专利名称：用于风轮机的轮毂和制造所述轮毂的方法
技术领域：
本发明涉及用于风轮机的轮毂。本发明的轮毂在制造和运输过程中易于操纵，即使轮毂的尺寸非常大也是如此。本发明还涉及制造这种轮毂的方法。
背景技术：
在风カ发电エ业中，存在着生产增大尺寸的风轮机的趋势。因此，风轮机的各个部件(诸如轮毂)的尺寸也増加。在制造期间以及将风轮机从制造厂向风轮机运转场所运输期间，大的部件难以操纵。例如，当使用鋳造技术制造诸如轮毂的部件时，用型砂初始地形成模具，并且将液态金属倾倒入模具中。当部件冷却吋，从型砂中取出所述部件，并且型砂被清除并重新用于形成下ー个模具。在鋳造的部件相对小的情况下，采用使用最少量型砂的方式在箱体中形成砂型。当部件已冷却吋，使用起重机，将包括型砂和鋳造部件的箱体移动至使箱体打开的位置，从而释放型砂和鋳造部件。这使得易于准备重复使用的型砂。在铸 造部件相对大且重的情况下，通常用于此目的起重机将不能提起包括型砂和鋳造部件的箱体。因此,必须直接在地面中的凹坑等中形成砂型。在必须人工从凹坑中取出型砂的情况下，形成模具所需的型砂量増加。此外，型砂的浮性导致力作用于铸造部件上。如果铸造非常大的部件，则型砂量也非常大，作用于铸造部件的カ因此可能变得过大。此外，移动诸如轮毂的大风轮机部件非常困难。用于移动部件的车辆必须非常大，并且这种车辆在普通道路上可能难于移动，并且它可能干扰正常交通。车辆必须还能承载部件的重量，并且整个车辆上的重量分布可能不均匀，从而还对车辆提出了更多的要求。最后，仅仅由于部件的大尺寸和大重量，就导致难以在风轮机的制造场所和风轮机的运转场所操纵大风轮机的部件。US 6，942，461公开了ー种用于风カ设施的转子叶片轮毂。转子叶片轮毂分为轮毂芯和与转子叶片的数量对应的多个外部轮毂部分。外部轮毂部分均与轮毂芯和转子叶片连接。轮毂芯是相对大的部件，并且因此使用这种轮毂没有完全避免与操纵和制造大部件有关的缺点。WO 01/42647公开了ー种风轮机转子轮毂，其包括通过横向于轮毂的旋转轴线延伸的平面相互粘附的两个壳体。所述壳体由复合材料制成。
发明内容
本发明实施方式的目的在于，提供一种在制造和运输期间易于操纵的用于风轮机的轮毂。本发明的实施方式的另ー个目的在于，提供ー种即使轮毂非常大也可使用鋳造技术制造的用于风轮机的轮毂。本发明的实施方式的另ー个目的在于，提供一种用于制造用于风轮机的轮毂的方法，所述方法使得能够使用鋳造技术制造甚至非常大的轮毂。
本发明的实施方式的另ー个目的在于，提供ー种使用鋳造技术制造用于风轮机的大轮毂的方法，其中，与现有技术的方法相比，使用更少的劳カ执行铸造过程。根据本发明的第一方面提供一种风轮机的轮毂，所述轮毂包括形成空心主体的连续壳体，所述空心主体具有适于将所述轮毂连接到主轴的主轴凸缘并具有一个或多个叶片凸缘，每个所述叶片凸缘适于将所述轮毂连接到风轮机叶片，所述空心主体由借助ー个或多个连接部分而彼此连接的至少两个轮毂部件组装而成，每个所述轮毂部件由可鋳造材料铸造而成，其中，至少ー个所述叶片凸缘和/或所述主轴凸缘包括形成这些轮毂部件中的一个轮毂部件的一部分或附接到该ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到所述另ー个轮毂部件的区段。由于轮毂包括至少两个部分，这至少两个部分沿着分割线接合。因为所述分割线在至少ー个叶片凸缘和/或主轴凸缘处相交，所以至少ー个叶片凸缘和/或主轴凸缘包括形成其中一个轮毂部件的一部分或附接到所述ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到所述另ー个轮毂部件的区段。因此，根据本发明，连接部分与至少ー 个叶片凸缘和/或主凸缘相交。因为凸缘可以是附接到轮毂的単独部件，所以叶片凸缘和/或主轴凸缘可以包括附接到其中一个轮毂部件的区段和附接到另ー个轮毂部件的区段。另选地，凸缘可以形成轮毂的一部分，并且因此至少一个叶片凸缘和/或主轴凸缘包括形成其中轮毂部件的一部分的区段和形成另ー个轮毂部件的一部分的区段。应当理解，包括连续壳体的轮毂是由以下壳体形成的轮毂当组装起来时，该壳体形成单个整体，即，除使用过程中变形外，所述至少两个轮毂部件在组装起来时不会相对彼此移动。然而，连续壳体可以包括ー个或多个孔，诸如供在将其安装在机舱中或维修风轮机期间必须接近轮毂的维修工人或其它人员使用的开ロ。