提供用于离岸风力涡轮机的热调节系统。热调节系统包括一绝缘结构，其为了热调节目的减少已处理空气通过管道从基面流动到吊舱结构时对流产生的热损失。已处理空气通过离岸风力涡轮机基面的空气处理系统供给。该绝缘结构包括热传导系数大于空气的绝缘材料和在绝缘材料之间的多个孔洞，这样，阻止了孔洞之间的空气流动。
-安装在塔架(13)上的吊舱结构(21)，罩着风力涡轮机部件；和-在塔架基面处的空气处理系统(27)，为了热调节目的，通过塔架(13)内的管道(29)给吊舱结构(21)提供已处理的空气；
所述管道(29)包括内壁(31)、外壁(33)和绝缘结构(41、51、61)，绝缘结构(41、51、61)减少已处理的空气通过管道(29)从基面流动到吊舱结构(21)时对流产生的热损失，绝缘结构(41、51、61)安装在管道(29)的内壁(31)和外壁(33)之间；以及该绝缘结构(41、51、61)包括热传导系数大于已处理的空气的绝缘材料和在绝缘材料之间的多个孔洞(45、55、65)，其特征在于，所述绝缘结构(41、51、61)是以下结构中的一种：没有孔洞的绝缘板(43)，所述绝缘板(43)沿管道(29)分布，每个绝缘板(43)延伸通过管道(29)的内壁(31)和外壁(33)之间的整个空间，从而孔洞(45)存在于两个绝缘板(43)和管道(29)的壁(31、33)之间，以便由绝缘板(43)阻止孔洞(45)之间的空气流动；
没有孔洞的绝缘板(53)，所述绝缘板(53)沿管道(29)分布，绝缘板(53)相继地分别与管道(29)的内壁(31)和外壁(33)接触，每个绝缘板(53)占据内壁(31)和外壁(33)之间的空间的至少一半，从而每个孔洞(55)存在于三个绝缘板(53)和管道(29)的内壁(31)或外壁(33)之间，以便由绝缘板(53)阻止孔洞(55)之间的空气流动；以及沿管道(29)分布的连续的绝缘块(63)，使绝缘块(63)占据管道(29)的内壁(31)和外壁(33)之间的整个空间，每个绝缘块(63)具有至少一个内部孔洞(65)，以便阻止一个绝缘块(63)的至少一个内部孔洞(65)与其它绝缘块(63)的其它内部孔洞(65)之间的空气流动。
2.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，空气处理系统输入的是环境空气，空气处理系统输出的是已处理空气，其根据吊舱结构(21)的热调节需要，具有降低的水分和盐度等级，且温度设定为塔架内空气温度的函数。
3.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，
-吊舱结构(21)包括安装在塔架顶部内的吊舱下部结构(25)和安装在塔架顶上与吊舱下部结构(25)联通的吊舱壳(23)；和-已处理空气提供给吊舱下部结构(25)。
4.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，绝缘材料是玻璃棉。
5.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，绝缘材料是下面的其中一种：棉绒、矿物棉、石棉、珍珠岩、玻璃纤维、硅酸钙、泡沫玻璃、聚氨酯泡沫、橡胶海绵、酚醛泡沫、聚苯乙烯、聚异氰脲酯或酯板、聚氨酯或软木。
6.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，内壁(31)和外壁(33)由金属板制成。
7.如权利要求6所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，所述金属板是不锈钢。
8.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，所述绝缘结构(41、51、61)通过粘合剂连接到内壁(31)和外壁(33)上。
9.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，
绝缘板具有总体积并且绝缘结构(41、51、61)具有总体积，并且其中，绝缘板(43)延伸通过管道(29)的内壁(31)和外壁(33)之间的整个空间，绝缘板的总体积与绝缘结构(41、51、61)的总体积的比值为0.05-0.15。
10.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，绝缘板沿管道(29)等间距分布。
11.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，
其中，绝缘板(53)相继地分别与管道(29)的内壁(31)和外壁(33)接触，绝缘板的总体积与绝缘结构的总体积的比值为0.60-0.50。
