多转子风力涡轮机

技术领域

本发明涉及一种多转子风力涡轮机，所述多转子风力涡轮机包括在竖直方向上从塔架底部延伸到塔架顶部的塔架。风力涡轮机还包括负载承载结构，所述负载承载结构横向于竖直方向延伸并且被布置成承载至少两个能量产生单元，负载承载结构由塔架经由偏航装置旋转地承载。

背景技术

风力涡轮机通常包括一个或多个能量产生单元，每个能量产生单元包括承载一个或多个风力涡轮机叶片的负载承载轮毂。风作用在风力涡轮机叶片上，从而使负载承载轮毂旋转。在风力涡轮机是所谓的直接驱动型的情况下，负载承载轮毂的旋转运动经由齿轮装置或直接地被传递到发电机。在发电机中，产生电能，该电能可被供应到电网。

一些风力涡轮机设置有两个或更多个能量产生单元，以便增加由风力涡轮机产生的总功率，而不必为风力涡轮机提供一个非常大且因此沉重的能量产生单元。这种风力涡轮机有时被称为“多转子风力涡轮机”。

传统的水平轴风力涡轮机有时利用能量产生单元的顶板作为用于将备用部件提升至能量产生单元和从能量产生单元提升备用部件的平台。有时，顶板还用作直升机的着陆平台。

由于风力涡轮机上的组装和维修工作的主要部分是在传动系及其部件上执行的，因此能量产生单元的顶板是用于为直升机或无人机建立对风力涡轮机的接近或用于将备用部件提升到风力涡轮机和从风力涡轮机提升备用部件的自然选择。

尤其是在离岸设施上，这样的平台可以提供对能量产生单元的容易且安全的接近。然而，以这种方式接近能量产生单元高度依赖于有利的天气条件。

在多转子风力涡轮机中，能量产生单元可以由负载承载结构承载，该负载承载结构又经由偏航轴承结构连接到塔架。在这种风力涡轮机中，能量产生单元的重心相对于由塔架限定的纵向竖直轴线移位。由于移位，能量产生单元的顶板可能变得不适合作为用于提升或着陆目的的平台。

因此，人员、备用部件和其它设备接近和离开能量产生单元可有利地穿过塔架。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供一种多转子风力涡轮机，所述多转子风力涡轮机改进了穿过塔架对备用部件和人员的改进。

本发明的实施方式的另一个目的是提供多转子结构的改进的强度，并且就接近和离开能量产生单元而言增加安全性。

本发明提供了一种多转子风力涡轮机，所述多转子风力涡轮机包括：

塔架，所述塔架由在塔架底部和塔架顶部之间延伸的塔架壁形成，

偏航装置，所述偏航装置由所述塔架承载并且包括围绕所述塔架旋转地悬置的外壁，

至少两个能量产生单元，每个能量产生单元由从所述外壁延伸的臂承载，以及

负载管理系统，所述负载管理系统用于将物品从所述塔架底部经由所述偏航装置提升到每个能量产生单元。

因此，本发明提供了一种多转子风力涡轮机，即，包括两个或更多个能量产生单元的风力涡轮机。

多转子风力涡轮机包括塔架、偏航装置和至少两个能量产生单元。塔架由在塔架底部和塔架顶部之间延伸的塔架壁形成。因此，塔架是基本上竖直的结构，类似于传统的单转子风力涡轮机的塔架。塔架壁限定了塔架的内部部分和塔架的外部之间的边界。

偏航装置由塔架承载，并且包括围绕塔架旋转地悬置的外壁。外壁可以是实心壁，或者其可以具有格子结构或类似结构。在本上下文中，术语“偏航装置”应被解释为表示允许结构相对于风力涡轮机的塔架围绕基本上竖直的旋转轴线的旋转运动的装置。在根据本发明的多转子风力涡轮机的情况下，外壁相对于塔架旋转。

