專利名稱：：用于組合旋轉(zhuǎn)機器的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體涉及旋轉(zhuǎn)機器，并且特別涉及用于組合渦輪機轂組件的設(shè)備。通常，風(fēng)力渦輪發(fā)電機包括一渦輪，該渦輪具有帶有多個葉片的可旋轉(zhuǎn)轂組件。該轂組件連接到轉(zhuǎn)子。葉片把機械的風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機械的旋轉(zhuǎn)力矩，該力矩通過轉(zhuǎn)子驅(qū)動一個或多個發(fā)電機。該發(fā)電機一般但不是總是通過變速箱旋轉(zhuǎn)連接到轉(zhuǎn)子。變速箱自然地逐步增加用于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子低旋轉(zhuǎn)速度，從而有效地把旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)變成電能，該電能被輸送到公用網(wǎng)絡(luò)。還存在無傳動齒輪直接驅(qū)動的風(fēng)力渦輪發(fā)電機。轉(zhuǎn)子，發(fā)電機，變速箱以及其它的部件一般安裝在外殼內(nèi)，或機艙內(nèi)，其定位在基座的頂部，該基座可以是構(gòu)架或管狀塔架。一些已知的轂組件構(gòu)造將基本重量引導(dǎo)在風(fēng)輪機塔架頂部，從而有利于把有效能量從風(fēng)傳遞到葉片，隨后傳遞到轉(zhuǎn)子。支撐轂組件的機艙的相連的載荷支撐特征使在風(fēng)塔頂部的增加的重量更容易。然而，風(fēng)力渦輪發(fā)電機的增加的重量可以增加資本和操作成本。
發(fā)明內(nèi)容一方面，提供一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機。該風(fēng)力渦輪發(fā)電機包括至少一個葉片和一轂組件。該轂組件包括至少一個大致圓柱形壁，該壁限定一大致環(huán)形的轂空腔。所述組件還包括至少一個插入到轂空腔的大致三角形的機架并且固定連接到圓柱形壁。所述組件另外還包括至少一個葉片連接設(shè)備，該設(shè)備具有至少一個固定連接到圓柱形壁至少一部分的葉片支撐套筒。該套筒構(gòu)造為用于接收風(fēng)輪機葉片的至少一部分。另一方面，提供一用于旋轉(zhuǎn)機器的轂組件。該組件包括至少一個大致圓柱形壁，該壁限定一大致環(huán)形的轂空腔。所述組件還包括至少一個插入到轂空腔的大致三角形的機架并且固定連接到圓柱形壁。另一方面，提供一用于風(fēng)輪機的葉片連接裝置。該風(fēng)輪機具有轂組件。所述裝置包括至少一個固定連接到至少一部分的葉片支撐套筒。該套筒構(gòu)造為用于接收風(fēng)輪機葉片的至少一部分。圖1是優(yōu)選的風(fēng)力渦輪發(fā)電機的分解的示意圖2是優(yōu)選的轂組件的剖面示意的軸向視圖，該轂組件可以和圖1示出的風(fēng)力渦輪發(fā)電機一起使用；圖3是圖2中示出的轂組件的剖面示意側(cè)視圖4是圖3中示出的轂組件的彎曲的剖面示意側(cè)視圖；以及圖5是可選擇的轂組件的彎曲的剖面示意側(cè)視圖，該轂組件可以和圖1示出的風(fēng)力渦輪發(fā)電機一起使用。具體實施例方式圖1是示范性的風(fēng)力渦輪發(fā)電機100的分解示意圖。在示范性的實施例中，風(fēng)力渦輪發(fā)電機100是一水平軸的風(fēng)輪機?？蛇x擇的，風(fēng)力渦輪發(fā)電機100也可以是垂直軸的風(fēng)輪機。此外，可選擇的，風(fēng)輪機100可以是從紐約州的斯卡奈塔第的通用電子公司購買的1.5兆瓦特(MW)或2.5MW系列的風(fēng)力渦輪發(fā)電機。此外，可選擇的,風(fēng)輪機100可以是本發(fā)明描述能夠被嵌入的任何風(fēng)力渦輪發(fā)電機。