Внутренний узел лестницы для ступицы ротора ветровой турбины Российский патент 2020 года по МПК F03D1/06 F03D80/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Предложенное изобретение, в целом, относится к ветровым турбинам и, в частности, к внутреннему узлу лестницы для ступицы ротора ветровой турбины, обеспечивающему возможность доступа обслуживающего персонала к внутренней части ступицы ротора через задние окна доступа, выполненные в ступице.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Энергия ветра считается одним из наиболее чистых, не наносящих ущерба окружающей среде, источников энергии, доступных в настоящее время, и в этом отношении ветровые турбины пользуются повышенным вниманием. Современная ветровая турбина, в типичном случае, содержит башню, генератор, набор зубчатых передач, гондолу, ступицу ротора и одну или более лопастей ротора. Лопасти ротора в соответствии с известными принципами работы аэродинамических поверхностей извлекают кинетическую энергию ветра. Лопасти ротора передают кинетическую энергию в виде вращательной энергии для вращения вала, соединяющего лопасти ротора с набором зубчатых передач, или, если набор зубчатых передач не используется, то непосредственно с генератором. Затем генератор преобразует механическую энергию в электрическую энергию, которая может быть передана в местную энергосеть.

[0003] Для выполнения некоторых видов работ по техническому обслуживанию и ремонту ступицы ротора, лопастей ротора и/или различных других компонентов ветровой турбины, обслуживающий персонал должен иметь внутренний доступ к ступице ротора. В типичном случае такой доступ обеспечивается через окно доступа, расположенное на переднем конце ступицы ротора (то есть на конце ступицы ротора, наиболее удаленном от гондолы). Таким образом, для достижения окна доступа обслуживающий персонал, в типичном случае, должен взобраться на верхнюю часть гондолы, продвинуться по верхней части к ступице ротора и отклониться или спуститься с верхней части ступицы ротора. К сожалению, поскольку обслуживающему персоналу приходится взбираться снаружи ветровой турбины и по верхней части ступицы ротора, то с получением доступа к внутренней части ступицы связаны значительные угрозы безопасности.

[0004] Соответственно, желательно в данной области техники обеспечить ступицу ротора и соответствующий внутренний узел лестницы, дающие возможность обслуживающему рабочему безопасно и эффективно получать доступ к внутренней части ступицы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Аспекты и преимущества предложенного изобретения будут изложены частично в нижеследующем описании, или будут очевидными из настоящего описания, или могут быть выявлены при реализации предложенного изобретения на практике.

[0006] В одном аспекте предложенное изобретение относится к ступице ротора для ветровой турбины. Ступица ротора, в общем, может содержать корпус ступицы, проходящий между передним концом и задним концом. Корпус ступицы между передним концом и задним концом может иметь фланцы под лопасти. Корпус ступицы может также иметь окна доступа, расположенные на расстоянии от фланцев под лопасти. Дополнительно, ступица ротора может содержать узел лестницы, проходящий во внутренней части корпуса ступицы. Узел лестницы может содержать платформы, причем каждая платформа расположена во внутренней части ступицы ротора так, что она в окружном направлении выровнена с соответствующим одним из указанных окон доступа. Каждая платформа также может образовывать плоскую поверхность. Узел лестницы может дополнительно содержать соединительную раму, проходящую между каждой парой смежных платформ и обеспечивающую соединение смежных платформ друг с другом. Соединительная рама может проходить по длине вдоль опорной линии, заданной между смежными платформами. Платформы могут быть расположены относительно друг друга так, что опорная линия проходит под углом, отличным от прямого угла, относительно плоских поверхностей, образованных смежными платформами.

[0007] В другом аспекте предложенное изобретение относится к внутреннему узлу лестницы для ступицы ротора ветровой турбины. Узел лестницы может, в общем, содержать платформы, расположенные на расстоянии в окружном направлении друг от друга. Каждая платформа может образовывать плоскую поверхность, проходящую по длине между первым концом и вторым концом. Указанные платформы могут включать первую платформу, вторую платформу и третью платформу. Узел лестницы также может содержать по меньшей мере один первый рамный элемент, проходящий наружу от первой платформы, по меньшей мере один второй рамный элемент, проходящий наружу от второй платформы, и по меньшей мере один третий рамный элемент, проходящий наружу от третьей платформы. Каждый из первого, второго и третьего рамных элементов может быть расположен под углом, отличным от прямого угла, относительно плоской поверхности, образованной соответствующей платформой, от которой проходят первый, второй или третий рамные элементы.

[0008] В другом аспекте предложенное изобретение относится к ступице ротора для ветровой турбины. Ступица ротора, в общем, может содержать корпус ступицы, проходящий между передним концом и задним концом. Корпус ступицы между передним концом и задним концом может иметь фланцы под лопасти. Корпус ступицы также может иметь окна доступа, расположенные на расстоянии от фланцев под лопасти. Дополнительно, ступица ротора может содержать узел лестницы, проходящий во внутренней части корпуса ступицы. Узел лестницы может содержать подузлы лестницы, причем каждый подузел лестницы расположен по меньшей мере частично во внутренней части ступицы ротора так, что он выровнен в окружном направлении с соответствующим одним из указанных окон доступа. Каждый подузел лестницы может содержать первую опору лестницы, вторую опору лестницы и по меньшей мере одну ступеньку лестницы, проходящую между первой и второй опорами лестницы. Узел лестницы также может содержать соединительную раму, проходящую между каждой парой смежных подузлов лестницы так, что она соединяет смежные подузлы лестницы друг с другом. Соединительная рама может проходить по длине вдоль опорной линии, заданной между смежными подузлами лестницы. Дополнительно, узел рамы может содержать по меньшей мере один поддерживающий ногу элемент, проходящий от соединительной рамы.

