CN104870807B - 包括维护地板的风轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平轴风轮机，该水平轴风轮机包括塔架、安装在所述塔架的顶部的机舱以及以旋转的方式安装到所述机舱的转子。所述转子包括承载多个叶片的轮毂。此外，所述转子包括整流罩，所述整流罩覆盖所述轮毂并且在所述整流罩和所述轮毂之间限定一空间。所述整流罩和轮毂的尺寸被设定成使得所述空间允许维护人员在所述空间内作业。用于支撑所述维护人员的维护地板被设置在所述空间中。所述维护地板提供大致平面支撑结构。

Description

包括维护地板的风轮机

技术领域

本发明涉及一种水平轴风轮机，该水平轴风轮机包括塔架、安装在所述塔架的顶部的机舱以及以旋转的方式安装到所述机舱的转子。所述转子包括承载多个叶片的轮毂，每个叶片经由叶片凸缘被附接到所述轮毂，并且所述转子进一步包括覆盖所述轮毂的整流罩。

背景技术

传统上，提供覆盖轮毂的整流罩，以形成围绕轮毂和叶片根部的气动表面，并且保护轮毂、叶片根部和凸缘免受天气的影响。

在风轮机的寿命期间，必须定期进行维护操作。许多维护操作需要维护人员出入轮毂，所述轮毂在现代风轮机上通常是中空铸铁结构。一些维护动作可能需要出入轮毂和整流罩之间。对可能在执行不同的动作时必须在狭窄空间中攀登或爬行的人员而言，这样的出入可以是困难而不舒服的。

发明内容

本发明的实施方式的一个目的是为在风轮机上作业的维护人员提供改进的作业条件。

本发明的实施方式的另一目的是在轮毂外部或内部上或者在轮毂外部或内部处的区域为维护人员提供改进的入口。

根据第一方面，本发明提供了一种水平轴风轮机，该水平轴风轮机包括塔架、安装在所述塔架的顶部的机舱以及以旋转的方式安装到所述机舱的转子，所述转子包括承载多个叶片的轮毂，并且所述转子进一步包括整流罩，所述整流罩覆盖所述轮毂并且在所述整流罩和所述轮毂之间限定一空间，其特征在于，所述整流罩和轮毂的尺寸被设定成使得所述空间允许维护人员在所述空间内作业，并且用于支撑所述维护人员的维护地板被设置在所述空间中，所述维护地板提供大致平面支撑结构。

在本文中，术语“水平轴风轮机”应当被解释为意指这样的设备，其能够将风能转化为电能，优选地供给到电网。多个风轮机叶片从风中提取能量，从而导致转子旋转。或者直接经由定子部分和转子部分，或者经由传动系(例如包括用于发电机的主轴、齿轮系统和输入轴)，将所述转子的旋转运动传递到发电机。

所述转子包括附接到轮毂的多个风轮机叶片。当所述风轮机叶片从风中提取能量时，所述轮毂旋转。在所述风轮机为包括用于将所述转子的旋转运动传递到所述发电机的传动系的类型的情况下，所述轮毂可有利地以将所述轮毂的旋转运动转换成主轴的旋转运动的方式连接到所述主轴。在本发明的所述轮毂中，所述主轴可经由位于所述轮毂上的主轴凸缘和位于所述主轴上的相应凸缘而连接到所述轮毂。类似地，所述叶片可经由叶片凸缘和位于所述风轮机叶片上的相应凸缘而连接到所述轮毂，优选地经由变桨轴承连接到所述轮毂。

所述转子以可围绕旋转轴线旋转的方式连接到机舱。所述机舱可容纳将机械能转换为电力必要的部件和系统。所述部件可在从重型发电机、变速箱、制动器和变压器到小型电子部件的范围内。

所述整流罩和所述轮毂的尺寸被设定成允许维护人员在所述空间内作业，使得至少在所述空间内的一些区域所述维护人员可以无需爬行或采用不舒服的姿势作业。这里如果所述空间在不小于0.55米×0.55米，即大约0.3m²的区域内具有至少75厘米的高度，则认为是设定了尺寸允许在所述空间内作业。可有利地允许维护人员至少在某些区域站直，从而在这些区域中提供具有至少1.75米高度的空间，诸如至少1.9米甚至更高的高度。

