專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開關(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)的開關(guān)箱，其帶有容納在所述開關(guān)箱中的至少一個線路，以及用來防止水在所述至少一個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)器吊籃上的一個開關(guān)箱中，而該吊籃設(shè)置在高達(dá)100米的高度。這個開關(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)的開關(guān)箱中，通過加熱開關(guān)箱中的空氣從而防止被容納在開關(guān)箱中的電路板冷卻到露點(diǎn)以下，來確保這樣的條件。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，使用干燥劑來降低開關(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)開關(guān)箱設(shè)置在100米的高度甚至更高時這樣做會產(chǎn)生問題。進(jìn)而，干燥劑用于結(jié)合空氣中的水汽的反應(yīng)速率相對較低，使得通過這種方法不能實(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)的開關(guān)箱，具體地是一種開關(guān)箱，它使得風(fēng)力渦輪機(jī)可以可靠地運(yùn)行，而沒有過多的功率消耗，本發(fā)明還涉及一種使用這種開關(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)明的一個方面，通過改進(jìn)先有技術(shù)的開關(guān)箱實(shí)現(xiàn)了這一目的，改進(jìn)的主要特征在于，干燥裝置包括一個用來在至少一個電路元件的區(qū)域產(chǎn)生空氣流的裝置。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生空氣流對于防止水在電路元件上沉積做出了貢獻(xiàn)。通過使用一個簡單的風(fēng)扇可以用相對較少的功率消耗產(chǎn)生這種空氣流。當(dāng)干燥裝置還包括用來加熱在至少一個電路元件的區(qū)域中的空氣的至少一個加熱器時，可以實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行可靠性的進(jìn)一步改進(jìn)，這是因?yàn)樵谥辽僖粋€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。
按照本發(fā)明的開關(guān)箱的一個優(yōu)選實(shí)施例，干燥裝置包括一個冷卻件，用來將水與通過的空氣分離開，所述冷卻件離開所述至少一個電路元件一定距離，且干燥裝置還包括一個排水件，用來把已經(jīng)分離的水由開關(guān)箱排出。因此，有效地降低了開關(guān)箱內(nèi)的空氣濕度，從而減小了水在所述至少一個電路元件上沉積的危險。因此，當(dāng)產(chǎn)生氣流的裝置可運(yùn)行的產(chǎn)生空氣流時可以以特別有效的方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)箱內(nèi)空氣濕度的降低，所產(chǎn)生的空氣流在所述開關(guān)箱內(nèi)循環(huán)，并且流過所述至少一個電路元件以及所述冷卻件，從而在開關(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，并且通過排水孔由開關(guān)箱中排出。
當(dāng)加熱器和冷卻裝置包括安裝在開關(guān)箱中的一個Peltier件時證明是特別實(shí)用的。在本發(fā)明的這個典型的實(shí)施例中，當(dāng)產(chǎn)生氣流的裝置包括由Peltier件分開的一個板狀導(dǎo)流件時可以產(chǎn)生空氣流的有效循環(huán)，其中所述至少一個電路元件設(shè)置在導(dǎo)流件面向Peltier件在運(yùn)行過程中比較熱的部分的那一側(cè)。當(dāng)設(shè)置一個控制裝置時可以適應(yīng)不同的大氣條件，該控制裝置根據(jù)在開關(guān)箱內(nèi)和/或外面的溫度和/或空氣濕度控制干燥裝置。
如由上面對按照本發(fā)明的開關(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開關(guān)箱中的至少一個電路元件控制該風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個運(yùn)行參數(shù)，并且阻止凝結(jié)水在所述至少一個電路元件上沉積，所述方法的基本特征在于，在所述至少一個電路元件的區(qū)域中產(chǎn)生一股空氣流，用來防止水在所述至少一個電路元件上沉積，其中可以對在所述至少一個電路元件的區(qū)域中的空氣進(jìn)行加熱。在按照本發(fā)明的方法的一個典型的實(shí)施例中，在與電路元件離開一定距離的一個冷卻件上將凝結(jié)水分離開，并且由開關(guān)箱將凝結(jié)水排出。雖然無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Peltier件作為有源的冷卻件特別實(shí)用，該件同時加熱所述至少一個電路元件的區(qū)域中的空氣。其中，可以根據(jù)在所述開關(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。


