用于旋转风力涡轮机塔架中电缆间隔板的单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种风力涡轮机，其具有风力涡轮机塔架，机舱设置在塔架顶部，带一片以上风力涡轮机叶片的转子轮毂可转动安装至机舱。电缆扭转系统设置在风力涡轮机塔架内，从机舱底部悬挂而下。该电缆扭转系统包括若干块具有若干导向装置的电缆间隔板，该导向装置将电缆从机舱引导向风力涡轮机塔架底部。具有接合指状物的第一和第二元件连接至两相邻的电缆间隔板，用于彼此接触。当机舱偏航时，第一元件相对第二元件旋转，并因此将指状物彼此接触。然后当机舱继续以相同方向偏航时，该两个元件一起旋转。这使得当机舱偏航时，每块电缆间隔板沿系统长度统一地旋转。由于第一元件相对第二元件的旋转角不能超过最大允许角度，这还使得机舱偏航期间，作用在电缆上的弯曲力和磨损降低。
【专利说明】用于旋转风力涡轮机塔架中电缆间隔板的单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风力涡轮机，包括:
[0002]-风力涡轮机塔架，其具有内侧、底部、以及顶部；
[0003]-机舱，其设置在风力涡轮机塔架顶部，其中该机舱连接至至少一个偏航单元，该单元用于相对于风力涡轮机塔架转动机舱；
[0004]-转子轮毂，其可转动地安装至机舱，至少一片风力涡轮机叶片安装至该转子轮毂；
[0005]-电缆扭转系统，设置在风力涡轮机塔架内侧，该电缆扭转系统包括若干电缆间隔板，这些电缆间隔板连接至至少一个悬挂元件，其中这些电缆间隔板沿电缆扭转系统的长度方向分布并包括若干导向装置，这些导向装置用于引导若干电缆从机舱底部伸出并进入风力涡轮机塔架内侧，引向风力涡轮机塔架底部。
技术背景
[0006]众所周知，将位于风力涡轮机塔架顶部的机舱产生的电能，传输至位于风力涡轮机底部的电缆，需使用另一套沿塔架内侧延伸的电缆。位于塔架内侧的电缆通常连接至发电机、转换器、或其他机舱内的电气设备，并且塔架底部的电缆通常连接至在地下或沿海床延伸至例如变电站或另一个站点的电缆。
[0007]为了使机舱能够相对于风力涡轮机塔架进行偏航运动，这些电缆设置在塔架中央，这样可以最小化电缆的拖拽，并且扭转成为最重要的问题。电缆通常从塔架自由悬挂并经常沿若干环/架和/或所谓的电缆指状物向下引导，使得电缆仅被引导至强制转动。这种电缆指状物通常位于接近风力涡轮机塔架顶部和/或安装在机舱底部。电缆指状物通常固定安装在电缆上或环绕电缆，并配有凹口或孔使电缆延伸穿过其中。当机舱发生偏航时，自由悬挂的电缆会扭转超过一定长度，在扭转期间由于电缆形成螺旋状，造成下部的电缆被提升。为了补偿这种情况，通常在自由悬挂的电缆底部形成所谓的电缆弯曲部分。
[0008]当电缆被扭转时，电缆将趋向于保持最低水平的势能，这意味着电缆的最重部分(上部)比最轻部分(下部)扭转得更小。这意味着塔架底部的电缆间隔板将会有种趋向，即当机舱由于重力作用在电缆和电缆间隔板上而偏航时才会发生扭转。在一段短的长度上发生高速扭转或大部分扭转会导致电缆与导向结构之间的摩擦，这会增加电缆的磨损并大幅缩短电缆的寿命。这还会导致堵塞电缆造成热冷却条件变化，从而使电缆的温度升至缩短电缆的寿命的不可接受的水平。
[0009]现今的风力涡轮机通常包括这样一种模块或功能，可以感应到机舱的偏航或电缆的扭转。当该模块或功能感应到电缆或机舱达到最大扭转阈值，然后风力涡轮机停止并将电缆或机舱回转至初始位置，例如O度，从而使电缆解开。导向结构通常设计为可运行最大扭转量为±720至1080度；有些甚至达到±1800度。
[0010]从美国专利US2010/0247326A1可以得知上述的技术方案。若干电缆从机舱主结构自由悬挂而下，电缆位于塔架中央。引导电缆穿过若干圆形板上沿板外边缘设置的多个孔，其中电缆设置成束。这些板使用夹紧件固定在吊线或吊杆各自的位置，其中该吊线或吊杆连接至机舱。最下面的板用固定件连接至风力涡轮机内侧壁，使得当电缆扭转时，该最下面的板不会相对塔架转动。由于电缆是通过板上的孔来固定到位的，当电缆扭转时，在板的上侧和下侧电缆会弯曲，随着时间推移这会损坏电缆并必须更换电缆，结果导致停机耽误时间和提闻成本。
[0011]由于为了防止最下面的板旋转，电缆可从该板的孔中滑进滑出，这会快速磨损环绕电缆上导电材料的绝缘层。这个问题在一定程度上可以通过准备具有孔的板来解决，该板的边缘都被磨圆，但是由于每条电缆被扭转，电缆将会被迫对着这些边缘并会磨损以及失效，从而可能发生短路。另一缺点是电缆必须从底部往上安装或者从顶部向下安装，通过引导每条电缆及所有电缆穿过板上的若干孔。这是一道很繁琐且耗时的工序，而且成本高。
[0012]美国专利US2010/0247326A1所公开的技术方案的另一个问题是限制了电缆散热，因为电缆被设置成小束，在相对小的板上彼此相对靠近。板具有小直径的原因被认为是，试图将扭转时上下移动的电缆之间的距离最小化。小直径要求电缆移动更少，反之亦然，但是会增加电缆的变形和应力。进一步，由于使用小的间隔板，电缆束将更加紧凑，通过自然传导散发的热量更少。
