NO332996B1 - Integrert hydraulisk transmisjon for en nacelle - Google Patents

Integrert hydraulisk transmisjon for en nacelle

Info

Publication number
NO332996B1
NO332996B1 NO20111049A NO20111049A NO332996B1 NO 332996 B1 NO332996 B1 NO 332996B1 NO 20111049 A NO20111049 A NO 20111049A NO 20111049 A NO20111049 A NO 20111049A NO 332996 B1 NO332996 B1 NO 332996B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
rotor shaft
hydraulic
wind turbine
nacelle
pressure
Prior art date
Application number
NO20111049A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20111049A1 (no
Inventor
Geir-Kjetil Nerland
Original Assignee
Chapdrive As
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 Chapdrive As filed Critical Chapdrive As
Priority to NO20111049A priority Critical patent/NO332996B1/no
Priority to PCT/NO2012/050108 priority patent/WO2013012340A1/en
Publication of NO20111049A1 publication Critical patent/NO20111049A1/no
Publication of NO332996B1 publication Critical patent/NO332996B1/no

Links

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
    • 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
    • F03D9/28Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being a pump or a compressor
    • 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
    • F05B2260/40Transmission of power
    • F05B2260/406Transmission of power through hydraulic systems
    • 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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

En vindturbinrotoraksel (1) og et kraftproduksjonssystem (60) som omfatter rotorakselen (1) integrert i en nacelle, hvor rotorakselen (1) er innrettet i en første ende (A) til å være direkte festet til et vindturbinnav (7) som bærer vindturbinblader, hvor rotorakselen (1) omfatter i en langsgående retning av rotorakselen (1); - én eller flere eksentriske seksjoner (5) eksentriske i forhold til en rotasjonsakse (O) til rotorakselen (1), hvori hver av de eksentriske seksjonene (5) er innrettet til å drive én eller flere stempler (3) i respektive sylindre (4) når rotorakselen (1) roterer om rotasjonsaksen (O), hvor sylindrene er innrettet hovedsakelig vinkelrett på vindturbinrotorakselen (1), og - en første sirkulær seksjon (20a) som er sirkulær om rotasjonsaksen (O) til turbinrotorakselen (1), hvor den første sirkulære seksjonen (20a) er anbrakt mellom den første enden (20a) og den ene eller flere eksentriske seksjonene (5), og videre innrettet til å bli båret av et første lager (2a).

