DE202004020094U1 - Casing for a ventilating fan in a wind energy installation has a first metal wall with openings and a second wall with sound-absorbing material - Google Patents

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Abstract

On the top end of a slightly tapering tower (2) there is a power house casing (PHC) (3) for retaining a generator (4) for a wind power plant. Near an outwardly open end (5) of the PHC there is ventilating fan (VF) (6) in the form of an axial fan that sucks in cool air from outside and feeds it into the PHC to cool the generator fitted on axis to the VF. An independent claim is also included for a wind power plant with a power house casing to house a generator and a ventilating fan to cool the generator.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Strömungsarbeitsmaschinen und betrifft die konstruktive Gestaltung einer Ventilatorummantelung, die eine mit Durchbrechungen versehene metallische erste Wandung und eine mit Schalldämpfungsmaterial versehene zweite Wandung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Ventilator mit einer derartigen Ventilatorummantelung sowie eine Windkraftmaschine in Form einer Windenergieanlage, bei der zum Kühlen eines Generators ein derartiger Ventilator vorgesehen ist.The Invention is in the field of fluid flow machines and relates the structural design of a fan casing, the one with apertures provided metallic first wall and a with soundproofing material having provided second wall. The invention further relates a fan with such a fan shroud as well a wind power machine in the form of a wind turbine, wherein for cooling a Generators such a fan is provided.

Aus dem Abschlussbericht der Projektgruppe „Erneuerbare Energien" der Technischen Versicherer im GDV, Stand März 2003 ist es bekannt, im Maschinenhaus von Windenergieanlagen einen Ventilator in Form eines Lüfters vorzusehen. Eine in der Praxis betriebenen Windenergieanlage mit einem Ventilator zum Kühlen eines Generators im Maschinenhaus ist unter dem Typennamen ENERCON E66 bekannt (http://www.hannover.de/deutsch/doku/mokro142-151.pdf").Out the final report of the project group "Renewable Energies" of the Technical Insurer in the GDV, as of March 2003, it is known in the nacelle of wind turbines one Fan in the form of a fan provided. A operated in practice wind turbine with a fan for cooling of a generator in the engine house is under the type name ENERCON E66 known (http://www.hannover.de/deutsch/doku/mokro142-151.pdf ").

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 19 237 A1 ist eine geräuschreduzierende Ventilatorummantelung bekannt. Die dort beschriebene Ventilatorummantelung besteht aus mehreren röhrenförmigen Längsabschnitten. Zur Geräuschreduzierung ist dabei vorgesehen bei zumindest einem der röhrenförmigen Längsabschnitte den gesamten Umfang einer vom Laufrad abgewandte Wandung aus hartem, perforierten Metall mit einer Vielzahl von gebohrten Löchern auszubilden und am gesamten Innenumfang dieses röhrenförmigen Längsabschnittes eine dem Laufrad zugewandte gleichförmige Wandung aus einem geräuschabsorbierenden porösen Dämpfungsmaterial auszubilden. – In dieser Druckschrift findet sich ein Hinweis darauf auf eine andere bekannte Ventilatorummantelung, bei der die dem Laufrad zugewandte Wandung aus perforiertem Metall besteht und die vom Laufrad abgewandte Wandung mit geräuschabsorbierendem Dämpfungsmaterial versehen ist.From the German patent application DE 100 19 237 A1 is a noise-reducing fan shroud known. The fan shroud described there consists of several tubular longitudinal sections. For noise reduction is provided at least one of the tubular longitudinal sections to form the entire circumference of a facing away from the impeller wall of hard, perforated metal with a plurality of drilled holes and form the entire inner circumference of this tubular longitudinal portion facing the impeller uniform wall of a sound absorbing porous damping material , - In this document, there is an indication of another known fan shroud in which the impeller facing wall made of perforated metal and facing away from the impeller wall is provided with sound-absorbing damping material.

Ausgehend von einer Ventilatorummantelung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 ( DE 100 19 237 A1 ) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Funktionstüchtigkeit der Ventilatorummantelung zu verbessern.Starting from a fan casing with the features of the preamble of claim 1 ( DE 100 19 237 A1 ), the invention has the object to improve the performance of the fan shroud.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die beiden Wandungen in Umfangsrichtung der Ventilatorummantelung nur eine vorbestimmte Teilschale der Ventilatorummantelung bilden. Dadurch, dass in der Umfangsrichtung nur die vorbestimmte Teilschale, nicht jedoch der gesamte Umfang der Ventilatorummantelung mit Durchbrechungen versehenen ist, ist die Ventilatorummantelung insgesamt stabiler und korrosionsbeständiger. Atmospärische Einflüsse, insbesondere Luftfeuchtigkeit und Salzgehalt der Luft weit weniger Angriffspunkte. Diese Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass mit geringem Herstellungs- und Materialaufwand unter Berücksichtigung des Verlaufs der Schallwellen – durch eine entsprechende Ausrichtung der Ventilatorummantelung in ihrer Montagelage – die Geräuschbelastung in einer bevorzugten Richtung sehr gering gehalten werden kann.These Task is according to the invention solved by that the two walls in the circumferential direction of the fan shroud only form a predetermined partial shell of the fan casing. Characterized in that in the circumferential direction only the predetermined partial shell, but not the entire circumference of the fan shroud with openings is provided, the fan sheathing is more stable overall and more corrosion resistant. Atmospheric influences, in particular Humidity and salinity of the air far less attack points. This embodiment has the advantage that with low manufacturing and cost of materials under consideration the course of sound waves - through a corresponding orientation of the fan shroud in her Mounting position - the noise pollution can be kept very low in a preferred direction.

Bevorzugt ist die vorbestimmte Teilschale als Halbschale ausgebildet. Die beiden Wandungen der Ventilatorummantelung können als Einzelteile ausgebildet sein.Prefers the predetermined partial shell is formed as a half-shell. The both walls of the fan sheath can be formed as individual parts be.

Bei einer Ventilatorummantelung, bei der ein – eine Ansaugöffnung bildender – erster Längsabschnitt zum Umhüllen eines Motors und ein – eine Ausblasöffnung bildender – zweiter Längsabschnitt zum Umhüllen eines Laufrades eines Ventilators dient, ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Durchbrechungen der ersten Wandung nur im Bereich des ersten Längsabschnittes vorgesehen sind.at a Ventilummantelung, in which a - a suction forming bildender - first longitudinal section for wrapping an engine and a - a blow-out bildender - second Longitudinal section to wrap an impeller of a fan is further preferred Design provided that the openings of the first wall only in the area of the first longitudinal section are provided.

Die neue Ventilatorummantelung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, um bei einem Ventilator, der einen Motor und ein Laufrad aufweist, sowohl das Laufrad als auch den Motor zu umhüllen. In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, den Ventilator als Axialventilator und die Ventilatorummantelung zylindrisch auszubilden. Eine verbesserte Geräuschreduzierung kann dadurch erzielt werden, dass zusätzlich an einer von der Ventilatorummantelung gebildeten Ansaugöffnung ein Rohrschalldämpfer befestigt ist. Zur Reduzierung des für die Unterbringung des Ventilators erforderlichen Bauraums ist es dabei vorteilhaft, wenn die Länge des Rohrschalldämpfer kleiner als sein Durchmesser ist.The new fan shroud is preferably provided to in a fan having a motor and an impeller, to envelop both the impeller and the engine. In a preferred embodiment is provided, the fan as axial fan and the Cylinder fan form cylindrical. An improved noise reduction can be achieved in that in addition to one of the fan shroud formed suction port a pipe silencer is attached. To reduce the for accommodating the fan required space, it is advantageous if the length of the silencer smaller than its diameter.

Der erfindungsgemäße Ventilator ist bevorzugt zum Kühlen eines Generators einer Windenergieanlage verwendbar, bei der der Generator in einem insbesondere mittels eines Turmes oberhalb der Erdoberfläche angeordneten Maschinenhausgehäuse angeordnet ist, wobei die vorbestimmte Teilschale der Ventilatorummantelung dann so angeordnet ist, dass sie bei auf der Erdoberfläche aufgestellter Windenergieanlage in Richtung der Erdoberfläche weist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Reflektion und Richtwirkung des Schalls bei der Anordnung der beiden Wandungen gezielt dazu ausgenutzt werden, nur den Teil der Geräusche zu absorbieren, der sonst durch Reflektion und Richtwirkung des Schalls auf die Erdoberfläche gelangen würde.Of the Fan according to the invention is preferred for cooling a generator of a wind turbine usable, in which the Generator in a particular arranged by means of a tower above the earth's surface Nacelle housing is arranged, wherein the predetermined partial shell of the fan casing then arranged so that it is mounted on the surface of the wind turbine pointing in the direction of the earth's surface. In such an embodiment, the reflection and directivity the sound in the arrangement of the two walls specifically be exploited to absorb only the part of the noise that otherwise by reflection and directivity of the sound reach the earth's surface would.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der neuen Ventilatorummantelung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:in the Below is an embodiment of the new fan shroud explained in more detail with reference to the drawing. there demonstrate:

1 eine Windenergieanlage mit einem Generator und einem Ventilator zum Kühlen des Generators und 1 a wind turbine with a generator and a fan for cooling the generator and

2 den Ventilator gemäß der 1 in Explosionsdarstellung. 2 the fan according to the 1 in exploded view.

