JP6178419B2 - 風力発電設備でケーブルを案内するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、輪郭が好ましくは円形の少なくとも１個の基体にケーブルのための複数のブッシングが配設されている、風力発電設備でケーブルを案内するための装置に関する。

風力発電設備で生産されたエネルギーを誘導するために、並びに他の運転上の目的、例えば制御、監視及びこれに類する目的のために、機械室から塔を通って下方に延びるケーブルは、ケーブル束として機械室から塔内に垂れ下がるケーブルが運転時に運動するときに、ケーブルの破損又は損傷が生じないように案内されなければならない。通常の風力発電設備では機械室が発電ユニットからケーブル束が塔内に垂れ下がった状態で運転時に最大３回転した後で元に戻すことができるので、ケーブル束は塔内に下がっているケーブル束内のケーブルが一緒に運動できるように、しかしながら、その際に互いに擦れて絶縁が損傷する恐れがないように案内されなければならない。

このために、従来技術を参照すると、ケーブルは、それぞれ互いに離間して、回転可能な機械室を起点としてケーブル束として塔内に回転不能に支承されている基体及びそこにあるブッシングを貫通して案内されており、その際にブッシングは互いに間隔を置いて配置されているため、ケーブルは束内でも互いに離間している（例えば、特許文献１参照。）。これにより機械室の回転運動時に束がねじれることによってケーブルが擦れる危険はほぼ回避される。しかしながら、基体のブッシングからケーブルが出る領域で束がねじれる際に発生するように、ケーブルが突然方向を変更するとケーブルとその絶縁に局所的な過負荷を招く。

国際公開第２０１１／１５１４６５号

本発明の課題は、上記の問題点に鑑み、ケーブル束の回転運動時にケーブルの可能な限り良好な保護を保証する案内装置を提供することである。

上記の課題は、本発明により、全体において特許請求項１の特徴を有するシステムによって解決される。

これにより、本発明の本質的な特徴は、ブッシングが案内構成を具備しており、この案内構成は各ケーブルが案内構成を包囲するブッシングの部分に対して相対的に運動できるようにすることにある。それによりケーブルがブッシングから出る領域でキンク状の突然の方向変化を強いられる可能性が回避される。なぜならブッシング内部で運動の自由が与えられているため方向変化が徐々に行われ得るからである。

特に有利な実施例において、各案内構成は貫通案内されたケーブルを包囲するインサートを有しており、このインサートは付属のブッシング内で基体に対して相対的に可動に支承されている。

特に好適な実施例において、インサートは貫通案内されたケーブルを包囲する環状体の形で形成されており、この環状体は外側が凸状球面の一部を成して、ブッシングの内側で球冠の一部を成す壁に支承されている。それによりケーブルに対して玉継手状の案内が形成されるため、ケーブルに対して任意の軸で傾く可能性が提供される。

案内構成は、ブッシング内に受容されたケーブルを可撓に包囲する、好ましくは合成ゴム材料から成るエラストマリングを有する。このような一種のスリーブによるケーブルの案内は、わずかな労力で実現可能であり、それゆえ非常に廉価な解決を成す。

別の有利な実施例に従い、案内構成は貫通案内されたケーブルに対する回転支承部を有する。

このために特に有利な配置構成において、回転支承部は内輪が貫通案内されたケーブルを包囲し、外輪が基体に固持されているニードル軸受を有する。それにより貫通案内されたケーブルは特に手厚いやり方で束の回転運動に対応する回転位置に順応できるようにされている。

代替的な実施例において、案内構成は回転可能なシリンダ体を有しており、これらのシリンダ体は各ブッシングの貫通孔の側方限定を成すように配置されている。それにより貫通案内されたケーブルに対してブッシングで可動壁が提供される。

特に単純且つ廉価な解決として、ブッシングは基体を成す円形プレート内に形成された円形開口部によって形成されており、その際に案内構成は開口部の壁の、当該開口部を両側で外方に拡げる湾曲部によって形成されている。こうするとそれぞれブッシングから出るケーブルは基体の平面に対して相対的に任意の傾きに順応できる。

