CN102265030B - 风力发电装置及使用于该装置的电缆支承结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风力发电装置及使用于该装置的电缆支承结构。风力发电装置具备：塔；搭载在塔的上方的舱室；在塔的内部从舱室向下方悬挂的电缆；一端与该风力发电装置的特定位置连结的长度可变机构；与长度可变机构的另一端连结的电缆夹紧器。特定位置与电缆夹紧器之间的距离能够通过长度可变机构进行调节。电缆夹紧器具备能够变形的筒状的网，电缆通过网的内部。

Description

风力发电装置及使用于该装置的电缆支承结构
技术领域
本发明涉及风力发电装置及使用于该装置的电缆支承结构，尤其是涉及为了保持从风力发电装置的舱室悬挂的电缆而适合使用的电缆支承结构。
背景技术
风力发电装置的结构中的一个特色在于发电机、俯仰控制系统、偏摆控制系统等构成风力发电装置的主要设备从地上离开设置。具体而言，在塔的上方设置能够在方位角方向上回旋的舱室，在该舱室搭载有发电机、增速机、俯仰控制系统、偏摆控制系统。
为了将搭载于舱室的设备和设置在地上的设备(例如，区域内送电线、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)等)连接，而在塔的内部悬挂电缆。悬挂的电缆包括与发电机连接的电力电缆和为了控制搭载于舱室的设备而使用的控制电缆。电缆需要牢固地固定成能耐受伴随风力发电装置的工作所产生的振动。
用于固定悬挂的电缆的最典型的方法是将电缆夹在塔的上部固定的第一叶片和与该第一叶片对置设置的第二叶片之间，并通过螺栓将该第一及第二叶片夹紧。美国专利第6713891号公开了此种结构。
电缆的固定中的一个困难是在近年开发的大型的风力发电装置中，电缆的重量不断增大。在近年的风力发电装置中，伴随输出的增大，而需要使大电流在电缆中流动，因此，需要增大电缆的直径。而且，在近年的风力发电装置中，塔的高度也增大。由于这两个要因，而电缆的重量不断增大。为了应对电缆重量的增大，需要增大电缆的固定力。然而，在发明者的研讨中，在使用叶片和螺栓来夹紧电缆的结构方面，存在无法充分地支承电缆的情况。
专利文献1：美国专利第6713891号
专利文献2：美国专利第6609867号
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种适合于悬挂大重量的电缆的电缆支承结构。
在本发明的一观点中，风力发电装置具备：塔；搭载在塔的上部的舱室；在塔的内部从舱室向下方悬挂的电缆；一端与风力发电装置的特定位置连结的长度可变机构；与长度可变机构的另一端连结的电缆夹紧器。特定位置与电缆夹紧器之间的距离能够通过长度可变机构进行调节。电缆夹紧器具备能够变形的筒状的网，电缆通过网的内部。
优选，特定位置与电缆夹紧器之间的距离通过长度可变机构调节成使电缆在电缆夹紧器与特定位置之间微小地松弛。
在一实施方式中，长度可变机构具备松紧螺纹扣。
该风力发电装置优选还具备支承电缆的另一电缆支承结构时，长度可变机构的一端与电缆支承结构连结。在一实施方式中，该电缆支承结构具备：具有与电缆对应的形状，且以包围电缆的方式安装在电缆上的外罩；将外罩按压到所述风力发电装置的结构部件上的螺栓。在一实施方式中，该结构部件是安装在舱室的下部框架上的通道爬梯。
在本发明的另一观点中，用于支承电缆的电缆支承结构具备：一端与特定位置连结的长度可变机构；与长度可变机构的另一端连结的电缆夹紧器。特定位置与电缆夹紧器之间的距离能够通过长度可变机构进行调节。电缆夹紧器具备能够变形的筒状的网，电缆通过网的内部。