Description

INTEGRERT HYDRAULISK TRANSMISJON FOR EN NACELLE
Oppfinnelsens tekniske område
[0001] Denne oppfinnelsen er relatert til området "teknologier for ren energi", og mer spesifikt til en hydraulisk transmisjon for en vindturbin hvor turbinens hovedaksel er integrert i en hydraulisk pumpe som utgjør en integrert del av nacellens rammestruktur.
Bakgrunnsteknikk
[0002] Moderne vindturbinanlegg omfatter kraftproduksjonssystemer med mekanisk overføring med en hastighetsøkende girkasse tilkoblet vindturbinrotoren, hvor girkassen driver en elektrisk generator. Slike systemer utgjør en stor andel av de utplasserte vindturbinbaserte kraftproduksjonssystemene. Imidlertid er mekaniske overføringer ganske utsatt for slitasje og omtrent 30 % av nedetiden til tradisjonelle vindturbiner er relatert til den mekaniske girkassen. En trend innenfor området kalt alternativ energi er at det er en etterspørsel etter større vindturbiner med høyere effekt. Det installeres for tiden 5 MW systemer og 10 MW systemer er under utvikling. Spesielt for offshore installasjoner langt vekk fra bebodde områder kan større systemer være mer akseptable i forhold til miljøspørsmål og mer kostnadseffektive. I denne situasjonen blir vekten og tilgangen for utføring av vedlikehold av komponentene i nacellen til vindturbinene en viktig faktor når man tar i betraktning at girkassen befinner seg 100 til 150 m over bakken eller havnivået.
[0003] Det har derfor blitt foreslått i flere publikasjoner å benytte hydrostatiske transmisjonssystemer som omfatter en hydraulisk pumpe og en hydraulisk motor for overføring av energi fra turbinrotoren til generatoren. Ved å benytte en hydraulisk pumpe og/eller motor med variabel forskyvning, er det mulig å raskt endre girutvekslingen til det hydrauliske systemet for å opprettholde den ønskede generatorhastigheten under ulike vindforhold.
[0004] Felles for systemene ifølge bakgrunnsteknikken er bruken av en hovedramme i nacellen hvor alle komponentene til nacellen er utplassert og individuelt festet til hovedrammen. For en mekanisk overføring betyr dette at navlageret, girkassen og generatoren alle er festet til hovedrammen. På sammen måte er navlageret, den hydrauliske pumpen, den hydrauliske motoren og generatoren alle festet til hovedrammen der man benytter hydraulisk transmisjon. En mekanisk brems er også festet til hovedrammen i de fleste
anvendelser.
[0005] Et velkjent problem knyttet til distribusjonen av komponenter på en hovedramme i nacellen er nedbøyningen av hovedrammen på grunn av momentet mellom de ulike komponentene. Momentet på lavhastighetssiden, dvs. mellom turbinnavet og den hydrauliske pumpen blir svært høyt og krever at den understøttende hovedrammen dimensjoneres i henhold til dette for å sikre at de roterende komponentene er riktig innrettet.
[0006] Et annet problem knyttet til lavhastighetssiden til vindturbiner med hydrauliske pumper med høyt moment er tverrgående nedbøyninger av turbinakselen og i tillegg av pumpeakselen som den er tilkoblet og drevet av, på grunn av kreftene fra vinden som virker på vindturbinrotoren. Slike nedbøyninger av pumpeakselen kan øke slitasjen på pumpen.
[0007] De fleste hydrauliske pumper, slik som kamringpumper er utsatt for Hertzisk kontaktbelastning som er hovedårsaken til begrensningen i levetid for slike pumper. Hertzisk kontaktbelastning er lokalisert belastning som fremstår når to buede overflater kommer i kontakt med hverandre og lett deformeres under de påtrykte kreftene. I kamringpumper kan slik belastning øke med nedbøyningen av pumpeakselen.
[0008] US patentbrev 7538446 B2 fremviser en generator med innebygd gir for en vindturbin med et tårn, en nacelle og et nav. Generatoren med innebygd gir omfatter: en ramme for å understøtte statoren med en støttedel, en radielt fremstående del og en rotorrammestøttedel, hvori rammen for å understøtte statoren er stasjonært monterbar inne i nacellen. En rotorramme er roterbart understøttet på rotorrammestøttedelen til rammen som understøtter statoren.
[0009] Ulike pumpeteknologier finnes for ulike tekniske områder, men på grunn av kravene til lav hastighet og høyt dreiemoment til en pumpe som drives direkte av en vindturbin, kan ikke teknologier fra andre teknologiske områder skaleres og benyttes problemfritt innenfor vindturbinindustrien.
[0010] For moderne vindturbiner har bruken av en lukket hydraulisk sløyfe mellom den hydrauliske pumpen og den hydrauliske motoren til systemet blitt fremvist. Rør eller slanger benyttes for å overføre fluidet under høyt trykk fra pumpen til motoren og fluidet under lavt trykk fra motoren til pumpen. Diameteren på rørene eller slangene må være betydelig for å kunne transportere tilstrekkelig fluid til motoren, samtidig som trykket på høytrykksiden er flere hundre bar. Kravene til slanger og rør blir vanskelige å oppfylle siden stivheten vil bli stor og krefter vil overføres mellom utløpene og innløpene til pumpen og motoren. Tilgjengelig diameter på kommersielt tilgjengelige slanger og rør gjør
at trykktapene blir betydelige.
[0011] Den fremviste oppfinnelsen har blitt utviklet og iverksatt for å overvinne disse svakhetene og for å oppnå ytterligere fordeler som man vil kunne se fra resten av dette dokumentet.
Kort sammendrag av oppfinnelsen
[0012] Oppfinnelsen er angitt ogkarakteriserti de selvstendige kravene, mens de uselvstendige kravene beskriver andre karakteristika ved oppfinnelsen.
[0013] Målet med oppfinnelsen er å lage en kompakt og hydrostatisk variabel overføring med lav vekt og videre å lage en hydrostatisk variabel overføring for en nacelle som er mindre sårbar for nedbøyninger i hovedrammen.
[0014] Et annet mål med den foreliggende oppfinnelsen er å oppnå redusert slitasje på den hydrauliske pumpen som en følge av Hertzisk belastning.
[0015] Videre er det et mål med den foreliggende oppfinnelsen å redusere størrelsen og vekten til nacellen.
[0016] Anordningen ifølge en utførelse av oppfinnelsen er en rotoraksel for en vindturbin med spesielle egenskaper for å løse problemene som er fremstilt ovenfor.
[0017] Rotorakselen er innrettet i en første ende for å kobles direkte til et vindturbinnav som bærer vindturbinblader. Rotorakselen omfatter i en langsgående retning av rotorakselen; - én eller flere eksentriske seksjoner som er eksentriske i forhold til en omdreiningsakse, hvori hver av de eksentriske seksjonene er innrettet til å drive én eller flere stempler i respektive sylindre når rotorakselen roterer om rotasjonsaksen, hvor sylindrene er innrettet hovedsakelig vinkelrett på rotorakselen for en vindturbin, og - én første sirkulær seksjon som er sirkulær om rotasjonsaksen til rotorakselen, hvori den første sirkulære seksjonen er innrettet mellom den første enden og den ene eller flere eksentriske seksjoner, og videre innrettet til å bæres av et første lager.
Stemplene og sylindrene kan være omfattet i én eller flere hydrauliske pumper.
[0018] I en utførelse omfatter rotorakselen en andre sirkulær seksjon innrettet i en andre ende av rotorakselen for en vindturbin motsatt den første enden, og videre innrettet for å bæres av et andre lager.
[0019] Rotorakselen for vindturbinen ifølge oppfinnelsen muliggjør en kompakt og integrert nacelleløsning som har flere fordeler over bakgrunnsteknikken.
[0020] I bakgrunnsteknikken er turbinstøtten og den hydrauliske pumpen vanligvis innrettet etter hverandre, og det krever to sett med lagre og en kobling mellom turbinakselen og pumpeakselen. Ifølge oppfinnelsen kan ett enkelt momentlager eller et par med lagre benyttes, noe som gjør løsningen mer kompakt og gir den lavere vekt.
[0021] Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å redusere de levetidsbegrensende trekkene til drivverket. Det hydrostatisk balanserte stempelet mot eksenteret og sylinderen mot den øvre sfæriske koppen (topplokatoren) er selvjusterende på den sfæriske overflaten og vil fungere optimalt selv ved store akselnedbøyninger. De levetidsbeg rensende Hertziske belastningene unngås ved å benytte hydrostatisk balansering hvor oljetrykket virker direkte på metalloverflaten istedenfor levetidsbeg rensende Hertzisk kontakt.
