本發(fā)明涉及一種風輪機，該風輪機包括塔架和由所述塔架支撐的機艙。機艙容納轉(zhuǎn)子，并且塔架和/或機艙包括待冷卻的至少一個單元。交換結構布置在機艙和塔架的外部，并且回路提供了流體介質(zhì)在單元和交換結構之間的流動。

背景技術：

風輪機通常包括若干產(chǎn)生多余熱量的單元。此類部件的實例是齒輪箱、變壓器、軸承、發(fā)電機和電源轉(zhuǎn)換器等。

這些單元通常容納在塔架或機艙內(nèi)的封閉空間中，并且與周圍空間的熱交換是受限的。通常，主動冷卻(例如利用空氣或冷卻液在單元和熱交換器之間的流動)是有必要的。

一種常用的用于電氣部件的冷卻結構包括風扇，所述風扇用于在電氣部件周圍產(chǎn)生氣流或者用于產(chǎn)生穿過與所述部件聯(lián)接的熱交換器的氣流。

特別地，非常大型的風輪機可包括附接在機艙外部(例如，固定到機艙頂板)的熱交換器。由于機艙通常主動旋轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子平面總是迎著風，所以這種安裝在頂板上的熱交換器也迎著風。熱交換器因此向著同一方向(也就是相對于機艙和轉(zhuǎn)子平面的前部)并排布置。

US7168251公開了一種將熱交換器布置在塔架外部的液體冷卻式風輪機。

由于熱交換器設置在塔架旁邊，與安裝在頂板的熱交換器相比，其會被塔架的壁部分地遮擋，因此這樣的散熱器通常效率低，而電動風扇通常必須被用來產(chǎn)生穿過熱交換器的周圍空氣的強制流動。這增加了操作成本并且使風輪機更容易損壞。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施方式的目的在于提供一種更簡單、更便宜且潛在地更可靠的在風輪機中建立冷卻的方式。

在第一方面中，本發(fā)明提供一種風輪機，其中安裝到塔架的熱交換結構包括至少一套大致平面形狀的面板，這些面板的夾角介于5°到175°之間，并且其中所述面板被布置為從所述塔架延伸出的V形形狀。所述面板由開放結構制成，使得周圍的空氣流可橫向穿過所述面板。

根據(jù)本發(fā)明，通過將所述面板布置為從所述塔架延伸出的V形形狀可獲得非常有效的冷卻。由此，無論風向如何，所述面板的最小組合區(qū)域都可以迎著風，此外，可以在各個面板的正面和背面都獲得供風流過的至少一些自由空間。因此，當通過合適的方式將所述面板定位在所述塔架的外部時，所述面板可通過沿所述塔架外表面自然流動的空氣進行冷卻，而不需要使用例如從附接在所述面板附近的風扇或類似的動力通風機裝置中產(chǎn)生的人為強制的空氣流。

在第二方面中，本發(fā)明提供一種對位于風輪機的塔架或機艙中的單元進行冷卻的方法，該方法包括如下步驟：引導流體從所述單元流動至熱交換結構，所述熱交換結構包括位于所述塔架和機艙外部的一套面板；以及通過沿著所述塔架的外表面的自然空氣流來冷卻所述一套面板，而不需要使用人為強制的空氣流，其中，所述一套面板至少包括各自具有大致平面形狀且夾角介于5°到175°之間的第一面板和第二面板，所述第一面板和所述第二面板被布置為從所述塔架延伸出的V形形狀。

附圖說明

接下來，本發(fā)明的實施方式將參考附圖以舉例的方式進行描述，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的風輪機的一部分的立體圖；

圖2示出了圖1中風輪機的橫截面的俯視圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的一套冷卻面板；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式用于風輪機的冷卻系統(tǒng)的示意圖；以及

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式包括用于分配清潔流體的噴嘴的面板的細節(jié)。

本發(fā)明的進一步適用范圍通過下面的詳細描述和具體實例將更加清楚。然而，應當理解的是，雖然指出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是詳細描述和具體實例僅通過例證的方式給出，因為通過該詳細描述，在本發(fā)明范圍內(nèi)進行的各種變化和修改對于本領域技術人員來說將是顯而易見的。

當提到兩個面板以夾角沿不同方向延伸時，在此指的是面板的表面相對于彼此是傾斜的，使得表面不會彼此齊平。該夾角繞兩個面板公共的旋轉(zhuǎn)中心測量，使得彼此相鄰定位的兩個面板具有180°的夾角，而彼此疊放的兩個面板具有0°的夾角。

