專利名稱：：用于形成風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)器的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)器，及更具體地，涉及用于組裝及運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)器的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
：通常，風(fēng)力渦輪機(jī)(windturbine)包括具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子。葉片附接于在這些轉(zhuǎn)子上的可旋轉(zhuǎn)輪軸上，葉片將機(jī)械的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械的旋轉(zhuǎn)扭矩，旋轉(zhuǎn)扭矩驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)通常但不總是通過(guò)齒輪箱旋轉(zhuǎn)地配接于轉(zhuǎn)子上。齒輪箱為發(fā)電機(jī)增加渦輪轉(zhuǎn)子的固有低旋轉(zhuǎn)速度，以有效地將旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，電能供應(yīng)給實(shí)用電網(wǎng)。還存在無(wú)齒輪引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、齒輪箱及其它構(gòu)件通常安裝于機(jī)殼或機(jī)艙內(nèi)，機(jī)殼或機(jī)艙內(nèi)安置于底座的頂部，底座可以為支架或管狀塔。一些已知的機(jī)艙構(gòu)造在風(fēng)力渦輪塔的頂部引入充分的重量，以促進(jìn)對(duì)安置于內(nèi)的風(fēng)力渦輪構(gòu)件的支承。這些機(jī)艙的相關(guān)的負(fù)荷支承特征在風(fēng)力塔的頂部增加了重量。增加的重量趨向于增加資金及運(yùn)行成本。
發(fā)明內(nèi)容在一方面，提供的風(fēng)力渦輪機(jī)包括連接于整體管狀底板(tubebedplate)上的機(jī)艙(nacelle)。在另一方面，為風(fēng)力渦輪^L提供機(jī)艙和底板結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)包括連接于整體管狀底板的覆蓋機(jī)論。在另一方面，提供為風(fēng)力渦輪機(jī)形成底板結(jié)構(gòu)的方法。方法包括形成管狀部件并從管狀部件形成兩個(gè)互補(bǔ)的管狀底板。在另一方面，提供為風(fēng)力渦輪機(jī)形成機(jī)艙的方法。方法包括形成具有頂部邊緣的底部部件，形成具有底部邊緣的頂部部件，底部邊緣在形狀上與頂部邊緣互補(bǔ)，并沿頂部邊緣和底部邊緣將底部部件附接至頂部部件上，以使機(jī)艙為具有封閉的第一端及敞開(kāi)的第二端的覆蓋機(jī)艙。在另一方面，提供形成風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。方法包括從管狀部件形成整體底板結(jié)構(gòu)，以使底板具有成形的敞開(kāi)的第一端，形成具有封閉的第一端和成形的第二開(kāi)啟端的覆蓋機(jī)輪，并將底板的第一端附接于覆蓋機(jī)艙的第二端，以形成覆蓋機(jī)艙及管狀底板結(jié)構(gòu)。圖1為示例性的風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖；圖2為使用覆蓋機(jī)艙構(gòu)造風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)器頭部的示意圖，及在一個(gè)實(shí)施例中，管狀底板用于示于圖1的示例性的風(fēng)力渦輪機(jī)；圖3為示例性的覆蓋機(jī)艙及管狀底板結(jié)構(gòu)的不完全的截面示意圖，在一個(gè)實(shí)施例中，用于示于圖l的機(jī)艙；圖4為示例性的管狀底板結(jié)構(gòu)的示意圖，使用帶有接合縫和/或焊合縫的兩塊或多塊板構(gòu)造；圖5為示例性的覆蓋機(jī)艙結(jié)構(gòu)的示意圖，使用帶有接合縫和/或焊合縫的兩塊或多塊板構(gòu)造；圖6為示例性的覆蓋機(jī)艙及管狀底板結(jié)構(gòu)的不完全的截面示意圖，示出了安裝的機(jī)器頭部實(shí)體；圖7為另一示例性的覆蓋^L艙及管狀底板結(jié)構(gòu)的不完全的截面示意圖，示出了另外安裝的機(jī)器頭部實(shí)體；圖8為示例性的覆蓋機(jī)艙及管狀底板結(jié)構(gòu)的不完全的截面示意圖，示出了可選的機(jī)器頭部實(shí)體的安裝；及圖9為示例性的覆蓋機(jī)艙及管狀底板結(jié)構(gòu)的不完全的截面示意圖，示出了另一可選的機(jī)器頭部實(shí)體的安裝。