[0009] Эти и другие свойства, аспекты и преимущества предложенного изобретения будут более понятны из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Сопроводительные чертежи, которые включены в настоящее описание и составляют его часть, иллюстрируют варианты выполнения предложенного изобретения и совместно с описанием служат для объяснения принципов предложенного изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Полное и достаточное раскрытие предложенного изобретения, включая его предпочтительные варианты выполнения, для специалиста в данной области техники изложено более конкретно в остальной части описания изобретения, включающего ссыпку на сопроводительные чертежи, на которых:

[0011] на фиг. 1 показан перспективный вид одного варианта выполнения ветровой турбины,

[0012] на фиг. 2 показан перспективный вид одного варианта выполнения ступицы ротора, которая может быть использована в ветровой турбине, показанной на фиг. 1, в соответствии с аспектами предложенного изобретения,

[0013] на фиг. 3 показан перспективный вид одного варианта выполнения узла лестницы в сборе, который может быть установлен внутри ступицы ротора в соответствии с аспектами предложенного изобретения,

[0014] на фиг. 4 показан перспективный покомпонентный вид узла лестницы, показанного на фиг. 3,

[0015] на фиг. 5 показан перспективный внутренний вид ступицы ротора, показанной на фиг. 2, с установленным в ней узлом лестницы, показанным на фиг. 3 и 4, в частности, с изображением части ступицы, вырезанной для иллюстрации,

[0016] на фиг. 6 показан осевой вид в направлении спереди-назад ступицы ротора и узла лестницы, показанного на фиг. 5,

[0017] на фиг. 7 показан перспективный внутренний вид ступицы ротора, показанной на фиг. 2, с установленным в ней другим вариантом выполнения узла лестницы в соответствии с аспектами предложенного изобретения, в частности, изображающий узел лестницы, содержащий поддерживающие ногу элементы, проходящие радиально наружу от соединительных рам узла, и

[0018] на фиг. 8 показан перспективный внутренний вид ступицы ротора, показанной на фиг. 2, с установленным в ней другим вариантом выполнения узла лестницы в соответствии с аспектами предложенного изобретения, в частности, изображающий узел лестницы, содержащий поддерживающие ногу элементы, подобные ступенькам, проходящие от соединительных рам узла.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Далее подробно рассмотрены варианты выполнения предложенного изобретения, один или более примеров которых проиллюстрированы на сопроводительных чертежах. Каждый пример приведен для объяснения предложенного изобретения, без ограничения предложенного изобретения. Фактически, специалистам следует понимать, что в предложенное изобретение возможно внесение различных модификаций и изменений без отклонения от объема правовой охраны или сущности предложенного изобретения. Например, детали, которые проиллюстрированы или описаны как часть одного варианта выполнения, могут использоваться в другом варианте выполнения для обеспечения еще одного варианта выполнения. Таким образом, подразумевается, что предложенное изобретение распространяется на подобные модификации и изменения, как подпадающие под объем правовой охраны, определенный в прилагаемой формуле изобретения, а также на их эквиваленты.

[0020] Предложенное изобретение, в общем, относится к ступице ротора для ветровой турбины, содержащей установленный в ней внутренний узел лестницы, для обеспечения возможности быстрого и легкого доступа обслуживающего персонала к внутренней части ступицы. В частности, в некоторых вариантах выполнения узел лестницы может содержать подузлы лестницы, установленных внутри ступицы, причем каждый подузел лестницы выровнен в окружном направлении с различными окнами доступа, выполненными в корпусе ступицы. Например, как будет изложено ниже, ступица ротора может содержать три окна доступа, расположенные на расстоянии в окружном направлении (например, под 120°) друг от друга. В таком варианте выполнения узел лестницы может содержать три подузла лестницы так, что каждый подузел установлен внутри ступицы смежно с местоположением одного из окон доступа.

[0021] Дополнительно, в некоторых вариантах выполнения узел лестницы может также содержать соединительные рамы, причем каждая соединительная рама присоединена между смежными парами подузлов лестницы так, что подузлы присоединены друг к другу во внутренней части ступицы. Соединительные рамы также могут быть выполнены с возможностью образования ступенек между каждой смежной парой подузлов лестницы. По существу для получения первоначального доступа к внутренней части ступицы ротора ступица может быть повернута так, что одно из окон доступа будет ориентировано вертикально с обеспечением тем самым возможности введения ног обслуживающего персонала через окно доступа с верхней стороны ступицы с его/ее опорой на подузел лестницы, расположенный смежно непосредственно с таким окном доступа. Затем обслуживающий персонал может воспользоваться ступенькой (ступеньками), образованной соединительными рамами, проходящими от подузла лестницы, на котором он/она стоит, чтобы спуститься в ступицу.

[0022] Как будет изложено ниже, каждый подузел лестницы может содержать рабочую платформу, на которой можно стоять/ходить. В некоторых вариантах выполнения платформы подузлов могут быть расположены внутри ступицы относительно друг друга так, что каждая соединительная рама проходит между смежными платформами под углом, отличным от прямого угла, относительно плоских поверхностей, определяемых смежными платформами. Например, соединительные рамы, присоединенные к данному подузлу лестницы, могут проходить от соответствующей им платформы под тупым углом так, что соединительные рамы расходятся наружу по мере их отхождения от платформы. Точнее, в конкретном варианте выполнения данного изобретения платформы могут быть расположены внутри ступицы относительно друг друга так, что каждая соединительная рама проходит по длине между каждой парой смежных платформ вдоль опорной линии, которая проходит параллельно смежному фланцу под лопасть ступицы. За счет такого конструктивного решения внутренний участок, определяемый внутренним периметром узла лестницы, может обеспечивать значительную полезную область для хранения или область сквозных проходов для оборудования и/или других компонентов ветровой турбины.

