升降机系统的制作方法

本发明涉及一种升降机系统以及包括该升降机系统的风力涡轮机。

背景技术：

现代风力涡轮机普遍用于将电力供应到电网。风力涡轮机通常包括转子，转子具有转子毂和多个叶片。转子在叶片上的风力作用下发生旋转。转子轴的旋转要么直接驱动发电机转子(“直接驱动”)要么通过使用齿轮箱驱动发电机转子。发电机的运转产生要被供应到电网的电力。

当风力涡轮机内部需要维护工作时，经常使用升降机状结构形式的提升机，其中用于运载人员和/或设备的平台或轿厢在风力涡轮机塔架中被吊起和/或降下。风力涡轮机经常设置有工作平台，工作平台沿着塔架的高度被布置于不同的高度，以允许工作人员在需要之处离开轿厢以及检查或修理设备。这类升降机系统在其他的应用中也是公知的，比如工厂、工地和所有种类的塔架。

通常上讲，升降机系统包括升降机厢体，升降机厢体通过绳索、线缆或皮带被吊挂于井道中。在一些系统中，例如在一些电动升降机中，例如，可以根据可用空间设置配重。其他的系统，例如液压升降机，一般不包括配重。典型地，升降机系统包括移动线缆或运行线缆，以用于将电能供应到升降机轿厢和/或用于与升降机厢体/轿厢和控制面板关联的构件之间的信号通信，控制面板相对于井道被设置于固定的位置。

“梯架引导”或“线缆引导”的类型的升降机系统一般包括牵引钢缆和/或安全钢缆，其在平行于升降机厢体运动的方向上自由延伸。

在使用中，存在牵引钢缆和/或安全钢缆会在升降机井道中开始移动及摆动或者钢缆自身纠缠的情况。这在高耸结构中是最显著的，比如大型(兆瓦级别)风力涡轮机，其中塔架会显著摆动。在这些情况中，牵引钢缆和/或安全钢缆也会击打设置于井道内的工作平台、平台围栏或塔架凸缘。即使在某些情况中，例如在大型风力涡轮机的塔架的内部，牵引钢缆和/或安全钢缆也会与来自风力涡轮发电机的电缆接触或者有可能缠在一起。

在风力涡轮机中会发生牵引钢缆和安全钢缆与其他构件接触的其他情况，其中例如，由于在基部的一侧有电子隔间，或者由于用于容纳升降机以及例如容纳梯架的可用空间需要改变升降机的定向，因此升降机路径会是弯曲的。由于牵引钢缆和安全钢缆自由延伸，因此它们试图拉直。这会导致其击打或干预工作平台、塔架凸缘或者设置于井道内表面的梯架。

导致牵引钢缆和安全钢缆触碰塔架中的部件的进一步的情况与塔架的形状有关。在某些情况中，例如，由于建造塔架的材料的改变，因此需要塔架较多或较少的呈锥形。例如，塔架的底部可由混凝土制成，并且塔架的上部可由钢制成。在这些情况中，钢缆到塔架内壁的距离会在一个节段到另一个节段之间变化，并且会需要改变升降机的定向。此外，由于牵引钢缆和安全钢缆试图拉直，这会导致钢缆击打工作平台或设置于井道内表面上的塔架凸缘。

如上所述，在这样高的结构中，通常来讲，可包括升降绳、补偿绳、限速器绳和运行线缆的升降机绳索和线缆会与引起结构摇摆的风以及影响结构的其他动力学因素一致地振动。尤其在风力涡轮机中，多个负载会作用在结构上，比如与风有关的气动力、转子旋转等。在海上结构的情况中，这些负载会通过波浪、水流和潮汐施加的力在海上风力涡轮机中被进一步增大。

上述负载能造成绳索和线缆的振动和摇摆，这会引起疲劳和磨损、过大的噪音并且增大了缠绕在一起的可能性，因而可能减少绳索和线缆的寿命并且使得升降机系统的正常操作复杂化。