[0022] I en utførelse av oppfinnelsen er de eksentriske seksjonene sfæriske segmentene. Bruken av sfæriske segmenter gjør designet svært tolerant ovenfor akselnedbøyninger fordi stemplene, som også kan ha en sfærisk form, vil støte mot den eksentriske seksjonen over hele kontaktoverflaten selv når turbinakselen gjennomgår nedbøyningsbevegelser som følge av krefter fra turbinrotoren eller fra interne krefter i pumpen som en følge av det høye fluidtrykket. Det sfæriske eksenterdrivverkdesignet er lite følsomt for nedbøyninger i både hovedakselen og i hovedrammen.
[0023] I en annen utførelse er oppfinnelsen også et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle som omfatter en rotoraksel som beskrevet ovenfor, og i det minste et hydraulisk pumpehus som omfatter de en eller flere stemplene og respektive sylindre, og et pumpehus som omfatter det første lageret som støtter den første sirkulære seksjonen. I en utførelse omfatter pumpehuset også det andre lageret som støtter den andre sirkulære seksjonen.
[0024] Oppfinnelsen har den fordelen at den interne strukturen i nacellen blir stivere fordi det sylindriske pumpehuset kan hjelpe til å stive av hovedrammen, det er færre deler som f.eks. lagre, og akselen er den samme for både den hydrauliske pumpen og hovedakselen til vindturbinen.
[0025] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle én eller flere hydrauliske motorer innrettet til å drives av den hydrauliske pumpen, hvor de hydrauliske motorene omfatter hydrauliske motorhus direkte montert på pumpehuset.
[0026] Integrasjonen av den hydrauliske pumpen og den hydrauliske motoren utnyttes ved å la den hydrauliske kretsen passere gjennom innebygde strømningskanaler i husene til den hydrauliske pumpen og den hydrauliske motoren. I en utførelse av oppfinnelsen er hele den hydrauliske kretsen mellom en høytrykksutgang på hydraulikkpumpen og en høytrykksinngang på den hydrauliske motoren (70) innrettet som en eller flere kanaler inne i pumpehuset og motorhusene. Strømningskanaler inne i husene løser mange av problemene som man har sett ved bruk av rør og slanger i systemer kjent fra bakgrunnsteknikken.
[0027] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen mates motoren gjennom integrerte strømningskanaler i en eller flere hydrauliske integrasjonsflenser på pumpen eller motoren som også sørger for strømning fra motoren til pumpen. Systemet er ikke sensitivt for termisk ekspansjon, vibrasjoner, stivhet, og heller ikke begrenset til små interne diametere, noe som er velkjent for fleksible elementer slik som slanger.
[0028] Den hydrauliske integrasjonsflensen på pumpen eller motoren er i en utførelse innrettet til å feste både motor og generator på pumpehuset og dermed minimere problemet med innretting som er velkjent for drivverk.
[0029] I en utførelse omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle én eller flere elektriske generatorer direkte montert på pumpehuset, og hvori hver av de elektriske generatorene er direkte drevet av en hydraulisk motor. I denne utførelsen er alle de tunge komponentene, dvs. turbinnavet, den hydrauliske pumpen, den/de hydrauliske motoren(e) og den(de) elektriske generatoren(e) integrert med pumpen, og det vil ikke være noe behov for at hovedrammen skal håndtere kreftene mellom de største komponentene i nacellen siden dette er gjort av pumpehuset.
[0030] I en utførelse av oppfinnelsen er én eller flere elektriske generatorer direkte montert på motorhuset eller pumpehuset, hvori hver av de elektriske generatorene er direkte drevet av en hydraulisk motor.
[0031] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen omfatter pumpehuset en lavtrykksringmanifold og en høytrykksringmanifold med radius vinkelrett på rotorakselen for en vindturbin, hvori lavtrykksringmanifolden og høytrykksringmanifolden er anbragt i motsatte, henholdsvis første- og andre ender av den hydrauliske pumpen. Ifølge en utførelse strekker én eller flere høytrykkskanaler seg ut fra en høytrykkside av sylindertoppen til høytrykksringmanifolden, og én eller flere lavtrykkskanaler strekker seg ut fra en lavtrykkside av sylindertoppen til lavtrykksringmanifolden.
[0032] En fordel med manifoldkonstruksjonen ovenfor er styrken på strukturen. Lav- og høytrykksringmanifoldene og lav- og høytrykkskanalene med store diametere som er konstruert for å stå i mot hydraulisk fluidtrykk vil i tillegg ha en stor lastbæringskapasitet. Lastbæringskapasiteten kan dermed benyttes for å bære deler av vindturbinlasten og pumpekreftene, noe som sikrer optimal utnyttelse av materialet, og som igjen resulterer i et vektoptimalisert design.
Korte figurforklaringer
[0033] Fig. 1 illustrerer i et snitt et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle ifølge oppfinnelsen.
[0034] Fig. 2 illustrerer i et snitt en turbinaksel ifølge en utførelse av oppfinnelsen.
[0035] Fig. 3 illustrerer i et snitt et stempel i en sylinder drevet av en eksentrisk seksjon av turbinakselen, hvor den ytre overflaten til den eksentriske seksjonen har en sfærisk overflate.
[0036] Figur 4 illustrerer i et perspektivsnitt deler av den hydrauliske kretsen mellom en hydraulisk pumpe og en hydraulisk motor.
[0037] Fig. 5 illustrerer i et forenklet riss manifoldene til den hydrauliske pumpen ifølge en utførelse av oppfinnelsen.
Utførelser av oppfinnelsen
[0038] Med bakgrunn i de vedlagte tegningene vil nå apparatet og systemet ifølge oppfinnelsen bli forklart nærmere.
[0039] I figur 1 og figur 2 er en rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge en utførelse av oppfinnelsen innrettet i en første ende (A) for direkte å bli tilkoblet et vindturbinnav (7) som bærer vindturbinbladene, hvor rotorakselen (1) omfatter i en langsgående retning av rotorakselen (1); - én eller flere eksentriske seksjoner (5) som er eksentriske i forhold til en omdreiningsakse (1) for rotorakselen (1), hvori hver av de eksentriske seksjonene (5) er innrettet til å drive én eller flere stempler (3) i respektive sylindre (4) når rotorakselen (1) roterer om rotasjonsaksen (O), hvor sylindrene (4) er innrettet hovedsakelig vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, og - én første sirkulær seksjon (20a) som er sirkulær om rotasjonsaksen (O) til rotorakselen (1), hvori den første sirkulære seksjonen (20a) er anbragt mellom den første enden (A) og den ene eller flere eksentriske seksjoner (5), og videre innrettet til å bæres av et første lager (2a).
[0040] I denne utførelsen er det første lageret et enkeltmomentlager som vil bære vekten av turbinnavet (7) som inkluderer rotorbladene.
[0041] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter rotorakselen (1) til vindturbinen en andre sirkulære seksjon (20a) anbragt i en andre ende (B) av rotorakselen (1) for en vindturbin motsatt den første enden (A), og videre innrettet for å bæres av et andre lager (2b).
[0042] I denne utførelsen er de første og de andre sirkulære seksjonene (20a, 20b) innrettet til å bli båret av lagre. De kan derfor ha forskjellig diametere og lengde i henhold til betingelsene som stilles av lagrene. Typisk vil den første sirkulære seksjonen (20a) nærmest vindturbinnnavet og dets respektive lager (2a) bære mesteparten av vekten til turbinnavrotoren, og vil være av en større dimensjon, dvs. større diameter og lengde enn den andre sirkulære seksjonen(20b) og dens respektive lager (2b).
[0043] Sett fra enden av turbinens rotoraksling (1) sammenfaller senteret til den første sirkulære seksjonen (20a) og den andre sirkulære seksjonen (20b) med rotasjonsaksen (O). De eksentriske seksjonene (5) kan i denne utførelsen også være sirkulære, men deres sentre sammenfaller ikke med rotasjonsaksen (O).
[0044] Stemplene og sylindrene kan være omfattet i én eller flere hydrauliske pumper (50).
[0045] De første og de andre lagrene (2a, 2b) kan være f.eks. rullelagre, radiallagre, hydrostatiske lagre og aksiallagre eller en kombinasjon av disse.
[0046] Lagrene som bærer rotorakselen (1) tar opp den kombinerte lasten fra vinturbinrotornavet, inkludert rotorbladene og kraften fra pumpens stempel/sylinderslag.
