專利名稱：具有冷卻流再循環特征的風力渦輪機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力渦輪機，包括塔架、機艙、能量轉換單元、轉子以及饋送裝置， 其中該機艙設置在塔架上，該能量轉換單元設置在機艙內，該轉子連接于能量轉換單元并具有連接于轂的至少一個轉子葉片，而該饋送裝置將新鮮空氣從外部饋送至設置在風力渦輪機中的腔室，并且將用過空氣從腔室排至外部，以對設置在腔室內部的風力渦輪機部件進行冷卻。
背景技術：
為了防止風力渦輪機的諸如齒輪箱、轉子軸承、各種液壓單元、整流器、變壓器之類的部件由于過量的熱量而損壞，需要耗散這些部件的功率損耗。眾所周知，以熱量形式發生的功率損耗通常由風力渦輪機中所攜帶的氣流或者由熱量交換器中的空氣所冷卻的冷卻液排出，并且將氣流或冷卻液帶送至風力渦輪機中發出熱量的對應部件。在該過程中，從外部導入風力渦輪機的新鮮空氣直接在發出耗散熱量的部件處或者在冷卻單元的熱量交換器元件處吸收耗散熱量，并且作為從部件或熱量交換器中帶走耗散熱量的溫暖的用過空氣而離開風力渦輪機。然而，在風力渦輪機尤其是處于諸如內蒙古、西伯利亞以及加拿大之類的寒帶地區的情形中，至少有時會發生如下問題引到風力渦輪機中的新鮮空氣處于相當低的溫度下，使得風力渦輪機中諸如發動機或電氣裝置之類的各種部件冷卻至使風力渦輪機的部件運行的低臨界溫度，從而使得這些部件會出現故障或損壞。因此，通常已知借助轉速控制風扇來控制進入風力渦輪機的冷空氣的流入，以防止渦輪機內部的溫度下降至對于寒冷敏感的某些部件的臨界值。然而，在此具體問題在于對于寒冷敏感的部件和對于炎熱敏感的部件一般在風力渦輪機的相同腔室或隔室中、例如在塔架、機艙或者腔室中并排地設置在一起，并且在冷空氣通過風力渦輪機中腔室的流速由于風扇轉速減小而減小的情形下，無法適當地確保對來自熱敏感部件的耗散熱量進行充分散熱。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種風力渦輪機，能使用簡單的裝置尤其在寒帶地區控制該風力渦輪機，從而確保對熱敏感的風力渦輪機部件進行充分冷卻，但不會將室溫下降至冷敏感風力渦輪機部件的臨界溫度值之下。該目的由一種具有權利要求1所述特征的風力渦輪機來實現。從屬權利要求表現了本發明的有利設計方式。本發明的基本原理在于使已由風力渦輪機部件發出的熱量所加熱并且傳統上作為用過空氣而從風力渦輪機中完全排出的一部分新鮮空氣流再循環到風力渦輪機的腔室中，從而冷新鮮空氣的流入能借助饋送回到腔室中的用過空氣的比例進行確定，且新鮮空氣和用過空氣能混合在一起，并且能避免使溫度低至風力渦輪機運行的臨界溫度之下同時仍確保充分冷卻。
使用在附圖中說明并且具有尤其較佳設計的示例性實施例來更詳細地解釋本發明。附圖中圖1示出了根據本發明的風力渦輪機的立體圖；以及圖2示出在風力渦輪機內部的循環空氣的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了具有尤其較佳設計的風力渦輪機10的立體圖。風力渦輪機10具有塔架20、機艙30以及能量轉換單元(未示出)，機艙30設置在塔架20上，而能量轉換單元設置在機艙30內。能量轉換單元連接于轉子，該轉子在所示的示例中具有三個連接于轂40 的轉子葉片50a、50b、50c，而實際上提供多少個轉子葉片對于執行本發明來說是不重要的。為了對設置在設于風力渦輪機10中的其中一個腔室中的部件、例如齒輪箱、軸承、液壓單元、整流器、變壓器、熱量交換器等進行冷卻，該風力渦輪機10還具有將新鮮空氣從外部引至諸如機艙30之類的腔室并且將用過空氣帶至外部的裝置，并且該裝置會帶走設置在機艙30中的風力渦輪機部件60的耗散熱量。作為一替代或者附加地，風力渦輪機10還可具有用于相同腔室或又一些腔室、例如塔架20或轂40的冷卻裝置。腔室可僅僅占據塔架20、機艙30或者轂40的部分區域。將新鮮空氣從外部引至腔室并且將用過空氣帶至外部的裝置可設計成一個或多個簡單的入口和出口開口，并且可附加地設有風扇和各種過濾器。在過程中，例如如下文所述來引導新鮮空氣和用過空氣的氣流，并且在圖2中示意地示出。冷新鮮空氣從風力渦輪機10周圍的外部供給至設置在風力渦輪機10的諸如塔架20、機艙30或轂40之類的腔室100中的諸如齒輪箱、發動機、液壓定位裝置或熱量交換器之類的部件60。經過部件60或流過部件60的新鮮空氣吸收由部件60所發出的耗散熱量，并且作為用作空氣從風力渦輪機10的內部腔室100排至外部環境。