12.如权利要求1所述的离岸风力涡轮机，其特征在于，
其中，连续的绝缘块(63)沿管道(29)分布，使绝缘块(63)占据管道(29)的内壁(31)和外壁(33)之间的整个空间，绝缘块的内部孔洞的总体积与绝缘结构的总体积的比值为
具有热调节系统的离岸风力涡轮机
技术领域
[0001] 本发明总体涉及用于风力涡轮机的热调节系统，且特别是用于离岸风力涡轮机的热调节系统。
背景技术
[0002] 风力涡轮机是将机械能转换成电能的装置。一个典型的风力涡轮机包括安装在塔架上的吊舱罩着传动系，传动系通过常用的齿轮箱和诸如旋转风力涡轮机的偏航驱动、几个控制器和一制动器的其他部件，将风力转子的旋转传递到发电机。风力转子包括支撑多个叶片的转子毂，叶片在其上径向延伸，用于捕捉风的动能并使传动系旋转运动。
[0003] 风力涡轮机的一些部件，特别是齿轮箱和发电机是连接到热交换器的。
[0004] 已知的在岸风力涡轮机的热调节系统将使用环境空气来冷却吊舱与安装热交换器到特定的风力涡轮机部件结合起来。
[0005] 在离岸风力涡轮机情况下，由于海洋空气的含水量和盐度，需要处理给吊舱热调节提供的空气。海洋空气的这些特性影响吊舱部件的工作环境和寿命，因此需要空气处理。由于空气处理厂的庞大，可以安装在风力涡轮机的基面上，已处理的空气通过塔架内的管道泵送到吊舱内。
[0006] 考虑到可预见的离岸风力涡轮机的大能量，使用大功率、大尺寸和重量级空气处理厂似乎很必要。这些厂的成本也非常高。
[0007] 在空气从基面传送到吊舱期间，由于已处理的空气与塔架内的空气温度不同，已处理的空气由于与周围环境对流产生热损失。
[0008] 传统的管道绝缘确实减少了沿管道的热损失，但绝缘成本不能弥补能量的节约。
发明内容
[0009] 根据本发明提供一个减少已处理空气流过离岸风力涡轮机塔架内管道的对流热损失的绝缘结构，管道为了热调节目的从基部延伸到吊舱。已处理的空气通过在离岸风力涡轮机基面的空气处理系统来供给。绝缘结构包括热传导率比空气大的绝缘材料和很多布置在绝缘材料之间的孔洞，从而阻止孔洞之间的空气流动。
[0010] 输入到空气处理系统的是环境空气，空气处理系统输出的是已处理空气，其根据吊舱结构的热调节需要，具有降低的水分和盐度等级，且温度设定为塔架内空气温度的函数。
[0011] 吊舱结构包括安装在塔架顶部内的吊舱下部结构和随转子、传动系、发电机一起安装在塔架顶上与吊舱下部结构联通的吊舱壳。这种情况下，已处理的空气供给吊舱下部结构。
[0012] 优点是，绝缘材料是玻璃棉。其他合适的绝缘材料是棉绒、矿物棉、石棉、珍珠岩、玻璃纤维、硅酸钙、泡沫玻璃、聚氨酯泡沫、橡胶海绵、酚醛泡沫、聚苯乙烯、聚异氰脲酯或酯板、聚氨酯或软木。
[0013] 在第一个实施例中，所述管道包括内壁和外壁（优选金属板），而绝缘结构包括沿管道分布、占据内壁和外壁之间的所有空间的绝缘板和绝缘板之间的孔洞。有利地，绝缘板的总体积与绝缘结构的总体积比为0.05-0.15。
[0014] 在第二实施例中，所述管道包括内壁和外壁（优选金属板），而绝缘结构包括沿管道分布的、并可选择地与内壁和外壁接触、占据内壁和外壁之间的至少一半空间的绝缘板和绝缘板之间的孔洞。有利地，绝缘板的总体积与绝缘结构的总体积比为0.60-0.50。
[0015] 在第三实施例中，所述管道包括内壁和外壁（优选金属板），而绝缘结构包括具有至少一个内部孔洞、沿管道分布的连续的绝缘块，占据内壁和外壁之间的整个空间。有利地，绝缘块的内部孔洞的总体积与绝缘结构的总体积比为0.25-0.40。
[0016] 结合附图，随后的发明的详细描述和附属的权利要求使所述热调节系统的其他希望的特征和优点变得清楚。
附图说明
[0017] 图1是具有空气处理厂的风力涡轮机的侧视示意图，空气处理厂在基面上，为了热调节目的，通过塔架内部的管道提供已处理的空气给吊舱。
[0018] 图2a和2b分别是根据本发明第一实施例的绝缘管道的侧视和透视图，管道为了热调节目的给离岸风力涡轮机的吊舱提供已处理的空气。
[0019] 图3a和3b分别是根据本发明第二实施例的绝缘管道的侧视和透视图，管道为了热调节目的给离岸风力涡轮机的吊舱提供已处理的空气。
[0020] 图4a和4b分别是根据本发明第三实施例的绝缘管道的侧视和透视图，管道为了热调节目的给离岸风力涡轮机的吊舱提供已处理的空气。
[0021] 图5显示了第二实施例中管道的内壁和外壁之间的绝缘结构安装的示意图。
具体实施方式
[0022] 图1显示了离岸风力涡轮机11，其包括支撑吊舱结构21的地基12和塔架13，吊舱结构21罩着用于将风力涡轮机的旋转能转换成电能的发电机19。风力涡轮机转子包括转子毂15和典型的三个叶片17。转子毂15或直接连接到风力涡轮机发电机19或通过齿轮箱连接到发电机19，用于将风力涡轮机转子产生的扭转传递给发电机19，并增加轴速度，从而获得发电机转子合适的转速。