[0023] Далее, на фиг. 1 показан вид сбоку одного варианта выполнения ветровой турбины 10. Как показано ветровая турбина 10, в общем, содержит башню 12, проходящую от опорной поверхности 14 (например, земли, бетонной подушки или любой другой подходящей опорной поверхности). Дополнительно, ветровая турбина 10 также может содержать гондолу 16, установленную на башне 12, и ротор 18, присоединенный к гондоле 16. Ротор 18 содержит вращаемую ступицу 20 и по меньшей мере одну лопасть 22 ротора, присоединенную к ступице 20 и проходящую от нее наружу. Например, в показанном варианте выполнения ротор 18 содержит три лопасти 22. Однако в другом варианте выполнения ротор 18 может содержать больше или меньше, чем три лопасти 22. Каждая лопасть 22 ротора может быть расположена вокруг ступицы 20 на определенном расстоянии друг от друга для содействия вращению ротора 18 для обеспечения преобразования кинетической энергии ветра в полезную механическую энергию и, соответственно, в электроэнергию. Например, ступица 20 может быть с возможностью вращения присоединена к электрогенератору (не показано), расположенному внутри гондолы 16 для обеспечения возможности выработки электроэнергии.

[0024] На фиг. 2 показан перспективный вид одного варианта выполнения ступицы 100 ротора, которая может быть использована в ветровой турбине 10, показанной на фиг. 1, в соответствии с аспектами предложенного изобретения. В общем, ступица 100 ротора может иметь любое подходящее конструктивное решение, обеспечивающее возможность присоединения лопастей 22 ветровой турбины 10 к соответствующему валу ротора (не показано) турбины 10 посредством ступицы 100. Например, ступица 100 может иметь полый корпус 102, проходящий в осевом направлении между первым концом 104 и вторым концом 106. Первый конец 104 может, в общем, соответствовать переднему концу ступицы 100 (то есть концу, наиболее удаленному от гондолы 16, когда ступица 100 в ее собранном состоянии расположена на ветровой турбине 10). А второй конец 106 может, в общем, соответствовать заднему концу ступицы 100 (то есть концу, ближайшему к гондоле 16, когда ступица 100 в ее собранном состоянии расположена на ветровой турбине 10). Как показано на фиг. 2, отверстия 108 под вал могут быть выполнены у второго конца 106 корпуса 102 ступицы. В общем, следует понимать, что когда ветровая турбина 10 находится в собранном состоянии, участок роторного вала (не показано) ветровой турбины 10 может быть присоединен к ступице 100 у отверстия 108 (например, путем присоединения роторного вала к фланцу 110 для вала, проходящему по наружному периметру отверстия 108 под вал) для обеспечения возможности прикрепления с возможностью вращения ступицы 100 к валу.

[0025] Дополнительно, ступица 100 ротора также может содержать фланцы 112 под лопасти, расположенные на расстоянии друг от друга по ее наружному периметру. В общем, количество фланцев 112 может соответствовать количеству лопастей 22 ротора ветровой турбины 10. Например, в некоторых вариантах выполнения ступица 100 ротора может содержать три фланца 112 под лопасти, при этом каждый фланец 112, в общем, расположен на равных расстояниях по окружности от смежных фланцев (например, приблизительно под 120°). Каждый фланец 112 может, в общем, быть выполнен с возможностью присоединения одной из лопастей 22 с помощью подшипника осевого шарнира (не показано) ветровой турбины 10. Например, в некоторых вариантах выполнения каждый фланец 112 может ограничивать, в общем, плоскую установочную поверхность 114, к которой может быть прикреплен подходящий подшипник осевого шарнира (например, с использованием болтов и/или любых других подходящих крепежных средств). Дополнительно, ступица 100 ротора также может содержать одну или более упрочняющих элементов 116, проходящих поперек отверстия 118, ограниченного фланцем 112 под лопасти. Следует понимать, что упрочняющий элемент (элементы) 116 могут быть выполнены с возможностью увеличения конструкционной устойчивости и жесткости ступицы 100 у каждого фланца 112 и/или смежно с ним.

[0026] Кроме того, как показано на фиг. 2, в корпусе 102 ступицы также могут быть выполнены одно или более окон 120 доступа. Например, в некоторых вариантах выполнения в корпусе 102 ступицы могут быть выполнены три окна 120 доступа (два из которых показаны на фиг. 2) в местоположении, смежном с задним или вторым концом 116 ступицы 100, например, например окна 120 могут быть расположены в осевом направлении, в целом, между отверстием 108 под вал и фланцами 112 под лопасти. В таком варианте выполнения окна 120 доступа могут быть расположены на расстоянии вокруг наружного периметра корпуса 102 ступицы так, чтобы обеспечивать любое подходящее распределение их по окружности, такое как равномерное расположение окон 120 доступа друг относительно друга (например, приблизительно под 120°). Например, в проиллюстрированном варианте выполнения окна 120 доступа равномерно разнесены друг от друга и, в общем, смещены в окружном направлении от фланцев 112 так, что центр каждого окна 120 отнесен в окружном направлении приблизительно на 60° от центров смежных фланцев 112. Как будет более подробно описано в дальнейшем, окна 120, в общем, могут быть выполнены с возможностью обеспечения доступа обслуживающего персонала к внутренней части ступицы 100. Соответственно, следует понимать, что окна 120 доступа могут быть выполнены с размерами, обеспечивающими возможность человеку перемещаться через каждое окно 120 доступа.

