CN107429673A - 具有液体回路的风能设备和用于其的部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有吊舱的风能设备，所述风能设备具有至少一个液体回路(1)，所述液体回路具有：冷却液；用于通过冷却液冷却风能设备的部件的冷却部段；用于将冷却液冷却的再冷器(4)；用于引导冷却液的管路系统(2)；和用于保持液体回路(1)的运行压力的平衡容器(8)，其中平衡容器(8)通过液柱的静压在液体回路(1)中产生压力。

Description

具有液体回路的风能设备和用于其的部件

技术领域

本发明涉及一种风能设备，所述风能设备具有至少一个液体回路和平衡容器并且本发明涉及这种液体回路。此外，本发明涉及一种用于运行风能设备的以及用于运行风能设备的液体回路的方法。

背景技术

特别是为了冷却目的，在风能设备中可以使用液体回路，所述液体回路将冷却液、尤其具有添加物的水引导经过相应的要冷却的部件。在此，该结构通常使得在液体回路中，冷却介质被引导至、尤其传送到至少一个要冷却的部件，并且在那里吸收所述部件的热量。这种部件例如能够是发电机或变流器。然后，将如此变热的液体继续引导至再冷器，在所述再冷器中液体再次释放存储的热量。然后，能够将如此再冷却的液体重新引导至要冷却的部件。原则上，这种冷却回路也能够更复杂地构成，并且例如冷却多个部件，所述冷却回路能够是可切换的和/或为了再次冷却而应用多个再冷器。

这种冷却回路具有最佳的或优选的压力或压力范围，所述冷却回路在所述压力下或在所述压力范围中工作。在用于风能设备的冷却回路中，所述压力或压力范围通常为大约0.8bar，即相对于环境压力0.8bar的过压。

为了在系统中、即在液体回路或冷却回路中保持这种压力，应用所谓的膜片-、囊-或金属伸缩软管式平衡容器。特别地，，已知具有用氮气填充的气囊的平衡容器。这种的气囊能够平衡冷却回路中的小的体积波动并且在此大致保持期望的压力。

这种平衡容器的缺点是：这种气体倾向于从囊中逐渐泄漏。这能够通过再填充冷却液来克服，其中再填充冷却液，使得再次设定期望的压力。但是在此，结果是：该气囊的气体体积逐渐由冷却液取代，直到该气囊不再具有其功能，并且也不再能够进行压力平衡。

在此尤其成问题的是：这种冷却回路通常安装在风能设备的吊舱中，进而维护是非常耗费的。冷却液的再填充也能够是极其耗费的。

迄今为止，没有发现避免上述问题的气囊或合适的气体，以至于迄今为止改进气囊仍显得困难。

德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到以下现有技术：DE 10 2014 205086 B3、DE 10 2008 017 376 A1、DE 20 2007 019 340 U1和JP H09-273 876 A。

发明内容

因此，本发明基于如下目的：针对上述问题中的至少一个。特别地，应改进风能设备的冷却回路进而改进风能设备本身，使得克服气囊所产生的问题。至少应相对于至今为止的已知方案提出一种替选方案。

根据本发明，提出根据权利要求1的风能设备。所述风能设备具有冷却回路，并且冷却回路包括：冷却液；用于通过冷却液冷却风能设备的部件的冷却部段；用于将冷却液冷却的再冷器；用于引导冷却液的管路系统；和用于保持液体回路的运行压力的平衡容器，，其中平衡容器通过液柱的静压在液体回路中产生压力。

因此，提出具有液体冷却回路的风能设备，所述液体冷却回路在没有膜片-、囊-或金属伸缩软管式平衡容器的情况下是可实现的。代替于此，设有平衡容器，所述平衡容器设置在一定高度上，使得形成液柱、即尤其水柱，所述液柱由此能够达到一定压力。在此，，优选应用设有附加物、尤其防冻剂的水。

因此，平衡容器在剩余的液体冷却回路中安置在相应的高度中，例如大致高于基准点8m，在所述基准点处测量压力。由此能够在基准点处保持大致0.8bar的压力。

优选地，平衡容器设置在所述吊舱上方，进而能够形成从该平衡容器到位于其下方的其余的液体回路的相应的液柱。

优选地，应用相对于UV辐射安全的容器，尤其金属容器，所述容器因此也能够设置在外部，在外部所述容器经受持续的UV辐射。

根据一个实施方式提出：液体回路具有从外部设置在吊舱上的再冷器，并且在所述再冷器上设置有平衡容器。由此能够尤其简化结构，并且再冷器能够通过吊舱上方的区域中的风良好地冷却，并且同时容纳平衡容器。由此能够以简单的方式和方法将平衡容器设置在液体回路的高点、尤其最高点上。由此也能够特别有效地防止：在再冷器中形成显著的进气，因为所述进气能够容易地向上泄漏到平衡容器中。