風(fēng)輪機100包括從塔架或支撐表面(在圖1中均未示出)延伸的安裝固定設(shè)備102。在使用塔架的情況下，塔架的高度基于現(xiàn)有技術(shù)中的因素和條件選擇。風(fēng)輪機100還包括轂組件lt)4，外殼106，蓋組件108和主機架110。外殼106固定連接到主機架110以及蓋組件108可拆卸地連接到主才幾架IIO。轂組件104可拆卸地連接到外殼106。轂組件104，外殼106，蓋組件108和主機架110協(xié)作使得風(fēng)輪機100內(nèi)部的載荷支撐以及載荷分配更為容易。蓋組件108包括集成的冷卻系統(tǒng)(未在圖1中示出)，其使得轂104內(nèi)的風(fēng)輪機100組件，外殼106以及蓋108維持在預(yù)定的操作溫度參數(shù)更為容易。轂104包括多個葉片支撐套筒112，其等距分布在轂104的圓周上。在優(yōu)選的實施例中，風(fēng)輪機100有三個葉片支撐套筒112?？蛇x擇的，轉(zhuǎn)子108具有多于或少于三個葉片支撐套筒112。另外，在優(yōu)選的實施例中，套筒112大致上是圓柱管112。可選擇的，套筒112可以是使得風(fēng)輪機100在預(yù)定操作參數(shù)的任何結(jié)構(gòu)。轂104還包括鼻狀元件114，該元件促進(jìn)風(fēng)輪機100的氣動效率。轂104通過轂面板116和主才幾架配合面118連接到外殼106。當(dāng)板116和面118連接時，外殼106的大致環(huán)形內(nèi)表面部分117和板116至少部分地限定空腔120。一主軸承122和支撐部件123定位在空腔120內(nèi)。軸承122使得轂的徑向支撐和轂104的對準(zhǔn)更為容易并且包括徑向最遠(yuǎn)表面121。部件123使得風(fēng)輪機100內(nèi)部的軸承122的支撐和對準(zhǔn)更為容易，并且包括徑向內(nèi)表面119和徑向外表面125。表面119在軸承122和部件123定位在空腔120內(nèi)之前通過摩擦連接到表面121。當(dāng)將軸承122和部件123定位在空腔120內(nèi)時表面125通過摩擦連接到表面117。風(fēng)力渦輪發(fā)電機IOO還包括發(fā)電機124，該發(fā)電機使被轂組件104收集的風(fēng)能容易轉(zhuǎn)換，并且容易把產(chǎn)生的電能隨后傳送到電分配系統(tǒng)(在圖1中未示出)。一轉(zhuǎn)子(在圖1中未示出)旋轉(zhuǎn)連接到轂104并且延伸到發(fā)電機124。該轉(zhuǎn)子連接到設(shè)置在發(fā)電機124內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)的激勵器(在圖1中未示出)。在優(yōu)選的實施例中，發(fā)電機124是直接驅(qū)動發(fā)電機，即轂104通過轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動發(fā)電機124激勵器?？蛇x擇的，一變速箱(在圖1中未示出)設(shè)置在轂組件104和外殼106內(nèi)部的發(fā)電機124之間，用于通過轂104逐步把旋轉(zhuǎn)速度增加到大致上是同步的發(fā)電機124激勵器速度。在優(yōu)選的實施例中，轂-變速箱/轂-直接驅(qū)動發(fā)電機連接器126也設(shè)置在空腔120內(nèi)。連接器126使得便于從轂104到發(fā)電機1124(在優(yōu)選的實施例中)或到變速箱(在可選擇的實施例中)轉(zhuǎn)子的徑向支撐和對準(zhǔn)。連接器126包括多個通道128，該通道便于轂104和風(fēng)輪機100的部分之間的人員和物料的輸送，該風(fēng)輪機限定在外殼106和蓋108內(nèi)。風(fēng)輪機100的一些可選擇的實施例不包括連接器126。