能量产生单元中的每一个由从外壁延伸的臂承载。因此，臂以及由此能量产生单元在其相对于塔架执行偏航运动时与外壁一起移动。因此，偏航运动将能量产生单元的转子引导到来风中。

在本上下文中，术语“能量产生单元”应当被解释为表示风力涡轮机的实际上将风能转换成电能的那一部分。因此，能量产生单元中的每一个通常包括承载一组风力涡轮机叶片的转子和发电机。能量产生单元还可以包括使转子和发电机互连的齿轮装置。发电机以及可能的齿轮装置可以被布置在机舱的内部。

臂可以从外壁沿着基本上相反的方向延伸，即从塔架的相对侧延伸。臂可以沿着基本上与塔架的方向垂直的方向延伸，或者它们可以沿着与塔架的方向形成锐角的方向延伸。臂可以以这样的方式连接到外壁，即使得互连两个臂的附接位置的线经过塔架。替代地，这种互连线可与塔架相交。

多转子风力涡轮机还包括用于将物品从塔架底部经由偏航装置提升到每个能量产生单元的负载管理系统。因此，例如呈备用部件、工具等形式的物品可从塔架底部被运输到风力涡轮机的内部的相关能量产生单元，至少直到其到达偏航装置。由此，将这样的物品提供给能量产生单元不依赖于天气状况等，并且以安全的方式提供物品。此外，不需要使直升机直接着陆在能量产生单元上。

借助于负载管理系统运输的物品由此遵循穿过偏航装置的运输路径，即穿过多转子风力涡轮机的一部分，在该部分处，诸如壁的元件潜在地相对于彼此旋转地移动。

由于臂连接到外壁，所以可以经由偏航装置并使用负载管理系统而获得对塔架的内部部分和由臂承载的能量产生单元之间的接近，而不管偏航装置的偏航位置如何，即，与外壁相对于塔架的角位置无关。

穿过偏航装置的路径可以进一步形成用于在由臂承载的能量产生单元处或附近操作的人员的逃离路径的一部分。由此，人员可以经由塔架并且由此以安全的方式逃离。

多转子风力涡轮机可以包括形成在塔架和外壁之间的偏航空间。偏航空间可由负载管理系统接近，以便将物品从塔架底部提升到能量产生单元中的每一个，使得物品通过偏航空间。

根据本发明的多转子风力涡轮机还可以是这样的多转子风力涡轮机，其中：

所述臂形成从所述外壁延伸到所述能量产生单元的内部臂空间，

所述塔架形成从所述塔架底部到所述塔架顶部内部的塔架空间，并且

所述内部臂空间和所述内部塔架空间由穿过所述塔架壁并且穿过所述外壁跨过所述偏航空间延伸的通道连接，

并且其中，所述负载管理系统被构造成将所述物品从所述塔架底部穿过所述内部塔架空间、所述通道和所述内部臂空间提升到每个能量产生单元。

根据该实施方式，物品从塔架底部一直被运输到能量产生单元，而不离开多转子风力涡轮机的内部。

在塔架与旋转地悬置的外壁之间形成有偏航空间。偏航空间在这样的意义上是封闭的，即它成角度地跨越塔架的整个圆周，并且它分别由塔架壁和外壁界定。因此，偏航空间的壁可相对于彼此移动。然而，优选地，可以例如从塔架的内部部分经由塔架壁中的通道接近偏航空间。

由于根据该实施方式的多转子风力涡轮机形成连接塔架和臂的内部空间的通道，风力涡轮机允许人员和设备例如备用部件和/或工具经由内部臂和塔架结构接近和离开能量产生单元。特别地对于离岸设施，这提供了增加的安全性和效率，并且便于独立于恶劣天气状况等的操作。

偏航装置可以有利地从偏航空间进行维修。

负载管理系统可形成在所述内部塔架空间中在竖直方向上在所述塔架底部与相交平台之间延伸的第一运输区段、在横向方向上沿着所述相交平台延伸穿过所述偏航空间的第二运输区段以及在所述内部臂空间中延伸的第三运输区段。

