CN113383161A - 风力涡轮机机舱搭载的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机机舱搭载的冷却系统，其构造成安装在风力涡轮机的机舱的第一面上，该机舱与塔架可旋转地连接，使得机舱相对于风向定位，第一面具有基本上对应于风向的纵向延伸部，该冷却系统包括在操作时从第一面基本上沿垂直方向延伸的投影风区域，该投影风区域由至少一个具有第一冷却区域的第一冷却模块限定，通过当从风向看时将冷却模块的形状投影到任意平面上来将投影风区域定义为二维区域，其中所述第一冷却区域的至少一部分相对于机舱的第一面的纵向延伸部以不同于90度的角度布置。

Description

风力涡轮机机舱搭载的冷却系统
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机机舱搭载的冷却系统，该冷却系统构造成安装在风力涡轮机机舱的第一面上，该机舱与塔架可旋转地连接，使得机舱相对于风向定位，第一面具有基本上对应于风向的纵向延伸部。
背景技术
风力涡轮机通过使用放置在风力涡轮机的机舱中的其它部件之间的发电机来将风力转换成电能。当发电机转换能量时，部件会产生热量。
当部件的温度升高时，转化发生的效率大大降低。为了冷却各部件，借助于位于机舱顶部的冷却装置来将部件的壁和部件周围的空气冷却。因此，冷的外部空气经过冷却装置并冷却位于冷却装置内的冷却流体，该流体随后被用于冷却机舱中的部件的壁或部件周围的空气。
由于风力涡轮机的尺寸和产量增加，因此冷却需求也增加，这于是影响了要定位在机舱上的冷却装置的尺寸。即使机舱的尺寸也增加，也可能难以在机舱上设置具有足够的冷却能力的冷却装置。
发明内容
本发明的一个目的是完全或部分克服现有技术的上述弊端和缺点。更具体地，一个目的是提供一种改进的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统，其具有增强的冷却效果和冷却能力。
从以下描述中将变得显而易见的上述目的以及许多其它目的、优点和特征由根据本发明的方案通过一种构造成安装在风力涡轮机机舱的第一面上的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统来实现，所述机舱与塔架可旋转地连接，使得所述机舱相对于风向定位，所述第一面具有基本对应于风向的纵向延伸部，所述冷却系统包括：
当操作时从第一面基本上沿垂直方向延伸的投影风区域，该投影风区域由至少一个具有第一冷却区域的第一冷却模块限定，该投影风区域通过当从风向看去时将冷却模块的形状投影到任意平面上而被定义为二维区域，
其中，第一冷却区域的至少一部分以与相对于机舱的第一面的纵向延伸部的90度不同的角度布置。
从以下描述中将变得显而易见的上述目的以及许多其它目的、优点和特征由根据本发明的方案通过一种构造成安装在风力涡轮机机舱的第一面上的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统来实现，所述机舱与塔架可旋转地连接，使得所述机舱相对于风向定位，所述第一面具有基本对应于风向的纵向延伸部，所述冷却系统包括：
当操作时从第一面基本上沿垂直方向延伸的投影风区域，该投影风区域由至少一个具有第一冷却区域的第一冷却模块限定，该投影风区域通过当从风向看去时将冷却模块的形状投影到任意平面上而被定义为二维区域，
其中，所述第一冷却区域由提供有效冷却区域的高度和宽度限定，所述有效冷却区域大于所述投影风区域。
在现有技术的方案中，从风向看去的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的投影风区域等于布置成向上并远离机舱的第一面延伸的冷却模块的冷却区域的有效冷却区域。因此，本发明的发明人已经认识到，可以在不提高投影风区域的情况下增大有效冷却区域。因此，通过本发明，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的整体冷却能力可以明显大于已知的冷却系统。
另外，根据本发明的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统被牢固地紧固在机舱的第一面上，并且因此当机舱相对于风向旋转时与机舱一起移动。因此，根据本发明的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统构造成经由机舱的移动相对于风向移动和定位。
此外，沿着冷却模块(多个)的末端截取的直线共同限定冷却系统的三维体积。
三维体积大于由冷却模块的高度、宽度和深度限定的冷却模块体积。
而且，整个第一冷却区域可以相对于纵向延伸部以不同于90度的角度布置。
此外，第一面可具有垂直于机舱/第一面的纵向延伸部的横向延伸部，冷却系统包括具有第二冷却区域的第二冷却模块，第一冷却模块和第二冷却模块相邻地布置在横向延伸部中。
此外，第二冷却区域可以相对于机舱的第一面的纵向延伸部以不同于90度的角度布置。