在本背景下，术语“风轮机”应该被解释为表示能够将风能转化为电能的设备，该电能优选地将供应到电カ网。一组风轮机叶片从风中提取能量，从而致使转子旋转。直接通过定子部件和转子部件，或通过驱动系统(例如，包括用于发电机的主轴、齿轮系统和输入轴)，将转子的旋转运动传送至发电机。轮毂是风轮机的携帯风轮机叶片的部件。当风轮机叶片从风中提取能量时，轮毂旋转。在风轮机属于包括用于将转子的旋转运动传送至发电机的驱动系统这ー类型的情况下，轮毂可以有利地连接到主轴，其连接方式使得轮毂的旋转运动被转换成主轴的旋转运动。在本发明的轮毂中，主轴通过轮毂上的主轴凸缘和主轴上的对应凸缘连接到轮毂。类似地，风轮机叶片通过各个叶片凸缘和风轮机叶片上的对应凸缘，优选地通过变浆轴承连接到轮毂。轮毂包括至少两个轮毂部件，每个轮毂部件均通过ー个或多个连接部分连接到至少ー个其它轮毂部件。因此，轮毂分为多个小部件，这些小部件被単独制造并且随后被组装以形成轮毂。因为轮毂部件比所形成的轮毂小，所以与以单件制造轮毂的情况相比，在制造或运输期间它们更易于操纵。轮毂部件通过ー个或多个连接部分彼此连接。连接部分为所述轮毂上形成的配合界面，以使得轮毂部件之间能够合适地连接，从而形成轮毂。连接部分可以(例如)包括凸缘或类似凸缘的部分。
连接部分与至少ー个叶片凸缘和/或主轴凸缘相交。因此，由至少两个不同的轮毂部件的ー些部分形成在轮毂上形成的至少ー个凸缘。因此，轮毂被以这样的方式分割，即在未组装轮毂时，不存在具有大的内部容积的“芯部”。从而确保轮毂部件具有可管理的尺寸，并且例如在制造和运输期间易于对它们进行操纵。当组装起来时,轮毂包括形成空心主体的连续壳体,所述空心主体由通过ー个或多个连接部分而彼此连接的至少两个轮毂部件组装而成。轮毂部件由可鋳造材料铸造而成。因此，使用鋳造技术制造每个轮毂部件。这是一个优点，因为铸造是低成本的制造方法，并且所得的部件相对结实并且耐用。需要风轮机的轮毂结实而且耐用，特别是就大型风轮机而言，因为在运转期间轮毂通常承载高负载。此夕卜，因为轮毂包括分别铸造的至少两个轮毂部件，并且由于因连接部分与至少ー个凸缘处相交而使得轮毂部件明显小于所得到的轮毂，所以可以如上所述使用箱体执行铸造，从而减少铸造处理期间所需的劳カ并且便于重新使用形成铸造模具所用的型砂。总之，由于所述至少两个轮毂部件，本发明的轮毂在制造和运输期间易于操纵。使用成本有效的技术制造，也提供了在运转期间能够承受所期望的负载的结实并且耐用的轮 毂。可以使用诸如铸铁的铸造材料制成轮毂部件，例如，球墨铸铁EN-GJS-400-18或任何其它合适类型的鋳造金属。每个凸缘可以在连续壳体中形成开ロ，所述开ロ通入空心主体内的内部空间中。轮毂可以包括两个轮毂部件，并且连接部分可以与至少ー个叶片凸缘相交，即，至少ー个叶片凸缘可以包括形成其中一个轮毂部件的一部分或附接到该ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到该另ー个轮毂部件的区段。根据这个实施方式，轮毂优选地包括具有完全形成在其内的主轴凸缘的后部件以及与后部件相对布置的前部件。在类似的实施方式中，后部件和/或前部件可以由(例如)围绕轮毂的旋转轴线周向布置的多个轮毂部件形成。在这种情况下，可以由(例如)单个轮毂部件形成后部件，从而避免分割主轴凸缘，并且可以由多个(例如，两个或三个)轮毂部件形成前部件，从而减小轮毂的该部件所用的单个轮毂部件的尺寸。作为替代形式，轮毂部件的数量可以与叶片凸缘的数量相等，并且连接部分可以与主轴凸缘相交，即，主凸缘可以包括形成其中一个轮毂部件的一部分或附接到所述ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到所述另ー个轮毂部件的区段。根据这个实施方式，轮毂部件优选地相对于轮毂的旋转轴线周向布置。轮毂部件可以有利地在尺寸和形状上基本一致，并且它们可以相对于风轮机叶片基本对称地布置。在类似的实施方式中，一个或多个轮毂部件可以由两个或更多个轮毂部件(例如，前部件和后部件)形成。在上述实施方式中，连接部分可以还与至少ー个叶片凸缘相交，使得至少ー个叶片凸缘包括形成其中一个轮毂部件的一部分或附接到所述ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到所述另ー个轮毂部件的区段。