CN111971475A - 风能设施的转子毂，以及用于安装这种转子毂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风能设施(100)的转子毂(1)，所述转子毂具有毂壳体(3)，所述毂壳体具有多个接合法兰(11)，所述接合法兰分别设计用于接合转子叶片(108)，其中转子叶片中的每个转子叶片与桨距驱动器(19)耦联，以转动转子叶片(108)，其中桨距驱动器(19)与电控制设备(25a‑e)的装置(23)连接，所述控制设备设计用于操控桨距驱动器。提出，控制设备(25a‑e)的装置(23)在模块(21，121)中构成为构造单元，其中模块(21，121)作为整体接合到毂壳体(3)上。

Description

风能设施的转子毂，以及用于安装这种转子毂的方法

技术领域

本发明涉及一种风能设施的转子毂，所述转子毂具有毂壳体，所述毂壳体具有多个接合法兰，所述接合法兰分别设计用于接合转子叶片，其中每个转子叶片与桨距驱动器耦联，以转动转子叶片，并且其中桨距驱动器与电控制设备的装置连接，所述电控制设备设计用于操控桨距驱动器。

背景技术

在优先权的德国申请中，德国专利商标局检索到如下文献：DE102007088167A1、DE102010043435A1、DE102014200276A1、DE202005007450U1和WO2015/090655A1。

风能设施现今通常装配有转子叶片，其相对于风的迎流角能够借助马达改变。由此可能的是，影响由风吸收的“机械”能的量。如果功率吸收、从而还有通过风能设施的电功率的产生在风载荷高或电网负荷高的情况下减小，借助于桨距驱动器改变叶片角，使得由叶片吸收较少的机械能，并且转子毂的旋转速度减小。用于改变桨距角的开环控制和闭环控制方法通常是已知的。

为了操控桨距驱动器，尤其在实现复杂的闭环控制性能时需要电控制设备，所述电控制设备一方面目标为检测运行变量和环境特性，如例如风速、风向和阵风性，并且另一方面任务为，接合的转子叶片的桨距角的开环控制或闭环控制与检测到的变量相关。

控制设备通常安置在风能设施的吊舱中。在此已经证实为有利的是，控制部件直接设置在吊舱的旋转部分上。从现有技术中已知风能设施，在所述风能设施中，用于操控转子叶片的桨距驱动器的电控制设备在转子毂的最前面的部分中设置在所谓的整流罩盖下方。由于仅有限存在的工作体积，一方面控制设备的安装与一定的耗费关联。另一方面，控制设备在完成安装之后在运行中不能始终简单地接近，使得关于此可见改进需求。

从现有技术中此外已知设施类型，尤其4MW等级和其上的设施，其中转子叶片借助于大体积的叶片适配器接合到转子毂上。电控制设备在这种风能设施中通常安置在叶片适配器中。关于所述构型，随后从毂壳体的内部到控制设备的可接近性是困难的，并且安装同样在多个安装阶段中进行。

发明内容

在该背景下，本发明基于如下目的，如下发展开始提到类型的转子毂，即尽可能克服之前已知的缺点。尤其地，本发明基于如下目的，如下改进开始提到类型的转子毂，即简化电控制设备的安装。此外，本发明尤其基于如下目的，如下发展转子毂，即改进从毂壳体内部到电控制设备的可接近性，例如为了维护目的。

本发明在开始提到类型的转子毂中实现其所基于的目的，其方式为：控制设备的装置在模块中构成为构造单元，其中模块作为整体接合到毂壳体上。本发明在此利用，电控制设备预安装成模块作为构造单元能够完全在转子毂之外进行，使得为了将控制设备安装在模块上提供足够空间，并且在模块上的固定和控制设备彼此间的布线只要需要就能够在没有空间限制的情况下由安装人员快速地且简单地完成。

模块优选地具有用于固定在转子毂的相应的接合法兰上的接口。接口优选为在接合法兰上和在模块上对应构成的孔或旋拧图案。接口优选构成为，使得模块的安装能够沿刚好一个定向进行。由此，排除模块在转子毂上的错误安装或错误定向的危险。

优选地，在接口上为了将模块安装在接合法兰上在模块和接合法兰之间插入一个或多个衰减机构，以便减弱机械振动在毂壳体和电控制设备之间的传递。这尤其有利地影响在控制设备中同类的测量技术。

