JP2020504265A - 風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法 - Google Patents

風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020504265A
JP2020504265A JP2019536974A JP2019536974A JP2020504265A JP 2020504265 A JP2020504265 A JP 2020504265A JP 2019536974 A JP2019536974 A JP 2019536974A JP 2019536974 A JP2019536974 A JP 2019536974A JP 2020504265 A JP2020504265 A JP 2020504265A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mist
removing device
rotor
wind power
power generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2019536974A
Other languages
English (en)
Inventor
シュリーファー−シュプリンク、ユリウス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wobben Properties GmbH filed Critical Wobben Properties GmbH
Publication of JP2020504265A publication Critical patent/JP2020504265A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/60Cooling or heating of wind motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/065Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0691Rotors characterised by their construction elements of the hub
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D9/00Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/221Improvement of heat transfer
    • F05B2260/224Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
    • F05B2260/2241Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/60Fluid transfer
    • F05B2260/64Aeration, ventilation, dehumidification or moisture removal of closed spaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/95Preventing corrosion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

【課題】より効果的に冷却することができる風力発電装置を提供すること。【解決手段】本発明は、ゴンドラと、ロータハブを有する空力ロータと、を有する風力発電装置を備える。ロータハブは、その場合、ロータブレード面の前方の風の流入方向に配置されている。ロータのロータハブには、ロータハブと共に回転するミスト除去装置が設けられている。ミスト除去装置は、ロータハブの開口として構成される端部を有する。空気は、実質的に水滴を含まない空気がミスト除去装置の出口に存在するように、前記端部を通って入り、ミスト除去装置を通って流れることができ、発電装置を冷却するために用いることができる。【選択図】図3

Description

本発明は、風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用に関する。
風力発電装置は、一般的に、3つのロータブレードを有する空力ロータを備えたゴンドラ(ナセル)を有する。発電機は、空力ロータに直接的又は間接的に結合されており、空力ロータが回転すると電気エネルギーを発生する。運転中、発電機は排熱を発生するので、発電機は冷却する必要がある。また、ゴンドラには、例えば、排熱も発生する整流器のようなさらなる電気部品が設けられているので、電気部品も冷却すべきである。
ゴンドラ内の冷却は、例えば、閉じた系の冷却システム、又は、開口を通じてゴンドラの静止部分に外気を引き込む冷却システムによって実施することができる。次に、その引き込まれた空気は、発電機およびさらなる電気部品を冷却するために使用され、その後、再び外側に吹き出すことができる。その場合、吸い込まれた外気は、湿った空気、霧や雨からの水滴までもが含まれることもある。
優先権の基礎とされている独国特許出願に関して、ドイツ特許商標庁は次の文献を検索した。
DE102007045044A1 DE102012212619A1
本発明の目的は、より効果的に冷却できる風力発電装置を提供することであり、特に、外気から水を除去し、かつ、除去された水を規定の方法で排出することができる風力発電装置の冷却システムを提供することが望まれる。
その目的は、請求項1に係る風力発電装置、及び、請求項6に係る風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置を使用することによって達成される。