在这种情况下，轮毂的布置在叶片凸缘之间的部分优选地均包含于单个轮毂部件中。从而这些部分的强度不会因轮毂部件之间的连接而受损。作为替代形式，连接部分还可以在两个叶片凸缘之间延伸，S卩，可以与两个叶片凸缘之间的至少ー个区域相交。在这种情况下，叶片凸缘优选地均包含于单个轮毂部件中。因此，叶片凸缘的强度不会因轮毂部件之间的连接而受损。作为另ー个替代形式，一些连接部分可以与叶片凸缘相交，而其它的连接部分可以与叶片凸缘之间的区域相交。在这种情况下，轮毂部件的数量可以有利地为叶片凸缘数量的两倍。应该注意，本发明还涵盖其中轮毂可以包括任何数量的轮毂部件的实施方式，只要至少有两个即可，并且这些轮毂部件可以采用任何适于特定轮毂的方式相对于彼此布置。轮毂部件可以通过可逆连接部件(如，一个或多个螺栓配件)彼此连接。这些配件使得轮毂部件易于彼此连接，并且甚至可以在风轮机运转场所进行组装。因此，有助于将轮毂从制造场所运输到运转场所。此外，可逆连接部件允许轮毂部件在随后某个 时刻(例如，与风轮机维修、维护或退役的时刻有夫)彼此断开连接。作为可逆连接部件的替代形式，轮毂部件可以采用永久方式(例如，通过焊接)彼此连接。轮毂还可包括在凸缘处或附近布置的一个或多个强化元件。为了减少轮毂的尺寸和重量，期望的是，使得凸缘之间的区域尽可能地小或窄。然而，这将引起轮毂的这些部分的強度和刚度变得太低以致在风轮机运转期间无法承受负载的危险。通过将强化元件布置在凸缘处或在凸缘附近(具体地讲，在凸缘之间的区域中)，可以在不影响轮毂(具体地讲，在凸缘之间的区域中)的強度和刚度的情况下，实现小尺寸和低重量的轮毂。強化元件可以在叶片凸缘之间的区域中特别相关。強化元件可以包括内壁，内壁与可以看作是主壁的连续壳体隔开距离地布置在空心主体内，从而在内壁和连续壳体之间形成腔体。根据这个实施方式,呈内壁形式的强化元件和连续壳体相结合而为凸缘之间的区域提供足够的强度和刚度。腔体确保在不过多増加轮毂的重量的情况下获得強度和刚性。内壁和连续壳体可以形成管状元件。已知这种元件的刚度几乎与具有同样外部尺寸的实心物体的刚度ー样强。然而，由于元件内部的腔体，使得重量显著降低。内壁可以形成轮毂部件的一体部分，并且在这种情况下，可以在铸造轮毂部件期间直接形成内壁。作为替代形式，可以单独制造内壁并且随后将其附接到一个或多个轮毂部件，例如，通过螺栓连接。作为替代形式或除此之外，強化元件可以包括ー个或多个肋。可以(例如)通过在凸缘处或凸缘附近(具体地讲，在凸缘之间的区域中)以肋的形式添加材料来形成肋。作为替代形式，可以以相对大的壁厚鋳造凸缘处或凸缘附近的区域接着移除部分壁材料而形成肋。无论如何，肋向凸缘处或凸缘附近的区域提供刚度和強度而不过多増加轮毂的重量，这与上面參照内壁所述的情形类似。強化元件可以在叶片凸缘之间的区域中特别相关。轮毂还可以包括至少ー个加强元件，其将第一轮毂部件的至少两个连接部分和第ニ轮毂部件的至少两个连接部分相互连接。这种加强元件向轮毂提供另外的刚度，从而提供更具刚性的构造。加强元件可以在轮毂的空心主体中延伸。在这种情况下，加强元件可以是将所有的连接部分相互连接并基本填充轮毂的横截面的大致实心的板。作为替代形式，加强元件可以是大致为实心的板，其形状与加强元件所处位置的轮毂横截面形状不同。例如，在第一轮毂部件包括三个连接部分且连接部分均适于连接第二轮毂部件的连接部分的情况下，则加强元件可以例如具有大致三角形的形状或Y状的形状，三角形的角或‘Y，的端点布置在连接部分的位置。作为另ー种替代形式，加强元件可以包括多个杆或平坦的细长构件，其均将两组连接部分相互连接。轮毂还可以包括将至少两个轮毂部件相互连接的至少ー个管部分。管部分可以直接将两个轮毂部件相互连接，或者两个轮毂部件可以借助两个或更多个管部分相互连接。在轮毂包括如上所述的加强元件的情况下，管部分可以将加强元件和其中一个轮毂部件相互连接。管部分为轮毂提供甚至更强的刚性构造。在轮毂包括前轮毂部件和后轮毂部件的情况下，可以沿着在运转期间由轮毂的旋转轴线限定的方向有利地布置管部分，并且所述管部分可以被布置成将加强元件连接到前轮毂部件和/或后轮毂部件。为了进一歩在叶片凸缘处强化轮毂，轮毂可以进一歩包括在叶片凸缘处布置并且主要在凸缘界定的开口内延伸的至少ー个叶片凸缘強化元件，例如，大致在由凸缘限定的平面内。在一个实施方式中，可以在每个叶片凸缘处布置叶片强化元件。
