ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2017 года по МПК F03D13/20 F03D80/80 

Изобретение относится к ветроэнергетической установке (ВЭУ).

ВЭУ содержит обычно башню и размещаемую на ней гондолу. Гондола несет воздушный винт (вращающуюся часть) ВЭУ. ВЭУ содержит транспортное устройство для транспортировки грузов (например, с целью техобслуживания) с земли в гондолу. Для слежения за ветром можно регулировать азимутальный угол гондолы. В гондоле может быть расположен генератор, который непосредственно или косвенно связан с воздушным винтом ВЭУ. Вырабатываемая генератором электрическая энергия передается, например, по кабелям внутри башни в зону ее основания. Из-за слежения за ветром может произойти так, что гондола несколько раз повернется вокруг оси башни. Это может быть, в частности, критичным в отношении скручивания силовых кабелей от генератора в основание башни.

В DE 102009013728 А1 раскрыта ВЭУ со скручиваемой направляющей кабелей гондолы.

В DE 10224439 А1 описан способ монтажа и демонтажа компонентов ВЭУ. При этом на земле находится лебедка, а к гондоле и снова вниз по огибным роликам проходит трос. Дополнительно в гондоле предусмотрена лебедка. Она служит для транспортировки грузов вне башни вверх в гондолу.

Задачей изобретения является создание ВЭУ, которая обладала бы лучшими возможностями транспортировки грузов в гондолу.

Эта задача решается посредством ВЭУ по п. 1 формулы.

Таким образом, предложена ВЭУ, содержащая башню с продольной осью, установленную на башне с возможностью вращения гондолу, несколько (силовых) кабелей, проходящих от гондолы в башню, и транспортный узел. Последний закреплен внутри гондолы и служит для транспортировки грузов внутри башни к гондоле или вниз. Транспортный узел содержит кабеленаправляющий блок с несколькими кольцами, причем (силовые) кабели закреплены на периферии колец, так что зона внутри колец поддерживается свободной для транспортировки груза. Самое верхнее кольцо крепится на гондоле, а самое нижнее кольцо закреплено в или на башне без возможности поворачивания. Самое нижнее кольцо содержит выполненную без возможности поворачивания направляющую вдоль продольной оси башни.

При этом силовые кабели представляют собой кабели, которые используются для передачи вырабатываемой генератором электрической энергии, например, на силовой шкаф в башне ВЭУ. В частности, силовые кабели могут служить для передачи постоянного тока, т.е. кабели связаны с выходом выпрямителя, который расположен, например, в гондоле ВЭУ и преобразует выработанное электрическим генератором переменное напряжение в постоянное напряжение. В качестве альтернативы этому силовые кабели могут использоваться, разумеется, также для передачи переменного напряжения.

Согласно одному аспекту изобретения силовые кабели расположены на внешней периферии колец.

Согласно другому аспекту изобретения самое нижнее кольцо содержит, по меньшей мере, две направляющие кольца для их ведения вдоль направляющей, причем направляющая проходит вдоль продольной оси башни.

Согласно другому аспекту изобретения при расчете максимально подходящего для транспортировки груза внутреннего диаметра колец учитывается протяженность кабелей между соседними кольцами.

Идея изобретения заключается в создании ВЭУ с башней и гондолой. В гондоле расположен транспортный узел. В переходной зоне между гондолой и башней транспортный узел содержит несколько колец, на которых крепятся кабели или силовые кабели. Кольца имеют минимальный диаметр, так что через них может транспортироваться транспортная корзина транспортного узла. Самое нижнее кольцо закреплено на стене башни без возможности поворачивания посредством, по меньшей мере, одного направляющего рельса. Таким образом, нижнее кольцо может совершать лишь вертикальное движение вверх или вниз, но не вращательное движение.

Другие варианты осуществления изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы.

Преимущества и примеры осуществления изобретения более подробно поясняются ниже со ссылкой на чертежи, на которых изображают:

- фиг. 1: схематично ВЭУ согласно изобретению;

- фиг. 2: схематичный разрез части ВЭУ в соответствии с первым примером выполнения;

- фиг. 3: схематичный разрез ВЭУ в соответствии с первым примером выполнения;

- фиг. 4: схематичный разрез нижнего кольца кабельной направляющей в соответствии со вторым примером выполнения;

- фиг. 5: схематично направляющую для нижнего кольца из фиг. 4;

- фиг. 6: схематичный разрез части ВЭУ в соответствии с третьим примером выполнения;

- фиг. 7-9: схематичные разрезы части ВЭУ в соответствии с пятым примером выполнения.