任一葉片支撐套筒112被構(gòu)造為接收葉片(在圖1中未示出)。在優(yōu)選的實施例中，轂104接收三個轉(zhuǎn)子葉片。在可選擇的實施例中，轂104接收任何數(shù)量的葉片使得更容易獲得風(fēng)輪機100的預(yù)定的操作參數(shù)。葉片關(guān)于轂104定位使得容易旋轉(zhuǎn)轂104從而通過轉(zhuǎn)子把來自風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成有效的機械能，隨后轉(zhuǎn)變成發(fā)電機124內(nèi)部的電能。在優(yōu)選的實施例中，葉片的長度在50米(164英尺)和100米(328英尺)之間?？蛇x擇的，葉片112可以具有達(dá)到風(fēng)輪機100預(yù)定操作參數(shù)的任何長度。風(fēng)輪機100還包括偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)部件130，其在一個軸上被用于旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪機以相對風(fēng)的方向控制各自風(fēng)輪機100。機構(gòu)130連接到主才幾架110以及偏轉(zhuǎn)軸承132和至少一個偏轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪(在圖1中未示出)，其中軸承132和驅(qū)動齒輪都連接到安裝固定設(shè)備102。軸承132在偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)操作期間使得支撐和風(fēng)輪機的對準(zhǔn)更容易。在一些裝配中，控制系統(tǒng)(在圖1中未示出)中的的一個或多個微控制器用于包括節(jié)距和偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)子速度調(diào)節(jié)，偏轉(zhuǎn)制動運用以及故障監(jiān)控整個系統(tǒng)的監(jiān)控和控制?？蛇x擇的，在風(fēng)輪機100的可選擇的實施例中使用分散或集中的控制體系機構(gòu)。圖2是優(yōu)選的轂組件104的剖面示意圖，該組件可以和圖1中的風(fēng)力渦輪發(fā)電機100—起使用。圖3是轂組件104的剖面示意側(cè)視圖和圖4是轂組件的傾斜的剖面示意側(cè)視圖。轂104包括可固定連接到鼻狀元件114的大致圓柱形的外壁140。鼻114和壁140限定一轂空腔142。轂104還包括固定連接到壁140的多個多邊形葉片凸緣板144。板144以大致三角的構(gòu)造裝配在空腔142中，其中至少一個板144大致平行于主機架110。在優(yōu)選的實施例中，板144和壁140通過一些方法單獨形成，這些方法包括但不限定于鍛造和鑄造。此外，在優(yōu)選的實施例中，板144焊接到空腔142中的壁140?？蛇x擇的，板144通過一些方法連接到壁140，這些方法包括但不限定于保持裝置，例如螺栓和螺母，以及焊接方法和現(xiàn)有技術(shù)中已知的設(shè)備。此外，可選擇的，轂104通過一些方法形成帶有與壁140成為整體的板144，這些方法包括但不限定于鑄造和鍛造。轂104還包括大致環(huán)形的前凸緣板146,定位在向前的部分中，即和大致環(huán)形后凸緣板146相對的轂104的鼻114端，定位在一向后的部分中，即轂104的發(fā)電機124末端。板146限定一個大致環(huán)形的通道148，該通道使得人員和物料輸送到鼻114的內(nèi)部更為容易。在優(yōu)選的實施例中，板146通過一些包括但不限定于鍛造和鑄造的方法形成并且焊接到壁140?？蛇x擇的，板146通過一些方法連接到壁140，這些方法包括但不限定于保持裝置，例如螺栓和螺母，以及焊接方法和現(xiàn)有技術(shù)中已知的設(shè)備。