CN102105685A - 包括航空障碍灯标装置的风力发电设备的吊舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括航空障碍灯标装置的风力发电设备的吊舱。所述航空障碍灯标装置包括中央灯装置和两个侧灯装置，当风力发电设备竖立时，中央灯装置设置在吊舱的顶部上，当风力发电设备竖立时，两个侧灯装置设置在吊舱的两个相对侧面上。

Description

包括航空障碍灯标装置的风力发电设备的吊舱

本发明涉及一种包括航空障碍灯标装置的风力发电设备的吊舱。本发明还涉及一种风力发电设备，以及本发明还涉及一种航空障碍灯标装置。

已知的常用风力发电设备具有固定在地面上或海洋内的塔架——很多较老装置使用塔筒，以可旋转方式安装的机舱或吊舱设置在塔架上。吊舱承载转子，转子具有至少一个转子叶片，并且通常为三个转子叶片，以与发电机一起将风能转换成电能。现在，传统风力发电设备具有具备大体水平轴线的转子。容纳发电机以及用于风力发电设备操作的其它元件的吊舱，以绕竖向轴线可旋转的方式安装在塔架上，以它的转子轴线朝向风的方式转动转子(方位角的调整)。现代风力发电设备具有较大的塔架高度，在某些情况下塔架高度延伸远至100m以上。根据各高度和区域或领土规定，这种风力发电设备因空中交通而必须借助于所谓的航空障碍灯标装置以清晰可见方式加以标识。这种航空障碍灯标装置通常具有至少一个灯装置，上述至少一个灯装置在水平面上测得的整个360°角度内都可见，并因此在整个360°角度范围内照射。换言之，要提供至少一个全景灯(panoramic light)。

这种航空障碍灯标装置可设置在吊舱上。这涉及到如下问题，即根据观察方向，也就是说根据诸如飞机飞行员的观察者的各自位置，并且根据吊舱的各自方位位置，并根据转子的各自瞬时位置而定，转子叶片遮蔽航空障碍灯标装置。在那时，单独航空障碍灯标装置对于上述观察者而言看不清。于是这就存在问题，因为必须一直可以从任一方向看见一个灯。

为了防止这种问题，已知使用两个全景灯，而不是一个全景灯。这些一起大体形成航空障碍灯标装置的全景灯设置在横向支撑上，该横向支撑基本上水平地和相对于吊舱上的水平转子轴线横向设置。两个全景灯彼此相距一定间距地设置，使得转子叶片在一个时刻可仅覆盖全景灯之一。

然而，这种构造复杂化并且昂贵，尤其由于载体结构而使附加重量必需设置在吊舱上，且如果它们不能足够稳定地生产和固定在其位置，这种载体结构也可易受风的影响。除此之外是两个全景灯以双重关系一起照射360°区域，并因此被认为一起照射了720°区域的事实。因此，还必须为照射720°提供能量。特别地，用于航空障碍灯标装置的应急电力单元必须具有相应的容量，并因此必须具有相应的结构尺寸和重量。

因此，本发明的目的是提供一种解决方案，其尽可能地减少或甚至解决上述问题、至少尽可能地为上述问题之一。

因此，根据本发明，提出一种包括航空障碍灯标装置的风力发电设备的吊舱，该航空障碍灯标装置包括：

—中央灯装置，其在风力发电设备的竖立状况下设置在位于风力发电设备顶部上的吊舱上，以及

—两个侧灯装置，其在风力发电设备的竖立状况下设置在吊舱的两个相对侧面处。

因此，根据本发明的建议是基于一种竖立的风力发电机，其中吊舱已适当设置在塔架上。为描述目的，假定这是具有水平转子轴线的风力发电设备。根据本发明，在这种条件下，中央灯装置可见地设置在吊舱的顶部上。两个侧灯装置设置在吊舱的两个相对侧面处。这样，吊舱因此至少部分地设置于两个灯装置之间。从朝向转子的前方观察，也就是说从朝转子毂流动的风的角度观察，当吊舱朝风转动时，一个侧灯装置因此大致设置在吊舱上的左侧处，而另一侧灯装置设置在吊舱上的右侧处，且中央灯装置设置在位于风力发电设备顶部上的吊舱上，且中央灯装置和两个侧灯装置因此形成三角形的顶点，优选地为等腰三角形。

