CN101122277A - 风力发电设备及其转子叶片调节驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于调节风力发电设备的转子叶片的倾角的转子叶片调节驱动装置，包括：传动系，其在输出端处能够连接到所述转子叶片和/或支撑所述转子叶片的轴承构件；以及能够连接到所述传动系的弹簧储能器，其包括弹簧储能器轴、弹簧储能器壳体和能够通过所述弹簧储能器轴和弹簧储能器壳体彼此之间的相对转动来张紧的弹簧装置，其中所述弹簧储能器轴和/或弹簧储能器壳体能够与所述传动系脱开、并能够相对于所述传动系转动以偏置所述弹簧储能器，其特征在于设置有制动装置，用于在所述弹簧储能器处于脱开状态时抵抗弹簧偏置力而阻止和/或保持住所述弹簧储能器轴和/或弹簧储能器壳体。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备，其具有包括可调节地安装到转子毂的转子叶片的转子。特别地，本发明涉及一种用于调节这种风力发电设备的转子叶片倾角的转子叶片调节驱动装置，所述转子叶片调节驱动装置包括：传动系，其输出端能够连接到转子叶片和/或支撑所述转子叶片的轴承构件；以及能够连接到所述传动系的弹簧储能器，其包括弹簧储能器轴、弹簧储能器壳体和能够通过所述弹簧储能器轴和弹簧储能器壳体彼此之间的相对转动来张紧的弹簧装置，其中所述弹簧储能器轴和/或弹簧储能器壳体能够与所述传动系脱开、并相对于所述传动系转动以偏置弹簧装置。
背景技术
风力发电设备通常使用转子叶片调节装置以用于控制功率。各个转子叶片能够通过大轴承可转动地连接到转子毂上，以致转子叶片能够绕其纵向轴线转动、因此能够调节其倾角。为调节转子叶片，通常使用电驱动马达，所述电驱动马达通过变速器和输出小齿轮来调节转子叶片轴承的可转动环、以及从而调节转子叶片本身。
如果驱动马达的动力供应发生中断或驱动马达出现一些其它故障，则为了安全起见，转子叶片必须进入一个安全位置。为此目的，在许多情况中设置有电池，以获得驱动马达的紧急供电。在另一方面，已经为此情形提议了机械式的弹簧储能器，以为了安全起见把转子叶片返回到空档位置。为了使这些机械式弹簧储能器能够调节转子叶片，必须在操作前偏置弹簧储能器的弹簧。为此，已经提议将内部的弹簧储能器的轴从传动系上脱开，并通过合适的工具使其转动，直到获得需要的偏置。在实施了偏置后，弹簧储能器的轴借助离合器连接到转子叶片调节驱动装置的传动系。然而，在整个卷绕操作中，存在相当的危险：如果处理不合适，则弹簧储能器的弹簧会不受控制地回击并伤害持有卷绕工具的操作员。
发明内容
因此，本发明目的是发明一种上面提到的改进的风力发电设备及其改进的转子叶片调节驱动装置，其避免了现有技术的不足并以有利地发展了现有技术。特别是，发明一种易于处理并能没有伤害危险地偏置、以及排除了在处理不合适的情形下不受控地回击的可能性的弹簧储能器。
依据本发明，通过如权利要求1所述的转子叶片调节驱动装置和如权利要求19所述的风力发电设备实现了此目的。本发明的优选方面是从属权利要求的主题。
因此提议：在偏置弹簧储能器时，释放的弹簧储能器部件应防止由于产生的弹簧力而回击，以及在偏置时应当产生抑制阻力以防备逐渐作用于此释放部件上的弹力。根据本发明，设置有制动设备，在脱开状态下，所述制动设备抵抗在弹簧储能器受偏置时所产生的弹簧偏置力而阻止和/或保持住弹簧储能器轴和/或弹簧储能器壳体。因此，所述制动设备阻止弹簧储能器轴和/或弹簧储能器壳体不受控制的回复运动，在弹簧储能器壳体从传动系释放或在弹簧储能器轴被释放时——例如当卷绕工具滑脱时会发生上述不受控制的回复运动。
根据本发明的一个发展，弹簧储能器优选地设计成在接合弹簧储能器轴时弹簧装置是可以张紧的。特别地，区别于现有技术，为了张紧弹簧装置，在本发明中，不是弹簧储能器轴、而是弹簧储能器壳体从传动系脱开并转动。根据本发明的一个发展，弹簧储能器壳体通过枢轴承能够转动地安装在传动系支撑构件上，其中优选地设置有可释放的保持装置，以相对于传动系支撑构件把弹簧储能器壳体保持在至少一个预定的转动位置上。通过利用弹簧储能器壳体的运动来卷紧弹簧储能器，可以甚至不通过上述的制动设备就已经在卷绕操作的过程中获得明显的简化和增加的安全性。在卷紧弹簧装置时，与弹簧储能器轴相比，弹簧储能器壳体具有较大的杠杆臂，从而能用较小的力实现卷绕操作。另一方面，弹簧储能器壳体一般具有用于施加合适卷绕装置的更为有利的表面。