根据该实施方式，负载管理系统被分成至少三个部分，即第一运输区段、第二运输区段和第三运输区段。运输区段中的每一个限定单独的移动方向，并且运输区段中的每一个与多转子风力涡轮机的特定部分相关联。然而，运输区段在这样的意义上彼此连通，即它们配合地限定从塔架底部到能量产生单元的整个运输路径，并且借助于负载管理系统运输的物品可以在运输区段之间被传递以允许沿着从塔架底部到相关能量产生单元的整个运输路径运输物品。

此外，运输区段被布置在多转子风力涡轮机的相对于彼此执行旋转运动的部分中。因此，以上述方式将负载管理系统分成多个区段允许跨过相对于彼此旋转的部件获得基本上连续的运输路径。

所述第一运输区段、所述第二运输区段和所述第三运输区段可以是单独的区段，每个区段形成入口点和出口点，使得所述第一运输区段的所述入口点能够在所述塔架底部处被接近，所述第一运输区段的所述出口点能够在所述第二运输区段的所述入口处被接近，所述第二运输区段的所述出口点能够在所述第三运输区段的所述入口处被接近，并且所述第三运输区段的所述出口能够从所述能量产生单元中的一个能量产生单元被接近。

根据该实施方式，运输区段的入口点和出口点以这样的方式相对于彼此定位，使得借助于负载管理系统运输的物品能够容易地从一个运输区段被传递到下一个运输区段，从而在塔架底部与能量产生单元之间形成基本上连续的运输路径。物品的传递可以以自动的方式进行，或者可以手动地进行，例如通过操作员手动地将物品从一个运输区段分离并将其联接到下一个运输区段。

每个运输区段可以包括单独的控制。根据该实施方式，每个运输区段的操作被单独地控制，即独立于任何其它运输区段的操作。例如，每个运输区段可以被单独地打开或关闭，和/或每个运输区段的速度可以被单独地控制，或者运输方向可以被单独地选择。

因此，给定的运输区段仅在物品实际上沿该运输区段运输时才可被打开。此外，可以根据被运输的物品选择运输速度，例如考虑物品的重量和/或物品的精致度。最后，这将允许一个物品沿一个运输区段运输，同时另一个物品沿另一个运输区段可能以不同的速度运输。并且一个运输区段可以停止，以便将物品连接到该运输区段或从该运输区段断开，而不停止另一个物品沿另一个运输区段的运输。由此提供了具有高运输能力的有效负载管理系统。

第一运输区段、第二运输区段和第三运输区段中的至少一者可以包括具有机动台车的轨道结构。根据该实施方式，物品沿着轨道结构并以机动的方式移动。因此，使移动物品所需的人工处理最小化。轨道结构可以被布置在高处位置处，例如在天花板等上，在这种情况下，物品可以以悬置的方式沿着轨道结构运输。作为替代，轨道结构可以被布置在墙壁或地板上。

多转子风力涡轮机还可以包括传感器系统，该传感器系统被构造成确定从塔架底部被提升到能量产生单元的物品的位置。由此，可以监测给定物品沿运输路径的移动。这可以以连续的方式执行，其中获得了给定物品在任何给定时间的精确位置。作为替代，传感器系统可以仅仅检测给定物品何时沿运输路径经过给定检查点。

传感器系统可包括被布置在塔架处、偏航装置处和/或承载能量产生单元的臂处的至少一个传感器。例如，传感器可以被布置在内部塔架空间中、偏航空间中和/或内部臂空间中。根据该实施方式，随着物品经过传感器，可以检测在给定传感器的位置处物品的存在。

传感器可以是能够读取机器可读码的类型，诸如条形码、QR码、RFID标签等。在这种情况下，被运输的物品可以设置有合适的机器可读码，并且机器可读码还可以包括与被运输的物品相关的信息，例如物品的种类、物品的目的地等。随着物品经过传感器，即，在不停止物品的情况下，可以读取这种机器可读码。