在风力发电设备的操作中，在该视图中，来自6点位置的转子叶片将首先遮挡设置在左侧处的侧灯装置，然后由于进行中的转动运动而使左侧处的侧灯装置清晰可见，然后遮挡中央灯装置。转子的进一步转动意味着中心灯装置然后又清晰可见，其后右侧的侧灯装置被遮蔽，并且最后于是又清晰可见。

在一个实施方式中，中央灯装置和两个侧灯装置中的至少一个安装到吊舱壳体。如已提及的，吊舱容纳发电机和风力发电设备的操作设备的各种部件。这些部件可包括用于发电机的致动和控制装置，例如包括监测装置。当使用在现代风力发电设备中经常遇到的直流励磁式同步发电机时，可在吊舱内提供相应的直流控制装置。另外，在吊舱内通常提供具有相应自动致动系统的至少一个方位驱动器。此外，可在吊舱内提供诸如温度监测装置的监测单元。吊舱具有包封这些以及其它元件的外箱体，外箱体可由多个部件构成，并相应地包封内部空间。根据上述构造的三个灯装置中的至少一个设置在此种外箱体上。这使得可以免去载体框架结构，载体框架结构延伸穿过外表层并延伸回到设置在吊舱内的机器支撑之一上。使用根据本发明的中央灯装置和两个侧灯装置，意味着它们可以此方式安装在吊舱壳体上，即使对于稳定性较差的外箱体也是如此。

在另一实施方式中，提出一种吊舱，其区别之处在于中央灯装置和两个侧灯装置中的至少一个是从吊舱内部可触及的、和/或能被拖拉进吊舱内部，且特别地能被折叠进吊舱内部。在任何情况下，在较大的现代风力发电设备中，人们可从内部触及吊舱内部，且维修人员为了维护和修理目的触及内部空间。根据该上述实施方式，维修人员然后可从吊舱内部到达三个灯装置中的至少一个。在此方面，相应的灯装置可例如作为整体或其一部分从吊舱内部移离其固定装置、优选地移离其位于吊舱壳体上的固定装置。根据其它示例，各个灯装置仅部分地能移除，使得例如仅一个致动装置可被移除、或灯装置可被单独地移除。例如，为了安装目的，可将灯装置从内部向外推动穿过吊舱壳体内的开口，在这种示例中，一固定装置部分、特别是固定装置凸缘保留在吊舱壳体内部，用于固定到吊舱壳体。这种固定方法就插入过程而言，意味着灯装置可容易和快速地更换或移除以进行维护。

在一种变型中，提出至少一个灯装置能被拖拉进吊舱内部、且特别地被折叠进吊舱内部。因此，提供一种诸如铰链的相应机构。通过释放固定装置，所述灯装置然后可被释放并被拖拉进吊舱，或者在相反情况下向外移动，且特别地向外枢转，以及然后固定。这种灯装置被拖拉进、以及特别地被折叠进的能力不仅对维护目的是有利的，而且这种能力容易允许在风力发电设备组装之前，相应的灯装置已经被配合到吊舱。当将吊舱运送到风力发电设备的安装位置时，灯装置以及特别是两个侧灯装置，不管是否被预配合，可被拖拉进吊舱内部，以避免在运送过程中损坏。

