CN110139984A - 风能设施和除雾器在风能设施转子中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种设有吊舱和空气动力学的转子的风能设施，所述风能设施具有转子头部或导流罩。转子头部或导流罩在此沿风的入流方向设置在转子叶片平面上游。在转子的转子头部或导流罩中或在其上设有除雾器，所述除雾器随着转子头部或导流罩转动。除雾器具有一个端部，其构成为在转子头部或导流罩中的开口。通过所述端部空气可以进入并且流过除雾器，使得在除雾器的输出端处存在基本上无水滴的空气，所述空气可以用于冷却发电机。

Description

风能设施和除雾器在风能设施转子中的应用
技术领域
本发明涉及一种风能设施以及除雾器在风能设施转子中的应用。
背景技术
风能设施典型地具有吊舱，所述吊舱具有空气动力学的转子，所述转子典型地具有三个转子叶片。发电机与空气动力学的转子直接或间接耦联并且在空气动力学的转子转动时产生电能。在运行中，发电机产生损耗热量进而应当被冷却。在吊舱中还可以设有其它电部件，例如整流器，其同样产生损耗热量进而应当被冷却。
在吊舱之内的冷却例如可以通过闭合的冷却系统或通过冷却系统实现，所述冷却系统将外部空气通过开口吸入吊舱的固定部分中。所述吸入的空气随后可以用于冷却发电机以及其他电部件并且随后再向外吹气。在此，吸入的外部空气也可以是潮湿的空气，甚至来自雾或雨的水滴。
在作为优先权的基础的德国专利申请中，德国专利商标局检索到如下文件：DE 102007 045 044 A1和DE 10 2012 212 619 A1。
发明内容
本发明的目的是，提出一种具有更有效的冷却的风能设施，尤其提出具有无水滴的外部空气的风能设施的冷却系统并且将抽取的水限定地导出。
所述目的通过根据权利要求1的风能设施和通过根据权利要求5的除雾器在风能设施转子中的应用来实现。
根据本发明提出一种具有吊舱和空气动力学的(可转动的)转子的风能设施，所述转子具有转子头部或导流罩。转子头部或导流罩在此沿风的入流方向设置在转子叶片平面上游。在转子的转子头部或导流罩中或在其上设有除雾器，所述除雾器随着转子头部或导流罩转动。除雾器具有一个端部，所述端部构成为在转子头部或导流罩中的开口。空气可以通过所述端部进入并且流过除雾器，以至于在除雾器的输出端处存在基本上无水滴的空气，所述空气可以用于冷却发电机。除雾器位于吊舱的转动部分中，即位于转子中。由此，除雾器与转子一起转动。
例如，借助于所述除雾器最小可分离的水滴的直径可以为15μm。较小的水滴可以仅以较高的耗费和较高的压力损失分离。
根据本发明的一个方面，除雾器构成为至少一个叶片，所述叶片螺旋形地设置。螺旋部可以锥形地构成。螺旋部的一个端部(也就是说尖部)是在转子头部中的开口，使得潮湿的外部空气到达螺旋部的尖部并且潮湿的空气流过螺旋形的除雾器，使得空气与位于其中的湿气分开。
除雾器作为螺旋形的叶片的设计方案是尤其有利的，其中螺旋部的基线是锥形，因为由此分离的液体通过除雾器的自身的旋转输送至螺旋部中心并且随后可以流出。
根据本发明的一个方面，螺旋部的锥形仅表现为非常平缓的，以便避免两个叶片层之间的缝隙在朝向风的侧上变得过小(直至接触)并且在背离风的内侧上变得过大。
根据本发明的一个方面，螺旋部在除雾器的最内侧的区域中的斜度是更大的，以便将分离出的液体在小的半径内运输至除雾器的尖部。在内部区域中，不再进行除雾，因为在此不再引起流入的空气的大的转向。分离出的水在除雾器的槽中通过大程度的转向流动，向前流出至除雾器的第一端部并且可以向外流出，所述转向在叶片中产生。因此，可以可选地在除雾器的后部的内部部分中设有例如呈壁的形式的阻挡部。
借助于根据本发明的风能设施可能的是，提供用于风能设施的空气冷却的无水滴的空气，通过在转子头部或导流罩中的旋转的除雾器产生所述空气。
本发明的其他设计方案是从属权利要求的主题。
附图说明
下面，参照附图详细阐述本发明的优点和实施例。
图1示出根据第一实施例的风能设施的示意图；
