CN109458309A - 风力涡轮机机舱平台结构 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种风力涡轮机机舱平台结构（1），其包括：梁组件，其具有至少两个梁（10），所述至少两个梁（10）布置成从机舱（20）的前部区域（FE）向外延伸超过所述机舱（20）的后端（BE）；以及平台组件（11），其安装到所述梁组件的向外延伸部分（L2）的下侧。本发明还描述了一种风力涡轮机（2），其包括安装在塔架（21）之上的机舱（20），以及固定到所述机舱（20）的这样的机舱平台结构（1）。

Description

风力涡轮机机舱平台结构

技术领域

本发明描述用于风力涡轮机的机舱平台结构，以及具有这样的机舱平台结构的风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机可以被安装在远程位置处，例如海上。技术人员可能需要定期接近机舱来进行维护，或根据需要来进行维修。在海上风力涡轮机或甚至在陆地上的远程定位的风力涡轮机的情况下，人员一般由直升机来携带和接回，因为这种运输方式相对较快。在非常高的风力涡轮机塔架的情况下，直升机也可以是优选的运输方式，这是因为从塔架上升和下降可能是耗时且危险的。

为此，这种风力涡轮机一般配备有可以支撑直升机的降落平台（即，“直升机降落平台”或“直升机停机坪”），或者当从悬停的直升机降下时可以支撑人员和材料的较小的降落平台（即，“直升机升降平台（heli-hoist platform）”或悬降平台（winchingplatform））。

通常只有在机舱具有足够大的尺寸时才能提供足够大以支撑直升机的平台。在一些方法中，直升机降落平台被设置在机舱的顶部上。在如下齿轮传动式风力涡轮机的情况下，这样的实现是可能的，即：该齿轮传动式风力涡轮机具有大型机舱和/或大型底座框架，以为降落平台提供结构支撑。在一种替代性方法中，风力涡轮机的机舱可以被成形为提供用作直升机升降平台的凹部。

直接传动式风力涡轮机一般不具有大型机舱或大型底座框架。已知提供从较小机舱的侧面或基部延伸的结构构件，以便承载直升机降落平台。

已知的构造一般显著地增加了风力涡轮机的总成本，从而通常需要专用的机舱设计或需要改变机舱设计，以便提供直升机停机坪或直升机升降平台所需的必要的结构支撑元件。

此外，使用已知类型的平台的任何人员的安全性可能会受到严重危害。特别是在直升机升降动作的情况下，能够抓住或钩住悬降设备的钩或缆索的任何结构元件都可能构成严重的风险。

因此，本发明的一个目的在于为风力涡轮机提供经济但安全的直升机接近方式。

该目的通过如权利要求1所述的风力涡轮机机舱平台结构和如权利要求10所述的风力涡轮机来实现。

发明内容

根据本发明，该风力涡轮机机舱平台结构包括：梁组件，该梁组件包括一对梁，该一对梁被布置成从机舱的前部区域向外延伸超过机舱的后端；以及直升机升降平台组件，其安装到该梁组件的向外延伸部分的下侧。

在本发明的背景下，所述梁组件的梁向外延伸超过机舱的后端或下风端。换句话说，所述梁组件的梁延伸到超出机舱的下风端的开放空间中。梁组件和机舱之间的任何附接点都处于机舱的顶部上和/或穿过机舱的顶部。有利地，与上述等同的已知结构形成对比，所述梁组件的梁不需要任何另外的支撑。此外，本发明的机舱平台结构有利地不需要对机舱设计进行任何改变。

如上面所解释的，直升机升降平台（也称为悬降区域或悬降平台）允许人员和材料（工具、更换部件等）从悬停就位的直升机降下到机舱的水平，以及被提升回到直升机。根据本发明的机舱平台结构的一个优点在于，平台已经在两侧上被由梁提供的保护屏障封闭，该保护屏障向外延伸超过机舱的后端。这是因为平台组件被安装到梁组件的向外延伸部分的下侧。可以假定平台组件延伸跨过分开该对梁的距离。通过将平台组件安装到梁的下侧，任何突出的机械连接都可以是“隐藏”的，即它们在直升机升降动作期间将不会造成危险。