本発明によれば、ゴンドラ(ナセル)と、ロータハブ(Rotor kopf、Spinner)を有する空力(回転可能)ロータと、を備える風力発電装置が提供される。その場合、ロータハブは、ロータブレード面の風の流入方向前方に配置される。ロータのロータハブにおいては、ロータハブと共に回転するミスト(水滴も含めてミストという)除去装置が設けられている。ミスト除去装置は、ロータハブの開口として構成された端部を有する。実質的に水滴を含まない空気がミスト除去装置の出口に存在するように、空気がその端部を通って入り、ミスト除去装置を通って流れることができ、発電機を冷却するために用いることができる。ミスト除去装置は、ゴンドラの回転部分、すなわちロータに配置されている。したがって、ミスト除去装置はロータと共に回転する。
一例として、そのミスト除去装置で最小限分離することができる液滴は、直径15μmである。より小さな液滴は、より高いレベルのコストないし装置、及び、より高い圧力損失を伴うことによってのみ分離することができる。
本発明の一視点によれば、ミスト除去装置は、螺旋構成(螺旋状構成)に配置された少なくとも1つの薄板(Lamelle)として構成されている。螺旋(螺旋状構成)は、円錐形とすることができる。螺旋(螺旋状構成)の一端(すなわち、先端部)は、湿った外気が螺旋先端部に移動するように、ロータハブの開口を形成し、湿った空気は、空気がそこに含まれている湿気から分離されるように、螺旋状のミスト除去装置を通って流れる。
螺旋状の薄板の形態であり、当該螺旋の基線が円錐を表すミスト除去装置の構成は、分離された液体が固有の回転により螺旋の中心に運ばれ、その後、排出することができるので、特に有利である。
本発明の一視点においては、螺旋の円錐形は、2つの薄板の層間の間隙が風に向いている側で(互いに接触するまで)小さくなり過ぎたり、風から遠い内側で大きくなり過ぎることを回避するために、非常にフラットに形成(な間隙)される。
本発明の一視点によれば、螺旋の勾配は、小さな半径内の分離された液体をミスト除去装置の先端部に輸送するために、ミスト除去装置の最も内側の領域において急勾配である。
ここでは、空気の流入フローの大きな偏向(Umlenkung)がもはや引き起こされないので、内側領域でさらなる液滴分離は起こらない。分離された水は、薄板において生じる大きな偏向によってミスト除去装置の第1端部に対して前方にミスト除去装置の導水路(Rinne)を流れ、外側に排出することができる。したがって、場合によっては、例えば、壁の形態の障壁をミスト除去装置の後部内側部分に設けることができる。
本発明に係る風力発電装置では、ロータハブの回転ミスト除去装置によって作り出された、風力発電装置の空冷用の水滴のない空気を、供給することができる。
本発明のさらなる構成は、添付された特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
本発明の利点及び実施例を、図面を参照して、以下、詳細に説明する。
図1は、実施例1に係る風力発電装置の概略図を示す。 図2Aは、実施例1に係るミスト除去装置の概略図である。 図2Bは、実施例1に係るミスト除去装置の概略図である。 図3は、実施例2に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。 図4は、実施例3に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。 図5は、図4に示すミスト除去装置の平面図である。 図6Aは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図を示す。 図6Bは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図を示す。 図6Cは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図を示す。 図6Dは、実施例4に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。 図6Eは、実施例4に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。 図7Aは、実施例5に係るミスト除去装置の概略図である。 図7Bは、実施例5に係るミスト除去装置の概略図である。 図7Cは、実施例5に係るミスト除去装置の概略図である。 図7Dは、実施例5に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。 図8は、実施例6に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。
図1は、実施例1に係る風力発電装置の概略図を示す。風力発電装置100は、タワー102と、ゴンドラ104(ナセル)と、を有する。3つのロータブレード108、及び、ロータハブ110を有するロータ106が、ゴンドラ104に設けられている。ロータ106は、風によって動作しているときに回転駆動され、ゴンドラ内の発電機を駆動して電気エネルギーを発生させる。さらに、ロータハブ110の領域において、風力発電装置は、ミスト除去装置200を有する。ミスト除去装置200は、ロータハブ110と共に回転するように、ロータハブ110に連結されている。ロータハブ110には、外気ALがロータハブ110の内部、したがってミスト除去装置200の残りの部分に通過することができる開口111として構成されたミスト除去装置200の端部が設けられている。外気ALに含まれる水滴(ないしミスト)は、実質的に水滴のない空気Lがミスト除去装置の出口に存在するように、ミスト除去装置200によってそこから除去される。
図2A及び図2Bは、実施例1に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例1によれば、ミスト除去装置200は、螺旋状に配置された少なくとも1つの薄板201(Lamelle)を有する。螺旋200は、螺旋200の先端部210が上流に配置されるように円錐を形成している。したがって、先端部210は、螺旋の第1端部を形成する。螺旋の第2端部220は、螺旋200の反対側に設けられている。湿って水滴を含む外気ALは、第1端部210から螺旋状のミスト除去装置に入り、実質的に水滴のない空気Lが第2端部220から排出される。
