[发明专利]用于改变风轮机的倾斜角的装置

说明书

技术领域

本发明包括在风轮机领域中，更具体地，涉及能够改变转子轴与水平面形成的倾斜角(倾斜)的装置。

背景技术

转子轴倾斜的初衷不是与风向对准。相反，设想增大叶片和塔架之间的空间以防止碰撞。这种增大是非常显著的逆风，因为最大的叶片偏转朝向塔架弯曲。在这种情况下，倾斜导致一定的水平风偏差，当风具有垂直分量(特别是在复杂地形上)时，该水平风偏差会恶化。然而，该效应与顺风转子相反。首先，最大的叶片偏转面向外，并且因此不需要倾斜。然而，该角度改善了与垂直风力分量的对准。因此，由于需要叶片偏转而在逆风转子中产生能量的缺点变成顺风转子的优点，甚至成为了进一步改进的机会。可适应风向的可变倾斜能够始终产生可能的最大能量。因此，具有用于主动改变倾斜的系统使得能量产生(AEP)增加且相应的能量成本(COE)降低。

在这方面，在现有技术中已经存在通过主动倾斜控制系统寻求这种改进得以应用的发明。因此，带来新颖性的不是控制该倾斜，而是在框架和偏航系统之间采用的机械方案，以有效地确保倾斜的这种变化。本发明将用于根据风向使转子偏航以及改变倾斜的两种装置集成在单个装置中。

倾斜变化系统的现有技术包括大量的专利，但是大多数是用于逆风风轮机并且是复杂的控制系统，其采用了不同的测量并且接合用于改变倾斜角的装置以改善发电性能。鉴于前文，在这方面的背景发展的研究限于倾斜控制系统，其介绍了一些适用于顺风风轮机的详细方案。

专利US2004/0076518介绍了一种方案，其中旋转轴的倾斜度改变并吸收由转子的陀螺进动产生的负载，因为转子不断地适应风向。倾斜运动通过从塔架悬挂并支撑机舱的压载执行。这使组件旋转并使机舱倾斜。还允许将致动器添加到压载以强制运动。还集成了转子速度控制系统，其使用风轮机的自重作为所述控制的参数。

专利EP1683965描述了一种控制系统，并且当在水平面和风轮机旋转轴之间建立特定角度时，偏心元件或凸轮(104、105和106)接合机舱的端部并改变倾斜角，导致机舱在偏航点上倾斜。这使机舱能够“点头”直到其与风向(Q)对准，在该点处偏航停止。机舱偏航点在基座上，作为偏航系统，同时还实现点头运动。偏心元件包括一些使活塞伸出和缩回的致动器。然而，使致动器能够根据偏航来旋转的系统是使机舱(4)在致动器支撑件(13)上移动的带凹口轮的复杂系统。分叉铰接的布局改变整个风轮机并且完全调节机舱或框架的整体设计，使其大大地复杂化，这是因为其不允许负载反应发生在最靠近塔架(外部)的部件上，而是发生在中心轴上。这将会使得所述结构更加复杂和昂贵。

在本发明目的中设想的装置被开发，其被认为是通过将偏航和倾斜运动集成到单个模块化元件中来提供对现有技术中存在问题的方案。因此，主要优点将是方案的简单构造、有效接合、通用性和最终成本。

发明内容

本发明的风轮机安置在完全支撑传动系的环形过渡部件上。这种大型结构将网格式塔架连接到机舱(在专利PCT/ES2014/000036中描述)，其不需要基座并且还包含偏航滚动元件。

提出将用于改变倾斜的新装置与原始结构上的滚动元件串联安装。其安装在与专利PCT/ES2014/000037中描述的偏航系统元件相同的位置中，因而偏航系统和倾斜装置集成在单个多轴接合元件中。因此，即使负载经过该装置朝向塔架传递，风轮机负载的路径也没有发生变化。如果一个风轮机类型不包括该装置，则该风轮机的其余部分不改变。这构成了通用性方面的设计优点，可根据场地的需要将风轮机设计为具有或不具有主动系统。例如，如果风持续水平或总是在相同方向上，则可以并入永久倾斜或甚至不倾斜。不包含主动倾斜系统的风轮机在这方面不会有额外的成本。

代替在端部具有两个接合件以及在中心具有旋转轴的点头装置(EP1683965)，新的建议提出通过三个接合点改变平行于转子轴的机舱的基础平面，这三个接合点代表用于明确限定平面的最少数目。

新装置将倾斜控制系统和偏航系统集成到单个元件中，这是被设想为本发明的目的的组件。