为了方便在所述空间中作业，提供了用于支撑所述人员的维护地板。“支撑”在本文中意味着，所述维护地板形成用于所述人员的地板，该地板为接近水平或水平的，使人可以站立在所述地板上。为了尽量减小跌倒的风险并且改进作业条件，所述维护地板提供大致平面结构。所述大致平面结构可由此相对于水平处于一角度，该角度在0度至20度的范围，诸如7度至15度。

通过本发明，所述整流罩获得了附加功能，即所述整流罩提供所述轮毂的气动特性并保护所述轮毂，此外所述整流罩形成了具有维护地板的维护空间，所述维护地板支撑所述空间中的维护人员。因此，本发明通过使用现有特征而提供了新特征，从而支撑所述风轮机的维护而不会增加复杂性和所述轮毂的重量。

所述整流罩和所述轮毂的尺寸可设定成使得维护人员可以至少在所述维护地板的一些位置站直，从而与常规风轮机的作业条件比较，为维护人员提供了显著改进的作业条件。

应当理解的是，术语“维护人员”涵盖必须在所述空间内作业的任何人，无论他们是否进行维护作业、养护、修理、安装等等。

在一个实施方式中，当停放所述转子使得叶片朝下时，所述维护地板提供支撑。通过为所述风轮机提供一定数量的维护地板(维护地板的数量等于叶片的数量)，当停放所述转子使任一个所述叶片朝下时，可提供维护地板。

每个叶片均可经由叶片凸缘而附接至所述轮毂，并且所述平面支撑结构可平行于叶片凸缘。停放所述转子使其中一个所述叶片朝下可方便在所述空间中作业，因为所述维护地板的所述平面支撑结构可因此被定位成使之为所述维护人员提供良好的支撑。为了避免转子旋转时叶片碰触塔架，当停放所述转子使得叶片朝下时，所述叶片轴承可不是水平的。因此，所述平面支撑结构在该位置相对于水平平面可处于一角度，该角度在5度至20度的范围，使得所述平面支撑结构的最低位置最接近所述机舱和所述塔架。

当在所述空间内进行作业时，所述维护人员可直接在所述整流罩的内表面处站立并作业，借此所述维护地板可形成所述整流罩的一部分。为了保护可由诸如玻璃纤维的纤维材料形成的整流罩的内表面，所述表面可由例如金属衬里等覆盖。

作为另选方案，所述维护地板可形成所述轮毂的一部分。因为所述轮毂可由诸如铸铁的浇注料铸造，所述维护地板可在整体铸造过程中与所述轮毂铸造在一起。

作为另一另选方案，所述维护地板可以是附接至所述整流罩和所述轮毂中的至少一者的单独部件。所述轮毂和所述整流罩中的至少一者可包括适于在所述维护地板处与并存结构接合的至少一个附接元件，所述并存结构例如螺栓和螺母连接。这可通过使所述轮毂或所述整流罩在选定的位置设置局部增加的厚度而获得便利，所述至少一个附接元件位于所述选定的位置处。

由此，所述维护地板可形成所述整流罩和轮毂中的至少一者的一部分，或者可附接至所述整流罩和轮毂中的至少一者。

如果所述维护地板没有形成所述整流罩的一部分，则所述维护地板可形成为例如由板材制成的单独部件，所述板材的厚度提供了足够强度来支撑所述维护人员，所述板材例如是钢板。所述地板可被穿孔以便降低其重量，或者可形成为网格。

对于由所述轮毂承载的每个叶片，所述风轮机可包括平行于叶片凸缘的大致平面支撑结构，借此可提供多个平面支撑结构。因此，也可提供多个维护地板。因为维护地板的数量可等于叶片的数量，所以无论何时停放所述转子使不同的叶片朝下，不同的维护地板都可支撑所述维护人员。

所述维护地板可至少部分地包围叶片凸缘，从而方便维护人员在所述空间内的很大区域作业。当停放所述转子使得所述叶片中的一个朝下时，维护人员可以基本不受阻碍地从所述叶片后面的位置、即接近所述机舱的位置移向所述叶片前面的位置，即更接近所述整流罩前面的位置。当从一个位置移向另一位置时，所述维护人员在所述空间的某些区域可能必须弯腰，例如当必须通过所述叶片中的一个时。

如上所述，对于每个附接至所述轮毂的所述叶片，所述风轮机可包括维护地板并由此包括大致平面支撑结构。所述平面支撑结构可形成所述整流罩的一部分。在这种情况下，所述整流罩形成壳结构，所述壳结构例如一体地由所述平面支撑结构和在所述平面支撑结构之间延伸的中间部形成。如果所述风轮机包括三个叶片，则所述整流罩可例如具有四面体状形状，所述四面体状形状具有相结合的四个三角面。四个三角面中的一个朝向所述机舱，并且所述主轴从此面延伸。另三个三角面均面对所述叶片的相应一个叶片的方向，即所述叶片从所述轮毂延伸，穿过三角面中的一个朝向末端延伸。所述三个三角面均限定了维护地板，并且所述三个三角面由弯曲的中间部与另两个面结合。

为了方便从所述机舱进入所述空间，所述机舱可包括面对所述整流罩的机舱端壁，并且所述整流罩可包括面对所述机舱的整流罩端壁。此外，所述机舱端壁可包括至少两个机舱开口，并且所述整流罩端壁可包括至少两个整流罩开口，使得当停放所述转子使所述叶片中的任一个朝下时，机舱开口均可与整流罩开口对准，以提供两个同时出现的从所述机舱到所述整流罩中的通道。

由此，每个通道可由机舱开口和匹配的整流罩开口形成。所述开口可具有允许人员合理地自由通过所述开口的尺寸。此外，所述开口中的至少一些的尺寸可大到足以使所述人员在通过所述开口时携带工具、零件或其它物品。

“对准”在本文中意味着，当与所述转子轴线平行地观察时，机舱开口至少部分地与整流罩开口重叠。

所述机舱端壁和所述整流罩端壁之间的距离可在30毫米至150毫米的范围内，比如在50毫米至90毫米的范围内，从而确保必须从所述机舱进入所述空间的人员不暴露在所述机舱和所述整流罩之间跌落的风险。

因为停放所述转子使得所述叶片中的一个朝下可提供两个同时出现的从所述机舱到所述空间中的通道，所以如果出于一些原因用于进入所述空间的通道被堵塞或者出入通道变得困难，则这些通道可进一步提供离开所述空间的逃生通道。

所述通道可设置在所述轮毂的相反两侧上，即所述转子轴线的相反两侧，从而提供从一个通道到另一通道的较大距离。万一接近所述通道的第一通道的区域发生火灾这会是特别相关的，因为与所述第一通道的距离越远，所述第二通道因火灾也被堵塞的可能性会越低。

为了改进作业条件，所述维护地板可从所述通道中的一个延伸到所述通道中的另一个，从而可以在所述空间的较大区域支撑所述维护人员。

停放所述转子使得叶片大致水平定位可方便在叶片和所述轮毂/整流罩之间的接口处进行养护和/或修理作业。由此，在一个实施方式中，当停放所述转子使得叶片大致水平定位时，所述维护地板提供支撑。通过为所述风轮机提供一定数量的维护地板，维护地板的数量等于叶片的数量，当停放所述转子使所述叶片中的任一个大致水平定位时，可提供维护地板。

所述风轮机可进一步包括外维护地板，当停放所述转子使所述叶片中的任一个朝上时，所述外维护地板设置在所述整流罩的外表面处。由此，例如当在叶片轴承上进行维护作业时，维护人员可在所述整流罩的外表面处作业。可经由位于所述机舱端壁的上部或所述机舱的顶板中的开口来提供入口，所述人员可从中行走到所述整流罩的所述外表面上。由于以上讨论的所述机舱和所述整流罩之间的距离小，可防止所述人员在所述整流罩和所述轮毂之间跌落。

附图说明

现在将参考附图进一步描述本发明的实施方式，其中：

图1示出了叶片朝下的水平轴风轮机的正视图；

图2a和图2b示出了图1的风轮机的侧视图；

图3a和图3b示出了叶片朝下的水平轴风轮机的另选实施方式的侧视图；

图4a和图4b示出了叶片朝下的水平轴风轮机的正视图；

图5示出了使叶片处于大致水平位置地停放的水平轴风轮机的正视图；以及

图6示出了叶片朝下的水平轴风轮机的顶视图。

具体实施方式

应当理解的是，虽然指明了本发明的实施方式，但具体实施方式和具体示例仅以例示的方式给出，因为在本发明的精神和范围内的各种变化和修改根据该具体描述而对本领域技术人员显而易见。