螺旋の円錐形の基線(Grundlinie)を有する、螺旋状に配置された薄板を有する螺旋状のミスト除去装置は、分離された液体がミスト除去装置の回転によって螺旋の中心に向かって運ばれ、そこから出るように、構成されている。
本発明によれば、円錐形状は、風に向かう側の薄板の層間の間隙が風から離れた内側で(接触する程度まで)小さくなり過ぎたり、大きくなり過ぎるのを回避するために、ごく狭く(Shumal)構成される。螺旋の勾配は、ミスト除去装置200の外側領域よりも内側領域230において急勾配である。それは、分離された液体又は流体を、小さい半径内で先端部210まで輸送し、分離された液体を外側に排出することができる点で有利である。条件付きでのみ液滴分離に寄与するだけの内側領域230内の構成によって、特に、その内側領域では流れの激しい偏向がないからである。ここに入った水は、回転によってここから引き出されて外側に押し出される以下の分離された液体によって置換される。
任意に、壁又は障壁を第2端部220の内側領域に設けることができる。壁は第2端部220の内側領域に含まれるべきである。さもないと水滴を含む空気がロータハブ110に流れ込むからである。第2端部220の外側領域には何も含まれなくてもよい。さもないと空気はもはや流れ出せないからである。
図3は、実施例2に係るミスト除去装置の斜視(切開)断面図を示す。図3は、特に、実施例2に係るミスト除去装置の3次元構成の(部分)断面図を示す。ミスト除去装置200は、第1端部210と、第2端部220と、を有する。特に、ミスト除去装置200は、円錐形の基線を有する、螺旋形状の薄板の形態で配置されている。水滴を含む空気がロータハブ内を通過するのを防止するために、任意に、内側領域230内、及び、第2端部220で水滴を含む空気のための障壁として壁250を設けることができる。
ミスト除去装置200によって生じる圧力損失は、薄板の形状、及び、螺旋のそれぞれの層間の隙間の半分によって引き起こされる。約10μmから5mmの水滴を分離できるようにするために、約10mmから100mmの間隔が薄板の層間に設けられる。
図4は、実施例3に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。実施例3に係るミスト除去装置は、円錐状の基線を有する、螺旋状に配置された薄板を有する。 ミスト除去装置200は、第1端部210及び第2端部220並びに内側領域230を有する。水滴を含む外気ALは、第1端部に導入され、水滴を含まない空気Lは第2端部220から排出される。分離された水AWは、ミスト除去装置の回転運動によって内側領域230に入り、その後、第1端部210に向かって流れ、外側に流れ出ることができる。
本発明に係るミスト除去装置は、薄板を含む成形通路による流れ偏向の原理に基づいて作動する。 本発明によれば、分離された水は回転運動によって除去装置の第1端部210へと前方に輸送され、そこでそこから外側に流れ去ることができる。
本発明の一視点によれば、発電装置が静止しているときに、水が発電装置に入ることができないように、オーバーフローを前方に設計することができる。特に、各薄板層のレベル(Nivean;薄板層間の間隔)を、ミスト除去装置における後部領域よりも前部領域で回転軸に半径方向に近くすることができる。
図5は、図4に示すミスト除去装置の平面図である。この場合、図5の矢印は、分離した水が第1端部210に向かってどのように運ばれるかを示している。
本発明に係る風力発電装置では、風の流入フローから生じる動圧を、ミスト除去装置の圧力損失を少なくとも部分的に克服するために利用することができる。
本発明に係るミスト除去装置は、除去装置の流路で方向の激しい変化を生じさせ、したがって気相と液相の分離を引き起こすことができる薄板を有する。
本発明によれば、例えば、20mmの薄板間隔で15μmのサイズの水滴まで分離することができる。
図6A〜図6Cは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図である。実施例4のミスト除去装置は、実施例3に係るミスト除去装置に実質的に対応するが、ここでの螺旋は円錐構成ではない。実施例4に係るミスト除去装置では、水は、前方に、すなわちミスト除去装置の第1端部210に向かって流れ出る。本発明によれば、それを介して又はそれによって水が流れ出ることができる導水路260(ないし樋;Rinne channel)を設けることができる。ミスト除去装置の基本形状は、円錐形ではない。この場合の第1及び第2端部は直線状にすることができる。
図6は、実施例4に係るミスト除去装置の正面図を示す。特に、ミスト除去装置の螺旋形はここで参照することができる。
図6D及び図6Eは、それぞれ、実施例4に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。実施例3に係るミスト除去装置とは対照的に、水流路は平面を表す。水は、特に、前方かつ中心部に流出する。図6Eから分かるように、水は実質的に平面200aに排出され、突出部200bは平面200aから突き出ており、当該突出部200bは水が前方に流れ出ることを可能にする。
図7A〜図7Cは、それぞれ、実施例5に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例5に係るミスト除去装置の場合、円錐形の底面を有さない、すなわち、前端210及び後端220がそれぞれ真っ直ぐであるミスト除去装置が提供される。また、ミスト除去装置は、導水路260を有することができる。
本発明の一視点では、水は排出ドレイン230Aを通って外向きおよび前向きに流れ出ることができる。実施例5によれば、中央部分を後方に狭くすることができる。
実施例5によれば、水は中心部ではなく外側部分200cに流れ出る。
図7Dは、水の排出を示す。特に、水は、外側部分200c、すなわち、外側領域に流れ出る。それに応じて、水は流れ出て側面に排水される。