另外，可選擇的，板146通過一些方法和轂104—體形成，這些方法包括但不限定于鍛造和鑄造。轂面板116大致環(huán)形并且包括一通道150，該通道構(gòu)造為接收大致環(huán)形的支撐板123和連接器126。風(fēng)輪機100的一些可選擇的實施例不包括連接器126。在優(yōu)選的實施例中，板116通過一些包括但不限定于鍛造和鑄造的方法形成并且焊接到壁140?？蛇x擇的，板116通過一些方法連接到壁140，這些方法包括但不限定于保持裝置，例如螺栓和螺母，以及焊接方法和現(xiàn)有技術(shù)中已知的設(shè)備。此外，可選擇的，板116通過一些方法和轂104—體形成，這些方法包括但不限定于鍛造和鑄造。轂104還包括多個支撐板152。在優(yōu)選的實施例中，六個板152定位在空腔142中，即三個板152定位在轂104的鼻ll4末端上，三個板152定位在轂104的發(fā)電機124末端上。任一板152是帶有至少四個圓周邊的多邊形。相對定位在轂104的鼻114末端上的三個板152，任一板152的一個末端連接到板146的徑向內(nèi)部部分。任一板152相對側(cè)連接到壁140。板152的剩余兩側(cè)連接到兩個相連的凸緣板144中的任一個，因此空腔154由任一板152，壁140，板144和板146限定。相似的，對于定位在轂104的發(fā)電機124末端上的三個板152，板152的一個末端連接到后凸緣板116的徑向內(nèi)部部分。任一板152的相對側(cè)連接到壁140。板152的剩余兩側(cè)連接到兩個相連的凸緣板144中的任一個，因此空腔154由任一板152，壁140，板144和板116限定。在優(yōu)選的實施例中，板152通過一些包括但不限定于鍛造和鑄造的方法形成并且焊接到壁140，凸緣板144，和/或板146和116?？蛇x擇的，板152通過一些方法連接到壁140，凸緣板144，和/或板146和116，這些方法包括但不限定于保持裝置，例如螺栓和螺母，以及焊接方法和現(xiàn)有技術(shù)中已知的設(shè)備。此外，板152通過一些方法和轂104—體形成，這些方法包括但不限定于鍛造和鑄造。在優(yōu)選的實施例中，支撐管112通過一些包括但不限定于鍛造和鑄造的方法形成并且焊接到壁140和凸緣板144?？蛇x擇的，支撐管112經(jīng)過一些方法連接到壁140，這些方法包括但不限定于保持裝置，例如螺栓和螺母，以及焊接方法和現(xiàn)有技術(shù)中已知的設(shè)備。此外，可選擇的，管112通過一些方法和轂104—體形成，這些方法包括但不限定于鍛造和鑄造。支撐管112使得葉片的支撐和對準(zhǔn)更為容易。支撐管112，壁140和板144限定多個空腔156。上述的用于組合轂組件104的方法和設(shè)備有時指雙壁結(jié)構(gòu)，由于管112，壁140和板144，146，116和152的加強特征，4吏得轂104增強的載荷支撐和載荷轉(zhuǎn)移特征更為容易。此外，在優(yōu)選的實施例中，輕質(zhì)材料包括但不限定于鋁合金和陶瓷復(fù)合材料，用于制造本文中所述轂104部件。因此，包括限定空腔154和156的上述的用于組合轂組件104的方法和設(shè)備有利于降低轂104的重量。任一凸緣板144限定一大致環(huán)形的通道158，該通道構(gòu)造用于接收葉片節(jié)距軸承160和葉片(未示出)。支撐管112使得在通道158內(nèi)部葉片的支撐和對準(zhǔn)更為容易。至少一個節(jié)距驅(qū)動機構(gòu)162沿著節(jié)距軸(未示出)調(diào)節(jié)葉片的節(jié)距。通常，任一葉片接收一個機構(gòu)162。這樣，葉片可以從中心或非偏移的位置偏轉(zhuǎn)和/或旋轉(zhuǎn)到偏移位置，并且通過調(diào)節(jié)暴露到風(fēng)力區(qū)的葉片的表面積更容易提高或降低葉片旋轉(zhuǎn)速度。在優(yōu)選的實施例中，葉片的節(jié)距被單獨控制。