[0027] Дополнительно, в одном варианте выполнения переднее окно 122 доступа также может быть выполнено в переднем или первом конце 104 ступицы 100 ротора. Несмотря на то, что предложенное изобретение в основном описано со ссылкой на доступ к внутренней части ступицы 100 через окна 120, выполненные около заднего или второго конца 106 ступицы, тем не менее, переднее окно 122 также может быть использовано для обеспечения доступа к внутренней части ступицы 100. Например, в некоторых вариантах выполнения переднее окно 122 доступа может быть использовано для приема и/или удаления тяжелых или крупных компонентов из ступицы 100 и/или для обеспечения аварийного доступа к внутренней части ступицы 100.

[0028] Следует понимать, что в некоторых вариантах выполнения полый корпус 102 ступицы 100 ротора может быть выполнен в виде единого компонента, например, посредством литья корпуса 102 с использованием любого подходящего материала и способа формования. Однако в других вариантах выполнения корпус 102 ступицы 100 может быть сформирован из множества компонентов, например, посредством формирования корпуса 102 из множества сегментов ступицы, выполненных с возможностью совместной сборки для образования общей формы и конфигурации ступицы 100 ротора.

[0029] На фиг. 3-6 проиллюстрировано несколько видов одного варианта выполнения узла 200 лестницы в соответствии с аспектами предложенного изобретения, который может быть установлен внутри ступицы ротора ветровой турбины 10 для содействия обслуживающему персоналу в получении доступа к внутренней части ступицы 100. В частности, на фиг. 3 показан перспективный вид узла 200 лестницы в сборе, а на фиг. 4 показан перспективный покомпонентный вид узла 200 лестницы, показанного на фиг. 3. На фиг. 5 показан перспективный внутренний вид ступицы 100 ротора, показанной на фиг. 2, с установленным в ней узлом 200 лестницы, показанным на фиг. 3 и 4, в частности, с изображением части ступицы 100, вырезанной для иллюстрации. Дополнительно, на фиг. 6 показан осевой вид в направлении спереди-назад ступицы 100 ротора и узла 200 лестницы, показанного ни фиг. 5.

[0030] В общем, узел 200 лестницы может быть выполнен с обеспечением возможностью установки во внутренней части ступицы 100 так, что обслуживающий персонал, получающий доступ в ступицу 100 через одно из окон 120, может спускаться в ступицу 100 как безопасным, так и эффективным способом. Например, ступица 100 может быть повернута относительно гондолы 16 ветровой турбины 10 с обеспечением расположения одного из окон 120 доступа в положении ротора, по аналогии с часовым циферблатом, на 12 часов (например, подобно окну 120 доступа, показанному в верхней части фиг. 6). При условии, что окна 120 доступа расположены смежно с задней или второй стороной 106 ступицы 100, обслуживающий персонал, находящийся на гондоле 16, может получить доступ к внутренней части ступицы 100 через окно 120, находящееся у положения ротора на 12 часов. Затем обслуживающий персонал может воспользоваться внутренним узлом 200 лестницы для спуска в ступицу.

[0031] Как, в частности, показано на фиг. 2 и 3, узел 200 лестницы может, в некоторых вариантах выполнения, содержать платформы 202, 204, 206, выполненные с возможностью обеспечения устойчивой поверхности для стоячего положения/ходьбы обслуживающему персоналу, вошедшему изначально в ступицу 100 через одно из окон 120 доступа. В частности, в вариантах выполнения, в которых ступица 100 содержит три окна 120 доступа (например, первое окно 120А, второе окно 120B и третье окно 120C, как показано на фиг. 6), узел 200 лестницы может аналогично содержать три рабочих площадки 202, 204, 206 для стоячего положения/для ходьбы, при этом каждая платформа выполнена с возможностью расположения внутри ступицы 100 так, что она выровнена в окружном направлении с одним из окон 120 доступа. Например, как показано на фиг. 6 первая платформа 202 узла 200 лестницы может быть установлена внутри ступицы 100 так, что она выровнена в окружном направлении с первым окном 120А доступа, например, путем выравнивания платформы 202 с центральной линией 208А первого окна 120А доступа. Подобным образом, вторая и третья платформы 204, 206 узла 200 лестницы могут быть установлены внутри ступицы 100 так, что они выровнены в окружном направлении, соответственно, со вторым и третьим окнами 120B, 120C, например, путем выравнивания платформ 204, 206 с соответствующими центральными линиями 208B, 208C соответствующих окон 120B, 120C. Например, в одном варианте выполнения центр каждой платформы 202, 204, 206 может быть выровнен в окружном направлении с центральной линией 208А, 208B, 208С соответствующего ей окна 120А, 120B, 120С доступа. По существу, в вариантах выполнения, в которых окна 120А, 120B, 120С разнесены в окружном направлении друг от друга под углом 120°, центры платформ 202, 204, 206 могут быть аналогичным образом разнесены в окружном направлении друг от друга под углом 120° во внутренней части ступицы 102 ротора.

[0032] Дополнительно, платформы 202, 204, 206 могут быть расположены радиально снаружи от оси 210 вращения (фиг. 6) ступицы 100, так что к каждой рабочей площадке 202, 204, 206 возможен легкий доступ из соответствующего ей окна 120А, 120B, 120C доступа. Например, как показано на фиг. 6, платформы 202, 204, 206, в общем, в радиальном направлении выровнены с наружным периметром отверстия 108 под вал. По существу, обслуживающий персонал, входящий в ступицу 100 через одно из окон 120 доступа, может сразу же поставить его/ее ногу на смежную рабочую платформу 202, 204, 206, поддерживающую его при спуске в ступицу 100. Например, до вхождения в ступицу 100 обслуживающий персонал может иметь предохранительный трос, прикрепленный к гондоле 16. Однако при вхождении персонала в ступицу 100 может потребоваться изменить место прикрепления предохранительного троса в местоположение, находящееся во внутренней части ступицы 100. В результате обеспечения легко доступной платформы 202, 204, 206, смежной с окном 120, используемым для входа в ступицу 100, персонал может безопасно стоять на рабочей площадке 202, 204, 206, пока он/она изменяет место прикрепления предохранительного троса.