[0013]中国实用新型专利CN202004388U公开了一种用于风力涡轮机的圆形电缆间隔板，该圆形电缆间隔板具有若干个从间隔板中部径向向外延伸的指状物。这些指状物形成若干条缝隙，这些缝隙用于容纳电缆。指状物的长度小于电缆的直径，因此使用夹紧带将电缆按并固定在缝隙中到位。当电缆扭转时，电缆会形成类似沙漏的形状，从而使电缆接触到接触表面的边缘。这种结构的缺点是:接触表面形成若干尖锐的边缘，这会破坏电缆绝缘层并最终造成电缆失效。而且，由于电缆由夹紧带固定到位，电缆在间隔板的两侧都会发生弯曲。随着时间推移，这也会破坏电缆。
[0014]中国实用新型专利CN201568227U公开了一种近似的电缆间隔板，其包括用于将电缆固定到位的指状物。这种技术方案也具有上述磨损和弯曲的缺点。这种技术方案必须逐步安装，以便将电缆设置在指状物之间。进一步，最外缘的指状物具有小于电缆直径的深度，并且电缆不会固定到位。因此，很高风险会出现其中一条电缆从指状物之间的位置中滑出。
[0015]发明目的
[0016]本发明的目的是提供一种电缆扭转系统，该系统以统一的方式转动各间隔板。
[0017]本发明的目的是提供一种用于旋转电缆间隔板的单元，该单元可安装至电缆扭转系统。
【发明内容】
[0018]本发明的目的通过这样一种风力涡轮机实现，其中:
[0019]-第一元件，用于牢固地连接至第一电缆间隔板，其中在安装时，该第一元件从该第一电缆间隔板向外延伸至第二电缆间隔板；
[0020]-第二元件，用于牢固地连接至该第二电缆间隔板，其中在安装时，该第二元件从该第二电缆间隔板向外延伸至该第一电缆间隔板；并且
[0021]-其中当机舱偏航时，该第一元件可相对于该第二元件转动，直至该第一元件的第一接触表面接触到该第二元件的第二接触表面，然后该第一元件和该第二元件一起旋转。
[0022]这使得每个电缆间隔板在机舱偏航时统一地旋转。使用两个接合元件，使得从机舱向下伸出的电缆沿电缆扭转系统长度方向统一地扭转。这进一步减小了作用在电缆上的弯曲力和电力电缆绝缘层的磨损。该两个接合元件可定位在所有或若干个由各电缆间隔板构成的节段中。该两个元件可彼此相对定位，使得当机舱位于其中立位置时，即偏航角度为O度，该两个接触表面相对于彼此偏移。通过相对于下电缆间隔板转动上电缆间隔板，使得两个元件相接触或接合，反之亦然。由于该两个元件的接合，该两个电缆间隔板随后一起或同时旋转。然后下电缆间隔板或上电缆间隔板可相对于相邻的第三电缆间隔板旋转，直至另一套接合的元件与该两个电缆间隔板彼此接触，以此类推。这使得，每个电缆间隔板相对于相邻的电缆间隔板的旋转，被限制至由该两个接合的元件确定的最大旋转角。该第一和第二元件形成一用于旋转电缆间隔板的单元，在电缆扭转系统被安装进风力涡轮机塔架内之后，可以将该单元安装到电缆扭转系统。
[0023]该电缆间隔板可由金属(例如铁或钢)、塑料(例如聚碳酸酯、聚酯或聚合物)、玻璃/有机纤维强化塑料/复合材料或其他合适的材料制成。如果电缆间隔板由金属制成，该间隔板可以至少部分覆盖有保护性和/或减小摩擦的塑料、涂层或表层。该电缆间隔板可通过一个或多个悬挂元件彼此连接，该悬挂元件为扭杆或弹簧或两条或以上的悬挂线或绳索。该悬挂线可由单条穿过所有电缆间隔板的线构成，其中各电缆间隔板可通过夹具或轴套装置连接至该线。若干条悬挂线可连接至两个相邻的电缆间隔板。
[0024]根据一个实施例，第三元件用于连接至该第一和第二元件的至少其中一个，其中当机舱偏航时，该第三元件用于引导该第二元件相对于该第一元件的轴向运动。
[0025]这使得该第一和第二元件被引导至彼此相对正确的位置，从而得到最佳接合，即两个接触表面彼此对准。当上电缆间隔板相对于下电缆间隔板旋转时，第三元件用于保持该第一和第二元件彼此对准。该第三元件可用于引导该第二元件相对于该第一元件的轴向和/或径向运动，反之亦然。该第三元件进一步使得电缆间隔板彼此相对轴向对准，从而消除电缆间隔板任意的横向运动或至少将该横向运动降至最低。
[0026]该第三元件可由该第一或第二元件的一部分构成，以便确保大负载能够在该两个元件之间接合和传输。另外，该第三元件可通过焊接、胶合、粘接或其他合适的固定技术手段、或使用紧固装置如螺栓、螺母、螺钉、铆钉或其他合适的紧固装置，牢固地连接至该第一或第二元件。该第三元件可选地可通过上述的紧固技术或紧固装置直接连接至该第一或第二电缆间隔板，例如连接至该第一或第二电缆间隔板的一部分。随后该第一或第二元件可设置在该第三元件上并连接至其上，例如使用上述的紧固技术或紧固装置或衬套或套筒。
[0027]该第一、第二和/或第三元件可由金属如铁或钢、或塑料如聚碳酸酯、聚酯或聚合物、玻璃/有机纤维强化塑料/复合材料或其他合适的材料制成。
[0028]根据一个特殊实施例，该第三元件包括至少一个自由端，并且该第一或第二元件包括凹口，该凹口在安装时用于至少容纳该自由端的一部分，其中当机舱偏航时，该自由端可沿该凹口移动。
