[发明专利]具有弹性可变形固定件的电缆扭转系统

说明书

本发明涉及风力涡轮机(1)，其包括机舱(3)、风力涡轮机塔架(2)和设置在风力涡轮机塔架(2)内的电缆扭转系统(6)。延伸入风力涡轮机塔架的电缆(16)固定至电缆扭转系统的多个间隔元件(7)。最下方间隔元件(7a)通过第一固定件(9)连接至风力涡轮机塔架的内侧壁(27)，而一个或多个相对电缆扭转系统设置的导向元件(13)通过第二固定件(14)连接至此内表面。第一固定件和第二固定件各包括有弹性可变形元件(17)，该弹性可变形元件(17)设置为产生反作用力，以抑制间隔元件相对的运动。最上方间隔元件(7b)通过另一个导向元件(13a)连接至机舱，使得其能够跟随机舱的偏航运动。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机，其具有设置在风力涡轮机塔架中的电缆扭转系统，用于向风力涡轮机塔架底部引导电缆。

背景技术

众所周知，使用电缆扭转系统将电力电缆、数据电缆或其他类型电缆引导至风力涡轮机塔架中。转子与机舱的偏航运动导致电缆绕风力涡轮机塔架的中心轴转动，并因此在一定轴向长度上扭转。电缆扭转系统吸收该扭转运动。电缆环扣，即电缆的额外长度，通常设置在电缆系统下方，用于补偿扭转导致的电缆长度的减少。在操作中，由于风力涡轮机塔架的弯曲动作，这些电缆可能在径向方向开始震荡。由于电缆撞击电缆扭转系统中的各个间隔元件，该震荡可能导致电缆外护套的损伤，从而导致电缆故障或短路。该震荡还提高了单个间隔元件及其各自固定件上的载荷，从而缩短了它们的工作寿命。

美国专利US 2010/0247326 A1公开了一种电缆扭转系统，其中从机舱中自由向下悬挂的多根电缆被引导穿过多个隔板中的单个孔。只有最下方的隔板使用沿径向方向延伸的固定件附着至风力涡轮机塔架的内侧壁，从而当电缆扭转时，防止该隔板相对风力涡轮机塔架旋转。这些固定件还防止最下方隔板在轴向上移动，因此只有电缆能够沿轴向方向移动。在扭转时，电缆将被迫与孔的凸形边缘接触，因此电缆在它们的轴向运动时将与此表面相互摩擦，从而导致电缆故障或短路。第二，由于电缆扭转系统仅在底部固定，电缆和位于最下方隔板上方的隔板很可能在运行期间开始径向震荡。这增加了电缆或电缆扭转系统中部件损坏的风险。

例如US 2013/0068496 A1所指出，一种解决方案是使用枢转框架结构或者可滑动轨道设置，从而使最下方隔板在轴向方向移动。这样的枢转框架结构和轨道设置将隔板的移动限制在轴向方向，因此扭转引起的力矩通过两个连接接头传递到框架结构或者通过T形臂传递到轨道结构。因为连接接头设置在隔板的相对侧，框架结构和连接接头必须设计为承受压力载荷和张力载荷。隔板元件产生的力矩将迫使滑臂与容置轨道的一侧接触，从而导致导轨的不均匀磨损。此外，由于阻止了臂沿周向旋转，滑动臂也必须设计为能够承受这一力矩。

US 2013/0068496 A1还公开了绕电缆扭转系统放置的导向环，用于减少电缆扭转系统的径向运动。通过连接杆将导向环固定至风力涡轮机塔架的内侧壁，在电缆扭转期间，连接杆将各个导向环保持在静止位置。需要连接两个相邻隔板的U形支撑杆来防止隔板被卡在导向环中，其中在扭转时，支撑杆在导向环中沿轴向滑动。这增加了电缆扭转系统的复杂度和成本。由于导向环不能移动，隔板和电缆将撞击导向环，这可导致电缆或隔板的损坏。

KR 1020130051309 A公开了另一种电缆扭转系统，其包括经由多个柔性固定件连接到中间环的外环，其中中间环经由滚珠轴承进一步可旋转地连接到间隔元件的内环。间隔元件还包括用于接收和固定电缆的多个单独的孔。当电缆被扭转时，滚珠轴承能使间隔元件和内环相对于另外两个环自由旋转。柔性固定件抑制了中间环的径向运动，从而抑制了间隔件的径向运动。另一个外环通过支撑线进一步连接到中间环。这种方案增加了部件的总数，因而增加了电缆扭转系统的成本和复杂性。