[0047] Antallet eksentriske seksjoner (5) kan variere avhengig av design parametrene til den hydrauliske pumpen. I Fig. 1 og 2 er det vist et eksempel på en aksel med tre eksentriske seksjoner, men andre antall kan også benyttes. For hver seksjon kan et antall sylindre distribueres om den eksentriske seksjonen, hvor sylindrene til hver seksjon er distribuert i en stjernetopologi, dvs. en radialstempelpumpe. Når en eksentrisk seksjon (5) roterer vil stempelet (3) til en sylinder (4) følge den eksentriske seksjonen og gjennomgå en pumpesyklus hvor det minste volumet til sylinderen (4) vil fremkomme når den eksentriske seksjonen (5) skyver stempelet (3) en maksimal distanse vekk fra rotasjonskasen (O). Vice-versa vil det største volumet til sylinderen (4) fremkomme når den eksentriske seksjonen (5) skyver stempelet (3) en minimumsdistanse vekk fra rotasjonsaksen (O). Det øverste stempelet i midten i Fig. 1 er vist i sin maksimale avstand fra rotasjonskasen (O), og sylinderen (4) er derfor i sin mest sammenpressede tilstand. Man kan også se i Fig. 1 at det nederste stempelet i midten er vist i sin minimale avstand fra rotasjonsaksen (O), og sylinderen (4) er derfor i sin minst sammenpressede tilstand. Motsatte sylindre vil derfor være i motsatte deler av pumpesyklusen.
[0048] I en utførelse av oppfinnelsen har i det minste én av de eksentriske seksjonene (5) en lengde (I) i den langsgående retningen av turbinrotorakselen (1) som er forskjellig fra lengden (I) til en annen av de eksentriske seksjonene (5).
[0049] De eksentriske seksjonene (5) kan være individuelt forskjøvet sett fra enden av rotorakselen (1) for å tillate balansering av pumpekreftene i forhold til lagrene. I en utførelse av oppfinnelsen har i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) en innbyrdes faseforskjell på mer enn 0 grader.
[0050] I en utførelse av oppfinnelsen har i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) en innbyrdes faseforskjell på 180 grader.
[0051] Fig. 2 viser et eksempel på lastbalansering av turbinakselen ifølge en utførelse av oppfinnelsen. Her har den midtre eksentriske seksjonen en lengde (I) som er lenger enn lengden (I) til de to andre eksentriske seksjonene (5). I dette eksempelet har den eksentriske seksjonen i midten en faseforskjell på 180 grader i forhold til de to ytre eksentriske seksjonene og kreftene fra stemplene som virker på turbinakselen kan på denne måten balanseres ut for å redusere kreftene som virker på lagrene (2a, 2b). I denne utførelsen bør det midtre sylindervolumet være likt summen av volumene til de to ytre sylindrene (3)
[0052] Imidlertid kan antallet eksentriske seksjoner, distribusjonen av sylindre om turbinakselen (1) og faseforskjellen mellom de eksentriske seksjonene (5) velges på mange forskjellige måter for å håndtere lastba lansering. Et annet eksempel kan være fire eksentriske seksjoner hvor de to eksentriske seksjonene i midten har en 180 grader faseforskjell relativt de to ytre eksentriske seksjonene.
[0053] I en utførelse har de eksentriske seksjonene (5) ulike diametere. Dette gir en tilleggsfleksibilitet for konstruksjonen av den hydrauliske pumpen (50).
[0054] I en utførelse av oppfinnelsen er den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5) sfæriske seksjoner.
[0055] I en utførelse er en ytre overflate til den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5) sfæriske seksjoner som man kan se i Fig. 2. De sfæriske seksjonene kan være symmetriske eller usymmetriske. Bruken av sfæriske seksjoner gjør designet svært tolerant ovenfor akselnedbøyninger fordi stemplene som også kan ha en sfærisk form vil støte mot den eksentriske seksjonen over hele dens kontaktoverflate selv når turbinakselen gjennomgår nedbøyningsbevegelser som følge av krefter fra turbinrotoren eller fra interne krefter i pumpen som en følge av det høye fluidtrykket.
[0056] Dette er vist i mer detalj i Fig. 3. Til venstre i figuren er et snitt av en sylinder (4) med et internt stempel (3) vist. Stempelet (3) skyves inn i sylinderen (4) av den eksentriske seksjonen (5) til turbinakselen (1) når turbinakselen (1) roterer om sin rotasjonsakse (O) som vist, og det vil bevege seg opp og ned inne i sylinderen (4).
[0057] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter stempelet (3) en konkav sfærisk overflate (31). Den konkave sfæriske overflaten (31) er innrettet til å tillate stempelet (3) å bevege seg relativt den korresponderende eksentriske seksjonen (5) som er konveks og til å holde stempelet (3) i kontakt med den eksentriske seksjonen (5) over hele kontaktoverflaten (31) til stempelet (3). I den høyre delen av Fig. 5 er dette også vist for seksjon A-A som er rotert 90 grader i forhold til seksjonsrisset i tegningene til venstre.
[0058] Siden stemplene (3) følger den eksentriske seksjonen kan sammenstillingen av sylinderen (4) og stempelet (3) følge overflaten til den eksentriske seksjonen (5) for å sikre at stempelet (3) konstant støter mot overflaten til den eksentriske seksjonen (5).
[0059] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter pumpehuset (51) en sylindertopp (41) fast festet til pumpehuset (51) for hver sylinder (4), hvori sylindertoppen (41) har en konkav sfærisk overflate (42) og sylinderen (4) har en konveks sfærisk overflate (43). Den konvekse sfæriske overflaten (42) er innrettet til å bevege seg inne i den konkave sfæriske overflaten (43) som man kan se i den venstre delen av Fig. 5.
[0060] Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen kan imidlertid sylindertoppen også være konstruert på motsatt måte, hvor pumpehuset (51) omfatter en sylindertopp (41) fast festet til pumpehuset (51) for hver sylinder (4), hvori sylindertoppen (41) har en konveks sfærisk overflate (42) og sylinderen (4) har en konkav sfærisk overflate (43) og den konvekse sfæriske overflaten (42) er innrettet til å bevege seg inne i den konkave sfæriske overflaten (43).
[0061] Sylindertoppen (41) kan omfatte ventiler innrettet til å styre fluidstrømmen inn og ut av sylinderen (4).
[0062] Dermed vil sammenstillingen av sylinderen (4) og stempelet (3) følge rotasjonsbevegelsene, de laterale bevegelsene og de longitudinale bevegelsene til turbinakselen (1) og fremdeles være i stand til å holde stempelet (3) i kontakt med den eksentriske seksjonen (5) over hele kontaktoverflaten (31) til stempelet (3) på grunn av de sfæriske endene til sammenstillingen av sylinderen (4) og stempelet (3) mot den eksentriske seksjonen (5) til turbinakselen (1) i den ene enden, og mot sylindertoppen (41) i den andre enden. Dette vil redusere slitasje på stempelet og andre deler i pumpen som kan opptre på grunn av av nedbøyning av turbinakselen (5) som en følge av krefter fra vindturbinrotoren og internt i pumpen.
[0063] I en utførelse av oppfinnelsen omfatter rotorakselen (1) for en vindturbin
i den første enden (A) en turbinnavflens (8) som skal kobles direkte til vindturbinnnavet (7). Dette er vist i Fig. 1 og fig. 2. I fig. 1 er turbinnavflensen (8) til turbinakselen (1) vist montert til turbinnavet (7). Turbinnavflensen (8) kan fortrinnsvis være en integrert del av turbinakselen (1) eller montert ved sveising eller andre festemetoder etter dreiing eller støping.
[0064]Turbinakselen (1) kan være hul som vist i Fig. 1 eller med gjennomgående materiale. En hul struktur kan være en fordel på grunn av lav vekt i forhold til styrken man oppnår, men dette avhenger også av materialene som benyttes. En hul struktur kan også være en fordel for å tillate elektrisk kabling og muligens hydrauliske rør og slanger til turbinnavet for f.eks. styring av stigningsvinkelen til turbinbladene.
[0065] De ulike trekkene beskrevet ovenfor for turbinaksel (1) for vindturbin kan kombineres i ulike utførelser. For eksempel kan turbinakselen (1) ifølge oppfinnelsen omfatte en hvilken som helst kombinasjon av ingen eller flere av de følgende trekkene; - den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5); - det første lageret (2a); - det andre lageret (2b); - tilleggslager ikke beskrevet her; - den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5) som er sfæriske eller sylindriske segmenter; - turbinnavflensen (8); - i det minste én av de eksentriske seksjonene (5) har en lengde (I) i den langsgående retningen til rotorakselen (1) som er forskjellig fra lengden (I) til de andre eksentriske seksjonene (5). - i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) har en innbyrdes faseforskjell på mer enn null grader; - i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) har en innbyrdes faseforskjell på mer enn 180 grader; - turbinakselen (1) er i gjennomgående materiale eller hul;
- andre trekk ved turbinakselen (1) beskrevet i dette dokumentet.