图1示出了水平轴风轮机1的正视图，水平轴风轮机1包括塔架2、安装在塔架2顶部的机舱3(见图2a)以及以旋转的方式安装到机舱3的转子。转子包括承载三个叶片5的轮毂4(见图2b)，其中一个叶片5朝下。轮毂4进一步包括整流罩6，整流罩6覆盖轮毂4，并且在整流罩6和轮毂4之间限定空间7(见图2b)。

图2a和图2b图示了图1的风轮机1的侧视图。图2a从外侧图示了整流罩6，而图2b提供了穿过整流罩6到达由整流罩6覆盖的轮毂4的视图。整流罩6和轮毂4的尺寸被设定成使得空间7允许维护人员8在空间7内作业。用于支撑维护人员8的维护地板9设置在该空间中。维护地板9提供了大致平面的支撑结构9'。

整流罩6和轮毂4的尺寸被设定成使得维护人员8可以至少在维护地板9的一些位置站直，从而与传统风轮机的作业条件比较，为维护人员8提供了显著改进的作业条件。

每个叶片5经由叶片凸缘10被附接到轮毂4，并且平面支撑结构9'平行于这样的叶片凸缘10。使一个叶片5朝下地停放转子方便了在该空间中作业，因为在该位置的平面支撑结构9'相对于水平平面处于一角度，该角度在0度至20度的范围内。

如图2b示出的，当在空间7内进行作业时，维护人员8可以站立并直接在整流罩的内表面处作业，借此维护地板9形成了整流罩6的一部分。为了保护整流罩6的内表面，该内表面可由例如金属衬里等覆盖。

图3a和图3b示出了水平轴风轮机101的另选实施方式的侧视图。除了维护地板109，该实施方式类似于图2a和图2b示出的实施方式，维护地板109在该实施方式中并未形成整流罩107的一部分。在图3a和图3b的风轮机101中，维护地板109附接至轮毂104。轮毂104包括多个附接元件111，多个附接元件111在此为用于螺栓的开口，附接元件适于在维护地板109处与并存结构112接合，并存结构112在此为螺栓和螺母组件。此外，轮毂壁104a在选定的位置设置有局部增加的厚度104b，所述至少一个附接元件111位于所述选定的位置处。出于图示的目的，三个叶片105中只有两个被示出，而一个叶片被拆卸。因此，该叶片的叶片凸缘110可见。

图4a和图4b示出了图1的水平轴风轮机1的正视图。图4a从外侧示出了整流罩6，而图4b提供了穿过整流罩6到达由整流罩6覆盖的轮毂4的视图，从而观察到在空间7中作业的维护人员8。

图5示出了水平轴风轮机1的正视图，使一个叶片5处于大致水平位置地停放水平轴风轮机1。并未示出另两个叶片。使得其中一个叶片5大致水平定位地停放转子，维护人员8可在叶片5和轮毂4之间的接口处维护和/或进行修理作业，该接口在此位于叶片凸缘10处。风轮机1设置有三个维护地板9，维护地板9的数量等于叶片5的数量，借此当使任一个叶片5大致水平定位地停放转子时设置了维护地板9。

图6示出了使一个叶片朝下地停放的水平轴风轮机1的顶视图。部分朝上且部分朝外的另两个叶片已被拆卸，以观察到空间7。

为了方便从机舱3进入空间7，机舱3包括面对整流罩6的机舱端壁3a，并且整流罩6包括面对机舱的整流罩端壁。此外，机舱端壁3a包括至少两个机舱开口(未示出)，并且整流罩端壁包括至少两个整流罩开口(未示出)，使得当使任一个叶片5朝下地停放转子时，两个机舱开口均与整流罩开口对准，以提供两个同时出现的从机舱3到整流罩6中的通道13。

机舱端壁3a和整流罩端壁之间的距离在50毫米至90毫米的范围内，从而确保必须从机舱3进入空间7的维护人员不暴露于在机舱3和整流罩6之间跌落的风险。

通道13在例示的实施方式中设置在轮毂4的相反两侧(即在转子轴线的相反两侧)上。为了改进作业条件，维护地板9从其中一个通道13延伸到另一个通道13，从而能以较大空间面积支撑维护人员8。维护人员8从而可以在较大区域作业，即沿着虚线14从一个通道13到另一通道13。

