CN104919176B - 风轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风轮机，该风轮机包括机舱和转子，所述转子能围绕轴线相对于所述机舱旋转。所述转子包括安装在转子中心结构上的多个叶片并且适于被停驻在多个停驻位置中。每个所述停驻位置均提供至少两个同时出现的通道，所述通道适合人员从所述机舱穿过而进入所述转子中心结构中的内空间。每个通道均由通向所述机舱中的机舱开口与通向所述转子中心结构中的匹配的RCS开口连通而形成。

Description

风轮机
技术领域
本发明涉及一种包括转子的风轮机，所述转子适于被停驻，使得从机舱到转子中心结构的入口得以形成。
背景技术
风轮机通常具有机舱和转子，转子能相对于包含电气发电部件的机舱旋转。转子包括安装在轮毂上的多个叶片。有时有必要在轮毂中执行维护任务或维修，在这种情况下更换部件(有时是人员)需要被运送到轮毂的内部中。常规地，这些更换部件和/或人员使用吊车经由位于轮毂顶部的开口被运送到轮毂的内部中。
如果开口出于某些原因变得堵塞，或者如果例如由于轮毂相对于机舱的取向使出入开口变得困难，则潜在的危险事件可能发生。
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供一种改进的风轮机，并且尤其是提高与维护和/或维修风轮机相关的安全性。
根据第一方面，本发明提供了一种风轮机，该风轮机包括机舱和转子，所述转子能围绕轴线相对于所述机舱旋转，所述转子包括安装在转子中心结构上的多个叶片并且适于被停驻在多个停驻位置中，其中每个所述停驻位置均提供至少两个同时出现的通道，所述通道适合人员从所述机舱穿过而进入所述转子中心结构中的内空间，每个通道均由通向所述机舱中的机舱开口与通向所述转子中心结构中的匹配的RCS开口连通而形成。
所述转子中心结构可包括承载所述多个叶片的轮毂。在另选实施方式中，所述转子中心结构可进一步包括整流罩，所述整流罩可设置成覆盖所述轮毂和/或改进所述轮毂和叶片接口的气体动力学特性。
所述转子中心结构适于被停驻在多个停驻位置中。可例如基于必须要在所述转子中心结构中进行的维护和/或维修工作来选择所述停驻位置。相应地，所述停驻位置可提供所述叶片的不同取向，例如一个叶片竖直或水平的位置。
所述转子中心结构的所述内空间可以位于所述轮毂的内侧，或者所述内空间可以位于所述轮毂和整流罩之间。
每个通道由机舱开口和匹配的RCS开口形成。所述机舱开口是形成在所述机舱的壁中的开口，而所述RCS开口(即转子中心结构开口)是形成在所述转子中心结构的壁中的开口，诸如轮毂的壁或整流罩的壁。为了提供适合人员通过的至少两个同时出现的通道，所述机舱和所述转子中心结构均各自包括至少两个开口，即所述风轮机包括至少两个机舱开口和至少两个RCS开口。
所述机舱开口和所述匹配的RCS开口可具有相同或不同的形状和/或尺寸。
此外，两个机舱开口的尺寸和形状可相同或不同。这也可适用于两个RCS开口的情况。因此，匹配的一对机舱开口和RCS开口意味着所述两个开口协作，以允许经由该匹配的一对开口从所述机舱出入所述转子中心结构的所述内空间。
所述开口的尺寸可允许人员合理地自由通过所述开口。此外，所述开口中的至少一些的尺寸可大到足以使人员在通过所述开口时携带工具、备件或其它物品。
当所述转子被停驻在停驻位置时，出现至少两个通道，每个通道均由机舱开口与RCS开口连通而形成。连通可通过使机舱开口和RCS开口对准来实现。“对准”在本文中意味着，当与所述轴线平行地观察时，机舱开口与RCS开口至少部分地重叠。然而，当所述机舱开口和所述RCS开口未对准时，也可实现连通。在后一种情况下，维护和/或维修人员可首先穿过其中一个所述开口，然后在穿过所述开口中的第二开口之前会不得不侧向地和/或向上或向下移动。