在优选实施方式中，中央灯装置和两个侧灯装置中的至少一个由透明防护盖至少部分地围绕。这种防护盖从吊舱壳体向外突出，并优选地覆盖在吊舱盖内的开口上。相应灯装置或相应灯装置的其余部分可被向外移动穿过这种已封盖的开口，且特别地可被推动或枢转，以然后移入防护盖下的操作位置。各个灯装置可在防护盖后执行其功能，并以上述方式可被容易地触及，特别是从吊舱内部可被容易地触及。在维护操作的情况下，灯装置可从内部穿过吊舱壳体内的相应开口移离防护盖，并进行维护或更换。在这整个时间内，吊舱壳体由于防护盖而仍旧相对于所在位置处的外部保持封闭。为了防止相应的灯装置沿一些方向发射光，可在防护盖内提供合适的吸收剂或反射盖。

另一构造提出一种吊舱，其特征在于，在适当配置的状态下，并且在水平面内测量，中央灯装置具有至少180°的光照区，优选为360°的光照区，且两个侧灯装置各自具有至少90°的光照区，其中这三个光照区的总和总共为至少540°。因此，三个灯装置总共应该覆盖至少540°。特别地，180°将被容易覆盖，例如面朝背向转子处，在水平面内从中央灯装置观察。然而，理应注意，沿朝向转子的方向，180°也将被覆盖两次。这就意味着180°将被照亮两次，特别是从中央灯装置朝向转子——朝向转子平面，也即转子的至少一个转子叶片以及特别是三个转子叶片移动的平面内。因此，在上述区域，光将由这些灯装置中的至少两个沿所述180°的任一方向发射。因此，如果这些灯装置之一由位于上述朝向转子或转子叶片平面的180°内的转子叶片遮盖，则沿相同方向发射光的灯装置仍旧保持不被转子叶片覆盖——在各个时刻在任何情况下。

优选地，对于上述目的而言，中央灯装置呈全景灯形式，并因此具有360°光照区，也就是说完整圆。在这种优选实施方式中，两个侧灯装置各自具有90°光照区。这些90°面朝转子叶片平面。因此，沿转子叶片平面方向的90°由中央灯装置和一个侧灯装置覆盖两次，而另一朝转子叶片平面方向的90°由另一侧灯装置和中央灯装置覆盖。在该方面，航空障碍灯标装置的已知全景灯可用于中央灯装置，且两个侧灯装置可相对较小。

在另一示例中，中央灯装置以及还有两个侧灯装置中的每一个都可各自具有180°光照区。在这种示例中，中央灯装置的180°面朝转子叶片平面方向，而各个侧灯装置的180°有90°面朝转子叶片平面方向，并有另一90°面朝背离转子叶片平面方向。因此在这种示例中，两个灯装置将一起照亮正好360°。沿朝向转子叶片平面方向的双倍光照效果将因此由中央灯装置的180°实现。该示例可具有如下优点，即在任何情况下，就灯装置的设计构造以及对应地也就电连接电源和致动而言，所有三个灯装置即中央灯装置和两个侧灯装置，可完全相同。然而，也可注意，安装它们的方式将会有不同。

根据另一构造的吊舱的特征在于，吊舱具有具备转子轴线和至少一个转子叶片的转子，优选地为三个转子叶片，在风力发电设备的适当安装状况下航空障碍灯标装置如此设置，使得对位于至少吊舱高度处并相隔至少一个转子叶片长度的外部观察者而言，转子叶片使至少对两个侧灯装置之一或中央灯装置的观察是自由的。基本上，该构造与来自从转子前方也即转子毂的前方正视的全景图的风力发电设备的视图相关。特别地，从该全景图以及从该全景图上方的全景图，航空障碍灯标装置必须是可见的。从地面所视的可见性并不是重要考量，相反，从地面所视的可见性也经常是不希望的并且另外可被阻止，然而在此不对其进一步讨论。不管转子叶片如何，可见性需要灯装置相对于彼此具有足够间隔，使得在任何情况下灯装置的光学间隔至少与转子叶片的光学宽度一样大。