零件列表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>圖1為示例性的風(fēng)力渦輪機(jī)100的示意圖。在示例性的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)100為水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)?；蛘?，風(fēng)力渦輪機(jī)100為垂直軸線風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)100具有自支承表面104延伸的塔102，機(jī)艙106安裝于塔102上，且轉(zhuǎn)子108配接于機(jī)艙106上。轉(zhuǎn)子108具有可旋轉(zhuǎn)的輪軸IIO,及多個(gè)配接于輪軸110上的轉(zhuǎn)子葉片112。在示例性的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子108具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片112。在可選的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子108包括多于或少于三個(gè)的轉(zhuǎn)子葉片112。在示例性的實(shí)施例中，塔102由鋼管構(gòu)成，并具有延伸于支承表面104和機(jī)艙106之間的腔(未示于圖l中)。在可選的實(shí)施例中，塔102為網(wǎng)格塔?；谝阎诒?br>技術(shù)領(lǐng)域：
的因素和條件選擇塔102的高度。葉片112圍繞轉(zhuǎn)子輪軸110安置，以促進(jìn)轉(zhuǎn)子108的旋轉(zhuǎn)，以將來(lái)自風(fēng)力的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成可用的機(jī)械能，并隨后轉(zhuǎn)換成電能。通過(guò)在多個(gè)負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)域處將葉片根部120配接于輪軸110上而將葉片112配合于輪軸110上。負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)域122具有輪軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)域及葉片負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)域(均示于圖1中)。產(chǎn)生于葉片112的負(fù)荷通過(guò)負(fù)荷轉(zhuǎn)移區(qū)域122轉(zhuǎn)移至輪軸IIO。在示例性的實(shí)施例中，葉片112具有的長(zhǎng)度介于50米(m)(164英尺)及100米(m)(328英尺)之間?；蛘?，葉片112可具有任意長(zhǎng)度。在風(fēng)吹打葉片112時(shí)，轉(zhuǎn)子108圍繞旋轉(zhuǎn)軸線114旋轉(zhuǎn)。在葉片112旋轉(zhuǎn)及承受離心力時(shí)，葉片112承受各種彎曲力矩及其它運(yùn)行壓力。同樣地，葉片112可以自中立的或非偏離的位置偏離和/或旋轉(zhuǎn)至偏離位置，且相關(guān)的壓力或負(fù)荷可產(chǎn)生于葉片112中。然而，葉片112的俯仰角(pitchangle),即，確定相對(duì)于風(fēng)向的葉片112的透視的角度，可以通過(guò)俯仰調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(未示于圖l中)改變，以通過(guò)調(diào)節(jié)暴露于風(fēng)力矢量的葉片112的表面積而促進(jìn)增加或減小葉片112的速度。示出了用于葉片112的俯仰軸線118。在示例性的實(shí)施例中，單獨(dú)地控制葉片112的俯仰?；蛘?，可以作為一組而控制葉片的俯仰。在一些構(gòu)造中，控制系統(tǒng)(未示于圖1中)中的一個(gè)或多個(gè)微控制器用于整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控，并控制包括俯仰和轉(zhuǎn)子速度調(diào)整、偏航驅(qū)動(dòng)和偏航減速應(yīng)用、及錯(cuò)誤監(jiān)控。或者，分布式的或集中的控制構(gòu)造用于風(fēng)力渦輪機(jī)100的可選實(shí)施例中。在示例性的實(shí)施例中，機(jī)艙106由堅(jiān)固的、重量輕的、管狀材料構(gòu)成，成形的范圍在厚度上從大約l至20毫米(mm)(0.039至0.787英寸(in))，厚度至少部分地由預(yù)先確定的風(fēng)力負(fù)荷確定。材料包括但不限于鋁合金、鋼合金、纖維增強(qiáng)化合物或達(dá)到預(yù)先確定的運(yùn)行參數(shù)的任何其它材料。