更に変化した実施例において、基体はその円形輪郭に沿って並置されている半径方向外方に開いた受容部を有しており、ブッシングはこれらの受容部内に挿入して内部で固持可能であり、ブッシングの貫通孔は当該ケーブルの挿入を可能にするために開放可能である。そのような実施例は特に組み立てやすいことを特徴とする。なぜなら長尺要素を閉じられた貫通孔に通す必要がないからである。それにより既存の設備に追加装備することも簡単に可能である。

特に有利な実施例において、ブッシングは貫通孔の開放を可能にするために貫通孔の開口部を限定する２個の部分体から形成されており、部分体は各受容部内で開口部を閉じる位置で掛止可能である。

これらの部分体は、それぞれ長尺物ブッシングの半部を成す同一部材として構成されてよい。

ブッシングを受容部内に確実に固持するために、有利な実施例において基体の外周を包囲し、且つブッシングの半径方向外側に位置する部分体に当接する緊締バンドが設けられている。

ケーブル束がねじれる際にその長さが減少するという事情を考慮するために、特に有利な実施例において、少なくとも１個の基体は付属の風力発電設備の塔上で回転可能な機械室と接続されており、更に下方に配置された少なくとも１個の基体は塔内で回転不能で垂直方向に可動に支承されている。

特に有利には、垂直方向に可動な基体の縁部で直径上で向かい合う箇所に半径方向に突出するローラが設けられており、これらのローラは塔内で垂直レールに案内されている。それにより基体は塔に対して相対的に回転不能に支承されているが、ケーブル束のその都度の長さに応じて適当な垂直位置を取ることができる。

以下に本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明する。

風力発電設備の機械室から塔内に垂れ下がり本発明の実施例に従う装置によって貫通案内されたケーブル束の著しく図式的に簡略化した図である。 ケーブル束がねじれた状態で示されている、図１に対応する図である。 基体が塔内で回転不能で垂直方向に摺動可動に支承されている、本発明による装置の実施例に従う基体の斜視図である。 図３より拡大して示した、図３の切断線ＩＶ−ＩＶによる基体の部分断面図である。 本発明による装置の別の実施例に従う基体の斜視図である。 図５の基体の断面の斜視図である。 本発明による装置の別の実施例に従う基体の斜視図である。 装置の更に変化した実施例に従う基体の部分の拡大した横断面の斜視図である。 本発明の別の変化例に従う基体の斜視図である。 本発明の更に別の変化例に従う基体の斜視図である。 本発明の別の実施例の図３に類似した斜視図である。 図１１の実施例の平面図である。 図１２の切断線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩによる断面図である。 ２部分から成る変化した構成形態による環状体のみ分解して示す斜視図である。 本発明の更に変化した実施例に従う基体と単独のレールのみの部分を示す斜視図である。 図１５の実施例の部分を図１５より拡大して示す斜視図である。 図１５と図１６の例で設けられたスライダを裏面側から見た斜視図である。 図１５と図１６の例で設けられたスライダを正面側から見た斜視図である。 本発明の更に変化した実施例の図５と図１０に類似の斜視図である。 図１９の実施例の基体のみをブッシングが挿入されていない状態で示した基体の平面図である。 単独のブッシングを図１９より拡大して示す斜視図である。 図２１に示されたブッシングの両部分体を互いに引き離した状態の斜視図である。 基体の受容部に挿入されたブッシングを半径方向面で切断して図２１と図２２の縮尺で示す部分斜視図である。

本発明による案内構成の実施例を示す図１と図２には、機械室から塔内に垂れ下がるケーブル束１と、このケーブル束１と協働する本発明による案内構成の部分のみ示されている。付属の風力発電設備のその他の構成要素、例えば機械室、ロータ、塔、及びこれに類するものは従来型の構成形態であってよいので、この図面には示されていない。ケーブル束１は、図示されない回転可能な機械室と接続されて垂直方向に不動である上方の基体３と、（図示されない）塔に回転不能だが垂直方向に可動に支承された下方の基体５との間に案内されている。