因此，需要可靠和有效的升降机系统，其减少或者消除至少一些上述缺陷。

技术实现要素：

根据第一方面，提供了升降机系统。升降机系统包括升降机轿厢以及用于驱动升降机轿厢的牵引钢缆和/或安全钢缆。升降机系统还包括上横向元件以及支撑结构，上横向元件设置于升降机轿厢上方并且适于沿着牵引钢缆和/或安全钢缆被引导，支撑结构适于支撑上横向元件并且实质上阻止其在向下方向和水平方向上的运动，并且允许上横向元件在向上方向上的运动。

根据此方面，放置在支撑结构上的上横向元件作为用于缆线(牵引钢缆和/或安全钢缆)相对于其他构件(比如梯架、工作平台、塔架凸缘或井道的内壁)的间隔器。这样的支撑结构可以设置在沿着井道的一些位置。贯穿本说明书和权利要求，井道被理解为用于升降机的运行的空间。因此，在本文中井道覆盖任何适于升降机运行的打开的或闭合的空间。

此外，由于支撑结构给上横向元件提供向上方向上的自由度同时实质上限制上横向元件的向下和水平运动，因此支撑结构允许升降机轿厢的正常操作。这意味着上横向元件不阻止升降机轿厢的正常操作，或者相同的是，轿厢能贯穿井道上下移动，并且上横向元件不会阻碍其在任何方向上的行进。这是能实现的，因为在使用中当轿厢向上移动并且到达支撑结构的位置、即上横向元件放置的位置时，升降机轿厢从下方推动上横向元件，因而通过轿厢在向上方向上带动上横向元件。并且，当轿厢向下移动并且到达支撑结构的位置时，上横向元件留下被支撑结构支撑，同时升降机轿厢继续其向下的路径。在这种情况中，尤其当轿厢位于相对于支撑结构较低的位置时，即使当产生钢缆的振动和摆动的负载起作用时，上横向元件也有助于稳定牵引钢缆和/或安全钢缆。通过设置此横向元件，因而还能避免或者实质上减少钢缆自身缠在一起。钢缆因而受到较小应力，从而延长了其使用寿命。

总之，实质上如上所述的系统限制容纳于井道内的牵引钢缆和/或安全钢缆的运动，因而避免或至少减少这些缆线与布置于井道内的其他构件(比如工作平台、平台围栏、梯架或者井道的内壁)的撞击。同样，例如，在梯架和缆线之间的距离不足以允许使用者的安全上升的情况中，上横向元件可以提供梯架与缆线之间的所需的距离，即，它可以用作间隔器。实质上如上所述的上横向元件还有助于减少缆线自身的缠绕。

此外，实质上如上所述的上横向元件的设置实施起来相对简单。因此它能容易地加装到具有牵引钢缆和/或安全钢缆的、现有的升降机设施中。在一些实施例中，上横向元件可以构造成两个或多个部分，该两个或多个部分形成为使得它们一起围绕牵引钢缆和/或安全钢缆放置。在这些情况中，可以通过将围绕牵引钢缆和/或安全钢缆的两个或多个部分简单地连接在一起来完成上横向元件在具有牵引钢缆和/或安全钢缆的现有的升降机装置中的安装。因此甚至可以避免拆除牵引钢缆和/或安全钢缆。

在一些实施例中，至少在与升降机轿厢的上下运动横切的方向上，上横向元件可以具有适于比升降机轿厢在该方向上的尺寸更大的尺寸。如此，当升降机轿厢向下行进时，上横向元件能放置在沿着井道设置的支撑结构中，并且支撑结构不干扰升降机轿厢运动。支撑结构可以设置于沿着升降机路径的任何位置。在替代的实施例中，支撑结构可以是可折叠的或可缩回的，以允许升降机轿厢的运动。

在一些实施例中，升降机轿厢可以包括缓冲元件，缓冲元件布置在升降机轿厢的顶部并且适于与上横向元件接触。当轿厢向上移动时，设置于升降机轿厢顶部的缓冲元件确保轿厢与上横向元件的平稳接触。这减小了由升降机轿厢接收的冲击。