另外，第一冷却区域和第二冷却区域可以一起限定有效冷却区域，该有效冷却区域大于投影风区域。
此外，有效冷却区域可以比投影风区域大3％，优选比投影风区域大5％，更优选比投影风区域大10％，最优选比投影风区域大15％。
有利地，有效冷却区域可以比投影风区域大30％以上。
此外，投影风区域可以相对于风向具有大致90度的角度α，并且第一冷却区域的至少一部分以与投影风区域的角度α不同的角度β布置。
从面部的顶视图可以看到相对于纵向延伸部的90度角。
另外，相对于纵向延伸部的90度角可以在与第一面平行的平面中。
而且，相对于纵向延伸部的90度角可以对应于投影风区域的角度α。
此外，冷却模块可以从机舱的第一面垂直地延伸。
此外，第一冷却区域可以不垂直于风向。
另外，该角度可以与垂直于机舱的第一面的纵向延伸部的平面相差2至88度之间，优选14至86度之间，更优选20至65度之间。
此外，第一冷却区域的角度和第二冷却区域的角度可以限定第一冷却区域与第二冷却区域之间的相互角度。
而且，当从上方看时，第一冷却区域和第二冷却区域在成角度时可以限定V字形。
此外，多个冷却模块可以彼此相邻地布置在第一面的横向延伸部中。
另外，每个冷却模块可以具有冷却区域，每个冷却区域相对于机舱的第一面的纵向延伸部具有不同于90度的角度。
此外，当从上方看时，多个冷却模块可以限定锯齿形图案。
另外，第一冷却区域可以相对于第二冷却区域具有不同的角度。
此外，冷却模块的所有冷却区域可以相对于第一面的纵向延伸部具有不同的角度。
而且，第一冷却模块和第二冷却模块可以各自与第一面连接。
此外，两个相邻的冷却模块可以通过一个或多个连接部件彼此连接。
另外，可以在两个相邻的冷却模块之间形成空间，其中在该空间中布置有另外的冷却模块。
另外，每个冷却模块可以与被构造成使冷却介质循环的冷却回路连接，使得冷却介质可以在冷却模块和冷却回路中流动。
此外，冷却系统可以是被动式冷却系统。
此外，冷却区域的角度可以在操作中调节。
而且，冷却区域的角度沿着冷却区域可以是不同的。
此外，第一冷却区域可具有弯曲的延伸部，该弯曲的延伸部具有沿着该弯曲的延伸部的多条切线，每条切线都相对于机舱的第一面的纵向延伸部限定不同于90度的角度。
冷却模块可以包括至少一个热交换器芯，该热交换器芯构造成限定冷却模块的冷却区域，该热交换器芯具有从上风侧延伸到下风侧的芯延伸部，该芯延伸部基本上平行于风向布置。
此外，冷却模块可包括沿着冷却区域延伸的一排布置的多个热交换器芯。
热交换器芯可以基本竖直地或基本水平地布置。
而且，热交换器芯可布置为在它们之间具有相互的距离，从而在它们之间限定一空间，并且空气散热片可布置在该空间中。
此外，这些空气散热片可以基本上平行于风向布置。
热交换器芯可以包括流体管，冷却介质构造成在其中流动。
另外，冷却模块可以是板条式冷却器。
此外，在第一冷却模块与第二冷却模块之间可以布置有空气导向件。
此外，第一排冷却模块可以彼此相邻地布置在第一面的横向延伸部中，并且第二排冷却模块可以在纵向延伸部中与第一排相距一定距离、彼此相邻地布置在第一面的横向延伸部中。
而且，每排的每个冷却模块可以具有冷却区域，每个冷却区域相对于机舱的第一面的纵向延伸部具有基本上为90度的角度。
另外，每排的每个冷却模块可以具有冷却区域，每个冷却区域相对于机舱的第一面的纵向延伸部具有不同于90度的角度。
此外，第一排的每个冷却模块可以具有冷却区域，每个冷却区域相对于机舱的第一面的纵向延伸部具有不同于90度的角度，并且第二排的每个冷却模块可以具有冷却区域，每个冷却区域相对于机舱的第一面的纵向延伸部具有大致90度的角度，反之亦然，或其组合。
而且，第一排冷却模块中的一个或多个可以被布置成与相邻的冷却模块具有横向空间，使得风可以穿过横向空间到达随后的一排冷却模块。
此外，从风向看，第二排冷却模块中的至少一个可以与第一排的横向空间相对地布置。
此外，第三排冷却模块可以在纵向延伸部中与第二排相距一距离、彼此相邻地布置在第一面的横向延伸部中。
另外，第一排冷却模块具有第一高度，第二排冷却模块具有第二高度，第二高度大于第一高度。
最后，本发明还涉及一种具有如上所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的风力涡轮机。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述本发明及其诸多优点，附图出于说明的目的示出了一些非限制性实施例，并且其中：
图1示出了具有根据本发明的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的风力涡轮机，
图2a示出了冷却系统的投影风区域，
图2b示出了位于机舱的第一面上的冷却系统，
图3示出了位于机舱的第一面上的冷却系统，
图4-5示出了位于机舱的第一面上的另一冷却系统，
图6-7示出了位于机舱的第一面上的另一冷却系统，
图8-12示出了冷却系统的不同构型，
图13-15示出了位于机舱的第一面上的另一个冷却系统，
图16-17示出了位于机舱的第一面上的另外的冷却系统，