基本上，航空障碍灯标装置也必须对位于比吊舱本身高的高度处的观察者可见。然而，在现代风力发电设备情况下，转子叶片在其最宽时经常在转子毂处，且从与吊舱相同高度并相距一定间距处所视的全景图因此是最关键的。因此，如果航空障碍灯标装置从上述全景图可见，则其它相关全景图应该不关键。在其它风力发电设备中，可能必需从另一全景图检查航空障碍灯标装置的可见性。

优选地，吊舱的特征在于侧灯装置在处于适当设置状况下并关于作为纵向的转子轴线

—设置在沿水平方向的最宽位置处或进一步朝向转子的方向上，和/或

—沿竖向的吊舱的最宽位置处或高于最宽位置处。

应注意，现在很多现代风力发电设备不再具有大致盒形吊舱，而是例如具有鼓起形状或相似构造。在这种吊舱形状情况下，侧灯装置大致设置在吊舱的最宽位置处——相对于处于已完成的竖立状态下的风力发电设备而言。这适用于水平方向上也适用于竖向上，其中对于最宽位置，术语“宽度”参照转子纵向轴线，也就是说在转子纵向轴线的垂直方向上的尺寸。在此方面，侧灯装置可设置在优选沿竖向的较高处以及优选沿水平方向的更朝向转子处。

然而，侧灯装置相对于彼此的间隔至少是使得该间隔比最大叶片深度或叶片宽度还大。这就确保了在任何情况下转子叶片不能同时覆盖两个侧灯装置。

在此方面，也可观察到，在位于最宽位置上方的配置的情况下，设置有两个侧灯装置的相邻侧面不一定以互相平行关系延伸。上述也适用于未位于沿水平方向的最宽位置的配置。在上述配置情况下，注意特别地确保吊舱不在不希望的局部区域内遮掩灯装置。借助于远离吊舱表面对应地突伸的相应灯装置可防止吊舱的可能覆盖。

在另一实施方式中，提出一种吊舱，其中侧灯装置沿竖向设置在吊舱的大致中央处或高于中央处的位置，和/或沿水平方向设置在中央处或进一步朝向转子的方向上。这种构造尤其在吊舱没有被认为为最宽位置的区域或非常大区域时是优选的。在这种示例中，不管在水平方向还是在竖向上，都可在吊舱的各侧处选择中央位置，并将灯装置设置在此处或高于此处的位置和/或进一步朝向转子的方向上。在这种示例中，侧灯装置参照沿纵向的转子轴线。

优选地，吊舱设置有适于在白天发射白光和在夜间发射红光的航空障碍灯标装置。为此目的，航空障碍灯标装置因此可具有相应的灯装置、不同区域和/或不同灯标手段，特别是白光和红光发射二极管。

根据本发明，还提出一种具有根据本发明的吊舱的风力发电设备。根据本发明也提出一种航空障碍灯标装置，该航空障碍灯标装置具有中央灯装置和两个侧灯装置，并用在根据本发明的吊舱中。航空障碍灯标装置以及特别是灯装置因此满足至少关联上述实施方式之一提供的特征。特别地，将航空障碍灯标装置分成待紧固到吊舱上的中央灯装置和待紧固到吊舱侧面的两个侧灯装置，是与现有技术区别之处。另外，航空障碍灯标装置的优选实施方式的特性是三个灯装置一起适于在任何情况下大致发射540°光照区上的光。因此，它也可包括优选使用适于这些540°的电源。

可以理解，中央灯装置以及还有侧灯装置可转而又细分成进一步的子元件。为此目的，一方面，可以考虑这样细分，使得根据优选实施方式，将红光装置和白光装置分开。也同样可以考虑，将由分开的单独元件照射的光照区进一步细分。

