CN103782030A - 具有圆周状空气引导塔壁加固体的风力涡轮机 - Google Patents

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Abstract

一种风力涡轮机塔（1），包括：塔壁（60）；至少一个形成在塔壁（60）的区段（S）中的入口（3），所述入口（3）用于将所述风力涡轮机塔周围的空气（10）引入至所述风力涡轮机塔；以及塔壁加固体（5），所述塔壁加固体支撑所述塔壁区段（S）的内圆周，并且所述塔壁加固体（5）限定了用于沿所述塔壁区段（S）的内圆周引导空气（10）的空气导管（40）。

Description

具有圆周状空气引导塔壁加固体的风力涡轮机
技术领域
背景技术
在工作期间，风力涡轮机将风的动能转化为电能。这种能量转化伴随有风力涡轮机的各种组件中的热损失。所产生的热需要被散发出去，以防止损坏风力涡轮机。
文件WO2010/069954A1描述了一种具有闭合空气冷却回路的风力涡轮机。外界空气被阻止进入风力涡轮机以保护电气设备不被盐分和湿气损害。风力涡轮机被分为若干平台。管道在风力涡轮机的上部和下部之间引导空气。
另一已知的散热方案基于一种包括塔壁和塔壁加固体的风力涡轮机塔，塔壁的一个区段中形成有至少一个入口以将风力涡轮机塔周围的空气引入到风力涡轮机塔中。
在这一解决方案中，风力涡轮机塔周围的“冷”的外界空气经由形成在塔壁中的入口被吸入至塔中。冷的外界空气随后带走过剩的热量。为了使这一解决方案工作，尤其必须满足两个条件。
第一个条件是：必须将大量的外界空气吸入至塔中以确保充分的冷却。因此，需要较大的入口，这不利于塔的静态稳定度。通常，塔的稳定性通过入口加固体来维持，所述加固体即内衬在入口的壁的上框架。但是入口的框架并非是令人满意的解决方案，因为其复杂、昂贵并且耗时。此外，限制了可形成在塔中的入口的数量。事实上，由于焊接该框架期间的热量输入的原因，在各入口之间需要有一小段距离。
第二个条件是：将冷的外界空气有效地引入并分配在塔的内部，以便冷空气能够吸收所产生的热量。
发明内容
因此本发明的目标是提供一种稳定的风力涡轮机塔，所述风力涡轮机塔能够有效地引入并分配外界空气，同时所述风力涡轮机塔简单、廉价并且建造快捷。
这一目标通过上述的风力涡轮机塔实现，其特征在于，塔壁加固体支撑所述塔壁区段的内圆周，并且在于，所述塔壁加固体限定了用于沿所述塔壁区段的内圆周引导空气的空气导管。
不管一个或多个入口所引发的缺陷如何，通过提供对具有至少一个空气引入入口的塔壁区段的内圆周进行支撑的塔壁加固体来维持所述风力涡轮机塔的稳定性。因此，不需对每个入口制造框架，这使得所述塔易于建造。
凭借由所述塔壁加固体限定的沿所述塔壁区段的内圆周引导空气的空气导管，空气在塔内被高效地分配。
根据优选实施例，本发明的风力涡轮机塔具有一个或多个独立的下述特征或这些特征的所有技术可行的组合：
-所述塔壁加固体包括插入到所述塔中的一块或更多块加固板，其中所述加固板或每块所述加固板的边缘紧贴所述塔壁区段的内圆周；
-所述加固板或每块所述加固板的表面与所述风力涡轮机塔的纵轴大致成直角；
-所述塔壁加固体包括位于所述入口或每个所述入口上方的上加固板和位于所述入口或每个所述入口下方的下加固板；
-所述加固板的数量为两块；
-所述塔壁加固体包括优选为圆柱形的连接部件，所述连接部件将所述上加固板连接至所述下加固板；
-所述连接部件充当空气引导装置；
-所述空气导管围绕所述空气引导连接部件并且位于所述上加固板和所述下加固板之间；
-所述空气引导连接部件包括与所述空气导管流体连通的通气孔，所述通气孔是在所述空气导管中流通的空气的出口；
-多个所述入口分布在所述塔壁区段的圆周上，并且优选地均匀分布在所述塔壁区段的圆周上；
-所述塔壁区段是所述塔壁的上三分之一部分；
-所述入口或每个所述入口是通向所述空气导管的入口。
本发明还涉及一种具有如上所限定的风力涡轮机塔的风力涡轮机。
附图说明
参考附图阅读对本发明的非限制性示例的下述说明，将更好地理解本发明，其中：
图1为贯穿根据本发明的风力涡轮机塔的优选实施例的纵剖面；
图2为根据图1中的箭头II的横截面。
具体实施方式
参考图1，图中示出了风力涡轮机塔1的纵剖面。塔1周围的空气的附图标记是10。塔1的纵轴用点划线X-X指示。风力涡轮机塔1包括塔壁60并且具有内径G。塔壁60界定塔1的内部空间R。塔壁60具有区段S，多个入口3形成在所述区段S中。优选地，区段S是塔壁60的上三分之一部分。
如可在图2中所见的，塔壁区段S具有内圆周C。在这一示例性的实施例中，具有四个椭圆形的空气入口3，所述椭圆形的空气入口3围绕塔壁区段S的圆周C均匀分布。但是，空气入口3的数量、形状以及分布也可以不同。
塔壁加固体5被插入至塔壁区段S。所述塔壁加固体5支撑塔壁区段S的内圆周。
塔壁加固体5包括：位于空气入口3上方的上加固板20、位于空气入口3下方的下加固板20′、连接两块加固板20，20′的连接部件30以及形成在连接部件30中的通气孔50。
优选地，每块加固板20，20′是直径为D的圆，所述直径D与塔1的直径G相对应。每个加固板20，20′具有边缘E和表面A。每个加固板20，20′的边缘E紧贴塔壁区段S的内圆周C。每个加固板20，20′的表面A大体垂直于塔1的纵轴X-X。
优选地，连接部件30是直径为d的圆柱，所述直径d小于加固板20，20′的直径D。
在所示的实施例中，通气孔50是连接部件30的圆柱形的壁中的开口。
加固板20，20′、连接部件30以及塔壁区段S共同限定出环形腔室40。环形腔室40围绕连接部件30并且位于上加固板20和下加固板20′之间。四个空气入口3是通向环形腔室40的入口，并且通气孔50是离开所述环形腔室40的出口。
塔壁加固体5充当空气引导装置，所述空气引导装置用于将冷的外界空气10引入到塔1以冷却塔的内部空间R。下面将在塔1为海上风力涡轮机塔的情况下描述这种空气引导效果。因为塔壁区段S位于塔1的上三分之一处，其在水溅射区上方，这意味着经由入口3吸入塔内的外界空气10中的盐含量和水含量相对较低。因此，外界空气10在能够被用于进行冷却之前需要较少的比如水分离的处理。
参考图2，空气10的流动路径由箭头F指示。由于圆形的几何结构，均匀的空气从外部流入到入口3中。外界空气10经由入口3被吸入到塔壁区段S中并且进入环形腔室40。环形腔室40充当空气导管，并且连接部件30充当空气引导装置，使得空气沿塔壁区段S的内圆周C朝向出口50被引导。通过朝向塔1底部的开口50离开空气导管40的空气将被进一步分配。
通过以上描述显而易见的是，本发明的方案尤其基于使用不仅能够用于加固所述塔还能够以可控制的方式引导冷却空气的塔壁加固体。
由于充当加强环的加固板20，20′的缘故，不再需要入口3的框架。
因为通气口50形成在连接部件30中，所述通气口50可随意设计而不会影响塔1的稳定性，并且无需更改入口3的布置。
由于塔壁加固体和塔壁60间的直接接合，可实现进入的空气和内部空气之间的气密性隔离。
此外，由于作为框架以及空气引导装置的塔壁加固体5的双重用途，不必为空气导管40提供额外的空间。实际上，所述空气导管40已经被包含在塔壁加固体5中。