運(yùn)行參數(shù)包括但不限于，減輕塔102頂部處的重量負(fù)荷，提供足夠的材料強(qiáng)度以抵抗當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件。由系統(tǒng)100及機(jī)輪106內(nèi)的其它構(gòu)件聚集負(fù)荷，有效且顯著地將負(fù)荷轉(zhuǎn)移至底座102,隨后將負(fù)荷轉(zhuǎn)移至塔支承表面104,并抵抗產(chǎn)生于機(jī)艙l06內(nèi)的作為這些負(fù)荷導(dǎo)致結(jié)果的剪切力。在示例性的實(shí)施例中，機(jī)艙106的重量比一些已知的機(jī)艙減小大約20%到30%。管狀構(gòu)成方法通常包括使用標(biāo)準(zhǔn)的成形及加工方法的大多數(shù)產(chǎn)品特征，由此促進(jìn)制造成本的降低。在示例性的實(shí)施例中，組裝管狀部分，以通過(guò)保持零件方法而成形機(jī)艙106，方法包括但不限于，鉚接及螺接?；蛘?，焊接方法可以用于連接片和/或板。以及，機(jī)艙106或者可以澆鑄或鑄造成整體部件，其附有前述的運(yùn)行參數(shù)。圖2為包括覆蓋機(jī)艙(capnacelle)202及管狀底板204的風(fēng)力渦輪機(jī)200的示意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)200的各種構(gòu)件容置于覆蓋機(jī)艙202內(nèi)，在風(fēng)力渦輪機(jī)200的塔206的頂部。圖3為風(fēng)力渦輪機(jī)200的覆蓋機(jī)艙202及管狀底板204的不完全的截面示圖。風(fēng)力渦輪機(jī)200的各種構(gòu)件安置于覆蓋機(jī)輪202內(nèi)，且管狀底板結(jié)構(gòu)204在風(fēng)力渦輪機(jī)200的塔206的頂部。在示例性的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)200的機(jī)器頭部實(shí)體與內(nèi)部子系統(tǒng)一起示出。內(nèi)部子系統(tǒng)與覆蓋機(jī)艙202及管狀底板204形成一體。管狀底板204為^^軸界面(interface)208、偏航(yaw)驅(qū)動(dòng)界面210及塔界面212提供開(kāi)口。轉(zhuǎn)子輪軸214旋轉(zhuǎn)地配接于主轉(zhuǎn)子軸216上，主轉(zhuǎn)子軸216直接配接于齒輪箱218上。齒輪箱218用柔性配接件222旋轉(zhuǎn)地配接到發(fā)電機(jī)220上。同樣安置于覆蓋機(jī)艙202及管狀底才反204內(nèi)的有主軸承安裝件224、齒輪箱安裝件226、一對(duì)發(fā)電機(jī)安裝件228及上箱安裝件230。運(yùn)行中，將與主轉(zhuǎn)子軸216相關(guān)聯(lián)的負(fù)荷及配接于主轉(zhuǎn)子軸216上的設(shè)備轉(zhuǎn)移至覆蓋機(jī)艙202和/或管狀底板204。例如，葉片112的旋轉(zhuǎn)的和彎曲的負(fù)荷通過(guò)轉(zhuǎn)子輪軸214轉(zhuǎn)移至主轉(zhuǎn)子軸216。轉(zhuǎn)移負(fù)荷并將負(fù)荷在整個(gè)覆蓋機(jī)艙202和/或管狀底板204上大致均勻分布。在可選的實(shí)施例中，安置于覆蓋機(jī)艙202和管狀底板204中的另外的構(gòu)件以與前述相似的方法配接于覆蓋機(jī)輪202和管狀底板204上，以進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)200內(nèi)有效并顯著的負(fù)荷轉(zhuǎn)移。用堅(jiān)固的、重量輕的材料構(gòu)成覆蓋機(jī)搶202和/或管狀底板204,成形的方法包括但不限于，鑄造、注射成型合成物、鍛造及加工。這些材料包括但不限于，鋁合金、合成物、鋼合金或達(dá)到先前確定的運(yùn)行參數(shù)的任何其它材料。運(yùn)行參數(shù)包括但不限于，提供足夠的材料強(qiáng)度以抵抗當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，聚集來(lái)自覆蓋機(jī)艙202和管狀底板204中的構(gòu)件的負(fù)荷，及有效并顯著地將負(fù)荷轉(zhuǎn)移至覆蓋機(jī)艙202和/或管狀底板204中。圖4為用于形成兩個(gè)管狀底板204的整體構(gòu)件300的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，用部件300剪切兩個(gè)相同的板而形成管狀底板204。在可選的實(shí)施例中，用部件300剪切的板是不同的。通過(guò)移動(dòng)管狀底板204的段304將底部開(kāi)口302提供給管狀底板204，以提供通過(guò)管狀底板2Q4的塔通路。在一個(gè)實(shí)施例中，羊殳304具有圓盤(pán)形狀，并用于機(jī)搶106(示于圖l)的變硬和/或托架的構(gòu)成。管狀底板204包括具有合適形狀的第一端306，并具有圓形形狀的第二端308。