叶片凸缘強化元件可以包括圆形板元件，所述圆形板元件的尺寸可以与叶片凸缘的尺寸对应，从而为轮毂提供更具刚性的构造。圆形板元件可以是实心板或可以是具有开ロ的板，所述开ロ例如是使人能够接近外壳的空心主体的开ロ。例如，为了使得更易于从凸缘的边缘接近，开ロ可以例如相对于板元件的中心偏移。这对于凸缘直径可以为数米的大型风轮机尤其相关。叶片凸缘強化元件可以另选地包括在凸缘周边的点之间延伸的多个支架或杆形元件。作为上述叶片凸缘強化元件的替代或者作为其补充，叶片凸缘強化元件可以包括环形元件。环形元件的尺寸可以对应于叶片凸缘的尺寸，并且环形元件可以被定位在叶片凸缘的顶部，从而提供具有更高强度的更具刚性的叶片凸缘。也可以使用类似环形形状的强化元件来强化主轴凸缘。为了便于运输环形元件，环形元件可以包括至少两个环形部分，例如两半部分、四个四分之一部分或其它数量的部分，当这些部分被设置成各自的端部彼此抵接时形成环。环形部分可以被设置成使得至少其某些端部在彼此抵接时(即，环形部分之间的抵接接头)可以相对于连接部分偏移地定位，从而增大连接部分的強度。根据第二方面，本发明提供了一种制造用于风轮机的轮毂的方法，所述轮毂包括形成空心主体的连续壳体,所述空心主体具有适于将轮毂连接到主轴的主轴凸缘的并具有ー个或多个叶片凸缘，每个叶片凸缘适于将轮毂连接到风轮机叶片，所述方法包括以下步骤鋳造至少两个轮毂部件；在每个轮毂部件中加工出一个或多个连接部分；以及通过所述连接部分组装所述轮毂部件，使得至少ー个叶片凸缘和/或主轴凸缘包括形成这些轮毂部件中的一个轮毂部件的一部分或附接到该ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到该另ー个轮毂部件的区段。应该注意，本领域的技术人员将容易认识到，结合本发明的第一方面描述的任何特征也可以与本发明的第二方面结合，反之亦然。
执行根据本发明的第二方面的方法优选地导致构造出根据本发明的第一方面的轮毂。根据本发明的第二方面，通过初始鋳造至少两个轮毂部件而制造轮毂。接着，在每个轮毂部分中加工出一个或多个连接部分，从而提供适于将轮毂部件彼此连接的界面。接着，借助连接部分使轮毂部件彼此连接，从而形成轮毂。轮毂部件通过以下方式连接至少一个叶片凸缘和/或主轴凸缘包括形成其中一个轮毂部件的一部分或附接到所述ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到所述另ー个轮毂部件的区段，如以上參照本发明的第一方面描述的。因此，分别铸造井随后组装轮毂部件，并且由此获得以上參照本发明的第一方面所描述的与铸造过程和操纵轮毂部件有关的优点。加工出一个或多个连接部分可能对于确保尺寸在所需公差范围内来说是必须的。因为每个轮毂部件都可以非常大，所以对于加工轮毂部件的其它部件来说也可能是必须的。在一个实施方式中，这可以在组装轮毂部件之后进行。在组装之后加工包括形成ー个轮毂部件的一部分的区段和形成另ー个轮毂部件的一部分的区段的凸缘，使其满足公差并从而便于附接风轮机叶片，这可能是尤其有利的。 组装轮毂部件的步骤可以包括将ー个轮毂部件的至少ー个连接部分螺栓连接至另ー个轮毂部件的至少ー个连接部分。作为替代形式，可以通过其它可逆连接部件(例如，销)组装轮毂部件，或者可以通过不可逆方式(例如，通过将连接部分彼此焊接)组装轮毂部件。鋳造至少两个轮毂部件的步骤可以包括鋳造其内形成有主轴凸缘的后部件并铸造前部件。根据这个实施方式，主轴凸缘完全形成于ー个轮毂部件中，并且叶片凸缘均在两个轮毂部件之间被分割。作为替代形式，可以采用任何其它合适的方式分割轮毂，尤其是如以上參照本发明的第一方面所描述的。所述方法还包括在鋳造至少两个轮毂部件的步骤之前或在此期间，在至少ー个叶片凸缘附近的区域布置型芯的步骤，以在所述区域中在内壁和连续壳体之间形成腔体。根据这个实施方式，在至少ー个叶片凸缘处或其附近形成強化元件，所述强化元件限定内壁和连续壳体之间的腔体。如此所获得的优点以上已參照本发明的第一方面描述过。分别铸造轮毂部件使得与以单件鋳造轮毂相比，更易于在合适的位置布置型芯。组装轮毂部件的步骤可以包括将至少一个加强元件连接到第一轮毂部件的至少两个连接部分并连接到第二轮毂部件的至少两个连接部分。根据这个实施方式，当组装轮毂时，在两个轮毂部件的各对连接部分之间布置加强元件。如以上參照本发明的第一方面所描述的，加强元件为轮毂提供额外刚度。根据第三个方面，本发明提供了ー种包括根据本发明的第一方面的轮毂的风轮机。应当理解，本领域的技术人员将容易认识到，结合本发明的第一和第二方面描述的任何特征也可以与本发明的第三方面結合。
