阻尼器、塔架以及风力发电机组的制作方法

专利检索2022-05-10  6



1.本实用新型涉及风电技术领域,特别是涉及一种阻尼器、塔架以及风力发电机组。


背景技术:

2.风力发电机组在运行中受到随机风载荷作用,塔架本身会产生较大的振幅,塔架底部也承受较大的弯矩。随着我国风电产业的发展,风力发电机组日益大型化,塔架越来越高。塔架高度的增加,伴随着刚度的下降,固有频率的降低,在外部激励下,塔架一方面易产生过大的振幅,另一方面导致涡激振动或共振的可能性增加。
3.目前,风力发电机组的塔架常见的阻尼器形式为调谐质量阻尼器或液体阻尼器,虽然能够达到一定的阻尼减振需求,但两种方式减振频带窄,且具有占用空间大等缺陷。


技术实现要素:

4.本实用新型实施例提供一种阻尼器、塔架以及风力发电机组,阻尼器利用颗粒摩擦能够满足阻尼减振需求,且减振频带宽,占用空间小。
5.一方面,根据本实用新型实施例提出了一种阻尼器,包括:壳本体,具有预定的高度,壳本体内设置有两个以上沿自身高度方向相继分布的腔室,各腔室彼此独立设置;阻尼颗粒,各腔室内分别填充有阻尼颗粒,每个腔室内的阻尼颗粒相对壳本体均具有运动自由度。
6.根据本实用新型实施例的一个方面,壳本体包括外壳以及分隔部件,外壳具有容纳腔,分隔部件设置于容纳腔并将容纳腔分隔成两个以上腔室。
7.根据本实用新型实施例的一个方面,分隔部件包括沿高度方向交替设置的分隔板以及支撑件,每个分隔板与壳本体抵接,相邻两个分隔板之间夹持有支撑件。
8.根据本实用新型实施例的一个方面,支撑件包括两个以上间隔分布并分别沿高度方向延伸的支撑杆,支撑杆支撑在相邻两个分隔板之间;或者,支撑件包括支撑筒体,支撑筒体沿高度方向延伸并支撑在相邻两个分隔板之间。
9.根据本实用新型实施例的一个方面,外壳包括筒状罩体以及封盖,筒状罩体在高度方向上具有开口,封盖封闭开口设置并与筒状罩体可拆卸连接。
10.根据本实用新型实施例的一个方面,壳本体还包括连接于外壳的连接部件,连接部件凸出于外壳的外周面设置且具有连接孔。
11.根据本实用新型实施例的一个方面,阻尼器还包括安装座,安装座设置有形状与壳本体的形状相匹配的容纳槽,壳本体至少部分插接于容纳槽。
12.根据本实用新型实施例的一个方面,安装座内设置有阻尼腔,阻尼腔围绕壳本体设置,阻尼腔内填充有阻尼颗粒,位于阻尼腔内的阻尼颗粒相对安装座具有运动自由度。
13.另一个方面,根据本实用新型实施例提供一种塔架,包括:塔本体,具有内腔;上述的阻尼器,阻尼器设置于内腔并与塔本体连接。
