TWI589773B - 風力渦輪機 - Google Patents

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Description

風力渦輪機
本發明係關於一種風力渦輪機。
一風力渦輪機通常具有一塔及放置在塔之頂部上之一機艙。機艙承載風力渦輪機之轉子(旋轉部分)。風力渦輪機具有用於將負載自地面運送至機艙中(例如，為維護目的)之一運送裝置。機艙之方位角可經調整以追蹤風向。直接或間接耦合至風力渦輪機之轉子之一發電機可提供在機艙中。由發電機產生之電能例如經由塔內部之電纜運送至塔底之區域。因為機艙追蹤風向，所以可發生機艙多次繞塔的軸旋轉。此尤其對於電力電纜自發電機扭轉至塔底可能係至關重要的。
DE 10 2009 013 728 A1揭示一種具有一可扭轉機艙電纜導軌之風力渦輪機。
DE 102 24 439 A1描述一種用於組裝或拆卸一風力渦輪機之組件之方法。在此方法中，一絞車位於地面上且一拉繩延伸至機艙、越過轉向滾輪且再次下降。一絞車此外提供在機艙中。該絞車用以將塔外部之負載向上運送至機艙。
本發明之目的係提供一種已改良用於將負載運送至機艙中之選項之風力渦輪機。
此目的係藉由根據技術方案1之一風力渦輪機而達成。
因此提供一種風力渦輪機，其具有：具備一縱軸之一塔；一機艙，其提供在塔上使得其可旋轉；自機艙延伸至塔中之多個(電力)電 纜；以及一運送單元。運送單元緊固在機艙內部且用以將塔內部之負載運送至機艙或向下運送至地面。運送單元具有具備多個環之一電纜導軌單元，其中(電力)電纜緊固至環之圓周使得環內部之一區域保持淨空以供運送負載之用。一頂環緊固至機艙且一底環不可旋轉地緊固在塔中或塔上。底環具有沿塔之縱軸之一不可旋轉導軌。
此處，電力電纜表示用以將一發電機中產生之電能傳輸至(例如)風力渦輪機之塔中之一電源櫃之電纜。電力電纜尤其可用以傳輸DC，即，電纜耦合至一整流器之輸出，例如，該整流器係配置在風力渦輪機之機艙中且將由風力渦輪機之發電機產生之交流電流轉換為直流電流。替代地，電力電纜當然亦可用以傳輸交流電流。
根據本發明之一態樣，電力電纜係配置在環之外圓周上。
根據本發明之另一態樣，底環具有至少兩個環導軌使得其等可沿導軌導引，其中導軌沿塔之縱軸延伸。
根據本發明之另一態樣，當計算用於運送負載之環之最大可用內徑時將電纜在相鄰環之間之延伸程度考慮在內。
本發明係關於提供具有一塔及一機艙之一風力渦輪機之概念。一運送單元提供在機艙中。在機艙與塔之間之過渡區域中，運送單元具有多個環，電纜或電力電纜緊固至該多個環。環具有一最小直徑使得運送單元之一運送吊籃可透過環而運送。底環經由至少一導軌不可旋轉地緊固至塔壁。底環可因此僅垂直上下移動且不可旋轉地移動。
本發明之其他實施例係附屬技術方案之標的。
圖1展示根據本發明之一風力渦輪機之一示意圖。風力渦輪機100具有一塔102及塔102之頂部上之一機艙104。具有三個轉子葉片108及一旋轉器110之一氣動轉子106提供在機艙104上。在風力渦輪機處於操作中時，氣動轉子106經設定進行旋轉運動且因此亦轉動直接或間接耦合至氣動轉子106之一發電機之一轉子。發電機配置在機艙 104中且產生電能。由發電機產生之電能可藉由電力電纜自機艙傳輸至塔之下部區域中，其中例如以直流電壓之形式存在之電能可轉換為(例如)交流電壓。可藉由在各自轉子葉片108的轉子葉片根部上之俯仰馬達變更轉子葉片108的俯仰角。機艙104之定向可經調整以追蹤風向。電力電纜自機艙104鋪設至塔中以傳輸由發電機產生之能量。
圖2展示根據一第一例示性實施例之一風力渦輪機之部分之一示意截面圖。圖2中示意地展示一塔102與一機艙104之間之過渡區。機艙104位於塔102之頂部上且可藉由一方位角軸承600旋轉以旋轉至其方位角位置中。此發生以追蹤風向，使得氣動轉子處於主風之最佳位置中。多個電力電纜200自機艙104通向塔102中、向下通向塔底中而至提供於塔底處之電源櫃。一運送單元500提供在機艙104中。運送單元500用以上下運送塔102內部之負載400。一電纜導軌單元300提供在機艙與塔102之間之區域中作為運送單元500之部分。電纜導軌單元300具有多個環310、320、340、350。多個電力電纜200沿環310至350之圓周配置。底環350具有一不可旋轉導軌360。底環350經由環導軌370固持在導軌360中。
因為電力電纜200緊固至環310至350之圓周，所以環之間的內部區域淨空且可供運送單元500使用來上下運送負載400。
