(57)【要約】  タワーと、前記タワーの上端に取り付けられてヘッド軸のまわりで回転するヘッドとを備える風力タービンであって、プロペラ軸のまわりで回転可能なプロペラが前記ヘッドに取り付けられ、前記プロペラによって駆動される水圧ポンプが設けられ、水圧ポンプは実質的にプロペラ内に設けられている。
2020522647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワーと、前記タワーの上端に取り付けられてヘッド軸のまわりで回転するヘッドとを備える風力タービンであって、プロペラ軸のまわりで回転可能なプロペラが前記ヘッドに取り付けられ、前記プロペラによって駆動される水圧ポンプが設けられ、前記水圧ポンプが実質的にプロペラ内に設けられている、風力タービン。
【請求項２】
前記ヘッドがネーブを備え、前記ポンプの可動部が、前記プロペラとともに、前記ネーブの一部分のまわりを少なくとも部分的に回転し、前記ネーブが、前記水圧ポンプの略静止部分を形成するかまたは略静止部分を備え、前記プロペラが前記水圧ポンプの回転部を備える、請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
前記ネーブが、前記ヘッドの内部の第１の部分と、前記第１の部分に対して解放可能に接続された第２の部分とを備え、前記第２の部分が前記水圧ポンプ内に設けられるかまたは前記水圧ポンプによって設けられる、請求項１または２に記載の風力タービン。
【請求項４】
前記タワーおよび前記ヘッドを通って流体回路が延在し、前記流体回路が、前記プロペラのハブの内部に延在する部分を備え、前記部分が前記水圧ポンプの少なくとも一部分を構成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項５】
前記流体回路が、前記水圧ポンプから前記回路の流体入口チャネルを切り離すための少なくとも１つの弁を前記ヘッドの中または近くに備え、好ましくは、少なくとも、前記水圧ポンプから前記回路の出口チャネルを切り離すための第２の弁を、前記ヘッドの中または近くにさらに備える、請求項４に記載の風力タービン。
【請求項６】
前記ポンプが、中央部と、前記中央部のまわりに延在する駆動リングとを備えるマルチピストンポンプであり、
前記中央部が、半径方向外側を向いた一連のシリンダを備え、前記シリンダの中でピストンが中心軸に対して前記半径方向に動くことができ、駆動リングが、少なくともピストンを半径方向内側へ押し込むために、前記ピストンと直接的または間接的に係合し、ならびに／あるいは
前記駆動リングが、半径方向内側を向いた一連のシリンダを備え、前記シリンダの中でピストンが中心軸に対して前記半径方向に動くことができ、前記中央部が、少なくともピストンを半径方向外側へ引き出すために、前記ピストンと直接的または間接的に係合する、請求項１から５のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項７】
前記駆動リングが、前記ピストンと直接的または間接的に係合する内向きの非円形表面を備える、請求項６に記載の風力タービン。
【請求項８】
前記駆動リングの前記内向きの表面と前記ピストンとの間に可撓性リングまたはリング組立体が設けられ、使用中に前記ピストンを駆動するために曲がる、請求項７に記載の風力タービン。
【請求項９】
前記駆動リングの前記内向きの表面と各ピストンとの間に、ベアリング担体またはブギによって担持された少なくとも１つのベアリング、好ましくは少なくとも２つのベアリングが設けられ、使用中に前記ピストンを駆動する、請求項７に記載の風力タービン。
【請求項１０】
前記ポンプが、前記プロペラも支持する取付設備を使用して前記ヘッドに取り付けられ、好ましくは、前記プロペラが、１つまたは複数のブレードが接続されたハブを備え、前記ハブは、前記ハブから延在する少なくとも１つのブラケットに取り付けられ、前記ブラケットは解放可能に前記ヘッドに接続されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１１】
前記プロペラは、１つまたは複数のブレードが接続されたハブを備え、前記ハブが、少なくとも１つの伝動装置および／またはベアリングによって前記ハウジング上に取り付けられ、前記ハブが、前記伝動装置および／またはベアリングによって前記ヘッドに対して回転することができる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１２】
前記ポンプが、前記ピストンおよび／またはシリンダを半径方向に伸ばすための、前記ピストンおよび／またはシリンダと直接的または間接的に係合する非円形の駆動装置を備え、牽引駆動装置および／または摩擦駆動装置が設けられ、前記非円形の駆動装置および前記プロペラのハブと係合するか、または一部分がそのようなハブと係合して、前記ハブまたは少なくとも前記プロペラと前記非円形の駆動装置との間の伝動装置を形成する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１３】
クレーンが、前記ヘッドに取り付けられるかまたは前記ヘッドによって設けられ、前記クレーンによって、前記プロペラの、前記ヘッドと前記タワーの脚部近くの位置との間のつり下げ／つり上げが行われ、前記クレーンが、好ましくは前記ヘッド上に設けられ、特に前記ヘッドの最上部に設けられる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１４】
前記クレーンが、少なくとも前記水圧ポンプの一部分、好ましくは前記水圧ポンプの全体を伴うプロペラをつり上げるために設けられる、請求項１３に記載の風力タービン。
【請求項１５】
前記プロペラの中に設けられた、または前記プロペラによって設けられる前記水圧ポンプまたは少なくともその一部分を伴う前記プロペラが、プロペラと水圧ポンプまたはその関連部品とを一緒に交換するために交換可能である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１６】
前記水圧ポンプ、または前記プロペラによって設けられるかもしくは前記プロペラの内部にある前記水圧ポンプの部品が、前記ヘッドの内部から到達可能である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１７】
前記水圧ポンプが、好ましくは水圧モータを介して、より好ましくはペルトンタイプの水力タービンを介して発電機に接続されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１８】
前記発電機が多原駆動発電機であり、前記ポンプによって第１の駆動装置が与えられ、たとえば化石燃料駆動装置などの焼却炉タイプ駆動装置、または地球熱駆動装置、潮汐駆動装置、太陽エネルギー駆動装置、もしくは廃熱駆動装置等の他のタイプの駆動装置によって第２の駆動装置が与えられる、請求項１７に記載の風力タービン。
【請求項１９】
前記水圧ポンプが、たとえば淡水化プラントなどの工業用プラントに接続されている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の風力タービン用の、ポンプ。
【請求項２１】
風力タービン、特に請求項１から１９のいずれか一項に記載の風力タービンの設置および／または保守のためのシステムであって、前記システムが、可動式の、好ましくは風力タービンのプロペラシステムを担持するのに適した動き補償プラットホームが備わっている少なくとも１つの艦船を備え、前記プラットホームが、前記プロペラシステムの取り付け／回収の対象になっている風車との間で人員を移動させるのにさらに適している、システム。
【請求項２２】
風力タービンの設置および／または保守のための方法であって、ヘッドを有するタワーが、選択された位置に配置され、水圧ポンプのうち少なくとも本質的部分を含むプロペラシステムが前記タワーに運ばれ、前記水圧ポンプが、前記風力タービン内で組み立てられ得るように、かつ／または前記タワーおよび前記ヘッドを通って延在する水圧回路に接続され得るように、前記プロペラシステムが前記ヘッドまで持ち上げられ、前記プロペラシステムが前記ヘッドに接続される、方法。
【請求項２３】
プロペラシステムが、最初にヘッドから取り外され、次いで、代わりのプロペラシステムに置換される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記プロペラシステムまたは各プロペラシステムが、前記風力タービン上に設けられたクレーンまたは前記風力タービンによって与えられるクレーン、特に前記風力タービンの前記ヘッド上に取り付けられたクレーンを使用してつり上げられる、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
一連の風力タービン、好ましくは請求項１から１９のいずれか一項に記載の風力タービンを備える風力タービンファームの保守のための方法であって、前記一連のタービンが、それぞれプロペラシステムを備えるＮ台のタービンを備え、前記Ｎ台のプロペラシステムのうち任意の１つと交換するための、少なくとも１つのさらなるプロペラシステムが用意され、プロペラシステムの保守のために、前記風力タービンから前記プロペラシステムが取り外されて前記さらなるプロペラシステムに置換され、取り外された前記プロペラシステムが、関連する風力タービンまたはファームから遠隔の保守位置へ運ばれ得る、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風によって少なくとも少なくとも１つのプロペラを介して駆動される、または少なくとも駆動可能な水圧ポンプ構成を備える風力タービン構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンのヘッドまたはナセルに取り付けられた発電機の代わりに水圧ポンプを使用する風力タービンは、当技術分野において周知である。
【０００３】
特許文献１は、発電機に接続されている油圧モータに接続された風力タービンのヘッドまたはナセルにラジアルピストンポンプが設けられている風力タービン発電機を開示している。中央ハブを有するプロペラが、ヘッドのハウジングの内部の油圧ポンプを駆動する中心軸を通じてヘッドに接続されている。油圧ポンプはオイルをポンピングするために使用される。特許文献２は類似のシステムを開示している。
【０００４】
従来技術から、遠心ポンプもしくはラジアルポンプまたはアキシャルポンプなど他のタイプの油圧ポンプが備わっている風力タービンも知られている。これら既知のシステムでも、ポンプは、ヘッド内に設けられて、ヘッドのハウジングの中に延在するプロペラのシャフトによって駆動されるか、またはタワーの最下部または脚部の近くに設けられて、ヘッドおよびタワーを通って延在するシャフトおよび伝動装置のシステムを介してプロペラのシャフトによって駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８６２２７１９号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１４／００８６７３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の目的は、水圧ポンプを備える風力タービンのための代替構成を提供することである。本開示の目的は、構築することおよび／または維持すること、特に手入れが比較的容易な水圧ポンプを有する風力タービンを提供することである。本開示の目的は、水圧ポンプまたはその部品の手入れが比較的簡単な水圧ポンプを有する風力タービンを提供することである。本開示の目的は、保守にあまり手がかからず、手入れに必要なダウンタイムが短い水圧ポンプを有する風力タービンを備えるシステムを提供することである。本開示はさらに、水圧ポンプを使用する風力タービンおよび風力発電ファームの設置および／または保守のための方法およびシステムを目的とし、これらを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらおよび他の目的のうち少なくとも１つまたはいくつかは、本開示による風力タービン、システムおよび／または方法を用いて達成され得る。
【０００８】
第１の態様では、本開示による風力タービンは、タワーと、前記タワーの上端に取り付けられ、ヘッド軸のまわりで回転するヘッドとを備え、前記ヘッドには、プロペラ軸のまわりで回転可能なプロペラが取り付けられている。プロペラ軸は物理軸または仮想軸線でよい。前記プロペラによって駆動される水圧ポンプが設けられている。本開示によれば、水圧ポンプは、実質的にプロペラ内またはプロペラ上に設けられる。
【０００９】
本開示では、水圧ポンプは、少なくともたとえば淡水またはたとえば海水である塩水などの流体を、たとえば流体回路を通してポンピングするためのポンプを意味するものと理解されたい。そのようなポンプは、たとえば、さらなる水圧ポンプもしくはエンジンに接続されているか、またはそれらの一部分を形成する。そのようなさらなるポンプまたはエンジンは、たとえば電流および／または熱および／または冷却を発生するためのエンジンまたは発電機であり得る。本開示の水圧ポンプは、工業プラント、水用のアキュムレータまたは他の加圧流体オペレータシステムなど他のプラントにも接続され得る。
【００１０】
本開示では、実質的にプロペラ内またはプロペラ上にポンプを設けることは、少なくともポンプの本質的部分がプロペラと一緒に動くように取り付けられて、使用中は前記プロペラ軸のまわりで回転することを意味するものと理解されたい。ポンプのさらなる部品が風力タービンのヘッドまたはナセルの中に設けられてよい。好ましくは、プロペラ内またはプロペラ上に取り付けられる部品は、プロペラまたは少なくともプロペラのハブとともに、ハウジングまたはナセルに配置され得、また取り外され得る。
【００１１】
実施形態では、ポンプは、ヘッドまたはナセルから延在するネーブまたは軸に取り付けられた、または形成された一連のシリンダを備え得る。各シリンダの中心軸は、ネーブまたは軸から外へ、好ましくは実質的に半径方向に延在し、外部に面する側において開く。各シリンダ内に延在するピストンのヘッドが、関連するシリンダの最下部と、関連するシリンダから外へ延在する脚部分とに面する。駆動リングが、中央開口を有してピストンの脚部分のまわりに取り付けられ、中央開口は、前記駆動リングがネーブまたは軸のまわりで回転する場合、ピストンをそれぞれのシリンダの中に強制的に引っ込ませるように、好ましくはそれぞれのシリンダに対して強制的に往復運動させるように、好ましくは非円形の断面を有する。
【００１２】
実施形態では、少なくとも、可撓性のライニングリングすなわちライニングリング組立体が、駆動リングが回転する場合にはライニングリングが曲がってピストンをそれぞれのシリンダの中に引っ込ませるように、前記駆動リングとピストンの脚部分の間に取り付けられる。
【００１３】
実施形態では、駆動リングが回転する場合ベアリングがピストンをそれぞれのシリンダの中に強制的に引っ込ませるように、前記駆動リングとピストンの脚部分の間にベアリングが設けられる。
【００１４】
望ましい実施形態では、ピストンが、ネーブまたは軸から最も遠い第１の終端位置とネーブまたは軸に最も近い第２の終端位置の間で余すところなく動き得るように、シリンダは、それらの開口端が前記ネーブまたは軸のまわりに対称に延在する円上に来るように取り付けられ、第１の終端位置の各々が軸またはネーブから等しい距離にあり、第２の終端位置の各々がネーブまたは軸から等しい距離にある。
【００１５】
実施形態では、駆動リングは、波状の内表面を有する中央開口を有し得、駆動リングが回転する場合、前記表面の山と谷が、ピストンの脚部分と直接的に、またはたとえばローラベアリングもしくはライニングリングまたはリング組立体を介して間接的に、交互に係合することになる。実施形態では、駆動リングは、脚部分と直接的に、またはたとえばローラベアリングもしくはライニングリングまたはリング組立体を介して間接的に係合するための、実質的に楕円の滑らかな表面を有する中央開口を有し得る。実施形態では、駆動リングは、ピストンに面する周囲表面を画定する中央開口を備えることができ、前記表面内または前記表面上に、ローラが、前記ピストンの脚部分と直接的に、またはたとえば可撓性のライナすなわちライナ組立体を介して間接的に係合するように、設けられている。
【００１６】
実施形態では、各シリンダの下端部には、少なくとも、流体入口ラインに結合された流体入口および流体出口ラインに結合された流体出口が備わっており、これらはネーブまたは軸を通ってハウジングの中に延在することができる。好ましくは入口および出口のうち少なくとも１つには一方向弁が備わっており、ピストンが外向きに動く場合、関連するシリンダに流体が入口を通って入り、ピストンが内向きに動く場合、前記流体が出口を通って追い出される。
【００１７】
代替実施形態では、ポンプはアキシャルポンプとして設計され得、好ましくは、前記ポンプのステータはネーブもしくは軸に接続されるかまたはネーブによって形成され、ロータはプロペラのハブ内に設けられるかまたはハブによって与えられる。
【００１８】
代替実施形態では、ポンプには遊星牽引駆動装置または遊星摩擦駆動装置が備わっている。
【００１９】
実施形態では、たとえば説明されたような風力タービン用のポンプは、ピストンおよび／またはシリンダを半径方向に伸ばすための、前記ピストンおよび／またはシリンダと直接的または間接的に係合する非円形の駆動装置を備えることができ、たとえばさらなるリングなどの牽引駆動装置および／または摩擦駆動装置が設けられてよく、前記非円形の駆動装置およびプロペラのハブと係合し、または一部分がそのようなハブと係合して、ハブまたは少なくともプロペラと駆動リングの間の伝動装置を形成する。
【００２０】
実施形態では、本開示による風力タービンには、プロペラをつり上げることができるクレーンが、ヘッド上に取り付けられ得、またはヘッドによって与えられ得る。好ましくは、プロペラは、クレーンを用いてヘッドからタワーの脚部の近くまで持ち上げられ得、逆もまた同様である。クレーンは、好ましくはヘッド上に設けられ、特に前記ヘッドの最上部に設けられる。実施形態では、クレーンは、水圧ポンプの本質的部分、特にプロペラ内またはプロペラ上に取り付けられたポンプの部品を伴うプロペラをつり上げるように設計され得る。
【００２１】
実施形態では、プロペラ内またはプロペラ上に取り付けられたポンプの部品を伴うプロペラは、タービンの動作の中断を長引かせる必要なく、取り外されたプロペラに対する保守が遂行され得るように、代わりのプロペラに置換され得る。
【００２２】
より詳細には、本開示による風力タービンは、特にその水圧ポンプが発電機に接続されている。水圧ポンプは、水圧モータまたはたとえばペルトンタイプの水力タービンといった水力タービンを介して発電機に接続され得る。
【００２３】
さらなる態様では、本開示は、風力タービン、特に本開示による風力タービンの設置および／または保守のためのシステムを対象とする。このシステムは、可動式の、好ましくは風力タービンのプロペラシステムを担持するのに適した動き補償プラットホームが備わっている、少なくとも１つの艦船を備える。このプラットホームは、プロペラシステムの取り付け／回収の対象になっている風力タービンとの間で人員を移動させるのにさらに適している。
【００２４】
さらなる態様では、本開示は風力タービンの設置および／または保守のための方法を対象とする。そのような方法では、ヘッドを有するタワーが、選択された位置に設置され得、少なくとも水圧ポンプの本質的部分を含むプロペラシステムが前記タワーに運ばれる。プロペラシステムは、水圧ポンプが、タービン内で組み立てられ得るように、かつ／またはタワーおよびヘッドを通って延在する水圧回路に接続され得るように、ヘッドまで持ち上げられる。プロペラシステムはヘッドに接続される。
【００２５】
実施形態では、本開示による方法は、好ましくは開示による一連の風力タービンを備える風力タービンファームを保守するように設計され得、一連のタービンは、それぞれがプロペラシステムを備えるＮ台のタービンを備える。Ｎ台のプロペラシステムのうち任意の１つと交換するための、少なくとも１つのさらなるプロペラシステムが用意される。プロペラシステムの保守のために、風力タービンからプロペラシステムが取り外されて前記さらなるプロペラシステムに置換され、取り外されたプロペラシステムは、関連する風力タービンまたはファームから遠隔の保守位置へ運ばれてよく、または、保守は現地で遂行されてもよい。
【００２６】
本開示では、沖合に設置するための風力タービンまたは海岸に設置するための風力タービンの両方が開示されている。好ましくは、本開示による風力タービンは沖合で使用され、水圧ポンプによってポンピングされる流体として特に海水が使用される。
【００２７】
本発明をさらに解明するために、本発明の実施形態が、この後、図面を参照しながら開示され、かつ論じられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】プラントに接続された複数の風力タービンを示す図である。
【図２】水圧ポンプを示す、タービンの断面図である。
【図３】シャフトまたは軸を有するプロペラのハブと、ハブに取り付けられた水圧ポンプとを示す図である。
【図４】本開示による水圧モータの側面図である。
【図５】図４の水圧モータの正面図である。
【図６】図４および図５の水圧モータの、図４のラインＡ−Ａに沿った部分断面図である。
【図７Ａ】特に図６による、本開示によるポンプの位置を示す図である。
【図７Ｂ】特に図６による、本開示によるポンプの位置を示す図であり、駆動リングが図７Ａの位置から９０度回転されている。
【図８】水圧ポンプの代替実施形態の、図４のラインＡ−Ａに沿った側断面図である。
【図９Ａ】特に図８による、本開示によるポンプの位置を示す図である。
【図９Ｂ】特に図８による、本開示によるポンプの位置を示す図であり、駆動リングが図９Ａの位置から３０度回転されている。
【図９Ｃ】特に図８による、本開示によるポンプの位置を示す図であり、駆動リングが図９Ａの位置から９０度回転されている。
【図１０】流体の流入ラインおよび流出ラインに接続されたシリンダ内のピストンを、ピストン用の駆動系部品とともに示す図であり、シリンダ内のピストンの２つの位置が示されている。
【図１１】水圧ポンプ内の２つの駆動要素間の伝達を示す図である。
【図１２】水圧ポンプの一部分の概略図である。
【図１３】シリンダおよびピストンの複数の列を有する水圧ポンプを示す図である。
【図１４】クレーンを有する風力タービンの一部分の斜視図である。
【図１５】図１４の風力タービンの一部分の側面図である。
【図１６】風力タービンのプロペラおよび／または水圧ポンプもしくはその部品の取り付け、取り外しおよび／または修理のための方法における別々のステップを示す図である。
【図１７】プロペラを取り外すステップを含む、プロペラおよび／またはポンプの修理および／または保守におけるステップを示す図である。
【図１８】風力タービンのヘッドの内部のポンプの保守および／または修理におけるステップを示す図である。
【図１９】発電機に接続された風力タービンの側断面図である。
【図２０】ポンプを有する風力タービンのヘッドの部分的に切開した斜視図である。
【図２１】１列の実施形態における図８および図９によるポンプの一部分の側断面図である。
【図２２】２列の実施形態における図８および図９によるポンプの一部分の側断面図であり、プロペラの一部分が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この説明では、本発明の実施形態が例としてのみ示され、開示される。本発明の範囲を限定するものと解釈／理解されるべきではない。この説明では、同一の要素または類似の要素は同一の参照符号または類似の参照符号によって指示される。この説明では、本発明の実施形態は、ポンピングされる流体として海水を参照しながら論じられる。しかしながら、本発明では他の流体も使用され得る。
【００３０】
この説明では、上および下、最上部および最下部などに対する参照は、はっきりと別様に明記されなければ、風力タービンの通常の配向と見なされるものとする。これは、たとえば図面、特に図１に示されており、最上部、最下部、上および下は、単なる指示のために矢印および適切な文言によって指示されている。これは、必ずしも本開示のタービンまたはその部品が使用されなければならない配向を反映するわけではない。
【００３１】
図面には、例として、２つまたは３つのブレードを有するプロペラを有する風力タービンが、ハブから反対方向に延在して示されている。しかしながら、当技術で知られているように、本開示のプロペラには任意数のブレードが設けられ得ることが明らかである。
【００３２】
図面に例として示されている風力タービンでは、水が水域、特に湖または海から吸い出され、水圧ポンプによってタワーを通して上方へポンピングされ、発電機に向けて再び下方へ流される。タービン内の水圧ポンプを含む流体回路は開回路または閉回路でよく、特に閉回路には他の流体を含み得る。あるいは、水圧ポンプはタービンのヘッド内の発電機に接続されてもよい。あるいは、水圧ポンプは、海水などの水を貯蔵設備の中にポンピングするために使用されてもよく、前記水は、要求に応じて、前記貯蔵設備に接続された発電機に動力を供給するために使用され得る。
【００３３】
図１は、この実施形態では沖合に設置された風力タービンとしての一連の風力タービン１、すなわち、たとえば海または海洋といった開放水域５の水底４に配置された基礎３上に設置されたタワー２を有する風力タービン１を概略的に示すものである。各風力タービン１は、タワー２の上端７上に取り付けられたヘッド６を有し、このヘッドまたはナセル６は、実質的にタワー２の垂直軸Ｘのまわりで回転することができる。ヘッドの一端８にはプロペラ９が設けられ、タワー２の縦軸Ｘに対して実質的に垂直に（実質的に水平に）延在するプロペラ軸Ｙのまわりで回転することができるように取り付けられている。当技術で知られているように、最多風向に向けたヘッドの位置調整の制御を可能にするために、タワー２とヘッド６の間には適切なベアリングおよび伝動装置が設けられている。
【００３４】
風力タービン１には、たとえば図２に示されるようにプロペラ９によって駆動される水圧ポンプ１０が設けられている。水圧ポンプ１０は、たとえば図１０および図１９に概略的に示されるように、ポンピングされる流体用の入口ライン１１および出口ライン１２に接続されている。図１に示された実施形態では、たとえば、水は水域５からポンピングされて上昇して入口ライン１１を通り、流体の行き先に向けてタワー２を通って下方へ延在する出口ラインを通って汲み出され得る。図１では、例として、そのような行き先は、以下で論じるように、プラント１４に設けられた発電機１３として示されている。水は、発電機１３を駆動して電力を発生するために、タワー２から、比較的高圧で、発電機１３に向けてパイプライン１５を通ってポンピングされる。
【００３５】
本発明の実施形態では、タービン１は、タワー２と、前記タワー２の上端７に取り付けられてヘッド軸Ｘのまわりで回転するヘッド６とを備え、前記ヘッド６に取り付けられたプロペラ９がプロペラ軸Ｙのまわりで回転可能であり、前記プロペラ９によって駆動される水圧ポンプ１０が設けられている。水圧ポンプ１０は実質的にプロペラ９内に設けられる。実施形態では、ヘッド６は前記ヘッド６から延在するネーブ１６を備えることができ、ポンプは、プロペラ９とともに、前記ネーブ１６の一部分のまわりを少なくとも部分的に回転する。ネーブ１６は、水圧ポンプ１０の略静止部分１７を形成するかまたは備えることができ、プロペラ９は水圧ポンプ１０の回転部分１８を備える。そのような実施形態では、たとえば図２および図３に示されるように、ネーブ１６は、前記ヘッド６の内部の第１の部分１９と、前記第１の部分１９に対して取り外し可能に接続された第２の部分２０とを備えることができる。次いで、前記第２の部分２０が、前記水圧ポンプ１０内に設けられるかまたは水圧ポンプによって与えられ得、プロペラ９の中に延在する。
【００３６】
実施形態では、プロペラ９は、たとえば図２および図３に示されるようにハブ２１を備え、ハブ２１からプロペラ９のブレード２２が延在する。図３に見られるように、ハブ２１からネーブ１６の第２の部分２０が延在し得、ハブ２１は前記第２の部分２０のまわりで回転することができる。ポンプ１０はハブ２１および第２の部分２０に接続されており、ハブ２１が第２の部分２０に対して回転すると水圧ポンプ１０がポンピングする。ハブ２１は、たとえばヘッド６に面するハブ２１の表面２５とヘッド６の隣接面の間の適切なベアリング（図示せず）によって既知のやり方で、ヘッド６に対してさらに連動され得、かつ支持され得る。図３に示されるように、ハブ２１は、たとえばポンプ１０がハブ２１の本体２１Ａを越えて、たとえばネーブ１６、１６Ａ上、またはそれらの上方に直接設置されるように形成され得、ネーブ１６、１６Ａは、依然として、少なくとも実質的にプロペラ９またはハブ２１内にあると見なされるべきである。
【００３７】
流体回路２３は、入口ライン１１と、タワー２およびヘッド６を通って延在する出口ライン１２と、プロペラ９の、ハブ２１の内部に延在する部分２４とを備える。前記部分２４は水圧ポンプ１０の少なくとも一部分を構成する。
【００３８】
本発明の実施形態では、水圧ポンプ１０は、プロペラ９とともにヘッド６から取り外され得るようにプロペラ９のハブ２１内に設けられる。この目的のために、たとえば入口ライン１１および出口ライン１２は回路２３から切り離す必要があり、ネーブの第１の部分１９と第２の部分２０の間の接続も切り離す必要があり、その後、プロペラ９は、ネーブ１６の第２の部分２０を含むハブ２１およびポンプ１０と一緒に取り外され得る。この点で、ネーブ１６は、使用中はヘッド６に固定されてポンプ１０ならびに回路２３の部品を支持する第１の部分１９および第２の部分２０などの要素の構造または組立体として理解する必要がある。
【００３９】
それに加えて、またはその代わりに、ポンプ１０が備え得る取付部分２６が、ポンプを取り付けるために、ネーブ１６に対する静止位置に取り外し可能に固定され得、またはヘッド６から延在することができ、またはヘッド６に接続され得る。ポンプ１０を取り外すためのそのような実施形態では、図１０に概略的に示されるように、取り付け部が解放される。図１０に示されるような実施形態では、ポンプ１０は、プラットホームまたは搬送台またはそのような取付部分２６上に固定された内側部分１０Ａを有し得、内側部分１０Ａは、たとえばヘッド６に対し静止位置にボルトで留められるか、その他の方法で固定される。ポンプ１０の動く組立体１０Ｂを有するハブ２１は、前記静止部分１０Ａのまわりでプロペラ軸Ｙのまわりを回転し得るように、前記取付部分２６によって支持される。ヘッド６から取付部分２６を解放して、ポンプ１０から回路２３を切り離すそのような実施形態では、ヘッド６からポンプ１０とともにプロペラ９を取り出すことが可能になる。
【００４０】
ポンプ１０を取り外す場合に回路２３を閉じるために、回路２３内には少なくとも１つの弁２７が設けられ得る。
【００４１】
プロペラ９または少なくともハブ２１を伴うポンプ１０の、タービン１への設置および／またはタービン１からの取り外し、特にヘッド６への設置および／またはヘッド６からの取り外しを可能にすることにより、タービン１を組み立てること、特に、長期間の非動作またはダウンタイムなしで保守することが非常に容易になり、よってタービンの効率を改善する。その上に、非常に実用的かつ低コストのシステムと、構築、保守および／または修理のための方法とが助長される。
【００４２】
たとえば図２の断面に概略的に示されるように、水圧ポンプ１０はシリンダ３１内で動くことができる一連のピストン３０を備え得る。シリンダ３１は、たとえばネーブ１６および／または取付部分２６に固定して取り付けられ、ピストン３０は、プロペラ９の回転、特に前記軸Ｙのまわりのハブ２１の回転によって前記シリンダ３１に押し込まれること／前記シリンダ３１から引き出されることが可能である。たとえば図１０に概略的に示されるように、入口１１および出口１２がシリンダ３１に接続され得、ピストン３０が、以下で論じるように、動作または駆動機構３２により、シリンダ３１の下端部３３に向かって、指示されるような方向Ｆｉｎに押し込まれる場合、水などの流体はシリンダ３１から出口１２を通って押し出され、ピストン３０が反対方向Ｆｏｕｔに動く場合、液体は入口１１を通ってシリンダに引き込まれる。入口１１には適切な一方向弁１１Ａが設けられ得、出口１２には適切な一方向弁１２Ａが設けられ得る。シリンダ３１およびピストン３０の単一の列が設けられ得、または、たとえば図２および図１１に見られるように複数の行が設けられ得る。複数の列を設けることによって比較的小さいシリンダが使用され得、それにもかかわらず、ポンピングされる比較的大量の液体を供給する。
【００４３】
実施形態では、ピストン３０がＦｉｎ／Ｆｏｕｔの方向に押し／引きされ得るように、各ピストン３０の終端３４が駆動機構３２に接続され得る。それに加えて、またはその代わりに、流体は、入口ライン１１内でわずかに加圧され得、入口１１を通ってシリンダの中に押し込まれ、ピストン３０を方向Ｆｏｕｔに押し出す。
【００４４】
図４〜図６は、例として、駆動機構３２の一実施形態を有するポンプ１０の一実施形態を概略的に開示するものである。ポンプは内側部分１０Ａおよび外側部分１０Ｂを備え、外側部分１０Ｂは、内側部分１０Ａのまわりでポンプ軸Ｐのまわりを回転可能であり、ポンプ軸Ｐは、好ましくは使用中にはプロペラ軸Ｙと一致する。円形で示された外側部分１０Ｂには、プロペラ９のハブ２１と接続するための取付設備３５が備わっている。ここでは、設備３５は、ハブ２１に対してポンプの外側部分１０Ｂをボルトで留めるための、フランジ３６を通って延在する穴として示されている。プロペラが前記軸Ｙのまわりを回転しても内側部分１０Ａはプロペラ軸Ｙのまわりを回転しないように、内側部分１０Ａには、ネーブ１６および／または取付部分２６あるいはハウジングに対して固定された位置への取付設備３７も備わっている。この目的のために、実施形態に示された内側部分が備える一連の穴３７が中央部３８を通ってポンプ軸Ｐと実質的に平行に延在し、前記中央部３８はこれらの穴にボルトを通して所定の位置に留められる。
【００４５】
中央部３８に設けられた一連のシリンダ３１の各々の中心軸Ａｃが、軸Ｐから実質的に半径方向に外へ、下端部３３から外へ向かって反対側の開口端３９まで延在する。入口１１および出口１２は、中央部３８を通り、たとえばネーブ１６を通ってヘッド６の中へ、タワー２の下へと延在する。実施形態ではシリンダ３１は中央部３８と一体化され得る。他の実施形態では、たとえばヘッド６の内部からの保守のために、たとえばシリンダを中央部３８から中央開口４０またはネーブ１６の中に引っ込ませることができるように、シリンダは前記中央部３８の中に取り付けられ得る。
【００４６】
中央部３８は実質的に円形の外周４１を有することができ、この中にシリンダの開口端３９が位置し、かつ／または開口する。ピストン３０はシリンダの内部に入れられ、シリンダ３１から出ている終端３４と、シリンダの下端部３３に面するヘッド４２とを有する。可撓性ライニングリングまたはリング組立体４３が設けられ、ピストンの終端すなわち脚部分３４の上に延在する。ライニングリング４３は、たとえば金属またはプラスチックのリング、または金属とプラスチックの混合物もしくは金属の層とプラスチックの層の積層で作製されたリングである。ライニングリング４３は、中央部３８のまわりに置かれた場合、中央部３８の周囲４１とリング４３の内側側面の間にスペースがあるように、周囲４１で測定して中央部３８の外径Ｄｃｅｎｔｒａｌよりも少し大きい直径Ｄｌｉｎｅｒを有する実質的に円形の断面を有する弛緩した位置にあってよい。
【００４７】
非円形の、好ましくは実質的に楕円の中央開口４５を有する駆動リング４４が設けられて、たとえば図６に示されるように、類似の非円形、好ましくは実質的に楕円形の中にライナリング４３が押し込まれるように、中央部およびライナリング４３のまわりに延在する。ライナリング４３の外表面４７と駆動リング４４の中央開口の内表面４８の間に、たとえばローラなどのベアリング４６が設けられ得る。駆動リング４４、ライナリング４３およびベアリング４６は、好ましくはライナリング４３の短軸または最小幅Ｗ４３（ｍｉｎ）が中央部３８の外径Ｄｃｅｎｔｒａｌとほぼ同一になり、長軸または最大幅Ｗ４３（ｍａｘ）が中央部３８の外径Ｄｃｅｎｔｒａｌよりも大きくなるように構成される。図６では長軸Ｗ４３（ｍａｘ）が垂直に示されており、短軸Ｗ４３（ｍａｘ）が水平に示されている。この実施形態では、中央部３８の上と下にスペース４９が与えられているので、ピストン３０は、これらの領域の中で、ネーブまたは軸Ｐに最も近い第２の終端位置から、外へ向かって、ネーブまたは軸Ｐから最も遠い第１の終端位置まで動くことができるが、中央部の左側と右側では、ライナリング４３は、中央部３８の周囲に接近しているかさらには隣接しており、よって、関連するピストン３０は、ネーブまたは軸Ｐに最も近い第２の終端位置に押し込まれる。
【００４８】
長軸Ｗ４３（ｍａｘ）および短軸Ｗ４３（ｍｉｎ）が軸Ｐのまわりで回転するように、駆動リング４４が、好ましくは比較的弾力がある可撓性ライナ４３のまわりで回転すると、図７Ａおよび図７Ｂに概略的に示されるようにライナリング４３を曲げることになる。図７Ａでは、長軸Ｗ４３（ｍａｘ）が実質的に垂直に延在し、短軸Ｗ４３（ｍｉｎ）が実質的に水平に延在しており、図７Ｂでは、駆動リング５４が、静止している中央部３８に対してポンプの軸Ｐのまわりで約Ｎ（Ｎは整数）＊９０度を超えて回転している。ライナリング４３も好ましくは静止しており、屈曲するのみで、軸Ｐのまわりを回転することはない。よって、駆動リング４４が回転する場合、ライニングリング４３が曲げられて、ピストン３０をそれぞれのシリンダ３１の中へ駆動する。ベアリングすなわちローラ４６によって、駆動リング４４とライナリング４３の間の摩擦が低減することになる。
【００４９】
駆動リング４４は、ポンプ１０の外側部分１０Ｂの一体部品に、またはその一体部品から、直接接続されてよく、よって、ハブ２１およびプロペラ９と同一の回転速度で回転することになる。実施形態では、たとえば駆動リング４４の内表面４８が直接ピストン３０と係合するように、ライナリングまたはリング組立体４３および／もしくはローラ４６が省略されてよく、またはローラがピストン３０と係合する。ピストンは、ピストン３０と駆動機構３２の間の接触を滑らかにするために、好ましくは少し外へ膨れた球状の外端を有する。
【００５０】
実施形態では、駆動リング４４は、直接的または間接的にピストン３０と係合する、ピストンおよび／またはシリンダ用の非円形の駆動装置を形成してよく、牽引駆動装置および／または摩擦駆動装置が設けられてよく、駆動リング４４およびハブ２１またはたとえばさらなるリング５１などのハブ２１と係合する部品と係合して、ハブ２１または少なくともプロペラ９と駆動リング４４との間の伝動装置７０を形成する。そのような伝動装置７０は、ハブ２１および／またはプロペラ９に対する駆動リング４４の回転速度を増加し得るという利点を有することができる。その上に、それに加えて、またはその代わりに、そのような伝動装置は、プロペラ９上のトルク、またはプロペラからのトルクを低減し得る。そのような伝動装置７０なら、比較的ゆっくり回転するプロペラ９によって駆動リング４４が比較的速く動き、よって、ピストン３０が速く動き得、ポンピングされる液体の体積および／またはポンピングされる液体の圧力が増加するという利点を有し得る。
【００５１】
実施形態では、示された伝動装置７０は、外側の円形の周囲表面５０を有する駆動リング４４によってもたらされてよく、外側部分１０Ｂは、内周表面５３が備わっている中央開口５２を有する外リング５１を備える。プロペラ９およびハブ２１が回転する場合、一連のベアリングすなわちローラ５４が回転するように、前記周囲表面５０と５３の間にはベアリングすなわちローラ５４が設けられて、外リング５１と駆動リング４４の間に伝動装置を形成する。伝動装置は、とりわけ、駆動リング４４の外表面の直径と、外リングの内表面と、ベアリングすなわちローラ５４の直径とによって画定され得る。実施形態では、ベアリングすなわちローラは一定の直径を有し得る。図１１に概略的に示されるように、ベアリングすなわちローラ５４は、直径Ｄ５４Ａを有する第１の部分５４Ａと、直径Ｄ５４Ａよりも小さい直径Ｄ５４Ｂを有する第２の部分５４Ｂとを有し得、したがって段差面５５をもたらす。外リング５１の内表面５３は、たとえば第２の部分５４Ｂと係合し得、外表面５０は第１の部分５４Ａと係合する。よって、駆動比は、プロペラ９とともに回転し得てピストン３０を駆動する外リング５１の回転と、駆動リング４４との間で定義される。
【００５２】
望ましい実施形態では、ピストン３０がすべて、ネーブまたは軸から最も遠い第１の終端位置とネーブまたは軸に最も近い第２の終端位置の間で動き得るように、シリンダ３１は、それらの開口端が前記ネーブまたは軸ｐのまわりに対称に延在する円上に来るように取り付けられ、第１の終端位置の各々が軸またはネーブから等しい距離にあり、第２の終端位置の各々がネーブまたは軸から等しい距離にある。
【００５３】
実施形態では、たとえば図１２および図１３に示されるように、駆動リング４４は、波状の内表面４８を有する中央開口４５を有し得、駆動リング４４が回転する場合、前記表面４８の山４８Ａと谷４８Ｂがピストン３０の脚部分と交互に係合する。そのような係合は、直接的なもの、またはたとえばライニングリングまたはリング組立体４３を介した間接的なものであり得る。図１２では、中央部の回転を防止するように、中央部３８は、対応するリブ（図示せず）を有するネーブ１６上に中央部を取り付けるための、軸Ｐのアキシャル方向に延在する溝すなわちスプライス５７を有して示されている。
【００５４】
図８および図９Ａ〜図９Ｃに示される、本開示によるポンプ１０の一実施形態は、図４〜図７のポンプに類似である。同一の部品または要素は同一の参照符号を有する。しかしながら、この実施形態では、各ピストン３０が設けられ、外に面する終端すなわち脚部分３４に少なくとも１つのベアリング６０が与えられて、駆動リング４４の内表面４８と係合する。よって、駆動リング４４が回転すると、再びシリンダ３１の中にピストン３０を押し込むか、またはピストン３０を再び引き出すことを可能にする。
【００５５】
示された実施形態では、各ピストン３０には、ベアリングホルダすなわちブギ（ｂｏｏｇｉｅ）６３の中に担持されている、平行なロール軸６２を有する並んだローラベアリング６０などの少なくとも２つのベアリング６０を備えるベアリング組立体６１が備わっている。ベアリングホルダ６３はピボット軸６４を通ってピストン３０の脚部分３４上に取り付けられ得、たとえばベアリング６０のロール軸６２と実質的に平行に延在する。これによって、ピストン３０に対するベアリングホルダ６３の位置を、ベアリング６０と係合する駆動リング４４の表面４８の関連する部分に対応して移動することが可能になる。
【００５６】
