TWI834209B - 用於風力渦輪機的塔架之平台及風力渦輪機 - Google Patents

Abstract

一種用於風力渦輪機(1)的一塔架(2)之平台，其中該平台(6)係適用於該塔架(2)內之一懸吊配置且包括至少一個支持手段(9)，該至少一個支持手段係用於在一水平方向上抵靠一塔架壁(7)支持該平台(6)，其中該支持手段(9)包括用於接觸該塔架壁(7)之一腳區段(10)、附接至該平台(6)之一抵接區段(11)、及一預拉手段(12)，其中該預拉手段係以指向該塔架壁(7)之一預拉力(F _p)抵靠該抵接區段(11)預加負荷於該腳區段(10)，其中該腳區段(10)係當指向該平台(6)且作用於該腳區段(10)上之一力(F ₁)超過該預拉力(F _p)時，至少可部分地朝該平台(6)移動。

Description

用於風力渦輪機的塔架之平台及風力渦輪機

本發明關於一種用於風力渦輪機的一塔架之平台，其中該平台係適用於該塔架內之一懸吊配置且包括至少一個支持手段，該至少一個支持手段係用於在一水平方向上抵靠一塔架壁支持該平台。再者，本發明關於一種風力渦輪機。

在一風力渦輪機塔架內部中，可設置一個以上的平台，以允許配置風力渦輪機組件於該塔架內之一個以上階層處。該等平台可譬如以一懸吊配置附接至該塔架壁，其中該等平台係從該塔架壁懸掛。此類懸吊配置可能需要約束該平台在該塔架內之水平移動。在此背景下，已知使用在該平台上安裝之機器腳，此等機器腳係水平地推抵該塔架壁。

在韓國專利公告KR 10-1676202 B1中，描述一以懸吊配置來配置之用於風力渦輪機塔架的平台。該平台包括複數個支持結構，其水平地支持該平台抵靠該塔架之內壁。因此，該等支持結構各包括一按壓部件，其使用在該平台之邊緣與該按壓部件之間配置的一彈簧而被按壓抵靠該塔架壁。

本發明係以提供一種用於一風力渦輪機之平台為目的，這容許改良該平台在該塔架壁上之支持。

依據本發明，此問題係藉由開頭描述之平台解決，其中該支持手段包括一用於接觸該塔壁之腳區段、一附接至該平台之抵接區段、及一預拉手段，其中該預拉手段係以指向該塔架壁之一預拉力抵靠該抵接區段預加負荷於該腳區段，其中當指向該平台且作用於該腳區段上之一力超過該預拉力時，該腳區段至少可部分地朝該平台移動。

該預拉手段係抵靠該抵接區段預拉該腳區段。該預拉手段可能可壓縮，且配置成在該支持手段之一無負荷狀態下至少部分地壓縮。特別地，該預拉手段可能可進一步壓縮，以吸收超過該預拉力之負荷。

該抵接區段係附接至該平台，使得該預拉手段譬如抵靠該抵接區段，以指向該塔架之鄰接內壁的一預拉力按壓該腳區段。該腳區段可從該平台之一邊緣至少部分地突出。特別地，分別地該腳區段之該突出部件可朝該平台之鄰接邊緣移動、或者整個腳區段可朝該平台之中心或一中心部移動。因此，該支持手段是順應的及/或至少部分地可收縮，其中當從該塔架壁作用於該腳區段上之一力超過該預拉力時，該腳區段收縮。

該腳區段抵靠該抵接區段之按壓造成一預拉力，該預拉力必須在該腳區段之一移動及/或該預拉手段之一壓縮或相似物成為可能者前，被從該塔架壁作用於該腳區段之一力超過。這具有的優點在於，該支持手段、或藉一個以上的該支持手段支持之該平台，分別在作用於該等腳區段上之負荷低於該預拉力時，顯示剛性行為。

較優地，該支持手段分別針對低於該預拉力之力或負荷的固有剛性，將防止該平台在無負荷峰值發生之正常操作下移動。當僅有小力正從該塔壁作用於該支持手段上時，亦在正常操作下之可撓性將容許該平台之振盪，而使得在此等平台上行走或工作不安全。再者，該平台之這類永久振盪或移動，可能造成該等平台與鄰接構造之間的疲勞問題，此等鄰接構造譬如為階梯、支持支柱、及安裝於一個以上平台及/或該風力渦輪機另外區段之間的其他結構。

因此，該支持手段僅分別順應超過該預拉力之力或負荷，使得當較高負荷或負荷峰值正各自從該塔架壁作用於該支持手段之該腳區段上時，該支持手段將保護該平台免於受損。配置於該平台與該塔架壁之間的該支持手段之順應性，將輔助降低可造成該平台之大水平加速度的極端負荷。由於該平台之慣性、及其懸掛本質，此類加速度可導致高負荷經由該支持手段傳遞。如果為永久剛性的支持手段，則此等負荷將在該平台本身中傳遞，拉緊該等平台上安裝之構造，如電氣櫃、電纜架及導管、或相似物。

提供該預拉力具有的優點在於，保護該平台免於高負荷峰值。由於該平台可針對必須被該平台承擔之較低最大負荷構成，因此這將降低裝配該平台所需之材料量。較優地，依據本發明之平台可能以較少材料及部件、及/或以較小量之支持結構製造，這可降低製造之成本。此外，亦可降低該平台之重量，有助於該平台之運輸及裝設。

該預拉手段抵靠該抵接區段預加負荷於該腳區段，將允許該支持手段在正常操作下剛性作用，但順應極端負荷，使得該平台在該風力渦輪機之正常操作下完全地穩定。同時，避免極端負荷傳遞至該平台中，而降低對該支持手段、該平台、及安裝於該平台上之另外構造的需求。

較佳地，該平台包括複數個支持手段，其中該等支持手段係繞該平台之周邊配置。特別地，該平台可呈圓形，使得該平台包括一圓形外周邊。然而，該平台亦可能呈如矩形、正方形等其他形狀，這取決於該平台配置所在之該風力渦輪機的該塔架之剖面幾何。

藉由提供複數個支持手段，該平台可繞其外周邊周圍被支持，以沿任何方向承擔水平負荷。特別地，該支持手段可繞該平台之周邊等距地分布。例如，在包括三個支持手段之一圓形平台上，該支持手段可繞圓形外周邊以120°之間距隔開。

在一較佳具體實施例中，該抵接區段包括一U型托架，該U型托架至少部分地包圍該預拉手段、及該腳區段之一部分，其中該預拉手段係抵靠該U型托架按壓該腳區段之一板區段。特別地，該腳區段係配置於該U型托架之該等腿之間。該腳區段可被視為該U型托架、或該抵接區段各自之一內托架。

該預拉手段特別地抵靠該U型托架之中間區段按壓該腳區段之該板區段，其中該腳區段從該U型托架之中間區段朝該塔架之方向突出的一部係與該內塔架壁之一部分別連接、或直接接觸。在相對側處，該U型托架之該等腿可直接地、或藉由該抵接區段之一個以上另外部而附接至該平台。該板區段可為一平板、或該區段可為具有更複雜幾何之一區段的一部。

較佳地，該腳區段包括一桿，該桿至少在該板區段與該腳區段之用於接觸該塔架壁的一基座之間延伸。該板區段可與該基座間隔，其中該基座及該板區段二者可分別穩固地連接至該桿、或與該桿鑄造成單一件。

在一具體實施例中，該桿延伸通過該板區段中之一孔口，其中該腳區段之從該抵接區段朝該塔架壁突出的一部之長度是可調整的。

較佳地，該桿包括一螺紋區段，該螺紋區段延伸通過該孔口。該螺紋區段可藉由與該螺紋區段接合之至少二個螺帽而附接至該板區段。這容許調整該腳區段之從該抵接區段、特別地從該抵接區段之該U型托架的該中間區段突出之長度。藉由調整該腳區段從該抵接區段突出之長度，該平台與該塔架內壁之間的小間隙可被跨越。特別地，該桿區段可能被調整成，從該抵接區段之分別指向相鄰內塔架壁、或內塔架壁鄰接部的側端突出1公分到20公分之間。

較佳地，該預拉手段包括一彈簧，特別是一螺旋彈簧、一板片彈簧、一盤形彈簧、或一氣體彈簧、及/或一壓縮彈性構件。較佳地，該預拉手段可包括一螺旋形螺旋彈簧，其至少部分地繞該腳區段之該桿區段配置。包括一壓縮彈簧及/或一壓縮彈性構件之一預拉手段可抵靠該抵接區段按壓該腳區段，以造成該預拉力。再者，當作用於該腳區段上之一負荷超過該預拉力時，可能有該預拉手段之進一步壓縮，使得負荷峰值可藉由各自的該支持手段、或其預拉手段抑制及/或至少部分地吸收。

較佳地，該預拉手段是可調整的，其中該預拉力取決於該預拉手段的調整。譬如，一預拉手段之一彈簧可藉由提供該彈簧分別在該預拉手段之預拉狀態下、或該支持手段之無負荷狀態下的一可調整壓縮而被調整。一預拉手段之一氣體彈簧可譬如藉由改變該氣體彈簧之氣體壓力而被調整。一彈性構件亦可設有在該預拉手段之預拉狀態下的不同壓縮。

在一具體實施例中，該支持手段包括至少一個導引手段，用於導引該腳區段朝該平台之移動。該導引手段容許當該預拉手段因作用於該腳區段上且超過該預拉力之一負荷而被壓縮時，導引該腳區段。該腳區段可被線性地導引，使得其移動被約束為橫向移動，特別是朝該平台之邊緣及/或中心。

較佳地，該導引手段係該抵接區段中之一槽孔，其中該腳區段之一突出件係接合於該槽孔中。特別地，該導引手段可為該抵接區段之一U型托架的一腿中之槽孔。該腳區段之一突出件、譬如該腳區段之該板區段的一突出件可接合於該槽孔中。該U型托架之二個腿可能包括一槽孔作為導引手段。

較佳地，該平台包括複數個附接手段，其中該等附接手段係繞該平台之周邊配置。該附接手段可為譬如附接支柱，其中每一支柱之與該平台相對的末端可附接至一塔架壁。這容許以一懸吊配置來配置該平台於一塔架之內部。

一種依據本發明之風力渦輪機包括至少一個依據本發明之平台。特別地，該風力渦輪機可包括複數個平台，該等平台係配置於該風力渦輪機之一空心塔架的內部。譬如，該風力渦輪機可包括在該塔架之內部中介於一到十之間、譬如六個平台。

關於依據本發明之平台作說明的所有細部設計及優點，可對應地應用於依據本發明之風力渦輪機，且反之亦然。

圖1中顯示一風力渦輪機1之一具體實施例。風力渦輪機1包括一塔架2，該塔架支持風力渦輪機1之一機艙3。機艙3承載一轂4，風力渦輪機1之複數個轉子葉片5係附接至該轂。在塔架2之內部，配置複數個平台6。平台6係配置成懸吊於塔架2內，其中平台6係藉由複數個附接手段8而附接至一內塔架壁7。附接手段8與塔架2之內壁7之間的附接係出現在附接手段8之與平台6表面間隔之末端處，使得平台6各以一懸吊配置來配置於塔架2之內部。

圖2中顯示一平台6之一具體實施例。平台6包括複數個附接手段8。該等附接手段係繞圓形平台6之外周邊配置。附接手段8係以附接支柱提供，其繞圓形平台6之外周邊等距地成對配置。平台6可能包括不同形狀、不同數量的附接手段8，及/或附接手段8在平台6上的不同配置。

為了容許沿水平方向抵靠內塔架壁7支持平台6，平台6包括複數個支持手段9。支持手段9中每一者包括一腳區段10，該腳區段係在塔架壁7直接地鄰接至支持手段9之一部中接觸該塔架壁。藉由支持手段9，將獲得平台6在該塔架內之水平支持。

支持手段9係繞平台6之外周邊配置。支持手段9可繞該周邊等距地配置。支持手段9繞該周邊之另一分布亦為可能者。在本具體實施例中，平台6包括三個支持手段，其各以平台6之圓形周邊的120°偏移配置。

圖3中以透視圖顯示一支持手段9之一第一具體實施例。支持手段9包括用於接觸塔架壁7之腳區段10、附接至平台6之一抵接區段11、及抵靠抵接區段11預加負荷於腳區段10之一預拉手段12。在本具體實施例中，該預拉手段係以一螺旋形螺旋彈簧提供。預拉手段12係分別以指向塔架壁7、或指向腳區段10之一基座13的一預拉力F_P抵靠抵接區段11預加負荷於腳區段10。

抵接區段11包括一U型托架14，該U型托架包圍預拉手段12、及腳區段10之一部分。U型托架14包括二個腿15、16，其中預拉手段12、及腳區段10之一部係配置於腿15、16二者之間。預拉手段12係抵靠U型托架14之一中間部18按壓腳區段10之一板區段17。板區段17係附接至腳區段10之一桿19，其中桿19延伸通過抵接區段11、特別是U型托架14之中間區段18中的一孔口20。在本具體實施例中，抵接區段11係藉由複數個螺釘21附接至平台6。腳區段10形成相對於U型托架14之一內托架。

預拉力F_P係分別抵靠U型托架14之中間部18、或抵接區段11按壓腳區段10之板區段17。當來自塔架壁2之一負荷力F₁正作用在腳區段10上時，必須在預拉手段12之進一步壓縮且因此腳區段10之移動發生前，先超過預拉力F_P。這將針對力F₁低於預拉力F_P時，提供平台6在塔架2內壁7上之剛性支持。

針對負荷F₁超過預拉力F_P時，獲得平台6之順應性支持。超過預拉力F_P之較高負荷F₁的一部可藉預拉手段12之進一步壓縮及腳區段10之對應移動至少部分地吸收。預拉手段12之壓縮造成可動腳區段10分別朝平台6之邊緣、或朝平台6之一中心部的收縮。

為了導引該收縮移動，支持手段9包括二個導引手段22。導引手段22各包括一槽孔23、24，該槽孔配置於U型托架14之腿15、16中的一者中。腳區段10之板區段17包括二個突出件25、26，其各接合於槽孔23、24中的一者中。

圖4中顯示支持手段9之上視圖。腳區段10之桿區段19包括一螺紋區段27，該螺紋區段延伸通過板區段17中之一孔口28。二個螺帽29、30係附接至螺紋區段27，以容許調整腳區段10之長度。特別地，腳區段10從平台6之邊緣朝內塔架壁7突出之部的長度可調整。這容許跨越塔架壁7與平台6之間不同尺寸的間隙。腳區段10可能可調整，譬如從U型托架14之中間區段18朝內塔架壁7突出1公分到20公分。

附接部11之U型托架14可直接附接至平台6。可能設置複數個附接結構於平台6之頂面上及/或底面上，附接部11或U型托架14分別附接至該等附接結構。

圖5中顯示一支持手段9之一第二具體實施例。在本具體實施例中，附接部11包括一基座板31，該基座板附接至平台6。基座板31係藉由螺釘21連接至U型托架14。

基座板31包括一孔口32，該孔口具有一內螺紋，支持手段9之一調整手段33延伸通過該孔口。調整手段33包括一板區段34，該板區段係與預拉手段12直接接觸。又，調整手段33包括一螺紋部35，該螺紋部突出通過孔口32，且該螺紋部接合於孔口32之內螺紋中。調整手段33係藉由移動基座板31更靠近U型托架14之中間區段18，而容許調整預拉手段12之預拉力F _P。這將增加預拉手段12之初始壓縮、及因此支持手段9在無負荷狀態下之力F _P。為了進一步固定調整手段33之位置，一個以上的螺帽36可附接至螺紋部35。

除了螺旋彈簧以外、或作為螺旋彈簧之另一選擇，亦可使用其他型式之預拉手段12。也可以使用包括一板片彈簧、一盤形彈簧、一氣體彈簧、或此等型式彈簧之組合的預拉手段。另一選擇或除此以外，亦可能使用一壓縮彈性構件作為預拉手段12。亦可藉由關於第二具體實施例作討論之其他型式預拉手段12，產生預拉力F _P之調整。當使用一氣體彈簧時，亦可能藉由調整該氣體彈簧中之氣體壓力來調整。

藉由預拉手段12，特別地施加一介於1千牛頓到100千牛頓之間、特別是介於5千牛頓到25千牛頓之間的預拉力，譬如一10千牛頓之力。這容許平台6在風力渦輪機1正常負荷條件下，在塔架2內部之剛性配置。

當譬如因增加的塔架2風致移動而發生較高負荷時，將超過預拉力F _P，使得預拉手段12部分地壓縮，且腳區段10至少部分地朝平台6之方向移動。較優地，藉由支持手段9吸收高負荷峰值，將容許降低平台6之材料量及/或支持結構，使得風力渦輪機1中平台6所需之材料的重量可降低。

