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线缆护套及安装方法
技术领域
[0001]本发明的领域一般地涉及用于保护线缆的线缆护套，且尤其是涉及风力涡轮发电机中用于保护线缆免遭损坏的线缆护套。
背景技术
[0002]风力涡轮发电机使用风能发电。典型地，风力涡轮发电机包括塔架，安装在塔架上的机舱(nacelle)，和连接到机舱上的带叶片的转子。风使得叶片和转子相对于机舱旋转，从而产生被发电机转化为可用电能的机械能。由于风的方向经常变化，机舱通常可旋转地安装在塔架上，以便叶片能够正确地对准风向，从而最大化作用在叶片上的风能的量。
[0003]发电机和相关设备常安装在机舱内毗邻塔架顶部的平台上(例如，偏转平台)。至少某些已知的塔架包括限定在其中的通道，该通道从地面延伸至机舱内的平台。通常在该通道内配备梯子以便为维护和修理而提供到发电机和相关设备的通路。该通道还提供由于引导线缆的区域。例如，这种线缆可被用于将来自发电机的电力输送到电网，和/或向安装在机舱内的发电机和相关设备提供能源和控制。形成在该平台内的开口使线缆能够通过而从该塔架通道进入机舱。
[0004]由于机舱相对于塔架旋转，因此发电机和相关设备也旋转。结果，在机舱塔架内，至少沿其长度的一部分，连接到发电机和相关设备的线缆也会旋转。至少某些机舱的旋转会使得随机舱旋转的线缆在平台内的限定该开口的边缘和/或塔架内的梯子上摩擦，或以其它方式与之接触。随着时间的消逝，持续的摩擦会导致线缆的磨损，切断或其它损坏。严重的线缆损坏可能导致风力涡轮发电机的损坏(例如，设备短路，起火)，对维护人员的伤害(例如，电击)，和/或用于线缆维修或更换的相当长的停机时间。
发明内容
[0005]一方面，风力涡轮发电机通常包括从支撑表面伸出的塔架。该塔架包括顶部、底部和从底部伸至顶部的通道。机舱可旋转地联接到塔架顶部以相对于塔架旋转运动，而转子则联接到机舱上。转子包括联接到其上的多个转子叶片。至少一条线缆伸过通道并包括和机舱相联的一端。在通道内联接有线缆护套以保护至少一条线缆免于磨损。该线缆护套包括至少一个弹性衬垫。
[0006]另一方面，线缆护套也用于安装在风力涡轮发电机内部，风力涡轮发电机包括内有通道的塔架和布置于通道内的梯子。线缆护套通常包括弹性衬垫，用于将衬垫联接到梯子上的支架及用于将该支架联接到梯子上的紧固件。
[0007]另一方面，风力涡轮发电机内保护线缆的方法通常包括提供发电机，该发电机包括从支撑表面伸出的塔架。塔架包括顶部、底部和从底部伸到顶部的通道。机舱可旋转地联接到塔架顶部以相对于塔架旋转运动。转子联接到机舱上而多个转子叶片则联接到转子上。至少一条线缆伸过通道到达机舱，而梯子伸过至少一部分通道。具有弹性衬垫的线缆护套被安装在塔架内，以便于保护至少一条线缆免于磨损。
附图说明
[0008]图1是风力涡轮发电机的透视图。
[0009]图2是图1的风力涡轮发电机的局部放大透视图，为了显示内部部件，局部进行了剖视。
[0010]图3是联接在风力涡轮发电机内部的第一线缆护套的透视图，以便于保护从其中穿过的线缆。
[0011]图4是显示联接到风力涡轮发电机内的梯子上的第一线缆护套的局部放大透视图。
[0012]图5是用于联接在风力涡轮发电机内以便于保护从其中穿过的线缆的第二线缆护套的透视图。
[0013]图6是联接到风力涡轮发电机内的梯子上的第二线缆护套的局部放大透视图。
部件清单
 

100 风力涡轮发电机102 塔架104 支撑表面106 机舱108 转子112 叶片114 侧壁116 顶部118 底部120 通道122 梯子124 转子旋转轴线126 旋转轴线132 发电机134 低速轴136 齿轮箱138 高速轴140 平台142 线缆144 机舱开口150 第一线缆护套152 衬垫154 扁条156 紧固件160 第二线缆护套
 162 衬垫164 套筒166 内表面168 外表面170 上边缘172 下边缘174 支架176 弧形接触部分178 安装部分180 框架部分182 紧固件183 紧固件
具体实施方式
[0014]图1和图2图示了示范性的水平轴线风力涡轮发电机100，其具有从支撑表面104伸出的塔架102，安装在塔架102上的机舱106，和联接到机舱106上的转子108。转子108包括多个安装在其上的转子叶片112。在该示范性实施例中，转子108有三个转子叶片112，但应懂得，转子108可包括多于或少于三个转子叶片112。在该实施例中是圆柱状的塔架112包括侧壁114、顶部116、底部118和从底部118伸至顶部116的通道120。因此，塔架102中的通道120在支撑面104和机舱106之间延伸。在通道120内，梯子122连接到塔架102上，以提供到机舱106的通路。预期在不背离本发明的范围的前提下，可以使用其它类型的风力涡轮发电机(如，垂直轴线的风力涡轮发电机)。