ВЭУ 100 на фиг. 1 содержит башню 102 и гондолу 104 на башне 102. На гондоле 104 установлен аэродинамический воздушный винт 106 с тремя лопастями 108 и обтекателем 110. При работе ВЭУ воздушный винт 106 приводится ветром во вращательное движение, вращая, тем самым, также ротор электрического генератора, который непосредственно или косвенно связан с воздушным винтом 106. Генератор расположен в гондоле 104 и вырабатывает электрическую энергию. Вырабатываемая им электрическая энергия может передаваться посредством силовых кабелей из гондолы в нижнюю часть башни, где электрическая энергия, например в виде постоянного напряжения, может преобразовываться, например, в переменное напряжение. Угол наклона лопастей 108 можно изменять посредством двигателей наклона на основаниях соответствующих лопастей 108. Ориентацию гондолы 104 можно для слежения за ветром регулировать. Для передачи вырабатываемой генератором электрической энергии силовые кабели проложены от гондолы 104 в основание башни.

На фиг. 2 изображен схематичный разрез части ВЭУ в соответствии с первым примером выполнения. Переход между башней 102 и гондолой 104 показан схематично. Гондола 104 находится на башне 102 и может вращаться посредством азимутального подшипника 600 для изменения своего азимутального положения. Это происходит для слежения за ветром, чтобы аэродинамический воздушный винт находился оптимально относительно господствующего ветра. От гондолы 104 несколько силовых кабелей 200 ведут вниз в основание башни к расположенным там силовым шкафам. В гондоле 104 расположен транспортный узел 500. Он служит для транспортировки грузов 400 внутри башни 102 вверх или вниз. В зоне между гондолой 104 и башней 102 в качестве части транспортного узла 500 расположен кабеленаправляющий блок 300. Он содержит несколько колец 310, 320, 340, 350. Вдоль их периферии расположено несколько силовых кабелей 200. Самое нижнее кольцо 350 содержит неподвижную направляющую 360. Оно удерживается в ней посредством направляющих 370 кольца.

За счет того, что силовые кабели 200 закреплены на периферии колец 310-350, внутреннее пространство между кольцами свободно и может использоваться транспортным узлом 500 для транспортировки грузов 400 вверх или вниз.

Согласно изобретению транспортный узел 500 может содержать балку 520, тяговый блок 530 и цепь 510, посредством которой груз 400 внутри колец может транспортироваться вверх или вниз.

Благодаря предложенному выполнению закрепления кабелей может быть достигнуто то, что грузы могут транспортироваться вверх или вниз не снаружи башни, а внутри нее.

Согласно изобретению самое верхнее кольцо 310 закреплено на гондоле 104. Самое нижнее кольцо 350, в основном, без возможности поворачивания направляется посредством его направляющей 370 по направляющей 360. Последняя проходит вдоль продольной оси башни 102, т.е. вертикально. Кольца между самым верхним 310 и самым нижним 350 кольцами установлены с возможностью поворачивания, так что они при вращении самого верхнего кольца 310 и, тем самым, при вращении силовых кабелей 200 могут вращаться вместе с ними. При этом вращение самого верхнего кольца 310 передается через силовые кабели 200 на нижележащие кольца 320-340.

Груз 400 может направляться посредством направляющего троса 380 вдоль продольной оси башни 102.

За счет выполненной без возможности поворачивания направляющей самого нижнего кольца 350 оно передает не вращение, а лишь поступательное движение подъема в направлении продольной оси башни, если происходит скручивание силовых кабелей 200.

Если происходит вращение гондолы 104 вследствие слежения за ветром, то самое верхнее кольцо 310 вращается вместе с ней, а кабели 200 между самым верхним 310 и самым нижним 350 кольцами проходят винтообразно между вокруг поддерживаемого свободным кольцами 310-350, преимущественно цилиндрического пространства. Из-за все более винтообразного скручивания кабелей 200 между самым верхним 310 и самым нижним 350 кольцами кольца, начиная с самого верхнего, движутся вверх, в результате чего они совершают ход. При этом следует указать на то, что самое нижнее кольцо 350 совершает наибольший ход.