根據本發明，運送單元500可具有一樑520、一起重機單元530及一鏈條510，例如一負載400可藉由鏈條510在環內部上下傳送。
藉由根據本發明之電纜緊固之設計，可達成負載不再在塔外部而係在塔內部上下傳送。
根據本發明，頂環310緊固至機艙。底環350藉由一環導軌370在一導軌360中基本上不可旋轉地導引。此導軌360沿塔102之縱軸(即，垂直)延伸。頂環310與底環350之間的環並非經不可旋轉地安裝，使得該等環在頂環310旋轉且因此在電力電纜旋轉時可對應地共同旋 轉。據此，頂環310之旋轉經由電力電纜200傳輸至位於其等下方之環320至340。
負載可藉由一導軌拉繩380沿塔之縱軸導引。
因為底環350不可旋轉地導引，所以底環不執行任何旋轉，且僅當電力電纜200扭轉時執行塔之縱軸之方向上之一平移升降運動。
當機艙旋轉以追蹤風向時，頂環310隨著機艙104旋轉，且頂環310與底環350之間之電纜200繞藉由環310至350保持淨空之較佳係圓柱形之空間螺旋地延伸。因為電纜200以一逐漸螺旋方式在頂環310與底環350之間延伸，所以該等環自頂環向上移動使得該等環執行一升降運動。據此應指出，底環350執行最大升降運動。
根據本發明之電纜導軌單元300係有利的，此係因為當機艙旋轉時，電力電纜200僅彎曲且亦不會扭轉。
根據本發明，因為電力電纜200係沿環310至350之圓周配置，所以電纜更好地通風且因此更好地冷卻。根據本發明，可達成電纜以一極均勻曲率導引。
運送單元500用以將一負載400運送至機艙104中或向下運送，其中負載400在電纜導軌單元300之環310至350內部向上運送。環310至350之直徑因此必須經相應地選擇使得可相應地向上運送待運送之負載。
根據本發明，一運送及升降單元提供在機艙及塔內部。升降裝置及運送裝置具有在機艙之區域中的一樑520、一鏈條式起重機530及一鏈條或一拉繩510，一負載400可藉由鏈條或拉繩510向上運送至機艙中。運送單元此外具有具備多個環之一電纜導軌單元300。電力電纜200緊固至環，使得(例如)環310至350內部之圓柱形區域保持淨空。此區域可用以透過塔102將負載400運送至機艙中。
根據本發明，負載400可具有(例如)高達400mm之一外徑。
當為環310至350之直徑定尺寸時，不僅需要考慮待傳送之負載400之外徑，而且需要考慮兩個相鄰環之間之電力電纜200之路線。應瞭解，兩個相鄰環之間之一電纜在該兩個環上之懸掛點之間呈現最短路徑。此可導致減小實際上保持在環內之運送路徑及運送體積或運送直徑。
圖3展示根據一第二例示性實施例之一風力渦輪機之部分之一示意截面圖。圖3中詳細地展示電纜導軌單元300。根據第二例示性實施例之電纜導軌單元300可基於根據第一例示性實施例之電纜導軌單元。電纜導軌單元300用以將電力電纜200自機艙104導引至塔102中。機艙之任何旋轉運動係由電纜導軌單元300補償。為此，電纜導軌單元300具有多個環310至350。頂環310較佳地剛性地連接至機艙104。底環350經由環導軌370固持在沿塔102之縱軸延伸之一導軌360中。根據第二例示性實施例，提供兩個導軌360。替代地，亦可提供多個導軌。底環350因此不可旋轉地安裝在導軌360內部。頂環310與底環350之間的環320至340並未被提供為不可旋轉。當機艙104旋轉時，頂環320共同旋轉且位於頂環320下方的環藉由電纜200之共同旋轉而共同旋轉。電纜因此接著螺旋地延伸。機艙104之旋轉及因此頂環310之旋轉愈大，環320至350將上升得愈高。底環350據此上升最多。
圖4展示根據第一或第二例示性實施例之一電纜導軌單元之一底環350之一示意截面圖。底環350具有三個環導軌370，使得底環350可沿三個導軌360導引。根據本發明，底環350上應存在至少兩個導軌360及兩個環導軌370。
圖5展示根據第一或第二例示性實施例之一電纜導軌單元之一底環350之一環導軌之一示意圖。環導軌370具有兩個導引滾輪371、372。環導軌370可經由金屬板373、374緊固至(例如)塔102。間隔件金屬板375可提供在導引滾輪371、372之間。塑膠滑動元件376可視需 要提供在兩個導引滾輪371、372之間的間隔件表面365內部。
根據本發明，例如可藉由電纜束帶在電纜200與環310至350之間進行一連接。
根據本發明，電纜200可具有一電纜夾以因此懸掛在機艙上。
