TWI486521B - 風力發電裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種風力發電裝置,其包括具有至少一經流體冷卻組件及一熱交換器之一吊艙。此等風力發電裝置在此項技術中已大量為人所知。
亦已知具有不同吊艙或吊籃形狀之風力發電裝置。在該態樣中,呈現大致矩形(盒形)吊艙或吊籃以及圓柱形吊艙及近似液滴形狀之吊艙。
因為熱交換器必須能夠將待消散之熱散發至環境以能夠執行其功能,所以通常將其配置在風力發電裝置中之吊艙之頂側上。此(例如)在將風力發電裝置豎立在建築工地上時被實現,使得配置在吊艙上之該交換器不會造成運輸及處置吊艙之困難,或使得該熱交換器在該情況中不會受損壞。因此,在將風力發電裝置豎立在建築工地期間,通常將該熱交換器裝配在適當位置。然而,在該情況中,可發生一寬範圍之不同安裝錯誤,此負面影響該熱交換器之良好功能。
因此,本發明之目的為簡化具有一熱交換器之一風力發電裝置之運輸及構建且因此消除或至少減少錯誤原因。
在此說明書之開放部分所闡述種類之一風力發電裝置中,此根據本發明藉由將熱交換器整合至吊艙之外部輪廓中而實現。
本發明之目的係由如技術方案1中所闡述之一風力發電裝置來實現。
因此,提供一種風力發電裝置,其包括具有至少一經流體冷卻組件及一熱交換器之一吊艙。在該情況中,該熱交換器被整合至該吊艙之外部輪廓中。
在本發明之一態樣中,熱交換器具有至少一肋管。
在本發明之另一態樣中,熱交換器係由至少部分連續捲繞之一肋管形成。
在本發明之另一態樣中,熱交換器具有成平行關係配置之複數個肋管。
在本發明之另一態樣中,熱交換器係配置在一載體上。
在本發明之另一態樣中,載體在吊艙之輪廓中係呈一周邊延伸開口之形式。
在本發明之另一態樣中,載體係呈一單獨吊艙組件之形式。
在本發明之另一態樣中,沿吊艙之一縱向軸方向,風力發電裝置具有將肋管固持在其安裝位置之一固定構件。
在本發明之另一態樣中,風力發電裝置具有以使得其抽入之空氣在熱交換器周圍流動之一方式配置之一風扇。
在該態樣中,本發明係基於以下認識:以該方式運輸及處置吊艙時無需任何值得一提之變更,然而同時,熱交換器亦可在工廠組裝吊艙時被安裝且可測試其良好功能。此導致運輸及構建風力發電裝置之一簡化且同時消除可能之錯誤原因。
在一較佳實施例中,熱交換器可由至少一肋管形成。此一肋管可以使得其依循吊艙之輪廓之一方式容易地被彎曲,且可因此恰好適於吊艙輪廓。
若熱交換器係由一連續捲繞肋管形成,則提供一高等級可靠性,這是因為接著可消除連接位置且因此可消除(例如)可發生洩漏之錯誤位置。
為提供一足夠冷卻效率,熱交換器亦可由成平行關係配置之複數個肋管形成,因此提供其中可冷卻冷卻流體之一更大可用橫截面。
尤其較佳地,熱交換器係配置在一載體上。以該方式,該熱交換器可成一結構單元形式預生產且以一附接組件形式安裝至吊艙。以該方式,可在將熱交換器附接至吊艙之前(例如)已實現功能測試,使得當組裝吊艙時確定可利用一可靠熱交換器。
在一替代實施例中,載體在吊艙之輪廓中可呈一周邊延伸開口之形式。可以該方式避免在附接單獨所生產之冷卻器時之錯誤原因,諸如(例如)錯誤定位、在運輸期間應適當注意之由故障引起之損壞等等。
為將熱交換器之肋管或若干肋管固持在一所要安裝位置,可具有分佈在熱交換器之周邊上方且大致沿吊艙之縱向軸方向配置之固定構件。
在本發明之一較佳發展中,提供經配置使得藉此所抽入之空氣在熱交換器周圍流動之一風扇。此提供一主動交換器及該熱交換器之一界定等級之冷卻效率。
