CN111794922A - 用于风力涡轮机的冷却布置结构 - Google Patents

Abstract

一种用于风力涡轮机（1）的机舱（3），机舱（3）沿纵向轴线（Y）在前侧（21）与纵向相对的后侧（22）之间延伸，在前侧（21）处，风力转子（5）可旋转地附接到机舱（3）以用于围绕纵向轴线（Y）旋转。机舱（3）包括：界定机舱（3）的内体积（15）的外表面（14），用于在内体积（15）中循环冷却流的冷却路径（10）。机舱（3）还包括：用于在机舱（3）的内体积（15）内部生成过压的压力源（17），压力源（17）包括在外表面（14）处的用于接收冷却流的入口（23）和用于在内体积（15）中递送冷却流的出口（24），设置在外表面（14）中以用于接收来自内体积（15）的冷却流的至少一个热交换器（18）。

Description

用于风力涡轮机的冷却布置结构

技术领域

本发明涉及安装在风力涡轮机的机舱上的冷却布置结构。

背景技术

已知用于在风力涡轮机的机舱内部提供冷却路径的多种解决方案。例如，热交换器可以位于具有排气管和用于减轻风扇噪声的消音器的风扇后方。这种类型的冷却装置通常位于机舱内部，通过中心格栅或过滤器吸入空气，从而在机舱内部产生负压。可替代地，可以提供液体冷却路径，其包括安装在机舱的外表面上的被动热交换器。还已经提出了上述两个构思的组合。

两种解决方案都展现出缺点。第一解决方案的排气管需要用于适当管道的空间，并且风扇噪声可能成为问题。第二解决方案的被动热交换器是相当大的，需要用于外部维修和维护的安全结构，并且必须能够承受风负载。冷却还取决于风速，因此无法正确利用高于额定功率的冷却改善。

因此，需要提供一种冷却布置结构，其安装在风力涡轮机的机舱上以便克服上述缺点。

发明内容

该范围可以通过根据独立权利要求的主题来实现。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据本发明，提供了一种用于风力涡轮机的沿纵向轴线在前侧与纵向相对的后侧之间延伸的机舱，在所述前侧处，风力转子可旋转地附接到所述机舱以用于围绕所述纵向轴线旋转。所述机舱包括：

界定所述机舱的内体积的外表面，

用于在所述内体积中循环冷却流的冷却路径，

其中所述机舱还包括：

用于在所述机舱的所述内体积内部生成过压的压力源，所述压力源包括在所述外表面处的用于接收所述冷却流的入口以及用于在所述内体积中递送所述冷却流的出口，

设置在所述外表面中以用于接收来自所述内体积的所述冷却流的至少一个热交换器。

有利地，本发明提供了一种用于在机舱的内体积中提供冷却流的集中压力源。压力源可以设置在机舱的前侧处，即在可用空间更大的地方。

通过在机舱内部生成过压，机舱中的每个设计的开口（诸如位于机舱外表面中的热交换器）由被机舱内部的过压所驱出的冷却流冷却。通过具有集中压力源，噪声保持在机舱内部。因此，具有热交换器的每个出口不需要具有相关联管道的消音器。对机舱加压还确保了进入系统中的冷却流在集中压力源中按照设计进行处理。

压力源为机舱内部的部件提供其冷却空气需求。机舱内部的部件可以包括沿用于接收冷却流的冷却路径设置的直接冷却发电机，即不包括热交换器的发电机。热交换器设置在机舱的外表面中，从而在整体机舱设计中节省空间。热交换器接收来自内体积的冷却流并且将加热流递送到围绕机舱的周围环境。冷却流可以在热交换器内部用于冷却操作流体，以在机舱内部的冷却回路中用于冷却目的。热交换器可以包括用于限制从内部到外部的冷却流的调节阀。

