[發明專利]風能設備

有效

• 申請號: 201380058755.0
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN104769279B
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 約亨·勒爾;亞歷山大·霍夫曼
• 申請（專利權）人: 烏本產權有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D80/70;F03D13/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 丁永凡;張春水

本發明涉及一種風能設備(100)，其具有吊艙(4)、設置在吊艙(4)中的發電機(12)、塔(2)和用于調節吊艙迎風的定向的偏航軸承(24)，其中偏航軸承(24)以豎直的偏航間距(26)設置在吊艙(4)下方并且吊艙(4)在偏航軸承上承載在具有偏航間距(26)的長度的垂直的軸部段(20)之上。

技術領域

本發明涉及一種風能設備以及一種風能設備的軸部段和一種用于設計風能設備的方法。

背景技術

風能設備是普遍已知的，其將風能轉換成電能。典型的風能設備具有塔，在所述塔上設置有吊艙，所述吊艙具有氣動轉子和發電機。吊艙設置在塔上的偏航軸承(Azimutlager)上，以便由此能夠在水平平面中轉動，以便因此能夠調節其相對于風的偏航。這樣的偏航軸承必須承受顯著的力，因為其必須承載整個吊艙。這種吊艙根據設備能夠為數百噸重。到風能設備的轉子上的風壓作為另外的負載能夠引起傾斜力矩并且由此也能夠在偏航軸承上引起附加的負載。

從歐洲專利申請EP 1 247 021 B1中已知：將分區段的、固定的但是可拆卸地固定的滑動元件用于偏航軸承，以便通過如下方式應對偏航軸承的高的負載，即能夠以簡單的方式更換滑動墊。由此能夠降低由于偏航軸承磨損而出現的維修成本。但是磨損的起因在此沒有被消除。

德國專利商標局在在先申請中檢索到如下現有技術：US 2012/0133148 A1和EP 2075 464 A2。

發明內容

因此，本發明基于如下目的：解決上述問題中的至少一個。特別地，應提出一種用于減少偏航軸承的負載的解決方案和/或提出一種在沒有提高負載的情況下的偏航軸承的替選的設置方案。至少應當提出一種替選的解決方案。

因此，根據本發明提出根據本發明的實施例所述的風能設備。這種風能設備具有內部設置有發電機的吊艙、塔和用于調節吊艙的相對于風的定向的偏航軸承。

偏航軸承在此以豎直的間距設置在吊艙之下。在此，該豎直的間距稱作為偏航間距(Azimutabstand)。吊艙在偏航軸承上承載在具有偏航間距的長度的垂直的軸部段之上。因此，在吊艙和偏航軸承之間設有垂直的軸部段，所述軸部段實現吊艙和偏航軸承之間的偏航間距。

就此，偏離至今傳統的途徑：在上方將偏航軸承設置在塔上并且直接在其上安裝吊艙。在此，通常，吊艙蒙皮在塔區域中、即在上部在塔頂部的區域中并且仍略微從吊艙向下是足夠的，并且由此能夠保護偏航軸承免受天氣影響。通常，在該位置處也存在進氣口以用于將外部空氣穿過塔和吊艙蒙皮之間吸入。

但是現在已經認識到：尤其偏航軸承的區域中的彎曲或傾斜力矩引起偏航軸承的高的負載。在此，對于偏航軸承的區域中的彎曲力矩或傾斜力矩尤其存在兩個原因。

一方面，尤其發電機的重量并且也還以通過轉子葉片的重量支持的方式產生吊艙中的重心，所述重心遠位于塔之前。這尤其關于迎風的符合規定的定向于是能夠理解為從風方向起觀察。由此，存在所謂的變槳力矩。所述變槳力矩是靜態力矩，所述靜態力矩從吊艙的重量和重心的位置中得出。在風能設備運行中因此得到迎風的變槳力矩。

能夠考慮推力力矩作為另外的力矩，所述推力力矩從到風能設備、尤其轉子葉片的風壓中產生。推力力矩在此是動態力矩，所述動態力矩與風能設備的運行尤其與盛行的風相關。

推力力矩與相應考慮的塔的高度相關。推力力矩的負載隨著塔的高度下降，而變槳力矩在塔的高度上保持恒定。在此，這兩個力矩的方向相反，而因此變槳力矩引起迎風方向的力矩，推力力矩引起逆風的力矩。這兩個力矩疊加并且在最上部在塔頂部處變槳力矩占優，而在下部在塔底部處推力力矩占優。因此得到，至少理論上存在下述區域或點，在所述區域和點上這兩個力矩抵消或者疊加為零。在剛好該區域中、即在塔的該高度區域中現在提出：設置偏航軸承。當然，偏航軸承一如既往必須承載吊艙與發電機和轉子葉片的重量，但是傾斜或彎曲力矩在那里至少小于最上部在塔頂部處，然而這也是與風相關的。