特别地，可以进行的将光待发射到其上的总光照区减小到540°，具有一些优点。这使得可以减小重量，更具体地是对灯装置也对电源而言，特别地对相应的应急电力装置而言。替代地或结合具有已知尺寸的应急电力装置，可为本发明的航空障碍灯标装置提供具有较长寿命的电源。这也涉及到可能减小航空障碍灯标装置的结构尺寸，特别是相应的应急电力装置。

下文参照附图通过举例更详细地描述本发明的实施方式，其中：

图1示出以转子毂的主视图呈现的本发明的吊舱，

图2示出图1所示以主视图呈现的吊舱，但转子位于改变后位置，

图3示出如图1和2所示的本发明的吊舱的侧视图，

图4示出图1和2之一所示的本发明的吊舱的后视图，

图5示出在无发电机和吊舱盖情况下从前方倾斜所视的本发明的吊舱的一部分，

图6示出图5的一部分，示出位于具有侧灯装置的吊舱壳体内的开口，以及

图7示出现有技术的航空障碍灯标装置。

图1示出以具有三个转子叶片14的毂盖12的主视图呈现的吊舱1，然而仅示出了三个转子叶片14的根部区域。在这些转子叶片14中，一个位于所谓的6点位置，并且在这种情况下遮掩其上设置吊舱1的塔架。另外两个转子叶片14分别位于它们的10点位置和2点位置，且因此容许自由观察到设置在吊舱1顶部上的中央灯装置2。中央灯装置2呈全景灯形式。左侧侧灯装置和右侧侧灯装置在图1被分别位于10点和2点位置的转子叶片14遮蔽。

参见图2，具有转子叶片14的转子相对于图1进一步转动，且一个转子叶片14现在几乎位于12点位置。朝上指向的转子叶片14现在遮蔽中央灯装置2。反而，能自由观察到左侧侧灯装置4和右侧侧灯装置6。在其它方面，也能自由观察到塔架10，塔架10仅在此标示出。

从图3中的吊舱1的侧视图将看到右侧侧灯装置6的位置。右侧侧灯装置6沿吊舱1的纵向设置，也就是说，在图3中沿从右到左方向大致位于吊舱1中央处。这也大致是吊舱1的最宽位置。在竖向上，右侧侧灯装置6比吊舱1的中央稍微高些。在该图3中，设置在吊舱顶部上的中央灯装置被朝向观察者的转子叶片14遮蔽，但侧灯装置6是可见的。

所有三个灯装置2、4、6均可从图4中的后视图中看到。中央灯装置2设置在吊舱1的顶部上。因为在图4中从后部观察，因此右侧和左侧侧灯装置6、4看起来位于左侧和右侧，右侧和左侧侧灯装置6、4大致在相对侧面处设置。因此，吊舱1大致设置于右侧和左侧侧灯装置6、4之间。在其它方面，三个灯装置2、4、6大致设置在绕吊舱1的环形区域上，该环形区域设置于与转子叶片平面平行的平面内。也可以从图4中看到紧邻中央灯装置2后方的出舱口16。

从图5中敞开的吊舱1的视图中，可看到一起大体形成航空障碍灯标装置的三个灯装置2、4、6的配置和具体构造的位置和性质。中央灯装置2设置在吊舱1的顶部上，并且在中央灯装置2的上部区域内具有红光区域22和位于中央灯装置2的下部区域内的白光区域24，分别用于发射红光和白光。在图5中可透过大体透明盖46看到左侧侧灯装置4。在这种示例中，透明盖46设置在吊舱1上，并像蛙眼似的突出。左侧侧灯装置4也具有分别用于发射红光和白光的上部红光区域42和下部白光区域44。在这种示例中，左侧侧灯装置4还以如下方式在透明盖46内，使得左侧侧灯装置4本身突伸超出吊舱1外，从而吊舱1不会以不希望的方式遮蔽左侧侧灯装置4。