在一个优选的实施方式中，模块具有承载结构，在所述承载结构上固定有控制设备的装置，其中承载结构设计用于，将转子毂尤其在接合法兰的区域中在其安装状态中加固。本发明在该方面利用如下优点，即承载结构对于电控制设备适合双功能。一方面，其承担在接合法兰的区域中的加固，另一方面其承载电控制设备。由此，在承载结构正确设计尺寸的情况下，放弃在接合法兰的区域中的附加的加固元件，这又正面地影响用于转子毂的整个安装耗费。

在另一优选的实施方式中，转子毂的接合法兰分别具有法兰平面和穿通开口，其中穿通开口具有投影到法兰平面上的横截面，并且所有控制设备设置在投影的横截面之内。如果例如穿通开口是接合法兰中的圆形的凹部，那么所述穿通开口在投影到法兰平面上时限定圆形的横截面。所有控制设备那么优选地设置在所述圆形的横截面之内，即径向地定位在横截面之内，使得控制设备的任何部分都不径向地位于所述横截面之外。该设计方案具有特殊优点，即模块在完全安装形式中能够从外部朝接合法兰移动，并且所有控制设备的功能在仅一个唯一的工作步骤中实现，而模块上的控制设备例如不必移动到特定的运输位置中，从所述运输位置中，其在安装所述模块之后必须再次复位，以便准备好运行。

此外优选地，承载结构从毂壳体外部固定到其分别相关联的接合法兰上。承载结构在接合法兰上的固定优选借助于旋拧进行。从外部的旋拧又提供如下优点，在毂壳体之外提供用于使用工具和用于人员的运动自由空间的明显更多的空间。

在另一优选的实施方式中，承载结构具有多个彼此成角度连接的承载支柱。成角度彼此连接的承载支柱形成用于模块的有效的加固并且在安装状态中在接合法兰上有助于其加固，所述承载支柱例如彼此间桁架状地或以90°角伸展。同时，其能够实现控制设备沿着承载支柱的灵活的构造。承载结构能够基本上在接合法兰的平面中或平行于接合法兰的平面延伸，或者但是也与此垂直地沿深度方向、即引入方向延伸穿过接合法兰。

在另一优选的实施方式中，承载结构具有踏面，所述踏面覆盖接合法兰的穿通开口。因此，承载结构与用于维护人员的工作台同时设置在转子毂之内。

对承载支柱的之前描述的应用替选地或附加地，承载结构优选地具有加固盘。在所述实施方式中，踏面优选地构成为加固盘的两个表面中的一个表面，优选加固盘的两个表面中的内部表面。

在另一优选的实施方式中，模块具有设有覆盖件的人孔，所述人孔构成用于穿过毂壳体内部进入到转子叶片中。在模块具有踏面的实施方式中，人孔优选地作为凹部延伸穿过踏面。人孔优选借助于小窗覆盖，所述小窗能够选择性地打开或关闭，其中小窗当其处于闭合位置中时同样用作为踏面。

本发明在上文中参照转子毂根据第一方面描述。在另一方面中，本发明还涉及一种用于安装风能设施的转子毂、尤其根据上述优选实施方式之一的转子毂的方法。本发明实现其所基于的在开始提到的目的，其方式在于，所述方法包括如下步骤：

-提供毂壳体，所述毂壳体具有多个接合法兰，所述接合法兰分别设计用于接合转子叶片，其中每个转子叶片与桨距驱动器耦联以转动转子叶片，以及

a)将用于操控桨距驱动器的电控制设备的装置安装在模块上，使得装置构成构造单元，或者

b)提供模块，所述模块具有用于操控桨距驱动器的电控制设备的装置作为构造单元；

-将模块作为整体接合到毂壳体上，和

-将电控制设备与桨距驱动器连接。

根据本发明的方法利用与在上文中描述的转子毂相同的优点和优选的实施方式，使得关于此为了避免重复参照上述实施方案。明显尤其有利的是，按照根据本发明的方法，全部电控制设备在毂壳体之内的安装能在仅一个方法步骤中实现，只要电控制设备设置在模块上。

用于操控模块的电控制设备的安装能够替选地扩展并且在地点上和时间上与安装转子毂本身分开地进行。模块能够作为完成的单元运输以安装转子毂。

在模块接合到转子毂上之后，仅还必须进行与桨距驱动器的连接，只要其不同样已经一起集成到模块中，这同时也为本发明的优选的实施方式。

方法通过如下方式改进，转子毂在每个接合法兰上具有叶片适配器，并且安装具有电控制设备的模块的步骤在安装叶片适配器之前进行。

此外优选地，方法包括借助于接合模块的步骤加固转子毂的步骤。

附图说明

本发明下面参考附图根据优选的实施例描述。在此示出：

图1示出根据一个优选的实施例的风能设施，

图2示出根据第一优选的实施例的转子毂的示意空间图，

图3示出用于根据图2的转子毂的模块的示意空间图，

图4示出根据图3的模块的细节图，

图5示出具有插入的模块的根据图2的转子毂的侧视图，

图6示出根据图2和5的具有其他配件的转子毂的另一空间示意图，

图7示出根据第二实施例的转子毂的示意空间子视图。

具体实施方式

图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施100。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和(可选)整流罩110的转子毂1。转子叶片108借助其转子叶片根部设置在转子毂上。转子毂1在运行中通过风置于转动运动从而驱动吊舱104中的(未示出的)发电机。

在图2中可见根据本发明的转子毂1。转子毂1具有毂壳体3。在毂壳体3中设有人孔5用于穿行至毂尖部。穿过人孔5，随后可接近转子毂1的盖(未示出)，也称作为整流罩盖。

与人孔5相对置地，转子毂1具有接合法兰7，用于将转子毂1与转动连接装置连接。转子毂1能够以普遍已知的方式与风能设施100的吊舱104的其余部分连接。

转子轴线R沿纵向方向延伸穿过转子毂1。

转子毂1具有多个接合部段，用于将转子毂1与相应的转子叶片108连接，其中在接合部段中分别设有接合法兰11。接合法兰11通过内棱边15限界地分别具有到转子毂1的内部中的穿通开口9。在外部的环周端部上，接合法兰11具有用于接合叶片法兰轴承35或叶片适配器37的孔图案13(参见图6)。附加地，接合法兰11在径向上观察在内棱边15和外环周边缘之间具有第二孔图案，所述第二孔图案作为用于固定根据本发明的模块的接口17设计尺寸(参见图2至5)。

在转子毂1上为每个接合法兰11进而为每个转子叶片分别设置有呈两个驱动马达19形式的桨距驱动器。驱动马达19设计用于，与相对应的齿部相互作用从而将转子叶片108在接合状态中置于期望的桨距角中。

穿通开口9设计用于，例如容纳根据图3的模块21。模块21具有电控制设备25a-e的装置23，所述电控制设备在模块21上组合成构造单元。

模块21具有承载结构27，在所述承载结构上固定有电控制设备25a-e的装置23。在承载结构27上分别设有接合点29，所述接合点与转子毂1的接合法兰11上的接口17配合(图2)。

电控制设备25a-e例如选自列表，所述列表由如下构成：开关柜叶片闭环控制装置、变压器、叶片继电器、电容器模块、声学传感器、开关柜负载闭环控制装置、开关柜通信技术、闪电电流探测器、结冰识别装置、控制柜叶片加热装置。

控制设备25a-e在承载结构27上固定和定位，使得在投影到接合法兰11的平面上时，其与其通过穿通开口9的开口面限定的相比位于更小的面上。控制设备25a-e在承载结构27上定位成，使得其连同承载结构27一起作为整个模块能够在一个步骤中穿过穿通开口9引入到转子毂1的内部中，直至接合点29贴靠在接合法兰11和对应的接口17上。优选地，模块21具有踏面31，所述踏面根据工作台的类型在风能设施运行中能够在转子叶片对应静止和转子毂1静止时踏上。

模块还具有小窗33，所述小窗能够实现穿过转子毂1的内部向外进入到转子叶片中，并且所述小窗优选在闭合状态中(在图3中示出)也能够行走。

在图4中示出具有隐藏的电控制设备的模块21的承载结构27。借助已经在图2中示出的承载结构27，第二承载结构件29固定地连接，所述第二承载结构件用于直接容纳控制设备25a-e。承载结构27、29由多个彼此成角度设置的、彼此固定的承载支柱构成，当模块21安装在接合法兰11上时，所述承载支柱尤其关于承载结构的第一部分27将优选加固作用施加到接合法兰11上。