当弹簧储能器壳体如上所述地相对于传动系支撑构件转动时，根据本发明的一个发展，在弹簧储能器壳体和传动系支撑构件之间有利地设置有制动设备。当为卷绕目的释放弹簧储能器壳体时，该制动设备把弹簧储能器壳体保持在传动系支撑构件上或阻止弹簧储能器壳体相对于传动系支撑构件运动。
特别地，制动设备形成为在卷绕过程中能够安全地保持住弹簧装置产生的张紧力，而在另一方面，制动设备的制动力或阻止力能够通过卷绕过程中产生的定位力来克服。制动设备提供的制动力大于弹簧装置的偏置力并小于用于偏置弹簧储能器的预定致动力。基本上，制动设备可具有不同的设计；例如可设置一种磁性的、优选为永磁性的制动设备。然而，在本发明优选实施方式中，制动设备形成摩擦制动器，特别是弹簧偏置的摩擦制动器。
根据本发明的一个发展，弹簧储能器壳体优选地可固定在连接于传动系支撑构件的枢轴承环的端面处，以获得受保护的、同时是小尺寸的配置，制动设备有利地设置在所述枢轴承环的径向内侧。有利地，制动设备一方面与枢轴承接合，另一方面与弹簧储能器壳体接合。为此，制动设备可包括相应的制动构件，所述制动构件中的一个附连到所述枢轴承环，一个附连到弹簧储能器壳体。
根据本发明的一个发展，制动设备可提供大致恒定的制动力。可选地，制动设备也可包括用于调节制动力的调节设备，以一方面如所期望地抵抗在卷紧弹簧储能器时产生的偏置力而保持住弹簧储能器壳体，而在另一方面允许这种卷紧。当该制动设备是上述的弹簧偏置的摩擦制动器时，例如可以借助调节螺钉来调节弹簧张力。然而，原则上，具有恒定的预设制动力的制动设备就已经是足够的了。
为便于卷绕操作，依据本发明的一个发展，提供一种用于相对于传动系转动地驱动弹簧储能器壳体的驱动装置。然而，为了卷紧弹簧储能器，仅仅需要转动地释放弹簧储能器，使得它能够被转动。然后通过驱动装置完成该转动运动。
为此，驱动装置特别地构成转动致动器。此转动致动器能够安装在传动系支撑件上，弹簧储能器壳体可以相对于该传动系支撑件转动。转动致动器可包括能够与弹簧储能器壳体接合的驱动轮。
为了将卷绕操作保持在容许范围内，依据本发明的一个发展，提供一种转动角度和/或速度探测装置来探测弹簧储能器壳体在不耦联状态下的转动以进行控制。转动角度和/或速度探测装置能够形成计数器，该计数器有利地是不能重置的，从而，该计数器始终指示弹簧储能器的卷绕状态。对于例如在维修情形下的释放弹簧储能器的相反情形而言，这也是很重要的。按照本发明的一个发展，转动角度和/或速度探测装置也能被用来控制上面提到的卷绕驱动装置，例如当达到最大容许卷绕状态时使得卷绕驱动装置被锁住或关闭。
原则上，弹簧储能器能够设置在传动系的多个位置处或偶联到该传动系上。传动系本身基本上能够包括优选地为电驱动马达和连到所述驱动马达的变速器，其中弹簧储能器能够有利地偶联到变速器元件——特别是所述变速器的变速器轴。可以完全不同地选择传动系部件的配置。一种有利的构造是驱动马达横向于所述变速器的变速器轴地设置，并通过例如伞齿轮齿与该变速器轴接合。在这种驱动马达的横向设置中，弹簧储能器有利地可设置成使得其弹簧储能器轴平行于、特别是与变速器轴同轴。所述变速器轴能驱动可与相关转子叶片或承载转子叶片的轴承构件接合的驱动元件。
按照本发明的一个发展，能在弹簧储能器轴和前述的变速器——特别是该变速器的变速器轴——之间设置可脱开的离合器，该弹簧储能器轴可借助于所述离合器脱开，从而可以例如在维修时使弹簧储能器与转子叶片完全地脱开。
附图说明
将参照优选实施方式和附图具体地说明本发明，其中：
图1示出了按照本发明优选实施方式的风力发电设备的转子叶片调节驱动装置的示意性概略图，
图2示出了图1的转子叶片调节驱动装置的剖视图，和
图3示出了上述附图的转子叶片调节驱动装置的弹簧储能器和变速器之间的接合处的放大剖视图。
具体实施方式
如附图所示的转子叶片调节驱动装置1包括仅是示意性地示出的驱动马达1，所述驱动马达可以是电动马达并且是传动系2的一部分，该传动系2包括位于驱动马达1下游的变速器3。通过其驱动轴，驱动马达1驱动变速器3的输入元件，该变速器在输出端驱动输出小齿轮4，其转动没有详细示出的风力发电设备的转子叶片。为此目的，所述输出小齿轮4能够特别地与转动叶片附于其上的大轴承的转动环接合。
