒制造方法获得，外筒内设有输出法兰6，用于与内塔连接，外筒即为各个圆筒1组装后的整体圆筒。

本发明圆筒1分段制作后连接，每个分段均为薄壁圆筒1结构，每个薄壁圆筒1分段都是完整制作成型，提升了制造效率。采用完整的圆柱形模具整体成型来保证薄壁圆筒1的周向对称及质量均匀，避免装配误差和变形，降低了外筒旋转工作时的不平衡力。采用内部环向加强筋来增加环向强度，提升了薄壁圆筒1的刚度。顶盖2采用夹层材料制作，在保证强度和刚度的同时降低了其自身重量。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，包括：

Step1：提供至少两段外径相同的圆筒及一个顶盖；

Step2：在每个所述圆筒至少一端安装连接法兰，且所述连接法兰位于所述圆筒内，在其中一个所述圆筒的一端通过连接法兰安装所述顶盖；

Step3：对每个所述圆筒进行动平衡处理，使其质心位于所述圆筒的轴线上；

Step4：将各个所述圆筒的端面之间相互对接后，相邻所述圆筒之间通过所述连接法兰相互连接，且确保各个所述圆筒位于同一轴线，所述顶盖位于整体圆筒的一端，从而组装成一完整的风力助推转子外筒。

2.根据权利要求1所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，Step1中包括Step1.1：相邻两个所述圆筒的相邻端，其中一端设有外斜口，另一端设有内斜口；

所述外斜口设于所述圆筒外壁且为截面积向所述圆筒端面逐渐减小的锥形；所述内斜口设于所述圆筒内壁且为截面积向所述圆筒端面逐渐增大的锥形；Step2中所述连接法兰设于所述锥形截面积小的一端；Step4中各个所述圆筒通过将所述内斜口套设于所述外斜口互相对接。

3.根据权利要求2所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，所述内斜口和所述外斜口采用胶接固连。

4.根据权利要求1所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，每个所述圆筒内壁设有若干环向加强筋。

5.根据权利要求1所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，Step4中相邻两端的所述连接法兰的相互连接方式为胶接、铆接、螺栓连接及其组合连接方式。

6.根据权利要求1所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，所述圆筒为薄壁圆筒。

7.根据权利要求6所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，所述薄壁圆筒由复合材料或夹层材料制作，所述顶盖由夹层材料制作。

8.根据权利要求7所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，所述复合材料为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料，所述夹材料的芯材为塑料、发泡塑料、木材及蜂窝结构。

9.根据权利要求1所述的风力助推转子外筒制造方法，其特征在于，Step1中所述圆筒由缠绕成型工艺或者真空灌注成型工艺制成，每个所述圆筒采用相同的模具制作。

10.一种风力助推转子外筒，其特征在于，通过权利要求1至9任意一项所述的风力助推转子外筒制造方法获得，外筒内设有输出法兰，用于与内塔连接。

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