CN102301133A

CN102301133A - 在顶部具有冷却器的风力涡轮机机舱

Info

Publication number: CN102301133A
Application number: CN2010800057300A
Authority: CN
Inventors: K·西洼林伽马; A·巴胡古尼; R·坎达萨米; S·那拉希马卢; J·K·格雷夫森; J·尼瓦德; P·T·蒂策
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: ES2648243T3; US20120086215A1; WO2010085963A3; CN102301133B; US9039369B2; EP2391824A2; WO2010085963A2; EP2391824B1

Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机机舱，所述风力涡轮机机舱具有顶面，所述顶面具有沿着风向的纵向延伸部，所述风力涡轮机机舱包括从所述机舱的所述顶面延伸的冷却装置、以及具有至少一个内面的罩盖。所述冷却装置被所述机舱的所述顶面和所述罩盖的所述内面围绕。

Description

在顶部具有冷却器的风力涡轮机机舱

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机机舱，该风力涡轮机机舱具有顶面，该顶面具有沿着风向的纵向延伸部，该风力涡轮机机舱包括从机舱的顶面延伸的冷却装置、以及具有至少一个内面的罩盖，冷却装置被机舱的顶面和罩盖的内面围绕。

背景技术

风力涡轮机通过利用设置在风力涡轮机的机舱内的设备中的发电机将风力转换为电能。当发电机转换能量时，在设备周围的空气被加热并且设备本身因而也被加热。

当设备被加热时，进行转换的效率显著下降。为了冷却设备，设备周围的加热空气被排出，以允许更凉的空气从外部进入风力涡轮机机舱并且冷却设备。

为此，冷却装置被设置在机舱的顶部上以排出包括在机舱内的加热空气。但是，在机舱的顶部上设置冷却装置意味着机舱的后部以及冷却装置的后侧只能使用起重机进入。

发明内容

本发明的目的是完全或部分地克服现有技术的上述缺点和不足。更具体地，目的是提供一种改进的风力涡轮机机舱，它能够比现有技术方案更加容易地从冷却装置的一侧接近另一侧。

通过以下描述将变得明显的上述目的以及多个其它目的、优点和特征通过根据本发明的方案由一种风力涡轮机机舱实现，所述风力涡轮机机舱具有顶面，所述顶面具有沿着风向的纵向延伸部，所述风力涡轮机机舱包括：

从所述机舱的所述顶面延伸的冷却装置；以及

具有至少一个内面的罩盖；

所述冷却装置被所述机舱的所述顶面和所述罩盖的所述内面围绕；

其中，所述冷却装置的至少一个部分是可移动的，以允许经过所述冷却装置的接近。

风力涡轮机机舱被设计成尽可能地小，以保持机舱的重量轻。设置在机舱的后部部分内的各个腔室中的设备不能从机舱内部接近，并且当需要维护时需要以其它方式接近。

当冷却装置的至少一部分是可移动的时，冷却装置不再需要被拆卸也不需要起重机，因为可以经过冷却装置实现接近风力涡轮机机舱的后部部分。因此，在机舱的后部部分内的各个部分中的设备可以被维护，或者冷却区域可以被清洁。

在罩盖内围住冷却装置的另一优点因而是，罩盖可以给风力涡轮机机舱提供可识别的设计，其可用于确定风力涡轮机的制造商。

在一个实施例中，所述冷却装置可以具有可枢转地连接到所述罩盖的第一面。

因此，整个冷却装置可以被枢转，以实现接近风力涡轮机机舱的后部部分或冷却装置的后侧。

此外，机舱可以具有横过机舱的纵向延伸部的宽度、并且冷却装置可以具有横过风力涡轮机机舱的纵向延伸部的长度，冷却装置的长度是机舱的宽度的至少60％，优选是机舱的宽度的至少70％，更优选是机舱的宽度的至少80％，并且甚至更优选是机舱的宽度的至少90％。

在一个实施例中，所述第一面可以是所述冷却装置的顶面，所述冷却装置的所述顶面是所述冷却装置最远离所述机舱的所述顶面的面。

在另一个实施例中，所述第一面可以是所述冷却装置的第一侧面。

在又一个实施例中，所述第一面可以是所述冷却装置的底面，所述冷却装置的所述底面是所述冷却装置最接近所述机舱的所述顶面的面。

而且，所述冷却装置可以具有与所述第一侧面相反的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面可枢转地连接到所述罩盖，使得通过枢转所述冷却装置可以实现接近。枢转可以在0°至180°之间。

使用在风力涡轮机机舱的顶部的冷却装置是非常的大并且因此很重，对于维护人员而言在没有辅助设备或起重机的情况下不可能移动它。当冷却装置的两个相反侧面连接到罩盖上时，仅仅冷却装置的一部分并且因而仅仅冷却装置的重量的一部分需要被移动。因此，一个维护人员可以在没有任何起重机或附加设备的情况下进行维护或清洁。

而且，所述冷却装置可以具有重心，并且可以在其重心与所述冷却装置的其它部分、所述罩盖或所述机舱的所述顶面连接。

在其它实施例中，可移动部分可以是所述冷却装置的第一部分，所述第一部分相对于所述冷却装置的第二部分可滑动，使得所述第一部分能够与所述第二部分部分地交迭。

当具有相对于所述冷却装置的第二部分可滑动的第一部分时，一个维护人员可以在没有任何起重机或附加设备的情况下进行维护或清洁。

在又一个实施例中，可移动部分可以是可枢转地连接到所述冷却装置或所述罩盖的门或舱盖。

具有可枢转地连接到所述冷却装置或所述罩盖的门或舱盖也可以使一个维护人员在没有任何起重机或附加设备的情况下进行维护或清洁。

此外，所述冷却装置可以与所述冷却装置的其它部分、所述罩盖或所述机舱的所述顶面在至少一个连接处连接，所述至少一个连接具有运动阻尼装置，所述运动阻尼装置利用液压、气动、橡胶或弹簧装置来控制所述冷却装置的运动。

因而可以防止重的冷却装置的重量落到维护人员上，冷却装置因而可以在没有另外的安全设备的情况下被维护人员移动。

此外，所述罩盖的至少一个部分相对于所述罩盖的其它部分、所述冷却装置或所述机舱的所述顶面可以是可移动的。

而且，机舱可以还包括相互以一定距离布置的多个冷却装置。

而且，两个冷却装置之间的距离可以是在20mm与200mm之间，优选在50mm与150mm之间，甚至更优选在80mm与120mm之间。

在一个实施例中，一个冷却装置可以连接到一个冷却回路，另一冷却装置可以连接到另一冷却回路。

此外，冷却回路可以布置成使得它们冷却机舱中的不同组件，例如传动系统内的组件，诸如齿轮箱。

在其它实施例中，一个冷却装置可以相对于另一冷却装置可滑动。

此外，铰链连接可以被布置在至少两个冷却装置之间。所述铰链连接可以被布置在所述冷却装置的顶部和底部。

而且，所述铰链连接可以包括至少两个波纹金属管，所述波纹金属管被连接到所述冷却装置上并且在所述冷却装置之间延伸，所述波纹金属管优选地由不锈钢制成。这样，可获得可靠和稳定的铰链连接，其可以补偿动态载荷并且如果需要经过冷却装置时使得一个冷却装置被打开。

本发明还涉及一种风力涡轮机机舱，所述风力涡轮机机舱具有顶面，所述顶面具有沿着风向的纵向延伸部，所述风力涡轮机机舱包括：

从所述机舱的所述顶面延伸的冷却装置；以及

具有至少一个内面的罩盖；

其中，所述罩盖的至少一个部分相对于所述罩盖的其它部分、所述冷却装置或所述机舱的所述顶面是可移动的。

在一个实施例中，所述罩盖的可移动部分可以是在所述罩盖的顶部的舱盖。

在其它实施例中，整个罩盖可以是可移动的，所述整个罩盖因而构成所述罩盖的所述可移动部分，所述罩盖被可枢转地连接到所述机舱。

最后，本发明也涉及一种风力涡轮机，包括如上所述的风力涡轮机机舱。

附图说明

以下将参照附图对本发明以及其多个优点进行详细描述，附图的目的是用于显示一些非限定性实施例，其中：

图1显示了根据本发明的具有冷却装置的风力涡轮机机舱；

图2显示了图1的机舱的部分横截面视图；

图3以立体图显示了图2的机舱；

图4以立体图显示了机舱的另一实施例；

图5显示了根据本发明的机舱的又一实施例的部分横截面视图；

图6显示了机舱的再一实施例的部分横截面视图；

图7显示了具有门的机舱的部分横截面视图；以及

图8显示了具有可滑动部分的机舱的部分横截面视图。

所有附图是高度地示意的并且不必是按比例的，它们仅显示为了解释本发明所必要的那些部分，其它部分被省略或仅被提及。

具体实施方式

风力涡轮机机舱1位于塔架上并具有朝向轮轴的前部，多个转子叶片通常是三个转子叶片被固定到轮轴上。风力涡轮机机舱1容纳着发电机以及用于驱动风能向电能转换过程的其它设备--也称做传动系统。当发电时，传动系统产生大量热，导致转换过程的效率较低。

为了冷却机舱的设备和其它部件，在机舱1外侧布置有冷却装置3。沿着机舱1的纵向延伸部流动的风流过冷却装置3的至少一个冷却区域4、并且使冷却装置3内的流体冷却。被冷却的流体与机舱1的部件或将要被冷却的设备进行热交换。

以下将主要结合逆风风力涡轮机对本发明进行描述，逆风风力涡轮机即机舱相对于风力涡轮机叶片设置在下风位置的风力涡轮机。但是，本发明也可以有利地实施为顺风风力涡轮机，顺风风力涡轮机即机舱相对于风力涡轮机叶片设置在上风位置的风力涡轮机。

图1显示了具有顶面2的风力涡轮机机舱1的局部示意图，冷却装置3被布置在顶面上。风力涡轮机机舱1具有从转子叶片到机舱的后端12的细长延伸部。冷却装置3被从机舱1的顶部部分延伸的罩盖5环绕。如图所示，冷却装置3与机舱1的顶面2大体垂直地突出。但是，在其它实施例中，冷却装置3可以从机舱1的顶面2成不同于90°的角度延伸以提供更优的冷却。

在该实施例中，冷却装置3的一部分相对于冷却装置的其它部分、风力涡轮机机舱1的顶面或罩盖5的内面是可移动的。当冷却装置3的至少一部分是可移动的时，通过移动该部分并且使冷却装置在罩盖5下方通过，可实现接近风力涡轮机机舱1的后部部分12。当冷却装置3占据风力涡轮机机舱1的宽度W的至少60％使得冷却装置的长度L是机舱宽度W的60％时，维护人员不能在风力涡轮机机舱的顶部步行通过冷却装置。

罩盖5被显示为从风力涡轮机机舱1的顶部部分延伸，使得罩盖5的前缘9与垂直于机舱1的顶面2的方向成5-45°的角度。在其它实施例中，罩盖5如图2所示地从机舱1的顶面2延伸。罩盖5可以具有围绕风力涡轮机机舱1的冷却装置3的任何类型的形状。

图2的冷却装置3具有第一面，即，冷却装置3的底面13，该底面在两个柔性连接11处连接到风力涡轮机机舱1的顶面2，使得冷却装置可以从与机舱1的顶面2垂直的位置下降到与机舱的顶面平行的位置。

当冷却装置3被移动到与机舱1的顶面2平行的位置，冷却装置平放在风力涡轮机机舱的顶面上，通过在冷却装置上步行并且因而经过罩盖5可实现接近机舱的后部部分12。

在其它实施例中，冷却装置3在其侧面可枢转地连接到罩盖5上，通过枢转冷却装置，例如如图4所示，可以实现接近风力涡轮机机舱1的后部部分12。在该实施例中，或者冷却流体流过这些可枢转连接、或者在冷却装置3的底面13与机舱1的顶面2之间的流体连接被断开。

如图5所示，冷却装置3具有第一面，在这种情况下是顶面，该第一面可枢转地连接到罩盖5的内顶面，而冷却装置3与第一面相反的第二面可枢转地连接到风力涡轮机机舱1的顶面2。因而，通过将冷却装置3从与机舱的纵向延伸部垂直的位置转到与机舱的纵向延伸部平行的位置可实现接近机舱的后部部分12。

在一个实施例中，冷却装置3在冷却装置的侧面和底面13可枢转地连接到罩盖5上，如图6所示。为了接近机舱的后部部分12，冷却装置的底部部分13与风力涡轮机机舱的顶面2之间的连接被断开。在其它实施例中，冷却流体流过在冷却装置3的侧面上的可枢转连接，冷却流体因而不必被断开以转动或枢转冷却装置。

在图7中，冷却装置3被显示具有可枢转地连接到冷却区域4的门14。通过打开门14，可实现接近风力涡轮机机舱1的后部部分12。在该实施例中，门14构成冷却区域的一部分。门14被设置在冷却区域4的中间。但是，在其它实施例中，门可以被设置在冷却区域的侧边。

在其它实施例中，冷却装置3的可移动部分是可枢转地连接到冷却装置的其它部分或罩盖上的舱盖。当打开舱盖时，维护人员可接近风力涡轮机机舱1的后部部分12，并且设置在机舱的后部部分内的设备诸如变压器可以被维护。

通过枢转如图3-5所示的整个冷却装置3，也可以清洁冷却装置3的后侧。通过移动如图3、6和7所示的整个冷却装置的一部分也可以实现接近冷却装置3的后侧，以清洁冷却装置。

通过具有可滑动地连接到冷却装置的第二部分的冷却装置的第一部分，也可实现接近风力涡轮机机舱的后部部分。当需要接近后部部分时，第一部分被滑向一侧以便与第二部分交迭，如图8所示。

在其它实施例中，第二部分被向上或向下滑动以便与冷却装置3的第一部分交迭，从而实现接近风力涡轮机机舱1的后部部分12。

如图4和5所示，冷却装置3可以在其重心连接到罩盖5和风力涡轮机机舱1的顶面2上。因此，冷却装置3的移动更加容易，因为仅需要克服摩擦力以转动冷却装置。而且，考虑到冷却装置的重心，冷却装置与顶面和/或罩盖的连接可以被置换。

上述的冷却装置3可以是任何类型的冷却器、散热装置或热交换器，其中，诸如风的第一流体冷却诸如冷却剂、致冷剂或类似流体的第二流体。在优选实施例中，冷却装置3是自由风冷却器，即，冷却区域4周围的风由其自由地通过并且以该种方式冷却在冷却装置的管道内流动的流体的散热装置。

根据本发明，冷却装置3可以具有在风力涡轮机机舱1的侧面与罩盖5的内面6之间的附加冷却部分。该附加冷却部分可以与第一冷却区域4结合以形成一个冷却回路，或者是当需要附加冷却时被接通的单独部分。

机舱也可以包括并排布置以形成一个冷却表面的多个冷却装置。多个冷却装置可以作为串联或并联回路连接到冷却系统。一个冷却装置可以连接到冷却传动系统中一些元件的一个冷却回路，另一冷却装置可以连接到冷却传动系统中元件的其它部分的另一冷却回路。多个冷却装置可以通过阀连接，阀可以流体地断开两个冷却装置，使得它们形成两个单独冷却回路的一部分，因而它们可以冷却机舱中的不同元件或区段。

多个冷却装置也可以布置成具有形成它们之间空间的相互距离，使得风可以在该空间中在两个冷却装置之间流动。两个冷却装置之间的距离可以在20与200mm之间，优选地在50与150mm之间，并且更优选地在80与120mm之间。

多个冷却装置也可以相对于彼此可滑动，以允许接近在冷却装置后面的机舱的后部部分。

而且，铰链连接可以被布置在至少两个冷却装置之间。铰链连接可以例如被布置在冷却装置的顶部和底部。

在根据本发明的实施例中，气隙被布置在两个相邻冷却装置之间，并且与该实施例相关，在两个冷却装置之间的铰链连接可以包括至少两个波纹金属管，波纹金属管被连接到冷却装置上并且在冷却装置之间延伸，例如在它们的顶部和底部。通过将波纹金属管实施为铰链连接，波纹金属管可以容易地在任何方向被弯曲，并且一个冷却装置因而可以相对于另一冷却装置被移置和移动，形成从冷却装置的上风侧到下风侧的通道，或反之亦然。而且，可以沿着波纹金属管布置杆。杆的第一端部连接到可被移动的冷却装置。第二端部停止在到相邻冷却装置预定距离处，意味着杆的第二端部限定了铰链旋转点。根据该创新思想，铰链连接可以仅包括一个波纹金属管和一个杆。但是，如果两个或更多个波纹金属管被布置在相邻的冷却装置之间，每个波纹金属管或仅仅选定的波纹金属管也可以包括沿着它们延伸的杆。

有利地，波纹金属管优选地由不锈钢制成，意味着铰链连接的寿命被延长、并且铰链连接不会被诸如UV辐射等的环境所毁坏。

而且，波纹金属管也可以承受冷却装置的潜在的位移和不同的制造公差。

此外，可以在罩盖上以及在机舱的第一面上布置轨道，当冷却装置被移动时轨道引导冷却装置。

为了示意的目的，机舱1的形状仅被勾画出来。实际上，机舱常常在形状方面是高度流线型的并且可以具有圆角而不是显现为方形盒状。而且，机舱的侧面可以是凹形的或凸形的。尽管风力涡轮机机舱1被显示处于水平线上，机舱很少垂直于塔架的中心线，而是常常相对于水平线具有倾角。

而且，罩盖5可以具有任何类型的形状。尽管罩盖5主要被显示为具有带圆角的部分方形横截面，罩盖可以具有多于三个的侧面，例如七个侧面。罩盖5被显示为从风力涡轮机机舱1的顶部部分或顶面2延伸，但是它也可以从机舱的底部部分延伸或甚至环绕机舱。

在风力涡轮机机舱1的后部部分12中可以布置变压器。如果变压器或发电机需要更换或综合维修，必须借助于起重机取出变压器。当冷却装置3被罩盖5围绕时，在不拆卸罩盖的情况下难于取出变压器。为了取出变压器，罩盖5的至少一部分相对于罩盖5的其它部分、冷却装置3或机舱1的顶面2可移动。因而，可以借助于起重机移走变压器。

而且，罩盖5的可移动部分可以是在罩盖的顶部的舱盖。该舱盖具有必须被移走的元件诸如变压器的尺寸。

此外，整个罩盖5可以是可移动的，整个罩盖因而构成罩盖的可移动部分。罩盖5可以可枢转地连接到机舱1。通过向前或向后枢转罩盖5使得罩盖沿着机舱1的顶面2放置，因而可实现接近例如变压器。在其简化形式中，罩盖5是弯曲板，使得罩盖的前缘抵靠风力涡轮机机舱1的顶面2。

而且，罩盖5的可移动部分可以是罩盖的可取下的顶部部分例如顶棚部分，该顶棚部分可以可枢转地连接到罩盖的侧面部分，例如在中部或在前缘。

为了接近例如在风力涡轮机机舱1的后部部分12中的变压器，罩盖5可以具有舱盖，舱盖被打开以取出在风力涡轮机机舱的后部部分中的变压器或其它部件。

而且，在将机舱运输到其将被安装的位置的过程中，罩盖可以与机舱分开地运输。但是，机舱也可以与罩盖一起被运输。如果是这种情况，罩盖可以被向下朝着机舱移置(罩盖的侧面在机舱的外侧延伸)，或者它可以包括某些类型的铰链装置，使得它能够被向着机舱的端部或向着前部转动。这样，机舱和罩盖的整个高度最小化，使得它可以在公路上被运输。

风力涡轮机意味着能够将风力转换为电能的任何类似的设备，诸如风力发电机、风力单元(WPU)、或风能转换器(WEC)。

结果已经结合本发明优选实施例对本发明进行了描述，对本领域技术人员明显的是，在不脱离权利要求限定的本发明范围的情况下可以设想几种修改。

Claims

1.一种风力涡轮机机舱，所述风力涡轮机机舱具有顶面，所述顶面具有沿着风向的纵向延伸部，所述风力涡轮机机舱包括：

从所述机舱的所述顶面延伸的冷却装置；以及

具有至少一个内面的罩盖；

其中，所述冷却装置的至少一个部分相对于所述冷却装置的其它部分、所述罩盖或所述机舱的所述顶面是可移动的。

2.如权利要求1所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述冷却装置具有可枢转地连接到所述罩盖的第一面。

3.如权利要求2所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述第一面是所述冷却装置的顶面，所述冷却装置的所述顶面是所述冷却装置最远离所述机舱的所述顶面的面。

4.如权利要求2所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述第一面是所述冷却装置的第一侧面。

5.如权利要求2所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述第一面是所述冷却装置的底面，所述冷却装置的所述底面是所述冷却装置最接近所述机舱的所述顶面的面。

6.如权利要求4所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述冷却装置具有与所述第一侧面相反的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面可枢转地连接到所述罩盖，使得通过枢转所述冷却装置可以实现接近。

7.如上述权利要求任一所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述冷却装置具有重心，并且在其重心与所述冷却装置的其它部分、所述罩盖或所述机舱的所述顶面连接。

8.如权利要求1所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，可移动部分是所述冷却装置的第一部分，所述第一部分相对于所述冷却装置的第二部分可滑动，使得所述第一部分能够与所述第二部分部分地交迭。

9.如权利要求1或2所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，可移动部分是可枢转地连接到所述冷却装置或所述罩盖的门或舱盖。

10.如上述权利要求任一所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述冷却装置与所述冷却装置的其它部分、所述罩盖或所述机舱的所述顶面在至少一个连接处连接，所述至少一个连接具有运动阻尼装置，所述运动阻尼装置利用液压、气动、橡胶或弹簧装置来控制所述冷却装置的运动。

11.如上述权利要求任一所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述罩盖的至少一个部分相对于所述罩盖的其它部分、所述冷却装置或所述机舱的所述顶面是可移动的。

12.如权利要求11所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述罩盖的可移动部分是在所述罩盖的顶部的舱盖。

13.如权利要求11所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，整个罩盖是可移动的，所述整个罩盖因而构成所述罩盖的所述可移动部分，所述罩盖被可枢转地连接到所述机舱。

14.如上述权利要求任一所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，还包括相互以一定距离布置的多个冷却装置，两个冷却装置之间的距离是在20mm与200mm之间，优选在50mm与150mm之间，甚至更优选在80mm与120mm之间。

15.如权利要求14所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，铰链连接被布置在至少两个冷却装置之间。

16.如权利要求15所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述铰链连接被布置在所述冷却装置的顶部和底部。

17.如权利要求15所述的风力涡轮机机舱，其特征在于，所述铰链连接包括至少两个波纹金属管，所述波纹金属管被连接到所述冷却装置上并且在所述冷却装置之间延伸，所述波纹金属管优选地由不锈钢制成。

18.一种风力涡轮机，包括如上述权利要求任一所述的风力涡轮机机舱。