然而，在一些實施例中，兩個或多個葉片的節(jié)距作為一個組被控制。軸承160使得葉片的節(jié)距運動和通道158內(nèi)葉片的支撐和對準(zhǔn)更為容易。軸承160包括固定的徑向內(nèi)部轂部分164和旋轉(zhuǎn)的徑向外部葉片部分166。在優(yōu)選的實施例中，部分164通過一些方法連接到凸緣板144，這些方法包括但不限定于保持裝置例如螺栓和螺母(未示出)?？蛇x擇的，部分164通過一些方法連接到凸緣板144，這些方法包括但不限定于焊接。部分166滑動地連接到部分164和支撐管112，葉片通過一些方法連接到部分122，所述方法包括但不限定于保持裝置例如螺栓和螺母(未示出)。任一軸承160還包括軸承鎖定裝置(未示出)，其定位在軸承鎖定裝置通道167內(nèi)。鎖定裝置在一些操作期間更有利于維持相連的葉片大致固定，這些操作包括但不限定于維護(hù)停止階段。為了便于從轂空腔142內(nèi)接觸到保持裝置，多個保持裝置的通道168形成在凸緣板144，內(nèi)部部分164和外部部分166內(nèi)部并構(gòu)造為允許所述接觸。此外，在通道158內(nèi)部定位軸承160允許從轂空腔142內(nèi)的接觸，從而有利于減少潤滑材料釋放到轂104外部的危險。圖5是可選擇的轂組件204的傾斜的剖面示意側(cè)視圖，該組件可以和風(fēng)力渦輪發(fā)電機100(如圖1所示)一起使用。除了多個可選擇的多邊形葉片凸緣板244被固定連接到可選擇的大致圓柱形壁240，組件204大致和組件104相似(如圖1，2，3和4所示)。在可選擇的實施例中，板244延伸形成兩個用于任一葉片(未示出)的葉片凸緣板通道258。在可選擇的實施例中，葉片構(gòu)造為有兩個延伸的叉子(未示出)，其被構(gòu)造用于容納在通道258內(nèi)部。另外可選擇的實施例包括任何數(shù)量的通道258，該通道使得在本文中描述的風(fēng)輪機100的操作更為容易電機的操作更為容易。此外，上述的風(fēng)力渦輪發(fā)電機轂組件使得能量轉(zhuǎn)化方案更有利和有效。堅固的轂組件有利于增加的載荷支撐和載荷轉(zhuǎn)移特征。此外，轂組件有利于降低風(fēng)力渦輪發(fā)電機的重量。這樣的轂組件還有利于風(fēng)力渦輪發(fā)電機的穩(wěn)定，并且減少維護(hù)成本以及風(fēng)力渦輪發(fā)電機的停機。和風(fēng)力渦輪發(fā)電機相連的風(fēng)輪機轂組件的優(yōu)選實施例在以上被詳細(xì)描述。所述方法，設(shè)備和系統(tǒng)不限定于本文中描述的具體實施例也不限定于具體描述的風(fēng)力渦輪發(fā)電機。本發(fā)明依據(jù)多個實施例已經(jīng)被描述，本發(fā)明的普通技術(shù)人員能夠認(rèn)識到本發(fā)明在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)能夠進(jìn)行變形。用于組合旋轉(zhuǎn)機器的設(shè)備<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(124)，包括至少一個葉片；和一轂組件(104)，包括至少一個大致圓柱形的壁(140)，該壁限定一大致環(huán)形的轂空腔(142)；至少一個插入到所述轂空腔并且固定連接到圓柱形壁的大致三角形機架；和至少一個葉片連接裝置，包括至少一個固定連接到圓柱形壁的至少一部分的葉片支撐套筒(112)，該套筒構(gòu)造用于接收所述風(fēng)輪機葉片的至少一部分。2.