根据本发明的实施例，机舱包括多个热交换器，例如，以油作为操作流体的一个热交换器和以乙二醇作为操作流体的第二热交换器。

通过这种设计，减小了冷却热交换器所需的物理尺寸。由于不需要与热交换器相关联的附加管道和风扇，因此增加了设计灵活性，因为这是通过使用机舱室作为冷却流路径的中心空气源提供的。将机舱内部的热交换器和发电机的所有冷却流结合在一起时，来自电柜的排热具有最小的影响，因为与总系统流量相比，它们的热量损失相对较小。这也使仅由于总共享空气流的大小而具有较差空气变化的局部热点区域最小化。处于机舱内部的操作员可以完成所有部件和冷却系统的维修，从而改善安全性。

根据本发明的实施例，机舱包括容纳在内体积中的多个部件，并且所述冷却路径包括用于控制所述内体积中的所述多个部件中的相应部件处的温度的至少一个调整阀。机舱内部的每个部件可以具有局部调整阀以通过冷却流的节流来控制局部温度。

压力源可以包括用于在冷却路径中生成冷却流的一个或更多个风扇。根据本发明的实施例，压力源可以被配备有空气处理能力（诸如过滤和除雾器），从而确保进入机舱的空气是干净的并且水滴被移除。

从下面将描述的实施例的示例中，本发明的以上限定的方面和另外的方面将变得显而易见，并且将参考实施例的此类示例对其进行说明。在下文中将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明不限于这些示例。

附图说明

图1示出了根据本发明的包括机舱的风力涡轮机的侧视图。

图2示出了根据本发明的具有冷却布置结构的机舱的示意性截面图。

具体实施方式

附图是示意性形式。类似或相同的元件用相同或不同的附图标记表示。

图1示出了根据本发明的风力涡轮机1。风力涡轮机1包括安装在未描绘的基础上的塔架2。机舱3布置在塔架2的顶部上以便可围绕基本上垂直于地面的偏航轴线旋转。风力涡轮机1还包括具有两个、三个或更多个叶片4的风力转子5（在图1的透视图中仅可见两个叶片4）。风力转子5可围绕旋转轴线Y旋转。风力转子5还包括可旋转地附接到机舱3以用于围绕纵向轴线Y旋转的毂以及覆盖该毂的毂盖（spinner）。叶片4相对于旋转轴线Y径向地延伸。机舱3沿着纵向轴线Y在前侧21和纵向相对的后侧22之间延伸，在该前侧21处风力转子5附接到机舱3。

风力涡轮机1包括发电机11。风力转子5通过可旋转的主轴9和齿轮箱（在图1中未示出）与发电机11可旋转地联接。根据本发明的其它可能的实施例（在附图中未示出），风力转子5直接与发电机11可旋转地联接（直接驱动式发电机配置）。发电机11是直接冷却型，排气管19（如图2中所示）连接在发电机11与机舱3的外表面14之间。排气管19设置在发电机11与机舱3的后侧22之间。设置了示意性描绘的轴承组件8以便将转子5保持在适当位置。可旋转的主轴9沿着旋转轴线Y延伸。发电机11包括定子20和转子30。转子30在定子20的径向外部并且可相对于定子20围绕旋转轴线Y旋转。根据本发明的另一个实施例（未示出），转子在定子的径向内部并且可相对于定子围绕旋转轴线Y旋转。

图2示出了机舱5的示意性截面图。机舱3包括界定机舱3的内体积15的外表面14。内体积15容纳包括发电机11的多个部件。内体积15还容纳电柜13。在内体积15内部，冷却路径（在图2中由箭头10示意性地表示）被设置用于使冷却流在内体积15中循环。冷却流由在外表面14外部的来自围绕机舱3的周围环境的空气流构成。冷却路径10从机舱3的前侧21定向到后侧。沿用于接收冷却流的冷却路径10设置发电机11。冷却路径10包括用于在机舱3的内体积15内部产生过压的压力源17。压力源17设置在机舱3的前侧21处。压力源17包括在外表面14处的用于从周围环境接收冷却流的入口23和用于在内体积15中递送冷却流的出口23。压力源17在内体积15内部产生过压，除了内体积的由压力源17占据的部分之外。在压力源17内部，在入口23和出口24之间建立负压。为了在内体积15中生成冷却流，压力源17包括一个或更多个风扇16（在图2的实施例中示出了两个风扇）。

