專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開(kāi)關(guān)箱以及用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)(wind turbine)的開(kāi)關(guān)箱，其帶有容納在所述開(kāi)關(guān)箱中的至少一個(gè)線路，以及用來(lái)防止水在所述至少一個(gè)電路元件上沉積的干燥裝置，本發(fā)明還涉及一種用于使用這樣的開(kāi)關(guān)箱使風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)例如葉片角度，轉(zhuǎn)子的總?cè)∠蚝?或用來(lái)發(fā)電的發(fā)電機(jī)的調(diào)整是電子控制的。用于實(shí)現(xiàn)此目的的導(dǎo)電元件或者電路元件常常被容納在安裝到機(jī)器吊籃上的一個(gè)開(kāi)關(guān)箱中，而該吊籃設(shè)置在高達(dá)100米的高度。這個(gè)開(kāi)關(guān)箱受到大氣的影響。為了保證風(fēng)力渦輪機(jī)的可靠運(yùn)行，在任何大氣條件下水都不應(yīng)該沉積到導(dǎo)電元件或者電路元件上。
在先有技術(shù)的用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開(kāi)關(guān)箱中，通過(guò)加熱開(kāi)關(guān)箱中的空氣從而防止被容納在開(kāi)關(guān)箱中的電路板冷卻到露點(diǎn)以下，來(lái)確保這樣的條件。然而，這種措施與很高的功率消耗相關(guān)聯(lián)，從而明顯減少了風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的效益。按照一種替代的概念，使用干燥劑來(lái)降低開(kāi)關(guān)箱中空氣的濕度。然而，這樣的干燥劑的吸收能力有限，使得它們需要經(jīng)常地更換，特別是當(dāng)開(kāi)關(guān)箱設(shè)置在100米的高度甚至更高時(shí)這樣做會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。進(jìn)而，干燥劑用于結(jié)合空氣中的水汽的反應(yīng)速率相對(duì)較低，使得通過(guò)這種方法不能實(shí)現(xiàn)可靠的防止水在導(dǎo)電元件上的沉積。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開(kāi)關(guān)箱，具體地是一種開(kāi)關(guān)箱，它使得風(fēng)力渦輪機(jī)可以可靠地運(yùn)行，而沒(méi)有過(guò)多的功率消耗，本發(fā)明還涉及一種使用這種開(kāi)關(guān)箱使風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的方法。
發(fā)明內(nèi)容
由于本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)改進(jìn)先有技術(shù)的開(kāi)關(guān)箱實(shí)現(xiàn)了這一目的，改進(jìn)的主要特征在于，干燥裝置包括一個(gè)用來(lái)在至少一個(gè)電路元件的區(qū)域產(chǎn)生空氣流的裝置。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生空氣流對(duì)于防止水在電路元件上沉積做出了貢獻(xiàn)。通過(guò)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的風(fēng)扇可以用相對(duì)較少的功率消耗產(chǎn)生這種空氣流。當(dāng)干燥裝置還包括用來(lái)加熱在至少一個(gè)電路元件的區(qū)域中的空氣的至少一個(gè)加熱器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行可靠性的進(jìn)一步改進(jìn)，這是因?yàn)樵谥辽僖粋€(gè)電路元件的區(qū)域中提高了空氣吸收水蒸汽的能力，因此降低了在電路元件上沉積的危險(xiǎn)。