图18-20示出了具有热交换器芯的冷却模块的不同实施例，
图21示出了位于机舱的第一面上的冷却系统的另一实施例，
图22示出了具有布置在冷却模块之间的空气导向件的图21的另一实施例，
图23示出了空气导向件的另一种布置，
图24示出了两个冷却模块重叠，
图25-27示出了一个计算有效冷却区域和投影风区域的示例，
图28-29示出了根据本发明的风力涡轮机搭载的冷却系统的其它实施例。
所有附图都是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部件，其它部件则被省略或仅进行暗示。
具体实施方式
图1示出了包括机舱101和风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的风力涡轮机100的透视图。机舱101位于塔架102的顶部上，并且具有面向轮毂7的前部，多个转子叶片8(通常是三个叶片)被紧固在轮毂7中。机舱101与塔架102可旋转地连接，使得机舱可以相对于风向w定位。风向对应于环境被动风的风向。机舱101可以收纳发电机和用于驱动风能到电力的转换过程的其它部件(也称为传动系)。在发电时，传动系产生大量热，从而导致转换过程效率较低。
为了冷却机舱的部件和其它部分，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1构造成安装在风力涡轮机100的机舱101的第一面5上。第一面5具有基本上对应于风向w的纵向延伸部e。第一面5还具有垂直于纵向延伸部e的横向延伸部t。
在本实施例中，第一面5对应于机舱101的顶面。在另一实施例中，第一面可以是机舱的侧面中的一个。另外，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统可以安装在机舱的顶面和/或侧面中的一者或多者上。风力涡轮机机舱搭载的冷却系统优选布置在机舱的供环境被动风流动的一个或多个面上。
沿着机舱101的第一面5的纵向延伸部e流动的环境被动风流经风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的至少一个冷却区域，并冷却在风力涡轮机机舱搭载的冷却系统内循环通过冷却区域的流体。冷却的流体与机舱101的各部分和/或要冷却的设备/部件进行热交换。可以将风力涡轮机机舱搭载的冷却系统放置在机舱101的前部、中间或后部，并且如上所述，将其放置在机舱101的顶面和/或侧面上。
将主要结合逆风式风力涡轮机(即机舱101被放置在风力涡轮机叶片8的下风处的风力涡轮机)来描述本发明。然而，本发明还可以有利地在顺风式风力涡轮机(即机舱被放置在风力涡轮机叶片的上风处的风力涡轮机)中实施。
主要将本发明描述为风力涡轮机机舱搭载的冷却系统是被动式冷却系统。然而，本发明也可以与主动式风力涡轮机机舱搭载的冷却系统结合使用。
风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1具有在操作时从第一面5基本上沿垂直方向延伸的投影风区域10，该投影风区域由至少一个具有第一冷却区域的第一冷却模块限定。在图2a中，投影风区域10被示出为阴影线。在本实施例中，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1包括沿着第一面5的横向延伸部t彼此相邻布置的六个冷却模块。这六个冷却模块通过将其形状投影到如图2a所示的任意平面上来限定二维区域，即投影风区域10。在现有技术方案中，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的投影风区域对应于风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的有效冷却区域。
根据本发明，投影风区域10由至少一个具有第一冷却区域12的第一冷却模块11限定。在图2b中，以顶视图示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1。风向w基本上对应于第一面5的纵向延伸部。通常，冷却系统垂直于风向w延伸，使得冷却系统的冷却区域与风向w成90度延伸，如图2b中通过角度α所示。如图2b所示，第一冷却区域12的至少一部分相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部e(即风向w)以与90度不同的角度β布置。在图2b中，整个第一冷却区域12以与相对于纵向延伸部(即风向w)的90度不同的角度布置。在图2b中，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统布置在机舱101的顶面上，并且冷却区域以相对于纵向延伸部(即风向w)的水平角度布置。第一冷却区域的高度和宽度限定有效冷却区域。通过使第一冷却区域12成角度，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的有效冷却区域大于投影风区域10，由此，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统提供增强的冷却效率。另外，当冷却模块的一个或多个冷却区域与冷却模块如现有技术方案中那样定位的情况相比成角度时，可以有另外的冷却模块定位在第一面上。
