CN201521404U - 分体式机舱罩 - Google Patents

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黎燕
张志永
马义斌
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Abstract

本实用新型涉及大型风力发电设备设计领域，具体公开了一种分体式机舱罩，它由FRP夹芯单元构件和T型钢构件经机械连接组成，其结构系统具有连接方便、定位准确、强度高、刚度大、结构稳固、表面耐老化和装饰效果好等优势；同时每个单元构件的尺寸小、重量轻，便于生产、运输和组装。本实用新型适用于大型风力发电设备。

Description

分体式机舱罩
技术领域
本实用新型属于大型风力发电设备设计领域，具体涉及一种分体式机舱罩。
背景技术
风能是重要的可再生能源之一，随着风力发电技术日臻完善和逐步推广，为降低发电成本，提高经济效益，风力发电机组的大型化已成为的一种趋势。上世纪末，500～850kW风电机组已是较大的机型，进入二十一世纪后，尤其是近几年，1.5～3MW的风电机组已逐渐成为主流。据报道，RE Power公司已于近期将5MW风力发电机组推向市场。为实现提高风能利用率和降低发电成本的目标，风力发电机不断大型化带来的副作用就是零部件的大型化，从而导致了制造和运输的困难。尤其是作为大型风力发电机主要部件的机舱罩，以1.5MW机组为例，其轮廓尺寸大约在3.8×3.8×12m左右的范围，如果发电机容量增加到3MW，其机舱罩的轮廓尺寸就将增大到4×4×15m左右的范围了。对于这种体积庞大的机舱罩，如果采用整体制作和运输的方式，其制造难度则很大，并且成本很高。
由于FRP材料(玻璃复合材料)具有良好的可设计性和成型工艺的相对简便，近年来已成为机舱罩的首选材料。当机舱罩在一定尺寸限度之内时(≤1.5MW)，现有技术采用对开式的FRP机舱罩的结构设计，例如中国专利《大型风电机舱罩》(专利号：ZL 200820033032.1，授权公告号：CN201162631Y，授权公告日：2008年8月6日)，公开了一种大型风电机舱罩，“包括上罩体、下罩体，多向玻璃纤维制成的上罩体和下罩体有内法兰连接，上罩体和下罩体的内侧面上均置有空心加强筋，通过改变机舱罩的结构和连接方式，提高了产品的机械强度”。该实用新型提出的设计思路属于对开式机舱罩的范畴，可以节约一定的成本。但是当风电机组更大时，这种对开式的FRP机舱罩必须具备大型化模具，因此又提高了一定的成本，并且运输困难。
为方便大型机舱罩的生产和运输，有些厂家采取了将对开式机舱罩的下罩体一分为二，变形为三瓣式机舱罩，这在一定程度上缓解了运输压力，但并没有从根本上消除模具制造、生产工艺和运输的成本问题。
由此可见，为了解决FRP机舱罩的体积增大带来的副作用，目前采用的对开式和三瓣式设计在一定程度缓解了制造和运输问题。面对更大的机型(发电机容量大于1.5MW)，设计人员就很自然地联想到将机舱罩进一步的分解成为更小的单元，以从根本上解决问题。这种设想很好，但实行起来必须解决：分体单元减小后制造工艺简化得到优势与其连接难度增大、结构刚度降低、总重量上升和成本增大等副作用之间的矛盾。由于这些矛盾与罩体的分割方式、单元的大小、连接形式紧密相关，到目前为止尚未得到有效的解决。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种分体式机舱罩，这种机舱罩能够有效地解决分体单元尺寸减小后，引起的相关问题，使分体式机舱罩单元间的连接可靠、结构刚度高、罩体重量小，并且综合成本低廉。
本实用新型的技术方案如下：
一种分体式机舱罩，包括单元构件、T型钢框架和连接螺栓组，它由若干构件单元组成，所述的单元构件由FRP外板、涤纶强芯毯和FRP内板构成，其周边具有连接法兰，所述的单元构件周边的法兰上具有密封定位槽；所述的T型钢框架的一端具有与定位槽相配合的凸缘；相邻单元构件上的密封定位槽与T型钢框架上的凸缘配合定位并构成密封槽；所述的密封槽内卡入I型密封条用以保证连接处的水密性。
在上述分体式机舱罩中：所述的T型钢框架和单元构件周边的连接法兰上开有连接孔，通过螺栓组使相邻的构件单元固定并组成整体。
在上述分体式机舱罩中：所述的构件单元的舱外表面上具有由胶衣树脂层和高耐候性涂料层构成的保护面层。
在上述分体式机舱罩中：所述的T型钢框架，采用横式增强结构，即T型钢框架在过中心轴的垂直平面内保持环向连续、纵向间断，其交接处采用连接板连接和补强后构成整体框架。
本实用新型的有益效果如下：
采用有限个数的分体单元组成的分体式机舱罩，简化了模具及制品的生产工艺并降低了运输难度。由于分体单元采用了FRP夹芯结构，使得机舱罩外板在不增加重量的基础上，使刚度得到成倍地提高，同时其周边连接法兰与T型钢框架又构成了罩体框架形成了具有重量轻、容积大、整体稳固的框架壳体结构，满足了生产、使用和运输的要求。
由于FRP分体单元周边法兰上设计了定位和密封结构，这种结构简单可靠、定位准确，与I型密封条和T型钢框架配合使用保证了分体单元的定位和密封，从而提高了这种机舱罩的使用功能和可靠性。
由于采用了T型钢框架，在T型钢框架中心轴的垂直平面设置螺栓组，其交接处采用连接板连接和补强后构成整体框架。这种构架结构不仅结构简单、钢材用量少，同时在T型钢的高弹性模量和框架结构的联合作用下，使得机舱罩的整体性和刚度得到保证。
由于FRP分体单元的外表面上覆盖了由胶衣树脂层和高耐候性涂料层组成保护面层，不仅使得机舱罩的防腐蚀和耐老化性能大大提高，同时使其外观装饰效果和颜色保持期限得到了保证。
综上所述，分体式机舱罩由FRP夹芯单元构件和T型钢构件经机械连接组成，其结构系统具有连接方便、定位准确、强度高、刚度大、结构稳固、表面耐老化和装饰效果好等优势；同时每个单元构件的尺寸小、重量轻，便于生产、运输和组装。本实用型适用于大型风力发电设备。
附图说明
图1是分体式机舱罩分解示意图；
图2是构件单元示意图；
图3是构件单元连接示意图；
图4是I型密封条截面示意图；
图5是T型钢框架连接示意图；
图中：1.FRP外板，2.涤纶强芯毯，3.I型密封条，4.装饰保护面层，5.FRP内板，6.连接螺栓组，7.T型钢框架，8.连接板，9.密封定位槽，10.构件单元。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1～图5所示，本实施例为某型1.5MW风力发电机组的机舱罩。本实施例包括构件单元10、T型钢框架7和连接螺栓组6。所述分体式机舱罩的构件单元是先沿过机舱罩中心轴的水平及垂直面将其分割，然后再沿中心轴，用平行于水平和垂直轴的平面将其分割成5部分(共计20个单元构件)而构成的；所述的构件单元10采用FRP夹芯结构；所述的构件单元10与T型钢框架7由连接螺栓组6连接为整体。
所述的构件单元10由FRP外板1、涤纶强芯毯2和FRP内板5构成，其周边具有连接法兰11和连接板8，FRP外板1和FRP内板5之间安装涤纶强芯毯2，FRP外板1之间通过连接法兰11连接，每相邻连个FRP外板1之间的连接法兰11上开有密封定位槽9，密封定位槽9内卡入T型钢框架7，T型钢框架7的上端具有与定位槽9配合的凸缘，相邻构件单元10上的密封定位槽9与T型钢框架7上的凸缘配合定位并构成密封槽，所述的密封槽内卡入I型密封条3用以保证连接处的水密性。本实施例采用了耐候性硅橡胶密封条，T型钢框架7和FRP外板1上开有螺孔，螺孔内安装有螺栓组6，使T型钢框架7固定在相邻两个的构件单元10之间，并且使相邻两个的构件单元10也得到固定，
所述的T型钢框架7，采用横式增强结构，即T型钢框架7在过中心轴的垂直平面内保持环向连续、纵向间断，其交接处采用连接板8和螺钉将相邻的T型钢构架连接固定，待机舱罩组装完成后整体调整定型，再用焊接方式补强，以构成牢固的整体框架。
构件单元10的FRP外板1上，即舱外表面上具有装饰保护面层4，该面层由胶衣树脂层和高耐候性涂料层构成。本实施例采用了间苯新戊二醇型耐候胶衣树脂和高耐候性氟碳涂料。
本实施例中的FRP外板1的厚度为4mm，涤纶强芯毯2的厚度为3mm，FRP内板5的厚度为3mm。所述的单元构件周边法兰的平均厚度为12mm，法兰内部铺层中没有涤纶强芯毯。如果构件单元10的尺寸过大应对夹芯板采用加强筋增强。加强筋采用内置聚氨酯泡沫塑料塑料芯材的帽状FRP增强结构，其芯材截面尺寸为95*40mm。
本实施例的构件单元10最大尺寸不超过1.9*1.9*2.0m(对角线2.68m，高1.34m)，采用接触模具成型，其单件重量≤160kg，可以采用叠合方式运输。采用载重15t加长卡车，每辆可运输3～5台，运输效率提高3倍以上。