按照本發(fā)明的開(kāi)關(guān)箱的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，干燥裝置包括一個(gè)冷卻件，用來(lái)將水與通過(guò)的空氣分離開(kāi)，所述冷卻件離開(kāi)所述至少一個(gè)電路元件一定距離，且干燥裝置還包括一個(gè)排水件，用來(lái)把已經(jīng)分離的水由開(kāi)關(guān)箱排出。因此，有效地降低了開(kāi)關(guān)箱內(nèi)的空氣濕度，從而減小了水在所述至少一個(gè)電路元件上沉積的危險(xiǎn)。因此，當(dāng)產(chǎn)生氣流的裝置可運(yùn)行的產(chǎn)生空氣流時(shí)可以以特別有效的方式實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)箱內(nèi)空氣濕度的降低，所產(chǎn)生的空氣流在所述開(kāi)關(guān)箱內(nèi)循環(huán)，并且流過(guò)所述至少一個(gè)電路元件以及所述冷卻件，從而在開(kāi)關(guān)箱內(nèi)循環(huán)的空氣可以連續(xù)地吸收水汽，隨后水汽在冷卻件上被分離開(kāi)，并且通過(guò)排水孔由開(kāi)關(guān)箱中排出。
當(dāng)加熱器和冷卻裝置包括安裝在開(kāi)關(guān)箱中的一個(gè)Peltier件時(shí)證明是特別實(shí)用的。在本發(fā)明的這個(gè)典型的實(shí)施例中，當(dāng)產(chǎn)生氣流的裝置包括由Peltier件分開(kāi)的一個(gè)板狀導(dǎo)流件時(shí)可以產(chǎn)生空氣流的有效循環(huán)，其中所述至少一個(gè)電路元件設(shè)置在導(dǎo)流件面向Peltier件在運(yùn)行過(guò)程中比較熱的部分的那一側(cè)。當(dāng)設(shè)置一個(gè)控制裝置時(shí)可以適應(yīng)不同的大氣條件，該控制裝置根據(jù)在開(kāi)關(guān)箱內(nèi)和/或外面的溫度和/或空氣濕度控制干燥裝置。
如由上面對(duì)按照本發(fā)明的開(kāi)關(guān)箱的解釋也可以看到的那樣，提供了一種用于使風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的方法，其中由被容納在一個(gè)開(kāi)關(guān)箱中的至少一個(gè)電路元件控制該風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)，并且阻止凝結(jié)水在所述至少一個(gè)電路元件上沉積，所述方法的基本特征在于，在所述至少一個(gè)電路元件的區(qū)域中產(chǎn)生一股空氣流，用來(lái)防止水在所述至少一個(gè)電路元件上沉積，其中可以對(duì)在所述至少一個(gè)電路元件的區(qū)域中的空氣進(jìn)行加熱。在按照本發(fā)明的方法的一個(gè)典型的實(shí)施例中，在與電路元件離開(kāi)一定距離的一個(gè)冷卻件上將凝結(jié)水分離開(kāi)，并且由開(kāi)關(guān)箱將凝結(jié)水排出。雖然無(wú)源的冷卻件也在本發(fā)明的范圍以內(nèi)，但是已發(fā)現(xiàn)采用一個(gè)Peltier件作為有源的冷卻件特別實(shí)用，該件同時(shí)加熱所述至少一個(gè)電路元件的區(qū)域中的空氣。其中，可以根據(jù)在所述開(kāi)關(guān)箱內(nèi)和/或外面的溫度和/或空氣濕度控制空氣流的產(chǎn)生和/或冷卻件的致動(dòng)。
在本文件的其余部分包括參考著附圖更具體地?cái)⑹霰景l(fā)明的整個(gè)內(nèi)容，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳
具體實(shí)施例方式
可以將按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開(kāi)關(guān)箱做成一個(gè)完全被包封起來(lái)的開(kāi)關(guān)箱，它具有一個(gè)箱門，在運(yùn)行過(guò)程中此門是關(guān)閉起來(lái)的。在該開(kāi)關(guān)箱中設(shè)置有許多導(dǎo)電元件和/或電路元件，其中所述電路元件可以設(shè)置在一塊或多塊電路板20上，如示例性地在圖1中示出的那樣。進(jìn)而，也可以將一個(gè)干燥裝置容納在開(kāi)關(guān)箱10中，其中按照在圖1中示出的本發(fā)明的實(shí)施例，所述干燥裝置包括設(shè)置在電路板下方的一個(gè)風(fēng)扇30，設(shè)置在相對(duì)于由所述風(fēng)扇30產(chǎn)生的空氣流的上游并且在風(fēng)扇30后面的一個(gè)加熱器32，用作電路板20的支承件的一塊導(dǎo)流板34，以及設(shè)置在所述電路板的上游并且在導(dǎo)流板34的不面向電路板的那一側(cè)邊的一個(gè)冷卻件36。
風(fēng)扇30產(chǎn)生方向朝向電路板20的一股氣流，該風(fēng)扇設(shè)置在非?？拷娐钒宓奈恢?，在它的下方，并且在導(dǎo)流板34的面向電路板的那一側(cè)上，其中借助于以加熱線圈實(shí)施的一個(gè)加熱器32將空氣流加熱，從而被加熱的空氣可以吸收大量的空氣中的水汽，并且在電路板上不會(huì)出現(xiàn)空氣中水汽的凝結(jié)。在移動(dòng)通過(guò)電路板20之后，在開(kāi)關(guān)箱10內(nèi)使空氣流偏轉(zhuǎn)，并且隨后流過(guò)冷卻件36，此冷卻件設(shè)置在導(dǎo)流板34的不面向電路板20的那一側(cè)邊。