根据本发明的实施例，压力源17可以包括过滤器（在图2的实施例中未示出）和/或除雾器（在图2的实施例中未示出）和/或其它空气处理部件（诸如但不限于预热器）。

内体积15中生成的冷却流从安装在机舱2内部的部件接收热量，具体是从发电机11接收热量。一个或更多个调整阀（在图2的实施例中未示出）可以分别设置在内体积15内部的多个部件11、13中以用于控制冷却流并因此控制相应部件11、13处的温度。

机舱3包括热交换器18，该热交换器18在后侧22处设置在外表面14中以用于接收来自内体积15的冷却流。操作流体在热交换器18内部循环，该操作流体由来自内体积15的冷却流冷却并且由机舱内部的冷却回路提供。因此，来自内体积15的冷却流在热交换器18内部被加热。热交换器18包括用于接收来自内体积15的冷却流的朝向内体积15的内表面28。热交换器18包括用于将加热流递送到机舱3外部的周围环境的外表面29。热交换器18可选地包括用于限制从内部到外部的冷却流的调节阀（附图中未示出）。

根据本发明的实施例（未示出），存在多个热交换器。具体地，根据本发明的一个实施例，存在两个热交换器：以油作为操作流体的一个热交换器和以乙二醇作为操作流体的第二热交换器。

根据本发明的实施例（未示出），热交换器可以设置在机舱3的横向侧面处，位于前侧21和后侧22之间。

Claims (12)

1.一种用于风力涡轮机（1）的机舱（3），所述机舱（3）沿纵向轴线（Y）在前侧（21）与纵向相对的后侧（22）之间延伸，在所述前侧（21）处，风力转子（5）可旋转地附接到所述机舱（3）以用于围绕所述纵向轴线（Y）旋转，所述机舱（3）包括：

界定所述机舱（3）的内体积（15）的外表面（14），

用于在所述内体积（15）中循环冷却流的冷却路径（10），

其中，所述机舱（3）还包括：

用于在所述机舱（3）的所述内体积（15）内部生成过压的压力源（17），所述压力源（17）包括在所述外表面（14）处的用于接收所述冷却流的入口（23）和用于在所述内体积（15）中递送所述冷却流的出口（24），

设置在所述外表面（14）中以用于接收来自所述内体积（15）的所述冷却流的至少一个热交换器（18）。

2.根据权利要求1所述的机舱（3），其中，所述压力源（17）设置在所述机舱（3）的所述前侧处。

3.根据权利要求1或2所述的机舱（3），所述压力源（17）包括至少一个风扇（16）。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的机舱（3），其中，所述压力源（17）包括过滤器。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的机舱（3），其中，所述压力源（17）包括除雾器。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的机舱（3），其中，所述机舱（3）包括沿用于接收所述冷却流的所述冷却路径（10）设置的发电机（11）。

7.根据权利要求6所述的机舱（3），其中，所述发电机（11）是直接冷却型的，排气管（19）连接在所述发电机（11）与所述机舱（3）的外表面（14）之间。

8.根据权利要求7所述的机舱（3），其中，所述排气管（19）设置在所述发电机（11）与所述机舱（3）的所述后侧（22）之间。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的机舱（3），其中，所述热交换器（18）包括接收来自所述内体积（15）的所述冷却流的内表面（28）和用于将加热流递送到围绕所述机舱（3）的所述周围环境的外表面（29）。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的机舱（3），其中，所述热交换器（18）设置在所述机舱（3）的所述后侧处。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的机舱（3），其中，所述机舱（3）包括容纳在所述内体积（15）中的多个部件（11、13），并且所述冷却路径（10）包括用于控制所述内体积（15）中的所述多个部件（11、13）中的相应部件处的温度的至少一个调整阀。

12.一种风力涡轮机（1），包括根据前述权利要求中的任一项所述的机舱（3）。

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