根据本发明，所述风力涡轮机包括安装在塔架之上的机舱，以及固定到该机舱的本发明的机舱平台结构的实施例。

本发明的机舱平台结构可以在构造风力涡轮机时安装，或者例如可以在升级步骤中替换现有平台。在本发明的机舱平台结构就位的情况下，可以安全地执行任何直升机升降动作，并且可以有利地最小化对人员或直升机飞行员的风险。

本发明的特别有利的实施例和特征通过从属权利要求给出，如在以下描述中披露的。视情况可以结合不同权利要求类别的特征，以给出本文未描述的另外的实施例。

在下文中，可以假定风力涡轮机被安装在远程和/或离岸位置处。一般通过直升机将人员带到这样的风力涡轮机，这是因为这种运输方式相对较快。在不以任何方式限制本发明的情况下，还可以假定风力涡轮机是直接传动式风力涡轮机。当安装在直接传动式风力涡轮机上时，本发明的机舱平台结构特别有利，这是因为直接传动式风力涡轮机的机舱一般比可比较的齿轮传动式风力涡轮机的机舱更小和更短，并且直接传动式风力涡轮机的机舱的顶部或上表面一般不能用作直升机的降落表面或在直升机升降动作中用作人员的悬降区域。在不以任何方式限制本发明的情况下，可以在下文中假定平台被实现为直升机升降平台。在从悬停的直升机降下时，或者在等待被提升到悬停的直升机时，这样的平台支撑人员。当然，利用适当的尺寸和材料选择，本发明的机舱平台结构可以被实现为支撑直升机的降落平台。

所述平台组件可以按任何合适的方式来构造或实现。在本发明的一个优选实施例中，直升机升降平台组件包括安装到梁组件的向外延伸部分的下侧的托梁、杆或板条的布置结构。例如，一系列的平顶托梁、杆或板条（其将形成平台的底部）可以栓接或以其他方式紧固到梁的向外延伸部分的下侧。平台的托梁、杆或板条可成形为彼此邻接以实现紧密配合，从而在相邻的元件之间留下尽可能少的间隙。优选地，梁组件的梁分开足够的距离，并且以足够的量延伸超过机舱的后端，以实现可包含具有4米的最小直径的圆的悬降区域。以这种方式，所述机舱平台结构可以提供满足标准要求的悬降区域，例如，符合英国民航局颁布的标准。在本发明的一个优选实施例中，平台或底部形成在与机舱顶部相同的水平处，使得它呈现为机舱顶部的延伸。这种实现的一个优点在于所产生的有利地大的悬降区域或工作表面，这是因为机舱顶部的一部分可以贡献于整体的悬降区域。

直升机升降平台中的任何间隙或开口都可能在直升机升降动作期间造成风险，这是因为缆索端部处的钩可能到处摇摆并被卡在这样的间隙或开口中。任何突起也可能造成风险，这是因为它可能会缠住绳或缆索。因此，在本发明的一个特别优选的实施例中，机舱平台结构包括包层，该包层布置成在直升机升降平台组件的相关区域中覆盖基本上所有的间隙和/或突起。优选地，该包层至少在平台区域中覆盖任何间隙和/或突起，该平台区域即包括平台和围绕平台的梁的一部分的区域。该包层优选地还覆盖平台区域的外表面，即，梁的外壁和安装到梁组件的向外延伸部分的下侧的托梁、杆或板条的布置结构的任何外表面。

呈其最简单形式的梁组件可包括一对梁，沿机舱的每个外侧布置一个梁，以使之延伸超过机舱的下风端一段距离。在本发明的一个优选实施例中，机舱平台结构包括保护屏障，该保护屏障在梁的最外端之间延伸，使得直升机升降平台在三侧上被封闭。处于平台的后部处的保护屏障可以是端板，例如实心板、栏杆（带有包层）等。同样地，平台端板可包括形成风力涡轮机冷却布置结构的一部分的结构。平台端板的高度也优选地为至少1.5米高。所述端板还可以设有铰接的或以其他方式可移动的部段，其可以被用于促进服务设备的移动。

在本发明的另一优选实施例中，平台包括一个或多个舱口开口，以允许设备沿机舱的下风端（例如，在偏航驱动组件上的维修工作期间）降下通过平台，或者降落到地平面或海平面（例如，在更换大部件时）。为了容纳这样的舱口，平台的托梁、杆或板条被相应地布置。