图2A和2B示出根据第一实施例的除雾器的示意图；
图3示出根据第二实施例的除雾器的立体剖视图；
图4示出根据第三实施例的除雾器的立体剖视图；
图5示出根据图4的除雾器的俯视图；
图6A至6C分别示出根据第四实施例的除雾器的示意图；
图6D和6E分别示出根据第四实施例的除雾器的水流的示意图；
图7A至7C分别示出根据第五实施例的除雾器的示意图；
图7D示出根据第五实施例的除雾器的水流的示意图；以及
图8示出根据第六实施例的除雾器中的水流的示意图。
具体实施方式
图1示出根据第一实施例的风能设施的示意图。风能设施100具有塔102和吊舱104。在吊舱104上，设有具有三个转子叶片108和导流罩或转子头部110的转子106。转子106在运行中由风置于转动运动中并且驱动在吊舱中的发电机，以便产生电能。风能设施还在转子头部或导流罩110的区域中具有除雾器200。除雾器200与转子头部或导流罩110耦联，使得除雾器200与转子头部110一起转动。在转子头部或导流罩110中除雾器200的一个端部设计为开口111，外部空气AL穿过所述开口可以进入转子头部110的内部进而进入除雾器200的其余部分中。通过除雾器200从外部空气AL抽取包含的水滴，使得在除雾器的输出端处存在基本上无水滴的空气。
图2A和2B示出根据第一实施例的除雾器的示意图。除雾器200根据第一实施例具有至少一个叶片201，所述叶片螺旋形地设置。螺旋部200形成锥形，使得螺旋部200的尖部210位于前方。由此，尖部210是螺旋部的第一端部。螺旋部的第二端部220设置在螺旋部200的相对置的侧上。在第一端部210处，潮湿的且具有水滴的外部空气AL进入螺旋形的除雾器中并且在第二端部220处将基本上无水滴的空气L排出。
通过螺旋形的除雾器的设计方案，螺旋形设置的、具有螺旋部的锥形的基线的叶片使得分离出的液体通过除雾器的旋转可以朝向螺旋部的中心输送并且可以在那流出。
根据本发明，锥形仅非常轻微地构成，以便避免叶片层之间的缝隙在朝向风的侧上过小(直至接触)并且在内部的背离风的侧上过大。在除雾器200的内部区域230中，螺旋部的斜度比在外部区域中更大。这是有利地，由此分离出的液体或流体可在小的半径之内运输至尖部210，由此可以将分离出的液体向外排出。基于内部区域230的设计方案，所述内部区域不再仅限制性地促进除雾，尤其因为在所述内部区域中不进行大程度的转向。在此进入的水通过随后的分离出的通过转动在此引导出的水挤出并且向外移出。
可选地，在第二端部220的内部区域的范围内设有壁或阻挡部。在220的内部区域中应当引入壁，因为否则含水滴的空气流入转子头部中。在220的外部区域中不需要引入，因为否则空气不再可能流出。
图3示出根据第二实施例的除雾器的立体剖视图。在图3中尤其示出根据第二实施例的除雾器的三维设计方案的剖面。除雾器200具有第一端部210和第二端部220。除雾器尤其以螺旋形构成的叶片的形式设置，所述叶片具有锥形的基线。在内部区域230中和在第二端部220处可选地可以设有壁250作为用于具有水滴的空气的阻挡部，以便防止具有水滴的空气进入转子头部中。
由除雾器200产生的压力损失由于叶片的形状和螺旋部的相应的层之间的缝隙的一半引起。为了达到大约10μm至5mm的可分离出的水微滴，在叶片层之间设有大约10mm至100mm的间距。
图4示出根据第三实施例的除雾器的立体剖视图。根据第三实施例的除雾器具有螺旋形设置的叶片，所述叶片具有锥形的基线。除雾器200具有第一端部210和第二端部220以及内部区域230。将具有水滴的外部空气AL引入第一端部中并且将无水滴的空气L在第二端部220处排出。分离出的水AW通过除雾器的旋转运动流入内部区域230中并且随后朝向第一端部210流动，在所述第一端部处所述水可以向外流出。
根据本发明的除雾器根据流转向的原理通过由叶片成形的通道来工作。根据本发明，分离出的水通过旋转向前运输至分离器的第一端部210，在所述第一端部处所述水随后可以向外流出。