[0066] Oppfinnelsen er også et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60). Dette systemet vil nå bli beskrevet i mer detalj med henvisning til Fig. 1.
[0067] I en utførelse omfatter kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) en rotoraksel (1) for en vindturbin med en første sirkulær seksjon (2a) innrettet til å bli båret av et første lager (2a) som beskrevet ovenfor, i det minste en hydraulisk pumpe (50) som omfatter de en eller flere stemplene (3) og respektive sylindre (4), og et pumpehus (51) som omfatter det første lageret (2a) ifølge krav 1, hvori det første lageret (2a) støtter den første sirkulære seksjonen (20a). I denne utførelsen er det første lageret (2a) et enkeltmomentlager som vil bære vekten av turbinnavet (7) som omfatter rotorbladene. I denne utførelsen kan turbinens rotoraksel (1) omfatte en hvilken som helst av trekkene til rotorakselen (1) nevnt ovenfor.
[0068] I følge oppfinnelsen kan også to lagre benyttes, ett på hver side av de eksentriske seksjonene (5) som beskrevet tidligere. I denne utførelsen omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) en rotoraksel (1) for en vindturbin som beskrevet ovenfor, og et pumpehus (51) som omfatter det andre lageret (2b), også beskrevet ovenfor, hvori det andre lageret (2b) støtter den andre sirkulære seksjonen (20b). I denne utførelsen er det første lageret (2a) og det andre lageret (2b) båret av pumpehuset (51) og turbinakselen (1) er støttet av de to lagrene. I denne utførelsen kan turbinens rotoraksel (1) omfatte et hvilken som helst av trekkene til rotorakselen (1) nevnt ovenfor.
[0069] Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) som omfatter en rotoraksel (1) for en vindturbin innrettet i en første ende (A) for direkte å bli tilkoblet et vindturbinnav (7) som bærer vindturbinbladene, hvor rotorakselen (1) omfatter i en langsgående retning av rotorakselen (1); - én eller flere eksentriske seksjoner (5) som er eksentriske i forhold til en omdreiningsakse (O) til turbinakselen (1), hvori hver av de eksentriske seksjonene (5) er innrettet til å drive én eller flere stempler (3) i respektive sylindre (4) når rotorakselen (1) roterer om rotasjonsaksen (O), hvor sylindrene (4) er innrettet hovedsakelig vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, og - én første sirkulær seksjon (20a) som er sirkulær om rotasjonsaksen (O) til rotorakselen (1), hvori den første sirkulære seksjonen (20a) er innrettet mellom den første enden (A) og den ene eller flere eksentriske seksjoner (5), og videre innrettet til å bæres av et første lager (2a), hvor kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) videre omfatter i det minste en hydraulisk pumpe (50) som omfatter de en eller flere stemplene (3) og respektive sylindre (4), og et pumpehus (51) som omfatter det første lageret (2a) ifølge krav 1, hvori det første lageret (2a) støtter den første sirkulære seksjonen (20a).
[0070] Rotorakselen (1) for en vindturbin som er omfattet av en hvilken som helst av utførelsene av kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) ovenfor kan omfatte en hvilken som helst av trekkene til turbinakselen som beskrevet tidligere i dette dokumentet.
[0071] Kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) omfatter i en utførelse av oppfinnelsen én eller flere hydrauliske motorer (70) innrettet til å drives av den hydrauliske pumpen (50), hvor de hydrauliske motorene (70) omfatter hydrauliske motorhus (71) direkte montert på pumpehuset (51). I Fig. 1 er det vist en hydraulisk motor (70) med et hydraulisk motorhus (71) montert på pumpehuset (51). I illustrasjonen omfatter pumpehuset (51) en hydraulisk integrasjonsflens (100). Det hydrauliske motorhuset (71) er montert på den hydrauliske integrasjonsflensen (100). Den hydrauliske integrasjonsflensen
(100) kan være en integrert del av pumpehuset (51) eller montert ved sveising eller andre festemetoder etter produksjon, som f.eks. fastbolting.
[0072] Det hydrauliske motorhuset (71) kan være festet til den hydrauliske integrasjonsflensen (100) med et hvilket som helst festemiddel, slik som skruer etc.
[0073] Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen kan den hydrauliske integrasjonsflensen (100) være en integrert del av det hydrauliske motorhuset (71) eller montert ved sveising eller andre festemetoder etter produksjon, som f.eks fastbolting.
[0074] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen omfatter pumpehuset (51) to integrasjonsflenser (100) for hver hydrauliske motor (70) innrettet til å bli tilkoblet til en første ende og en andre ende av det hydrauliske motorhuset (71) til den hydrauliske motoren (70).
[0075] Kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) omfatter i en utførelse av oppfinnelsen en hydraulisk krets mellom den hydrauliske pumpen (50) og de hydrauliske motorene (70). Dette er vist i Fig. 4. Kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) omfatter en hydraulisk høytrykkskrets (80) mellom en høytrykksutgang (ikke vist) på den hydrauliske pumpen (50) og en høytykksinngang (ikke vist) på den hydrauliske motoren (70), hvori hele den hydrauliske kretsen (80) er utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og motorhusene (71). I en foretrukket utførelse er den hydrauliske høytrykkskretsen (80) også innrettet som kanaler inne i den hydrauliske integrasjonsflensen (100). I tillegg omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) i en utførelse av oppfinnelsen en hydraulisk returkrets (81) mellom en lavtrykksutgang (ikke vist) til den hydrauliske motoren (70) og en lavtrykksinngang (ikke vist) til den hydrauliske pumpen (50). I denne utførelsen utgjør den hydrauliske høytrykkskretsen (80) og den hydrauliske returkretsen (81) en lukket hydraulisk sløyfe.
[0076] I følge en utførelse av oppfinnelsen er den hydrauliske høytrykkskretsen (80) utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og inne i en første ende av i det minste én eller flere av motorhusene (71), og en hydraulisk I avtrykks returkrets (81) er utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og inne i en andre ende motsatt i forhold til den første enden av det ene eller flere av motorhusene (71).
[0077] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen hvor pumpehuset (51) eller motorhuset (71) omfatter to integrasjonsflenser (100) for hver hydrauliske motor (70) som beskrevet ovenfor, er den hydrauliske høytrykkskretsen (80) innrettet som en eller flere kanaler inne i en første av de to i ntegrasjonsf lensene
(100), og den hydrauliske returkretsen (81) er innrettet som en eller flere kanaler inne i en andre av de to i ntegrasjonsf lensene (100). I denne utførelsen vil høytrykksfluidet fra den hydrauliske pumpen (50) komme inn i den hydrauliske motoren (70) via den første integrasjonsflensen (100) på den ene siden, og komme ut av den hydrauliske motoren (70) på motsatt ende eller side via den andre integrasjonsflensen (100) før den returnerer til den hydrauliske pumpen (50).
[0078] Den hydrauliske pumpen (50) og de hydrauliske motorene (70) kan ha en fast forskyvning eller en variabel forskyvning for å frembringe et hydraulisk transmisjonssystem med et variabelt utvekslingsforhold. I en utførelse av oppfinnelsen er i det minste en av de hydrauliske motorene (70) en hydraulisk motor med variabel forskyvning. Den hydrauliske pumpen kan ha fast forskyvning, trinnvis forskyvning eller variabel forskyvning.
[0079] Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å begrense de levetidsbeg rensende elementene til drivverket. Det hydrostatisk balanserte stempelet mot overflaten av den eksentriske seksjonen og sylinderen mot sylindertoppen (topplokatoren) er selvjusterende på den sfæriske overflaten og vil fungere optimalt selv ved store nedbøyninger av turbinakselen.
[0080] I en utførelse av oppfinnelsen er stemplene (3) hydrostatisk balansert mot de eksentriske seksjonene (5) og den korresponderende sylinderen (4) er selvjusterende på den konkave sfæriske overflaten (42) til sylindertoppen (41).
[0081] De levetidsbegrensende Hertziske belastningene unngås ved å benytte hydrostatisk balansering hvor oljetrykket virker direkte på metalloverflaten istedenfor levetidsbegrensende Hertzisk metallisk kontakt. I en utførelse av oppfinnelsen smører fluidet som er satt under trykk inne i stempelet (3) en konkav sfærisk overflate (31) til stempelet (3).