儘管已參考較佳具體實施例詳細說明本發明，然本發明並非藉揭露之範例限制，熟於此技藝者能夠由揭露之範例導出其他變體而不致脫離本發明之範疇。

1:風力渦輪機 2:塔架 3:機艙 4:轂 5:轉子葉片 6:平台 7:內塔架壁 8:附接手段 9:支持手段 10:腳區段 11:抵接區段 12:預拉手段 13:基座 14:U型托架 15:腿 16:腿 17:板區段 18:中間區段 19:桿 20:孔口 21:螺釘 22:導引手段 23:槽孔 24:槽孔 25:突出件 26:突出件 27:螺紋區段 28:孔口 29:螺帽 30:螺帽 31:基座板 32:孔口 33:調整手段 34:板區段 35:螺紋部 36:螺帽 F _l:負荷力 F _p:預拉力

本發明之其他目的及特點，將由以下結合隨附圖式考慮之詳細說明而變得顯而易見。然而，圖式僅係單單為了圖示而設計之原理草圖且不限制發明。圖式顯示如下。 圖1係依據本發明之一風力渦輪機的一具體實施例； 圖2係依據本發明之一平台的一具體實施例； 圖3係依據本發明之一平台的一支持手段之一第一具體實施例的透視圖； 圖4係依據本發明之一平台的支持手段之第一具體實施例的上視圖；及 圖5係依據本發明之一平台的一支持手段之一第二具體實施例的上視圖。

6:平台

9:支持手段

10:腳區段

11:抵接區段

12:預拉手段

13:基座

14:U型托架

15:腿

16:腿

17:板區段

18:中間區段

19:桿

20:孔口

21:螺釘

24:槽孔

26:突出件

F_l:負荷力

F_p:預拉力

Claims (12)

1. 一種用於風力渦輪機(1)的一塔架(2)之平台，其中該平台(6)係適用於該塔架(2)內之一懸吊配置且包括至少一個支持手段(9)，該至少一個支持手段係用於在一水平方向上抵靠一塔架壁(7)支持該平台(6)，其中該支持手段(9)包括用於接觸該塔架壁(7)之一腳區段(10)、附接至該平台(6)之一抵接區段(11)及一預拉手段(12)，其中該預拉手段係以指向該塔架壁(7)之一預拉力(F_p)抵靠該抵接區段(11)預加負荷於該腳區段(10)，其中當指向該平台(6)且作用於該腳區段(10)上之一力(F₁)超過該預拉力(F_p)時，該腳區段(10)至少可部分地朝該平台(6)移動。
2. 如請求項1之平台，其中該平台(6)包括複數個支持手段(9)，其中該等支持手段(9)係繞該平台(6)之圓周配置。
3. 如請求項1或2之平台，其中該抵接區段(11)包括一U型托架(14)，該U型托架至少部分地包圍該預拉手段(12)及該腳區段(10)之一部分，其中該預拉手段(12)係抵靠該U型托架(14)按壓該腳區段(10)之一板區段(17)。
4. 如請求項3之平台，其中該腳區段(10)包括一桿(19)，該桿至少在該板區段(17)與該腳區段(10)之用於接觸該塔架壁(7)的一基座(13)之間延伸。
5. 如請求項4之平台，其中該桿(19)延伸通過該板區段(17)中之一孔口(28)，其中該腳區段(10)之 從該抵接區段(11)朝該塔架壁(7)突出的一部之長度是可調整的。
6. 如請求項1或2之平台，其中該預拉手段(12)包括一彈簧及/或一壓縮彈性構件。
7. 如請求項6之平台，其中該彈簧是一螺旋彈簧、一板片彈簧、一盤形彈簧或一氣體彈簧。
8. 如請求項1或2之平台，其中該預拉手段是可調整的，其中該預拉力(F_p)取決於該預拉手段(12)的調整。
9. 如請求項1或2之平台，其中該支持手段(9)包括至少一個導引手段(22)，用於導引該腳區段(10)朝該平台(6)之移動。
10. 如請求項9之平台，其中該導引手段(22)係該抵接區段(11)中之一槽孔(23、24)，其中該腳區段之一突出件(25、26)係接合於該槽孔(23)中。
11. 如請求項1或2之平台，其中該平台包括複數個附接手段(8)，其中該等附接手段(8)係繞該平台(6)之圓周配置。
12. 一種風力渦輪機，其包括至少一個如請求項1至11中任一項之平台(6)。

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