[0033] Как показано в иллюстративном варианте выполнения, каждая платформа 202, 204, 206, в общем, может проходить по длине между первым концом 212 и вторым концом 214. Дополнительно, каждая платформа 202, 204, 206 может определять плоскую поверхность 216, проходящую между ее первым и вторым концами 212, 214. Как, в частности, показано на фиг. 6, в одном варианте выполнения платформы 202, 204, 206 могут быть расположены относительно окон 120А, 120B, 120С доступа так, что плоская поверхность 216, определяемая каждой платформой 202, 204, 206, проходит, в общем, перпендикулярно центральной осевой линии 208А, 208B, 208C соответствующего ей окна 120А, 120B, 120С.

[0034] Помимо этого, как показано в иллюстративном варианте выполнения, узел 200 лестницы также может содержать первую и вторую опоры 218, 220, проходящие наружу от каждой платформы 202, 204, 206 в направлении смежного окна 120А, 120B, 120С доступа. Каждая пара опор 218, 220 лестницы может быть выполнена с возможностью поддержания одной или более ступенек 222 лестницы в местоположении в радиальном направлении между смежной платформой 202, 204, 206 и соответствующим ей окном 120А, 120B, 120C. Например, как показано на фиг. 6, каждая ступенька 222 лестницы может проходить перпендикулярно между ее соответствующими опорами 218, 220 лестницы (и параллельно плоской поверхности 216 смежной платформы 202, 204, 206), так что ступенька 222 лестницы образует опорную поверхность между окном 120А, 120B, 120С и соответствующей платформой 202, 204, 206. По существу, обслуживающий персонал, входящий в ступицу 100 через одно из окон 120А, 120B, 120С доступа, сначала может поставить его/ее ногу на смежную ступеньку 222 перед спуском на соответствующую платформу 202, 204, 206. Следует понимать, что, несмотря на то, что проиллюстрированный узел 200 лестницы показан как содержащий одну ступеньку 222, расположенную между каждой парой опор 218, 220, тем не менее, узел 200 лестницы, вместо этого, может содержать две или более ступенек 222, проходящих между каждой парой опор 218, 220. Например, узел 200 лестницы может содержать ступеньки 222, расположенные на расстоянии в радиальном направлении друг от друга и проходящие между каждой парой опор 218, 220.

[0035] Следует понимать, что в некоторых вариантах выполнения каждая платформа 202, 204, 206 и ее соответствующие опоры 218, 220 лестницы, а также ступенька (ступеньки) 220, могут образовывать весь подузел 201 узла 200 лестницы или часть подузла 201. Например, как показано на фиг. 4, узел 200 лестницы может содержать три подузла 201 лестницы, выполненные с возможностью установки во внутренней части ступицы 100. Как будет изложено ниже, в конкретных вариантах выполнения подузлы 201 лестницы могут быть выполнены с возможностью соединения друг с другом во внутренней части ступицы 100 с образованием конструкции или узла с замкнутой формой. Как вариант, подузлы 201 лестницы могут быть установлены по отдельности во внутренней части ступицы 100 без соединения друг с другом.

[0036] В соответствии с фиг. 3-6, узел 200 лестницы также может содержать соединительную раму 224, 226, 228, проходящую между каждой парой смежных платформ 202, 204, 206 для соединения платформ 202, 204, 206 друг с другом (и тем самым подузлов 201 лестницы) во внутренней части ступицы 100. Например, как показано в проиллюстрированном варианте выполнения, узел 200 лестницы содержит первую соединительную раму 224, присоединенную между вторым концом 214 первой платформы 202 и первым концом 212 второй платформы 204. Дополнительно, узел 200 лестницы содержит вторую соединительную раму 226, присоединенную между первым концом 212 первой платформы 202 и вторым концом 214 третьей платформы 26, и третью соединительную раму 228, присоединенную между вторым концом 214 второй платформы 204 и первым концом 212 третьей платформы 206. По существу, когда соединительные рамы 224, 226, 228 и платформы 202, 204, 206 соединены вместе, они могут образовывать конструкцию или узел с замкнутой формой.

[0037] В некоторых вариантах выполнения каждая соединительная рама 224, 226, 228 может быть образована одним или более рамными элементами, соединенными друг с другом вдоль длины соединительной рамы 224, 226, 228. Например, как, в частности, показано на фиг. 3 и 4, первый наружный рамный элемент 230 выполнен с возможностью прохождения наружу от первого конца 212 каждой платформы 224, 226, 228, а второй наружный рамный элемент 232 выполнен с возможностью прохождения наружу от второго конца 214 каждой платформы 224, 226, 228. Дополнительно, узел 200 лестницы может содержать промежуточный рамный элемент 234, выполненный с возможностью присоединения между первым наружным рамным элементом 230 каждой рабочей опорной площадки 202, 204, 206 и вторым наружным рамным элементом 232 смежной рабочей опорной площадки 202, 204, 206. По существу, посредством присоединения каждого промежуточного рамного элемента 234 между его соответствующими наружными рамными элементами может быть сформирована 230, 232 соединительная рама 224, 226, 228, которая проходит между смежными платформами 202, 204, 206 для формирования конструкции узла 100 лестницы с замкнутой формой.

[0038] Следует понимать, что в других вариантах выполнения каждая соединительная рама 224, 226, 228 может быть сформирована из любого другого подходящего количества рамных элементов. Например, каждая соединительная рама 224, 226, 228 может быть сформирована из одного рамного элемента, проходящего непосредственно между концами 212, 214 смежных рабочих опорных площадок 202, 204, 206. Как вариант, рамные элементы 230, 232, проходящие от каждой платформы 202, 204, 206, могут быть соединены непосредственно с рамными элементами 230, 232 смежных платформ 202, 204, 206 без необходимости в использовании промежуточных рамных элементов 234.