在本文件的其余部分包括參考著附圖更具體地敘述本發(fā)明的整個內(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)的開關(guān)箱做成一個完全被包封起來的開關(guān)箱，它具有一個箱門，在運(yùn)行過程中此門是關(guān)閉起來的。在該開關(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，也可以將一個干燥裝置容納在開關(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風(fēng)扇30，設(shè)置在相對于由所述風(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)置在非常靠近電路板的位置，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出現(xiàn)空氣中水汽的凝結(jié)。在移動通過電路板20之后，在開關(guān)箱10內(nèi)使空氣流偏轉(zhuǎn)，并且隨后流過冷卻件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)明的那個實(shí)施例中，冷卻件36以一個無源的冷卻件實(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本體構(gòu)成，它與開關(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，在開關(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)的一個溫度值，即降低到大約5℃或者更低，被包含在通過的空氣中的水汽會出現(xiàn)凝結(jié)。在冷卻件36上被分離開的水借助于排水管38由開關(guān)箱10中排出，其中設(shè)置在排水管38的上端的一個漏斗40收集凝結(jié)水。
一個相應(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/或開關(guān)箱內(nèi)和/或外的空氣濕度超過80％值之前風(fēng)扇30和加熱器32不開始工作。當(dāng)空氣濕度達(dá)到低于70％的數(shù)值時，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)需要加熱開關(guān)箱的整個內(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，在開關(guān)箱10內(nèi)循環(huán)并且流過冷卻件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件被用作一個有源的冷卻件，其中在開關(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，接著通過排水管道38使水由開關(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，在開關(guān)箱內(nèi)的空氣濕度超過一個預(yù)先確定的極限數(shù)值例如80％時可以實(shí)現(xiàn)干燥而與周圍溫度無關(guān)。當(dāng)空氣濕度保持在70％的數(shù)值或者以下時，相應(yīng)的控制裝置可以自動地使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量結(jié)合起來是可能的。
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)的開關(guān)箱(10)，它帶有被容納在所述開關(guān)箱(10)中的至少一個電路元件(20)和用來防止水所述至少一個電路元件(20)上沉積的干燥裝置，其特征在于，所述干燥裝置包括用來在所述至少一個電路元件(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所述的開關(guān)箱(10)，其特征在于，所述干燥裝置包括至少一個加熱裝置(32；132)，用來加熱所述至少一個電路元件(20)附近的空氣。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的開關(guān)箱(10)，其特征在于，所述干燥裝置包括冷卻件(36；136)，用來把水由流過的空氣中分離，所述冷卻件與所述至少一個電路元件(20)間隔開，所述干燥裝置還包括至少一個排水件(38，40)，用來將已經(jīng)分離出的水由所述開關(guān)箱(10)排出。
4.按照權(quán)利要求3所述的開關(guān)箱(10)，其特征在于，產(chǎn)生流動的裝置(30)可操作的用來產(chǎn)生一股空氣流，所述空氣流在所述開關(guān)箱(10)內(nèi)循環(huán)，并由此流過所述至少一個電路元件(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)所述的開關(guān)箱(10)，其特征在于，控制裝置根據(jù)在所述開關(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，通過被容納在開關(guān)箱(10)中的至少一個電路元件(20)控制所述風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個運(yùn)行參數(shù)，且其中阻止凝結(jié)水在所述至少一個電路元件(20)上沉積，其特征在于，在所述開關(guān)箱(10)的在所述至少一個電路元件(20)的區(qū)域的內(nèi)部空間內(nèi)產(chǎn)生一股空氣流，用來防止水在所述至少一個電路元件(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，在與所述至少一個電路元件(20)間隔開的冷卻件(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。
全文摘要
一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的開關(guān)箱，它帶有被容納在該開關(guān)箱中的至少一個電路元件和用來防止水至少一個電路元件上沉積的干燥裝置，其中干燥裝置包括用來在至少一個電路元件的區(qū)域中產(chǎn)生空氣流的一個裝置，該裝置包括一個Peltier件。
文檔編號H05K5/02GK1685149SQ03823103
公開日2005年10月19日 申請日期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 申請人:通用電氣公司