[0029]机舱的偏航会导致上电缆间隔板由于电缆被扭转而相对下电缆间隔板旋转，这会导致下电缆间隔板向上电缆间隔板沿大致轴向移动，反之亦然。通过将该第三元件进一步移进该凹口或沿着该凹口的长度方向移动，这使得该第三元件引导该第二元件相对于该第一元件进入正确的位置。该凹口可以是通孔或非通孔或延伸至该第一或第二元件主体的腔。该第三元件可以是具有圆形、椭圆形、矩形、三角形或其他横截面形状的管或杆状。另夕卜，该凹口可设置为槽或轨型，用于至少容纳该第三元件的自由端的一部分或者其端部的一部分。该凹口和/或槽可具有与该第三元件的外部结构和/或其端部相同的形状和大小。
[0030]该第三元件和该凹口可选地可以由导向线装置代替，该导向线装置包括一条或多条导向线，其一端连接至该第一或第二元件的至少其中之一，或连接至电缆间隔板，例如通过弹性元件连接。另一端可连接至位于同一元件或另一元件或电缆间隔板上的另一弹性元件。该导向线可被引导穿过位于一个元件或两个元件或电缆间隔板上的一个或多个的滑轮。
[0031]根据一个实施例，该第一和第二元件的至少其中之一包括至少一个第一指状物，该第一指状物从该元件的外表面向外延伸，并且另一个元件包括至少一个第二指状物，该第二指状物从该元件的外表面向外延伸，其中该第一和第二接触表面分别位于两个指状物上。
[0032]这使得每个电缆间隔板利用两个第一元件之间的机械连接进行旋转。该第一和/或第二指状物可设置为具有平面的或弯曲的接触表面，如凸面或凹面，的龙头或者销。该指状物优选包括平面的接触表面，以减小摩擦并加强该两个元件之间的接合。该第一和第二指状物可彼此相对反向平行延伸。另外，该第一和第二指状物可向不同方向延伸，例如互相垂直的方向。可变形元件如塑料、橡胶或其他可变形材料可设置在一个或两个接触表面上，以吸收该两个接合元件之间的冲击。
[0033]该第一和/或第二指状物可具有2至20厘米的长度，优选为5至15厘米。该第一和/或第二指状物可具有最大I至10厘米的厚度，优选为2至5厘米。
[0034]该第一和/或第二元件可包括至少两个彼此相对设置的第一指状物，该两个第一指状物确定了在对面的元件上的相配合的第二指状物的运动的第一和第二端点。该配合的指状物可包括两个接触表面，分别用于与两个指状物的接触表面各自接触。这使得上电缆间隔板相对于下电缆间隔板在第一旋转角和第二旋转角之间旋转。这防止上电缆间隔板相对于下电缆间隔板以任意偏航方向旋转超过最大允许角度，从而减小作用在电缆上的弯曲力和磨损。该第一和第二旋转角可基于电缆扭转系统的最大允许扭转量、长度、以及电缆间隔板的数量来确定。至少三个第一指状物可设置在该两个元件的其中之一上，同时至少两个第二指状物可设置在另一个元件上，以加强该两个元件之间的接合并减小各指状物的负载。
[0035]该电缆扭转系统可具有5至20米的长度，优选为10至15米，和/或包括沿其长度方向分布的5至20个节段。该电缆扭转系统可用于执行±360至1800度的最大允许扭转，优选为±720至1080度。该第一元件可设置为相对于该第二元件在最大扭转时具有±30至210度之间的第一和/或第二旋转角。这还可确定两个相邻的电缆间隔板之间的最大允许旋转量。这些指状物可彼此相对成角度，使得它们形成30至180度的夹角，优选为60至120度。
[0036]根据一个特殊实施例，该第一和第二元件的至少其中之一设置为半离合爪，其中各个指状物位于一个侧面并朝向另一个元件。
[0037]这使得该两个接合元件设置为离合爪机构，该机构包括两个半离合器，每个半离合器包括预定数量、彼此相对的互动指状物。该两个元件的每一个可包括连接至若干齿状第一指状物的板，如一个、两个、三个、四个、五个或更多。这些指状物可形成该板的一部分或可通过任何已知的紧固技术如焊接或胶合、或紧固装置如螺钉或螺栓，连接至该板。或者，可省略其中一个半离合器，然后使用包括板状中央主体的元件来替代，其中指状物连接至该板的边缘或形成该板的一部分。
[0038]根据一个特殊实施例，该第一元件包括第一端面，该第一端面面向该第二元件的第二端面，其中当机舱偏航角度为O度时，该两个端面彼此分离，并且当该第一元件相对于该第二元件旋转时，该第二端面朝向该第一元件轴向靠近，并越过该第一端面。
[0039]该第一和第二元件可置于第一位置，在该位置当上电缆间隔板相对于下电缆间隔板并未转动时，该两个元件上的指状物完全脱离并分隔开。然后通过将该第二元件相对于并朝向该第一元件按螺旋方向移动，该第二元件的指状物随后可与该第一元件的指状物进行接合。这使得该两个接合元件以简单的方式彼此接触。因为两个电缆间隔板一起移动，该两个元件之间的接合也可防止下电缆间隔板朝上电缆间隔板作进一步移动。这防止了该节段附近的电缆由于机舱持续朝相同方向偏航而经受任何进一步的弯曲力和磨损。
[0040]当机舱位于其中间位置，即偏航角度为O度时，该第一端面可置于距离该第二端面I至50毫米处，优选为5至30毫米处。当该两个接触表面彼此接触时，该第二端面另外会接触到该第一元件的侧面。