Предложенный кабеленаправляющий блок 300 предпочтителен, поскольку при вращении гондолы 104 силовые кабели 200 лишь сгибаются, однако дополнительно не скручиваются.

Поскольку согласно изобретению силовые кабели 200 расположены вдоль периферии колец 310-350, происходит улучшение обдува кабелей воздухом и, тем самым, улучшение их охлаждения. Согласно изобретению может достигаться кабельная направляющая с очень равномерным изгибом.

Транспортный узел 500 используется для того, чтобы транспортировать груз 400 в гондолу 104 или вниз, причем груз 400 транспортируется внутри колец 310-350 кабеленаправляющего блока 300 вверх. Следовательно, диаметры колец 310-350 должны выбираться соответственно, чтобы транспортируемые грузы можно было транспортировать соответственно вверх.

Согласно изобретению внутри гондолы и башни располагается транспортно-подъемный узел. Он содержит балку 520 в зоне гондолы, цепную тягу 530 и цепь или трос 510, посредством которой/которого груз 400 может транспортироваться вверх в гондолу. Транспортный узел содержит далее кабеленаправляющий блок 300 с несколькими кольцами. Силовые кабели 200 крепятся на кольцах таким образом, что цилиндрическая, например, зона внутри колец 310-350 поддерживается свободной. Эта зона может использоваться для того, чтобы транспортировать грузы 400 через башню 102 в гондолу.

Согласно изобретению груз 400 может иметь наружный диаметр, например, до 400 мм.

При расчете диаметра колец 310-350 следует учитывать не только наружный диаметр транспортируемого груза 400, но и прохождение силовых кабелей 200 между двумя соседними кольцами. Следует исходить из того, что кабель между соседними кольцами занимает кратчайший путь между точками подвешивания на обоих кольцах. Это может привести к уменьшению эффективного, остающегося свободным транспортного пути или транспортного объема или транспортного диаметра внутри колец.

На фиг. 3 изображен схематичный разрез части ВЭУ в соответствии со вторым примером выполнения. Кабеленаправляющий блок 300 изображен более подробно. Он может быть основан на кабеленаправляющем блоке в соответствии с первым примером. Кабеленаправляющий блок 300 служит для направления силовых кабелей 200 из гондолы 104 в башню 102. За счет кабеленаправляющего блока 300 должно улавливаться возможное вращательное движение гондолы. Для этого он имеет несколько колец 310-350. Самое верхнее кольцо 310 преимущественно прочно соединено с гондолой 104. Самое нижнее кольцо 350 удерживается посредством своей направляющей 370 в направляющей 360, проходящей вдоль продольной оси башни 102. Согласно второму примеру предусмотрены две направляющие 360. В качестве альтернативы можно предусмотреть также больше направляющих. Таким образом, самое нижнее кольцо 350 установлено без возможности поворачивания внутри направляющей 360. Кольца 320-340 между самым верхним 310 и самым нижним 350 кольцами установлены с возможностью поворачивания. При повороте гондолы 104 самое верхнее кольцо 310 поворачивается заодно с ней, а нижележащие кольца поворачиваются за счет поворота заодно кабелей 200. При этом кабели проходят тогда винтообразно. Чем больше поворот гондолы 104 и, тем самым, самого верхнего кольца 310, тем больше ход колец 320-350. При этом самое нижнее кольцо 350 совершает наибольший ход.

На фиг. 4 изображен схематичный разрез самого нижнего кольца 350 кабеленаправляющего блока в соответствии с первым или вторым примером. Самое нижнее кольцо 350 содержит три направляющие 370 кольца, так что оно может направляться по трем направляющим 360. Согласно изобретению на самом нижнем кольце 350 должны быть предусмотрены, по меньшей мере, две направляющие 360 и две направляющие 370 кольца.

На фиг. 5 схематично изображена направляющая 370 самого нижнего кольца 350 кабеленаправляющего блока в соответствии с первым или вторым примером. Направляющая 370 кольца содержит два направляющих ролика 371, 372. Она может быть закреплена, например, на башне 102 посредством листов 373, 374. Между направляющими роликами 371, 372 могут быть расположены распорки 375. На их внутренней стороне между обоими направляющими роликами 371, 372 могут быть опционально расположены пластиковые элементы скольжения 376.