図8は、実施例6に係るミスト除去装置における水流路の概略図を示す。実施例6に係るミスト除去装置は、実施例1、2、3、4又は5に係るミスト除去装置に基づくことができる。特に、ミスト除去装置は、互いに平行な関係で配置することができる複数の薄板201a、201b、201c、201dを有する。それらの薄板は、互いに平行な関係で延在する形状部材とすることができる。そのようにして、分離された液滴は、分離された液滴の流れが、螺旋の端部まで大量の液体を与えるように合流されることなく、平行に流れ出ることができる。
本発明は、風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法に関する。
風力発電装置は、一般的に、3つのロータブレードを有する空力ロータを備えたゴンドラ(ナセル)を有する。発電機は、空力ロータに直接的又は間接的に結合されており、空力ロータが回転すると電気エネルギーを発生する。運転中、発電機は排熱を発生するので、発電機は冷却する必要がある。また、ゴンドラには、例えば、排熱も発生する整流器のようなさらなる電気部品が設けられているので、電気部品も冷却すべきである。
ゴンドラ内の冷却は、例えば、閉じた系の冷却システム、又は、開口を通じてゴンドラの静止部分に外気を引き込む冷却システムによって実施することができる。次に、その引き込まれた空気は、発電機およびさらなる電気部品を冷却するために使用され、その後、再び外側に吹き出すことができる。その場合、吸い込まれた外気は、湿った空気、霧や雨からの水滴までもが含まれることもある。
優先権の基礎とされている独国特許出願に関して、ドイツ特許商標庁は次の文献を検索した。
DE102007045044A1 DE102012212619A1
本発明の目的は、より効果的に冷却できる風力発電装置を提供することであり、特に、外気から水を除去し、かつ、除去された水を規定の方法で排出することができる風力発電装置の冷却システムを提供することが望まれる。
その目的は、請求項1に係る風力発電装置、及び、請求項6に係る風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法を実施することによって達成される。
第1の視点においては、3つのロータブレードとロータハブとを有するロータと、外気が前記ロータハブの内部に流入できるように前記ロータハブの領域に配されたミスト除去装置と、を備え、前記ミスト除去装置は、第1端部と第2端部とを有し、前記ミスト除去装置の前記第1端部は、前記ロータハブの開口として構成されており、前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の少なくとも1つの薄板を有する、風力発電装置が提供される。
第2の視点においては、風力発電装置のロータハブにおけるミスト除去装置の使用方法であって、前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の薄板を有し、前記螺旋状構成は、真っ直ぐ又は円錐形のベースラインを有する、ミスト除去装置の使用方法が提供される。
本発明によれば、ゴンドラ(ナセル)と、ロータハブ(Rotor kopf、Spinner)を有する空力(回転可能)ロータと、を備える風力発電装置が提供される。その場合、ロータハブは、ロータブレード面の風の流入方向前方に配置される。ロータのロータハブにおいては、ロータハブと共に回転するミスト(水滴も含めてミストという)除去装置が設けられている。ミスト除去装置は、ロータハブの開口として構成された端部を有する。実質的に水滴を含まない空気がミスト除去装置の出口に存在するように、空気がその端部を通って入り、ミスト除去装置を通って流れることができ、発電機を冷却するために用いることができる。ミスト除去装置は、ゴンドラの回転部分、すなわちロータに配置されている。したがって、ミスト除去装置はロータと共に回転する。
一例として、そのミスト除去装置で最小限分離することができる液滴は、直径15μmである。より小さな液滴は、より高いレベルのコストないし装置、及び、より高い圧力損失を伴うことによってのみ分離することができる。
本発明の一視点によれば、ミスト除去装置は、螺旋構成(螺旋状構成)に配置された少なくとも1つの薄板(Lamelle)として構成されている。螺旋(螺旋状構成)は、円錐形とすることができる。螺旋(螺旋状構成)の一端(すなわち、先端部)は、湿った外気が螺旋先端部に移動するように、ロータハブの開口を形成し、湿った空気は、空気がそこに含まれている湿気から分離されるように、螺旋状のミスト除去装置を通って流れる。
螺旋状の薄板の形態であり、当該螺旋の基線が円錐を表すミスト除去装置の構成は、分離された液体が固有の回転により螺旋の中心に運ばれ、その後、排出することができるので、特に有利である。
本発明の一視点においては、螺旋の円錐形は、2つの薄板の層間の間隙が風に向いている側で(互いに接触するまで)小さくなり過ぎたり、風から遠い内側で大きくなり過ぎることを回避するために、非常にフラットに形成(な間隙)される。
本発明の一視点によれば、螺旋の勾配は、小さな半径内の分離された液体をミスト除去装置の先端部に輸送するために、ミスト除去装置の最も内側の領域において急勾配である。
ここでは、空気の流入フローの大きな偏向(Umlenkung)がもはや引き起こされないので、内側領域でさらなる液滴分離は起こらない。分離された水は、薄板において生じる大きな偏向によってミスト除去装置の第1端部に対して前方にミスト除去装置の導水路(Rinne)を流れ、外側に排出することができる。したがって、場合によっては、例えば、壁の形態の障壁をミスト除去装置の後部内側部分に設けることができる。
本発明に係る風力発電装置では、ロータハブの回転ミスト除去装置によって作り出された、風力発電装置の空冷用の水滴のない空気を、供給することができる。
本発明のさらなる構成は、添付された特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
本発明の利点及び実施例を、図面を参照して、以下、詳細に説明する。
なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。また、下記の実施形態ないし実施例は、あくまで例示であり、本発明を限定するものではない。