[0041]根据一个实施例，该第一和第二元件的至少其中之一连接至中间元件的一端，该中间元件的另一端连接至各电缆间隔元件。
[0042]该第一或第二元件可连接至管段或杆段的中间元件。该第一或第二元件可位于该中间元件的一端上或附近。该中间元件的另一端可用于直接连接或经安装板连接至各电缆间隔元件。这使得该第一和第二元件位于其中一块电缆间隔板的附近。该第一和第二元件可分别连接至第一和第二中间元件，其中这两个中间元件可具有相同或不同的长度。这使得该第一和第二元件位于离其中一块电缆间隔板预定距离处，例如位于由电缆间隔板构成的节段的中间。
[0043]该第三元件可连接至该第二元件的中心，并且该凹口可位于该第一元件的中心，反之亦然。该第三元件可设置为管段或杆段的可移动元件，该第三元件可通过衬套或任何已知的紧固装置如螺栓、螺母、螺钉、销、或类似物连接至该结构。该第三元件可延伸进各个中间元件的腔内，并且可选地，还可进入到另一个中间元件的腔内。该第三元件可安装至任意一个中间元件和/或任意第一和第二元件。如果仅第一或第二元件连接至中间元件，那么该第三元件可延伸进位于电缆扭转系统相邻节段内的第一元件、第二元件、或中间元件的腔内。
[0044]该第一元件和/或该第二元件可连接至设在电缆间隔板中央的扭杆或弹簧。该扭杆或弹簧可连接至两相邻电缆间隔板或最上面和最下面的电缆间隔板。
[0045]该第三元件可具有30至70毫米的最大外径或厚度，优选为40至60毫米。该第一元件的凹口和/或该中间元件的腔可具有O至10毫米的最大内径或厚度，优选为I至5毫米，大于该第三元件的最大外径或厚度。
[0046]根据一个实施例，最下面的电缆间隔板相对于机舱设置为安装至支承单元，该支承单元置于风力涡轮机塔架内侧。
[0047]这使得当机舱偏航时，电缆间隔板相对于机舱旋转，从而使得扭转从最上面的电缆间隔板开始。由于电缆相对于固定的电缆间隔板扭转而不是上下运动，因此引导电力电缆沿电缆扭转系统跟随电缆间隔板的旋转和/或向上运动。这减小了电缆导电材料的绝缘层的磨损。
[0048]最下面的电缆间隔板可位于距离机舱底部至少8米，优选为10米或以上。风力涡轮机塔架可具有至少75米的外部高度，优选至少80米，其中该机舱底部大致位于相同的高度。
[0049]根据一个实施例，导向装置形成若干开放式区域或封闭式区域，用于容纳至少其中一条电缆。
[0050]该导向装置可以是若干指状物或凸起物，沿电缆间隔板的边缘布置。指状物从电缆间隔板沿径向向外延伸，并在这些指状物之间形成若干开放式区域，这些区域用于容纳至少其中一条电缆。该开放式区域的深度和/或宽度大致对应于位于该区域内的电缆或电缆束的厚度。这使得电缆在开放式区域内松散地悬挂或分开悬挂，当电缆扭转时，这将正常发生在电缆上的应力最小化。该开放式区域可由沿指状物自由端设置的夹紧带、环、或线来封闭。该应力可进一步通过将该指状物设置为带一个或多个弧形侧面来减小，例如形成平凸或两面凸的形状，该指状物的厚度从两端向中间递增。
[0051]另外，该导向装置可以是若干设置在电缆间隔板内的通孔，形成了一封闭式区域，电缆位于该封闭式区域中。该通孔的直径大致对应于位于该孔内的电缆或电缆束的厚度。电缆可设置成小束，其中至少一束可置于每个孔中。这些孔可以彼此保持一定距离布置，或者至少两个为一组布置，每组之间保持一定距离。电缆可以自由或松散地悬挂在孔内，或可相对于电缆间隔板固定到位，如通过位于该板的一侧面或者两侧面上的夹紧装置或衬套/套筒，或通过电缆与孔的侧面之间轻微的摩擦。这些孔可沿电缆间隔板边缘和/或中央附近布置。这样即使风力涡轮机在高环境温度下最大限度地产能，也能将电缆保持在可接受的温度。
[0052]该电缆间隔板可以是圆形或多边形的盘或环。电缆间隔板的形状确定了带外接圆的外边缘，该外接圆的直径为30毫米或以上，优选为40至1500毫米。指状物或通孔可具有30至200毫米的长度或直径，优选为50至150毫米。可以在电缆间隔板的外边缘处或附近设置三个或多个指状物或通孔，优选为5至15个。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]本发明仅通过实例并参照附图进行描述，其中:
[0054]图1示出了风力涡轮机的示范实施例；
[0055]图2示出了电缆扭转系统中，用于旋转电缆间隔板的单元的第一元件的示范实施例；
[0056]图3示出了电缆扭转系统中，用于旋转电缆间隔板的该单元的第二元件的示范实施例；
[0057]图4a_b示出了根据本发明的该单元的第二示范实施例；
[0058]图5a_b示出了图4所示的该单元安装至一示范电缆扭转系统；
[0059]图6不出了图5所不的其中一个电缆间隔板的横截面；
[0060]图7示出了图4所示的该单元处于第一位置的横截面；
[0061]图8a_b示出了图5所示的电缆扭转系统，其具有若干设置在引导装置中的电缆；以及
[0062]图9示出了连接至最下面的电缆间隔板的支承单元的示范实施例。