在一些实施例中，升降机系统还可包括用于将能量供应到升降机轿厢的运行线缆和可移动地悬吊在运行线缆上的滑轮系统。在这些情况中的一些之中，滑轮系统还适于沿着牵引钢缆和/或安全钢缆被引导并且可以包括下横向元件，下横向元件具有附接于滑轮系统的一端和适于相对于刚性引导元件滑动地布置的另一端，刚性引导元件适于引导升降机轿厢，例如为梯架、一对拉紧线缆或类似物。

在这些实施例中，由于滑轮系统被可移动地悬吊在运行线缆上，因此在使用中滑轮系统能沿着运行线缆自运行。滑轮系统在运行线缆上的这种运动在所有可能的位置处拉直运行线缆。此外，下横向元件具有附接于滑轮系统的一端和适于相对于适于引导升降机轿厢的刚性引导元件滑动地布置的另一端的这种设置与滑轮系统沿着运行线缆的运动一起引起下横向元件沿着这样的刚性引导元件的滑动。因此，下横向元件起到滑轮系统和引导升降机的刚性引导元件之间的间隔器的作用，并且由于滑轮系统还适于被牵引钢缆和/或安全钢缆引导，因此即使当产生钢缆的振动和摆动的负载起作用时，下横向元件也实质上稳定了牵引钢缆和/或安全钢缆以及运行线缆的位置。因此，通过设置这样的间隔器，即下横向元件，还能进一步避免或实质上减少缆线缠在一起。缆线因此受到较小的应力，从而延长其使用寿命。

贯穿本发明，滑轮理解为覆盖沿其圆周引导或重定向线缆或钢缆的任意形式的轮子或滚筒。因此在本文中，例如，滑轮覆盖了在两个凸缘之间沿其圆周具有特定凹槽的槽轮，但是也覆盖任意其他形式的线缆引导轮。

实质上如上所述的升降机系统可以适于或构造为特定的应用，比如风力涡轮机塔架。

根据另一方面，提供了一种风力涡轮机，其包括布置于风力涡轮机塔架中的、实质上如上所述的升降机系统。

附图说明

以下将参考附图描述本发明的非限制性实施例，在附图中：

图1a和1b示出升降机系统的立体局部视图；

图2a和2b示出上横向元件的立体视图；

图3a和3b示意性地示出在升降机轿厢的两个位置处的升降机系统的侧视图；

图4a和4b示出升降机系统的立体局部视图；

图5a-5d示出具有下横向元件的滑轮系统的不同实施例；以及

图6a和6b示意性示出在升降机轿厢的两个不同位置处的、布置于高耸塔架中的升降机系统。

具体实施方式

图1a和1b各自示出了从平台和从梯架观察的、根据第一实施例的升降机系统的局部视图。升降机系统可以包括升降机轿厢1，升降机轿厢1可以通过牵引钢缆7驱动，以在井道(未示出)内上下移动。还可以设置有安全钢缆8。在替代的实施例中，可以设置多于一根牵引钢缆和/或安全钢缆，并且甚至设置单根牵引钢缆和/或安全钢缆。

升降机轿厢1可以由布置于升降机系统的井道(未示出)的内表面上的梯架11引导，该内表面例如是风力涡轮机塔架的内表面。在此实施例中，在升降机轿厢1处可以设置至少两对滑动装置111(在图1b中仅一个可见)，以用于引导梯架11上的轿厢1。在其他的实施例中，在升降机轿厢处可以设置更多对滑动装置，以用于引导梯架上的轿厢。

在替代的实施方式中，例如，通过在其端部设置适合的形状或支撑部，上横向杆可以进一步适于被梯架引导。这些端部因而可以适于相对于梯架被滑动地安装。

在替代的实施例中，升降机轿厢可以通过其他的刚性引导元件引导或者围绕其他的刚性引导元件而被引导，比如布置于井道的内表面上的导轨或者例如在升降机轿厢侧面延伸的一对拉紧线缆。这些实施例的结合也是可以预知的。在这些实施例中，上横向杆还可以通过适于引导升降机轿厢的刚性引导元件引导。在该意义上其端部可以适于相对于适于引导升降机轿厢的刚性引导元件滑动地安装。