この目的のために、下方の基体５の直径上で互いに向かい合う箇所に、それぞれ垂直方向で互いにずれてガイドレール９で案内された１対のローラ７が配置されており、ガイドレール９は塔に固持されて垂直方向に延びている。図１ではケーブル束１はずれずに真っ直ぐ延びた状態で示されているが、図２は機械室及びそれと共に上方の基体３が回動した状態を示しており、ケーブル束１はずれているか、又は巻かれている。ねじれることによってケーブルの長さが短縮するため、図２では下方の基体５が長さを補償するためにガイドレール９に沿って垂直方向で上方に移動している。上方の基体３の構成形態は、下方の基体５の構成形態と一致しており、異なるのは下方の基体５にはローラ７が付属の保持具で取り付けられている点である。

図３と図４は、本発明による装置の第１の実施例に従う基体５の構成形態の詳細な細部を示す。基体５は円板１１の形の中間体を有しており、円板１１は中央開口部１３がある中央部を起点として半径方向に外方に延びるスポーク１５（図４参照）を有し、これらのスポーク１５の間にブッシング１７のための場所が空いており、この例では８個のブッシング１７が円周上に配設されている。ブッシング１７はスポーク１５の間でそれぞれ両側から円板１１上に固定された扇形体１９によって形成されており、扇形体１９は互いに隙間なく当接し、それらの円弧状の外周縁部により基体５に円形輪郭を付与する。扇形体１９がリング構造を形成して、並置された扇形体１９が互いに緊締されるようにするために、構造外周に緊締バンド２１を巻き付けてターンバックル２３を用いて締め付けることが可能である。

図４から最も明瞭に見て取れるように、扇形体１９は、形成されたブッシング１７の貫通孔を限定する壁２５に球冠の一部を成す凸状湾曲部を有する。各ブッシング１７を貫通して貫通案内されたケーブルを包囲するインサートは環状体２７の形を有しており、その外側は凸状球面２９（図４参照）の一部を成しており、環状体２７はこの凸状球面２９で扇形体１９の凸状に湾曲した壁２５に当接する。それによりインサートを形成する環状体２７は玉継手状に各基体３、５に支承されており、ブッシング１７を貫通して貫通案内されたケーブルは基体３、５の平面に対して相対的に任意の傾きに順応でき、インサート（環状体２７）と共に回動できる。

図５と図６に示す別の実施例が上述した例と主として相違するのは、円板３１は上述した例の円板１１に見られるように星形に形成されておらず、外側縁部３３自体が基体３、５の円形外周を成している点である。ブッシング１７を形成するために中央の開口部１３以外に、円板３１の別の開口部が設けられている。上述した例におけるようにブッシング１７の案内構成はそれぞれ環状体２７の形のインサートによって形成されており、環状体２７の外側もやはり球面２９の一部である。

上述した例で設けられている扇形体１９の代わりに、図５と図６の例ではリングエレメント３５が円板３１の下側と上側に取り付けられており、リングエレメント３５も図３と図４の扇形体１９におけるように内側が凹状に湾曲した壁３７を有し、環状体２７も玉継手状に支承されている。この実施形態では円板３１の外周縁部３３を包囲する緊締バンドは設けられていない。もう１つの相違点は、必要に応じて円板３１の中央の開口部１３に同様に１個のブッシング１７が形成されてよいことである。なぜならこの開口部１３にも球冠状に湾曲した内壁３７を有するリングエレメント３５があり、挿入された環状体２７により玉継手状の案内構成が形成され得るからである。

図７に示す更に変化した実施例では、同様に円形輪郭を規定する外側縁部３３を有する円板３１が設けられている。ブッシング１７のために設けられた開口部は、案内構成としてそれぞれゴムリング３８が挿入されている。それにより貫通案内されたケーブルエラストマスリーブ内で可撓に案内されており、ケーブルは円板３１の平面に対して所望の傾きで順応できる。

図８に示す別の実施例では、同様に外周縁部３３を有する円板３１が設けられており、ブッシング１７の案内構成がそれぞれケーブル束に対する回転支承部によって形成され、外輪３９は円板３１に固持され、内輪４１は当該ケーブル束を包囲するニードル軸受が設けられている。

図９に示されている更に変化した実施例は、同様に縁部３３で基体３、５の円形外周を定義する円板３１を設けている。ブッシング１７のために円板３１内に３角形の開口部が形成されており、それらの３辺に沿って円板３１の上側と下側に回転可能なシリンダ体４３が、それらの表面がそれぞれ貫通案内されたケーブルに対する当接面を形成するように配置されている。このように形成された案内構成は、貫通案内されたケーブルに同様に基体３、５の残りの部分に対する相対運動の可能性を開く。

図１０は最後に特に単純な構成形態を特徴とする実施例を示す。基体３、５の１部分から成る主構成部材はここではブッシング１７のための円形開口部４７を有する円形プレート４５である。貫通案内されたケーブルに対する案内構成は、開口部４７の壁の特殊な成形によって、即ち開口部４７をそれぞれ外方に拡げて貫通案内されたケーブルに開口部からの出口で指定可能な傾きを可能にする湾曲部４９によって形成されている。

図２から図８及び図１０で基体３、５の細部はそれぞれ、機械室と共に回転可能な基体３の下方にローラ７を具備して回転不能に配置されている基体５に基づいて説明されているが、説明された基体のすべての構成形態は、図９に例として示されているように両側のローラ７がなければ、上方の基体３として設けられてよいものと理解される。

図１１から図１３は、基体５が互いに上下に配置されている２個の同じ円板５１から形成されている別の実施例を示す。円板５１は片側にスリットを入れた星状体を成していて、円板５１の外周縁部の領域に配置されたブッシング１７はスリット５３（すべてに参照符号を付していない）を通して外方に開かれている。

図１４は、環状体２７の変化した実施形態を示す。図示されているように、環状体２７は２個の同一に構成されたリング半部５５から形成されており、リング半部５５は互いに接続可能であり、接続面から突出しているピン５７とこれに対応する嵌合孔５９を有する。

上で基体３、５内のブッシング１７を話題にするとき、これは基体の内部に配置されたブッシングのみを意味するものではなく、縁部に配置されて（図示せず）ケーブル案内に公知の硬直した案内方策に比べてより大きい自由度を許すブッシングも意味されている。基体がブッシングの領域で縁部側にスリットが設けられていると、その限りでスリット受容部を介して側方からケーブルを受容することも可能である。

図１５から図１８は、図１０におけるように、基体５が円形プレート４５によって形成されている別の実施例を示す。図１０とは異なりプレート４５はローラ７の対によってガイドレール９に摺動可能に案内されるのではなく、各対のローラ７はスライダ７１に置き換えられている。スライダ７１の成形は図１７と図１８に詳細に示されている。図１５と図１６に１本だけ示されているガイドレール９は、図３の例でＵ字形のガイドレール９が設けられているのとは異なり、Ｃ字形断面レールとして形成されている。プラスチック材料から一体状に射出成形されたスライダ７１は、前方のスライドシュー７３と後方のガイドピース７５を有する。ガイドピース７５は平行な案内面７７を有しており、これによりスライダ７１はガイドレール９のＣ字形断面の開口スリット内で案内されている。更にガイドピース７５はボルト穴７９を有する固定部材として働く。ボルト穴７９はスライドシュー７３の正面側まで貫通して拡張された六角穴８１で終わっており、これらの六角穴８１に固定ボルト８３の六角頭が完全に受容可能である。図１６で最も明らかに見て取れるように、これらのボルトにより各スライダ７１はアングルプレートによって形成されたホルダ８５とボルト止めされ、またホルダ８５はプレート４５とボルト止めされている。