圖6展示根據一第三例示性實施例之一風力渦輪機之部分之一示意截面圖。圖6中尤其展示具有電纜導軌單元300之運送單元500。運送單元具有(例如)具備一拉鏈530之一樑520及一鏈條或一拉繩510。拉繩510在電纜導軌單元之環310至350內部延伸。電纜導軌單元因此係運送單元之部分或適用於運送單元。此尤其體現在環310之內徑及電纜200至環310之圓周之附接中。可因此確保，例如環內部之圓柱形區域保持淨空以供運送之用。具有環320至350以及底環350之環導軌370及導軌360之電纜導軌單元之設計因此基本上對應於根據第一或第二例示性實施例之電纜導軌單元300之設計。
圖7至圖9中之各情況中展示根據本發明之一風力渦輪機之一塔之部分的一示意截面側視圖。電纜導軌單元300係展示為處於塔102中。具有頂環310及底環350之電纜導軌單元300在圖7中係展示為處於一最大扭轉狀態。底環350據此上升最大量。
圖8中展示在塔102內部之具有頂環310及底環350之電纜導軌單元300。圖8中尤其展示一狀態：其中為電纜200所緊固之電纜導軌單元處於一部分扭轉狀態，即，底環350上升的量小於其最大量。
圖9中展示塔102內部之電纜導軌單元300。為電纜200所緊固之電纜導軌單元300在圖9中係展示為處於一未扭轉狀態。
100‧‧‧風力渦輪機
102‧‧‧塔
104‧‧‧機艙
106‧‧‧氣動轉子
108‧‧‧轉子葉片
110‧‧‧旋轉器
200‧‧‧電力電纜
300‧‧‧電纜導軌單元
310‧‧‧頂環
320‧‧‧環
330‧‧‧環
340‧‧‧環
350‧‧‧底環
360‧‧‧不可旋轉導軌
370‧‧‧環導軌
371‧‧‧導引滾輪
372‧‧‧導引滾輪
373‧‧‧金屬板
374‧‧‧金屬板
375‧‧‧間隔件金屬板
376‧‧‧塑膠滑動元件
380‧‧‧導軌拉繩
400‧‧‧負載
510‧‧‧鏈條/拉繩
520‧‧‧樑
530‧‧‧起重機單元/鏈條式起重機/拉鏈
600‧‧‧方位角軸承
下文參考圖式詳細地解釋本發明之優點及例示性實施例，其中：圖1展示根據本發明之一風力渦輪機之一示意圖， 圖2展示根據一第一例示性實施例之一風力渦輪機之部分之一示意截面圖，圖3展示根據第一例示性實施例之風力渦輪機之一示意截面圖，圖4展示根據一第二例示性實施例之一電纜導軌之一底環之一示意截面圖，圖5展示圖4之底環之一導軌之一示意圖，圖6展示根據一第三例示性實施例之一風力渦輪機之部分之一示意截面圖，及圖7至圖9各展示根據一第五例示性實施例之一風力渦輪機之部分之一示意截面圖。
102‧‧‧塔
104‧‧‧機艙
200‧‧‧電力電纜
300‧‧‧電纜導軌單元
310‧‧‧頂環
320‧‧‧環
330‧‧‧環
340‧‧‧環
350‧‧‧底環
360‧‧‧不可旋轉導軌
370‧‧‧環導軌
380‧‧‧導軌拉繩
400‧‧‧負載
510‧‧‧鏈條/拉繩
520‧‧‧樑
530‧‧‧起重機單元/鏈條式起重機/拉鏈
600‧‧‧方位角軸承

Claims (3)

  1. 一種風力渦輪機，其具有一塔(102)，其具有一縱軸，一機艙(104)，其安裝在該塔(102)上使得其可旋轉，多個電纜(200)，其等自該機艙(104)向下延伸至該塔(102)中，及一運送單元(500)，其緊固在該機艙(104)內部且將該塔(102)內部之負載(400)運送至該機艙(104)或向下運送至地面，其中該運送單元(500)具有具備多個環(310至350)之一電纜導軌單元(300)，其中該多個電纜(200)緊固至該等環(310至350)之圓周使得該等環(310至350)內部之一區域保持淨空以供運送該負載(400)之用，其中該多個環(310至350)之一頂環(310)緊固至該機艙(104)且該多個環(310至350)之一底環(350)不可旋轉地緊固在該塔(102)中或該塔(102)上，其中該底環(350)具有沿該塔(102)之該縱軸之一不可旋轉導軌(360)，其中該底環(350)具有一環導軌(370)以藉由該環導軌(370)沿該導軌(360)導引。
  2. 如請求項1之風力渦輪機，其中該多個電纜(200)配置在該等環(310至350)之外圓周上。
  3. 如請求項1或2之風力渦輪機，其中用於運送該負載(400)之該等環(310至350)之最大可用內徑係取決於該等電纜(200)在相鄰環(310至350)之間之延伸程度。
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