图3示出了布置在机舱101的第一面5上的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的实施例。冷却系统1布置在机舱的与轮毂7相对的端部处。在本实施例中，多个冷却模块11彼此地相邻布置在机舱101的第一面5的横向延伸部t中。多个冷却模块可以是分别具有第一冷却区域和第二冷却区域的多个第一冷却模块和第二冷却模块。在下文中，冷却模块将主要具有附图标记11，并且冷却区域将主要具有附图标记12，而不管其可能是第一冷却模块还是第二冷却模块，或第一冷却区域还是第二冷却区域。每个冷却模块11具有冷却区域12，每个冷却区域具有与相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部(即风向w)的90度不同的角度。在本实施例中，存在六个彼此相邻地布置的冷却模块11，使得两个相邻的冷却模块形成V形。通过使所有冷却区域12成角度，与已知的方案相比，实现在横向延伸部t中具有另外的冷却模块11，由此风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的有效冷却区域大于投影风区域。因此，与已知方案相比，获得了增强的冷却能力。
此外，在所有冷却区域中冷却区域的角度可以相同，或者在各冷却区域之间可以变化，使得以最佳方式使用第一面的横向延伸部。
而且，标准冷却模块可以相对于第一面的纵向延伸部(即风向w)以不同于90度的角度施加到第一面上。
图4和图5示出了布置在机舱101的第一面5上的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的另一实施例。在图4中以顶视图示出了冷却系统1，而在图5中以透视图示出了冷却系统。本实施例类似于关于图3描述的实施例；然而，除了全部具有相对于风向w成角度的冷却区域12的六个冷却模块11之外，在最外面的冷却模块的延长部上布置有两个另外的冷却模块13。两个另外的冷却模块13以与相对于风向w的90度不同的角度朝向风向延伸。
图6和图7示出了布置在机舱101的第一面5上的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的另一实施例。在图6中，以顶视图示出了冷却系统1，而在图7中以透视图示出了冷却系统。在本实施例中，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1包括彼此相邻地布置的六个冷却模块11。如图6所示，冷却模块11被布置成基本上呈半圆形。冷却模块11的所有冷却区域12被布置成具有全都与相对于风向w的90度不同的不同角度。
图8-12以顶视图示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的不同构型。图8类似于图3所示的实施例，其中六个冷却模块11彼此相邻地布置，使得两个相邻的冷却模块形成V形。当从上方观察时，六个冷却模块11限定锯齿形图案。风向w基本上对应于第一面5的纵向延伸部。如图8所示，冷却区域12以与相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部e(即风向w)的90度不同的角度β布置。
在图9和10中，以顶视图示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的两种不同构型。在图9中，两个另外的冷却模块14布置在图8所示的冷却模块11的V形构型之间。另外的冷却模块14的冷却面积小于相邻的冷却模块11的冷却面积。在图10中，在成角度的冷却模块11之间已经布置有五个另外的冷却模块14。
图11基本上对应于结合图2b描述的实施例。风向w基本上对应于第一面5的纵向延伸部。冷却区域12以与相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部e(即风向w)的90度不同的角度β布置。另外，在本实施例中，在成角度的冷却区域12与相邻的冷却模块11之间布置有另外的冷却模块14。在本实施例中，另外的冷却区域平行于风向w延伸，从而捕获风并确保风被引导通过成角度的冷却区域12或另外的冷却模块14的冷却区域。
在图12中，以顶视图示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的又一构型，其中在两组成角度的冷却模块11之间已经布置有两个冷却模块11。风向w基本上对应于第一面5的纵向延伸部。如图12所示，冷却区域12以与相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部(即风向w)的90度不同的角度β布置。因此，示出了冷却区域12以与相对于纵向延伸部(即风向w)的90度不同的角度β布置以及冷却区域12以相对于风向90度的角度布置的组合。