In 1 ist ein Längsschnitt durch eine Windenergieanlage 1 dargestellt. Am oberen Ende eines leicht konisch zulaufenden Turms 2 ist ein Maschinenhausgehäuse 3 angeordnet, dass zur Aufnahme insbesondere des Generators 4 der Windenergieanlage dient. Im Bereich eines nach außen offenen Endes 5 des Maschinenhausgehäuses 3 ist ein Ventilator 6 in Form eines Axialventilators angeordnet, der von außen Kühlluft ansaugt und diese insbesondere zum Kühlen des im Wesentlichen axial zu dem Ventilator 6 angeordneten Generators 4 in das Maschinenhausgehäuse 3 leitet.In 1 is a longitudinal section through a wind turbine 1 shown. At the top of a slightly tapered tower 2 is a machine house housing 3 arranged to accommodate in particular the generator 4 the wind turbine serves. In the area of an outwardly open end 5 of the machine house housing 3 is a fan 6 arranged in the form of an axial fan, which sucks in cooling air from the outside and this in particular for cooling the substantially axial to the fan 6 arranged generator 4 in the engine house housing 3 passes.

Gemäß der 2 ist der Ventilator 6 saugseitig mit einem Schutzgitter 7 und ausblasseitig mit einem Schutzgitter 8 versehen und weist neben einem Motor 9, einer den Motor tragenden Motorkonsole 10 und einem mit dem Motor drehbar verbundenen Laufrad 11 eine zylindrische Ventilatorummantelung 12 mit im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, mit der die Motorkonsole steif verbunden ist. Bei dieser Ventilatorummantelung 12 ist eine metallische erste Wandung 13 in Form eines perforierten, halbschalenförmig gebogenen, hier mit Durchbrechungen 14 in Form von Löchern versehenen ersten Metallblechs vorgesehen.According to the 2 is the fan 6 suction side with a protective grid 7 and exhaust side with a protective grille 8th provided and points next to an engine 9 , a motor console supporting the engine 10 and an impeller rotatably connected to the motor 11 a cylindrical fan casing 12 of substantially circular cross-section with which the engine console is rigidly connected. With this fan shroud 12 is a metallic first wall 13 in the form of a perforated, half-shell curved, here with openings 14 provided in the form of holes provided first metal sheet.

Weiterhin ist eine von außen auf die erste Wandung 13 aufgesetzte und damit eine Außenhülle der Ventilatorummantelung 12 bildende zweite Wandung 15 vorgesehen, die aus Schalldämpfungsmaterial besteht. Die als Einzelteile ausgebildeten Wandungen 13 und 15 bilden damit in Umfangsrichtung 16 der Ventilatorummantelung 12 nur eine vorbestimmte erste Teilschale 17 der Ventilatorummantelung 12. Sie umhüllen also nur einen vorbestimmten sektoriellen Abschnitt des Strömungskanals des Ventilators 6, da sie nur einen vorbestimmten Sektor – nicht jedoch den gesamten Umfang – des kreisförmigen Querschnitts der Ventilatorummantelung 12 bilden. Die in Umfangsrichtung 16 verbleibende weitere Teilschale 18 in Form einer weiteren Halbschale wird von einer dritten Wandung 19 gebildet, die aus einem nicht perforierten, ebenfalls halbschalenförmig gebogenen Metallblech besteht.Furthermore, one of the outside on the first wall 13 patched and thus an outer shell of the fan casing 12 forming second wall 15 provided, which consists of sound damping material. The trained as individual parts walls 13 and 15 form with it in the circumferential direction 16 the fan shroud 12 only a predetermined first subshell 17 the fan shroud 12 , So they envelop only a predetermined sectoral section of the flow channel of the fan 6 in that they have only a predetermined sector - but not the entire circumference - of the circular cross-section of the fan shroud 12 form. The in the circumferential direction 16 remaining additional subshell 18 in the form of another half shell is of a third wall 19 formed, which consists of a non-perforated, also half-shell-shaped bent metal sheet.