14.根据本实用新型实施例的另一个方面,塔架还包括转接件,转接件包括导向部件
以及弹性部件,导向部件连接于阻尼器以及塔本体之间,弹性部件夹持于阻尼器以及塔本体之间,阻尼器能够沿导向部件的延伸方向移动并压缩弹性部件。
15.根据本实用新型实施例的另一个方面,导向部件包括导向杆以及限位帽,导向杆设置于塔本体以及阻尼器之间并与阻尼器间隙配合,限位帽连接于导向杆以限制导向杆与阻尼器以及塔本体分离,弹性部件套设于导向杆且包括弹簧以及气囊中的一者。
16.根据本实用新型实施例的另一个方面,转接件的数量为两个以上,每个转接件连接于塔本体与阻尼器之间,至少部分数量的转接件在高度方向上间隔分布;和/或,塔本体面向阻尼器的表面具有连接耳,转接件至少部分穿过连接耳并与塔本体的连接耳连接。
17.根据本实用新型实施例的另一个方面,塔本体面向阻尼器的表面具有支撑座,阻尼器在高度方向的一端支撑于支撑座;和/或,阻尼器的数量为两个以上,两个以上阻尼器在塔本体内间隔分布。
18.又一个方面,根据本实用新型实施例提供一种风力发电机组,包括上述的塔架。
19.根据本实用新型实施例提供的阻尼器、塔架以及风力发电机组,阻尼器包括壳本体以及阻尼颗粒,壳本体包括两个以上沿自身高度方向相继分布的腔室,且各腔室独立设置,同时在每个腔室内填充有具有运动自由度的颗粒阻尼器,使得阻尼器在用于待减振结构且待减振结构振动时,在振动荷载作用下,同一腔室内的颗粒彼此之间和/或阻尼颗粒与壳本体之间相对运动,将会碰撞、摩擦以耗散动能,满足减振获得更宽的减振频带,并且两个以上独立腔室的设置能够使得阻尼器在高度方向的尺寸更长,同时能够避免高度过高导致阻尼颗粒压实的风险,占用空间小,且能够避免对塔架内部其他结构的干涉。
附图说明
20.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。
21.图1是本实用新型一个实施例的风力发电机组的结构示意图;
22.图2是本实用新型一个实施例的塔架的整体结构示意图;
23.图3是本实用新型一个实施例的塔架的局部结构示意图;
24.图4是本实用新型一个实施例的塔架的俯视示意图;
25.图5是本实用新型一个实施例的阻尼器的结构示意图;
26.图6是本实用新型一个实施例的分隔部件的结构示意图;
27.图7是本实用新型一个实施例的塔架的局部结构示意图;
28.图8是本实用新型一个实施例的阻尼器工作时的简化模型图。
29.其中:
[0030]1‑
塔架;
[0031]
100