[0039] Дополнительно, в некоторых вариантах выполнения каждая соединительная рама 224, 226, 228 может содержать один или более поддерживающих ногу элементов 236, проходящих от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234. Например, как показано в проиллюстрированном варианте выполнения, каждый рамный элемент 230, 232, 234 может содержать поддерживающий ногу элемент 236, проходящий от него внутрь в направлении центра узла 200 лестницы. Помимо этого, как показано в проиллюстрированном варианте выполнения, каждая платформа 202, 204, 206 может подобным образом содержать поддерживающий ногу элемент 236, проходящий от нее внутрь в направлении центра узла 200 лестницы. Различные поддерживающие ногу элементы 236 могут быть выполнены с возможностью работы в качестве ступенек, проходящих вдоль внутренней части узла 200 лестницы. По существу, обслуживающий персонал, стоящий на одной из платформ 202, 204, 206, может спускаться на один или более поддерживающих ногу элементов 236 по мере его/ее прохождения вниз в ступице 100 ротора.

[0040] В других вариантах выполнения поддерживающие ногу элементы 236 могут быть выполнены с возможностью прохождения наружу от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234. Например, фиг. 7 иллюстрирует другой вариант выполнения узла 200 лестницы, показанного на фиг. 5, в котором поддерживающие ногу элементы 236 проходят наружу от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234 в направлении наружной части узла 200 лестницы. В другом варианте выполнения узел 200 лестницы может содержать поддерживающие ногу элементы 236, проходящие как внутрь, так и наружу от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234.

[0041] Дополнительно, как показано в проиллюстрированном варианте выполнения, каждый поддерживающий ногу элемент 236 может быть выполнен с возможностью прохождения от соответствующего ему рамного элемента 230, 232, 234 так, чтобы определять замкнутую конфигурацию между поддерживающим ногу элементом 236 и смежным рамным элементом 230, 232, 234. По существу, обслуживающий персонал при прохождении вниз в ступице 100 может располагать его/ее ногу во внутренней части замкнутой конфигурации, ограниченной между каждым поддерживающим ногу элементом 236 и соответствующим ему рамным элементом 230, 232, 234. Как показано в проиллюстрированном варианте выполнения, каждый поддерживающий ногу элемент 236 выполнен, в общем, с V-образной формой, так что между поддерживающим ногу элементом 236 и соответствующим ему рамным элементом 230, 232, 234 образуется треугольная замкнутая форма. Однако в других вариантах выполнения каждый поддерживающий ногу элемент 236 может иметь любую другую подходящую форму.

[0042] В других вариантах выполнения поддерживающие ногу элементы 236 могут быть выполнены с возможностью прохождения от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234 без образования между ними замкнутых форм. Например, на фиг. 8 показан другой вариант выполнения, в котором поддерживающие ногу элементы 236 конструктивно выполнены в виде ступенек лестницы или стоек, проходящих наружу от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234. Как показано на фиг. 8, поддерживающие ногу элементы 236 проходят наружу от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234 в осевом направлении ступицы 100 ротора (например, в направлении, параллельном оси вращения ступицы 100). Как вариант, поддерживающие ногу элементы 236 могут быть выполнены с возможностью прохождения в радиальном направлении относительно рамного элемента (элементов) 230, 232, 234, например, с прохождением радиально внутрь и/или радиально наружу от рамного элемента (элементов) 230, 232, 234.

[0043] Обратимся вновь к фиг. 3-6, как, в частности, показано на фиг. 6, каждая соединительная рама 224, 226, 228 может быть выполнена с возможностью прохождения по длине между соответствующими ей платформами 202, 204, 206 вдоль опорной линии 240. Например, в некоторых вариантах выполнения каждая соединительная рама 224, 226, 228 может проходить по длине вдоль опорной линии 240, расположенной не под прямым углом относительно плоских поверхностей 216, определяемых платформами 202, 204, 206, между которыми присоединены соединительные рамы 224, 226, 228. Точнее, в одном варианте выполнения опорная линия 240 для каждой соединительной рамы 224, 226, 228 может быть расположена относительно смежных рабочих опорных площадок 202, 204, 206 так, что вдоль внутренней части узла 200 лестницы в пересечении каждой опорной линии 240 и плоской поверхности 216, определяемой каждой платформой 202, 204, 206, образуется тупой внутренний угол 242. В результате, соединительные рамы 224, 226, 228, присоединенные к данной рабочей площадке 202, 204, 206, могут расходиться наружу друг от друга по мере отхождения соединительных рам 224, 226, 228 от такой платформы 202, 204, 206 в направлении смежных платформ 202, 204, 206. Следует понимать, что конкретные внутренние углы 242, определяемые между опорными линиями 240 для соединительных рам 224, 226, 228 и платформами 202, 204, 206, могут, как правило, варьироваться в зависимости от установочных местоположений и относительного расположения платформ 202, 204, 206. Однако в конкретных вариантах выполнения платформы 202, 204, 206 могут быть установлены внутри ступицы 100 ротора (например, в местоположениях вокруг отверстия 108 под вал) так, что опорная линия 240, задаваемая каждой соединительной рамой 224, 226, 228, проходит, в общем, параллельно установочной плоскости лопасти или плоской установочной поверхности 114, определяемой смежным фланцем 112 под лопасть.