図1は、実施例1に係る風力発電装置の概略図を示す。 図2Aは、実施例1に係るミスト除去装置の概略図である。 図2Bは、実施例1に係るミスト除去装置の概略図である。 図3は、実施例2に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。 図4は、実施例3に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。 図5は、図4に示すミスト除去装置の平面図である。 図6Aは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図を示す。 図6Bは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図を示す。 図6Cは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図を示す。 図6Dは、実施例4に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。 図6Eは、実施例4に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。 図7Aは、実施例5に係るミスト除去装置の概略図である。 図7Bは、実施例5に係るミスト除去装置の概略図である。 図7Cは、実施例5に係るミスト除去装置の概略図である。 図7Dは、実施例5に係るミスト除去装置の水流路の概略図を示す。 図8は、実施例6に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。
図1は、実施例1に係る風力発電装置の概略図を示す。風力発電装置100は、タワー102と、ゴンドラ104(ナセル)と、を有する。3つのロータブレード108、及び、ロータハブ110を有するロータ106が、ゴンドラ104に設けられている。ロータ106は、風によって動作しているときに回転駆動され、ゴンドラ内の発電機を駆動して電気エネルギーを発生させる。さらに、ロータハブ110の領域において、風力発電装置は、ミスト除去装置200を有する。ミスト除去装置200は、ロータハブ110と共に回転するように、ロータハブ110に連結されている。ロータハブ110には、外気ALがロータハブ110の内部、したがってミスト除去装置200の残りの部分に通過することができる開口111として構成されたミスト除去装置200の端部が設けられている。外気ALに含まれる水滴(ないしミスト)は、実質的に水滴のない空気Lがミスト除去装置の出口に存在するように、ミスト除去装置200によってそこから除去される。
図2A及び図2Bは、実施例1に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例1によれば、ミスト除去装置200は、螺旋状に配置された少なくとも1つの薄板201(Lamelle)を有する。螺旋200は、螺旋200の先端部210が上流に配置されるように円錐を形成している。したがって、先端部210は、螺旋の第1端部を形成する。螺旋の第2端部220は、螺旋200の反対側に設けられている。湿って水滴を含む外気ALは、第1端部210から螺旋状のミスト除去装置に入り、実質的に水滴のない空気Lが第2端部220から排出される。
螺旋の円錐形の基線(Grundlinie)を有する、螺旋状に配置された薄板を有する螺旋状のミスト除去装置は、分離された液体がミスト除去装置の回転によって螺旋の中心に向かって運ばれ、そこから出るように、構成されている。
本発明によれば、円錐形状は、風に向かう側の薄板の層間の間隙が風から離れた内側で(接触する程度まで)小さくなり過ぎたり、大きくなり過ぎるのを回避するために、ごく狭く(Shumal)構成される。螺旋の勾配は、ミスト除去装置200の外側領域よりも内側領域230において急勾配である。それは、分離された液体又は流体を、小さい半径内で先端部210まで輸送し、分離された液体を外側に排出することができる点で有利である。条件付きでのみ液滴分離に寄与するだけの内側領域230内の構成によって、特に、その内側領域では流れの激しい偏向がないからである。ここに入った水は、回転によってここから引き出されて外側に押し出される以下の分離された液体によって置換される。
任意に、壁又は障壁を第2端部220の内側領域に設けることができる。壁は第2端部220の内側領域に含まれるべきである。さもないと水滴を含む空気がロータハブ110に流れ込むからである。第2端部220の外側領域には何も含まれなくてもよい。さもないと空気はもはや流れ出せないからである。
図3は、実施例2に係るミスト除去装置の斜視(切開)断面図を示す。図3は、特に、実施例2に係るミスト除去装置の3次元構成の(部分)断面図を示す。ミスト除去装置200は、第1端部210と、第2端部220と、を有する。特に、ミスト除去装置200は、円錐形の基線を有する、螺旋形状の薄板の形態で配置されている。水滴を含む空気がロータハブ内を通過するのを防止するために、任意に、内側領域230内、及び、第2端部220で水滴を含む空気のための障壁として壁250を設けることができる。
ミスト除去装置200によって生じる圧力損失は、薄板の形状、及び、螺旋のそれぞれの層間の隙間の半分によって引き起こされる。約10μmから5mmの水滴を分離できるようにするために、約10mmから100mmの間隔が薄板の層間に設けられる。
図4は、実施例3に係るミスト除去装置の斜視断面図を示す。実施例3に係るミスト除去装置は、円錐状の基線を有する、螺旋状に配置された薄板を有する。 ミスト除去装置200は、第1端部210及び第2端部220並びに内側領域230を有する。水滴を含む外気ALは、第1端部に導入され、水滴を含まない空気Lは第2端部220から排出される。分離された水AWは、ミスト除去装置の回転運動によって内側領域230に入り、その後、第1端部210に向かって流れ、外側に流れ出ることができる。
本発明に係るミスト除去装置は、薄板を含む成形通路による流れ偏向の原理に基づいて作動する。 本発明によれば、分離された水は回転運動によって除去装置の第1端部210へと前方に輸送され、そこでそこから外側に流れ去ることができる。