一个设计方案提出：平衡容器具有平衡阀。当在平衡容器中存在过压时，能够通过这种平衡阀向外卸压，或者当在平衡容器中存在相应的负压时，能够使压力从外部进入到平衡容器中。这尤其表示：在过压下，空气从平衡容器中排出；或者在负压下，空气能够流入到平衡容器中。优选地，所述平衡阀因此处于平衡容器的位于上方的位置处，使得由此没有冷却液漏出，而是仅在上方收集的空气漏出。

优选地，能够将如下过压设定为预定的过压，在所述过压下向外卸压。因此，当平衡阀达到或超过该预定的过压时，通过平衡阀卸压。此外或替选地提出：能够将如下负压设定为预定的负压，，在所述压力下从外部加压。相应地，当平衡容器中的压力为该预定的负压或所述压力低于环境压力较大的绝对值时，从外部加入空气或压力。

通过该平衡阀尤其可以使平衡容器与环境相通，而该平衡容器不用相对于环境完全地敞开。在液体回路中进而在平衡容器中的压力波动小的情况下，该液体回路保持为封闭的系统并且在所阐述的压力下才与环境相通。

根据另一实施方式提出：平衡容器具有观察窗口，，或与其耦联。这种观察窗口能够显示平衡容器中的液位，所述观察窗口尤其能够构成为垂直的玻璃管或有机玻璃管。液体以同样的程度在观察窗口中和在平衡容器中上升和下降。对此，观察窗口尤其在下方和上方分别连接在平衡容器上。

优选地，设有用于部分地、尤其绝大部分地包覆观察窗口的保护套，使得将观察窗口相对于到处漂浮的颗粒和/或强的风作用进行保护，但是仍然从外部可见，使得能够识别液位。在大致垂直的、管形的观察窗口的情况下，所述观察窗口能够在保护套的俯视图中大致U形地围绕，使得因此仅有一侧可见。

此外或替选地，根据一个实施方式提出：设有液位传感器。这种液位传感器能够满足与观察窗口类似的功能，然而所述液位传感器是电耦联的进而能够不同地被评估。特别地，对于液位传感器提出：所述液位传感器能够将其数据传输给评估装置，尤其传输给SCADA系统或经由SCADA系统传输。因此，液位传感器能够用于远程维护，以及观察窗口在实际观察时能够在现场使用。此外，经由观察窗口也能够执行液位传感器的功能检查，根据一个实施方式所提出，能够同时应用观察窗口和液位传感器。

优选地，设有用于将冷却液无压填入液体回路中、尤其在平衡容器处填入的填入接口。由此，能够以简单的方式在需要时再填充冷却液，或者必要时也更换冷却液。在此尤其有利的是：不需要在冷却回路中设置压力接口，相应地也不需要与其匹配的压力填入设备。此外，在此也存在更少的如下风险或甚至不存在如下风险，即这种填入开口能够引起密封性问题。这种无压的填入接口能够设置在上方，使得仅由于其设置方式在那里不能够排出冷却液，进而该填入接口不会变得不密封，或者当所述填入接口不密封时，也没有冷却液流出。

优选地，用于冷却的冷却回路与风能设备的至少一个发电机、变流器和/或整流器连接。因此，将冷却液引导穿过发电机、变流器和/或整流器以进行冷却，或者在那里分别在附近引导穿过相应的冷却装置，以便冷却发电机、变流器或整流器。由此能够以简单的方式和方法实现这些元件的冷却。

此外，根据本发明提出一种液体回路，所述液体回路配置用于在风能设备中应用，尤其在风能设备的吊舱中应用。因此，，所述液体回路在构造上匹配于尤其在吊舱中的条件。特别地，平衡容器在吊舱中或吊舱上设置在升高的位置处，以便经由相应的液柱供应冷却回路中的一定压力。

因此，提出一种液体回路，所述液体回路具有至少一个如在上文中结合风能设备的实施方式针对液体回路所描述的特征。此外，提出根据权利要求10的用于运行风能设备的方法。设备在此运行为，使得风能设备的元件通过冷却液冷却。优选地，风能设备和/或冷却回路如上面参考至少一个实施方式阐述的那样构成。

附图说明

下面，示例性地借助一个实施方式参照所附的附图详细阐述本发明。

图1示出风能设备的立体图。

图2示出冷却回路中的一部分的示意图。

图3示出再冷器连同平衡容器。

图4至6示出如图3中示出的平衡容器的细节。

具体实施方式

图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和导流罩110。转子106在运行时通过风置于旋转运动从而驱动吊舱104中的发电机。