[0044] Посредством расположения платформ 202, 204, 206 относительно друг друга во внутренней части ступицы 100 так, что каждая соединительная рама 224, 226, 228 проходит между смежными платформами 202, 204, 206 под тупым внутренним углом 242, узел 200 лестницы может обеспечивать значительное полезное пространство для хранения или область для прохода. Например, как обозначено пунктирной рамкой 244, показанной на фиг. 6, внутренняя область может быть ограничена в пределах внутреннего периметра узла 200 лестницы, сформированного радиально внутренними концами поддерживающих ногу элементов 236. Такая внутренняя область 244 может использоваться для установки и/или хранения оборудования и/или других компонентов ветровой турбины. Дополнительно, благодаря конструктивному решению предложенного узла 200 лестницы, открытые пространства 246 могут быть обеспечены в пределах внутренней части ступицы 100 между каждой соединительной рамой 224, 226, 228 и смежным фланцем 112 ступицы 100. Такие открытые пространства 246 могут обеспечивать достаточно места для установочных и/или обрабатывающих инструментов и/или других устройств относительно смежного фланца 112 под лопасть. Например, открытые пространства 246 могут обеспечивать достаточно места для выполнения технического обслуживания подшипника осевого шарнира, например, путем обеспечения возможности введения инструментов между каждой соединительной рамой 224, 226, 228 и смежным фланцем 114 под лопасть для проверки болтов подшипника осевого шарнира.

[0045] В проиллюстрированном варианте выполнения опорные линии 240, заданные соединительными рамами 224, 226, 228, показаны в виде непрерывных прямых линий. В другом варианте выполнения каждая опорная линия 240 может быть изогнутой так, что каждая соединительная рама 224, 226, 228 проходит по длине между смежными платформами 202, 204, 206 по изогнутой или дугообразной траектории. Подобным образом, в другом варианте выполнения каждая опорная линия 240 может быть непрямолинейной линией, заданной, например, путем выполнения одного или более линейных сегментов, расположенных под углом относительно одного или более других линейных сегментов опорной линии 240. Дополнительно, в проиллюстрированном варианте выполнения рамные элементы 230, 232, 234, формирующие каждую соединительную раму 224, 226, 228, показаны как проходящие вдоль общей опорной лини 240. Однако в других вариантах выполнения один или более из рамных элементов 230, 232, 234, формирующих каждую соединительную раму 224, 226, 228, могут быть выполнены с возможностью прохождения под длине вдоль опорной линии, которая отличается от опорной линии (линий), связанной с одним или более рамных элементов 230, 232, 234, образующих такую соединительную раму 224, 226, 228.

[0046] Следует понимать, что в проиллюстрированных в настоящем документе вариантах выполнения узел 200 лестницы показан как расположенный полностью во внутренней части ступицы 100. Однако в других вариантах выполнения участки узла 200 лестницы могут быть выполнены с возможностью прохождения к наружной части ступицы 100. Например, в одном варианте выполнения каждая пара опор 218, 220 лестницы может быть выполнена с возможностью прохождения от соответствующей платформы 202, 204, 206 через смежное окно 120 доступа к местоположению снаружи ступицы 100. В таком варианте выполнения между опорами 218, 220 лестницы могут быть выполнены ступеньки 222 лестницы, обеспечивающие опорные поверхности для спуска во внутреннюю часть ступицы 100.

[0047] В изложенном описании используются примеры, характеризующие предложенное изобретение, включая предпочтительные варианты выполнения, а также обеспечивающие возможность любому специалисту осуществить на практике изобретение, включая выполнение и использование любых устройств или систем, а также выполнение любых относящихся к этому способов. Объем правовой охраны изобретения определен формулой изобретения, при этом он может включать другие примеры, которые понятны специалистам. Подразумевается, что такие другие примеры подпадают под объем охраны формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, которые не отличаются от буквального изложения в формуле изобретения, или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквального изложения в формуле изобретения.

Изобретение относится к ступице ротора для ветровой турбины. Ступица ротора для ветровой турбины содержит корпус, имеющий фланцы под лопасти и окна доступа, расположенные на расстоянии от фланцев под лопасти, и узел лестницы, проходящий во внутренней части корпуса ступицы. Узел лестницы содержит платформы, каждая из которых образует плоскую поверхность и в окружном направлении выровнена с соответствующим одним из указанных окон доступа. Узел лестницы содержит соединительную раму, проходящую между каждой парой смежных платформ так, что она соединяет смежные платформы друг с другом. Соединительная рама проходит по длине вдоль опорной линии, заданной между смежными платформами. Платформы расположены относительно друг друга так, что опорная линия проходит под углом, отличным от прямого угла, относительно плоских поверхностей, образованных смежными платформами. Изобретение направлено на безопасность доступа к внутренней части ступицы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Ступица ротора для ветровой турбины, содержащая:

корпус ступицы, проходящий между передним концом и задним концом, при этом корпус ступицы имеет фланцы под лопасти между передним и задним концами и окна доступа, расположенные на расстоянии от фланцев под лопасти, и

узел лестницы, проходящий во внутренней части корпуса ступицы и содержащий:

платформы, каждая из которых расположена во внутренней части ступицы ротора так, что она выровнена в окружном направлении с соответствующим одним из указанных окон доступа, при этом каждая платформа образует плоскую поверхность, и

соединительную раму, проходящую между каждой парой смежных платформ так, что она соединяет смежные платформы друг с другом, при этом соединительная рама проходит по длине вдоль опорной линии, заданной между смежными платформами,

при этом платформы расположены относительно друг друга так, что указанная опорная линия проходит под углом, отличным от прямого угла, относительно плоских поверхностей, образованных смежными платформами.

2. Ступица ротора по п. 1, в которой угол, отличный от прямого угла, соответствует тупому внутреннему углу, образованному между опорной линией и плоскими поверхностями смежных платформ вдоль внутренней части узла лестницы.

3. Ступица ротора по п. 2, в которой каждый фланец под лопасть корпуса ступицы образует плоскую установочную поверхность для присоединения лопасти ротора ветровой турбины к ступице ротора, при этом опорная линия проходит параллельно плоской установочной поверхности, образованной смежным фланцем под лопасти из указанных фланцев под лопасти.