Claims (4)

1.一种分体式机舱罩，包括单元构件(10)、T型钢框架(7)和连接螺栓组(6)，其特征在于：它由若干构件单元(10)组成，所述的单元构件(10)由FRP外板(1)、涤纶强芯毯(2)和FRP内板(5)构成，其周边具有连接法兰，所述的单元构件(10)周边的法兰上具有密封定位槽(9)；所述的T型钢框架(7)的一端具有与定位槽(9)相配合的凸缘；相邻单元构件(10)上的密封定位槽(9)与T型钢框架(7)上的凸缘配合定位并构成密封槽；所述的密封槽内卡入I型密封条(3)用以保证连接处的水密性。
2.如权利要求1所述的分体式机舱罩，其特征在于：所述的T型钢框架(7)和单元构件(10)周边的连接法兰上开有连接孔，通过螺栓组(6)使相邻的构件单元(10)固定并组成整体。
3.如权利要求1或2所述的分体式机舱罩，其特征在于：所述的构件单元(10)的舱外表面上具有由胶衣树脂层和高耐候性涂料层构成的保护面层(4)。
4.如权利要求1或2所述的分体式机舱罩，其特征在于：所述的T型钢框架(7)，采用横式增强结构，即T型钢框架(7)在过中心轴的垂直平面内保持环向连续、纵向间断，其交接处采用连接板(8)连接和补强后构成整体框架。
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