图2示意地示出风能设备的液体回路1的一部分。该液体回路1示出管路系统2和再冷器4以及连接部位6，所述连接部位用于连接风能设备的部件的、即例如发电机、变流器或整流器的冷却部段。在此，在图2中为了简单性而没有示出这些部件。

为了保持液体回路1中的压力设有平衡容器8，所述平衡容器在此设置在再冷器4之上或上方。在此，平衡容器8经由在此仅示意性示出的连接管路10与液体回路1连接。这能够示例地以及部分地连接至再冷器4或管路系统2。

现在，经由所述平衡容器8能够在液体回路1中保持相对恒定的压力。这通过如下方式实现：平衡容器8高于液体回路的大部分设置，尤其高于管路系统的大部分设置。由此能够形成液柱、尤其水柱，所述液柱能够保持或产生压力。液体回路中的冷却液的液位的波动能够在平衡容器8中容易地平衡。这实现为，使得也能够在平衡容器8中观察到所述轻微的波动，但是这几乎不影响总液柱进而几乎不改变压力。

仅为了阐述目的也还绘出冷却回路1中的膜片-、囊-或金属伸缩软管式平衡容器99，但是根据本发明应当避免所述平衡容器。因此提出：取消该囊式平衡容器99，并且在那里尤其在没有所述囊式平衡容器99的情况下封闭管路系统2。

现在，将工作方式实现为，使得加热的冷却液12在连接部位6处流入到液体回路1的管路系统2中。该加热的冷却液12能够在要被冷却的部件中，即例如在发电机中变热。随后，冷却液12继续，例如通过未示出的输送泵，向上输送至再冷器4。所述再冷器4能够连同平衡容器8一起从外部设置在风能设备的吊舱上。对此，在图2中示出两个穿过部位14。在吊舱上能够经由支柱16固定再冷器4，所述支柱在此仅示意地示出。

因此随后，加热的冷却液12从下方流入再冷器4中，在那里被冷却并且作为已冷却的冷却液18离开再冷器4。已冷却的冷却液18随后经过一个穿过部位14通过管路系统到达连接部位6，并且从那里再次用于冷却，即在示例性提出的发电机中用于冷却。

如果现在出现波动，所述波动例如由于冷却介质的温度变化和随之产生的冷却介质的体积变化而产生，那么这种情况传递到平衡容器8上，所述平衡容器能够相应地进行平衡。对此能够设有连接管路10。此外，上升的空气也能够经由连接管路10中的至少一个到达平衡容器8中。这能够从液体回路1的不同的部位进行，即例如从管路系统2或再冷器4中进行。

图3示出具有套装的平衡容器8的再冷器4的较大的且示意性低的视图。为了简单性，应用相同的附图标记，尤其图2仅是示意图，相反，图3至6示出具体的实现方案。此外，再冷器4也在图3中借助支柱16支撑。

图3还示出其他的附件，即例如部分示出的管道结构20，所述管道结构例如能够容纳飞行警告灯或者风速计，在自此并不对其进行论述。

图3还示出液位传感器22的接口，所述接口在图6中放大示出。在那里，从上方经由所述接口22引入液位传感器并且在那里连接，所述液位传感器例如能够构成为长的柱形的体部，所述体部在那里伸入到平衡容器8中。能够经由连接管路24操纵和评估所述平衡容器，，所述连接管路在此被包套以进行保护。

直接与液位传感器，及其接口22相邻示出，观察窗口位于保护套26中。该保护套26在图3中还一定程度可见，但是在图5中以局部和立体图关于图3的右侧放大地示出。在此在图5中示出：该保护套26基本上从两侧和从上方保护观察窗口28，这仅在图3中可见。观察窗口从第三侧通过平衡容器8保护。在观察玻璃28中能够读出冷却液的目前的液位30。

在图2中示意地示出的连接管路10在图3中也可见并且在图4中放大地示出。在此，存在多个通风管路32，所述通风管路通到平衡容器8的上部区域9中。在此，通风管路32之一直接地与再冷器4连接，使得空气能够从再冷器4的所述上部区域排放到平衡容器8中。其他的通风管道32继续向外伸展，也伸入到风能设备的吊舱中，以便能够在那里对其他的部位通风。

此外，设有再抽吸管路34，经由所述再抽吸管路34将平衡容器8在用于液体交换的下部区域7中与其余的液体回路1、尤其管路系统2连接。

因此，针对该实施方式以及概括性地提出：通过应用平衡容器改进风能设备的液体回路，所述平衡容器尤其取代具有膜片、囊或金属伸缩软管的至今为止已知的压力平衡设备。因此，所提出的平衡容器在没有膜片且没有囊且没有金属伸缩软管的情况下，通过所述平衡容器利用液柱的静压的方式是可实现的。