现在，将參考附图更详细地描述本发明，其中图I和图2是根据本发明的第一实施方式的轮毂的分解图3和图4是根据本发明的第二实施方式的轮毂的分解图；图5和图6是根据本发明的第三实施方式的轮毂的分解图；图7和图8是根据本发明的第四实施方式的轮毂的前轮毂部件的立体图；图9和图10是根据本发明的第四实施方式的轮毂的后轮毂部件的立体图；图11是图9和图10的后轮毂部件的细节；图12是根据本发明的第五实施方式的轮毂的分解图；图13是根据本发明的第六实施方式的轮毂的分解图；图14是根据本发明的第七实施方式的轮毂的分解图；
图15是根据本发明的第八实施方式的轮毂的分解图；图16和图17是根据本发明的第九实施方式的轮毂的分解图；图18和图19是根据本发明的第十实施方式的轮毂的分解图；以及图20是根据本发明的第十一实施方式的轮毂的分解图。
具体实施例方式应当理解，当说明本发明的实施方式时，仅通过举例的方式给出详细描述和具体实例，因为根据该详细描述，本发明的精神和范围内的各种变化和修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的。图I和图2是从两个不同角度看到的根据本发明的第一实施方式的轮毂I的分解图。轮毂I包括前轮毂部件2和后轮毂部件3。后轮毂部件3内形成有主轴凸缘4。主轴凸缘4适于在轮毂I安装在风轮机中时，连接到主轴(未示出)。轮毂I还包括三个叶片凸缘5，这些叶片凸缘均适于通过变桨轴承连接风轮机叶片。前轮毂部件2和后轮毂部件3均设置有三个连接部分6。连接部分6布置在三个叶片凸缘5之间的区域中，并且它们与三个叶片凸缘5相交，即，每个叶片凸缘5包括形成部分前轮毂部件2的部分和形成部分后轮毂部件3的部分。分别使用鋳造技术制造轮毂部件2、3。因此，鋳造的每个部件的尺寸接近于整个轮毂I的尺寸的一半。如上所述，这使得在鋳造处理期间更易于操纵轮毂。随后，通过在图I和图2示出的位置使连接部分6彼此连接来组装轮毂部件2、3。这可以(例如)通过用螺栓将连接部分6彼此连接或通过将它们焊接在一起来完成。图3和图4是从两个不同角度看到的根据本发明的第二实施方式的轮毂I的分解图。图3和图4的轮毂I包括运转期间相对于轮毂I的旋转轴线周向布置的三个轮毂部件
7。与图I和图2的实施方式类似，轮毂I包括主轴凸缘4和三个叶片凸缘5。每个轮毂部件7包括四个连接部分6，所述连接部分均适于连接其它轮毂部件7之一的连接部件6。采用下列方式布置连接部分6 :使每个连接部分与叶片凸缘5相交，并且它们中的一半还与主轴凸缘4相交。因此，每个叶片凸缘5包括形成一个轮毂部件7的一部分的部分和形成另ー个轮毂部件7的一部分的部分。主轴凸缘4包括三个部分，这些部分均形成一个轮毂部件7的一部分。这些叶片凸缘5之间的区域都包含在单个轮毂部件7中。 使用鋳造技术分别制造轮毂部件7，接着如以上參照图I和图2描述地借助连接部分6组装轮毂部件7以形成轮毂I。图5和图6是从两个不同角度看到的根据本发明的第三实施方式的轮毂I的分解图。与图3和图4的实施方式类似，图5和图6的轮毂I包括运转期间相对于轮毂I的旋转轴线布置的三个轮毂部件7。轮毂I包括主轴凸缘4和三个叶片凸缘5。轮毂部件7均包括两个连接部分6，这些连接部分均适于连接其它轮毂部件7之一的连接部分6。以每个连接部分均与主轴凸缘4相交并与两个叶片凸缘5之间的区域相交的方式布置连接部分6。因此，主轴凸缘4包括三个部分，每个部分形成一个轮毂部件7的一部分。然而，每个叶片凸缘5完全形成在一个轮毂部件7中。使用鋳造技术分别制造轮毂部件7，接着如以上參考图I和图2描述的借助连接部分6组装轮毂部件7以形成轮毂I。图7和图8是从两个不同的角度看到的根据本发明的第四实施方式的轮毂的前轮