在一個(gè)實(shí)施例中，用形成塔206(示于圖2)的相同的原材料來(lái)形成管狀底板204。在一個(gè)實(shí)施例中，所有的^L器頭部實(shí)體直接安裝于管狀底板204上。這種實(shí)體包括但不限于，主軸承(未示于圖4)、齒輪箱(未示于圖4)、發(fā)電機(jī)(未示于圖4)、上箱(即電子機(jī)拒，未示于圖4)、熱交換器(未示于圖4)、偏航驅(qū)動(dòng)(未示于圖4)、及覆蓋機(jī)艙(未示于圖4)。根據(jù)對(duì)它們的描述而顯然的是，管狀底才反204是主要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，在管狀底板204上，安裝有所有的或基本所有的機(jī)器頭部實(shí)體。圖5為覆蓋機(jī)艙202的示意圖。在示例性的實(shí)施例中，覆蓋機(jī)艙202包括具有底部邊緣的頂部部件310,及具有頂部邊緣的底部部件312。底部邊緣在形狀上與頂部邊緣互補(bǔ)。底部部件用焊合縫和/或接合縫314附接于頂部部件，焊合縫和/或接合縫314通過(guò)底部邊緣附-接于頂部邊緣而形成。成形的覆蓋機(jī)艙202包括封閉的第一端316及敞開(kāi)的第二端318，第二端318具有合適的形狀配置，以與管狀底板204的成形的第一端306配合。在可選的實(shí)施例中，使用帶有焊合縫和/或接合縫的三塊或更多的板構(gòu)造覆蓋機(jī)艙。覆蓋機(jī)艙202構(gòu)造成具有帶彎曲外形的圓角和邊緣的整合部件。圖6為示例性的覆蓋機(jī)艙和管狀底板結(jié)構(gòu)330的不完全的截面示意圖。在示例性的實(shí)施例中，示出了將內(nèi)部構(gòu)件安裝于才幾掩中的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)。齒輪箱安裝件332包括直接安裝于管狀底板204上的一對(duì)焊接的托架334。在可選的實(shí)施例中，焊接的托架334是不用定制的物品，其直接焊接于管的內(nèi)側(cè)。在示例性的實(shí)施例中，焊接托架334促進(jìn)齒輪箱336的支承和排列。圖7為覆蓋機(jī)艙和管狀底板結(jié)構(gòu)330的另一不完全的截面示意圖，示出了主軸承安裝件338。主軸承安裝件338包括焊接的支承件340,配置成促進(jìn)座架342的支承和排列。在一個(gè)實(shí)施例中，焊接支承件340直接焊接于管狀底板204上。顯示的行走平臺(tái)344便于需要人員在圍住的區(qū)域內(nèi)占用及穿過(guò)而進(jìn)行檢查和其它運(yùn)行活動(dòng)。圖8為覆蓋機(jī)艙和管狀底板結(jié)構(gòu)350的不完全的截面示意圖。覆蓋機(jī)搶和管狀底板結(jié)構(gòu)350利用安裝機(jī)艙內(nèi)部構(gòu)件的第二示例的結(jié)構(gòu)。主軸承安裝件352包括托架354,由自管狀底板204移除的盤(pán)形l殳304(示出圖4)形成。托架354促進(jìn)座架356的支承和排列，并直接焊接于管狀底板204的內(nèi)側(cè)和座架356的底部358。由于段304的彎曲，托架354提供另外的堅(jiān)硬的優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)和其它構(gòu)件直接安裝于管狀底板204的后部區(qū)域。圖9為覆蓋機(jī)艙和管狀底板結(jié)構(gòu)370的不完全的截面示意圖。覆蓋機(jī)艙和管狀底板結(jié)構(gòu)370利用安裝機(jī)艙內(nèi)部構(gòu)件的第三示例的結(jié)構(gòu)。頭部交換器372安裝于管狀底板204的頂部的內(nèi)側(cè)，具有一對(duì)熱交換器安裝托架374。另外，齒輪箱376安裝于管狀底板204的底部，具有一對(duì)安裝托架378。如可以理解的，其它機(jī)器頭部實(shí)體也可安裝于管狀底板204的頂部。另外，機(jī)器頭部實(shí)體還可以安裝于管狀底板204的側(cè)邊。關(guān)于機(jī)器頭部實(shí)體的安裝的這種靈活性提供容易的維護(hù)并減少構(gòu)件的移除，直接并有效通風(fēng)至管狀底板204的外側(cè)，更容易到達(dá)其它設(shè)備和管道設(shè)備?？傊枋鲇诖颂幍墓軤畹装搴透采w機(jī)艙結(jié)構(gòu)件的任何結(jié)合可用于管狀底板204和覆蓋機(jī)艙202內(nèi)，以達(dá)到如描述于此處預(yù)先確定的運(yùn)行參數(shù)。描述于此處的構(gòu)造風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙的方法及設(shè)備促進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行。更具體地，上述的管狀底板和覆蓋機(jī)艙結(jié)構(gòu)促進(jìn)有效并顯著的機(jī)械負(fù)荷的轉(zhuǎn)移方案。同時(shí)，堅(jiān)固的機(jī)搶結(jié)構(gòu)促進(jìn)基建成本的降低。