[0082] I en utførelse av oppfinnelsen er pumpehuset (50) og motorhuset (71) produsert som en integrert del. I denne utførelsen er ikke den hydrauliske integrasjonsflensen (100) nødvendig, og den lukkede hydrauliske kretsen kan løpe direkte inne i den integrerte delen mellom pumpesiden og motorsiden som kanaler inne i husets vegger.
[0083] I en utførelse omfatter kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle én eller flere elektriske generatorer (90) direkte montert på pumpehuset (51), og hvori hver av de elektriske generatorene er direkte drevet av en hydraulisk motor (70). I Fig. 1 er det vist en elektrisk generator montert på pumpehuset (51). I illustrasjonen omfatter pumpehuset (51) den hydrauliske integrasjonsflensen (100) som er benyttet til å sette sammen motorhuset (71) og pumpehuset (51) som beskrevet ovenfor. I denne utførelsen er integrasjonsflensen (100) innrettet til å tilkoble en aksel til en hydraulisk motor til en aksel til en elektrisk generator for å tillate den hydrauliske motoren å drive den elektriske generatoren direkte. Den elektriske generatoren (90) kan festes til den hydrauliske integrasjonsflensen (100) med et hvilket som helst festemiddel, slik som skruer etc.
[0084] Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å frembringe en integrert nacelleløsning. Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er pumpehuset (51) direkte montert på nacellens hovedramme (6). Ifølge en annen utførelse er pumpehuset (51) en integrert del av nacellens hovedramme (6).
[0085] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen er pumpehuset (51) direkte montert på et giringssystem [Eng: yaw] på toppen av et vindturbintårn. Dette har den fordelen at det ikke er behov for den konvensjonelle hovedrammen som en mellomliggende komponent, og en mer kompakt og robust nacelleløsning kan frembringes.
[0086] I følge en utførelse av oppfinnelsen omfatter den hydrauliske pumpen (50) strømningskanaler innrettet langs, eller nær omkretsen til den hydrauliske pumpen (50) som man kan se i Fig. 5. I denne utførelsen av oppfinnelsen omfatter pumpehuset (51) en lavtrykksringmanifold (201) og en høytrykksringmanifold (202) med radius vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, hvori lavtrykksringmanifolden (201) og høytrykksringmanifolden
(202) er anbragt i motsatte, henholdsvis første- og andre ender av den hydrauliske pumpen (50). I en utførelse strekker én eller flere høytrykkskanaler
(204) seg ut fra en høytrykkside av sylindertoppen (41) til høytrykksringmanifolden (202), og én eller flere lavtrykkskanaler (203) strekker seg ut fra en lavtrykkside av sylindertoppen (41) til lavtrykksringmanifolden
(201). Høytrykksringmanifolden (202) kan i en utførelse kobles til høytrykksiden av en eller flere av de hydrauliske motorene (50) og lavtrykksringmanifolden
(201) kan i en utførelse kobles til lavtrykksiden av en eller flere av de hydrauliske motorene (50), f.eks. ved hjelp av de første og andre i ntegrasjonsf lensene (100) som beskrevet ovenfor. Lavtrykkskanalene (203) og høytrykkskanalene (204) vil i denne utførselen ha en stor radius, noe som sikrer minimal endring av retning forden hydrauliske fluidstrømmen fra lavtrykksiden til høytrykksiden, som igjen fører til lite trykktap.
[0087] Ventiler kan benyttes i sylindertoppen (41) for å kontrollere flyten av hydraulisk fluid mellom sylindertoppen (41) og lavtrykkskanalene (203) og høytrykkskanalene (204).
[0088] I Fig. 5 er det bare vist en sylindertopp (41). Imidlertid er sylindrene (4) i en utførelse fordelt i et antall rader som sammenfaller med antallet eksentriske seksjoner (5) for rotorakselen (1) for en vindturbin og med et antall sylindre fordelt i en sirkel om rotorakselen (1) for en vindturbin for hver rad. Dersom det f.eks. er tre eksentriske seksjoner (5) og seks sylindre (4) for hver av seksjonene vil det bli 18 sylindre (4) og 18 sylindertopper (41) tilsammen fordelt rundt om rotoraksel (1) for en vindturbin, som også betyr at det vil være lav- og høytrykkskanaler (203, 204) fordelt rundt rotorakselen (1) for en vindturbin. Det faktiske fordelingsmønsteret kan gjøres på mange forskjellige måter, hvor f.eks. hver lav- og høytrykkskanal (203, 204) kan mate en eller flere sylindertopper (41).
[0089] Et annen fordelaktig trekk med denne utførelsen er styrken på strukturen. Den store diameteren på lav- og høytrykksringmanifoldene (201, 202) og lav- og høytrykkskanalene (203, 204) konstruert for å stå i mot hydraulisk fluidtrykk vil i tillegg ha en stor lastbæringskapasitet. Lastbæringskapasiteten kan dermed benyttes for å bære deler av vindturbinlasten og ta opp pumpekreftene, noe som sikrer optimal utnyttelse av materialet, og som igjen resulterer i et vektoptimalisert design.
[0090] De ulike trekkene beskrevet ovenfor for kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) kan kombineres i ulike utførelser. F.eks. kan kraftproduksjonssystemet integrert i en nacelle (60) ifølge oppfinnelsen omfatte en hvilken som helst kombinasjon av ingen eller flere av de følgende trekkene i tillegg til en av utførelsene av rotorakselen (1) for en vindturbin som beskrevet ovenfor; - den i det minste ene hydrauliske pumpen (50) omfatter den ene eller flere av stemplene (3) og respektive sylindre (4) og et pumpehus (51) som omfatter det første lageret (2a); - pumpehuset (51) kan omfatte det andre lageret (2b); - den ene eller flere av de hydrauliske motorene (70) omfatter motorhus (71); - den ene eller flere av de hydrauliske motorene (70) montert direkte på pumpehuset (51); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80) er innrettet som en eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og motorhusene (71); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80) er innrettet som en eller flere kanaler inne i en første ende av motorhusene (71); - den hydrauliske høytrykkskretsen (80) er innrettet som en eller flere kanaler inne i en andre ende av motorhusene (71) motsatt den første enden av motorhusene (71); - den hydrauliske lavtrykksreturkretsen (81); - den i det minste ene av de hydrauliske motorene (70) er en hydraulisk motor med variabel forskyvning; - pumpehuset (51) er direkte montert på giringsdrevet [Eng: yaw] på toppen av vindturbintårnet; - den ene eler flere av de elektriske generatorene (90) er direkte montert på pumpehuset (51); - hver elektriske generator (90) er direkte drevet av en hydraulisk motor (70); - pumpehuset (50) omfatter en sylindertopp (41) festet til pumpehuset (51) for hver sylinder (4); - sylindertoppen (41) har en konkav sfærisk overflate (42) og sylinderen (4) har en konveks sfærisk overflate (43) eller vice-versa; - den konkave sfæriske overflaten (42) er innrettet til å bevege seg inne i den konvekse sfæriske overflaten (43) eller vice-versa; - stemplene (3) er hydrostatisk balansert mot de eksentriske seksjonene (5) og de korresponderende sylindrene (4) er selvjusterende på den konkave sfæriske overflaten (42) på sylindertoppen (41); - det trykksatte fluidet inne i stempelet (3) smører en konkav sfærisk overflate (31) til stempelet (3); - pumpehuset (51) omfatter lavtrykksringmanifolden (201) og/eller høytrykksringmanifolden (202); - pumpehuset (51) omfatter den ene eller flere høytrykkskanalene (204) og/eller
den ene eller flere av lavtrykkskanalene (203).
[0091] Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) som illustrert i Fig. 1 har blitt beskrevet. Den integrerte løsningen har mange fordeler over bakgrunnsteknikken slik det allerede har blitt nevnt tidligere. I tillegg til komponentene beskrevet her og vist i figurene, vil det være nødvendig med annen teknologi for å frembringe en vindturbin for kraftproduksjon, slik som f.eks. tårn, turbinblader, yawsystem, reguleringssystem, hydrauliske komponenter og ventiler, osv., slik det vil bli forstått av en fagmann på området.
[0092] Pumpehuset (51) med den integrerte turbinakselen (1) og en eller begge av det første og det andre lageret (2a, 2b) kan i en utførelse av oppfinnelsen brukes hvor en eller flere hydrauliske motorer (70) og en eller flere elektriske generatorer (90) er innrettet på bakken eller nær bakken. I dette tilfellet kan rør eller slanger brukes mellom den hydrauliske pumpen (50) i nacellen og den hydrauliske motoren (70) på bakken eller nær bakken.