[0023] 吊舱结构21包括安装有风力涡轮机的主要部件的吊舱壳23和安装附属部件的吊舱下部结构25。
[0024] 风力涡轮机还包括安装在基面、通过管道29给吊舱结构21提供已处理空气的空气处理厂27。空气处理厂27输入的是环境空气。输出的是在吊舱结构21热调节需要的合适温度（具有所需等级的湿度和盐度）的已处理空气。
[0025] 在这个说明中，我们将参考一个例子，其中，塔架内温度是25°，4.4Kg/s的已处理空气流在30℃时供给吊舱结构21。
[0026] 在一个具有65米塔架的离岸风力涡轮机中，在塔基内浮动的空气吸收从空气处理厂27通过管道29输送到吊舱结构21的已处理空气的热量。由于热损失，在吊舱结构21内的已处理空气的温度相对于在非绝缘管道29内的空气处理厂27的出口处温度下降4-5℃。
[0027] 本发明的基本思想是提供一种绝缘管道，其借助如玻璃棉的绝缘材料和孔洞、以陷入孔洞空间内的空气不能从一个孔洞流向另一个的方式组合的绝缘结构，比传统的绝缘管道更有效地减少热损失。
[0028] 一方面，空气（具有0.0024W/mK（瓦每米开尔文）的热传导系数）和玻璃棉（具有0.04W/mK（瓦每米开尔文）的热传导系数）的组合比仅具有玻璃棉的绝缘提供更好的总热传导系数。
[0029] 另一方面，由于塔架顶部的对流，孔洞的分离阻止热损失。否则，塔架和管道的高度会引起那些悬浮流，其出现在热空气封闭在一个有限空间时，由于热空气变得更轻且向上移动。
[0030] 其他合适的绝缘材料是棉绒、矿物棉、石棉、珍珠岩、玻璃纤维、硅酸钙、泡沫玻璃、聚氨酯泡沫、橡胶海绵、酚醛泡沫、聚苯乙烯、聚异氰脲酯或酯板、聚氨酯或软木。
[0031] 图2a和2b显示了本发明的第一个实施例，其中，塔架13内的管道29具有矩形横截面，管道29包括由金属板、优选不锈钢制成的内壁31、外壁33和布置在内壁31和外壁33之间的绝缘结构41。已处理的空气流向由箭头F指示。绝缘结构41由如玻璃棉的多个绝缘材料板43构成，优选沿管道29等距间隔，在他们之间保留孔洞45。
[0032] 与只在内壁31和外壁33之间带有绝缘材料构成的绝缘结构相比，图2a和2b所示的绝缘结构41可以获得减少热损失40%到55%和减少绝缘材料体积的85%到95%。
[0033] 图3a和3b显示了本发明的第二实施例，其中，塔架13内的管道29具有矩形横截面，管道29包括由金属板、优选不锈钢制成的内壁31、外壁33和布置在内壁31和外壁33之间的绝缘结构51。已处理的空气流向由箭头F指示。绝缘结构51由如玻璃棉的多个绝缘材料板53构成，可选择与内壁31和外壁33接触并占据内壁31和外壁33之间的一半空间，在他们之间保留孔洞55。
[0034] 与只在内壁31和外壁33之间带有绝缘材料构成的绝缘结构相比，图3a和3b所示的绝缘结构51可以获得减少热损失大约30%和减少绝缘材料体积大约50%。
[0035] 图4a和4b显示了本发明的第三实施例，其中，塔架13内的管道29具有矩形横截面，管道29包括由金属板、优选不锈钢制成的内壁31、外壁33和布置在内壁31和外壁33之间的绝缘结构61。绝缘结构61由多个连续的绝缘块63构成，绝缘块占据内壁31和外壁33之间的所有空间。每个绝缘块具有一个或多个内部孔洞65。
[0036] 与只在内壁31和外壁33之间带有绝缘材料构成的绝缘结构相比，图4a和4b所示的绝缘结构61可以获得减少热损失大约25%和减少绝缘材料体积大约33%。
[0037] 图5显示了构建在垂直截面内的管道29内的绝缘结构51的安装方法。
[0038] 绝缘结构51的单个组件50用于管道29的每个截面，加工单个组件50将板53安排到根据上述样式的细长坚硬的包装59内。
[0039] 单个组件50被插入管道29的内壁31和外壁33之间。
[0040] 类似方法可用于上面提到的发明的第一和第三实施例中的绝缘结构41和61。
[0041] 因此，本发明提供一种绝缘结构，用于安装在塔架内的管道中，该管道用于给离岸风力涡轮机的吊舱结构提供已处理的空气，其
[0042] -减少了绝缘材料的成本。
[0043] -减少了绝缘结构的重量。
[0044] -减少了对流产生的热损失。
[0045] -容易地安装在管道的内壁和外壁之间。
[0046] -需要最少量的粘合材料。
[0047] -不接触高负载和/或高压。
[0048] 尽管已经结合不同实施例描述了本发明，应理解为，可以对说明书的元件进行不同组合、变化或改进，并包含在本发明的范围内。