如所指出的，根据本发明的思想，在使一个或多个冷却模块的一个或多个冷却区域成角度时，许多构型是可行的。与已知方案相比，通过启用第一面的纵向延伸部，可以增加冷却模块的有效冷却区域，在已知方案中，冷却模块以与第一面的纵向延伸部方向(即风向w)成90度的角度彼此相邻地布置在第一面的横向延伸部中。此外，沿着冷却模块的末端截取的直线一起限定冷却系统的三维体积。因此，如上所述，与其中仅冷却模块的深度占据第一面的纵向延伸部中的空间的已知方案相比，通过启用并利用第一面的纵向延伸部中的较大体积，可以提供更大的有效冷却区域。此外，实现了可以使用具有预定尺寸的标准冷却模块，并且可以通过使用第一面的纵向和横向延伸部两者在第一面上布置至少一个以上的冷却模块。图13-15示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的另一实施例。在本实施例中，冷却系统1部分地具有卫星碟的形式。在本实施例中，冷却系统包括15个冷却模块，每个冷却模块都具有冷却区域。除冷却区域15外，所有冷却区域相对于风向的角度均与90度不同。在图13中，示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的投影风区域10(即阴影区域)。在图14中，示出了沿着图13中的A-A线的截面图，而在图15中示出了沿着图13中的B-B线的截面图。图14示出了卫星碟的侧视图，图15示出了卫星碟的顶视图。
第一冷却区域可具有弯曲的延伸部，该弯曲的延伸部具有沿着该弯曲的延伸部的多条切线，每条切线都相对于机舱的第一面的纵向延伸部限定不同于90度的角度。另外，第一冷却区域可以具有双弯曲延伸部。
第一冷却模块和第二冷却模块可以各自与第一面连接。此外，两个相邻的冷却模块可以通过一个或多个连接部件彼此连接。每个冷却模块都可以与构造成使冷却介质循环的冷却回路连接，使得冷却介质可以在冷却模块和冷却回路中流动。不同的冷却模块可以彼此流体连接。
计算流体动力学(CFD)仿真
已经执行了CFD仿真，其中已经将根据本发明的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的两种不同构型与已知的冷却系统进行了比较。
已知的冷却系统是仅在机舱的横向方向上彼此相邻地布置的冷却模块的标准构型。每个冷却模块都具有垂直于风向布置的冷却区域。因此，标准构型的有效冷却区域等于投影风区域。标准构型的冷却效果为264.2KW。
风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的第一仿真构型具有与根据本发明的图4所示的实施例基本上类似的构型。第一仿真构型的冷却效果为344KW。
风力涡轮机机舱搭载的冷却系统的第二仿真构型具有与根据本发明的图3所示的实施例基本上相似的构型。第二仿真构型的冷却效果为333KW。
因此，标准构型以及第一和第二仿真构型具有基本上相同的投影风区域。然而，与标准构型相比，第一和第二仿真构型的有效冷却区域要大得多。
因此，第一仿真构型的有效冷却区域与标准构型相比增加了约30％，而第二仿真构型的有效冷却区域与标准构型相比增加了约26％。
因此，通过应用本发明，与标准构型相比，可以大幅增加有效冷却区域。
图16和17示出了布置在机舱101的第一面5上的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的又一实施例。在图16中，以透视图示出了冷却系统1，而在图17中以顶视图示出了冷却系统。在本实施例中，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1包括六个冷却模块11，每个冷却模块11相距一定距离布置，并且每个冷却模块11以与相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部(即风向w)的90度不同的角度布置。在本实施例中，第一组25三个冷却模块11以第一角度β布置，而第二组26其它三个冷却模块11以第二角度β布置，使得第一组25和第二组26一起限定漏斗27，如图17所示。
图18以顶视图示出了冷却模块11的一部分。冷却模块11包括至少一个热交换器芯20，该热交换器芯20构造成限定冷却模块11的冷却区域，热交换器芯20具有从冷却模块的上风侧延伸到下风侧的芯延伸部ec，该芯延伸部ec基本上平行于风向w布置。因此，在该实施例中，与其中热交换器芯垂直于冷却区域的现有技术方案相比，热交换器芯20相对于冷却区域具有不同于90度的角度。
如图18所示，冷却模块11可以包括多个热交换器芯20，多个热交换器芯20以沿着冷却区域延伸部的一排布置。热交换器芯20相互之间相距一定距离布置，从而在它们之间限定一空间。在该空间中，可以布置空气散热片(未示出)以提高冷却模块的效率。
空气散热片也可以基本上平行于风向布置。