该多转子风力涡轮机还可以包括警报系统，该警报系统被构造成当物品朝向能量产生单元被提升时在能量产生单元中提供警报，或者当物品朝向塔架底部被降低时在塔架底部处提供警报。

根据该实施方式，当物品接近时，警告在能量产生单元处或在塔架底部处存在人员。这提高了系统的安全性。

在第二方面，本发明提供了一种用于将物品从塔架底部提升到上述类型的多转子风力涡轮机的能量产生单元的方法。根据该方法，物品经由偏航装置被提升，例如穿过塔架壁和/或穿过外壁，并且例如穿过形成在塔架壁和外壁之间的偏航空间。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明，其中，

图1是根据本发明的实施方式的多转子风力涡轮机的示意图，

图2至图5示出了根据本发明的实施方式的用于多转子风力涡轮机的偏航装置，

图6示出了图2至图5的偏航装置的外壁部件，

图7和图8是根据本发明的实施方式的用于多转子风力涡轮机的两个运输容器的立体图，以及

图9至图31示出了根据本发明的实施方式的在多转子风力涡轮机中运输物品的方法的步骤。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施方式的多转子风力涡轮机1的示意图。风力涡轮机1包括塔架2和两个负载承载结构，每个负载承载结构包括沿着基本相反的方向远离塔架2延伸的两个臂3。每个臂3承载具有三个风力涡轮机叶片5的能量产生单元4。

负载承载结构3经由两个单独的偏航装置6连接到塔架2，从而允许下组的臂3a独立于上组的臂3b相对于塔架的偏航运动而执行相对于塔架2的偏航运动。

在传统的单转子风力涡轮机中，承载风力涡轮机的单个转子的机舱通常直接连接到塔架的顶部。因此，机舱和转子可以容易地经由塔架的内部接近。

然而，在图1的多转子风力涡轮机1中，能量产生单元4安装在臂3上，与塔架2相距一段距离。从而能量产生单元4不能从塔架2的内部直接接近。相反，它们可以从外部接近，例如经由从相关能量产生单元4正下方的位置提升，或者经由直升机从上方接近。在根据本发明的多转子风力涡轮机1中，能量产生单元4可从塔架2的内部借助于延伸穿过相关偏航装置6和相关臂3的内部部分的通道接近。这将在下面进一步详细描述。

图2是根据本发明的实施方式的用于多转子风力涡轮机的偏航装置6的横截面图。偏航装置6包括围绕塔架2的外表面周向布置的外壁部分7。由此在塔架2和外壁部分7之间形成有偏航空间8。该偏航空间8可从塔架2的内部部分经由通道9接近。

两个臂3(示出了其中一个)附接到外壁部分7，并在远离偏航装置6和塔架2的方向上延伸。臂3是中空的，并且每个臂3的内部可从形成在塔架2和外壁部分7之间的空间8经由通道10接近。因此，安装在臂3上的能量产生单元，基本上如图1所示，可从塔架2的内部经由延伸穿过通道9、空间8、通道10和臂3的内部的接近路径接近。这允许在塔架2的内部和臂3的内部之间接近，而不管偏航装置6的偏航位置如何。

外壁部分7借助于第一轴承11和第二轴承12连接到塔架2。从而外壁部分7可以相对于塔架2旋转，以便根据来风定向安装在臂3上的能量产生单元的转子。因此，上述接近路径延伸跨过能够相对于彼此执行旋转运动的部件。

第一轴承11将外壁部分7的下部部分与塔架2互连，第二轴承12将外壁部分7的上部部分与塔架2互连。从而外壁部分7的末端借助于轴承11、12而均被支撑成抵靠塔架2，从而使结构稳定。第一轴承11被构造成处理轴向负载以及径向负载，而第二轴承12被构造成处理径向负载，但不处理轴向负载。因此，轴向负载由外壁部分7搁置在其上的轴承11以及预期有最高轴向负载的位置来处理。

平台13被布置在塔架2的内部，位于对应于偏航装置6的位置的竖直水平处。在平台13处，设备以及人员可以被接收并且被存储在中间。例如，可以使用提升装置14将设备从塔架2的下部内部部分提升到平台13。一旦被接收在平台13处，设备就可以经由开口9移动到被限定在塔架2和外壁7之间的空间8中。从那里，设备可以经由开口10移动到相关臂3的内部中，并且在臂3的内部移动到相关的能量产生单元。设备也可以在相反的方向上从能量产生单元经由平台13移动到塔架2的下部内部部分。

图3是图2的偏航装置6的细节。在图3中，可以比在图2中更清楚地看到塔架2的内部部分之间的通道9和被限定在塔架2与外壁7之间的空间8。

图4是根据本发明的实施方式的用于多转子风力涡轮机的偏航装置6的一部分的横截面图。类似于图2和图3中所示的实施方式，偏航装置6包括围绕塔架2周向地布置的外壁部分7，从而在外壁部分和塔架之间形成空间8。

在图4的实施方式中，外壁部分7包括臂3附接到其上的铸造区段，以及布置在铸造区段上方并且附接到铸造区段的一个或多个另外的区段。在图4中仅示出了铸造区段。因此，外壁部分7的臂3所附接的部分比外壁部分7的其余部分更坚固。因此，在不损害外壁部分7的强度的情况下，外壁部分7的制造成本被最小化。

图4还示出了在风力涡轮机内部在运输容器15中运输的设备。运输容器15具有这样的尺寸和形状，其尺寸和形状确保运输容器15能够从塔架2的下部内部部分处的位置移动到安装在臂3中的一个上的能量产生单元。从而确保了包装在运输容器15中的一个中的设备将实际上能够到达能量产生单元处的目的地，而没有设备被卡住的风险。

在图4中，还可以看到，偏航装置6设置有多个偏航驱动器16，该偏航驱动器被构造成驱动外壁部分7相对于塔架2的偏航运动。

图5是图4的偏航装置6的立体图。图5示出了用于在塔架2的下部内部部分和能量产生单元之间运输设备的运输系统也可以用于运输人员。这例如在人员需要从风力涡轮机撤离的情况下可以是相关的。

在图5中，还可以看到外壁部分7的铸造区段设置有加强凸缘17。加强凸缘17没有延伸铸造区段的整个圆周。相反，该加强凸缘定位在铸造区段的臂3所附接的部分中，即，定位在预期有最高负载的部分中，并且因此在该处需要附加强度。因此，以最少的材料使用获得了改进的强度。

图6是图5和图6中所示的外壁部分7的铸造区段的立体图。所述铸造区段由三个部段18形成，每个部段跨越大约120°的角度，部段18借助于螺栓连接19结合到彼此。部段18中的一个包括加强凸缘17和用于将臂附接到外壁部分7的接口部分20。

图7和图8是根据本发明的实施方式的用于多转子风力涡轮机的负载管理系统的两个不同运输容器15的立体图。图7的运输容器15具有与图8的运输容器15的尺寸和形状不同的尺寸和形状，从而可以被容纳在图7的运输容器15中的设备可能不能被容纳在图8的运输容器15中，反之亦然。然而，这两种运输容器15都具有这样的外部尺寸，该外部尺寸确保它们能够以上述方式从多转子风力涡轮机的塔架的下部内部部分穿过而到达该多转子风力涡轮机的能量产生单元中的每一个。此外，运输容器15提供了多转子风力涡轮机中的运输设备的标准化方式。

运输容器15是具有硬外表面的封闭容器的形式。因此，在运输期间，借助于运输容器15运输的设备受到保护。

运输容器15设置有孔眼21，该孔眼用于例如经由钩、滑轮等将运输容器15连接到运输系统。因此，孔眼21提供了被运输的设备和运输系统之间的标准化接口。

运输容器15可由允许它们漂浮的材料制成，即使设备被容纳在其中也是如此。这将允许运输容器15以自漂浮的方式被拖拽在航海船只后面，从而降低了航海船只上对存储空间的需求。

图9至图31示出了根据本发明的实施方式的在多转子风力涡轮机中运输物品的方法的步骤。

在图9中，航海船只22到达定位在离岸地点处的多转子风力涡轮机处。可以看到多转子风力涡轮机的塔架2的最下部分，并且承载起重机24的过渡平台23被布置在塔架2上。

在图10中，航海船只22停泊在多转子风力涡轮机处，并且人员处于从航海船只22被转移到过渡平台23的过程中。

图11示出了借助于起重机24从过渡平台23朝向航海船只22降低的提升线缆25，并且提升线缆25附接到布置在航海船只22上的运输容器15，运输容器15容纳先前已经被包装到运输容器15中的设备26。

在图12中，运输容器15借助于起重机24从航海船只22朝向过渡平台23被提升。

在图13中，运输容器15已经到达过渡平台23处，并且起重机24处于将运输容器15在邻近形成在塔架2的壁中的开口27的位置处降低到过渡平台23上的过程中。

在图14中，运输容器15已经经由线缆28连接到被布置在多转子风力涡轮机内部的运输系统，并且运输容器15处于借助于拉动线缆28的运输系统被拉动穿过形成在塔架2的壁中的开口27的过程中。因此，运输容器15进入塔架2的下部内部部分。可以看到运输容器15已经经由孔眼21连接到线缆28。

保护表面29被布置在地板上，允许运输容器15沿着地板滑动而不会对地板造成损坏。

图15示出了人员从塔架2的下部内部部分被提升到平台，该平台被布置在与最下面的偏航装置6的位置对应的水平处。

在图16中，提升线缆30借助于绞盘31从平台13朝向塔架2的下部内部部分降低。

在图17中，提升线缆30已经到达塔架2的下部内部部分，并且处于附接到运输容器15的过程中，该运输容器先前已经移动到塔架2的下部内部部分中。

在图18中，运输容器15正借助于提升线缆30和绞盘(未示出)从塔架2的下部内部部分朝向平台(未示出)被提升。

在图19中，运输容器15已经到达平台13，并且将要被降低到平台13上。

在图20中，运输容器15已经降低到平台13上并且将要从提升线缆30释放。

在图21中，运输容器15已经连接到借助于链式提升器33设置在空间8中的轨道系统32，所述空间形成在塔架2和外壁部分7之间。从而可以使用链式提升器33将运输容器15拉动穿过通道9并进入到空间8中。

在图22中，运输容器15处于以上述方式被拉动穿过通道9的过程中。

在图23中，运输容器15已经被完全拉动穿过通道9，并且现在被布置在空间8中，并从轨道系统32悬置。运输容器15处于在空间8内部从通道9朝向通道10运输的过程中，该通道10将空间8和臂3中的一个的内部互连。

在图24中，运输容器15已经到达通道10并且处于从轨道系统32降低的过程中。

在图25中，运输容器15已经连接到被布置在臂3的内部部分中的另一轨道系统34。

在图26中，运输容器15处于借助于轨道系统34从通道10朝向由臂3承载的能量产生单元(未示出)移动的过程中。因此，运输容器15在臂3内部移动。

在图27中，运输容器15已经到达防火门35正前面的位置，该防火门被布置在由臂3承载的能量产生单元4的入口附近。运输容器15将要从轨道系统34降低。

在图28中，运输容器15已经连接到形成提升系统的被布置在能量产生单元4中的一部分的提升线缆36。运输容器15处于借助于提升线缆36被拉动穿过防火门35中的开口37的过程中。

在图29中，运输容器15处于被进一步拉入能量产生单元4中的过程中。

图30示出了进入能量产生单元4的内部的运输容器15。

在图31中，运输容器15被布置在能量产生单元4内部的地板38上，并且已经从提升线缆释放。运输容器15已经打开，从而允许接近已经在运输容器15内部被运输的设备26。因此，设备26现在可以用于在能量产生单元4处执行计划的维修任务。