上横向杆20适于沿着牵引钢缆7和安全钢缆8被引导，上横向杆20可以设置于升降机轿厢1上方。并且，升降机轿厢1可以包括另外的杆16，杆16安装在升降机轿厢1的顶部并且适于从下方接触上横向杆20。升降机轿厢1的杆16还可以包括弹簧161或者提供缓冲性质的任何其他的弹性元件，从而作为轿厢1的缓冲保护器。在替代的实施例中，代替设置于升降机轿厢中的缓冲保护器，弹簧或者其他弹性元件可以直接设置于上横向杆的底侧，以减弱轿厢的冲击。在进一步的实施例中，轿厢的顶部和上横向杆的底侧可以都包括弹簧或者弹性元件。

升降机轿厢和/或上横向杆上的缓冲保护器或者其他缓冲元件的效果是可以避免伴随着相应可能损失的冲击。另一个效果是由于升降机轿厢和上横向杆之间的冲撞被弱化，因此不会引发升降机轿厢的自动停止。这样的自动停止可能在真实的碰撞发生时发生。

图2a和图2b示出从平台观察以及从图1a和图1b的升降机系统的上横向杆的梯架观察的立体视图。轿厢自身和牵引钢缆及安全钢缆被删除，从而更加清晰地示出上横向杆20。上横向杆20可以包括两个孔21，孔21适于接收牵引钢缆和安全钢缆。孔21可以沿轿厢1的上下运动方向(箭头A)设置于杆20中。杆20可以包括中央台阶或者可以是直的。在替代的实施例中，杆可以具有其他的形状，比如矩形、正方形、椭圆形或者其他板状形状。

在替代的实施例中，适于使上横向杆沿着牵引钢缆和/或安全钢缆被引导的其他方式也是可以预知的，例如，设置相对于钢缆滑动布置且附接于杆的滚筒或滑动装置或者设置固定于杆的孔眼。

在一些实施例中，孔21可以设置有气动夹具或类似物，其适于根据情况(例如当升降机轿厢1静止时)朝向牵引钢缆和/或安全钢缆关闭孔。

一对支架22可以设置于沿着井道设置的平台围栏15上。例如，各个支架22可以包括下基部和三个侧壁，使得支架22可以适于支撑上横向杆20并且实质上阻止杆20的向下和水平运动，并且允许杆20的向上运动。

在替代实施例中，支架可以直接设置于工作平台中或者沿井道设置的塔架凸缘中。

在一些实施例中，支架可以包括活动部件，比如液压或气动夹具，从而在杆放置在支架的下基部上时关闭支撑。在这些情况中，例如当升降机轿厢位于低于支架的位置时和/或向下移动时，杆能被安全地容纳在支架中。这保证了杆在支架(支撑结构)中的正确定位，这在高耸结构中尤其理想，比如大型风力涡轮机的塔架，其中塔架可能会显著摆动。在替代实施例中，代替设置于支架(支撑结构)中的活动部件，活动部件可以直接设置于上横向元件中。在进一步的实施例中，支撑结构和上横向元件均可以包括活动部件。

在一些实施例中，在与升降机轿厢的上下运动(箭头A)横切的至少一个方向上，上横向杆可以具有适于比升降机轿厢在该方向上的尺寸更大的尺寸。这可以仅仅通过设置较大的杆实现。在进一步的实施例中，上横向杆在其适于比升降机轿厢更大的方向上的端部可以包括延伸部。在更进一步的实施例中，端部可以是可折叠、可拆除或可缩回的。此外，支架可以从内井道表面突出一定距离，从而允许轿厢在成对的两个支架之间运动。如此，当升降机轿厢向上移动并且例如到达上横向杆时，它能推动杆并且继续向上行进，并且当轿厢向下移动并且到达支架被安装的高度时，杆能放置在支架中，并且轿厢能继续向下行进。这意味着支架的尺寸设定成使得它们不会干涉升降机的上下运动。

图3a和3b示意性示出根据另一个实施例的升降机系统在升降机轿厢的两个位置处的侧视图。图3a示出第一位置，其中升降机轿厢1可以位于或者靠近地平面GL处。图3b示出第二位置，其中升降机轿厢1可以位于或者靠近其最上方的位置。