根据图2，这里示出的变速器3构成伞齿轮变速器，其中输入轴线横向于输出轴线地延伸。通过伞齿轮级5，驱动马达1驱动横向于驱动马达1的转动轴线地延伸的变速器轴6，前述的输出小齿轮4固定在所述变速器轴上。
此外，弹簧储能器7与传动系2连接，所述弹簧储能器在所示的实施方式中固定在变速器3的与输出小齿轮4相背对的端面上。如图2所示，弹簧储能器包括中央弹簧储能器轴8，所述中央弹簧储能器轴可转动地安装到弹簧储能器壳体9或弹簧储能器支承件，并在所示的实施方式中与前述的变速器轴6同轴地延伸，并且可与此变速器轴不能转动地耦联。为此目的，在弹簧储能器轴8和变速器轴6之间设置可释放的离合器11，该离合器在所示的实施方式中能通过位于弹簧储能器轴8的相对端部处的致动器12经由弹簧储能器轴8内的轴向凹槽进行致动。在所示的实施方式中，待耦联到变速器壳体17上的弹簧储能器壳体9是属于闭合型的，并具有大致呈圆柱形的形状。然而可以理解，弹簧储能器壳体10不是必须形成封闭的壳体，而是也可能形成开放型或仅形成弹簧储能器的支承件。然而，所示的封闭型是优选的。
在弹簧储能器轴8和弹簧储能器壳体9之间设置呈多个螺旋弹簧14的形式的弹簧装置13。通过弹簧储能器轴8和弹簧储能器壳体9彼此之间的转动，所述弹簧装置13能卷紧，这样通过弹簧储能器壳体9的支持而在弹簧储能器轴8上产生转矩，反之亦然。
如图3所示，弹簧储能器壳体9的端面连接部分15固定在传动系支承件16上，在该实施方式中，所述传动系支承件由变速器壳体17的端面连接部分形成。弹簧储能器壳体9可转动地安装在变速器壳体17上，即可绕与弹簧储能器轴8同轴的轴线转动。在所示的实施方式中，为此目的设置的枢轴承包括枢轴承环19，其借助螺钉20牢固地附连到变速器壳体17的端面连接部分上。附连到弹簧储能器壳体9上的枢轴承环21与所述枢轴承环19配合。另外，枢轴承环19设置并支撑在弹簧储能器壳体9端面连接部分15的对应凹槽22中，通过搭接的枢轴承环21保持在位。
所述附连到变速器的枢轴承环19通过呈螺栓24形式的可释放保持装置23可转动地保持在弹簧储能器壳体9处。为了能够相对于变速器壳体17转动弹簧储能器壳体9，移去所述螺栓24；此外，可能有必要通过松开保持住枢轴承环21的螺钉25来松开所述枢轴承环21。
为防止在释放枢轴承时弹簧储能器壳体9不受控制地回击，在弹簧储能器壳体9和变速器壳体17之间设置制动设备26，其在所示的实施方式中径向地设置在附连到变速器的枢轴承环19内，并包括附连到弹簧储能器壳体的制动元件和附连到变速器壳体或枢轴承环的制动元件。在所示的实施方式中，制动设备26构成摩擦制动器。一个制动盘27或多个制动片在两个制动拉杆头之间延伸，其通过制动弹簧装置28偏置。制动装置26的尺寸使得一方面它能保持住由螺旋弹簧14施加的偏置力，而另一方面又通过转动弹簧储能器壳体9以预定的卷绕力来卷紧弹簧储能器7。
为卷紧弹簧储能器7，提供一个卷绕驱动装置29，其由变速器壳体17支撑并包括与位于弹簧储能器壳体9上的齿轮辋31啮合的驱动轮30，以相应地转动弹簧储能器壳体9。该卷绕驱动装置29能例如借助可分离的曲柄把致动。然而，也可以设置例如呈电动马达形式的可由外部能量致动的驱动单元。
为探测弹簧储能器7对应的调节后的卷绕位置，设置有一个可与卷绕驱动装置29相关的转动位置探测装置32，但是按照本发明的可选实施方式，其也可直接地探测弹簧储能器壳体9的转动位置。转动位置探测装置32有利地形成计数器33，其指示各个转动位置并计数转数。有利地，所述计数器33是不能置零的，因此其始终指示弹簧储能器7的当前卷绕状况，这一方面防止弹簧储能器7过度张紧，另一方面对弹簧储能器7的复位也很重要。
Claims (19)
1.一种用于调节风力发电设备的转子叶片的倾角的转子叶片调节驱动装置，包括：传动系(2)，其在输出端处能够连接到所述转子叶片和/或支撑所述转子叶片的轴承构件；以及能够连接到所述传动系(2)的弹簧储能器(7)，其包括弹簧储能器轴(8)、弹簧储能器壳体(9)和能够通过所述弹簧储能器轴(8)和弹簧储能器壳体(9)彼此之间的相对转动来张紧的弹簧装置(13)，其中所述弹簧储能器轴(8)和/或弹簧储能器壳体(9)能够与所述传动系(2)脱开、并能够相对于所述传动系转动以偏置所述弹簧储能器(7)，其特征在于设置有制动装置(26)，用于在所述弹簧储能器(7)处于脱开状态下时抵抗弹簧偏置力而阻止和/或保持住所述弹簧储能器轴(8)和/或弹簧储能器壳体(9)。