[0063]在下文中，将逐一描述附图，并且图中可见的不同部件和位置在各附图中标以相同的序号。并非所有在指定附图中示出的部件或位置都必须与该附图一并描述。
【具体实施方式】
[0064]图1示出了一种风力涡轮机I的示范性实施例，其包括风力涡轮机塔架2和机舱3，该机舱3设置在风力涡轮机塔架2的顶部。该机舱3可连接至一个或多个位于风力涡轮机塔架2顶部的偏航轴承(图未示出)，使得机舱3可相对于风力涡轮机塔架2偏航。设置用于确定机舱3相对其初始位置的偏航或扭转的独立电路(图未示出)，可连接至偏航轴承。风力涡轮机塔架2可包括一个或多个安装在彼此顶部的塔架节段2a-d。转子轮毂4通过转轴(图未示出)可旋转地安装至机舱3。一块或多块风力涡轮机叶片5可通过轴安装至转子轮毂4，该轴从转子轮毂中心向外延伸出。至少两片，优选三片风力涡轮机叶片5a-c，可安装至转子轮毂4，这些风力涡轮机叶片5在该处形成旋转平面。风力涡轮机塔架2可安装至从地平面7向上延伸的基座6上。
[0065]风力涡轮机叶片5可包括叶根8，用于安装至转子轮毂4。风力涡轮机叶片5可包括尖端9，该尖端9设置在叶片5的自由端。风力涡轮机叶片5沿叶片长度方向具有气动外形。风力涡轮机叶片5可由纤维强化塑料或者复合材料制成，例如由玻璃、碳、或有机纤维制成的纤维，这些材料形成层压体。该层压体可使用树脂如环氧树脂，由外部系统如真空注射系统注入成型。
[0066]图2示出了第一元件10的示范性实施例，该第一元件10用于连接至电缆扭转系统12内的电缆间隔板11。该第一元件10可设置为半离合爪，其包括板13和一个或多个指状物14、15。该板13可包括第一侧面16a和第二侧面16b。齿状的指状物14、15可连接至其中一个侧面16。该指状物14、15可从该第一元件10向外延伸。该指状物14、15可与板13形成的平面平行，如从板的侧面16a向外延伸。优选地，两个指状物14、15可彼此相对成一预定角度设置，例如彼此背向。该指状物14、15可形成板13的一部分。
[0067]在安装时，该板13可连接至电缆间隔板11，例如通过中间元件连接。孔17，例如通孔，可设置在板13内。该孔17可用于容纳中间元件或扭杆或扭簧式的悬挂元件(图未示出)，该中间元件或悬挂元件可连接至电缆扭转系统12内的至少两块电缆间隔板。其中一个侧面16还形成了端面，在安装时该端面面向第二元件18。
[0068]第一接触表面19可位于一个或两个指状物14、15上，例如在该指状物的侧面。第二接触表面20可位于一个或两个指状物14、15上指状物，例如在该指状物的另一侧面。这两个接触表面19、20可设置成使得它们彼此背离，例如相反方向和/或彼此成一角度，例如锐角。当该两个元件10、18开始进行结合时，这些接触表面19、20可用于接触该第二元件18的相配合的接触表面21、22。该指状物14、15可以是梯形、环形、或扇形元件，其具有平面的接触表面19、20。
[0069]一个或多个安装工具23可设置在板13上。该安装工具23可用于将第一元件10安装至电缆间隔板11。该安装工具23可以是安装孔，例如通孔，用于容纳紧固装置，如螺栓、螺母、螺钉、铆钉、或其他类似物，以将第一元件10牢固地安装至电缆间隔板11。
[0070]该第一元件10可由金属如铁或钢、或塑料如聚碳酸酯、聚酯或聚合物、玻璃/有机纤维强化塑料/复合材料或其他合适的材料制成。该指状物14、15可具有2至20厘米的长度。该指状物14、15和/或板13可具有I至10厘米的最大厚度。
[0071]图2示出了第二元件18的示范性实施例，该第二元件18用于连接至电缆扭转系统12内的电缆间隔板24。该第二元件18可包括板型的中央主体25，该主体25具有第一侧面26a和第二侧面26b。一个或多个龙头或销型的指状物27、28从中央主体25向外延伸。这些指状物27、28可与由中央主体25构成的平面平行的方向向外延伸，例如从板的边缘向外延伸。优选地，两个指状物27、28可彼此相对成一预定角度设置，例如彼此背离。该指状物27、28可形成中央主体25的一部分。
[0072]该中央主体25可在安装时，例如通过中间元件连接至电缆间隔板24。孔29，例如通孔，可设置在该中央主体25内。该孔29可用于容置中间元件或扭杆或扭簧式的悬挂元件(图未示出)，该中间元件或悬挂元件可连接至该电缆扭转系统12中的至少两块电缆间隔板。其中一个侧面26还形成端面，该端面在安装时朝向该第一元件10。
[0073]第一接触表面21可位于其中一个或两个指状物27、28上，如在指状物的侧面上。第二接触表面22可位于其中一个或两个指状物27、28上，如在指状物的另一侧面上。设置这两个接触表面21、22，使得它们彼此背离，如以相反方向背离。当两个元件10、18开始进行结合时，接触表面21、22可用于接触该第一元件10的接触表面19、20。这两个指状物27、28可以是带有平坦接触表面21、22的细长元件。