這種機(jī)論結(jié)構(gòu)還促進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)的可靠性，并減少了維護(hù)成本和風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中斷。與風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)的示例性的實(shí)施例已于前詳細(xì)描述。示例的結(jié)構(gòu)、設(shè)備及系統(tǒng)不限于描述于此處的特別的實(shí)施例，也不限于特別的圖示的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。雖然本發(fā)明已用各種特別的實(shí)施例的術(shù)語(yǔ)描述，熟知本
技術(shù)領(lǐng)域：
的那些技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明可用權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的變型實(shí)旆。權(quán)利要求1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，包括機(jī)艙(106)，所述機(jī)艙(106)連接于整體的管狀底板(204)上。2.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO),其特征在于所述機(jī)論(106)包括覆蓋機(jī)艙(202),所述覆蓋機(jī)艙(202)具有封閉的第一端(316)和敞開(kāi)的第二端(318)。3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(100),其特征在于所述管狀底板(204)具有成形的笫一端(306)，所述第一端(306)配置成與所述覆蓋機(jī)搶(202)的所述敞開(kāi)的第二端(318)相配合。4.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，其特征在于所述覆蓋機(jī)搶包括焊接在一起的頂部部件(310)及底部部件(312)。5.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO),其特征在于所述管狀底板(204)由單個(gè)管狀部件形成。6.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO)，其特征在于所述管狀底板(204)包括與塔(206)相連通的開(kāi)口。7.如權(quán)利要求6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，其特征在于所述開(kāi)口通過(guò)移除穿孔盤(pán)而形成。8.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(100)，其特征在于利用所述穿孔盤(pán)形成托架(354)，所述托架(354)連接至所述管狀底板(204)的內(nèi)表面。9.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO),其特征在于還包括齒輪箱(218)和主軸承中的至少一個(gè)，其以至少一個(gè)托架(354)安裝于所迷管狀底板(204)上。10.如權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(IOO)，其特征在于所述管狀底板(204)配置成具有安裝于其上的所有機(jī)器頭部實(shí)體。全文摘要一種用于形成風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)器的方法及設(shè)備，風(fēng)力渦輪機(jī)(100)包括機(jī)艙(106)，其連接于整體的管狀底板(204)上。本發(fā)明促進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，具體地，上述的管狀底板和覆蓋機(jī)艙結(jié)構(gòu)促進(jìn)有效并顯著的機(jī)械負(fù)荷的轉(zhuǎn)移方案。同時(shí)，堅(jiān)固的機(jī)艙結(jié)構(gòu)促進(jìn)基建成本的降低。這種機(jī)艙結(jié)構(gòu)還促進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)的可靠性，并減少了維護(hù)成本和風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中斷。文檔編號(hào)F03D1/00GK101220797SQ20081000217公開(kāi)日2008年7月16日申請(qǐng)日期2008年1月10日優(yōu)先權(quán)日2007年1月10日發(fā)明者B·S·巴格帕利申請(qǐng)人:通用電氣公司