根据本发明的一个方面，向前的溢流可以设计为，使得水不可在设施静止状态中到达设施中。尤其每个叶片层的水平面可以在除雾器的前部区域中与在除雾器的后部区域中相比径向地更靠近转动轴线。
图5示出根据图4的除雾器的俯视图。在图5中的箭头在此示出分离出的水如何朝向第一端部210输送。
在根据本发明的风能设施中，来自风的入流的滞止压力可以至少部分地充分利用于克服除雾器的压力损失。
根据本发明的除雾器具有叶片，所述叶片产生在分离器的流动通道中的大程度的方向变化进而可以引起气相和液相分离。
根据本发明，例如在叶片间距为20mm时直至15μm的大小的液滴可被分离。
图6A至6C分别示出根据第四实施例的除雾器的示意图。根据第四实施例的除雾器基本上对应于根据第三实施例的除雾器，其中然而螺旋部非锥形地构成。在根据第四实施例的除雾器中，水向前流动，也就是说流出至除雾器的第一端部210。根据本发明，可以设有槽260，水可以经由所述槽或借助于所述槽流出。除雾器的基本形状非锥形地构成。第一和第二端部在此可以直地构成。
在图6中示出根据第四实施例的除雾器的正视图。在此，尤其除雾器的螺旋形可见。
图6D和6E分别示出在根据第四实施例的除雾器中的水流的示意图。与根据第三实施例的除雾器相反，水走向形成一个平面。水尤其向前流动并且在中心流出。如在图6E中可见，排水部基本上设置在平面200a中，其中部段200b从该平面中伸出，其中所述部段200b实现水可以向前流出。
图7A至7C分别示出根据第五实施例的除雾器的示意图。在根据第五实施例的除雾器中提出一种除雾器，其不具有锥形的底面，也就是说前端部和后端部210、220分别直地构成。除雾器同样可以具有槽260。
根据本发明的一个方面，水可以向外和向前经由排出部230流出。根据第四实施例，中间部段可以向后逐渐变细。
根据第五实施例，水不在中心流出，而是在外部部段200c中流出。
在图7D中示出水排出部。尤其，水在部段200c处，也就是说在外部区域处流出。由此，朝向侧面流走和流出。
图8示出在根据第六实施例的除雾器中的水流的示意图。根据第六实施例的除雾器可以基于第一、第二、第三、第四或第五实施例的除雾器。尤其，除雾器具有多个叶片201a、201b、201c、201d，所述叶片可以彼此平行地设置。这些叶片可以构成为型材件，所述型材件彼此平行地伸展。由此，分离出的微滴可以平行地流出，使得分离出的微滴的流不积累为直至螺旋部的端部的大的液体量。

Claims (6)

1.一种风能设施(100)，具有
转子(106)，所述转子具有三个转子叶片(108)和转子头部(110)，和
在所述转子头部(110)的区域中的除雾器(200)，使得外部空气(AL)能进入所述转子头部(110)内部，
其中所述除雾器(200)具有第一端部(210)和第二端部(220)，
其中所述除雾器(200)的第一端部(210)构成为所述转子头部(110)的开口(111)，
其中所述除雾器(200)具有至少一个螺旋形构成的叶片(201)。
2.根据权利要求1所述的风能设施，其中
所述除雾器的螺旋部锥形地构成。
3.根据权利要求1所述的风能设施，其中
所述除雾器(200)具有在所述第一端部或所述第二端部(210，220)处的螺旋尖部。
4.根据权利要求1、2或3所述的风能设施，其中
所述除雾器(200)具有在所述第一端部(210)处的内部区域(230)，所述内部区域具有比螺旋形的叶片(201)的其余部分更大的斜度，以便将分离出的液体运输至在所述第一端部(210)处的螺旋尖部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的风能设施，还具有
在所述第二端部(220)的内部区域(230)中的壁部(250)。
6.一种除雾器(200)在风能设施(100)的转子头部(110)中的应用，其中
所述除雾器(200)具有螺旋形构成的叶片，其中螺旋部具有直的或锥形的基线。
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