机舱开口可在一个停驻位置中与一个RCS开口连通以形成通道，而在另一停驻位置中同一机舱开口可与另一RCS开口连通以形成通道。在第三停驻位置中，同一机舱开口可不与RCS开口连通，从而不形成为通道的一部分。同样地，RCS开口可在一个停驻位置中与一个机舱开口连通以形成通道，而在另一停驻位置中同一RCS开口可与另一机舱开口连通以形成通道。在再一停驻位置中，同一RCS开口可不与机舱开口连通。
由于所述停驻位置中的每个均提供至少两个同时出现的从所述机舱进入所述转子中心结构的内空间的通道，本发明可以看作提供在用于进入所述转子中心结构的通道出于某些原因被堵塞或者出入所述通道困难时离开所述转子中心结构的逃生通道。
所述风轮机可包括制动系统，所述转子可以借助所述制动系统被停止在所述停驻位置中。所述制动系统可包括控制器和传感器，使得可以确定所述停驻位置，并且例如基于用户选择的停驻位置可自动地操作所述制动器。用户可例如在6个或更多个预定位置之间进行选择，每个预定位置均提供两个在所述机舱和所述转子中心结构之间的通道。
为了在叶片和所述转子中心结构之间的接口处保持或进行维修作业，有利的是能够定位所涉及的叶片，其中所述叶片的纵向方向是基本水平的。为了方便该作业，所述停驻位置可包括六个不同位置，其中所述叶片之一的纵向方向是基本水平的。从所述机舱进入所述转子中心结构中的内空间的所述至少两个同时出现的通道的位置可取决于哪个叶片水平地定位。
可通过定位所述叶片之一使得该叶片的纵向方向是基本竖直的而便于一些类型的维护和/或维修作业。因此，所述停驻位置可包括六个不同位置，其中所述叶片之一的纵向方向是基本竖直的。由于可能优选的是使所述转子停驻成使得所涉及的叶片向下延伸而非向上延伸，三个竖直向下延伸的位置可能是主要相关的。
可通过将所述机舱开口中的至少两个设置成使得它们位于所述机舱中的不同竖直水平而便于进入所述转子中心结构。可基于必须在哪里进行作业而选择所述转子中心结构的入口，由此到作业场所的距离可以最小化。使距离最小化也可通过将所述通道定位在所述转子开口的相反两侧的如下说明来实现。
由于所述转子中心结构可在所述机舱外侧附接至转子轴，所述机舱开口中的至少一个可形成在所述机舱的端壁中，该端壁可面对所述转子中心结构。应该理解的是，“面对”意味着所述端壁与所述转子中心结构对置，使得它们或者彼此平行或者被定位成使得两者之间的角度在0度至45度的范围内，诸如0度至30度，或者诸如0度至15度。所述端壁和所述转子中心结构之间的距离可在顶部或者在底部较大。此外，所述端壁可相对于所述转子中心结构倾斜，使得其间的距离在所述轴线的右侧比左侧大，反之亦然。
所述转子可延伸穿过形成在所述端壁中的转子开口。所述机舱开口和所述RCS开口可设置成使得所述至少两个通道设置在所述转子开口的相反两侧，从而提供从一个通道到另一通道的更大距离。这在万一所述转子中心结构的一个区域中着火时会是特别相关的，因为所述至少两个通道之间的距离越远，另一通道也因着火而被堵塞的可能性会越小。
然而，根据本发明的风轮机可包括这样的转子中心结构，该转子中心结构适于被停驻在其中所述至少两个通道设置在所述转子开口的相反两侧的停驻位置并且可适于被停驻在其中所述至少两个通道位于所述转子开口的相同侧的其它停驻位置。此外，所述通道中的至少一个可位于垂直于所述转子开口的位置。
所述机舱开口中的至少一个可形成在相对于所述轴线倾斜的机舱壁中，即所述机舱壁可定位成不垂直于所述轴线，使得相对于所述轴线所成的角度大于零度且小于90度，优选地为10度至80度，更优选地为30度至60度。所述机舱壁可如此相对于所述机舱的所述端壁倾斜。
同样地，所述RCS开口中的至少一个可面对所述机舱。所述RCS开口可形成在所述转子中心结构的壁元件中，例如形成在所述轮毂或所述整流罩的壁元件中。