梁组件的梁可以按任何合适的方式安装到机舱。在本发明的一个优选实施例中，梁从机舱的内部内固定到机舱。优选地，机舱和梁之间的机械连接使得梁组件也有助于机舱的整体结构刚度。

在本发明的机舱平台结构的一种直接的实现中，梁可以包括钢制工字梁或类似物，并且可以在工字梁的位于机舱的上表面上的部分之上栓接或焊接到机舱的结构框架。平台的托梁或桅杆（spar）也可以沿从机舱的下风端向外突出的部分焊接或栓接到梁的下侧。

然而，在本发明的一个优选实施例中，梁组件还通过提供屏障来实现安全功能。因此，优选地，梁组件的梁具有至少1.5m的高度，使得它能够满足适用的安全要求。替代性地，梁本身可以具有低于1.5米的高度，并且安装在梁上的附加的栏杆可以为保护屏障提供必要的高度。如果存在任何要封闭的间隙，这样的栏杆可以被覆盖在包层中。

在本发明的一个特别优选的实施例中，具有这种尺寸的梁至少部分地由复合材料构成。在这种有利的实施例中，梁组件的梁可以是基本上中空的，并且减小的重量可以允许该梁被制造为至少在降落平台的区域中具有有利的高度。例如，考虑到具有矩形或正方形截面的梁，所述“底部”可以包括钢板，该钢板可以被栓接或以其他方式紧固到机舱的上表面。其余的三个侧面（梁的“壁”和“顶部”）可以在复合模制过程中被模制成一件。当然，可以根据需要沿梁的长度间隔地包含或嵌入内部支柱或其他结构加强元件。这样的实现可以具有有利的低重量以及足够的结构强度。

除了轻和制造经济之外，梁组件的基本上中空的梁还能够具有另外的优点。例如，在本发明的一个特别优选的实施例中，梁的内腔可以借助于连接通路与机舱的内腔连接。例如，这允许将梁的中空内部用于增强风力涡轮机的冷却布置结构。在本发明的一个特别优选的实施例中，梁组件的梁包括进气口和进气风扇，该进气风扇布置在梁的内部中，以将冷却气流吸入到机舱的内部中。以这种方式，本发明的机舱平台结构的梁可以用于如下附加的目的，即：提供通向风力涡轮机的冷却布置结构的一个或多个进气口。优选地，所述风扇被放置在所述进气口中。

同样，在本发明的另一优选实施例中，梁组件的梁包括空气出口开口和出口风扇，该出口风扇布置在梁的内部中，以将加热的气流排出到机舱的外部。以这种方式，本发明的机舱平台结构的梁可以用于如下附加的目的，即：提供来自风力涡轮机的冷却布置结构的一个或多个空气出口开口。优选地，所述风扇被放置在所述空气出口开口中。此外，代替简单地将热废气排出到外部，一个或多个空气出口开口可以指向机舱顶部和/或平台，以便在寒冷条件下对这些表面进行除冰。以这种方式，在寒冷条件下被带到风力涡轮机的任何人员可以确定在他们降落时平台和机舱顶部没有冰。因此，可以显著提高任何这样的降落动作的安全性。

不应允许雨水或来自雪和冰的融水聚集在平台上。为此，本发明的机舱平台结构可包括一个或多个水径流开口，以确保平台的表面可保持干燥。任何这样的径流开口都优选地成形为使得在直升机升降动作期间它们对于钩或缆索而言是不可见的。例如，水径流开口可以被实现为具有弯曲边缘的相对长但窄的狭缝，使得钩无法被抓住。平台可以朝向任何这样的径流开口略微倾斜，使得水将沿该方向运行。

在悬降或升降动作期间可能出现的一个问题是风力涡轮机的等电位和从直升机降下到悬降平台的人员的等电位之间的差的问题。因此，在本发明的一个优选实施例中，平台组件接地。例如，所述包层可以包括导电材料，该导电材料通过例如机舱底座框架之类的机舱支撑结构或者也构成到地面的电气路径的一部分的任何其他结构接地或通地。以这种方式，可以保护人员免受与显著的等电位差相关联的任何问题的影响。

附图说明

通过结合附图考虑的以下详细描述，本发明的其他目的和特征将会变得显而易见。然而，要理解的是，附图仅为说明的目的设计，并非作为本发明的限制的限定。

图1示出了从上方观察本发明的风力涡轮机的一个实施例的视图；

图2示出了从下方观察本发明的机舱平台结构的一个实施例的视图；

图3示出了从上方观察本发明的机舱平台结构的一个实施例的视图；

图4示出了本发明的风力涡轮机的一个实施例的一部分；

图5-7示出了本发明的机舱平台结构的实施例中的梁的剖面图。

在附图中，相同的附图标记自始至终表示相同的物件。附图中的物件不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了本发明的风力涡轮机2的一个实施例的一部分，其中机舱20安装在塔架21之上。该图仅示出了风力涡轮机的相关部分，而未示出转子、轮毂、发电机等。这里，本发明的机舱平台结构1的一个实施例被安装到机舱20的顶部上。两个梁10从机舱的前端FE沿机舱顶部的长度L1延伸，并且以距离L2向外延伸超过机舱20的后端BE。一系列支撑件110被固定到梁10的向外部分的下侧，并且承载平滑的平台表面11或悬降区域（winching area）11，人员在从悬停在上方的直升机4降下到平台之后可以站立在该平台表面11或悬降区域11上。端板12封闭平台11的外端，并且作为保护屏障。梁10和端板12在高度上优选为至少1.5米，以满足安全要求。

如下面将解释的，支撑件110被包层覆盖，以隐藏支撑件110之间的任何间隙。梁10和端板12的内侧面和外侧面也是光滑的。利用这些措施，在平台11的区域中不存在可能钩住或抓住直升机吊钩41或缆索40的间隙或突起。梁10以距离W分开。因此，安装在支撑件110上的平台的区域将具有大约L2×W的降落/工作区域。长度L2和宽度W优选地使得悬降区域（其也可以包括机舱顶部的一部分）足够大以容纳具有至少四米的直径的圆。

该图还显示了在机舱的顶部上处于梁10之间的机舱舱口结构。在到达风力涡轮机2之后，人员可以通过该舱口进入机舱20，以执行任何维护任务等。

图2示出了从下方观察（部分完成的）本发明的机舱平台结构1的一个实施例的视图。该图示出了固定到梁10的向外延伸部分的支撑件110的布置结构，在这种情况下，这些支撑件110为钢制工字梁。该图显示了这些支撑件110之间的间隙G，这些间隙G稍后将被包层覆盖。该图还显示了两个适配器元件13，这两个适配器元件13被成形为匹配机舱20的后端的形状。这些元件呈现出突起P，其也将被包层覆盖，以避免钩住或“缠住”直升机吊钩或缆索。

图3示出了从上方观察具有本发明的机舱平台结构1的一个实施例的风力涡轮机的视图。这里，梁10被成形为朝向机舱20的前端FE更宽。梁10是中空的，并且可以由复合材料制成，该复合材料在相对较轻的同时提供结构强度。每个梁10被示出为在侧面中具有进气口170，并且每个梁10容纳进气风扇17。借助于到机舱内部的合适的连接通路，每个进气风扇17都可以将冷却气流吹入到机舱的内部中。风扇入口被直接连接到进气口170。该图还示出了站在机舱20的顶部上的技术人员或维修人员3。

图4示出了图3的实施例的另一视图。这里，该图显示了朝向机舱20的前端形成的空气通路201。每个梁10中的进气风扇17可以将冷却气流AF_in通过通路201吹入到机舱20的内部中。

图5-7示出了本发明的机舱平台结构的实施例中的梁的剖面图。在图5中，剖面图V-V'取自机舱20上方的一点处，并且示出了梁10可以如何构造并安装到机舱20。在该实施例中，梁10包括底板102，该底板102例如可以由结构钢制成。梁10的其他三侧可以由复合材料制成，使得梁10具有相对低的重量。这里，梁10具有矩形剖面，该矩形剖面具有1.5m左右或更大的高度H，并且梁10是基本上中空的。底板102使用任何合适的紧固装置F或通过焊接来安装到机舱20。机舱20的合适的结构元件20P，例如框架的一部分，可被用于固定梁10。该步骤可以从机舱的内部内进行，使得任何连接器或紧固件都在内部中。

在图6中，剖面图VI-VI'取自平台区域中的一点处，并且示出了支撑件110可如何安装到梁10。梁10的底板102可以使用任何合适的紧固装置F或通过焊接来固定到支撑件。一层包层14可以被固定在适当的位置，以覆盖支撑件110之间的任何间隙，并且在该示例性实施例中，提供平台11的行走表面。这里，包层14可包括橡胶垫、片状金属板、复合材料片等。悬降区域可以部分或完全地被由导电材料制成的包层14覆盖，该导电材料接地（earthed），例如通过将它电连接到机舱底座框架或处于到地面的电气路径中的任何其他部分，以避免风力涡轮机和从直升机降落到悬降区域的人员之间的任何等电位差。将支撑件110固定到梁10的步骤可以在将机舱平台结构1安装到风力涡轮机的步骤之前执行。

图7中所示的剖面图VII-VII'显示了变暖气流AF_ex可如何用于使平台11除冰。该图显示了风扇18，其被连接到风力涡轮机的冷却布置结构的排气流。待从机舱排出的热空气AF_ex（在操作期间由发电机加热）中的至少一些可以沿梁10的下边缘被引导通过合适的出口开口180，使得热空气AF_ex越过平台11。平台11上的任何雪或冰将融化，使得可以提高人员的安全性。如上面所解释的，可以设置合适的径流通道以允许融水或雨水从平台流出。

尽管已采用优选实施例及其上的变型的形式公开了本发明，但将理解的是，对其能够作出许多附加的修改和变型，而不脱离本发明的范围。本发明的机舱平台结构还可以设有警告设备，例如灯或声学警告系统。本发明的机舱平台结构还可以容纳在风力涡轮机上常见的其他设备，例如闪电接收器和气象站等。

为清楚起见，要理解的是，贯穿本申请“一”、“一个”或“一种”的使用并不排除复数，并且“包括”不排除其他步骤或元件。

Claims (15)

1. 一种风力涡轮机机舱平台结构（1），包括：

- 梁组件，其包括至少两个梁（10），所述至少两个梁（10）布置成从风力涡轮机机舱（20）的前部区域（FE）向外延伸超过所述机舱（20）的后端（BE）；以及

- 平台组件（11），其安装到所述梁组件的向外延伸部分（10P）的下侧。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机机舱平台结构，其特征在于，所述平台组件（11）包括安装到所述梁组件的向外延伸部分（10P）的下侧的支撑件（110）的布置结构。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的风力涡轮机机舱平台结构，包括包层（14），所述包层（14）布置成覆盖所述机舱平台结构（1）的间隙（G）和/或突起（P）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱平台结构，包括在所述梁组件的所述梁（10）的外端之间延伸的端板（12）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱平台结构，其特征在于，所述梁组件的梁（10）从所述机舱（20）的内部内固定到所述机舱（20）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱平台结构，其特征在于，所述梁组件包括一对梁（10），并且其中，每个梁（10）沿所述机舱（20）的外边缘布置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱平台结构，其特征在于，所述梁组件的梁（10）包括由复合材料制成的结构元件（101）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱平台结构，其特征在于，所述平台组件（11）接地。

9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱平台结构，包括具有4米的最小尺寸的悬降区域。

10.一种风力涡轮机（2），包括安装在塔架（21）之上的机舱（20），以及固定到所述机舱（20）的根据权利要求1至9中任一项所述的机舱平台结构（1）。

11.根据权利要求10所述的风力涡轮机，其特征在于，梁组件的梁（10）是基本上中空的，并且其中，所述梁（10）的内腔借助于连接通路（201）与所述机舱（20）的内腔连接。

12.根据权利要求11所述的风力涡轮机，其特征在于，所述梁组件的梁（10）包括进气口（170）和进气风扇（17），所述进气风扇（17）布置在所述梁（10）的内部中，以将冷却气流（AF_in）吸入到所述机舱（20）的内部中。

13.根据权利要求10或权利要求11所述的风力涡轮机，其特征在于，所述梁组件的梁（10）包括空气出口开口（180）和出口风扇（18），所述出口风扇（18）布置在所述梁（10）的内部中，以将加热的气流（AF_ex）排出到所述机舱（20）的外部。

14.根据权利要求13所述的风力涡轮机，其特征在于，空气出口开口（180）指向平台组件（11）。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的风力涡轮机（2），其实现为直接传动式风力涡轮机。