Claims (19)

1. En rotoraksel (1) for en vindturbin innrettet i en første ende (A) for direkte å bli tilkoblet et vindturbinnav (7) som bærer vindturbinbladene, hvor rotorakselen (1) omfatter i en langsgående retning av rotorakselen (1); - én eller flere eksentriske seksjoner (5) som er eksentriske i forhold til en omdreiningsakse (1) for rotorakselen (1), hvori hver av de eksentriske seksjonene (5) er innrettet til å drive én eller flere stempler (3) i respektive sylindre (4) når rotorakselen (1) roterer om rotasjonsaksen (O), hvor sylindrene (4) er innrettet hovedsakelig vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, og - én første sirkulær seksjon (20a) som er sirkulær om rotasjonsaksen (O) til rotorakselen (1), hvori den første sirkulære seksjonen (20a) er innrettet mellom den første enden (A) og den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5), og videre innrettet til å bæres av et første lager (2a).
2. En rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge krav 1, som omfatter en andre sirkulær seksjon (20a) innrettet i en andre ende (B) av rotorakselen (1) for en vindturbin motsatt den første enden (A) og videre innrettet for å bæres av et andre lager (2b).
3. En rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge krav 1, hvori den ene eller flere av de eksentriske seksjonene (5) er sfæriske segmenter.
4. En rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge krav 1, som omfatter i den første enden (A) en turbinnavflens (8) innrettet til å kobles direkte til vindturbinnnavet (7).
5. En rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge krav 1, hvori i det minste én av de eksentriske seksjonene (5) har en lengde (I) i den langsgående retningen av turbinrotorakselen (1) som er forskjellig fra lengden (I) til en annen av de eksentriske seksjonene (5).
6. En rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge krav 1, hvori i det minste to av de eksentriske seksjonene (5) har en innbyrdes faseforskjell på mer enn 0 grader.
7. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) som omfatter en rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6, og i det minste en hydraulisk pumpe (50) som omfatter de en eller flere stemplene (3) og respektive sylindre (4), og et pumpehus (51) som omfatter det første lageret (2a) ifølge krav 1, hvori det første lageret (2a) støtter den første sirkulære seksjonen (20a).
8. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) som omfatter en rotoraksel (1) for en vindturbin ifølge krav 7, hvori pumpehuset (51) i tillegg omfatter det andre lageret (2b) ifølge krav 2, hvori det andre lageret (2b) støtter den andre sirkulære seksjonen (20b).
9. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) som omfatter én eller flere hydrauliske motorer (70) innrettet til å drives av den hydrauliske pumpen (50), hvor de hydrauliske motorene (70) omfatter hydrauliske motorhus (71) direkte montert på pumpehuset (51).
10. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 9 som omfatter en hydraulisk høytrykkskrets (80) mellom en høytrykksutgang på den hydrauliske pumpen (50) og en høytrykksinngang på den hydrauliske motoren (70), hvori hele den hydrauliske kretsen (80) er utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og motorhusene (71).
11. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 10, hvori den hydrauliske høytrykkskretsen (80) er utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og inne i en første ende av i det minste én eller flere av motorhusene (71), og en hydraulisk lavtrykksreturkrets (81) er utført som én eller flere kanaler inne i pumpehuset (51) og inne i en andre ende motsatt i forhold til den første enden av det ene eller flere av motorhusene (71).
12. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge et hvilket som helst av kravene 9, hvori i det minste én av de hydrauliske motorene (70) er en variabel forskyvningsmotor.
13. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 7, hvori pumpehuset (51) er direkte montert på et yawsystem på toppen av et vindturbintårn.
14. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 7 som omfatter én eller flere elektriske generatorer (90) direkte montert på pumpehuset (51), og hvori hver av de elektriske generatorene er direkte drevet av en hydraulisk motor (70).
15. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 7, hvori pumpehuset (51) omfatter en sylindertopp (41) fast festet til pumpehuset (51) for hver sylinder (4), hvori sylindertoppen (41) har en konkav sfærisk overflate (42) og sylinderen (4) har en konveks sfærisk overflate (43) og den konkave sfæriske overflaten (42) er innrettet til å bevege seg inne i den konvekse sfæriske overflaten (43).
16. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 15, hvori stemplene (3) er hydrostatisk balansert mot de eksentriske seksjonene (5) og den korresponderende sylinderen (4) er selvjusterende på den konkave sfæriske overflaten (42) til sylindertoppen (41).
17. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 15, hvori et fluid under trykk inne i stempelet (3) smører en konkav sfærisk overflate (31) til stempelet (3).
18. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 10, hvori pumpehuset (51) omfatter en lavtrykksringmanifold (201) og en høytrykksringmanifold (202) med radier vinkelrett på rotorakselen (1) for en vindturbin, hvori lavtrykksringmanifolden (201) og høytrykksringmanifolden (202) er anbragt i motsatte, henholdsvis første- og andre ender av den hydrauliske pumpen (50).
19. Et kraftproduksjonssystem integrert i en nacelle (60) ifølge krav 18, hvori én eller flere høytrykkskanaler (204) strekker seg ut fra lavtrykksiden til sylindertoppen (41) til høytrykksringmanifolden (202) og en eller flere lavtrykkskanaler (203) strekker seg ut fra en lavtrykkside av sylindertoppen (41) til lavtrykksringmanifolden (201).
NO20111049A 2011-07-20 2011-07-20 Integrert hydraulisk transmisjon for en nacelle NO332996B1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20111049A NO332996B1 (no) 2011-07-20 2011-07-20 Integrert hydraulisk transmisjon for en nacelle
PCT/NO2012/050108 WO2013012340A1 (en) 2011-07-20 2012-06-13 Hydraulic transmission integrated into the nacelle of a wind turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20111049A NO332996B1 (no) 2011-07-20 2011-07-20 Integrert hydraulisk transmisjon for en nacelle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20111049A1 NO20111049A1 (no) 2013-01-21
NO332996B1 true NO332996B1 (no) 2013-02-11