在圖1中示出的按照本發(fā)明的那個(gè)實(shí)施例中，冷卻件36以一個(gè)無(wú)源的冷卻件實(shí)施，并且基本上包括由導(dǎo)熱材料比如銅或鋁制成的一個(gè)本體構(gòu)成，它與開(kāi)關(guān)箱外面的環(huán)境空氣接觸，當(dāng)環(huán)境空氣的溫度降低到下降時(shí)，在開(kāi)關(guān)箱10內(nèi)的冷卻件36的周邊表面的溫度也下降，因此，如果環(huán)境溫度下降到低于露點(diǎn)的一個(gè)溫度值，即降低到大約5℃或者更低，被包含在通過(guò)的空氣中的水汽會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)。在冷卻件36上被分離開(kāi)的水借助于排水管38由開(kāi)關(guān)箱10中排出，其中設(shè)置在排水管38的上端的一個(gè)漏斗40收集凝結(jié)水。
一個(gè)相應(yīng)的控制裝置適當(dāng)?shù)乜刂浦趫D1中示出的干燥裝置，該控制裝置也可被容納在開(kāi)關(guān)箱10中，使得周圍溫度已經(jīng)降低到5℃值或者更低之前和/或開(kāi)關(guān)箱內(nèi)和/或外的空氣濕度超過(guò)80％值之前風(fēng)扇30和加熱器32不開(kāi)始工作。當(dāng)空氣濕度達(dá)到低于70％的數(shù)值時(shí)，可以使干燥裝置停止工作。與為了防止水在電路板上凝結(jié)需要加熱開(kāi)關(guān)箱的整個(gè)內(nèi)部空間的先有技術(shù)的干燥裝置相比，可以用較少的功率消耗使在圖1中示出的開(kāi)關(guān)箱10工作，這是因?yàn)橹辉陔娐钒宓膮^(qū)域需要加熱，同時(shí)，在開(kāi)關(guān)箱10內(nèi)循環(huán)并且流過(guò)冷卻件36的空氣實(shí)現(xiàn)由于空氣中的水汽在冷卻件36上凝結(jié)而連續(xù)地將開(kāi)關(guān)箱干燥并且借助于排水管38將凝結(jié)水排出。
在圖2中示出的按照本發(fā)明的實(shí)施例與在圖1中示出的實(shí)施例不同主要在于使用了形式為Peltier件130的加熱器代替加熱線圈形式的加熱器。將Peltier件130布置成使得在運(yùn)行條件下它的加溫側(cè)132設(shè)置于導(dǎo)流板34與電路板20相同的那一側(cè)。由Peltier件130的加溫側(cè)132加熱的空氣流過(guò)電路板20，且氣流管道35使氣流偏轉(zhuǎn)，從而在運(yùn)行條件下空氣流過(guò)Peltier件130的在導(dǎo)流板34不面向電路板20的那一側(cè)的冷卻側(cè)136。由此，Peltier件被用作一個(gè)有源的冷卻件，其中在開(kāi)關(guān)箱內(nèi)循環(huán)的空氣中所包含的水在冷卻側(cè)凝結(jié)，并且借助于漏斗40將水收集起來(lái)，接著通過(guò)排水管道38使水由開(kāi)關(guān)箱排出。在圖2中所示的布置能夠即使在5℃以上的環(huán)境溫度由于附加的冷卻而使包含在開(kāi)關(guān)箱內(nèi)的空氣干燥，該冷卻可以由Peltier件實(shí)施。由于這種布置，在開(kāi)關(guān)箱內(nèi)的空氣濕度超過(guò)一個(gè)預(yù)先確定的極限數(shù)值例如80％時(shí)可以實(shí)現(xiàn)干燥而與周圍溫度無(wú)關(guān)。當(dāng)空氣濕度保持在70％的數(shù)值或者以下時(shí)，相應(yīng)的控制裝置可以自動(dòng)地使Peltier件130和風(fēng)扇30停止工作。另外，為了控制干燥裝置的工作，將溫度和空氣濕度的測(cè)量結(jié)合起來(lái)是可能的。
這樣在已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明之后，應(yīng)該很清楚，在本發(fā)明中可以實(shí)現(xiàn)多種改進(jìn)，而不偏離下面的權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開(kāi)關(guān)箱(10)，它帶有被容納在所述開(kāi)關(guān)箱(10)中的至少一個(gè)電路元件(20)和用來(lái)防止水所述至少一個(gè)電路元件(20)上沉積的干燥裝置，其特征在于，所述干燥裝置包括用來(lái)在所述至少一個(gè)電路元件(20)的區(qū)域中產(chǎn)生空氣流的裝置(30)。