本発明の一視点によれば、発電装置が静止しているときに、水が発電装置に入ることができないように、オーバーフローを前方に設計することができる。特に、各薄板層のレベル(Nivean;薄板層間の間隔)を、ミスト除去装置における後部領域よりも前部領域で回転軸に半径方向に近くすることができる。
図5は、図4に示すミスト除去装置の平面図である。この場合、図5の矢印は、分離した水が第1端部210に向かってどのように運ばれるかを示している。
本発明に係る風力発電装置では、風の流入フローから生じる動圧を、ミスト除去装置の圧力損失を少なくとも部分的に克服するために利用することができる。
本発明に係るミスト除去装置は、除去装置の流路で方向の激しい変化を生じさせ、したがって気相と液相の分離を引き起こすことができる薄板を有する。
本発明によれば、例えば、20mmの薄板間隔で15μmのサイズの水滴まで分離することができる。
図6A〜図6Cは、実施例4に係るミスト除去装置の概略図である。実施例4のミスト除去装置は、実施例3に係るミスト除去装置に実質的に対応するが、ここでの螺旋は円錐構成ではない。実施例4に係るミスト除去装置では、水は、前方に、すなわちミスト除去装置の第1端部210に向かって流れ出る。本発明によれば、それを介して又はそれによって水が流れ出ることができる導水路260(ないし樋;Rinne channel)を設けることができる。ミスト除去装置の基本形状は、円錐形ではない。この場合の第1及び第2端部は直線状にすることができる。
図6は、実施例4に係るミスト除去装置の正面図を示す。特に、ミスト除去装置の螺旋形はここで参照することができる。
図6D及び図6Eは、それぞれ、実施例4に係るミスト除去装置内の水流路の概略図を示す。実施例3に係るミスト除去装置とは対照的に、水流路は平面を表す。水は、特に、前方かつ中心部に流出する。図6Eから分かるように、水は実質的に平面200aに排出され、突出部200bは平面200aから突き出ており、当該突出部200bは水が前方に流れ出ることを可能にする。
図7A〜図7Cは、それぞれ、実施例5に係るミスト除去装置の概略図を示す。実施例5に係るミスト除去装置の場合、円錐形の底面を有さない、すなわち、前端210及び後端220がそれぞれ真っ直ぐであるミスト除去装置が提供される。また、ミスト除去装置は、導水路260を有することができる。
本発明の一視点では、水は排出ドレイン230Aを通って外向きおよび前向きに流れ出ることができる。実施例5によれば、中央部分を後方に狭くすることができる。
実施例5によれば、水は中心部ではなく外側部分200cに流れ出る。
図7Dは、水の排出を示す。特に、水は、外側部分200c、すなわち、外側領域に流れ出る。それに応じて、水は流れ出て側面に排水される。
図8は、実施例6に係るミスト除去装置における水流路の概略図を示す。実施例6に係るミスト除去装置は、実施例1、2、3、4又は5に係るミスト除去装置に基づくことができる。特に、ミスト除去装置は、互いに平行な関係で配置することができる複数の薄板201a、201b、201c、201dを有する。それらの薄板は、互いに平行な関係で延在する形状部材とすることができる。そのようにして、分離された液滴は、分離された液滴の流れが、螺旋の端部まで大量の液体を与えるように合流されることなく、平行に流れ出ることができる。
上記実施形態ないし実施例の一部または全部は以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
[付記1]
3つのロータブレードとロータハブとを有するロータと、
外気が前記ロータハブの内部に流入できるように前記ロータハブの領域に配されたミスト除去装置と、
を備え、
前記ミスト除去装置は、第1端部と第2端部とを有し、
前記ミスト除去装置の前記第1端部は、前記ロータハブの開口として構成されており、
前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の少なくとも1つの薄板を有する、
風力発電装置。
[付記2]
前記ミスト除去装置の前記螺旋状構成は、円錐形である、
付記1に記載の風力発電装置。
[付記3]
前記ミスト除去装置は、前記第1又は第2端部に螺旋先端部を有する、
付記1に記載の風力発電装置。
[付記4]
前記ミスト除去装置は、前記第1端部に分離された液体を前記螺旋先端部に移送するために、前記第1端部に、前記螺旋状構成の前記薄板の他の部分よりも大きな勾配の内側領域を有する、
付記1乃至3のいずれか一に記載の風力発電装置。
[付記5]
前記第2端部の前記内側領域に配された壁をさらに備える、
付記1乃至4のいずれか一に記載の風力発電装置。
[付記6]
風力発電装置のロータハブにおけるミスト除去装置の使用方法であって、
前記ミスト除去装置は、螺旋状構成の薄板を有し、
前記螺旋状構成は、真っ直ぐ又は円錐形のベースラインを有する、
ミスト除去装置の使用方法。
なお、上記の特許文献の各開示は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとし、必要に応じて本発明の基礎ないし一部として用いることが出来るものとする。本発明の全開示(特許請求の範囲及び図面を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせないし選択(必要により不選択)が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、本願に記載の数値及び数値範囲については、明記がなくともその任意の中間値、下位数値、及び、小範囲が記載されているものとみなされる。さらに、上記引用した文献の各開示事項は、必要に応じ、本願発明の趣旨に則り、本願発明の開示の一部として、その一部又は全部を、本書の記載事項と組み合わせて用いることも、本願の開示事項に含まれる(属する)ものと、みなされる。

Claims (6)

  1. 3つのロータブレード(108)とロータハブ(110)とを有するロータ(106)と、
    外気(AL)が前記ロータハブ(110)の内部に流入できるように前記ロータハブ(110)の領域に配されたミスト除去装置(200)と、
    を備え、
    前記ミスト除去装置(200)は、第1端部(210)と第2端部(220)とを有し、