所述机舱的所述端壁与所述转子中心结构之间的距离可在30mm至150mm的范围内，诸如在50mm至90mm的范围内，从而确保必须从所述机舱进入所述转子中心结构的人员不暴露于在所述机舱和所述转子中心结构之间跌落的风险中。
相对于所述轴线倾斜的所述机舱壁可形成为所述机舱的所述端壁的上部的一部分，从而在所述端壁中形成一凹部。这在以下情况下可能是尤其有利的，即所涉及的所述机舱开口和所述RCS开口未对准，使得在从所述机舱进入所述转子中心结构(反之亦然)之前，人员不得不在所述机舱和所述转子中心结构外侧侧向地和/或向上或向下移动。通过在凹部中形成所述倾斜的机舱壁，所述凹部可防止人员跌落。
在包括轮毂和整流罩两者的实施方式中，所述通道中的至少一些可包括三个开口，因为所述RCS开口中的至少一些可包括位于所述轮毂中的开口和位于所述整流罩中的另外开口。
如果所述轮毂被整流罩覆盖，则位于所述轮毂中的所述开口的至少一个可包括由轻质材料(比如帆布)制成的闭合结构，如此闭合结构在紧急情况可容易拆除。借助附接结构可进一步便利所述闭合结构的拆除，所述附接结构包括拉链、诸如VelcroTM的钩环紧固件结构、多个卡扣紧固件或类似结构。
所述整流罩的尺寸可允许人员在所述整流罩和所述轮毂之间限定的有限空间内移动。这可方便所述轮毂、所述整流罩和/或所述叶片的不同部件的维护和维修。
由于如果人员错误地尝试穿过在实际停驻位置中未形成为通道的一部分的机舱开口或RCS开口，则潜在的危险情况可能会发生，所述通道中的至少一个可包括适于挡上该开口的闭合结构。所述闭合结构可仅挡上所述开口中的一个，或者所述闭合结构可另选地适于同时挡上机舱开口和RCS开口两者。如进一步另选地，所述闭合结构可包括两个单独的闭合元件，即用于挡上机舱开口的机舱闭合元件和用于挡上RCS开口的RCS闭合元件。在两个单独的闭合元件的情况下，可同时操作这些元件，以方便打开和闭合所述通道。
在一个实施方式中，所述闭合结构可包括机舱舱口和RCS舱口。所述舱口可分别被铰接地连接到所述机舱和所述转子中心结构。另选地，所述舱口中的至少一个可适于从所述开口完全拆除。这在仅有有限空间因此阻碍了所述机舱开口和RCS开口的打开和闭合的场合可能是尤其有利的。
所述机舱和/或所述转子中心结构可包括至少一个固定装置，所述至少一个固定装置适于承载已从关联的开口拆除的机舱舱口和/或RCS舱口，以允许从所述机舱出入所述RCS结构。
所述风轮机可包括安全结构，所述安全结构适于在至少两个机舱开口与两个匹配的RCS开口连通时释放所述闭合结构。为了增加安全性，所述安全结构可适于仅在至少两个机舱开口与两个匹配的RCS开口连通时释放所述闭合结构。所述安全结构可包括控制器和传感器，使得可以确定所述机舱开口和所述RCS开口的位置。例如基于用户选择的停驻位置，可自动地操作所述安全结构。
然而，可以打开与匹配的RCS开口不连通的机舱开口，因为机舱开口可用于监测目的。作为例子，当叶片要被安装到所述轮毂时，可打开机舱开口。位于所述机舱中的人员可监视经由所述机舱开口的安装。
根据第二方面，本发明提供了一种在风轮机的机舱和转子中心结构之间建立入口的方法，所述转子中心结构能围绕轴线相对于所述机舱旋转，所述方法包括以下步骤：
-设置通向所述机舱中的多个机舱开口；
-设置通向所述转子中心结构中的多个RCS开口；以及
-预先限定多个停驻位置，其中所述停驻位置中的每个均提供至少两个同时出现的通道，所述通道适合人员从所述机舱穿过而进入所述转子中心结构中的内空间，每个通道均由所述机舱开口之一和所述RCS开口之一提供。
应该理解的是，技术人员将容易认识到，与本发明的第一方面组合描述的任何特征还可以与本发明的第二方面组合，反之亦然。
根据本发明的第一方面的风轮机非常适合执行根据本发明的第二方面的方法步骤。上文关于风轮机所阐述的要点因此同样适用于该方法。
附图说明
现在将参考附图进一步描述本发明的实施方式，其中：