圖1示出了風輪機1的一部分。風輪機包括承載機艙(未在任何附圖中示出)的塔架2。風輪機還包括轉(zhuǎn)子(未示出)，該轉(zhuǎn)子由風驅(qū)動并連接至發(fā)電機，從而利用風力發(fā)電。

風輪機包括位于塔架內(nèi)部的需要冷卻的不同單元。例如，這種單元可能是轉(zhuǎn)換器和/或變壓器。這兩個電氣部件與提供冷卻流體流動的回路相連，使得熱能可經(jīng)由布置在塔架外部的由面板3a、3b組成的一套面板3釋放至周圍空間。可從塔架的正面看到一套面板，而另一套面板的一部分可從右側看到。這種分布可以更詳細地在圖2中看到，圖2示出了圖1的一部分的俯視圖。

在所示的實施方式中，塔架裝配有圍繞塔架的圓形橫截面相對于彼此移位120度的三套面板。這樣，無論風向如何，風都能直接吹過至少一些面板的開放結構。

圖3示出了由一套面板3的放大圖。每套面板均包括第一面板3a和第二面板3b。每一面板均形成外圍框架并具有開放結構，使得周圍空氣可橫向流經(jīng)面板。

所示的兩個面板3a和3b大致為平面形狀并以V形夾角在不同平面內(nèi)延伸。根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式，該角度可以介于5°至175°之間變化，最優(yōu)選的角度約為120°，如附圖所示。相比于由兩個面板彼此鄰近地放置在同一平面(對應于180°的角度)中而形成的單個平坦面板，夾角小于180°的組合的兩個面板具有很多優(yōu)勢。隨著風向的變化，總有至少最小的面板表面區(qū)域向著風是非常重要的。因為這個原因，適合于將兩個面板定位為小于180°的不同角度。同時，如果該角度太小，使得兩個面板或多或少地疊放(對應于接近0°的角度)，則同樣的風將至少在一定程度上是經(jīng)過兩個面板的，從而不能提供理想的冷卻效果。已發(fā)現(xiàn)最佳結果出現(xiàn)在夾角約為120°時。

此外，該套面板包括固定結構30，并包括協(xié)助相對于彼此支撐這兩個面板的支撐梁31。從圖3還可以看出，固定結構30包括用于將這套面板安裝至風輪機塔架的附接構件32。在所示的實施方式中，每個固定結構均包括兩個附接構件，每個附接構件均需要塔架中的孔。在其它實施方式中，這些附接構件中的至少一個可以是磁體。本發(fā)明的優(yōu)勢是，可以限制在塔架結構中制作的孔的數(shù)量，以避免削弱塔架結構。當成套安裝面板時，可能只需要一或兩個孔來安裝一套面板，從而相比于現(xiàn)有技術具有巨大的優(yōu)勢。

由于面板不與塔架表面齊平，而是在一定程度上從塔架向外取向，所以風可以吹過開放結構而不需要采用動力風扇或其它裝置來產(chǎn)生強制空氣流；并且由于面板在不同的方向上延伸，所以任何風向都將至少會產(chǎn)生經(jīng)過一些面板的空氣流。

這套面板在塔架上的垂直定位可以位于轉(zhuǎn)子平面的下方或后方，換句話說，位于在風輪機操作過程中葉片所掠過的塔架區(qū)域的后方或下方。兩種定位都具有各自的優(yōu)勢。

圖4以示意圖示出了多套面板、變壓器和轉(zhuǎn)換器(包括例如蓄能罐、泵等的外圍設備)之間的連接。系統(tǒng)形成回路，該回路促使流體介質(zhì)經(jīng)由流管系統(tǒng)5在熱產(chǎn)生單元4和這些套面板33(這里示出四套)之間流動。熱產(chǎn)生單元4位于塔架的內(nèi)部。

圖5進一步詳細地示出了一個實施方式中的一個面板3a或3b，在該實施方式中該面板包括清潔系統(tǒng)。面板形成了剛性邊緣12和在該邊緣內(nèi)居中的開放結構13。開放結構允許空氣橫向流經(jīng)面板。開放結構可以包括用于流體介質(zhì)的流道。為了一直保持良好的流動性能，可能有必要清潔面板，特別是清潔開放結構。出于該目的，風輪機包括帶有噴嘴14的清潔系統(tǒng)，該噴嘴布置成在開放結構上分配清潔流體。清潔流體可以為淡水或用于溶解昆蟲、鹽和其它污染物的特定清潔劑。噴嘴可以特別地固定到邊緣12，并且可以適于由例如容納在塔架中的泵15所提供的高壓。為了節(jié)省水，面板可在面板的底部處收集使用過的清潔流體。