    前記ミスト除去装置(200)の前記第1端部(210)は、前記ロータハブ(110)の開口(111)として構成されており、
    前記ミスト除去装置(200)は、螺旋状構成の少なくとも1つの薄板(201)を有する、
    風力発電装置(100)。
  2. 前記ミスト除去装置の前記螺旋状構成は、円錐形である、
    請求項1に記載の風力発電装置。
  3. 前記ミスト除去装置(200)は、前記第1又は第2端部(210、220)に螺旋先端部を有する、
    請求項1に記載の風力発電装置。
  4. 前記ミスト除去装置(200)は、前記第1端部(210)に分離された液体を前記螺旋先端部に移送するために、前記第1端部(210)に、前記螺旋状構成の前記薄板の他の部分よりも大きな勾配の内側領域(230)を有する、
    請求項1乃至3のいずれか一に記載の風力発電装置。
  5. 前記第2端部(220)の前記内側領域(230)に配された壁(250)をさらに備える、
    請求項4に記載の風力発電装置。
  6. 風力発電装置(100)のロータハブ(110)におけるミスト除去装置(200)の使用であって、
    前記ミスト除去装置(200)は、螺旋状構成の薄板を有し、
    前記螺旋状構成は、真っ直ぐ又は円錐形のベースラインを有する、
    ミスト除去装置の使用。
JP2019536974A 2017-01-05 2018-01-03 風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法 Withdrawn JP2020504265A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017100134.4A DE102017100134A1 (de) 2017-01-05 2017-01-05 Windenergieanlage und Verwendung eines Tropfenabscheiders in einem Windenergieanlagenrotor
DE102017100134.4 2017-01-05
PCT/EP2018/050092 WO2018127500A1 (de) 2017-01-05 2018-01-03 Windenergieanlage und verwendung eines tropfenabscheiders in einem windenergieanlagenrotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020504265A true JP2020504265A (ja) 2020-02-06

Family

ID=60937764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019536974A Withdrawn JP2020504265A (ja) 2017-01-05 2018-01-03 風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11035347B2 (ja)
EP (1) EP3565970B1 (ja)
JP (1) JP2020504265A (ja)
KR (1) KR20190097255A (ja)
CN (1) CN110139984A (ja)
BR (1) BR112019012428A2 (ja)
CA (1) CA3047890A1 (ja)
DE (1) DE102017100134A1 (ja)
RU (1) RU2019124443A (ja)
WO (1) WO2018127500A1 (ja)

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1558038A (en) 1923-05-03 1925-10-20 Joseph E Mount Filter
DE202006009355U1 (de) 2006-06-13 2006-09-07 Pfannenberg Gmbh Filterlüfter mit einer Schnellbefestigungseinrichtung
DE102007045044B4 (de) * 2007-09-13 2013-06-27 Hochschule Esslingen Klimagerät und Klimatisierungsanordnung
BRPI0919518A2 (pt) 2009-02-27 2015-12-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd gerador acionado por vento
CN201273249Y (zh) 2009-03-04 2009-07-15 江阴远景能源科技有限公司 带有通风装置的兆瓦级风力发电机组
US9689263B2 (en) 2009-10-27 2017-06-27 General Electric Company Droplet catcher for centrifugal compressor
CN101769236B (zh) 2010-02-05 2011-10-05 国电联合动力技术有限公司 一种海上风力发电机组防盐雾系统
CN201714602U (zh) 2010-06-18 2011-01-19 沈阳中科天道新能源装备股份有限公司 风力发电机组机舱通风过滤装置
JP5511549B2 (ja) * 2010-06-30 2014-06-04 三菱重工業株式会社 風力発電装置
DE102010040911A1 (de) 2010-09-16 2012-03-22 Aloys Wobben Magnus-Rotor
CN202023704U (zh) 2011-04-06 2011-11-02 浙江运达风电股份有限公司 海上型风力发电机组导流罩
US20150010402A1 (en) 2012-01-13 2015-01-08 youWINenergy GmbH Cooling system of a wind turbine