如图5所示，右侧侧灯装置6是可触及的并可从吊舱内部看到。与左侧侧灯装置4相似，右侧侧灯装置6设置在透明盖66内，透明盖66相对于吊舱1向外突出。右侧侧灯装置6也具有上部红光区域62和下部白光区域64。在这种示例中，右侧侧灯装置6是可通过吊舱1内的开口68触及的。

在图6中以放大比例示出图5的右侧侧灯装置6。示出在吊舱1内部存在开口68，借此就存在从吊舱1内部到右侧侧灯装置的通道。右侧侧灯装置6示出上部红光区域62和下部白光区域64。应该注意，右侧侧灯装置6在各方面与左侧侧灯装置4基本上都对应，这两者是彼此成镜像关系的构造。为了严格地防止在白天期间明亮的强光透过侧灯装置4、6之一进入吊舱1内部，关联于右侧侧灯装置的开口68或关联于左侧侧灯装置4的对应开口可以气密性方式关闭，然而这并未考虑进附图中。

图7示出现有技术的航空障碍灯标装置100。固定在示出了其一部分的吊舱101上的是承载左侧和右侧全景灯装置102和103的载体框架130，左侧和右侧全景灯装置102和103一起大体形成现有技术的航空障碍灯标装置100。

Claims (11)

1.一种包括航空障碍灯标装置的风力发电设备的吊舱，所述航空障碍灯标装置包括：

—中央灯装置，所述中央灯装置在所述风力发电设备的竖立状况下设置在位于所述风力发电设备顶部上的所述吊舱上，以及

—两个侧灯装置，所述两个侧灯装置在所述风力发电设备的竖立状况下设置在所述吊舱的两个相对侧面处。

2.如权利要求1所述的吊舱，其特征在于，所述中央灯装置和所述两个侧灯装置中的至少一个安装到吊舱壳体。

3.如权利要求1或2所述的吊舱，其特征在于，所述中央灯装置和所述两个侧灯装置中的至少一个是从吊舱内部可触及的、和/或能被拖拉进所述吊舱内部，且特别地能被折叠进所述吊舱内部。

4.如前述权利要求中任一项所述的吊舱，其特征在于，所述中央灯装置和所述两个侧灯装置中的至少一个由透明防护盖至少部分地包封。

5.如前述权利要求中任一项所述的吊舱，其特征在于，在适当配置的状况下，并且在水平面内测量，所述中央灯装置具有至少180°的光照区，优选为360°的光照区，且所述两个侧灯装置各自具有至少90°的光照区，其中这三个光照区的总和总共为至少540°。

6.如前述权利要求中任一项所述的吊舱，其特征在于，所述吊舱具有具备转子轴线和至少一个转子叶片的转子，优选地为三个转子叶片，在所述风力发电设备的适当安装状况下所述航空障碍灯标装置如此设置，使得对位于至少所述吊舱高度处并相对于吊舱相隔至少一个转子叶片长度的外部观察者而言，所述转子叶片使至少对所述侧灯装置之一或所述中央灯装置的观察是自由的。

7.如前述权利要求中任一项所述的吊舱，其特征在于，所述侧灯装置在处于所述适当设置状况下并关于沿所述纵向的转子轴线

—设置在沿水平方向的最宽位置处或进一步朝向所述转子的方向上，和/或

—沿竖向的所述吊舱的最宽位置处或高于所述最宽位置处。

8.如前述权利要求中任一项所述的吊舱，其特征在于，所述侧灯装置

—沿所述竖向设置在所述吊舱的大致中央处或高于所述中央处的位置，和/或

—沿所述水平方向设置在所述中央处或进一步朝向所述转子的方向上。

9.如前述权利要求中任一项所述的吊舱，其特征在于，所述航空障碍灯标装置适于在白天发射白光和在夜间发射红光。

10.一种包括如权利要求1至9之一所述的吊舱的风力发电设备。

11.一种包括用于如权利要求1至9之一所述的吊舱的中央灯装置和两个侧灯装置的航空障碍灯标装置。

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