在图18所示的实施例中，热交换器芯20基本上竖直地布置，然而在其它未示出的实施例中，热交换器芯可以是基本上水平的。
热交换器芯可以包括冷却介质构造成在其中流动的流体管。
图19以顶视图示出了相互之间以一定角度布置的两个冷却模块11。两个冷却模块11在冷却模块的拐角处彼此抵接。每个冷却模块11都具有多个热交换器芯，每个热交换器芯布置成使得它们基本上平行于风向w定位。
以与图19中相同的方式，图20以顶视图示出了相互之间以一定角度布置的两个冷却模块11。每个冷却模块11都具有多个热交换器芯，每个热交换器芯布置成使得它们基本上平行于风向w定位。另外，在本实施例中，热交换芯20已布置在两个冷却模块11的抵接拐角下风的区域21，从而提高了冷却区域的冷却效率。该实施例的CFD仿真表明，与图19所示的实施例相比，冷却模块11的效率另外增加了5％。
如前所述，可以使用标准冷却模块。这些标准冷却模块通常具有多个热交换器芯，这些热交换器芯垂直于冷却区域的横向冷却延伸部延伸。
图21以顶视图示出了布置在机舱101的第一面5上的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的另一实施例。在本实施例15中，冷却模块13均彼此相距一定距离布置，并且它们各自以与相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部(即风向w)的90度不同的角度β布置。它们相对于第一面5的纵向延伸部具有相同的角度β。在其它实施例中，在机舱的第一面上可以布置有不同数量的冷却模块。
图22以顶视图示出了图21的另一实施例。在该实施例中，空气导向件30布置在冷却模块11之间。空气导向件30被布置成使得它们基本上平行于风向w在两个相邻的冷却模块之间延伸。空气导向件30构造成将环境风引导到冷却模块11的冷却区域以提高各冷却模块的效率。
在图23中，示出了空气导向件30的另一种布置。在本实施例中，当从风向w看时，冷却模块以重叠的方式布置。空气导向件30在两个相邻的冷却模块11之间延伸。在本实施例中，冷却模块11相对于机舱的第一面的纵向延伸部和风向w以角度β布置，前提是两个相邻的冷却模块在从风向看时重叠。因此，如图23所示，当在两个相邻的冷却模块之间延伸时，空气导向件30以与风向w不同的角度γ布置。
在本实施例中，空气导向件30在两个相邻的冷却模块之间充分延伸。在其它未示出的实施例中，空气导向件可以部分地在两个相邻的冷却模块之间延伸。在所示的实施例中，空气导向件具有基本上平面的构型。在其它未示出的实施例中，空气导向件可以具有弯曲的构型。
另外，可以设置其它流量增强装置以帮助将空气流引导到冷却模块的冷却区域。
如上所述，当从风向w看时，两个相邻的冷却模块11可以彼此重叠。图24以顶视图示出了当从风向w看时重叠的两个冷却模块11。如图24所示，两个冷却模块11以重叠距离O重叠。重叠距离O可以根据冷却模块的角度、它们的延伸部以及冷却模块之间的距离而变化。在本实施例中，重叠距离O很小，在其它未示出的实施例中，重叠距离可以更大。因此，实现了可以在保持风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1紧凑的同时进一步增加有效冷却区域。
在图25中，风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的构型类似于关于图8所示的构型。在图25中，也以顶视图示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1。示出了冷却模块11之一具有宽度wc。如上所述，有效冷却区域30由冷却模块的冷却区域12的高度h和宽度wc限定。在图27中，示出了冷却区域12，其中示出了高度h和宽度wc。因此，图27中的冷却区域12的有效冷却区域30为h乘以wc。因此，在风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1中存在多个冷却区域的情况下，每个冷却区域的每个有效冷却区域被累加，获得总有效冷却区域。
例如，在图25所示的实施例中，存在六个冷却模块11，每个模块都具有冷却区域。因此，总有效冷却区域30于是为((h乘以wc)乘以6)m2。相反，投影风区域10(即图26所示的阴影面积)由冷却模块的高度h和冷却模块的总宽度wp限定，如图26所示。然后通过用h乘以wp来计算投影风区域。根据本发明的思想，有效冷却区域(由((h乘以wc)乘以冷却区域的数目定义))大于投影风区域(由h乘以wp定义)。
在图25中，示出了另一阴影区域31。阴影区域31启用了第一面的纵向延伸部，由此与已知方案相比可以增加冷却模块的总有效冷却区域，在已知方案中，冷却模块与第一面的纵向延伸部(即风向w)成90度角彼此相邻地布置在第一面的横向延伸部中。此外，沿着冷却模块11的末端34截取的直线32和33一起限定了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的三维体积。在图25中，以顶视图示出了三维体积31。冷却模块的高度h也限定了三维体积31。因此，如上所述，通过在第一面的纵向延伸部中启用并利用较大的体积，与其中只有冷却模块的深度占据第一面的纵向延伸部中的空间的已知方案相比，可以提供较大的有效冷却区域。