[0074]该第二元件18可由金属如铁或钢、塑料如聚碳酸酯、聚酯或聚合物、玻璃/有机纤维强化塑料/复合材料或其他合适的材料制成。该指状物27、28可具有2至20厘米的长度。该指状物27、28和/或该中央主体25可具有I至10厘米的最大厚度。
[0075]图4示出了根据本发明的电缆扭转系统12内的用于旋转电缆间隔板11、24的单元30的第二实施例。由第一元件10和第二元件18 —起构成单元30。
[0076]至少第二元件18可连接至中间元件31，例如在该中间元部件31的其中一端连接。该中间元件31的另一端用于连接至电缆间隔板11、24，例如通过安装板32连接。该安装板32可包括若干安装孔33，例如通孔，如图4a所示。该孔33可用于容置紧固装置，如螺栓、螺母、螺钉、铆钉、或其他类似物，用于将该中间元件31牢固地安装至电缆间隔板24。优选地，可在该安装板32上设置至少4个或6个安装孔33。该中间元件31可设置为管段，该管段内部形成腔，该腔连接至管段两端的开口。管段或杆段的第三元件34可设置在该第一元件10和该第二元件18之间。该第三元件34可以构成单元30的一部分。该第三元件34可在机舱3偏航以获得最佳连接时，用于相对于该第一元件10引导该第二元件18的运动。最佳连接定义为一个位置，在这个位置两个接触表面19、20、21、22彼此对准从而得到大接触面积。该第三元件34可用于相对于该第一元件10至少沿轴向引导第二元件18，其中该方向为平行于电缆扭转系统12的轴向。该第三元件34可由金属如铁或钢、或塑料如聚碳酸酯、聚酯或聚合物、玻璃/有机纤维强化塑料/复合材料或其他合适的材料制成。
[0077]该第二元件18可设置在该中间元件31上，使得端面26a面向端面16a以及该第二元件18的指状物14、15，如图4b所示。另一侧面26b可设置成使其面向该中间元件31的安装板32。该第三元件34可用于在安装时将该第一和第二元件10、18彼此对准，使得该第二元件18相对于该第一元件10的运动被限制为轴向运动(以箭头35标示)。当机舱3偏航时，该第三元件34可使得该第一和第二元件10、18的至少其中之一，优选为第一元件10，额外或可选地相对于第二元件18旋转(以箭头36标示)。
[0078]图5示出了该单元30安装在示范性电缆扭转系统中，其中该第一元件10可连接至第一电缆间隔板11并且该第二元件18可通过中间元件31连接至第二电缆间隔板24。各电缆间隔板11、24可通过两条或多条悬挂线37或悬挂绳彼此连接。如图5a-b所示，该悬挂线37可由若干条悬挂线37 ’、37 ”、37 ’ ’ ’构成，这些悬挂线连接至两块相邻的电缆间隔板 11、24。
[0079]该电缆间隔板11、24可以是具有若干导向装置38的盘或环，导向装置38用于引导若干从机舱3向下延伸出来的电缆。该电缆间隔板11、24可包括板状的内部支承元件39，该支承元件39连接至环形板状的外部支承元件40，该导向装置38设置在该外部支承元件40上。各电缆间隔板11、24沿电缆扭转系统12的长度形成若干节段，该单元30设置在节段中。
[0080]该电缆间隔板11、24可由金属(例如铁或钢)、塑料(例如聚碳酸酯、聚酯或聚合物)、玻璃/有机纤维强化塑料/复合材料、或其他合适的材料制成。在该电缆间隔板11、24的金属部分可设置有保护性的和/或减小摩擦的塑料、涂层或表层(图未示出)。
[0081]该第一元件10可相对于该第二元件18安置，使得该指状物14、15可相对于指状物27、28偏移，如图5b所示。由于电缆的扭转(图未示出)，至少一块电缆间隔板11相对于另一块电缆间隔板24旋转。该指状物14、15、27、28可设置成当该第二元件18向该第一元件10移动时，两个配合的指状物彼此相互形成接触。
[0082]图6示出了电缆间隔板11、24的横截面，其中该第一元件10的侧面16a接触到电缆间隔板11、24的第一侧面41。安装板32面向电缆间隔板11、24的侧面可接触到电缆间隔板11、24的第二侧面42。该安装板32和该板13可通过紧固装置43如螺栓、螺母、螺钉、或其他类似物，连接为一体，该紧固装置43可穿过孔23、33以及电缆间隔板11、24中的孔(图未示出)或开口。
[0083]该第三元件34可设置为可移动元件，在安装时其用于安置在第一和第二元件10、18的孔17、29内。如图6所示，该第三元件34可穿过该第二元件18并伸入该中间元件31的凹口 44内。该第三元件34可额外或可选地穿过该第一元件10并伸入另一中间元件31’的凹口 45内。凹口 44、45可构成通孔的一部分，该通孔连通至中间元件31、31’的两端开口。凹口 44、45可用于容纳该第三元件34，使得当机舱3偏航时，该第三元件34可滑进凹口 44、45。该第三元件34可以通过紧固装置(图未示出)如螺栓、螺钉、定位销、或其他类似物，连接至其中一个元件10、18。紧固装置可放置至孔46中，如通孔，该孔46位于各个元件18以及第三元件34内。
[0084]该第三元件34具有30至70毫米之间的最大外径或厚度。该元件31的凹口 44、45和/或孔17、29的最大内径或厚度于比第三元件34的最大外径或厚度大O至10毫米。