根据本发明，提供一种适合于悬挂大重量的电缆的电缆支承结构。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式中的风力发电装置的结构的侧视图。
图2是表示一实施方式中的塔的内部结构的立体图。
图3是图示一实施方式中的将电缆安装于通道爬梯的结构的侧视图。
图4是图示一实施方式中的将电缆安装于通道爬梯的结构的图。
图5A是图示一实施方式中的UB外罩结构的俯视图。
图5B是图示图5A的UB外罩结构的侧视图。
图5C是表示图5A的UB外罩结构的UB外罩的结构的剖视图。
图6是表示一实施方式的电缆夹紧器结构所使用的钩环及松紧螺纹扣的结构的立体图。
图7是表示一实施方式中的引线夹紧器的结构的侧视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一实施方式的风力发电装置1的结构的侧视图。风力发电装置1具备：竖立设置在基础6上的塔2；设置在塔2上端的舱室3；相对于舱室3以可旋转的方式安装的旋翼头4；安装在旋翼头4上的风车翼5。通过旋翼头4和风车翼5构成风车转子。在风力的作用下，风车转子旋转时，风力发电装置1产生电力，并将电力向与风力发电装置1连接的电力系统供给。
图2是表示塔2的内部结构的概观图。在本实施方式中，电缆7、8、9从舱室3悬挂。支承电缆7、8、9的结构是本实施方式的主题。以下，对设置在塔2内部的结构体和支承电缆7、8、9的结构进行详细说明。
在塔2的内壁上，沿垂直方向安装爬梯11，而且，设有上方平台12和下方平台13。在上方平台12和下方平台13上设有开口，爬梯11通过这些开口。作业人员能够攀登爬梯11而到达上方平台12。
在舱室3的下部框架14上设有用于供作业人员出入的开口14a，接近该开口而将通道爬梯15安装在下部框架14的下表面。通道爬梯15以包含舱室3的回旋轴且垂直延伸的方式安装。作业人员能够从上方平台12攀登通道爬梯15，而进入到舱室3的内部。在本实施方式中，电缆7、8、9通过通道爬梯15的内部，并安装悬挂在通道爬梯15上。即，通道爬梯15作为对电缆7、8、9进行引导的电缆引导器起作用。关于将电缆7、8、9安装在通道爬梯15上的结构在后面进行详细说明。电缆7、8、9从通道爬梯15向下方延伸而通过上方平台12上设置的开口。
在塔2的内壁的上方平台12与下方平台13之间的位置上安装电缆卷筒16。从通道爬梯15悬挂的电缆7、8、9沿着电缆卷筒16的上表面配线，而且，向电缆卷筒16的下方引导。电缆卷筒16具有对从通道爬梯15悬挂的电缆7、8、9施加向下方的弯曲(downward curve)17的功能。向下方的弯曲17的存在对于容许舱室3回旋时的电缆7、8、9的扭转来说有用。即使舱室3回旋而对电缆7、8、9施加扭转，该扭转也会被向下方的弯曲17吸收，在电缆卷筒16的下方，即使舱室3回旋，电缆7、8、9也不移动。这在为了容易地进行电缆7、8、9与地上设置的设施连接的方面有效。
图3图示了本实施方式中的将电缆7、8、9安装于通道爬梯15的结构。在本实施方式中，为了支承电缆7、8、9而使用两个结构。一个是UB外罩结构，另一个是电缆夹紧器结构。电缆7、8、9分别通过三个UB外罩结构20安装在通道爬梯15上。而且，比电缆7的重量重的电缆8、9通过电缆夹紧器结构30进行悬挂。以下，对于UB外罩结构20及电缆夹紧器结构30进行详细说明。
图4是将电缆7、8、9通过UB外罩结构20安装在通道爬梯15上的部分的俯视图。通道爬梯15具有矩形的框架18，并以架设在该框架18的两个杆上的方式设置梁19a、19b。电缆7、8、9分别通过UB外罩结构20安装在梁19a、19b及框架18上。