毂部件2的立体图。如上參照图I和图2所述的，前轮毂部件2包括三个叶片凸缘5的一些部分。前轮毂部件2还包括三个连接部分6，这些连接部分适于连接后轮毂部件的相应连接部分。在叶片凸缘5之间的区域中，前轮毂部件2设置有内壁8。内壁8与前轮毂部件2的主壁隔开距离地布置，从而在内壁8与前轮毂部件2的主壁之间形成腔体9，所述主壁是轮毂I的连续壳体的一部分。内壁8在叶片凸缘5之间的区域内提供额外的強度和刚性。腔体9确保在不过多増加前轮毂部件2的重量的情况下获得额外的強度和刚性。图9和图10是从两个不同角度看到的根据本发明的第四实施方式的轮毂的后轮毂部件3的立体图。后轮毂部件3包括三个叶片凸缘5的ー些部分和三个连接部分6。后轮毂部件3内还形成有主轴凸缘4。连接部分6适于连接图7和图8的前轮毂部件2的连接部分6，从而形成轮毂。当前轮毂部件2的连接部分6和后轮毂部件3的连接部分6接合在一起时，分别由前轮毂部件2的叶片凸缘部分和后轮毂部件3的叶片凸缘部分形成叶片凸缘5。后轮毂部件3也在叶片凸缘5之间的区域中设置有内壁8，内壁8与后轮毂部件3的主壁隔开距离地布置，从而在内壁8和主壁之间形成腔体9，所述主壁是轮毂I的连续壳体的一部分。当前轮毂部件2 (图7和图8中示出的)的连接部分6连接后轮毂部件3 (图9和图10中示出的)的相应连接部分6时，前轮毂部件2的内壁8和后轮毂部件3的内壁8被布置为彼此连续的形式，从而在叶片凸缘5之间的每个区域中形成ー个基本连续的内壁
8。此外，前轮毂部件2的腔体9和后轮毂部件3的腔体9也被布置为彼此连续的形式，从而在叶片凸缘5之间的每个区域中形成ー个基本连续的腔体9。根据本发明的第四实施方式的轮毂分为前轮毂部件2和后轮毂部件3，并且连接部分6与叶片凸缘5之间的区域相交，这使得易于采用形成内壁8和腔体9的方式铸造轮毂部件2、3，因为腔体9具有朝向连接部分6的开ロ端。这使得在铸造处理期间能够易于布置型芯。图11是图9和图10的后轮毂部件3的细节，其清楚地示出其中一个壁部件8及对应的腔体9。图12是根据本发明的第五实施方式的轮毂I的分解图。轮毂I包括图7和图8所示类型的前轮毂部件2以及图9和图10示所示类型的后轮毂部件3。在前轮毂部件2和后轮毂部件3之间插入有大致为三角形板形式的加强元件10。加强元件10与前轮毂部件2的三个连接部分6和后轮毂部件3的三个连接部分6相互连接，从而为轮毂I赋予额外的刚度。图13是根据本发明的第六实施方式的轮毂I的分解图。图13的轮毂I与图12的轮毂I非常类似。然而，在图13中，加强元件10具有Y状的形状。因此，与图12中示出的加强元件10比较，加强元件10的材料用量減少。因此，加强元件10的重量減少，但是加强元件10提供的刚度与图12的加强元件提供的刚度基本ー样高。图14是根据本发明的第七实施方式的轮毂I的分解图。图14的轮毂I与图13的轮毂I非常类似。然而，在图14中，在加强元件10中设置了三个另外的开ロ 11，从而甚至进ー步減少加强元件10的材料用量，因而甚至进ー步減少加强元件10的重量。图15是根据本发明的第八实施方式的轮毂I的分解图。图15的轮毂I与图14的轮毂I非常类似。然而，图15的轮毂I还设置有两个管部分12，这两个管部分使加强元件 10分别与前轮毂部件2和后轮毂部件3相互连接。管部分12进ー步为轮毂I提供刚度。图16和图17是从两个不同角度看到的根据本发明的第九实施方式的轮毂I的分解图。与上述一些实施方式类似，轮毂I包括前轮毂部件2和后轮毂部件3。后轮毂部件3内形成有主轴凸缘4。轮毂I还包括三个叶片凸缘5，所述叶片凸缘均适于通过变桨轴承连接风轮机叶片。前轮毂部件2和后轮毂部件3均设置有三个连接部分6，这些连接部分适于彼此成对地连接。每个连接部分6均与叶片凸缘5相交，使得叶片凸缘5包括形成部分前轮毂部件2的区段和形成部分后轮毂部件3的区段。在叶片凸缘5之间的区域中，轮毂I设置有呈肋13形式的強化元件。肋13向叶片凸缘5之间的区域提供额外的強度和刚度，从而允许这些区域小或窄，由此使轮毂I的尺寸能最小化。因为强化元件呈肋13的形式，而不是呈在叶片凸缘5之间的区域内増加连续壳体的壁厚的形式，所以在不显著増加轮毂I的重量的情况下获得额外的強度和刚度。因此，肋13以与图7至图15示出的内壁8类似的方式发挥作用。可以通过与轮毂部件2、3—起直接鋳造肋13而形成肋13，即，通过在肋13所处的位置向连续壳体的主壁添加材料而形成肋13。