[0085]图7示出了该单元30处于第一位置的横截面，在该第一位置，机舱3以及该单元30处于中间位置，即偏航角度为O。在该位置，该第一元件10与该第二元件18分离，使得在配合指状物14、15、27、28上的第一和第二接触表面19、20、21、22彼此相对偏离。两个端面16a、26a彼此分离，使得指状物14、15的端面14a、15a置于距指状物27、28如其端面26a
一预定的距离。
[0086]该第一指状物27可确定用于旋转的第一端点，如第一元件10相对于第二元件18以第一方向的径向运动。该第一端点可定义为第一接触表面19、21彼此接触的位置。该第二指状物28可确定旋转的第二端点，如第一元件10相对于第二元件18以相反方向的径向运动。第二端点可定义为第二接触表面20、22彼此接触的位置。该两个端点还确定了第一元件10以及电缆间隔板11的第一和第二旋转角。配合的指状物14、15、27、28可设置成使得其在任一端点处彼此接触。
[0087]当机舱3处于其中间位置时，第一端面14a、15a可放置在距离第二端面26al至50毫米处，优选为5至30毫米。当两个接触表面19、20、21、22相互接触时，端面26a另外接触到该第一元件10的侧面16a。
[0088]当机舱3偏航时，电缆扭转造成第一电缆间隔板11相对于第二电缆间隔板24旋转36。第二电缆间隔板24继而第二元件18然后向第一电缆间隔板11继而第一元件10轴向移近。随着第一元件10相对于第二元件18继续旋转，端面26a移动越过端面14a、15a。当第二元件18到达第二位置，第一和第二接触表面19、20、21、22以及该两个元件10、18相互接触。该第二位置还确定了端点。该两个电缆间隔板11、24之后一起以相同方向旋转。这使得连接至电缆间隔板24侧面41的另一第一元件10’相对于连接至相邻电缆间隔板的另一第二元件18’旋转，如图5b所示，直至其到达另一个第一或第二端点。然后相邻的电缆间隔板与电缆间隔板11、24 —起旋转，如此类推。
[0089]当机舱3开始以反方向偏航时，电缆继而电缆间隔板11、24以相反的顺序解开。
[0090]该第一和第二旋转角可基于电缆扭转系统12的最大允许扭转量、长度、以及电缆间隔板11、24的数量确定。电缆扭转系统12可具有5至20米的长度和/或包括5至20个沿其长度方向分布的节段。电缆扭转系统12可执行±360至1800度的最大允许扭转。在最大扭转时，第二元件18相对于第一元件10的第一和/或第二旋转角为±30至210度。这也确定了两块相邻的电缆间隔板11、24之间的最大允许旋转量。
[0091]图8示出了电缆扭转系统12，其具有若干设置在导向装置38内的电缆47。该导向装置38可设置为若干沿着电缆间隔板11、24的外支承元件40设置的指状物。如图8a-b所示，这些指状物可相对于电缆间隔板11、24的轴向以横向向外伸出。指状物38构成外支承元件40的一部分。另外，指状物38可通过任何紧固技术如焊接、胶合、粘接、或其他类似方式、或使用紧固装置如螺栓、螺母、螺钉、铆钉、或其他类似物，连接至支承元件40。
[0092]指状物38形成若干开放式区域48或位于指状物之间的凹口，用于容纳一条或多条电缆47。电缆47可包括一条或多条电连接至机舱3的电力电缆，如电连接至机舱3中的发电机。电缆47可设置为若干束，其中至少一束电缆设置在每个开放式区域48中。开放式区域48的深度和/或宽度大致对应于位于该区域内的电缆或电缆束的最大厚度。开放式区域48可设置成使得电缆47或电缆束松散或解开地悬挂于开放式区域48。开放式区域48可由沿指状物自由端设置夹紧件、环、或线49来封闭。
[0093]电缆间隔板11、24可包括外接圆直径为30毫米或以上的外缘。指状物38可具有30至200毫米的长度和/或直径。可在电缆间隔板11、24的外缘设置三个或以上指状物38。
[0094]图9示出了支承单元50的示范实施例，该支承单元50连接至最下面的电缆间隔板51。电缆扭转系统12可设置在风力涡轮机塔架2的内侧，以将电缆47从机舱3向下引导至风力涡轮机塔架2的底部。电缆扭转系统12可设置在风力涡轮机塔架2的顶部(图未示出)或顶部附近。以一条或多条线、杆或螺栓形式的安装装置可用于将电缆扭转系统12连接至机舱3的底部和/或风力涡轮机塔架2的顶部。
[0095]该支承单元50可枢转地连接至风力涡轮机塔架2的内侧面，例如通过安装支架52形成枢转点。该支承50可相对于安装支架52枢转，使得该支承50能够跟随最下面的电缆间隔板51的轴向运动53。
[0096]当电缆47扭转时，该支承单元50的另一端可用于防止电缆间隔板相对于机舱3旋转。该支承单元50可包括中央支承元件50a，该中央支承元件50a可连接至电缆间隔板51，如通过安装支架54连接。安装支架54可通过紧固装置如螺栓、螺钉、螺母、或其他类似物，连接至电缆间隔板51，例如一个或多个导向装置38上。可选地，该支承单元50可连接至最下面的悬挂元件，如扭杆或扭簧，该悬挂元件从电缆间隔板51向下伸出。