図１７と図１８に示すように、スライダ７１は正面側では凸上に湾曲した滑り面８７（図１８）を有し、裏面側では対応して凸上に湾曲した滑り面８９（図１７）を有しており、これらによってスライダ７１はガイドレール９のＣ字形断面の内壁を案内されている。滑り面８７及び８９のこの湾曲部はプレート４５の傾斜位置を可能にして、ブッシング１７に挿入されたケーブルを一定限度内で斜めに引いて引っ掛かることがないようにする。

図１９から図２３に示す本発明の別の実施例が上述した例と主として異なる点は、ブッシング１７は長尺要素のための貫通孔を成す開口部４７が開放できるように形成されていることである。更にブッシング１７は、開口部４７が開いた状態で開口部４７が閉じる前に外方の基体５の外側から長尺要素を挿入できるように、基体５の外周領域に配置されている。

図１９にはこの実施例が、長尺要素は挿入されておらず基体５の外周領域に沿って配置されているブッシング１７が閉じた状態で示されている。この場合、ユニットは図３の例における場合と同様に、外側に巻き付けられた緊締バンド２１によって１つにまとめられている。この例では緊締バンド２１はクイックリリースラッチ２２によって工具を用いずに開閉可能である。

図２０は、ブッシング１７が挿入されていない基体５のみを別個に示す。基体５は、好ましくは射出成形合金から作製された一種の星状体に形成されている。基体５は、内側に非円形の、この場合は八面体のリングエレメント２４を有しており、その８個の角部１８からはそれぞれ１個の突起２６がリングエレメント２４の中央部から半径方向に延びている。これらの突起２６はそれぞれ角部１８を起点とする２本の腕部２８を備え全体で三角形を成している。これらの腕部２８は半径方向外側の端部と中央領域でそれぞれブレース３０によって互いに接続されている。隣り合う２個の突起２６の腕部２８は互いに平行に延びており、それらとリングエレメント２４との間に挿入可能ブッシング１７のための受容部３２を限定している。

図２１から図２３は、ブッシング１７の詳細な細部を示す。これらは同一部材として形成されプラスチックから射出成形された２個の部分体３４から成る。各部分体３４は、図２１に示された閉じた状態で長尺物貫通孔を成す開口部４７の半部を限定する止め輪を形成する。図２２に示されているように閉じた状態で、各接触面に設けたピン３６と孔４０が互いに嵌合する。それにより製作公差が補償するための相互案内が形成される。部分体３４が受容部３２に挿入された機能位置で腕部２８に向けられた両側で、部分体３４はそれぞれガイドバー４４によって両側が限定された通路４２（図２１参照）を形成する。ブッシング１７を受容部３２に挿入すると、基体５の突起２６の各腕部２８はこの通路４２内に受容される。バー４４の端部に設けた面取り部４６はブッシング１７を腕部２８に滑り被せるのを容易にする。各通路４２の内部では各々の部分体３４に可撓ラッチトング４８が添設されている。ラッチトング４８の可動な自由端の近傍には、外方に突出したラッチ凸部５０がある。このラッチ凸部５０は、図２０と特に図２３から明らかなように、基体５の突起２６の腕部２８にあるラッチ切欠き部６２と協働するように設けられている。図２１では上と下及び図２２では側方に位置している別の側にも、基体５のリングエレメント２４が突入係合するために、リブ構造６６（図２２参照）によって側方が限定された通路６４が成されている。