Ein – eine Ansaugöffnung 20 bildender – erster Längsabschnitt 21 der Ventilatorummantelung dient zum Umhüllen des Motors 9 und ein – eine Ausblasöffnung 22 bildender – zweiter Längsabschnitt 23 dient zum Umhüllen des Laufrades 11. Dabei sind die Durchbrechungen 14 der ersten Wandung 13 nur im Bereich des ersten Längsabschnitts 21 – nicht jedoch im Bereich des zweiten Längsabschnitts 23 – vorgesehen.One - a suction port 20 forming - first longitudinal section 21 the fan shroud serves to envelop the motor 9 and a - a blow-out opening 22 forming - second longitudinal section 23 serves to wrap the impeller 11 , Here are the openings 14 the first wall 13 only in the area of the first longitudinal section 21 But not in the area of the second longitudinal section 23 - intended.

Die erste Wandung 13 und die dritte Wandung 19 weisen jeweils einen ersten Bundabschnitt 24 bzw. 25 und einen zweiten Bundabschnitt 26 bzw. 27 zur Befestigung einerseits einer ausblasseitig in der Windenergieanlage vorgesehenen ersten Ventilatorhalterung (nicht dargestellt) und andererseits eines extrem kurzen Rohrschalldämpfers 28 auf. In seiner Umfangsrichtung 29 ist der extrem kurze Rohrschalldämpfer 28 von zwei weiteren Teilschalen 30 ebenfalls in Form von Halbschalen gebildet, die jeweils aus zwei Wandungen, nämlich aus ei nem perforierten, halbschalenförmig gebogenen Metallblech als vierte Wandung 31 und einem Schalldämpfungsmaterial als fünfte Wandung 32 bestehen. Die stirnseitigen Enden der vierten und fünften Wandungen 31 und 32 sind mit weiteren Bundabschnitten 33 versehen, um den Rohrschalldämpfer 28 einerseits mit der Ventilatorumhüllung 12 und andererseits mit einer ansaugseitig in der Windenergienanlage vorgesehenen zweiten Ventilatorhalterung (ebenfalls nicht dargestellt) zu verbinden.The first wall 13 and the third wall 19 each have a first collar section 24 respectively. 25 and a second waistband section 26 respectively. 27 for mounting on the one hand a first fan support (not shown) provided on the outlet side in the wind turbine and on the other hand of an extremely short pipe silencer 28 on. In its circumferential direction 29 is the extremely short pipe silencer 28 of two further subshells 30 also formed in the form of half-shells, each of two walls, namely from egg nem perforated, half-shell-shaped bent metal sheet as a fourth wall 31 and a sound damping material as a fifth wall 32 consist. The front ends of the fourth and fifth walls 31 and 32 are with further covenant sections 33 provided to the pipe muffler 28 on the one hand with the fan shroud 12 and on the other hand to be connected to a second fan bracket (also not shown) provided on the suction side in the wind energy installation.

Die von der ersten Wandung 13 und der zweiten Wandung 15 gebildete vorbestimmte erste Teilschale 17 der Ventilatorummantelung 12 ist bei auf der Erdoberfläche 34 – auch offshore - aufgestellter Windenergieanlage 1 (vgl. 1) so angeordnet, dass ihre Innenseite und damit die Innenseite der perforierten ersten Wandung 13 in Richtung der Erdoberfläche 34 weist. Sie bildet also bei aufgestellter Windenergieanlage 1 eine obere Hälfte der Ventilatorummantelung 12, so dass unter gezielter Ausnutzung von Reflexion und Richtwirkung des Schalls ein Großteil des sonst zur Erdoberfläche abgestrahlten Schalls bereits innerhalb der Ventilatorummantelung 12 absorbiert wird.The from the first wall 13 and the second wall 15 formed predetermined first part shell 17 the fan shroud 12 is at on the earth's surface 34 - also offshore - erected wind energy plant 1 (see. 1 ) arranged so that its inside and thus the inside of the perforated first wall 13 in the direction of the earth's surface 34 has. So it forms with erected wind turbine 1 an upper half of the fan shroud 12 , so that targeted use of reflection and directivity of the sound, a majority of the otherwise radiated to the earth's surface sound already inside the fan shroud 12 is absorbed.

Dadurch, dass die Länge l des Rohrschalldämpfers 28 – nicht wie üblich etwa doppelt so lang wie sein Durchmesser d sondern sogar – kürzer als sein Durchmesser d ist, kann eine zusätzlich zu der durch die Ventilatorummantelung 12 bewirkte Geräuschabsorption erreicht werden, ohne den zur Unterbringung des Ventilators erforderlichen Bauraum wesentlich zu vergrößern.Because the length l of the pipe silencer 28 - not as usual about twice as long as its diameter d but even - shorter than its diameter d, one can in addition to that by the fan sheathing 12 achieved noise absorption can be achieved without significantly increase the space required to accommodate the fan space.