在图3a和3b的实施例中，可以设置两个上横向杆20’和20”。也可以沿着井道设置两对支架22’和22”，以用于支撑各个上横向杆20’和20”。在此实施例中，成对的支架22’和22”可以在井道中沿着上下方向直接安装于内井道的不同高度处。在其他实施例中，支架可以设置于沿着井道设置的工作平台、平台围栏或塔架凸缘。

在一些实施例中，例如，各对支架的位置可使得各对支架22’和22”与工作平台相符。在其他实施例中，各对支架的位置使得当升降机轿厢位于更靠近地平面GL的位置时，由支架22’和22”支撑的杆20’和20”起到用于牵引钢缆7和安全钢缆8的沿着井道的高度的间隔器的作用。各对支架沿着井道的高度可以根据井道的总高度并且例如根据其内壁的倾斜度而设置。

在图3a和3b的实施例中，设置为更靠近升降机轿厢1的杆，即杆20’，可以短于其他杆，即杆20”。此外，用于支撑杆20”的一对支架22”可以从内井道表面17突出一定距离，使得允许杆20’(设置成更靠近地平面GL)在成对的支架22”(设置成远离地平面GL)之间运动。如此，当轿厢向上移动并且例如到达支架22”的高度时，它能推动杆20’并且在继续向上运动时带动杆20’。

在进一步的实施例中，可以设置更多的上横向元件，其每个都具有沿着井道设置的各自的支撑结构。支撑结构可以设置于升降机轿厢路径中的任何位置，并且尤其是在路径的上半部中的一些位置。各个上横向元件和各个支架可以实质上如上所述而制造。当设置多于一个上横向元件时，元件的尺寸可以如以上结合图3a和3b阐述的那样从设置为更靠近地平面GL的横向元件开始增大。

图4a和4b示出根据进一步实施例的升降机系统的两个局部立体视图。图4a示出可以设置用于将能量供应到升降机轿厢1的运行线缆3。运行线缆3可以在一端被连接到电源(未示出)并且在另一端被连接到升降机轿厢1。滑轮系统18可以被布置为可移动地悬吊在运行线缆3上。运行线缆布置的一端可以安装在沿着井道的某些位置。在用于风力涡轮机的升降机系统的情况中，它可以附接在塔架处。运行线缆布置的另一端可以连接于升降机轿厢。运行线缆布置安装的高度可以大约是井道总高度的一半，或者大约是塔架总高度的一半。电源可以设置于井道中的任意高度(参见图6b)。

在图4a和4b的实施例中，滑轮系统5可以进一步沿着升降机系统的牵引钢缆7和安全钢缆8被引导。在其他的情况中，滑轮系统可以适于沿着单根牵引钢缆或安全钢缆被引导。更多的牵引钢缆和/或安全钢缆也是可以预知的。

两个下横向臂6可以各自从滑轮系统18侧向延伸。各个下横向臂6可以实质上垂直于升降机轿厢1的上下运动延伸。各个下横向臂6可以包括自由端61，自由端61各自包括成对的轮或滑动装置62，以用于相对于梯架11滑动地布置滑轮系统18。在替代的实施例中，可仅设置有一个横向臂。使用单个横向臂的一方面是其成本更少。图5a-5d示出根据一些不同实施例的横向臂的自由端。在进一步的实施例中，更多对滑动装置可以设置于升降机轿厢，以用于在梯架上引导轿厢。横向臂有助于减少牵引钢缆和安全钢缆的摆动和运动，同时减少运行线缆的运动和摆动。

在一些实施例中，横向臂可以与滑轮系统作为整件制造或者它们可以被焊接到滑轮系统。在其他的情况中，它们可以通过例如螺钉或螺栓固定于滑轮系统。

升降机轿厢1可以进一步设置有支脚9，例如，支脚9由橡胶制成，在升降机轿厢到达平台底板时其在升降机轿厢的底部和平台底板之间提供距离。

图5a-5b示出根据不同实施例的具有下横向元件的滑轮系统。

图5a示出仅有一个横向臂6通过螺钉51固定于滑轮系统18的实施例。横向臂6可以包括自由端61，自由端61具有实质上C形的引导件60，引导件60可以通过螺钉或螺栓63固定于臂。只要可以根据情况适于相对于拉紧线缆或梯架滑动安装，用于横向臂的自由端的其他的形状或支撑就也是可以预知的。