Claims (13)

1.一种风力涡轮机塔（1），包括：
塔壁（60）；
至少一个形成在所述塔壁（60）的区段（S）中的入口（3），所述入口（3）用于将所述风力涡轮机塔周围的空气（10）引入至所述风力涡轮机塔；以及
塔壁加固体（5），
其特征在于，所述塔壁加固体（5）支撑所述塔壁区段的内圆周（C），并且在于，所述塔壁加固体限定了用于沿所述塔壁区段的内圆周（C）引导空气（10）的空气导管（40）。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机塔，其中，所述塔壁加固体（5）包括插入到所述塔（1）中的一块或更多块加固板（20，20′），其中所述加固板或每块所述加固板的边缘（E）紧贴所述塔壁区段（S）的内圆周（C）。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮机塔，其中，所述加固板或每块所述加固板（20，20′）的表面（A）与所述风力涡轮机塔（1）的纵轴（X-X）大致成直角。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机塔，其中，所述塔壁加固体（5）包括位于所述入口或每个所述入口上方的上加固板（20）和位于所述入口或每个所述入口下方的下加固板（20′）。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机塔，其中，所述加固板的数量为两块。
6.根据权利要求4或5所述的风力涡轮机塔，其中，所述塔壁加固体进一步包括优选为圆柱形的连接部件（30），所述连接部件（30）将所述上加固板连接至所述下加固板。
7.根据权利要求6所述的风力涡轮机塔，其中，所述连接部件（30）充当空气引导装置。
8.根据权利要求7所述的风力涡轮机塔，其中，所述空气导管（40）围绕所述空气引导连接部件（30）并且位于所述上加固板和所述下加固板之间。
9.根据权利要求7或8所述的风力涡轮机塔，其中，所述空气引导连接部件（30）包括与所述空气导管（40）流体连通的通气孔（50），所述通气孔是在所述空气导管中流通的空气的出口。
10.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机塔，多个所述入口（3）分布在所述塔壁区段的圆周（C）上，并且优选地均匀分布在所述塔壁区段的圆周（C）上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机塔，其中，所述塔壁区段是所述塔壁的上三分之一部分。
12.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机塔，其中，所述入口或每个所述入口是通向所述空气导管（40）的入口。
13.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机塔（1）的风力涡轮机。
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