[0097]最下面的电缆间隔板51可置于距离机舱3底部至少8米处。风力涡轮机塔架2可具有至少75米的外部高度，其中机舱3底部大致位于该高度。
【权利要求】
1.一种风力涡轮机(1)，其包括: -风力涡轮机塔架(2 )，其具有内侧、底部、以及顶部； -机舱(3)，其设置在风力涡轮机塔架(2)顶部，其中所述机舱(3)连接至至少一个偏航装置，用于相对于风力涡轮机塔架(2)转动机舱(3)； -转子轮毂(4)，其可转动地安装至机舱(3)，其中至少一块风力涡轮机叶片(5)安装至所述转子轮毂(4); -电缆扭转系统(12)，设置在风力涡轮机塔架(2)内侧，其中所述电缆扭转系统(12)包括若干电缆间隔板(11、24)，所述电缆间隔板(11、24)连接至至少一个悬挂元件(37)，其中所述电缆间隔板(11、24)沿电缆扭转系统(12)的长度方向分布并包括若干导向装置(38)，所述导向装置(38)用于引导若干电缆(47)从机舱(3)底部向外延伸出，并以朝风力涡轮机塔架(2)底部的方向进入风力涡轮机塔架(2)内侧， 其特征在于: -第一元件(10)，用于牢固地连接至第一电缆间隔板(11)，其中在安装时，所述第一元件(10)从所述第一电缆间隔板(11)向外延伸至第二电缆间隔板(24)； -第二元件(18)，用于牢固地连接至所述第二电缆间隔板(24)，其中在安装时，所述第二元件(18)从所述第二电缆间隔板(24)向外延伸至所述第一电缆间隔板(11);并且 -其中当机舱(3)偏航时，所述第一元件(10)可相对于所述第二元件(18)转动，直至所述第一元件(10)的第一接触 表面(19、20)接触到所述第二元件(18)的第二接触表面(21、22)，然后所述第一元件(10)和该第二元件(18)—起旋转。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其特征在于，第三元件(34)用于连接至所述第一和第二元件(10、18)的至少其中之一，其中当机舱(3)偏航时，所述第三元件(34)用于引导所述第二元件(18)相对于所述第一元件(10)的轴向运动。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮机，其特征在于，所述第三元件(34)包括至少一个自由端，并且所述第一或第二元件(10、18)包括凹口( 17、29)，所述凹口( 17、29)用于在安装时至少容纳所述自由端的一部分，其中当机舱(3)偏航时，自由端可沿所述凹口(17、29)移动。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的风力涡轮机，其特征在于，所述第一和第二元件(10、18)的至少其中之一包括至少一个第一指状物(14、15)，所述第一指状物(14、15)从所述元件的外表面向外延伸，并且另一个元件包括至少一个第二指状物(27、28)，所述第二指状物(27、28)从所述元件的外表面向外延伸，其中所述第一和第二接触表面(19、20、21,22)分别位于所述两个指状物(14、15、27、28)上。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机，其特征在于，所述第一和第二元件(10)的至少其中之一设置为半离合爪，其中各个所述指状物(14、15)位于侧面(19、20)上并朝向另一个元件(18)。
6.根据权利要求4或5所述的风力涡轮机，其特征在于，所述第一元件(10)包括第一端面(14a、15a),所述第一端面(14a、15a)面向所述第二兀件(18)上的第二端面(26a),其中当机舱(3)偏航角度为O时，所述两个端面(14a、15a、26a)彼此分离，并且当所述第一元件(10)相对所述第二元件(18)旋转时，所述第二端面(26a)以轴向朝所述第一元件(10)移动，并跨越所述第一端面(14a、15a)。
7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的风力涡轮机，其特征在于，所述第一和第二元件(10、18)的至少其中之一连接至中间元件(31)的一端，所述中间元件(31)的另一端连接至各电缆间隔板(11、24)。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的风力涡轮机，其特征在于，相对于机舱(3)设置最下面的电缆间隔板(51)，使其安装至设于风力涡轮机塔架(2)内侧的支承单元(50)。
9.根据权利要求1至8任一权利要求所述的风力涡轮机，其特征在于，所述导向装置(38)形成若干开放式区域( 39)或封闭式区域，用于容纳至少一条电缆(47)。
【文档编号】F03D11/00GK104074686SQ201410081692
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】亨宁·莫维斯托 申请人:远景能源（江苏）有限公司