Claims (9)

Ventilatorummantelung (12) die eine mit Durchbrechungen (14) versehene metallische erste Wandung (13) und eine mit Schalldämpfungsmaterial versehene zweite Wandung (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet dass, die beiden Wandungen (13, 15) in Umfangsrichtung (16) der Ventilatorummantelung (12) nur eine vorbestimmte Teilschale (17) der Ventilatorummantelung (12) bilden.Fan sheathing ( 12 ) one with openings ( 14 ) provided metallic first wall ( 13 ) and provided with a sound damping material second wall ( 15 ), characterized in that the two walls ( 13 . 15 ) in the circumferential direction ( 16 ) of the fan casing ( 12 ) only a predetermined partial shell ( 17 ) of the fan casing ( 12 ) form. Ventilatorummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Teilschale (17) eine Halbschale ist.Fan casing according to claim 1, characterized in that the predetermined partial shell ( 17 ) is a half-shell. Ventilatorummantelung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass, die beiden Wandungen (13, 15) als Einzelteile ausgebildet sind.Fan casing according to one of claims 1 or 2, characterized in that, the two walls ( 13 . 15 ) are formed as individual parts. Ventilatorummantelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Ansaugöffnung (20) bildender erster Längsabschnitt (21) zum Umhüllen eines Motors (9) und ein eine Ausblasöffnung (22) bildender zweiter Längsabschnitt (23) zum Umhüllen eines Laufrades (11) eines Ventilators (6) dient, wobei die Durchbrechungen (14) der ersten Wandung (13) nur im Bereich des ersten Längsabschnittes (21) vorgesehen sind.Fan casing according to one of the preceding claims, characterized in that a suction opening ( 20 ) forming the first longitudinal section ( 21 ) for enveloping an engine ( 9 ) and a blow-out opening ( 22 ) forming the second longitudinal section ( 23 ) for wrapping an impeller ( 11 ) of a fan ( 6 ), whereby the openings ( 14 ) of the first wall ( 13 ) only in the region of the first longitudinal section ( 21 ) are provided. Ventilator (6) mit einem Motor (9) und einem Laufrad (11), dadurch gekennzeichnet, dass zum Umhüllen des Laufrades (11) und des Motors (9) eine Ventilatorummantelung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 vorgesehen ist.Fan ( 6 ) with a motor ( 9 ) and an impeller ( 11 ), characterized in that for wrapping the impeller ( 11 ) and the engine ( 9 ) a fan casing ( 12 ) is provided according to one of claims 1 to 4. Ventilator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (6) als Axialventilator und die Ventilatorummantelung (12) zylindrisch ausgebildet ist.Fan according to claim 5, characterized in that the fan ( 6 ) as axial fan and the fan shroud ( 12 ) is cylindrical. Ventilator ach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer von der Ventilatorummantelung (12) gebildeten Ansaugöffnung (20) ein Rohrschalldämpfer (28) befestigt ist.Fan according to one of claims 5 or 6, characterized in that on one of the fan shroud ( 12 ) formed suction opening ( 20 ) a pipe silencer ( 28 ) is attached. Ventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (l) des Rohrschalldämpfers (28) kleiner als sein Durchmesser (d) ist.Fan according to claim 7, characterized in that the length (l) of the pipe silencer ( 28 ) is smaller than its diameter (d). Windenergieanlage (1) mit einem Maschinenhausgehäuse (3), in dem ein Generator (4) und ein Ventilator (6) zum Kühlen des Generators angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ausgebildet ist, wobei die vorbestimmte Teilschale (17) der Ventilatorummantelung (12) so angeordnet ist, dass ihre Innenseite bei auf der Erdoberfläche (34) aufgestellter Windenergieanlage (1) in Richtung der Erdoberfläche (34) weist.Wind energy plant ( 1 ) with a machine housing ( 3 ), in which a generator ( 4 ) and a fan ( 6 ) are arranged for cooling the generator, characterized in that the fan ( 6 ) is formed according to one of claims 5 to 8, wherein the predetermined partial shell ( 17 ) of the fan casing ( 12 ) is arranged so that its inside at on the earth's surface ( 34 ) erected wind turbine ( 1 ) in the direction of the earth's surface ( 34 ).
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