CN112240268A

CN112240268A - 具有中空、可行走的发电机轴的风力涡轮机

Info

Publication number: CN112240268A
Application number: CN202010691660.4A
Authority: CN
Inventors: K·布赫-洛伦森; L·C·拉斯克
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2040-07-17
Also published as: EP3767101B1; US11365724B2; CN112240268B; DK3767101T3; EP3767101A1; US20210017964A1

Abstract

本发明涉及具有中空、可行走的发电机轴的风力涡轮机。风力涡轮机（1），具有发电机组件（4）的中空、可行走的发电机轴（6）和中空轮毂（7），该轮毂（7）附接到发电机轴（6）并且具有附接到该轮毂（7）的至少两个叶片（10），其中，轮毂（7）能够从发电机轴（6）进入，并且风力涡轮机（1）能够停止在叶片（10）的至少两个预定维护位置，其中，风力涡轮机（1）还包括安全装置（11），具有门（16）的可旋转地支撑的安全元件（12）被安装在安全装置（11）中，从而覆盖从发电机轴（6）通向轮毂（7）的开口，其中，设置用于将安全元件（12）固定在进入位置的锁定装置（21），在该进入位置，门（16）竖直定向。

Description

具有中空、可行走的发电机轴的风力涡轮机

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，其具有发电机组件的中空、可行走的发电机轴和中空轮毂，该轮毂附接到该发电机轴并且具有附接到它的至少两个叶片，其中，该轮毂可从该发电机轴进入，并且该风力涡轮机可停止在叶片的至少两个预定维护位置。

背景技术

风力涡轮机，特别是较大尺寸的风力涡轮机，已成为常见的电能来源。风力涡轮机通常包括承载机舱的塔架，风力涡轮机的发电机装置的发电机可位于该机舱中。用于发电机的旋转能由连接到风力涡轮机的转子轮毂的风力驱动的叶片提供，该转子轮毂又被固定到发电机装置的发电机轴。已提出了具有或不具有齿轮箱的风力涡轮机。

特别地，由于风力涡轮机在尺寸上增大，因此越来越注重对在风力涡轮机中工作的维修人员的保护。已经提出了如下尺寸的风力涡轮机，即：其中，可以从中空的发电机轴进入到轮毂中。在这种情况下，特别是当从中空的发电机轴进入到中空的轮毂中时，必须确保想要进入到轮毂中的技术人员的安全。然而，为了适应不同的维修任务，必须限定并使用叶片的若干可能的预定维护位置（停止位置）。例如，这样的预定维护位置可包括特定叶片竖直向下指向的位置、特定叶片竖直向上指向的位置和/或特定叶片水平向左或向右指向的位置。在具有三个叶片的风力涡轮机中，这些限定提供了叶片以及因此转子轮毂的总共十二个不同的维护位置。

由于在发电机轴和技术人员必须进入到的轮毂的内壁之间存在相当大的高度差，因此用于防止维修技术人员意外地落入到轮毂中的安全措施将是合宜的。这些措施还应提供允许安全进入到轮毂中的结构。然而，必须提供许多不同的预定维护位置，从而导致复杂的构造方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供转子轮毂和发电机轴之间的容易构造的安全措施，从而便于安全地进入到中空的轮毂中。

为了实现该目的，根据本发明，如开头描述的风力涡轮机包括安全装置，具有门的可旋转地支撑的安全元件被安装在该安全装置中，从而覆盖从发电机轴通向轮毂的开口，其中，设置用于将该安全元件固定在进入位置的锁定装置，在该进入位置，该门竖直定向。

因此，提出在轮毂入口处使用可旋转的框架解决方案，使得由于可旋转性，如果有必要安全元件可转动，以适合叶片以及因此轮毂的任何维护位置。该安全装置的安全元件覆盖通向转子轮毂的开口，使得提供了对维修技术人员的保护，特别是防止他们意外地落入到轮毂中。实现了门口，通过其可实现安全地进入到转子轮毂中。为了进一步提高维修技术人员的安全性，该安全元件可被固定在进入位置，使得防止了特别是在进入轮毂或反之期间该安全元件的意外旋转。

有利地，与针对每个维护位置的固定解决方案相比，可调整以适合实际维护位置的这种安全措施将节省材料和空间两者。有利地提高了在风力涡轮机中工作的人员的安全性。

在优选实施例中，该安全元件可包括栅栏状结构，特别是金属结构，该门被设置在该栅栏状结构中。例如，铝或优选地薄的金属片可用作用于这样的栅栏状结构的材料。优选地，如对于铝或包含铝的合金或薄金属片的情况一样，该安全元件可以是重量轻的。另外，使用金属作为材料提供了稳定性，其中，栅栏状或网格状的布置结构大幅降低了材料需求，并且为维修技术人员提供了从发电机轴到轮毂中的良好视野。

优选地，该安全元件，特别是该栅栏状结构的框架或外部部分，使用安装到发电机轴和/或轮毂的辊来可旋转地支撑。例如，圆形的框架或外部部分，特别是金属框架或外部部分，可在围绕中空的发电机轴通向轮毂的开口周向设置的辊上被支撑并引导。这些辊或轮可包括中央凹部，该框架或外部部分接合到该中央凹部中以便引导和支撑该框架或外部部分，从而仅允许沿旋转方向的移动。

在有利的实施例中，该锁定装置可包括锁定杆，其特别是接合该框架。该锁定杆可具有把手，以便于由维修技术人员操作。

通常，在风力涡轮机的正常操作期间，也就是说，在未进行维护工作的情况下，该锁定装置可有利地处于锁定位置。因此，在风力涡轮机的正常操作期间，该安全元件与发电机轴和轮毂一起旋转，从而减少了对支撑该安全元件的轴承元件和该安全元件自身的磨损，例如减少了施加于辊上的磨损。如果维修技术人员想要进入转子轮毂用于维护，则他们解锁该锁定装置，将该安全元件转动到进入位置，并且重新锁定该锁定装置，以将该安全元件固定在其与进入位置相对应的当前定向。他们现在可安全地使用该门来进入并随后离开轮毂。

优选地，该门可包括锁，该锁由检测装置控制，使得仅当该安全元件处于进入位置和/或通过该锁定装置固定时，该门才打开。以这种方式，可进一步提高安全性。例如，该检测装置可包括重力传感器，其用于检测该安全元件的对应于进入位置、特别是使该门处于竖直位置的预限定定向，使得通常为加速度传感器的该重力传感器例如可具有其沿该门的纵向轴线的测量方向。关于该锁定装置，如原理上已知的，可设置固定传感器，以检测该锁定装置的锁定状态。要注意的是，也可考虑仅使用机械装置来实现这样的检测装置，从而降低该安全装置的复杂性。该检测装置是可选的。可替代地，例如，可使用手动锁定机构。

有利地，该门可被构造成仅朝向发电机轴的内部打开。也就是说，可选择一种设计，其中，由于安全原因，该门只能向发电机轴向内打开。

在这方面，如果该门朝向该门的关闭位置弹簧加载也是有利的。使用这样的弹簧加载机构，当人已过去时，该门将自行关闭。另外，通过这样的弹簧加载机构可防止该门在风力涡轮机的正常操作期间、特别是当该安全元件与轮毂和发电机轴一起旋转时的不必要的移动。要注意的是，当然，可设置附加的固定装置等，以另外将该门保持在关闭位置，例如磁性固定装置。

优选地，该安全装置还可包括攀爬装置，特别是梯子，其中，该攀爬装置和/或该安全元件包括悬挂装置，使得该攀爬装置可从该门的门槛可移除地悬挂到轮毂中。也就是说，当该安全元件所提供的检修门处于正确的位置、即进入位置时，单独的梯子或其他攀爬装置可被附接到可旋转的安全元件，特别是附接到其框架，使得维修技术人员可安全地爬入到轮毂中。这样的攀爬装置，特别是梯子，例如可被存放在机舱中并且由维修技术人员带来。该梯子可以是与框架分开的部件，或者可作为固定部件与框架整合。