如權(quán)利要求1所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(124)，其中所述大致三角形的機架包括限定了至少一個通道(148，150)和至少一個空腔(154，156)的多個結(jié)構(gòu)部件，所述通道被構(gòu)造用于接收至少一個葉片節(jié)距軸承(160)，所述結(jié)構(gòu)部件包括至少一個連接到所述壁的至少一部分的葉片凸緣板(144);至少一個連接到所述壁的至少一部分的前凸緣板(146);至少一個連接到所述壁的至少一部分的后凸緣板；和至少一個連接到所述壁，所述凸緣板，所述前凸緣板，所述后凸緣板中至少一個的至少一部分的支撐板(152)。3.如權(quán)利要求2所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(124)，其中所述葉片節(jié)距軸承(160)包括一葉片部分(166)和一轂部分(164)，所述轂部分和所述葉片部分滑動配合。4.如權(quán)利要求3所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(124)，其中所述葉片部分(166)徑向定位在所述轂部分(164)的外側(cè)，所述轂部分是大致固定的并且固定連接到至少一個轂組件結(jié)構(gòu)部件(123)的至少一部分。5.如權(quán)利要求3所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(124)，其中所述葉片部分(166)滑動配合所述支撐套筒(112)的至少一部分，并且旋轉(zhuǎn)連接到葉片節(jié)距驅(qū)動機構(gòu)(162)，并被裝配用于接收所述葉片。6.如權(quán)利要求1所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(124)，其中所述支撐套筒(112)包括至少一個大致圓柱形部件，該部件連接到所述圓柱形壁(140)的至少一部分并且從其向外徑向延伸。7.用于旋轉(zhuǎn)機器的轂組件(104)，包括至少一個大致圓柱形壁(140)，該壁限定一大致環(huán)形的轂空腔(120);和至少一個插入到所述轂空腔(142)并且固定連接到圓柱形壁的大致三角形的機架。8.如權(quán)利要求7所述轂組件(104)，其中所述大致三角形的機架包括限定至少一個通道(148)和至少一個空腔(154)的結(jié)構(gòu)部件。9.如權(quán)利要求8所述轂組件(104)，其中所述結(jié)構(gòu)部件包括至少一個連接到所述壁至少一部分的葉片凸緣板(144);至少一個連接到所述壁的至少一部分的前凸緣板(146);至少一個連接到所述壁的至少一部分的后凸緣板；和至少一個連接到所述壁，所述凸緣板，所述前凸緣板，所述后凸緣板中的至少一個的至少一部分的支撐板(152)。10.用于風(fēng)輪機(100)的葉片連接裝置，所述風(fēng)輪機具有一個穀組件(104)，所述設(shè)備包括至少一個固定連接到所述轂組件的至少一部分的葉片支撐套筒(112)，所述套筒被構(gòu)造為接收風(fēng)輪機葉片的至少一部分。全文摘要用于組合旋轉(zhuǎn)機器的設(shè)備，用于包括至少一個葉片和轂組件(104)的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(124)中。該轂組件包括至少一個大致圓柱形壁(140)，該壁限定一大致環(huán)形的轂空腔(120)；還包括至少一個插入到所述轂空腔并且固定連接到圓柱形壁的大致三角形的機架。該組件另外還包括至少一個葉片連接裝置包括，其包括至少一個固定連接到圓柱形壁至少一部分的葉片支撐套筒(112)，裝配該套筒用于接收至少風(fēng)輪機葉片的至少一部分。葉片連接裝置也包括至少一個葉片節(jié)距軸承(160)，該軸承具有葉片部分(166)和轂部分(164)。所述轂部分和所述葉片部分滑動配合，以及葉片部分徑向定位到轂部分的外側(cè)。文檔編號F03D1/06GK101105173SQ20071012909公開日2008年1月16日申請日期2007年7月11日優(yōu)先權(quán)日2006年7月11日發(fā)明者P·羅高爾申請人:通用電氣公司