Согласно изобретению соединение между кабелями 200 и кольцами 310-350 может осуществляться, например, посредством бандажей.

Согласно изобретению кабели 200 могут располагать чулком для их подвешивания к гондоле.

На фиг. 6 изображен схематичный разрез части ВЭУ в соответствии с третьим примером. На фиг. 6 изображен, в частности, транспортный узел 500 с кабеленаправляющим блоком 300. Транспортный узел содержит, например, балку 520 с цепной тягой 530 и цепью или тросом 510. Трос 510 проходит внутри колец 310-350 кабеленаправляющего блока. Последний является, тем самым, частью транспортного узла или согласован с ним. Это выражается, в частности, внутренним диаметром колец 310 и размещением кабелей 200 на их периферии. Следовательно, можно гарантировать, что, например, цилиндрическая зона внутри колец останется свободной для транспортировки. При этом выполнение кабеленаправляющего блока с кольцами 310-350, а также направляющих 360, 370, в основном, соответствует выполнению кабеленаправляющего блока 300 в соответствии с первым или вторым вариантом.

На фиг. 7-9 изображены схематичные разрезы башни ВЭУ. В башне 102 расположен кабеленаправляющий блок 300. На фиг. 7 кабеленаправляющий блок 300 с самым верхним 310 и самым нижним 350 кольцами изображен в максимально скрученном состоянии. При этом ход самого нижнего кольца 350 максимальный.

На фиг. 8 внутри башни 102 расположен кабеленаправляющий блок 300 с самым верхним 310 и самым нижним 350 кольцами. Кабеленаправляющий блок с закрепленными на нем кабелями 200 находится в частично скрученном состоянии, т.е. ход самого нижнего кольца 350 меньше максимального.

На фиг. 9 расположенный внутри башни 102 кабеленаправляющий блок 300 с закрепленными на нем кабелями 200 изображен в нескрученном состоянии.

Изобретение относится к ветроэнергетической установке. Ветроэнергетическая установка содержит башню (102) с продольной осью, установленную на башне (102) с возможностью вращения гондолу (104), несколько кабелей (200), проходящих от гондолы (104) в башню (102), и транспортный узел (500). Транспортный узел (500) закреплен внутри гондолы (104) и служит для транспортировки грузов (400) внутри башни (102) к гондоле (104). Транспортный узел (500) содержит кабеленаправляющий блок (300) с несколькими кольцами (310-350), причем силовые кабели (200) закреплены на периферии колец (310-350), так что зона внутри колец (310-350) поддерживается свободной для транспортировки груза (400). Самое верхнее кольцо (310) крепится на гондоле (104), а самое нижнее кольцо (350) закреплено в или на башне (102) без возможности поворачивания. Самое нижнее кольцо (350) содержит выполненную без возможности поворачивания направляющую (360) вдоль продольной оси башни. Изобретение направлено на упрощение транспортировки грузов в гондолу. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая

башню (102) с продольной осью,

установленную на башне (102) с возможностью вращения гондолу (104),

множество кабелей (200), проходящих от гондолы (104) вниз в башню (102), и

транспортный узел (500), который закреплен внутри гондолы (104) и служит для транспортировки грузов (400) внутри башни (102) к гондоле (104) или вниз,

причем транспортный узел (500) содержит кабеленаправляющий блок (300) со множеством колец (310-350), причем кабели (200) закреплены на периферии колец (310-350), так что зона внутри колец (310-350) поддерживается свободной для транспортировки грузов (400),

причем самое верхнее кольцо (310) из множества колец (310-350) закреплено на гондоле (104), а самое нижнее кольцо (350) из множества колец (310-350) закреплено в или на башне (102) без возможности поворачивания, причем самое нижнее кольцо (350) содержит выполненную без возможности поворачивания направляющую (360) вдоль продольной оси башни (102).

2. Установка по п. 1, в которой кабели (200) расположены на внешней периферии колец (310-350).

3. Установка по п. 1 или 2, в которой самое нижнее кольцо (350) содержит, по меньшей мере, две кольцевые направляющие (370) для перемещения с их помощью вдоль направляющих (360), причем направляющая (360) проходит вдоль продольной оси башни (102).