图1至图3示出了机舱和转子中心结构的不同视图；
图4示出了从正面观看的机舱；
图5示出了从后面观看的转子中心结构；
图6和图7示出了从转子中心结构正面观看的机舱和转子中心结构；以及
图8和图9示意性地示出了两个不同的停驻位置。
具体实施方式
应该理解的是，虽然指明了本发明的实施方式，但详细说明和具体示例仅通过例示的方式给出，因为根据该详细说明，本发明精神和范围内的各种变化和修改将对本领域技术人员变得显而易见。
图1至图3示出了形成风轮机(未示出)的一部分的机舱1和转子中心结构2的不同视图。风轮机包括机舱1和转子，转子能围绕轴线相对于机舱1旋转。转子包括安装在转子中心结构2上的多个叶片(未示出)，并且适于停驻在多个停驻位置中。每个停驻位置均提供至少两个同时出现的通道11、12，通道11、12适合人员通过(见图8和图9)，从机舱1进入转子中心结构2中的内空间4。每个通道11、12均由通向机舱1中的机舱开口5与通向转子中心结构2中的匹配的RCS开口6连通而形成。
转子中心结构2包括轮毂(未示出)和覆盖轮毂的整流罩2。
机舱开口5是形成在机舱1的外壁中的开口，而RCS开口6是形成在转子中心结构2的外壁中的开口。在例示的实施方式中，六个机舱开口5形成在面对转子中心结构2的端壁7中。
然而，其中一个机舱开口5'形成在相对于转子轴线倾斜的机舱壁7'中，由此机舱壁7'被定位成不垂直于该转子轴线。
在例示的实施方式中，三个RCS开口6形成在转子中心结构2的壁元件8中，该壁元件8面对机舱1。
机舱1的端壁7与转子中心结构2的壁元件8之间的距离大约为80mm，以确保从机舱1进入转子中心结构2的人员不暴露于在机舱和转子中心结构之间跌落的风险中。
相对于机舱的端壁7倾斜的机舱壁7'形成为端壁的一部分，由此一凹部形成在端壁中。该凹部就所涉及的机舱开口5、5'和RCS开口6并未对准的停驻位置来说是尤其有利的，在这种情况下，在从机舱进入转子中心结构(反之亦然)之前，人员必须在机舱1和转子中心结构2的外侧侧向地移动。通过在凹部中形成倾斜的机舱壁，凹部可防止人员跌落。
在例示的实施方式中，机舱开口5、5'和RCS开口6就形状和尺寸来说均是基本相同的。
图4示出了从正面观看的机舱1，其中转子中心结构已被略去，由此可以看到七个机舱开口5、5'中的每个。三个机舱开口5定位在转子轴线(未示出)的一侧，而另外三个机舱开口定位在转子轴线的相反侧。位于机舱1中间的大转子开口9用于主轴，并且通常不允许出入机舱。
图5示出了从后面观看的转子中心结构2，其中机舱已被略去，由此可以看到该实施方式的三个RCS开口3中的每个。
图6和图7示出了从转子中心结构正面观看的机舱1和转子中心结构2。图6示出的停驻位置主要与维护和修理任务相关地使用，而图7示出的停驻位置主要与叶片的安装或更换相关地使用。当将叶片(未示出)附接至叶片凸缘10时，可由人员透过机舱开口5之一(即相对于叶片凸缘10居中地定位的机舱开口5a)向外看来监视工作。
图8和图9示意性地示出了两个不同的停驻位置。各停驻位置分别对应于图6和图7的停驻位置。由实线示出了机舱开口5，而由虚线示出RCS开口3。
图8示出的停驻位置提供了三个同时出现的从机舱1进入转子中心结构2的内空间4的通道11。每个通道11由通向机舱中的机舱开口5、5'与通向转子中心结构中的匹配的RCS开口6连通而形成。在该停驻位置，相连通的机舱开口和RCS开口被对准。
图9示出的停驻位置提供了两个同时出现的从机舱1进入转子中心结构2的内空间4的通道12。每个通道12由通向机舱中的机舱开口5、5'与通向转子中心结构中的匹配的RCS开口6连通而形成。在该停驻位置，其中一个通道12'包括对准的机舱开口5和RCS开口6，而另一个通道12”包括未对准的机舱开口5'和RCS开口6。