根據本發明，現提供定位元件70，該定位元件70手動地或自動地致動并且將用過空氣的部分流、即攜帶部件60耗散熱量的空氣的部分流引回到風力渦輪機10的腔室100 中。現較佳地設計定位元件70，從而能確定部分流在整個用過空氣中的比值(容積)， 而例如當在較低室外溫度下啟動設備時，部分流的比值會是100%。在無需進行冷卻的時候，風力渦輪機10的腔室100中的循環用過空氣防止新鮮空氣進入腔室100。在部件的進一步運行并且進一步升溫過程中，整個用過空氣中部分流的比值下降至低于100%的數值， 使得用過空氣的一部分排至外部，而通過排出用過空氣所產生的負壓使冷新鮮空氣饋送到腔室100中。然后，溫暖的用過空氣和進入腔室100的冷新鮮空氣互相混合，并且在以合適的方式對饋送回的用作空氣的部分流的比值進行調節時，產生有利于設備運行的室溫。為此，最后還提供控制單元，該控制單元作用在定位元件70上，并且根據各種參數來控制部分流在整個用過空氣中的比值。例如，溫度傳感器可設在風力渦輪機中發出耗散熱量的部件60上和/或設在風力渦輪機10的諸如塔架20、機艙30或轂40之類的腔室100中，而控制單元將用作空氣的部分流或者當提供若干定位元件70時、將若干用作空氣的部分流引至部件60，使得這些部件的溫度不會下降至某一特定的限值以下。在此，溫度限值可例如為每個單獨的部件而獨立地確定，或者可為設置在內部腔室100中的若干部件60確定為最高的溫度值，而對于設置在該腔室中的特定部件60來說， 溫度無法低于該最高溫度值。具體在控制單元中，可存儲部件60的表格，其中分層地設置最小和/或最大容許溫度值，使得部件60超過或低于其最小或最大容許溫度值會確定用過空氣的部分流在整個用過空氣容積中的比值。在最簡單的情形中，定位元件70能設計成確定用于用過空氣的出口的橫截面的元件(并且還確定為新鮮空氣所提供的入口的橫截面，以避免在風力渦輪機10中產生過高的過壓)。然而，定位元件70還可設計成使得用過空氣的部分流分成若干部分流，同時提供相對應的管道，并且以各種比值進入風力渦輪機10的各種部件60。本發明的優點在于，風力渦輪機還可在及其寒冷的氣候下運動，而無需附加的結構，這些附加的結構用于對風力渦輪機10的部件60進行加熱，以防止部件60的溫度在運行過程中低于臨界限值以下，但除了無論如何必需提供的加熱元件以外。具體地說，本發明允許以簡單的方式對設備內部的所有臨界區域進行均勻地溫度控制。
權利要求
1.一種風力渦輪機(10)，包括-塔架(20)，-機艙(30)，所述機艙設置在所述塔架00)上，-能量轉換單元，所述能量轉換單元設置在所述機艙(30)內，-轉子，所述轉子連接于所述能量轉換單元，并具有連接于轂GO)的至少一個轉子葉片(50a，50b、50c)，以及-饋送裝置，所述饋送裝置將新鮮空氣從外部饋送至設置在所述風力渦輪機(10)中的腔室(100)，并且將用過空氣從所述腔室(100)排至外部，以便對設置在所述腔室(100)內部的渦輪機部件(60)進行冷卻，其特征在于，定位元件(70)使所述用過空氣的部分流再循環到所述腔室(100)中。
2.如權利要求1所述的風力渦輪機(10)，其特征在于，所述腔室(100)是由所述塔架 (20)所圍繞的內部腔室、由所述機艙(30)所圍繞的內部腔室或者由所述轂GO)所圍繞的內部腔室。
3.如前述權利要求中任一項所述的風力渦輪機(10)，其特征在于，有作用在所述定位元件(70)上的控制單元。
4.如權利要求3所述的風力渦輪機(10)，其特征在于，有至少一個溫度傳感器，所述至少一個溫度傳感器連接于所述控制單元，并且設置在對于寒冷敏感的風力渦輪機部件(60) 和/或對于炎熱敏感的風力渦輪機部件(60)上。
全文摘要
披露一種風力渦輪機(10)，包括塔架(20)；機艙(30)，該機艙設置在塔架(20)上；能量轉換單元，該能量轉換單元設置在機艙(30)內；轉子，該轉子連接于能量轉換單元，并具有連接于轂(40)的至少一個轉子葉片(50a，50b、50c)；以及饋送裝置，該饋送裝置將新鮮空氣從外部饋送至設置在風力渦輪機(10)中的腔室(100)，并且將用過空氣從所述腔室(100)排至外部，以便對設置在腔室(100)內部的風力渦輪機部件(60)進行冷卻。所披露的風力渦輪機(10)的特征在于定位元件(70)將用過空氣的部分流再循環到腔室(100)中。
文檔編號F03D11/00GK102483042SQ201080026150
公開日2012年5月30日 申請日期2010年5月26日 優先權日2009年6月11日
發明者P·卡拉莫 申請人:艾羅迪能源系統有限公司