[0015]转子叶片112绕转子108隔开，以便于转动转子108来将来自风的动能转换成可使用的机械能，并随后转换成电能。更具体地说，当风撞击叶片112时，转子108绕其转轴线124旋转。优选地，叶片112定位成使得它们迎风。由于风向容易改变，叶片112，以及因此机舱106需要能够相对于塔架102旋转，以便叶片能维持大致迎风。换句话说，通过旋转机舱106，叶片能够旋转以便风向大致平行于旋转轴线124，以最大化撞击叶片的风量。这样，机舱116和叶片112能够相对于塔架102绕旋转轴线126旋转，该旋转轴线126通常横切于转子旋转轴线124并大致和塔架102的纵轴线同轴。
[0016]图2图示了容纳在机舱106内的一些部件。在该示范性实施例中，此类部件包括联接到转子叶片112上的低速轴134、齿轮箱136、高速轴138和发电机132。转子叶片112的旋转使得低速轴134旋转地驱动齿轮箱136，这又使高速轴138旋转。高速轴138旋转地驱动产生电能的发电机132。这样，机舱106容纳着发电机132和风力发电机100的相关部件。机舱106包括在其上安装了发电机132和其它部件的(如低速轴134，齿轮箱136，高速轴138)的平台140。应懂得，在不背离本发明的范围的情况下发电机132和相关部件可以不同于在此所示的部件。
[0017]多条线缆142被联接到发电机132和机舱106内的其它部件上，从而将发电机132产生的电能输送到电网，并向发电机132和机舱106内安装的相关设备提供能源和控制。在机舱106的平台140内形成的开口144使得线缆142能够从机舱106进入塔架102的通道内。塔架102内的通道120为线缆142提供了从风力涡轮发动机100外部的位置出入机舱106的区域。
[0018]由于机舱106相对塔架102旋转，发电机132和包含在机舱内的相关设备也随之旋转。结果，联接到发电机132和相关设备上的线缆142也沿其在塔架通道120内的长度的至少一部分旋转。沿着线缆142的长度配备有滴水环(drip loop)(未示出)，以形成线缆142能够通过其旋转的可旋转的连接。由此，当机舱106旋转时，各线缆位于滴水环之上的部分也旋转，而位于滴水环之下的部分不旋转。各线缆的不旋转部分通过布置于塔架102的通道120内的常规电缆槽(未示出)布线。
[0019]为便于防止在机舱106旋转期间因为线缆142接触塔架102的通道120内的梯子122(和/或塔架内的其它部件)而导致对线缆142的损伤，在塔架102内线缆142易发生潜在接触损坏的位置或靠近此处的位置联接第一线缆护套150。在该示范性实施例中，一个线缆护套150包括安装在塔架102内的弹性衬垫152，以便当线缆142随机舱106旋转时，线缆142接触该衬垫152而不是梯子122或其它联接在塔架152内可能造成线缆损伤的部件。在该示范性实施例中，衬垫152是整体式的且通常为矩形，具有横向边缘和与横向边缘互连的纵向边缘。尽管如此，仍应懂得，衬垫152能够由多个件制成，和/或可以制成非矩形形状。在一个实施例中，衬垫152具有约为60的硬度。备选地，衬垫152也可被制成具有60之外的硬度。
[0020]在该示范性实施例中，衬垫152被分别安装在梯子122的右边122R和左边122L上。衬垫152临近其每条纵向边缘的部分布置成与梯子122的相应边122R，122L成面对面的接合。用金属材料或其它适用材料制成扁条154(广义上也被称作“支架”)在衬垫152上延伸，使得衬垫152的各部分都被“夹”在梯子122和扁条154之间。紧固件被用来将衬垫152和扁条154紧固到梯子122上。在该示范实施例中，多个紧固件156(如螺母和螺栓)被用于将衬垫152和两个扁条154紧固到梯子122上，但是应懂得也可使用其它已知类型的紧固件。
[0021]第一线缆护套150形成了大致防止线缆142接触梯子122和用来将衬垫152紧固到梯子122上的紧固件156的屏障。更具体地，在该示范性实施例中，衬垫152包括两个次要弧形部分152A和在次要弧形部分152A之间延伸的主要弧形部分152B。衬垫152的次要弧形部分152A便于保护旋转的线缆142免于与梯子122的边122L，122R和用来将衬垫152安装到梯子122上的紧固件156接触。主要弧形部分便于保护旋转的线缆142免于与梯子122的横档接触。此外，易接触线缆142的衬垫152的弧形部分152A，152B被从梯子122隔开，以便当线缆接触到衬垫152的主要或次要弧形部分152A，152B时，衬垫152有足够的间隙向内偏斜而不接触梯子122的任何部分。此外，衬垫152足够弹性，因此如果被线缆142接触到，衬垫152将返回其大致原始(即，接触前)位置。
[0022]在一个适用的例子中，衬垫152包括具有宽度为约36英寸(914.4毫米)，长度为约54英寸(1371.6毫米)的3/16英寸(4.8毫米)氯丁橡胶的垫子。本文所列的尺寸和材料仅为示范性的，应懂得，在不背离发明的范围的情况下，衬垫152可用其它材料制成并具有不同的长度、宽度、厚度和形状。