図４〜図７、図８および図９の実施形態には、５つのシリンダ−ピストン組立体が例としてのみ示されている。シリンダ３１およびピストン３０のサイズと、たとえば、ハブ２１およびヘッド６の内部容量および直径、ネーブまたは取り付け部のサイズ、プロペラサイズなどに左右される、ポンプのために利用可能な空間とに依拠して、任意数のシリンダ−ピストン組立体が設けられ得ることが明らかであろう。
【００５７】
図１２には、シリンダ３０、ピストン３１の複数の平行な列が設けられ得ることが示されている。駆動機構３２は、軸Ｐと平行な列におけるピストンを、同時にかつ同期して、それぞれの終端位置に同時に到達させるように駆動するように設計され得る。しかしながら、ピストン３１は、ピストンのうち１つが外向きの方向Ｐｏｕｔに動いている場合同じ列の別のピストンが逆に内向きの方向Ｐｉｎに動いて、少なくとも部分的に力を補償するように、所与の時期においてそれぞれの終端位置に交互に到達するようにも駆動され得る。
【００５８】
図１に示されるように、本開示の風力タービン１、特にポンプ１０は、プラント１４内に設けられた発電機１３に接続され得る。水は、発電機１３を駆動して電力を発生するために、タワー２から、比較的高圧で、発電機１３に向けてパイプライン１５を通ってポンピングされる。示された実施形態では、発電機１３は、特にペルトンタイプポンプであるポンプ６０を介してパイプラインに接続されている。発電機１３は多原駆動発電機１３でよく、第１の駆動が前記ポンプ６０によって与えられ、第２の駆動が他のタイプの駆動装置６１によって与えられる。そのような第２のタイプの駆動装置６１は、たとえば化石燃料駆動装置などの焼却炉タイプの駆動装置、または地球熱駆動装置、潮汐駆動装置、太陽エネルギー駆動装置、もしくは廃熱駆動装置等でよい。
【００５９】
発電機１３にパイプライン１５を直接接続する代わりに、ポンプ１５によってポンピングされた水を、たとえば水槽もしくは深ざら、またはそのような貯水槽といった貯蔵システムに貯蔵し、そのような貯水槽から水を再び解放することによってタービンなどの発電機を駆動することができる。あるいは、ポンピングされた水は他の目的のために使用され得る。
【００６０】
実施形態では、たとえば以前にここで論じられたような風力タービンは、プロペラ９または少なくともハブ２１および／またはポンプ、好ましくはポンプ１０またはそれらの部品を有するハブ２１をつり上げるためのクレーン１００を備え得る。示された実施形態では、クレーン１００は、ヘッド６の特に最上部１０１に取り付けられ得る。クレーン１００は、その自由端１０３が、プロペラ９のハブ２１から上方に離れている図１４に示された第１の位置と、前記自由端１０３がハブ２１の上に位置する図１５に示された第２の位置の間を移動し得るように、たとえば折曲げ可能かつ／または伸縮するアーム１０２を有する。クレーン１００がプロペラ９の重さを担持し得るように、たとえばケーブルまたはチェーンといったつり上げライン１０４がプロペラ９のハブ２１に接続されてよく、その後、プロペラは、移送、検査、保守、修理、または、たとえばポンプ１０もしくは（用意されている場合には）その部品といったプロペラもしくはその部品の他の取扱いのために、ヘッド６から解放されて、たとえば陸上、水位高さ、または艦船等に降ろされ得る。同様に、プロペラ９は、クレーン１００を使用してヘッドまでつり上げられ得る。示された実施形態では、クレーン１００は、たとえばヘッドの外表面に寄せた位置、保管ベイ、または他のそのような設備１０５といった所定の位置に引っ込み、かつ／または折り重なって保管され得るように、ヘッド６に対して枢動可能である。
【００６１】
クレーン１００を設けることにより、風力タービンとの間で浮きドック、クレーンなどの重量機器をやり取りする必要性が防がれる。
【００６２】
クレーン１００を用いて風力タービンの部品をつり上げるために、それだけではないが、前記部品を保持するためおよび／または含有するためのつり上げかご、磁石等の他の設備もライン１０４に接続され得る。
【００６３】
図１６は、風力タービン１のプロペラ９または少なくともプロペラ９のハブ２１を取り外す／取り付ける種々のステップを概略的に示すものである。これは、論じられたような水圧ポンプ１０の一部分または全体を含んでよく、含まなくてもよい。
【００６４】
この実施形態では、ハブ２１は取付部分２６によってヘッド６に接続されている。取付部分２６は、たとえば第１の部分２６Ａがヘッド６の下に延在して第２の部分２６Ｂがヘッド６の前に延在するような角度である。使用中のプロペラがプロペラ軸Ｙのまわりで回転し得るように、取付部分２６、特に第２の部分２６Ｂにハブ２１を取り付けることによってプロペラ９を取り付けるために適切なベアリングが与えられる（図示せず）。取付部分２６は、たとえばボルトでヘッドに留められることによって接続されてよく、参照符号２６Ｃによって指示されたボルトには、好ましくはヘッド６の内部から到達可能である。
【００６５】
プロペラ９を取り外す必要がある場合、つり上げライン１０４は、適切なやり方でハブ２１および／または取付部分２６に接続されてよく、その後、取付部分２６がヘッド６から解放され得る。次いで、取付部分を有する（適切な場合にはブレード２２も有する）ハブ２１がタワー２に沿って、たとえばタワー２の脚部におけるプラットホーム１０５に降ろされ得る。沖合の用途では、プラットホーム１０５は、たとえばオランダのアンペルマンから知られているような艦船１０６上の動き補償プラットホームでよい。次いで、ハブ２１および／または取付部分２６がつり上げライン１０４から解放されて、異なる位置に運ばれ、手入れ、検査、そうでなければたとえば洗浄といった処理を施され得る。適切な処理の後、取付部分２６を有するハブは、再装備するためにヘッドまでつり上げられ得る。あるいは、ハブ２１および／または取付部分２６は、別のハブ２１および／または取付部分２６と交換され得、元の部分は手入れされるかまたは廃棄される。
【００６６】
実施形態では、一連の風力タービン１は、たとえばＮ台の風力タービンの風力発電ファームに設けられ得るが、少なくとも１つの予備のプロペラ９および／またはハブ２１および／またはポンプ１０が用意され、すなわち、少なくともＮ＋１台のプロペラ、ハブおよび／またはポンプが前記風力発電ファームのために利用可能である。これは、いつでもプロペラ、ハブおよび／またはポンプを風力タービン１から取り外して予備のものと交換することができ、次いで、取り外されたものがたとえば現場で手入れされ得ることを意味する。したがって、そのような風力発電ファームにおける風力タービンのダウンタイムがかなり制限され得る。
【００６７】
図１７は、本開示の方法の一実施形態に関する１６の画像のストーリーボードを示すものである。これは例としてのみ論じられ、本開示の範囲を限定するものと理解されるべきではない。この実施形態では、沖合風力発電ファーム１１０は、アンペルマンシステムなどの動き補償プラットホーム１０５を有する艦船１０６を使用して手入れされる。
【００６８】
人員に対する事前の説明および陸上の準備（ステップ１）の後に、艦船１０６が風力発電ファームに人員および機器を運び（ステップ２）、人員は、人員保護機器（ＰＰＥ）などの適切な用品に取り替える（ステップ３）。人員１０７は、好ましくはプラットホーム１０５を使用して、本開示による風力タービン１に降ろされる（ステップ４）。風力タービンには、好ましくは制御システム１０８が設けられ、制御システム１０８によって保守モードに切り換えられると（ステップ５）、少なくともプロペラ９が保守のための安全位置に来る。次いで、人員１０７は、好ましくはタワー２の内部の、ヘッドまたはナセルに接近するための、人員がクレーン１００に接近することを可能にする、エレベータまたは階段によって、ヘッド６まで登る（ステップ６）。クレーン１００は、つり上げライン１０４を、プロペラ９、特にハブ２１および／または取付部分２６に取り付けるための延長位置へと作動され得る（ステップ７）。次いで、ＤＯＴシステム１１１とも称されるプロペラ９および取付部分２６は、クレーン１００を使用してプラットホーム１０５まで降ろされ得る（ステップ９）ようにヘッド６から解放され得る（ステップ８）。予備のＤＯＴシステム１１１は、プラットホーム１０５上に置かれ得、またはヘッド６に取り付ける（ステップ１１）ために、クレーン１００を使用して少なくともヘッドまでつり上げられ得る（ステップ１０）。次いで、つり上げライン１０４はＤＯＴシステム１１１およびクレーン１００から解放され得て保管位置に戻され、その後、人員１０７は、タワー２を通って下へ戻ることができ（ステップ１２）、風力タービンが再び作動することができるように保守モードが解除され得る（ステップ１３）。人員は、好ましくは再びプラットホーム１０５を使用して艦船１０６に迎えられ得る（ステップ１４）。取り外されたＤＯＴシステム１１１はたとえば艦船１０６上で手入れされ得（ステップ１５）、艦船１０６は風力発電ファームの次の風力タービン１まで航海し、搭載したＤＯＴシステム１１１を前記次の風力タービン用の予備として使用して、以前に論じたようにステップ４における次のサイクルを開始することができ、好ましくは風力発電ファームにおけるすべての風力タービンが手入れされるまでこのプロセスを繰り返す。