图5A是UB外罩结构20的俯视图，图5B是UB外罩结构20的侧视图。需要说明的是，图5A、图5B图示了将电缆8安装在通道爬梯15的梁19b上的UB外罩结构20的结构，但其它的UB外罩结构20也具有同样的结构。
参照图5A，UB外罩结构20分别具备UB外罩21、螺栓22、螺母23、24。如图5C所图示，UB外罩21具备三个把持部件25和将把持部件25连结的连结部件26。各把持部件25具备由金属形成的芯部叶片25a和覆盖芯部叶片25a的表面的树脂层25b。作为芯部叶片25a，例如使用不锈钢(SUS304等)，作为树脂层25b，例如使用氯化乙烯。树脂层25b有助于防止电缆7、8、9的包覆的损伤，并增加作用在电缆7、8、9与UB外罩21之间的摩擦力。而且，如图5B所图示，在UB外罩21上设有收容螺栓22的槽21a。槽21a具有防止螺栓22偏离电缆7、8、9的轴向的功能。
参照图5A、图5B，在通过UB外罩21包裹电缆7、8、9的状态下将螺母23、24紧固在螺栓22的两端时，通过螺栓22将由UB外罩21包裹的电缆7、8、9按压到通道爬梯15的梁19b上。由此，将电缆7、8、9固定在梁19b上。通过使树脂层25b与电缆7、8、9抵接，而将电缆7、8、9牢固地固定，该树脂层25b具有沿着UB外罩21的电缆7、8、9的束的外周面的形状的凹凸且具有弹性。而且，设置在UB外罩21上的槽21a有助于防止螺栓22的错位，并牢固地固定电缆7、8、9。
作为螺母23、24，优选使用所谓“防松螺母(hard lock nut)”。防松螺母是指具备上螺母和下螺母的螺母组件，该上螺母具有凹部(recess)，该下螺母具有嵌入该凹部的突起(protrusion)。防松螺母在例如美国专利第6609867号所公开。
上述的通过螺栓22固定电缆的UB外罩结构20在电缆的重量增大时，有可能会导致无法充分支承电缆的情况。因此，在本实施方式中，以下所述的电缆夹紧器结构30用于支承重量大的电缆8、9。
返回图3，电缆夹紧器结构30具备一对钩环31、33、松紧螺纹扣32、电缆夹紧器34。图6是表示钩环31、33和松紧螺纹扣32的结构的概观图。钩环31具备U字型主体31a和销31b。同样地，钩环33具备U字型主体33a和销33b。钩环31与吊索20a连结，钩环33与电缆夹紧器34连结。在本实施方式中，吊索20a与安装在通道爬梯15上的UB外罩结构20的螺栓22连结。但是，吊索20a也可以与风力发电装置1的任意的结构部件连结。
松紧螺纹扣32具备主体部41、一对吊环螺栓42、43、一对螺母44、45。在主体部41的两端形成有两个内螺纹，吊环螺栓42、43与该内螺纹螺合。而且，吊环螺栓42、43分别插入螺母44、45。螺母44、45用于固定吊环螺栓42、43的位置。在将吊环螺栓42、43的位置调节成所希望的位置后，通过紧固螺母44、45，而能够将吊环螺栓42、43固定在所希望的位置。作为螺母44、45可以使用上述的防松螺母。吊环螺栓42、43分别具有环42a、43a。钩环31、33的销31b、33b分别通过环42a、43a，从而将钩环31、33与松紧螺纹扣32的两端连结。
此种结构的松紧螺纹扣32为了调节电缆夹紧器结构30的安装位置(在本实施方式中为通道爬梯15或UB外罩结构20)与电缆夹紧器34之间的距离而使用。使吊环螺栓42、43旋转时，环42a、43b的距离、即电缆夹紧器结构30的安装位置与电缆夹紧器34的距离进行变化。由此，能够将电缆夹紧器结构30的安装位置与电缆夹紧器34的距离调节成所希望的距离。
另一方面，图7是表示电缆夹紧器34的结构的侧视图。电缆夹紧器34具备环34a、连结索34b、网34c。环34a通过连结索34b与网34c结合。网34c具有柔软性，且具有对通过网34c的电缆8、9进行保持的功能。为了防止电缆8、9的损伤，优选将由弹性体形成的橡皮圈35卷绕在电缆8、9上。橡皮圈35设置在网34c与电缆8、9之间，能够有效地防止电缆8、9的损伤。