[0023]在塔架的建造期间，第一线缆护套150可连接在塔架102之内或可对现存的塔架进行重新改装。在任一实施例中，可给安装者提供工具包以便于安装第一电缆护套150。这类的工具包括衬垫152、扁条154、紧固件156和安装指南。
[0024]为了便于防止机舱106旋转期间由于线缆142在机舱开口144的边缘上的摩擦导致的线缆142的损害，第二线缆护套160可安装在塔架102内以锁定线缆142并因此限制线缆142的径向移动。第二线缆护套160包括弹性衬垫162以及具有长度L1、内表面166和外表面168的柱状套筒164。此外，在该示范性实施例中，衬垫162被联接到柱状套筒164的内表面上。在该示范性实施例中，第二线缆护套160内的衬垫162与用于第一线缆护套150的衬垫152大致相同。
[0025]线缆142通过套筒164容纳以便它们接触衬垫162。衬垫162具有长于套筒164的长度L2以便衬垫162的部分在套筒164的上方和下方延伸。结果，套筒164的上边缘170和下边缘172由从套筒164向外延伸的衬垫162的部分覆盖。这大体上防止了线缆142接触套筒164的边缘170，172。在该示范性实施例中，套筒164用聚氯乙烯(PVC)管制成，并具有约为12英寸(305毫米)的直径D1，和约为20英寸(508毫米)的长度L1。该示范性衬垫162的长度L2为约24英寸(610毫米)。尽管如此，应懂得，套筒164可以使用任何其它适用的材料制成并具有使得衬垫162能够如本文所述起作用的任何尺寸。衬垫162也可被制成具有任意适用的尺寸。
[0026]在一个实施例中，套筒164和连接到其上的衬垫162各被划分成两段164A，164B，162A，162B，使得段164A，164B，162A，162B能被配合在一起，以便在改装具有第二线缆护套160的风力涡轮发电机时固定线缆142。结果，段164A，164B，162A，162B可联接在一起(如使用紧固件183)，且线缆142穿过套筒164(图5)。备选地，套筒164和/或弹性衬垫162可被划分成多于两段。还预期套筒164和弹性衬垫162可形成为整体式结构(即，一段)以用在新建造的风力涡轮发电机中。
[0027]第二线缆护套160还包括用于将套筒164和弹性衬垫162安装到塔架102上的支架174。在该示范性实施例中，支架174将带弹性衬垫162的套筒164安装到梯子122上，但应懂得，支架174可联接到塔架102内的其它部件或者塔架102自身之上。支架174包括右侧174R和左侧174L，其各联接(如螺栓连接)到套筒164的段164A，164B之一上。各支架174的各边174R，174L包括用于接触套筒的段164A，164B之一的弧形接触部分176，用于将支架174安装到梯子122上的安装部分178，和在安装部分178和弧形接触部分176之间延伸的框架部分180。安装部分178适于容纳用于将支架174的各个侧边174R，174L紧固到梯子122上的紧固件182，例如但不限于螺母和螺栓。
[0028]在塔架建造期间第二线缆护套160可以被安装在塔架102内或者可以对现有的塔架进行改装。任一种方式，都可向安装者提供工具包用于安装第二线缆护套160。该工具包包括套筒164，衬垫162，支架174的左右侧174R，174L，紧固件182和安装指南。
[0029]在该示范性实施例中，在使用过程中，第一和/或第二线缆护套150，160可被安装在现有的风力涡轮发电机中，其中在线缆142的检查过程中发现线缆磨损。在检查过程中，查看线缆142以发现损坏或磨损的迹象。尽管优选地检查线缆142的整个旋转长度，但尤其要注意的是线缆142靠近平台140内的开口144的部分和梯子122可能接触的区域。如果发现了磨损，第一和/或第二线缆护套150，160可使用相关支架(即，扁条143和支架174)和适用的紧固件156，182(例如，螺母和螺栓)联接到梯子122上。具体地，一旦护套(或多个护套)150，160被联接就位，护套的弹性衬垫152，162保护线缆142免于进一步磨损。也应懂得，第一和/或第二线缆护套150，160可被安装在并未发现线缆磨损的现有风力涡轮发动机内以便于防止发生磨损。备选地，在风力涡轮发电机的制造过程中第一和/或第二线缆护套150，160即可被安装在风力涡轮发电机中。
[0030]本文所述的线缆护套150，160便于保护线缆142。更具体地说，如上所述，线缆护套150，160便于防止在机舱106的旋转过程中由于线缆142撞击物体而引起的线缆损坏。
[0031]和风力涡轮机相关的线缆护套的示范性实施例如上详述。方法，装置和系统既不限于本文所述的特定实施例，亦不限于具体图示的线缆护套。
[0032]尽管已经就不同的具体实施例对本发明进行了描述，但本领域所属技术人员将会认识到，在权利要求书的精神和范围之内，可通过变型来实施本发明。