另选地，可以将主壁铸造为厚度与肋13的厚度对应，随后去除材料以形成肋13。图18和图19是从两个不同角度看到的根据本发明的第十实施方式的轮毂I的分解图。图18和图19的轮毂I与图7至图11所示的轮毂I非常类似。然而，在图18和图19中示出的实施方式中，这些内壁8是单独部件的形式，在前轮毂部件2和后轮毂部件3借助连接部分6组装在一起之后，在叶片凸缘5之间的区域将这些単独部件附接到轮毂I。可以通过螺栓连接的方式或其它合适的可逆连接的方式，将内壁8附接到轮毂I。作为替代形式，可以用永久方式(例如，使用焊接技木)，将内壁8附接到轮毂I。当将内壁8附接到轮毂I时，在叶片凸缘5之间的区域中在内壁8和轮毂I的连续壳体之间形成腔体。因此，在不显著増加轮毂I的重量的情况下，増大了叶片凸缘5之间的区域的強度和刚度，即，获得以上參照图7至图11所述的优点。以单独制造的部件的形式提供内壁8而不是将其与轮毂部件2、3直接一起鋳造的ー个优点在于，在某些情况下，相比于以允许将内壁8与轮毂部件2、3直接一起鋳造的方式形成铸造模具分别制造然后将内壁8附接到轮毂I来说，会更容易。
图20是根据本发明的第十一实施方式的轮毂I的分解图。如以上參考图I和图2所述的，前轮毂部件2包括三个叶片凸缘5的ー些部分。前轮毂部件2还包括三个连接部分6，这些连接部分适于连接到后轮毂部件3的对应连接部分6。轮毂I还包括布置在叶片凸缘5处的叶片凸缘强化元件。在本实施方式中，叶片凸缘强化元件包括三个圆形板元件14和三个环形元件15，每个叶片凸缘5具有一个圆形板元件和一个环形元件。板元件14的尺寸与叶片凸缘5的尺寸对应，从而提供轮毂I的更具刚性的构造。圆形板元件14具有开ロ 16，该开ロ让人能够接近壳体的空心主体。环形元件15的尺寸与叶片凸缘5的尺寸对应，并被定位在叶片凸缘5的顶部，从而以更高強度提供更具刚性的叶片凸缘5。每个环形元件15均包括四个环形部分17。环形元件的其中两个抵接接头相对于连接部分6偏移地定位，而其它两个抵接接头被定位在前轮毂部件2和后轮毂部件3之间 的连接处的顶部。
权利要求
1.一种用于风轮机的轮毂，所述轮毂包括形成空心主体的连续壳体，所述空心主体具有适于将所述轮毂连接到主轴的主轴凸缘并具有ー个或多个叶片凸缘，每个所述叶片凸缘适于将所述轮毂连接到风轮机叶片，所述空心主体由借助一个或多个连接部分而彼此连接的至少两个轮毂部件组装而成，每个所述轮毂部件由能鋳造的材料铸造而成，其中，至少ー个叶片凸缘和/或所述主轴凸缘包括形成这些轮毂部件中的一个轮毂部件的一部分或附接到该ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到该另ー个轮毂部件的区段。
2.根据权利要求I所述的轮毂，其中，每个所述凸缘在所述连续壳体中形成开ロ，所述开ロ通入所述空心主体内的内部空间中。
3.根据权利要求I或2所述的轮毂，其中，所述轮毂部件的数量等于所述叶片凸缘的数量；并且所述主轴凸缘包括形成这些轮毂部件中的一个轮毂部件的一部分或附接到该ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到该另ー个轮毂部件的区段。
4.根据权利要求3所述的轮毂，其中，至少ー个叶片凸缘包括形成这些轮毂部件中的一个轮毂部件的一部分或附接到该ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到该另ー个轮毂部件的区段。
5.根据权利要求3所述的轮毂，其中，所述连接部分在两个叶片凸缘之间延伸。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的轮毂，其中，所述轮毂部件通过可逆连接部件彼此连接。
7.根据权利要求6所述的轮毂，其中，所述可逆连接部件包括一个或多个螺栓配件。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的轮毂，该轮毂还包括在所述凸缘处或附近布置的ー个或多个强化兀件。
9.根据权利要求8所述的轮毂，其中，所述强化元件包括与所述连续壳体隔开距离地布置在所述空心主体内的内壁，从而在所述内壁和所述连续壳体之间形成腔体。