附加地或替代地，至少一个攀爬辅助装置可被固定地安装在轮毂中。例如，这样的攀爬辅助装置已在关于可从外部接近的轮毂的EP 2 837 821 A1中描述，但也可用于便利可从中空的发电机轴进入的轮毂内部的维护工作，以及帮助维修技术人员安全地从发电机轴进入轮毂。

在特别优选的实施例中，可悬挂地布置在开口处的单独的攀爬装置的设计以及固定地安装在轮毂中的攀爬辅助装置的设计可彼此匹配，其中，特别地，攀爬装置可尺寸设定成在相对应的维护位置与轮毂的攀爬辅助装置相接。另外，例如，如果在具有三个叶片的风力涡轮机中，叶片中的一个竖直向上指向，则该攀爬装置、特别是梯子的尺寸也可对应于到斜对地指向下的两个叶片之间的内轮毂壁的距离。

在实施例中，该安全元件还可在该门的至少一侧处包括延伸到轮毂中的至少一个握持部，以进一步帮助维修技术人员爬入到轮毂中，并且进一步提高安全性。

附图说明

结合附图，通过以下对具体实施例的详细描述，本发明的其他细节和优点变得显而易见，附图中：

图1示出了根据本发明的风力涡轮机，

图2是处于叶片的第一位置的轮毂内部的视图，

图3是处于叶片的第二位置的轮毂的视图，

图4是安全装置的一部分的特写图，以及

图5示出了该安全装置的门区域中的较近视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的风力涡轮机1的原理图。该风力涡轮机1包括承载机舱3的塔架2，包括发电机5的发电机装置4被收容在该机舱3中。通常也称为主轴的中空的发电机轴6被连接到转子轮毂7。该转子轮毂7也是中空的，使得其内部8可从中空的发电机轴6的内部9接近。在这种情况下，三个叶片10被附接到轮毂7，在图2中，由于视角而仅可见其中两个。

为了为想要从发电机轴6进入轮毂7的维修技术人员提供提高的安全性，设置了总体上以11表示的安全装置，现在关于图2至图5更详细地描述该安全装置。

图2示出了处于第一维护位置的轮毂7的内部8的视图，其中，叶片10中的某个叶片处于竖直、向上指向的定向。安全装置11包括安全元件12，其覆盖从发电机轴6到轮毂7的内部8的开口，使得维修技术人员13无法意外地落入。安全元件12包括由金属、特别是铝或铝合金或薄金属片制成的外部圆形框架14，该框架14是由金属制成的栅栏状结构15的一部分。安全元件12还包括处于栅栏状结构15中的门16。

安全元件12通过辊17旋转地支撑在发电机轴6上。

在这种情况下为梯子的攀爬装置18被单独地设置，并且可在门16被打开之前使用相对应的悬挂装置从框架14或栅栏状结构15的另一部分悬挂。可替代地，该梯子可作为固定部件与框架14整合。

如可以看到的，轮毂7包括附加的攀爬辅助装置19，并且攀爬装置18尺寸设定成当在所示的维护位置从框架14悬挂时直接邻接该攀爬辅助装置19。

图3示出了另一个维护位置，在该位置，特定叶片竖直地向下指向。在这种情况下，攀爬装置18终止在轮毂7的对应于该特定叶片10的内壁20的顶部上。

安全装置11还包括锁定装置21，以将可旋转地支撑的安全元件12固定在门16竖直定向的某个预限定的进入位置。此外，在风力涡轮机1的正常操作期间，安全元件12还被固定到轮毂7和发电机轴6，使得其与它们一起旋转。如果需要维护，则一旦达到某个维护位置，例如图2或图3中所示的维护位置中的一个，维修技术人员13就从中空的发电机轴6内部接近安全装置11。如果安全元件12、特别是门16未定向在进入位置，则他们可解锁锁定装置21并且使可旋转地支撑的安全元件12旋转到进入位置，在那里它可使用锁定装置21来再次固定。维修技术人员13现在可将攀爬装置18悬挂到轮毂7的内部8中，并且打开门16以进入，如图3中所示。如可以看到的，门16被构造成仅朝向发电机轴6的内部9打开。维修技术人员13现在可安全地爬入到轮毂7的内部8中。