4. Ступица ротора по п. 1, в которой узел лестницы дополнительно содержит первую и вторую опоры лестницы, проходящие в наружном направлении от каждой платформы в направлении соответствующего одного из указанных окон доступа.

5. Ступица ротора по п. 4, в которой узел лестницы содержит по меньшей мере одну ступеньку, проходящую между первой и второй опорами лестницы.

6. Ступица ротора по п. 1, в которой узел лестницы также содержит по меньшей мере один поддерживающий ногу элемент, проходящий от соединительной рамы.

7. Ступица ротора по п. 1, в которой соединительная рама содержит первый рамный элемент и второй рамный элемент, причем первый рамный элемент проходит в наружном направлении от первой платформы из смежных платформ вдоль опорной линии, а второй рамный элемент проходит в наружном направлении от второй платформы из смежных платформ вдоль опорной линии.

8. Ступица ротора по п. 7, в которой первый и второй рамные элементы соединены друг с другом посредством промежуточного рамного элемента, проходящего между первым и вторым рамными элементами вдоль опорной линии.

9. Ступица ротора по п. 1, в которой указанная плоская поверхность расположена, по существу, перпендикулярно центральной осевой линии соответствующего одного из указанных окон доступа.

10. Внутренний узел лестницы для ступицы ротора ветровой турбины, содержащий:

платформы, расположенные на расстоянии в окружном направлении друг от друга, при этом каждая платформа образует плоскую поверхность, проходящую по длине между первым концом и вторым концом, причем указанные платформы включают первую платформу, вторую платформу и третью платформу,

по меньшей мере один первый рамный элемент, проходящий в наружном направлении от первой платформы,

по меньшей мере один второй рамный элемент, проходящий в наружном направлении от второй платформы, и

по меньшей мере один третий рамный элемент, проходящий в наружном направлении от третьей платформы,

причем каждый из указанных по меньшей мере одного первого, второго и третьего рамных элементов расположен под углом, отличным от прямого угла, относительно плоской поверхности, образованной соответствующей платформой, от которой отходит каждый из указанных по меньшей мере одного первого, второго или третьего рамных элементов.

11. Узел лестницы по п. 10, в котором угол, отличный от прямого угла, соответствует тупому внутреннему углу, образованному между каждым из указанных по меньшей мере одним первым, вторым или третьим рамными элементами и плоской поверхностью, образованной соответствующей платформой, от которой отходит каждый из указанных по меньшей мере одного первого, второго или третьего рамных элементов.

12. Узел лестницы по п. 10, содержащий первую и вторую опоры лестницы, проходящие радиально в наружном направлении от каждой из указанных платформ, и ступеньку лестницы, проходящую между первой и второй опорами лестницы.

13. Узел лестницы по п. 10, содержащий по меньшей мере один поддерживающий ногу элемент, проходящий от каждого из указанных по меньшей мере одного первого, второго или третьего рамных элементов.

14. Узел лестницы по п. 10, в котором каждый из указанных по меньшей мере одного первого, второго или третьего рамных элементов содержит первый наружный рамный элемент, проходящий в наружном направлении от первого конца соответствующей ему платформы, и второй наружный рамный элемент, проходящий в наружном направлении от второго конца соответствующей ему платформы, причем первый наружный рамный элемент каждого из указанных по меньшей мере одного первого, второго или третьего рамных элементов присоединен ко второму наружному рамному элементу другого из указанных по меньшей мере одного первого, второго или третьего рамных элементов вокруг наружного периметра узла лестницы.

15. Ступица ротора для ветровой турбины, содержащая:

корпус ступицы, проходящий между передним концом и задним концом, при этом корпус ступицы имеет фланцы под лопасти между передним концом и задним концом и окна доступа, расположенные на расстоянии от фланцев под лопасти, и

узел лестницы, проходящий во внутренней части корпуса ступицы и содержащий:

подузлы лестницы, каждый из которых расположен по меньшей мере частично во внутренней части ступицы ротора так, что он выровнен в окружном направлении с соответствующим одним окном из указанных окон доступа, при этом каждый подузел лестницы включает первую опору лестницы, вторую опору лестницы и по меньшей мере одну ступеньку лестницы, проходящую между первой и второй опорами лестницы,

соединительную раму, проходящую между каждой парой смежных подузлов лестницы так, что она соединяет смежные подузлы лестницы друг с другом, при этом соединительная рама проходит по длине вдоль опорной линии, заданной между смежными подузлами лестницы, и

по меньшей мере один поддерживающий ногу элемент, проходящий от соединительной рамы.

16. Ступица ротора по п. 15, в которой указанный по меньшей мере один поддерживающий ногу элемент проходит во внутреннем направлении от соединительной рамы в направлении внутренней части узла лестницы.

17. Ступица ротора по п. 15, в которой указанный по меньшей мере один поддерживающий ногу элемент проходит в наружном направлении от соединительной рамы в направлении наружной части узла лестницы.

18. Ступица ротора по п. 15, в которой указанный по меньшей мере один поддерживающий ногу элемент проходит в наружном направлении от соединительной рамы с образованием замкнутой формы между указанным по меньшей мере одним поддерживающим ногу элементом и соединительной рамой.

19. Ступица ротора по п. 15, в которой каждый подузел лестницы также содержит платформу, образующую плоскую поверхность, при этом первая и вторая опоры лестницы проходят в наружном направлении от платформы.

20. Ступица ротора по п. 19, в которой подузлы лестницы расположены относительно друг друга так, что указанная опорная линия проходит под углом, отличным от прямого угла, относительно плоских поверхностей, образованных платформами смежных подузлов лестницы.