Family

ID=47558333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20111049A NO332996B1 (no) 2011-07-20 2011-07-20 Integrert hydraulisk transmisjon for en nacelle

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO332996B1 (no)
WO (1) WO2013012340A1 (no)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6321390B2 (ja) * 2014-02-05 2018-05-09 三菱重工業株式会社 再生エネルギー型発電装置及び再生エネルギー型発電装置の組み立て方法
NL2013773B1 (en) * 2014-11-11 2016-10-06 Mecal Intellectual Property And Standards B V Hydraulic transmission.
CN109555655B (zh) * 2017-09-26 2020-10-30 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种风力发电机组铸造主机架

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8713927B2 (en) * 2002-08-29 2014-05-06 Gary Lawrence Johnston Water displacement apparatus
WO2008113699A2 (de) * 2007-03-21 2008-09-25 Rle-International Gmbh Energieumwandlungsvorrichtung mit hydraulischem antrieb
US7538446B2 (en) 2007-06-21 2009-05-26 General Electric Company Gear integrated generator for wind turbine
US20100032959A1 (en) * 2008-08-08 2010-02-11 General Electric Company Wind turbine system
US8074450B2 (en) * 2008-08-13 2011-12-13 General Electric Company Wind energy system with fluid-working machine with non-symmetric actuation
ES2359107B1 (es) * 2009-07-29 2012-01-25 Manuel Torres Martinez Sistema de bombeo hidraulico de caudal variable por revolucion

Also Published As

Publication number Publication date
NO20111049A1 (no) 2013-01-21
WO2013012340A1 (en) 2013-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8358024B2 (en) Wind turbine generator and tidal current generator with a hydraulic transmission
EP2458209B1 (en) A wind turbine and a method for pitching a blade of a wind turbine
EP2650533B1 (en) Power generating apparatus of renewable energy type
EP2786018B1 (en) Power generating apparatus of renewable energy and method of attaching a hydraulic pump thereof
Rampen et al. A digital displacement hydrostatic wind-turbine transmission
NO332996B1 (no) Integrert hydraulisk transmisjon for en nacelle
TWI521136B (zh) 風力發電裝置
JP6045605B2 (ja) 再生可能エネルギー型発電装置
EP3318752B1 (en) Renewable-energy type power generating apparatus
EP3218621B1 (en) Hydraulic transmission and a method of transmitting hydraulic fluid
EP2905465B1 (en) Renewable energy-type power generator
Arafa et al. Megawatt-Scale Fluid Power
JP6321390B2 (ja) 再生エネルギー型発電装置及び再生エネルギー型発電装置の組み立て方法
JP2014129781A (ja) ラジアルピストン式油圧機械及び風力発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees