[发明专利]具有水平的转子轴且具有可旋转的塔架的风力发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电设备，其用于大型建筑且超过5兆瓦的功率。借助该设备能够实现超过150m的轮毂高度和达200m的转子直径。因此在自重超过1000t时，该设备的总高能够超过200m。

背景技术

在近二十年中研发和制造出来的风力发电设备的特征在于基本上一致的建造方式。在跟位置和地面有关的地基上，固定在它上面的塔架根据轮毂高度作为静止的、不可旋转的塔架建成，并且该设置有转子和驱动器的吊舱可旋转地在轮毂高度上设置在塔架的上方。

这种风力发电设备例如由文献DE 10 2008 023 109 A1已知。它基本上由塔架构成，它固定地设置在地基上。该塔架的上方端部设置有防倾斜的回转环和旋转驱动器。该回转轴承容纳着吊舱，该吊舱具有转子轮毂轴承、转子轮毂和转子叶片。此外在吊舱上还安放着驱动和控制系统的所有必要的功能构件。保护结构完全包围着该吊舱。

目前，具有吊舱的构件的总质量在功率5至6MW时约为250-300t，特殊情况下超过600t。对于具有更大功率的风力发电设备来说，具有已知的特制升降装置的构件质量和大小几乎无法控制，并且在建立以及保养该设备时会需要巨大的成本和很长的时间。

随着经验的增加以及科学-理论更深入地贯穿着研究过程，并且随着深入应用再生能量的压力的增大，需要研发出更大的设备。

自此，轮毂高度超过125m。研发出直径超过130m的转子。该设备的功率大小上升至兆瓦等级的下方范围内。

近十年的特征在于研发出功率超过5MW、转子直径达160m以及越来越无驱动应用的发电机。

随之而来的构件变大以及自重增大给用来安装该设备的升降装置提出了更高的要求。一再产生的维修和零件更换工作也需要功率强大的升降装置。人们试图采用新的构件方式，以避免在轮毂高度上安装重的驱动部件，或者使重的驱动部件能够更轻易地安装，例如应用两个3MW-发电机，来代替一个6MW-发电机。

从文献DE20 2011 108 484U“Windenergieanlage mit horizontaler Rotorachse und mit unten liegendem Antrieb(具有水平转子轴和底层驱动器的风力发电设备)”已知这种新的构造方式，其中整个塔架借助其转子叶片都设置在风中，从风中获得的转矩通过转子轮毂和戈培式(Koepe)钢索传动装置从上方的钢索传动圆盘引导至塔架脚部的下方的索传动圆盘，并且在该处继续引导到具有发电机的驱动单元。与设置在吊舱上相比，通过驱动单元在塔架脚部上的这种布局能够更有利的静态关系，并且为了安装和保养这样配置的风力发电设备，不需要如此之大且为高负载设计的升降装置。借助这样的升降装置，能够在大的兆瓦功率范围内实现高的功率，以获得能量。在这种风力发电设备中，达到了超过150m的轮毂高度和200m的转子直径，因此在自重超过1000t时具有超过200m的总高度。如此之大的风力发电设备应该借助能够已知的升降装置安装在特定的安装位置上。

现有构造方式的固定塔架通过由它作用在转子上的风力并且通过竖直负荷(其在旋转中心的后方作用在置于塔架上的吊舱上)通过获取能量的机械和电子驱动单元的构造质量来类似地紧凑地加载。因为风向以及吊舱在四周转动塔架，所以它同样静态地且动态地在四周负载。

风力发电设备的目前达到功率大小的倍增要求更大的转子直径，同时要求更高的轮毂高度和更重更大的驱动单元。

发明内容

本发明的目的是，为风力发电设备提供一种解决方案，该风力发电设备具有相对于其安放面可旋转的塔架，该解决方案可使塔架结构的现有负载方式明显更有利，并且整体上使超过200m高的设置能够抵抗所有极端的气候情况。

在此设置有风力发电设备，其具有：塔架；支承在塔架的端部上且设置有转子叶片的转子轴；与该转子轴耦合的驱动器；以及设置在塔架的其它端部上的旋转轴承，用来使塔架可旋转地支承在地基上，因此该塔架整体上能够根据风在特定的时间点从哪方向刮进行旋转。在此塔架在地基上的可旋转的支承必须设计成防倾翻的，以便能够捕捉压在塔架上的弯曲力矩。因此能够省略相对于塔架可旋转的吊舱。根据本发明，塔架在此至少在转子旋转范围中构成为具有两个塔架部件的复式塔架。该转子轴在此能够以有利的方式静止地确定地支承在两个塔架部件上，其中转子叶片在塔架部件之间旋转。