阻尼器;
[0032]
10

壳本体;10a

腔室;11

外壳;111

筒状罩体;112

封盖;12

分隔部件;121

分隔板;122

支撑件;122a

支撑杆;13

连接部件;
[0033]
20

阻尼颗粒;
[0034]
30

安装座;31

容纳槽;32

阻尼腔;
[0035]
200

塔本体;210

内腔;220

连接耳;230

支撑座;
[0036]
300

转接件;310

导向部件;311

导向杆;312

限位帽;320

弹性部件;
[0037]2‑
机舱;3

发电机;4

叶轮;4a

轮毂;4b

叶片;x

高度方向。
[0038]
在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0039]
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中,提出了许多具体细节,以便提供对本实用新型的全面理解。但是,对于本领域技术人员来说很明显的是,本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中,至少部分的公知结构和技术没有被示出,以便避免对本实用新型造成不必要的模糊;并且,为了清晰,可能夸大了部分结构的尺寸。此外,下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
[0040]
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向,并不是对本实用新型的阻尼器、塔架以及风力发电机组的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0041]
如图1所示,本实用新型实施例提供一种风力发电机组,包括风机基础、塔架1、机舱2、发电机3以及叶轮4。塔架1至少部分连接于风机基础,机舱2设置于塔架1的顶端,发电机3设置于机舱2,可以位于机舱2的内部,当然也可以位于机舱2的外部。叶轮4包括轮毂4a以及连接于轮毂4a上的多个叶片4b,叶轮4通过其轮毂4a与发电机3的转子连接。风力作用于叶片4b时,带动整个叶轮4以及发电机3的转子转动,进而满足风力发电机组的发电要求。
[0042]
随着风力发电机组容量的不断增加,塔架1高度不断增加,塔架1高度的增加,伴随着刚度的下降,固有频率的降低,在外部载荷激励下,塔架1一方面易产生过大的振幅,另一方面导致涡激振动或共振的可能性增加。
[0043]
如图2所示,为了保证风力发电机组的安全运行,本实用新型实施例还提供一种新型的塔架1,塔架1可以用于上述实施例提供的风力发电机组,当然,塔架1也可以用于其它领域并对相应构件进行支撑,例如,塔架1还可以用于信号塔等,此处不做具体限定。
[0044]
如图2至图4所示,本实用新型实施例提供的塔架1,包括塔本体200以及阻尼器100,塔本体200具有内腔210,阻尼器100与塔本体200连接。
[0045]
目前,已有的塔架1,常用的阻尼器100形式为调谐质量阻尼器或液体阻尼器,该两种阻尼器100虽然能够满足塔架1整体的减振阻尼需求,但存在成本高的缺陷。同时,此两种阻尼结构形式减振频带窄,且具有安装空间大、安装后阻碍人员进出,具有安装及维修困难等不足。
[0046]
因此,为了更好的满足塔架1的性能要求,本实用新型实施例还提供一种阻尼器100,该阻尼器100利用阻尼颗粒摩擦能够满足阻尼减振需求,且减振频带宽,占用空间小。本实用新型实施例提供的阻尼器100可以用于上述各实施例提供的塔架1并作为塔架1的组成部分,当然也可以作为独立的产品单独生产、销售等。
[0047]
如图5所示,本实用新型实施例提供的阻尼器100,包括壳本体10以及阻尼颗粒20,壳本体10具有预定的高度,壳本体10内设置有两个以上沿自身高度方向x相继分布的腔室
10a,各腔室10a彼此独立设置。各腔室10a内分别填充有阻尼颗粒20,每个腔室10a内的阻尼颗粒20相对壳本体10均具有运动自由度。
[0048]
为了更好的理解本实用新型实施例提供的阻尼器100,以下将以阻尼器100应用的待减振结构为塔架1为例进行举例说明,当然,待减振结构不限于为塔架1,其也可以应用建筑领域需要减振的结构中。
[0049]