当使用通道12”时，在从机舱进入转子中心结构(反之亦然)之前，人员必须在机舱1和转子中心结构2的外侧侧向地移动。该路线由箭头13来指示。所涉及的机舱开口5'定位在倾斜的机舱壁7'中。该机舱壁7'位于凹部中。同样地，所涉及的RCS开口3被定位成面对凹部。因此，当沿着由箭头13指示的路径使用通道12”时，凹部可防止人员跌落。

Claims (15)

1.一种风轮机，该风轮机包括机舱、转子和制动系统，所述转子能围绕轴线相对于所述机舱旋转，所述转子包括安装在转子中心结构上的多个叶片并且适于被停驻在多个停驻位置中，其中每个所述停驻位置均提供至少两个同时出现的通道，所述通道适合人员从所述机舱穿过而进入所述转子中心结构中的内空间，每个通道均由通向所述机舱中的机舱开口与通向所述转子中心结构中的匹配的转子中心结构开口连通而形成，并且其中，所述制动系统被构造成将所述转子停止在所述停驻位置中。
2.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述停驻位置包括六个不同位置，在这些位置中所述叶片之一的纵向方向是基本水平的。
3.根据权利要求1或2所述的风轮机，其中，所述停驻位置包括六个不同位置，在这些位置中所述叶片之一的纵向方向是基本竖直的。
4.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述机舱开口中的至少两个位于所述机舱中的不同竖直水平。
5.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述机舱开口中的至少一个形成在所述机舱的端壁中，所述端壁面对所述转子中心结构。
6.根据权利要求5所述的风轮机，其中，所述转子延伸穿过形成在所述端壁中的转子开口，并且所述至少两个同时出现的通道设置在所述转子开口的相反两侧。
7.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述机舱开口中的至少一个形成在相对于所述轴线倾斜的机舱壁中。
8.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述转子中心结构开口中的至少一个面对所述机舱。
9.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述通道中的至少一个包括适于挡上所述开口的闭合结构。
10.根据权利要求9所述的风轮机，所述风轮机包括安全结构，所述安全结构适于在至少两个机舱开口与两个匹配的转子中心结构开口连通时释放所述闭合结构。
11.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述转子中心结构包括轮毂和覆盖所述轮毂的整流罩。
12.根据权利要求11所述的风轮机，其中，所述转子中心结构开口设置在所述整流罩中。
13.根据权利要求11或12所述的风轮机，其中，在所述整流罩和所述轮毂之间限定一有限空间。
14.根据权利要求1所述的风轮机，其中，当所述机舱开口与所述转子中心结构开口对准时该机舱开口与该转子中心结构开口连通。
15.一种在风轮机的机舱和转子中心结构之间建立入口的方法，所述转子中心结构能围绕轴线相对于所述机舱旋转，所述方法包括以下步骤：
-设置通向所述机舱中的多个机舱开口；
-设置通向所述转子中心结构中的多个转子中心结构开口；
-设置制动系统，该制动系统被构造成将转子停止在多个停驻位置中；以及
-预先限定所述多个停驻位置，其中所述停驻位置中的每个均提供至少两个同时出现的通道，所述通道适合人员从所述机舱穿过而进入所述转子中心结构中的内空间，每个通道均由所述机舱开口之一和所述转子中心结构开口之一提供。
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