在此有利的是：这种平衡容器是无磨损的并且能够实现系统的自动通风，这也能够称作为自动的通风设备。该系统能够不借助于附加的泵进行填充。该系统的正确的操作、尤其液位控制的执行或利用是极其简单的并且能够在没有辅助措施的情况下执行，因为尤其对此提出观察窗口。也能够提高液体回路进而风能设备整体的可用性，，因为所述冷却系统能够一眼被检查并且能够快速地识别故障。对于尤其已知的膜片-、囊-或金属伸缩软管平衡容器而言，当其已经较差地工作或者可能甚至完全不工作时，通常无法被识别。

因此，这种膜片-、囊-或金属伸缩软管平衡容器是磨损部件，所述磨损部件的操作是困难的并且其中必须正确地设定预压，因为否则会使整个设备经受功能受干扰的风险。特别地，必须每年检查这种预压，这是时间耗费的。同样自动的排气是不那么可行的，或者至少是存在风险的，因为由此如果所述排气不能按照规定封闭，那么系统就可能空转，而这是已经发生过的。为了填充，在至今为止的系统中强制性需要填充泵，因为系统处于压力下。当必须执行液位监控的传感器更换时，出现类似的问题，因为这仅借助系统的部分排空和必然的随后的再填充是可行的。因此，能够提高可用性并且实现系统操作的显著简化，由此可以降低人员的所需要的资质。

此外，还提出了将液位监控装置安置在如下部位处，在所述部位处可以在不用将系统部分排空的情况下进行传感器更换。观察窗口也安置在可易于触及的部位处，但是同时通过外部的机械作用被保护。

也提出，将容器的设计为，使得避免压力翻盖的打开，即尤其平衡阀的打开。因此提出：将平衡容器设计为，使得关于在容器中设有的空气量，空气体积的相应小的压力变化引起预期的波动，，所述波动尤其在容器中的液位的波动中可以观察到。

Claims (10)

1.一种具有吊舱的风能设备，所述风能设备具有：至少一个液体回路(1)，所述液体回路具有

冷却液；

用于通过所述冷却液冷却所述风能设备的部件的冷却部段；

用于将所述冷却液冷却的再冷器(4)；

用于引导所述冷却液的管路系统(2)；和

用于保持所述液体回路(1)的运行压力的平衡容器(8)，

其中所述平衡容器(8)通过液柱的静压在所述液体回路(1)中产生压力。

2.根据权利要求1所述的风能设备，其特征在于，所述平衡容器(8)设置在所述吊舱上方。

3.根据权利要求1或2所述的风能设备，其特征在于，所述液体回路(1)具有从外部设置在吊舱上的再冷器(4)，并且在所述再冷器(4)上设置有所述平衡容器(8)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备，，其特征在于，所述平衡容器(8)具有平衡阀，所述平衡阀尤其设计成，使得其

-从预定的过压起，向外部卸压，和/或

-从预定的负压起，向外部加压。

5.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备，，其特征在于，所述平衡容器(8)具有观察窗口(28)，和/或与观察窗口耦联，所述观察窗口能够显示所述平衡容器(8)中的液位，其中尤其设有用于部分地包覆所述观察窗口(28)的保护套(26)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备，，其特征在于，设有液位传感器(22)，以检测所述冷却液在所述平衡容器(8)中的液位(30)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备，，其特征在于，所述液体回路(1)、尤其所述平衡容器(8)具有用于无压填充所述冷却液的填入接口。

8.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备，，其特征在于，用于冷却的所述冷却回路与所述风能设备的至少一个发电机、变流器和/或整流器耦联。

9.一种用于在风能设备中应用的液体回路(1)，，所述风能设备具有吊舱，所述液体回路具有

冷却液；

用于通过所述冷却液冷却所述风能设备的部件的冷却部段；

用于将所述冷却液冷却的再冷器(4)；

用于引导所述冷却液的管路系统(2)；和

用于保持所述液体回路(1)的运行压力的平衡容器(8)，

其中所述平衡容器(8)通过液柱的静压在所述液体回路(1)中产生压力。

10.一种用于运行风能设备的方法，所述风能设备具有吊舱，所述风能设备具有至少一个液体回路(1)，所述液体回路具有

冷却液；

用于通过所述冷却液冷却所述风能设备的部件的冷却部段；

用于将所述冷却液冷却的再冷器(4)；

用于引导所述冷却液的管路系统(2)；和

用于保持所述液体回路(1)的运行压力的平衡容器(8)，

其中所述平衡容器(8)通过液柱的静压在所述液体回路(1)中产生压力，并且通过所述冷却液冷却所述风能设备的元件、尤其发电机、变流器和/或整流器。