如图2至图5所示,本实用新型实施例提供的阻尼器100,在用于塔架1时,可以设置于塔本体200的内腔210中并与塔本体200连接,当塔本体200在外界载荷的作用下发生振动时,由于每个腔室10a内的阻尼颗粒20相对壳本体10均具有运动自由度,在振动荷载作用下,同一腔室10a内的阻尼颗粒20彼此之间和/或阻尼颗粒20与壳本体10之间将会相对运动,彼此碰撞、摩擦以耗散动能,满足减振获得更宽的减振频带,并且两个以上独立腔室10a的设置能够使得阻尼器100在高度方向x的尺寸更长,同时能够避免高度过高导致阻尼颗粒20压实的风险,占用空间小,且能够避免对塔架1内部其他结构的干涉,利于安装以及维护。
[0050]
作为一种可选地实施方式,本实用新型实施例提供的阻尼器100,其壳本体10包括外壳11以及分隔部件12,外壳11具有容纳腔,分隔部件12设置于容纳腔并将容纳腔分隔成两个以上腔室10a。壳本体10采用上述形式,结构简单,利于成型,且能够有效的保证两个以上独立腔室10a的的形成。
[0051]
一些可选地实施例中,外壳11包括筒状罩体111以及封盖112,筒状罩体111在高度方向x上具有开口,封盖112封闭开口设置并与筒状罩体111可拆卸连接。外壳11采用筒状罩体111与封盖112可拆卸的连接方式,利于分隔部件12的拆装以及阻尼颗粒20在各腔室10a内填充量的调整或者对长时间磨损后的阻尼颗粒20进行更换。
[0052]
可选地,筒状罩体111可以为圆筒状、椭圆筒状或者多边形筒状结构,相应的,封盖112的形状与筒状罩体111的形状相匹配,满足对筒状罩体111的开口封闭要求均可。
[0053]
如图5以及图6所示,作为一种可选地实施方式,本实用新型实施例提供的阻尼器100,分隔部件12包括沿高度方向x交替设置的分隔板121以及支撑件122,每个分隔板121与壳本体10抵接,相邻两个分隔板121之间夹持有支撑件122。由于分隔部件12包括在高度方向x上交替设置的分隔板121以及支撑件122,通过分隔板121能够将壳本体10的容纳腔分隔成两个以上腔室10a,支撑件122能够在高度方向x上给分隔板121提供支撑,防止分隔板121在高度方向x上相对壳本体10移动,保证阻尼器100的减振阻尼效果。
[0054]
作为一种可选地实施方式,支撑件122可以包括两个以上间隔分布并分别沿高度方向x延伸的支撑杆122a,支撑杆122a支撑在相邻两个分隔板121之间。
[0055]
示例性的,支撑杆122a的数量可以为四个,四个支撑杆122a可以围绕外壳11的轴线间隔设置,可选为间隔且均匀设置,满足对分隔板121的支撑需求。可以理解的是,支撑杆122a的数量为四个只是一种可选地实施方式,在有些实施例中,其可以少于四个,如两个、三个,当然也可以多于四个,具体根据阻尼器100的径向尺寸,每个腔室10a内填充的阻尼颗粒20的数量以及体积等参数确定。
[0056]
可以理解的是,支撑件122采用两个以上支撑杆122a只是一种可选地方式,在有些实施例中,支撑件122也可以包括支撑筒体,支撑筒体沿高度方向x延伸并支撑在相邻两个分隔板121之间,只要能够满足对分隔板121的支撑要求均可。
[0057]
作为一种可选地实施方式,阻尼颗粒20可以为金属颗粒或者非金属颗粒,有些示
例中,每个腔室10a内的阻尼颗粒20也可以采用金属颗粒与非金属颗粒的混合,即,部分数量的阻尼颗粒20均采用金属颗粒,剩余数量的阻尼颗粒20均采用非金属颗粒。只要能够满足减振需求均可。可选地,当阻尼颗粒20采用金属颗粒时,为了防止阻尼器100在使用过程中产生锈蚀,在阻尼颗粒20外部设置有防护层,例如涂敷防护油等。
[0058]
作为一种可选地实施方式,本实用新型实施例提供的阻尼器100,还包括安装座30,安装座30设置有形状与壳本体10的形状相匹配的容纳槽31,壳本体10至少部分插接于容纳槽31。通过设置安装座30,能够利于对壳本体10提供支撑,满足对壳本体10的支撑需求。
[0059]
在一些可选地实施例中,安装座30内设置有阻尼腔32,阻尼腔32围绕壳本体10设置,阻尼腔32内填充有阻尼颗粒20,位于阻尼腔32内的阻尼颗粒20相对安装座30具有运动自由度。通过在安装座30内设置阻尼腔32,并相应设置阻尼颗粒20,使得塔架1整体在外载荷的作用下产生振动时,安装座30内的阻尼颗粒20彼此之间和/或阻尼颗粒20与安装座30的内壁之间将会碰撞、摩擦以耗散动能,能够进一步提高阻尼器100整体的减振阻尼效果。
[0060]
如图5以及图6所示,作为一种可选地实施方式,为了便于阻尼器100与塔本体200之间的连接,本实用新型实施例提供的阻尼器100,其壳本体10还包括连接于外壳11的连接部件13,连接部件13凸出于外壳11的外周面设置且具有连接孔。可选地,连接部件13的数量可以根据连接强度要求设定,可以为多个,多个连接部件13在外壳11上间隔分布。