CN202622678U (zh) 2012-06-20 2012-12-26 天津捷金金属制品有限公司 一种改进的模拟风力发电机轮毂的导流罩装配装置
CN202740964U (zh) 2012-06-27 2013-02-20 华锐风电科技(集团)股份有限公司 盐雾分离装置及风力发电机组
DE102012212619A1 (de) * 2012-07-18 2014-01-23 Mahle International Gmbh Frischluftversorgungseinrichtung sowie Verfahren zur Frischluftversorgung einer Off-Shore-Anlage
EP2806542B1 (en) * 2013-05-22 2016-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Airflow control arrangement
CN203962298U (zh) 2014-03-12 2014-11-26 李建 万向风力发电机组及道路融雪、消雾系统
US9657719B2 (en) * 2014-06-16 2017-05-23 General Electric Company Ventilation arrangement
CN204828030U (zh) 2015-07-13 2015-12-02 国电联合动力技术(连云港)有限公司 一种具有自动除湿功能的风机叶轮
CN205351498U (zh) 2015-12-10 2016-06-29 林勇明 一种家用节能空调器
CN109681396B (zh) * 2016-03-02 2020-07-28 新疆金风科技股份有限公司 一种流体输运装置及多相流分离装置
CN105756993A (zh) 2016-04-13 2016-07-13 海信(山东)空调有限公司 一种不等距离心风扇及除湿机
CN205828901U (zh) 2016-06-29 2016-12-21 常州新创自动化技术有限公司 电柜用除湿器
DK179742B1 (en) * 2017-10-18 2019-05-01 Envision Energy (Denmark) Aps Aeration and Water-Air Separation System for a Wind Turbine Generator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019124443A3 (ja) 2021-02-05
BR112019012428A2 (pt) 2020-04-14
CA3047890A1 (en) 2018-07-12
CN110139984A (zh) 2019-08-16
DE102017100134A1 (de) 2018-07-05
RU2019124443A (ru) 2021-02-05
EP3565970A1 (de) 2019-11-13
EP3565970B1 (de) 2022-09-28
KR20190097255A (ko) 2019-08-20
WO2018127500A1 (de) 2018-07-12
US11035347B2 (en) 2021-06-15
US20190323487A1 (en) 2019-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2801721B1 (en) Wind turbine blade and deicing method for the same
JP5824208B2 (ja) 部品に対するエロージョンの影響を低減させるためのシステム
JP2009262027A (ja) 気液分離装置
EP3236065A1 (en) Wind turbine and method for guiding cooling air to an electric machine
KR20120014232A (ko) 증기 터빈
KR101817229B1 (ko) 다중 풍력발전장치
JP6650318B2 (ja) 風力発電装置
KR20210080946A (ko) 스월 베인형 습분 분리장치
JP2017020443A (ja) 蒸気タービンのノズルおよびこのノズルを具備する蒸気タービン
JP2009078245A (ja) ミスト発生器
JP2020504265A (ja) 風力発電装置、及び、風力発電装置のロータにおけるミスト除去装置の使用方法
US20160315336A1 (en) Turbine for decompression of exhaust gas and a fuel cell system including same
JP2018536134A (ja) 湿潤空気流発生器
KR102552484B1 (ko) 연료전지용 가습기의 수분 포집 장치
CN105879501A (zh) 汽水分离器
JP4833328B2 (ja) 流体エネルギ回収装置
JP5818557B2 (ja) 蒸気タービンプラント
AU2009296200A1 (en) High efficiency turbine
JP2014188409A (ja) 湿分分離器
KR101870597B1 (ko) 풍력발전장치
JP5173646B2 (ja) 蒸気タービン
CN103816722A (zh) 应用于mvr系统的超重力除雾器
CN217247427U (zh) 蒸汽干湿分离器
JP2006152938A (ja) 風力発電装置
KR102490691B1 (ko) 회전체 시스템 기반 원심 분리형 이물질 제거방법 및 원심력 부여형 이물질 제거장치

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190903

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190903

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20200715

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200722