上述的结构的电缆夹紧器结构30如下所述悬挂并保持电缆8或9。参照图3，网34c在未安装于电缆8或9上的原来的状态下为带状。在网34c打开的状态下卷绕在电缆8或9，并通过金属丝来编织网34c的接缝。由此，网34c成为筒状，电缆8或9被网34c包裹。然后，一方的钩环31通过吊索20a悬吊于UB外罩结构20的螺栓22，并在电缆8、9通过了网34c的状态下将电缆夹紧器34的环34a悬挂于另一方的钩环33。此时，在电缆8、9通过了网34c的状态下，重力作用于电缆8、9时，由于作用在网34c与电缆8、9之间的摩擦力的作用，使得网34c沿电缆8、9的轴向延伸，而网34c的直径缩小。由此，网34c保持电缆8、9。
为了使电缆8、9的重量作用于电缆夹紧器34的网34c，电缆8、9在比电缆夹紧器34靠上方微小松弛的情况有效。在本实施方式中，通过松紧螺纹扣32调节电缆夹紧器34与悬挂位置(在本实施方式中为通道爬梯15)的距离，而对电缆8、9施加微小的松弛。由此，使电缆8、9的重量充分地作用于网34c，而对电缆8、9施加有效的保持力。
如上构成的电缆夹紧器结构30的一个优点是当电缆8、9的重量增加时，使网34c沿轴向延伸的力增强，因此网34c保持电缆8、9的力也增强。具有此种特性的本实施方式的电缆夹紧器结构30适合于保持重量大的电缆8、9。
电缆夹紧器结构30的另一优点是由于具有沿着电缆的纵长的形状，因此容易与另一电缆支承结构并用。在本实施方式中，UB外罩结构20和电缆夹紧器结构30为了将电缆8、9安装于通道爬梯15而并用。这能够更牢固地保持电缆8、9。此时，电缆夹紧器结构30的钩环31通过吊索20a与UB外罩结构20连结，有助于支承电缆8、9的结构的省空间化。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明并未解锁为限定在上述的实施方式。本发明的实施方式能够进行各种变更的情况对于本领域技术人员来说不言自明。例如，在上述实施方式中，UB外罩结构20和电缆夹紧器结构30用于将电缆7、8、9安装于通道爬梯15而使用，但UB外罩结构20和电缆夹紧器结构30能够在各种位置支承电缆7、8、9而使用。例如，UB外罩结构20和电缆夹紧器结构30也可以在电缆卷筒16的下方用于支承电缆7、8、9。

Claims (3)

1.一种风力发电装置，其具备：
塔；
搭载在所述塔的上部的舱室；
在所述塔的内部从所述舱室向下方悬挂的电缆；
一端与所述风力发电装置的特定位置连结的长度可变机构；
与所述长度可变机构的另一端连结的电缆夹紧器，
所述特定位置与所述电缆夹紧器之间的距离能够通过所述长度可变机构进行调节，
所述电缆夹紧器具备能够变形的筒状的网，
所述电缆通过所述网的内部，
重力作用于所述电缆时，由于作用在所述网与所述电缆之间的摩擦力的作用，使得所述网沿所述电缆的轴向而向下方延伸，而所述网的直径缩小，由此，所述网保持所述电缆，
所述风力发电装置还具备支承所述电缆的另一电缆支承结构，
所述长度可变机构的所述一端与所述电缆支承结构连结。
2.根据权利要求1所述的风力发电装置，其中，
所述电缆支承结构具备：
具有与所述电缆对应的形状，且以包围所述电缆的方式安装在所述电缆上的外罩；
将所述外罩按压到所述风力发电装置的结构部件上的螺栓。
3.根据权利要求2所述的风力发电装置，其中，
所述结构部件是安装在所述舱室的下部框架上的通道爬梯。
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