[0061]
通过设置具有连接孔的连接部件13,利于阻尼器100通过其连接部件13与塔本体200直接或者间接连接。
[0062]
如图7所示,作为一种可选地实施方式,本实用新型实施例提供的阻尼器100当用于塔架1并作为塔架1的组成部分时,为了便于塔本体200与阻尼器100之间的连接,本实用新型实施例提供的塔架1,还包括转接件300,转接件300包括导向部件310以及弹性部件320,导向部件310连接于阻尼器100以及塔本体200之间,弹性部件320夹持于阻尼器100以及塔本体200之间,阻尼器100能够沿导向部件310的延伸方向移动并压缩弹性部件320。通过设置转接件300,能够满足阻尼器100与塔本体200之间的连接需求。
[0063]
如图8所示,图8中塔架1的等效结构顶端的集中质量件400为塔架1所承受的集中质量,例如包括机舱2、叶轮4以及发电机3组成的整体结构等。转接件300所包括的导向部件310以及弹性部件320与塔本体200以及阻尼器100之间的配合关系,使得塔架1整体在外部载荷的作用下发生振动时,阻尼器100能够沿着导向部件310移动并压缩弹性部件320,弹性部件320能够吸收颤振能量,有效削减振幅,优化减振效果,使得塔架1整体具有更高的安全等级。
[0064]
继续参阅图3以及图7所示,作为一种可选地实施方式,导向部件310包括导向杆311以及限位帽312,导向杆311设置于塔本体200以及阻尼器100之间并与阻尼器100间隙配合,限位帽312连接于导向杆311以限制导向杆311与阻尼器100以及塔本体200分离,弹性部件320套设于导向杆311且包括弹簧以及气囊中的一者。导向部件310以及弹性部件320采用上述形式,利于与塔本体200以及阻尼器100之间的配合,保证阻尼器100的移动以及对弹性部件320的压缩需求。
[0065]
作为一种可选地实施方式,为了满足连接需求,转接件300的数量为两个以上,每个转接件300连接于塔本体200与阻尼器100之间,至少部分数量的转接件300在高度方向x
上间隔分布。通过设置两个以上转接件300,能够有效的保证阻尼器100与塔本体200之间的连接强度,同时能够保证阻尼器100整体的稳定性能。
[0066]
为了便于与阻尼器100直接或者间接连接,可选地,塔本体200面向阻尼器100的表面具有连接耳220,转接件300至少部分穿过连接耳220并与塔本体200的连接耳220连接。通过在塔本体200上设置连接耳220,能够更利于与转接件300之间的连接,进而保证阻尼器100的安装需求。
[0067]
作为一种可选地实施方式,塔本体200所包括的连接耳220的数量与转接件300的数量以及阻尼器100所包括的连接部件13得数量彼此相等且对应设置。
[0068]
在一些可选地实施例中,塔本体200面向阻尼器100的表面具有支撑座230,阻尼器100在高度方向x的一端支撑于支撑座230。通过设置支撑座230,能够在阻尼器100的高度方向x的一端提供支撑,满足对阻尼器100的支撑要求。当阻尼器100包括安装座30时,阻尼器100的安装座30可以支撑于支撑座230上。
[0069]
本实用新型实施例提供的塔架1,其所包括的上述各实施例提供的阻尼器100的数量可以为一个,当然也可以为多个,当包括多个阻尼器100时,多个阻尼器100彼此间隔分布,可以使得至少部分数量的阻尼器100在塔本体200的周向上间隔分布,当然,在有些实施例中,部分数量的阻尼器100也可以在塔本体200的轴向上间隔分布,提高塔架1的安全性能。
[0070]
本实用新型实施例提供的塔架1,因其包括上述各实施例提供的阻尼器100,在外部载荷的作用下,能够削减振幅,满足安全性能要求。而本实用新型实施例提供的风力发电机组,其包括上述各实施例提供的塔架1,能够抵抗外部载荷,减小其叶轮4、机舱2、发电机3等重型部件在外部载荷的作用下的振幅,安全性能高,具有更高的发电效益。
[0071]
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述,但在不脱离本实用新型的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
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