2.按照權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)箱(10)，其特征在于，所述干燥裝置包括至少一個(gè)加熱裝置(32；132)，用來(lái)加熱所述至少一個(gè)電路元件(20)附近的空氣。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)關(guān)箱(10)，其特征在于，所述干燥裝置包括冷卻件(36；136)，用來(lái)把水由流過(guò)的空氣中分離，所述冷卻件與所述至少一個(gè)電路元件(20)間隔開(kāi)，所述干燥裝置還包括至少一個(gè)排水件(38，40)，用來(lái)將已經(jīng)分離出的水由所述開(kāi)關(guān)箱(10)排出。
4.按照權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)箱(10)，其特征在于，產(chǎn)生流動(dòng)的裝置(30)可操作的用來(lái)產(chǎn)生一股空氣流，所述空氣流在所述開(kāi)關(guān)箱(10)內(nèi)循環(huán)，并由此流過(guò)所述至少一個(gè)電路元件(20)和所述冷卻件(36；136)。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的開(kāi)關(guān)箱(10)，其特征在于，所述加熱裝置(132)和所述冷卻件(136)包括Peltier件(130)。
6.按照權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)箱(10)，其特征在于，產(chǎn)生氣流的裝置(30)包括與所述Peltier件(130)交替的板狀的導(dǎo)流件(34)，其中在運(yùn)行狀態(tài)所述至少一個(gè)電路元件(20)設(shè)置在所述導(dǎo)流件(34)面向所述Peltier件(130)的加熱部分的一側(cè)。
7.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)箱(10)，其特征在于，控制裝置根據(jù)在所述開(kāi)關(guān)箱(10)內(nèi)和/或外面的溫度和/或空氣濕度控制所述干燥裝置。
8.一種用于使風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行的方法，其中，通過(guò)被容納在開(kāi)關(guān)箱(10)中的至少一個(gè)電路元件(20)控制所述風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)，且其中阻止凝結(jié)水在所述至少一個(gè)電路元件(20)上沉積，其特征在于，在所述開(kāi)關(guān)箱(10)的在所述至少一個(gè)電路元件(20)的區(qū)域的內(nèi)部空間內(nèi)產(chǎn)生一股空氣流，用來(lái)防止水在所述至少一個(gè)電路元件(20)上沉積。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，加熱在所述至少一個(gè)電路元件(20)的所述區(qū)域中的空氣。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在與所述至少一個(gè)電路元件(20)間隔開(kāi)的冷卻件(36；136)處將凝結(jié)水分離出，并且使所述凝結(jié)水由所述開(kāi)關(guān)箱(10)排出。
11.按照權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，用Peltier件(130)加熱空氣，所述Peltier件也用作冷卻件(36；136)。
12.按照權(quán)利要求8到11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)在所述開(kāi)關(guān)箱內(nèi)和/或外面的溫度和/或空氣濕度控制空氣流的產(chǎn)生、空氣的加熱和/或冷卻件(36；136)的致動(dòng)。
全文摘要
一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開(kāi)關(guān)箱，它帶有被容納在該開(kāi)關(guān)箱中的至少一個(gè)電路元件和用來(lái)防止水至少一個(gè)電路元件上沉積的干燥裝置，其中干燥裝置包括用來(lái)在至少一個(gè)電路元件的區(qū)域中產(chǎn)生空氣流的一個(gè)裝置，該裝置包括一個(gè)Peltier件。
文檔編號(hào)H05K5/02GK1685149SQ03823103
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者P·阿亨巴赫 申請(qǐng)人:通用電氣公司