如从图4可以看到的，锁定装置21包括锁定杆22，其使用外心原理（excenterprinciple）来固定安全元件12的旋转位置。如从图4还可看到的，辊17包括凹部，栅栏状结构15的框架14或外部部分在该凹部中被引导。

框架14优选地与栅栏状结构15成一体，如在图2和图3中也可看到的。

图5图示了门16通过使用弹簧24的弹簧加载机构23来耦接到栅栏状结构15，使得门16通过弹簧24的对应复位力自动地关闭并被保持在关闭位置。

可选地，安全元件12还可包括锁25，该锁25由检测装置26控制，使得门16仅当安全元件12处于进入位置时打开。在该示例中，检测装置26可包括重力传感器27（加速度传感器），以检测安全元件12的对应于进入位置的预限定定向。在其他实施例中，检测装置26还可包括用于检测锁定装置21的锁定状态的固定传感器；在这种情况下，仅当安全元件12处于进入位置并且通过锁定器具21在其旋转位置固定时，锁25才打开。还将可能的是，不使用锁25，或者使用除所讨论的检测装置26之外的其他手段来锁定和解锁锁25，例如手动锁。

要注意的是，安全元件12还可在门16的至少一侧处包括把手或握持部28，从而进一步简化爬入到轮毂7中或从轮毂7中爬出。

尽管参考优选实施例详细地描述了本发明，但本发明并不受所公开的示例限制，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够从所公开的示例得到其他变型。

Claims

1.风力涡轮机（1），具有发电机组件（4）的中空、可行走的发电机轴（6）和中空轮毂（7），所述轮毂（7）附接到所述发电机轴（6）并且具有附接到所述轮毂（7）的至少两个叶片（10），其中，所述轮毂（7）能够从所述发电机轴（6）进入，并且所述风力涡轮机（1）能够停止在所述叶片（10）的至少两个预定维护位置，其特征在于，所述风力涡轮机（1）还包括安全装置（11），具有门（16）的可旋转地支撑的安全元件（12）被安装在所述安全装置（11）中，从而覆盖从所述发电机轴（6）通向所述轮毂（7）的开口，其中，设置用于将所述安全元件（12）固定在进入位置的锁定装置（21），在所述进入位置，所述门（16）竖直定向。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述安全元件（12）包括栅栏状结构（15），特别是金属结构（15），所述门（16）被设置在所述栅栏状结构（15）中。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述安全元件（12）使用安装到所述发电机轴（6）和/或所述轮毂（7）的辊（17）来可旋转地支撑。

4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述锁定装置（21）包括锁定杆（22），所述锁定杆（22）特别地接合所述栅栏状结构（15）的外部框架（14）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述门（16）包括锁（25），所述锁（25）由检测装置（26）控制，使得仅当所述安全元件（12）处于所述进入位置和/或通过所述锁定装置（21）固定时，所述门（16）才打开。

6.根据权利要求5所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述检测装置（26）包括：重力传感器（27），其用于检测所述安全元件（12）的对应于所述进入位置的预限定定向；和/或固定传感器，其用于检测所述锁定装置（21）的锁定状态。

7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述门（16）被构造成仅朝向所述发电机轴（6）的内部打开。

8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述门（16）朝向所述门（16）的关闭位置弹簧加载。

9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其特征在于，所述安全装置（11）还包括攀爬装置（18），特别是梯子，其中，所述攀爬装置（18）和/或所述安全元件（12）包括悬挂装置，使得所述攀爬装置（18）可从所述门（16）的门槛可移除地悬挂到所述轮毂（7）中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其特征在于，至少一个攀爬辅助装置（19）被固定地安装在所述轮毂（7）中。