在图28中，以顶视图示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的另一实施例。在本实施例中，第一排40冷却模块11彼此相邻地布置在第一面5的横向延伸部t中，并且第二排41冷却模块11与第一面5的纵向延伸部e中的第一排40相距一定距离彼此相邻地布置在横向延伸部t中。在本实施例中，每排40、41的每个冷却模块11可具有冷却区域12，每个冷却区域12相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部e具有大致90度的角度。
而且，第一排40冷却模块11中的一个或多个冷却模块可以被布置成与相邻的冷却模块距有横向空间42，使得风可以穿过横向空间42到达后续的一排41冷却模块11。
如图28所示，从风向w看，第二排41冷却模块11中的至少一个可以与第一排40的横向空间42相对地布置。
本实施例启用第一面的纵向延伸部e，以提供比投影风区域更大的有效冷却区域。
在图28中，在第一排40中示出了三个冷却模块11，并且在第二排41中示出了两个冷却模块11，然而，每排中可以布置有任何合适数量的冷却模块。
在图29中，以顶视图示出了风力涡轮机机舱搭载的冷却系统1的另一实施例。在本实施例中，第一排40冷却模块11彼此相邻地布置在第一面5的横向延伸部t中，并且第二排41冷却模块11在第一面5的纵向延伸部e中与第一排40相距一定距离、彼此相邻地布置在第一面5的横向延伸部t中。另外，每一排40、41的每个冷却模块11可具有冷却区域12，每个冷却区域12具有与相对于机舱101的第一面5的纵向延伸部e的90度不同的角度β。
而且，第一排40冷却模块11中的一个或多个可以被布置成与相邻的冷却模块距有横向空间42，使得风可以穿过横向空间42到达后续一排41冷却模块11。
如图29所示，当从风向w看时，第二排41的两个冷却模块11可以与第一排40的横向空间42相对地布置。
图29所示的实施例也启用了机舱101的第一面5的纵向延伸部e，以提供比投影风区域更大的有效冷却区域。
此外，第一排40的每个冷却模块11可具有冷却区域，每个冷却区域相对于机舱的第一面的纵向延伸部具有不同于90度的角度，并且第二排41的每个冷却模块可以具有冷却区域，每个冷却区域相对于机舱的第一面的纵向延伸部具有基本上为90度的角度，反之亦然，或其组合。
此外，第三排冷却模块可以在纵向延伸部中与第二排相距一定距离、彼此相邻地布置在第一面的横向延伸部中。事实上，可以在第一面的纵向延伸部中的每排之间有一定距离的情况下布置多排冷却模块。各排之间的距离可以相等，或者各排之间的距离可以变化。
另外，第一排的冷却模块可以具有第一高度，并且第二排的冷却模块可以具有第二高度，第二高度大于第一高度。
尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领域技术人员来说将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其构造成安装在风力涡轮机(100)的机舱(101)的第一面(5)上，所述机舱(101)与塔架(102)可旋转地连接，使得所述机舱(101)相对于风向(w)定位，所述第一面(5)具有基本上对应于风向(w)的纵向延伸部(e)，所述风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)包括：
在操作时从所述第一面(5)基本上沿垂直方向延伸的投影风区域(10)，所述投影风区域(10)由至少一个具有第一冷却区域(12)的第一冷却模块(11)限定，通过当从风向(w)看时将所述冷却模块(11)的形状投影到任意平面上来将所述投影风区域(10)定义为二维区域，
其中，所述第一冷却区域(12)的至少一部分相对于所述机舱(101)的第一面(5)的纵向延伸部(e)以不同于90度的角度(β)布置。
2.一种风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其构造成安装在风力涡轮机(100)的机舱(101)的第一面(5)上，所述机舱(101)与塔架(102)可旋转地连接，使得所述机舱(101)相对于风向(w)定位，所述第一面(5)的纵向延伸部(e)基本上对应于风向(w)，所述风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)包括：
在操作时从所述第一面(5)基本上沿垂直方向延伸的投影风区域(10)，所述投影风区域(10)由至少一个具有第一冷却区域(12)的第一冷却模块(11)限定，通过当从风向看时将所述冷却模块(11)的形状投影到任意平面上来将所述投影风区域(10)定义为二维区域，