圖式中繪示一有利實施例。
圖1顯示一風力發電裝置10之一精簡圖。塔架12承載吊艙16(替代地,術語機器外殼亦可用於吊艙)。吊艙16係憑藉一方位角(圖中未顯示)而安裝在塔架12之一頭部上,使得可經由方位角驅動(圖中亦未顯示)而提供風向追蹤。吊艙16與塔架12之間之過渡段係由一吊艙側緣14覆蓋且因此免受天氣影響。
吊艙16亦包含安裝轉子葉片24之輪轂(圖中亦未顯示)。藉由轉子葉片24而造成輪轂(連同吊艙16之前部分)轉動。將轉動傳輸至發電機之轉子,使得當存在一足夠風速時風力發電裝置10產生電能。
圖2顯示圖1之風力發電裝置之吊艙16之一更詳細視圖。吊艙具有覆蓋在自吊艙16至塔架(此圖中未顯示)之過渡段上方之一吊艙側緣14。吊艙16具有一前吊艙部分18及一後吊艙部分22。發電機20可佈置於此兩個吊艙部分之間。發電機20可視情況呈一環形發電機形式。
具有葉片放大部之轉子葉片圓頂26可設置在前吊艙部分18上。轉子葉片之各自轉子葉片根(此圖中未顯示)可被引導至此等轉子葉片圓頂26中並被緊固至轉子輪轂,其經由一傳輸亦或直接(無需一傳輸)將轉動傳輸至作為發電機20之轉動部分的轉子(此圖中未顯示)。
當存在一足夠風速時所產生之電能在發電機20中產生且可根據風力發電裝置之各自原理經由一變壓器(圖中未顯示)而被(例如)直接饋送至網路中,或可經由整流器(圖中亦未顯示)而被轉換為一直流電,且接著經由處於一適當頻率及相位之反相器而再次被饋送至網路中。此等所述組件之一部分可佈置在吊艙16中。然而不論如何,根據發電機20中所產生之電力而產生因能量損耗引起之熱,其必須藉由冷卻而消散。該冷卻可包括空氣冷卻;然而其亦可使用一冷卻流體,諸如(例如)水。準確而言,當涉及一高熱負荷時空氣冷卻可能不足勝任且可能需要流體冷卻。因此,發電機20可具有一發電機冷卻連接件30,一連接件32係自該發電機冷卻連接件連接至吊艙之一側處(在圖式之右邊)之熱交換器28。冷卻流體流動通過該發電機冷卻連接件30、該連接件32及通過熱交換器28。熱交換器28再次被暴露於氣流且具有足以可靠實施所需散熱之一大表面積,使得經對應冷卻之冷卻流體可再次被饋送至發電機以繼續可靠地消散因能量損耗而引起之熱。
熱交換器28(其在本實例中係由肋管34形成)被裝配至吊艙16之輪廓中或被裝配至吊艙16之輪廓上,使得熱交換器28不會損害性變更吊艙16之空氣動力學上有利之形狀。換言之,熱交換器因此取代吊艙之一部分且與其之形狀匹配,使得吊艙保持其原始形狀以實現儘可能符合空氣動力學之一形狀。在此情況中,熱交換器可設置在吊艙之端部處(相對於轉子18),且可具有一圓頂形組態。替代地或另外,熱交換器橫截面可至少部分為卵形或橢圓形。替代地,熱交換器可具有一帽蓋形組態。此利用吊艙16之有利形狀來提供冷卻流體之足夠冷卻。熱交換器亦可具有一橢圓形外部輪廓。
圖3顯示呈一單獨附接組件形式之根據本發明之一熱交換器28。根據本發明之該熱交換器具有以使得外部輪廓為吊艙輪廓之一延長部分之一方式捲繞至一載體上之若干肋管34,該外部輪廓大致配準吊艙輪廓之形狀,即:熱交換器之輪廓為卵形(橫截面)、圓頂形或帽蓋形。提供將該等肋管34固持在預定位置之固定構件36,使得該等肋管34保持在適當位置。可沿流動方向將一風扇38配置在該等肋管34之下游,該風扇38以使得空氣在該等肋管34上方流動之一方式抽入空氣且因此可消散過量熱。