2.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述弹簧储能器(7)形成为：当弹簧储能器轴被接合时，所述弹簧储能器(7)能够张紧，特别是能够通过致动所述弹簧储能器壳体(9)来张紧。
3.根据前述权利要求中任一项的转子叶片调节驱动装置，其中所述弹簧储能器壳体(9)通过枢轴承(18)以可转动的方式安装在传动系支撑件(16)上。
4.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中设置有能够释放的保持装置(23)，以相对于所述传动系支撑件(16)把所述弹簧储能器壳体(9)保持在至少一个预定的转动位置上。
5.根据前述两项权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中在所述弹簧储能器壳体(9)和传动系支撑件(16)之间设置有制动设备(26)。
6.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述弹簧储能器壳体(9)优选地安装在位于端面处的枢轴承环(19)上，而所述制动设备(26)设置在所述枢轴承环(19)的径向内侧，所述制动设备特别地接合枢轴承环(19)与弹簧储能器壳体(9)。
7.根据前述权利要求中任一项的转子叶片调节驱动装置，其中所述制动设备(26)提供制动力，所述制动力大于弹簧装置(13)的偏置力并小于能够指定的用于卷紧弹簧储能器(7)的卷绕力。
8.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述制动设备(26)构成摩擦制动器，特别是弹簧偏置的摩擦制动器。
9.根据前述权利要求中任一项的转子叶片调节驱动装置，其中设置有用于卷紧所述弹簧储能器(7)的卷绕驱动装置(21)。
10.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述卷绕驱动装置(21)包括用于相对于所述传动系(2)转动地驱动弹簧储能器壳体(9)的驱动装置。
11.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述驱动装置形成转动驱动装置，其安装在传动系支撑件(2)上并包括能够与所述弹簧储能器壳体(9)接合的驱动轮(30)。
12.根据前述权利要求中任一项的转子叶片调节驱动装置，其中设置有卷绕状态监测装置，以监测所述弹簧储能器(7)的卷绕状态。
13.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述该卷绕状态监测装置包括用于探测所述弹簧储能器壳体(9)的转动位置的转动角和/或速度探测装置(32)。
14.根据前述两项权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述卷绕状态监测装置形成为不能重置。
15.根据前述权利要求中任一项的转子叶片调节驱动装置，其中所述传动系(2)包括驱动马达(1)和能够与所述驱动马达(1)连接的变速器(3)，所述弹簧储能器(7)能够与变速器元件、特别是所述变速器(3)的变速器轴(6)连接。
16.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述驱动马达(1)横向于所述变速器(3)的变速器轴(6)设置，而所述弹簧储能器(7)的弹簧储能器轴(8)与变速器轴(6)平行地、特别是同轴地设置。
17.根据前述权利要求的转子叶片调节驱动装置，其中所述变速器轴(6)包括能够与所述转子叶片和/或支撑转子叶片的轴承构件接合的输出元件。
18.根据前述权利要求中任一项的转子叶片调节驱动装置，其中在所述弹簧储能器轴(8)和传动系(2)之间设置有可释放的离合器(11)。
19.一种具有如前述权利要求中任一项所述的转子叶片调节驱动装置的风力发电设备。
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