其中，第一冷却区域(12)由提供有效冷却区域(30)的高度(h)和宽度(wc)限定，所述有效冷却区域(30)大于所述投影风区域(10)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述第一面(5)具有垂直于所述纵向延伸部的横向延伸部(t)，所述冷却系统包括第二冷却模块，所述第二冷却模块具有第二冷却区域，所述第一冷却模块和所述第二冷却模块彼此相邻地布置在所述横向延伸部(t)中。
4.根据权利要求3所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述第二冷却区域相对于所述机舱的第一面的纵向延伸部以不同于90度的角度布置。
5.根据权利要求3和/或4所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述第一冷却区域和所述第二冷却区域共同限定所述有效冷却区域，所述有效冷却区域大于所述投影风区域。
6.根据权利要求2和/或5所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述有效冷却区域(30)比所述投影风区域(10)大3％，优选比所述投影风区域大5％，更优选比所述投影风区域大10％，最优选比所述投影风区域大15％以上。
7.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述投影风区域(10)相对于风向(w)具有大致90度的角度(α)，所述第一冷却区域(12)的至少一部分以与所述投影风区域的角度(α)不同的角度(β)布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述角度(β)与垂直于所述机舱(101)的第一面(5)的纵向延伸部(e)的平面相差2至88度之间，优选14至86度之间，更优选20至65度之间。
9.根据权利要求4所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述第一冷却区域的角度和所述第二冷却区域的角度限定所述第一冷却区域与所述第二冷却区域之间的相互角度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，多个冷却模块彼此相邻地布置在所述第一面的横向延伸部(t)中。
11.根据权利要求9所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，每个冷却模块具有冷却区域，每个冷却区域相对于所述机舱的第一面的纵向延伸部成不同于90度的角度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，在两个相邻的冷却模块之间形成一空间，其中在所述空间中布置有另外的冷却模块。
13.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，每个冷却模块与冷却回路流体连接，所述冷却回路构造成使冷却介质循环，使得所述冷却介质能在所述冷却模块和所述冷却回路中流动。
14.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述冷却系统是被动式冷却系统。
15.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述冷却区域的角度能够在操作中进行调节。
16.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述第一冷却区域具有弯曲的延伸部，所述弯曲的延伸部具有沿着所述弯曲的延伸部的多条切线，每条切线相对于所述机舱的第一面的纵向延伸部限定不同于90度的角度。
17.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，所述冷却模块(11)包括构造成限定所述冷却模块的冷却区域的至少一个热交换器芯，所述热交换器芯具有从上风侧向下风侧延伸的芯延伸部，所述芯延伸部基本上平行于风向布置。
18.根据权利要求3-17中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，在所述第一冷却模块与所述第二冷却模块之间布置有空气导向件。
19.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)，其中，第一排(40)冷却模块彼此相邻地布置在所述第一面(5)的横向延伸部(t)中，并且第二排(41)冷却模块(11)在所述纵向延伸部中与第一排相距一距离、彼此相邻地布置在所述第一面的横向延伸部中。
20.一种风力涡轮机(100)，其具有根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机机舱搭载的冷却系统(1)。
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