10.根据权利要求8或9所述的轮毂，其中，所述强化元件包括ー个或多个肋。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的轮毂，该轮毂还包括至少ー个加强元件，所述加强元件将第一轮毂部件的至少两个连接部分和第二轮毂部件的至少两个连接部分相互连接。
12.根据权利要求11所述的轮毂，其中，所述加强元件在所述空心主体中延伸。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的轮毂，该轮毂还包括将所述轮毂部件中的至少两个相互连接的至少ー个管部分。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的轮毂，该轮毂还包括在所述叶片凸缘处布置的至少ー个叶片凸缘強化元件。
15.根据权利要求14所述的轮毂，其中，所述叶片凸缘强化元件包括圆形板元件。
16.根据权利要求14或15所述的轮毂，其中，所述叶片凸缘强化元件包括环形元件。
17.根据权利要求16所述的轮毂，其中，所述环形元件由至少两个环形部分组装而成；并且所述环形元件的接头相对于所述连接部分偏移地定位。
18.—种制造用于风轮机的轮毂的方法，所述轮毂包括形成空心主体的连续壳体，所述空心主体具有适于将所述轮毂连接到主轴的主轴凸缘并具有ー个或多个叶片凸缘，每个所述叶片凸缘适于将所述轮毂连接到风轮机叶片，所述方法包括以下步骤鋳造至少两个轮毂部件； 在每个所述轮毂部件中加工出一个或多个连接部分；以及 通过所述连接部分组装所述轮毂部件，使得至少ー个所述叶片凸缘和/或所述主轴凸缘包括形成这些轮毂部件中的一个轮毂部件的一部分或附接到该ー个轮毂部件的区段以及形成另ー个轮毂部件的一部分或附接到该另ー个轮毂部件的区段。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，组装所述轮毂部件的所述步骤包括将ー个轮毂部件的至少ー个连接部分螺栓联接到另ー个轮毂部件的至少ー个连接部分。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，鋳造至少两个轮毂部件的所述步骤包括鋳造其内形成有所述主轴凸缘的后部件以及铸造前部件。
21.根据权利要求18至20中的任一项所述的方法，该方法还包括以下步骤在鋳造至少两个轮毂部件的所述步骤之前或在此期间，在至少ー个叶片凸缘附近的区域中布置型芯，以在所述区域中在内壁和所述连续壳体之间形成腔体。
22.根据权利要求18至21中的任一项所述的方法，其中，组装所述轮毂部件的所述步骤包括将至少一个加强元件连接到第一轮毂部件的至少两个连接部分和第二轮毂部件的至少两个连接部分。
23.一种风轮机，所述风轮机包括根据权利要求I至17中的任一项所述的轮毂。
全文摘要
本发明公开了用于风轮机的轮毂(1)和制造轮毂(1)的方法。轮毂(1)包括形成空心主体的连续壳体，该空心主体具有适于将轮毂(1)连接到主轴的主轴凸缘(4)并具有一个或多个叶片凸缘(5)，每个叶片凸缘(5)适于将轮毂(1)连接到风轮机叶片。轮毂(1)还包括至少两个轮毂部件(2、3、7)，每个轮毂部件(2、3、7)分别由可铸造材料铸造而成，接着通过一个或多个连接部分(6)将每个轮毂部件(2、3、7)连接到至少一个其它的轮毂部件(2、3、7)，使得至少一个叶片凸缘(5)和/或主轴凸缘(4)包括形成其中一个轮毂部件(2、3、7)的一部分或附接到该一个轮毂部件的区段以及形成另一个轮毂部件(2、3、7)的一部分或附接到该另一个轮毂部件的区段，从而确保铸造的部件具有在制造期间尤其是在铸造期间可管理的尺寸和重量。轮毂(1)可包括布置在叶片凸缘(5)处或附近的一个或多个强化元件，例如包括距连续壳体一定距离布置的内壁(8)，从而在内壁(8)和连续壳体之间形成腔体(9)。这允许叶片凸缘(5)之间的区域小或窄，从而在保持这些区域具有足够强度和刚性的同时，减小轮毂(1)的尺寸和重量。
文档编号F03D1/06GK102822507SQ201080063814
公开日2012年12月12日 申请日期2010年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者安东·贝什, M·L·比特什 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司