每個面板均可以包括用于流體介質(zhì)的入口和出口，其中面板在入口和出口之間平行延伸。此外，每個面板均可以具有近端部分朝向塔架且遠端部分背離塔架的邊緣，所述入口和出口布置在該邊緣中。

在此，“面板”指的是用于在流體介質(zhì)和周圍空氣之間進行熱能交換并具有基本二維形狀的熱交換器，即面板的最大尺寸比對應的最小尺寸大得多。如果面板為方形或矩形，則面板的長度和高度中的至少一者比面板的厚度大得多。在此，面板的“邊緣”指的是面板的具有最小尺寸的邊，而面板的“表面”由面板的其它較大尺寸界定。

應當指出的是，優(yōu)選地，由面板限定的平面大致平行于塔架的垂直縱向軸線取向。因此，優(yōu)選地，面板的平面具有大致垂直的取向。

例如，面板的最大尺寸可以大于最小尺寸至少5倍，例如10-100倍。

面板可以具有對應于本領域中出于加熱或冷卻目的而公知的傳統(tǒng)散熱器的結構。特別地，面板可以形成例如由多個流體介質(zhì)的導管形成的開放結構。

由于面板位于塔架的外部，所以面板可能直接與海水接觸。因此可期望抗腐蝕特性。因此，面板可以部分或全部由非金屬材料制成，例如由復合材料或涂有密封或抗腐涂層的金屬材料制成。

為了無論風向如何都提供有效的冷卻，根據(jù)本發(fā)明的風輪機可以包括(例如，圍繞塔架等間距地)設置在塔架周圍的不同位置的至少兩套面板、優(yōu)選為至少三套面板。如果采用三套面板，則這三套面板可以間隔120度地設置在塔架周圍。

每個面板均可以包括用于流體介質(zhì)的入口和出口，并且面板可以在入口和出口之間平行延伸。入口和出口可以位于面板的邊緣中，例如，位于邊緣的朝向塔架的那部分中。

在每個面板中，通道結構可以引導流體介質(zhì)，以建立熱能在面板的表面上的擴散。特別地，流體介質(zhì)可以在面板中沿著從塔架向外、背離塔架的方向被引導。

面板中的至少一個面板的寬度可以至少為塔架直徑的二十分之一，或甚至是塔架直徑的十分之一。

這些套面板可以固定到共同的框架(例如，采取圍繞塔架沿周向延伸的凸緣的形狀)。框架可以沿著塔架移動，或者可以圍繞塔架旋轉(zhuǎn)直到框架的期望位置，因此獲得了面板相對于塔架的期望位置?？蚣芸梢园ㄓ糜阪i定位置從而將框架剛性地附接至塔架的附接裝置。在該實施方式中，塔架的壁中需要用來緊固的孔的所需數(shù)量可能甚至進一步地減少。

為了獲得塔架內(nèi)部的熱產(chǎn)生單元和面板之間的短距離，至少一套面板可以在單元的特定高度處直接設置在塔架外部，使得流體介質(zhì)應該基本上在水平平面中流動，或至少主要在水平平面中流動。

至少一套面板可以通過鉸鏈接頭固定到塔架，允許相對于塔架旋轉(zhuǎn)。由此，該套面板可以移動至這樣的取向，在該取向上可以獲得通過面板的良好流動性能。該套面板可以包括用于將該套面板相對于塔架移動的動力裝置，并且該動力裝置可以例如基于風向、塔架周圍不同位置測得的溫度、太陽入射角等被自動控制。

至少一套面板中的各個面板是可以對尺寸進行擴展的。這樣，面板的容量就可以依據(jù)冷卻的需要和/或依據(jù)通過該套面板的自然空氣流進行調(diào)整。面板可以包括用于對面板進行擴展的調(diào)整裝置，并且該調(diào)整裝置可以例如基于風向、塔架周圍不同位置測得的溫度、太陽入射角等被自動控制。

蓄能罐可以設置在塔架的內(nèi)部，以形成流體介質(zhì)的緩沖存儲。蓄能罐可以垂直設置在面板上方，以增加流體介質(zhì)在面板中的壓力。

為了保持良好的對流并使空氣流過面板，風輪機可以包括至少一個噴嘴，所述至少一個噴嘴布置成使之可以在至少一個面板上分配清潔流體。例如，風輪機可以包括為每個面板設置的一排噴嘴，例如包括鄰近地或直接地布置在面板上方的噴嘴。噴嘴可以從壓力系統(tǒng)供給清潔流體，使得噴嘴充當高壓水清潔器。

清潔流體可以是水，例如從海上風輪機的基部泵送的海水；或者可以是在風輪機附近收集的雨水；或者可以是在風輪機中或風輪機處的儲存罐中儲存的任何類型的流體。