この構成において、ブッシング１７を取り付けるために部分体３４を当該腕部２８に滑り被せることができ、その際に部分体３４は環状体２４に隣接するラッチ切欠き部６２と掛合し、そうするだけで滑脱が防止される。このとき長尺要素を外から簡便に挿入でき、その後で第２の部分体３４を腕部２８に滑り被せて開口部４７を閉じる。この場合、掛合は外側のラッチ切欠き部６２で行われるため、長尺要素が受容部３２から滑落するのが防止される。形成されたユニットを最終的に確保するために、外側に巻き付けられた緊締バンド２１をクイックリリースラッチ２２で締め付けることができる。図１９に示すように、この実施例では、塔のガイドレール９による案内のために設けられたローラ７は、上述した例とは異なり基体５と接続されているのではなく、緊締バンド２１に取り付けられている。

Claims (13)

1. 輪郭が好ましくは円形の少なくとも１個の基体（３、５）に少なくとも１本のケーブルのための複数のブッシング（１７）が配設されている、風力発電設備でケーブルを案内するための装置において、
   前記ブッシング（１７）は案内構成（２７；３８；３９、４１；４３；４９）を具備しており、前記案内構成は各ケーブルが当該案内構成を包囲するブッシング（１７）の部分に対して相対的に運動できるようにし、
   前記基体（５）は、その円形輪郭に沿って並置されている半径方向外方に開いた受容部（３２）を有しており、前記ブッシングの貫通孔は当該ケーブルの挿入を可能にするために開放可能であり、
   前記ブッシング（１７）は、前記貫通孔の開放を可能にするために前記貫通孔の開口部（４７）を限定する２個の部分体（３４）から形成されており、
   前記ブッシング（１７）を前記受容部（３２）内に確保し、前記基体（５）の外周を包囲し、且つ前記ブッシング（１７）の半径方向外側に位置する部分体（３４）に当接する緊締バンド（２１）が設けられており、
   垂直方向に可動な基体（５）の縁部に、直径上で向かい合う箇所で半径方向に突出するローラ（７）が接続されており又は接続可能であり、前記ローラは塔内の垂直ガイドレール（９）で案内されており、
   前記半径方向に突出するローラ（７）は、直径上で向かい合う側で基体（５）の外周を包囲する前記緊締バンド（２１）に取り付けられていることを特徴とする、風力発電設備でケーブルを案内するための装置。
2. 前記各案内構成は貫通案内されたケーブルを包囲するインサート（２７）を有しており、前記インサートは付属のブッシング（１７）内で基体（３、５）に対して相対的に可動に支承されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記インサートは、貫通案内されたケーブルを包囲する環状体（２７）の形で形成されており、前記環状体は外側が凸状球面（２９）の一部を成しており、前記凸状球面でブッシング（１７）の内側の球冠の一部を成す壁（２５）に支承されていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記案内構成は、前記ブッシング内に受容されたケーブルを可撓に包囲する、好ましくは合成ゴム材料から成るエラストマリング（３８）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記案内構成は、貫通案内されたケーブルに対する回転支承部（３９、４１）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記回転支承部は、内輪（４１）が貫通案内されたケーブルを包囲し、外輪（３９）が基体（３、５）に固持されているニードル軸受を有することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記案内構成は、回転可能なシリンダ体（４３）を有しており、前記シリンダ体は各ブッシング（１７）の貫通孔の側方限定を成すように基体（３、５）に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記ブッシング（１７）は、基体（３、５）を成す円形プレート（４５）内に形成された円形開口部（４７）によって形成されていること、及び前記案内構成は開口部（４７）の壁の、当該開口部を両側で外方に拡げる湾曲部（４９）によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記ブッシング（１７）は前記受容部内に挿入して内部で固持可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記部分体は各受容部内で前記開口部（４７）を閉じる位置で掛止可能であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記部分体（３４）は同一部材として構成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 少なくとも１個の基体（３）は、付属の風力発電設備の塔上で回転可能な機械室と接続されており、更に下方に配置された少なくとも１個の基体（５）は塔内で回転不能で垂直方向に可動に支承されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記垂直方向に可動な基体（５、４５）の縁部で直径上で向かい合う箇所に半径方向に突出するスライダ（７１）が設けられており、前記スライダは塔内で垂直レール（９）に案内されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。

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