滑轮系统18还可以进一步包括至少一个凸缘52，凸缘52具有两个洞口53，以用于引导升降机系统的牵引钢缆和/或安全钢缆。在替代的实施例中，可以设置其他数量的洞口。在一些情况中，凸缘52可以与滑轮系统18一体形成。在其他的情况中，它可以被焊接或者它可以用螺钉固定。图5a示出顶部和下部凸缘52与滑轮系统18一体形成的实施例。各个凸缘52可以包括两个洞口53。

图5b与图5a的不同之处在于设置有两个横向臂6。其余与图5a实质上相似。在图5b中，两个凸缘52(上和下)是清晰可见的。

图5c与图5b的不同之处在于滑轮系统还包括滑动装置，滑动装置能在井道的内表面上滑行或行进。在此实施例中，可以设置通过轴55成对布置的四个轮54(上部成对的轮和下部成对的轮)。轮可以有助于克服升降机系统的井道的内表面的任意隆起或突起，例如风力涡轮机塔架壁的内表面的塔架节段之间的连接处。

图5d与图5b和5c的不同之处在于横向元件6的各个自由端61包括布置成沿着拉紧线缆2或梯架滑动的一对滑动装置62(参见图4a和4b)。在此实施例中，同样在图5a和5b的实施例中，滑轮系统还包括楔形引导元件56。在滑轮系统18向上移动并且例如碰到两个塔架节段之间的连接处的凸缘时，楔形元件能有助于滑轮系统18滑动越过这样的连接处。出于相同的目的，类似的楔形的引导元件可以设置在滑轮框架的底部。这些楔形引导元件因此充当沿着例如风力涡轮机塔架的内表面滑行的滑动装置。

图6a和图6b示意性地示出布置于高耸的塔架(例如风力涡轮机塔架)中的升降机系统在井道中的升降机轿厢的不同位置处的侧视图。

图6a示出初始位置，其中升降机轿厢1首先位于地平面GL位置。在向上的行进(参见箭头B)之后，升降机轿厢(以虚线所示)即将达到实质上如上所述的上横向元件20处。上横向元件20可以放置在实质上如上所述的支架(未显示)上。该图清晰地示出上横向元件20起到例如用于牵引钢缆7的间隔器的作用，使得缆线从其悬吊的点到位于地平面GL的升降机轿厢不再呈直线、使其穿过上横向元件20，因而即使当井道的锥形形状中存在突然的变化时也与井道的内表面17保持距离。

图6b示出最终位置，其中升降机轿厢1(以虚线示出)可以在其最上方位置。上横向元件20也可以在此最上方位置。这是可能的，因为如上结合图3a和3b所述的那样，升降机轿厢1在向上行进时从下方推动上横向元件20，并且升降机轿厢1能够在适于支撑上横向元件的支架之间穿过。在图6b中，也描绘出了结合图4a和图4b描述的运行线缆3和滑轮系统18。并且，实质上如上所述的下横向杆6也可以设置有附接于滑轮系统18的一端和适于相对于适于引导升降机轿厢1的刚性引导元件滑动布置的另一端。该图清晰地示出在升降机轿厢1的此位置处，下横向杆6起到牵引钢缆7的间隔器的作用，使得缆线从其悬吊的点开始不再朝向其直下方的点呈直线、使其穿过下横向元件6延伸，因而即使当井道的锥形形状中存在突然的变化时也与井道的内表面17保持距离。

虽然在本文中仅仅公开了几个实施例，但是其他替代、变型、用途和/或其等同物也是可能的。此外，还覆盖了所述实施例的所有可能的组合。因此，本发明的范围不被上述特定的实施例所限制，而是应该仅通过正确解读所附权利要求来确定。