圖3顯示以根據本發明之一熱交換器為例之一實施例之一側視圖,而圖4顯示一後視圖(即該熱交換器28之一俯視圖),如自吊艙之後側所呈現。然而應注意在此態樣中未顯示如圖3中之吊艙。此圖中清晰可見肋管34、固定構件36及風扇38。此圖亦清晰顯示連接全部肋管34之一連接盒40。冷卻流體可通過該連接盒40而同時流動通過全部肋管34,以便提供足以經由該熱交換器28而將所需熱量消散至周圍空氣之一大流量橫截面。為此目的,在風力發電裝置之吊艙中,經由一連接件(此處未顯示)而將該連接盒40連接至待冷卻組件。
圖5中顯示根據本發明之熱交換器28之一稍經修改實施例。圖5顯示亦不含風力發電裝置之吊艙的一透視圖。如上已述,肋管34自連接盒40延伸,使得冷卻流體可同時流動通過該等肋管34以能夠提供所需冷卻效率。風扇38亦係配置在熱交換器28之端部處且具有允許更佳引導氣流42之一罩蓋44。
當風扇38開始操作時,其沿箭頭42所指示之方向在肋管34之表面上方產生周圍空氣之一流動,使得可用根據本發明之該熱交換器28來實施主動冷卻以將廢熱消散至周圍空氣。
當將根據本發明之熱交換器裝配至外部吊艙輪廓中時,至多輕微影響且大致保持風力發電裝置之外觀。因此,亦大致保持吊艙處之流動條件,且同時實現對熱交換器28之部分之一足夠冷卻效果。
10...風力發電裝置
12...塔架
14...吊艙側緣
16...吊艙
18...前吊艙部分
20...發電機
22...後吊艙部分
24...轉子葉片
26...轉子葉片圓頂
28...熱交換器
30...發電機冷卻連接件
32...連接件
34...肋管
36...固定構件
38...風扇
40...連接盒
42...氣流
44...罩蓋
圖1顯示一風力發電裝置之一簡化圖;
圖2顯示圖1之風力發電裝置之吊艙之一放大比例之視圖;
圖3顯示呈一附接組件形式之根據本發明之一熱交換器之一側視圖;
圖4顯示根據本發明之一熱交換器之一平面圖;及
圖5顯示具有由風扇吸入之冷卻空氣之流動組態的熱交換器之一透視圖。
14...吊艙側緣
16...吊艙
18...前吊艙部分
20...發電機
22...後吊艙部分
26...轉子葉片圓頂
28...熱交換器
30...發電機冷卻連接件
32...連接件
34...肋管
Claims (7)
- 一種風力發電裝置,其包括:一吊艙(16),其具有一前吊艙部分(18)及一後吊艙部分(22),至少一經流體冷卻組件,及在該後吊艙部分的(22)一熱交換器(28),其中該熱交換器(28)被整合至該吊艙(16)之該後吊艙部分(22)的外部輪廓中,且該熱交換器(28)係配置在一載體上,該載體係呈形成該後吊艙部分(22)之一部分的一單獨吊艙附接組件之形式。
- 如請求項1之風力發電裝置,其中該熱交換器(28)具有至少一肋管(34)。
- 如請求項1及2中任一項之風力發電裝置,其中該熱交換器(28)具有至少部分連續捲繞之一肋管(34)。
- 如請求項1及2中任一項之風力發電裝置,其中該熱交換器(28)具有成平行關係配置之複數個肋管(34)。
- 如請求項1或2之風力發電裝置,其中該載體在該吊艙(16)之輪廓中係呈一周邊延伸開口之形式。
- 如請求項2之風力發電裝置,其進一步包括沿該吊艙之一縱向軸方向配置並將該肋管(34)或該等肋管(34)固持在其或其等之安裝位置之固定構件(36)。
- 如請求項1及2中任一項之風力發電裝置,其進一步包括經配置使得藉此所抽入之空氣(42)在該熱交換器(28)周圍流動之一風扇(38)。
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