Claims (13)

1.一种水平轴风轮机(1，101)，该水平轴风轮机(1，101)包括塔架(2)、安装在所述塔架(2)的顶部的机舱(3，103)以及以旋转的方式安装到所述机舱(3，103)的转子，所述转子包括承载多个叶片(5，105)的轮毂(4，104)，其中，每个叶片(5，105)均经由叶片凸缘(10，110)被附接到所述轮毂(4，104)，并且所述转子进一步包括整流罩(6，106)，所述整流罩(6，106)覆盖所述轮毂(4，104)并且在所述整流罩(6，106)和所述轮毂(4，104)之间限定一空间(7，107)，其特征在于，所述整流罩(6，106)和轮毂(4，104)的尺寸被设定成使得所述空间(7，107)允许维护人员在所述空间(7，107)内作业，并且用于支撑所述维护人员的维护地板(9，109)被设置在所述空间(7，107)中，所述维护地板(9，109)提供大致平面支撑结构(9’，109’)，对于由所述轮毂(4，104)承载的每个叶片(5，105)，所述水平轴风轮机(1，101)包括平行于叶片凸缘(10，110)的所述大致平面支撑结构(9’，109’)，并且其中，所述整流罩(6，106)由多个所述大致平面支撑结构(9’，109’)和在这些平面支撑结构(9’，109’)之间延伸的多个中间部形成。

2.根据权利要求1所述的水平轴风轮机，其中，所述整流罩(6，106)和所述轮毂(4，104)的尺寸被设定成允许维护人员至少在某些区域站直，从而提供具有至少1.75米高度的空间。

3.根据权利要求1所述的水平轴风轮机，其中，所述维护地板(9，109)形成所述整流罩(6，106)和轮毂(4，104)中的至少一者的一部分，或者被附接至所述整流罩(6，106)和轮毂(4，104)中的至少一者。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的水平轴风轮机，其中，所述维护人员至少能在所述维护地板(9，109)的一些位置站直。

5.根据权利要求1所述的水平轴风轮机，其中，所述维护地板(9，109)至少部分地包围叶片凸缘(10，110)。

6.根据权利要求1所述的水平轴风轮机，其中，所述水平轴风轮机包括三个叶片(5，105)，所述整流罩(6，106)具有四面体状形状，所述四面体状形状具有相结合的四个三角面。

7.根据权利要求6所述的水平轴风轮机，其中，其中一个所述三角面朝向所述机舱(3，103)，其中连接至所述轮毂(4，104)的主轴从此面延伸，并且另三个三角面均面对所述叶片(5，105)的相应一个叶片的方向，其中所述三个三角面均限定了维护地板(9，109)，并且所述三个三角面由弯曲的中间部与另两个面结合。

8.根据权利要求1所述的水平轴风轮机，其中，所述机舱(3，103)包括面对所述整流罩(6，106)的机舱端壁(3a)，并且所述整流罩(6，106)包括面对所述机舱(3，103)的整流罩端壁；并且其中所述机舱端壁(3a)包括两个机舱开口，所述整流罩端壁包括至少两个整流罩开口，其中当使任一所述叶片(5，105)朝下地停放所述转子时，所述机舱开口均与其中一个所述整流罩开口对准，以提供两个同时出现的从所述机舱(3，103)到所述整流罩(6，106)中的通道(13)。

9.根据权利要求8所述的水平轴风轮机，其中，所述通道(13)被设置在所述轮毂(4，104)的相反两侧上。

10.根据权利要求9所述的水平轴风轮机，其中，每个通道(13)均由机舱开口和匹配的整流罩开口形成。

11.根据权利要求8或9所述的水平轴风轮机，其中，所述维护地板(9，109)从所述通道(13)中的一个延伸到所述通道(13)中的另一个。

12.根据权利要求1所述的水平轴风轮机，其中，当使叶片(5，105)朝下地停放所述转子时，所述维护地板(9，109)提供支撑。

13.根据权利要求1所述的水平轴风轮机，所述水平轴风轮机进一步包括外维护地板，当使任一所述叶片朝上地停放所述转子时，所述外维护地板被设置在所述整流罩的外表面处。