【００６９】
図１８は、風力タービン１、特にそのポンプ１０に対して遂行される保守に関するストーリーボードを概略的に示すものであり、保守は、ヘッド６の内部から行われてよく、または図１７を参照しながら論じられたように、ステップ１５においてたとえば艦船１０６上で行われてもよい。図１８は、そのような保守における１０のステップを概略的に示すものである。最初に、適切な工具およびたとえばガスケットといった予備品が集められ（ステップ１５．１）、その後、人員が、以前に論じられたように、たとえばポンプ１０の中央部３８における中央開口を通ってポンプ１０に到達する（ステップ１５．２）。この目的のために、ＤＯＴシステム１１１は、たとえばハブ２１のノーズ２１Ａを上に向けて実質的に水平に配置される。次いで、たとえば入口１１および出口１２の接続を備えるマニホールド１１２が解放されてよく（ステップ１５．３）、その後に取り外され得る（ステップ１５．４）。次いで、関連するシリンダ３１が取り外されてよく、かつ／または、たとえば検査するため、また必要に応じてガスケット３０Ａを交換する（ステップ１５．５）ために、シリンダ３１から関連するピストン３０が取り出されてよく（ステップ１５．４）、その後にピストン３０および／またはシリンダ３１が再設置され得る（ステップ１５．６）。次いで、マニホールド１１２が交換され（ステップ１５．７）、所定の位置に戻されてボルトで留められ（ステップ１５．８）、適切に接続され得る。ステップ１５．３〜１５．８は、ポンプ１０のすべてのシリンダ３１に対して繰り返され得る。次いで、工具を集めた（ステップ１５．９）後に、人員は再びＤＯＴシステム１１１を去ることができ（ステップ１５．１０）、ポンプ１０は、同一の風力タービンまたは別の風力タービンに設置する準備が整っている。
【００７０】
図１９が示す本開示の風力タービン１の代替使用法では、ポンプ１０は、たとえばオイルといった第１の流体のための閉回路に組み込まれる。ポンプ１０は、論じられたように、プロペラ９のハブ２１の中に、少なくとも部分的に、好ましくは実質的にそっくり設けられる。モータ１１３は、たとえばタワー２の脚部１１４においてタワー２内に、またはタワーの近くに設けられる。第１の低圧ライン１１５が、モータ１１３からポンプ１０まで、特にその入口１１まで延在し、第２の高圧ライン１１６が、ポンプ１０から、特にその出口１２からモータ１１３まで延在する。第１の流体がポンプ１０までポンピングされ、ここで、プロペラ９によって駆動されたポンプ１０によって圧力が増加される。次いで、高圧流体が強制的に降下されてモータ１１３を駆動する。モータ１１３によって駆動された、たとえば塩水ポンプである第２のポンプ１１７が、たとえば風力タービンが置かれた水域５から収集された水を、たとえば風力発電ファームの中心となるプラットホーム上の発電機１３までポンピングすることができる。発電機１３は、第２のポンプ１１７によって加圧された海水によって駆動され得る。そのような実施形態では、ポンプ１０は塩水適合性でなくてもよい。
【００７１】
図２０は、風力タービン１の一部分を示す概略の斜視図であり、ヘッド６が部分的に切開されて、ハウジングを部分的に切開されたポンプ１０、ならびに結合された入口ライン１１と出口ライン１２が示されている。
【００７２】
図２１および図２２は、部分的に切開されたポンプ１０の側断面図を示す。図２１、図２２およびたとえば図４に見られるように、ポンプ１０は、図４に示されるように面Ａ−Ａに対して実質的に鏡面対称であり得、ポンプの回転軸Ｐおよび／またはプロペラ軸Ｙに対して垂直に延在している。
【００７３】
図２１に示されている１列の実施形態は、ピストン３０を有するシリンダ３１の列を１つ有するポンプ１０の一実施形態である。各ピストンが、駆動リング４４の内表面４８に対して動くピストン脚部３４上に担持されたベアリング６０を有するブギ６３を備える。図２２に示される一実施形態では、ピストン３０を有するシリンダ３１の２つの平行な列が設けられている。図２２に見られるように、特に外リングまたはリング５１は、ハブ２１を介して、図２２の右側に部分的に示されているプロペラ９に接続され得る。したがって、プロペラ９が回転すると、ハブ２１がプロペラ軸Ｙのまわりを回転し、伝動装置７０を介して外リングまたはリング５１を回転させ、よって駆動リング４４を回転させる。これは、結果として、ポンピングするためにピストンを駆動する。
【００７４】
図２２に見られるように、シリンダ３１およびピストン３０の各列Ｒは、図２１に示されるように、ポンプ１０がモジュール式であり得るように基本的にポンプ１０によって形成され得、各モジュールＭがたとえば１つの列Ｒを備えることができ、外リング５１は、互いに、直接、またはハブ２１を介して接続されている。そのゆえに、容易にスケーリングすることができる。実施形態では、モジュールＭのすべてまたはいくつかの間にクラッチを設けることができ、たとえばプロペラの駆動のために利用可能な風に依拠して、ポンプ１０内のモジュールＭのうちいくつかまたはすべてを使用することが可能になる。
【００７５】
本発明は、上記で特に開示されて論じられた実施形態には限定されない。それだけではないが、示されて説明された実施形態の一部分の組合せを含む多くの変形形態が可能である。たとえば、シリンダ３１およびピストン３０は、半径方向内側を向いた駆動リング内に設けることができ、駆動リングの中央部はピストンをポンプ軸に対して半径方向に駆動するために使用される。そのような実施形態では、中央部３８をプロペラ９のハブ２１に接続して、駆動リングを取付部分２６に固定するのが望ましいであろう。駆動リング内のシリンダと中央部のシリンダを組み合わせることも可能である。取付部分は個別の部分でよく、またはヘッド６の一部分でもよい。論じられたように、それだけではないが、当技術では知られている遠心ポンプ、遊星牽引駆動装置もしくは遊星摩擦駆動装置を使用するポンプ、またはアキシャルポンプなど、種々のタイプのポンプ１０が使用され得る。そのようなポンプは、プロペラ９とともにヘッド６から取り外され得るように、プロペラ９内に、特にそのハブ２１内に取り付けられる。実施形態では、クレーンは、たとえばヘッド６内またはタワー２上といった種々の位置に設けられ得る。
【００７６】
これらおよび他の多くの改善は本明細書で開示されたものと見なされ、それだけではないが、提示された本発明の要素のすべての組合せも、開示されたものとして本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１  風力タービン
２  タワー
３  基礎
４  水底
５  開放水域
６  ヘッド
７  タワー２の上端
８  ヘッドの一端
９  プロペラ
１０  水圧ポンプ
１１  入口ライン
１２  出口ライン
１３  発電機
１４  プラント
１５  パイプライン
１６  ネーブ
１７  静止部分
１８  回転部分
１９  第１の部分
２０  第２の部分
２１  ハブ
２２  ブレード
２６  取付部分
２７  弁
３０  ピストン
３１  シリンダ
３２  駆動機構
３８  ポンプ１０の中央部
４４  駆動リング
５１  外リング
５４  ベアリングすなわちローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月27日(2019.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タワーと、前記タワーの上端に取り付けられてヘッド軸のまわりで回転するヘッドとを備える風力タービンであって、プロペラ軸のまわりで回転可能なプロペラが前記ヘッドに取り付けられ、前記プロペラによって駆動される水圧ポンプが設けられ、前記水圧ポンプが実質的にプロペラ内に設けられ、前記水圧ポンプ（１０）が、前記プロペラ（９）とともに前記ヘッド（６）から取り外され得るように、前記プロペラ（９）の前記ハブ（２１）内に設けられている、風力タービン。
【請求項２】
前記ヘッドがネーブを備え、前記ポンプの可動部が、前記プロペラとともに、前記ネーブの一部分のまわりを少なくとも部分的に回転し、前記ネーブが、前記水圧ポンプの略静止部分を形成するかまたは略静止部分を備え、前記プロペラが前記水圧ポンプの回転部を備える、請求項１に記載の風力タービン。
【請求項３】
前記ネーブが、前記ヘッドの内部の第１の部分と、前記第１の部分に対して解放可能に接続された第２の部分とを備え、前記第２の部分が前記水圧ポンプ内に設けられるかまたは前記水圧ポンプによって設けられる、請求項１または２に記載の風力タービン。
【請求項４】
前記タワーおよび前記ヘッドを通って流体回路が延在し、前記流体回路が、前記プロペラのハブの内部に延在する部分を備え、前記部分が前記水圧ポンプの少なくとも一部分を構成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項５】
前記流体回路が、前記水圧ポンプから前記回路の流体入口チャネルを切り離すための少なくとも１つの弁を前記ヘッドの中または近くに備え、好ましくは、少なくとも、前記水圧ポンプから前記回路の出口チャネルを切り離すための第２の弁を、前記ヘッドの中または近くにさらに備える、請求項４に記載の風力タービン。
【請求項６】
前記ポンプが、中央部と、前記中央部のまわりに延在する駆動リングとを備えるマルチピストンポンプであり、
前記中央部が、半径方向外側を向いた一連のシリンダを備え、前記シリンダの中でピストンが中心軸に対して前記半径方向に動くことができ、駆動リングが、少なくともピストンを半径方向内側へ押し込むために、前記ピストンと直接的または間接的に係合し、ならびに／あるいは
前記駆動リングが、半径方向内側を向いた一連のシリンダを備え、前記シリンダの中でピストンが中心軸に対して前記半径方向に動くことができ、前記中央部が、少なくともピストンを半径方向外側へ引き出すために、前記ピストンと直接的または間接的に係合する、請求項１から５のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項７】
前記駆動リングが、前記ピストンと直接的または間接的に係合する内向きの非円形表面を備える、請求項６に記載の風力タービン。
【請求項８】
前記駆動リングの前記内向きの表面と前記ピストンとの間に可撓性リングまたはリング組立体が設けられ、使用中に前記ピストンを駆動するために曲がる、請求項７に記載の風力タービン。
【請求項９】
前記駆動リングの前記内向きの表面と各ピストンとの間に、ベアリング担体またはブギによって担持された少なくとも１つのベアリング、好ましくは少なくとも２つのベアリングが設けられ、使用中に前記ピストンを駆動する、請求項７に記載の風力タービン。
【請求項１０】
前記ポンプが、前記プロペラも支持する取付設備を使用して前記ヘッドに取り付けられ、好ましくは、前記プロペラが、１つまたは複数のブレードが接続されたハブを備え、前記ハブは、前記ハブから延在する少なくとも１つのブラケットに取り付けられ、前記ブラケットは解放可能に前記ヘッドに接続されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１１】
前記プロペラは、１つまたは複数のブレードが接続されたハブを備え、前記ハブが、少なくとも１つの伝動装置および／またはベアリングによって前記ハウジング上に取り付けられ、前記ハブが、前記伝動装置および／またはベアリングによって前記ヘッドに対して回転することができる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１２】
前記ポンプが、前記ピストンおよび／またはシリンダを半径方向に伸ばすための、前記ピストンおよび／またはシリンダと直接的または間接的に係合する非円形の駆動装置を備え、牽引駆動装置および／または摩擦駆動装置が設けられ、前記非円形の駆動装置および前記プロペラのハブと係合するか、または一部分がそのようなハブと係合して、前記ハブまたは少なくとも前記プロペラと前記非円形の駆動装置との間の伝動装置を形成する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１３】
クレーンが、前記ヘッドに取り付けられるかまたは前記ヘッドによって設けられ、前記クレーンによって、前記プロペラの、前記ヘッドと前記タワーの脚部近くの位置との間のつり下げ／つり上げが行われ、前記クレーンが、好ましくは前記ヘッド上に設けられ、特に前記ヘッドの最上部に設けられる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１４】
前記クレーンが、少なくとも前記水圧ポンプの一部分、好ましくは前記水圧ポンプの全体を伴うプロペラをつり上げるために設けられる、請求項１３に記載の風力タービン。
【請求項１５】
前記プロペラの中に設けられた、または前記プロペラによって設けられる前記水圧ポンプまたは少なくともその一部分を伴う前記プロペラが、プロペラと水圧ポンプまたはその関連部品とを一緒に交換するために交換可能である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１６】
前記水圧ポンプ、または前記プロペラによって設けられるかもしくは前記プロペラの内部にある前記水圧ポンプの部品が、前記ヘッドの内部から到達可能である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１７】
前記水圧ポンプが、好ましくは水圧モータを介して、より好ましくはペルトンタイプの水力タービンを介して発電機に接続されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項１８】
前記発電機が多原駆動発電機であり、前記ポンプによって第１の駆動装置が与えられ、たとえば化石燃料駆動装置などの焼却炉タイプ駆動装置、または地球熱駆動装置、潮汐駆動装置、太陽エネルギー駆動装置、もしくは廃熱駆動装置等の他のタイプの駆動装置によって第２の駆動装置が与えられる、請求項１７に記載の風力タービン。
【請求項１９】
前記水圧ポンプが、たとえば淡水化プラントなどの工業用プラントに接続されている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の風力タービン。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の風力タービン用の、ポンプ。
【請求項２１】
風力タービン、特に請求項１から１９のいずれか一項に記載の風力タービンの設置および／または保守のためのシステムであって、前記システムが、可動式の、好ましくは風力タービンのプロペラシステムを担持するのに適した動き補償プラットホームが備わっている少なくとも１つの艦船を備え、前記プラットホームが、前記プロペラシステムの取り付け／回収の対象になっている風車との間で人員を移動させるのにさらに適している、システム。
【請求項２２】
風力タービン、特に請求項１から１９のいずれか一項に記載の風力タービンの設置および／または保守のための方法であって、ヘッドを有するタワーが、選択された位置に配置され、ハブ（２１）を含むプロペラシステムが前記タワーに運ばれ、前記プロペラシステムの前記ハブ（２１）内に、水圧ポンプ（１０）のうち少なくとも本質的部分が設けられ、前記水圧ポンプが、前記風力タービン内で組み立てられ得るように、かつ／または前記タワーおよび前記ヘッドを通って延在する水圧回路に接続され得るように、前記プロペラシステムが前記ヘッドまで持ち上げられ、前記プロペラシステムが前記ヘッドに接続される、方法。
【請求項２３】
プロペラシステムが、最初にヘッドから取り外され、次いで、代わりのプロペラシステムに置換される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記プロペラシステムまたは各プロペラシステムが、前記風力タービン上に設けられたクレーンまたは前記風力タービンによって与えられるクレーン、特に前記風力タービンの前記ヘッド上に取り付けられたクレーンを使用してつり上げられる、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
一連の風力タービン、好ましくは請求項１から１９のいずれか一項に記載の風力タービンを備える風力タービンファームの保守のための方法であって、前記一連のタービンが、それぞれプロペラシステムを備えるＮ台のタービンを備え、前記Ｎ台のプロペラシステムのうち任意の１つと交換するための、少なくとも１つのさらなるプロペラシステムが用意され、プロペラシステムの保守のために、前記風力タービンから前記プロペラシステムが取り外されて前記さらなるプロペラシステムに置換され、取り外された前記プロペラシステムが、関連する風力タービンまたはファームから遠隔の保守位置へ運ばれ得る、方法。
【国際調査報告】
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