转子毂1和包含控制设备25a-e的模块21在图2至4中分别单独地示出，而在图5中描绘具有安装的模块21的转子毂1。接合点29分别与对应的接口17连接，尤其拧紧。承载结构27的对应定向的承载支柱可选地加固接合法兰11。优选地，在接合点29和接口17之间设置衰减元件，所述衰减元件至少减弱机械振动在转子毂1的壳体和电控制设备25a-e(图3)之间的传播。

在图6中描绘装配状态的另一视图，所述装配状态也在图5中已经可见。对现在安装的模块21附加地，在转子毂1上此外在每个接合法兰11上安置有叶片法兰轴承35，叶片适配器37。转子毂1因此现在纯机械地准备用于容纳转子叶片。在全部规则中适当的是，转子毂1还设有挡板，所述挡板出于概览的原因然而在当前的图中隐藏。

在图7中示出根据本发明的转子毂1的一个替选的实施例。转子毂1和毂壳体3基本上与在图1至5中相同地构造，因此尽可能地安排相同的附图标记。关于相同地安排的附图标记，也参照图1至5的上述阐述，以避免重复。

在图7和图1-6的实施例之间的主要区别仅在于具体使用的承载结构127。替代桁架状的、基于承载结构的结构，根据图7设置的模块121具有呈加固盘形式的承载结构127。加固盘自身具有接合点129，所述接合点借助其孔图案匹配于接合法兰11上的对应的接口17。

此外，根据图7的承载结构127具有用于将对应的配件和控制设备在构造单元中固定在模块127上的容纳点130。电控制设备在模块121上的原理构造和原理设置在此能够对应于根据图2至6的模块21的构造。就此而言参照上面的实施方案。

对于两个实施例，在执行根据本发明的安装方法时基本上相同的方式适用。

首先，对于转子毂1提供毂壳体3，所述毂壳体是转子毂1的一部分。每个接合法兰11那么分配有模块21、121，所述模块预配置地提供或者在所述模块上安装电控制设备25a-e的装置，借助于其应操控桨距驱动器19。电控制设备25a-e在相应的承载结构27、127上作为模块21、121整体上引入到接合法兰11的穿通开口9中，并且模块21、121借助接合点29、129从外部固定在对应的接口17上。只要模块21、121固定，那么能够附加地在转子毂1的毂壳体3上安装叶片法兰轴承35和叶片适配器37。

在模块21完成安装之后，仅必须在毂壳体3的内部中从电控制设备25a-e的装置至相应的驱动马达19进行需要的电缆束的铺设。然而不再需要单独地、分立地安置各个控制设备。在固定状态中，承载结构27和盘状地构成的承载结构127引起接合法兰11的加固，这整体上有助于提高转子毂1的结构完整性。

Claims (12)

1.一种风能设施(100)的转子毂(1)，所述转子毂具有毂壳体(3)，所述毂壳体具有多个接合法兰(11)，所述接合法兰分别设计用于接合转子叶片(108)，其中所述转子叶片中的每个转子叶片与桨距驱动器(19)耦联以转动所述转子叶片(108)，其中所述桨距驱动器(19)与电控制设备(25a-e)的装置(23)连接，所述电控制设备设计用于操控所述桨距驱动器，

其特征在于，

所述控制设备(25a-e)的装置(23)在模块(21，121)中构成为构造单元，其中所述模块(21，121)作为整体接合到所述毂壳体(3)上。

2.根据权利要求1所述的转子毂(1)，

其中所述模块(21，121)具有接口(17)，用于固定在相应的接合法兰上。

3.根据权利要求1或2所述的转子毂(1)，

其中所述模块(21，121)具有承载结构(27)，在所述承载结构上固定有所述控制设备(25a-e)的装置(23)，其中所述承载结构(27)优选设计用于，将所述转子毂(1)尤其在所述接合法兰的区域中在其安装状态中加固。

4.根据上述权利要求中任一项所述的转子毂(1)，

其中所述接合法兰(11)分别具有法兰平面和穿通开口(9)，其中所述穿通开口(9)具有投影到所述法兰平面上的横截面，并且全部控制设备(25a-e)设置在投影的横截面之内。

5.根据上述权利要求中任一项所述的转子毂(1)，

其中所述承载结构(27)从所述毂壳体(3)外部固定到其分别相关联的接合法兰(11)上。

6.根据上述权利要求中任一项所述的转子毂(1)，

其中所述承载结构(27)具有多个彼此成角度地连接的承载支柱。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的转子毂(1)，

其中所述承载结构(27)具有踏面(31)，所述踏面覆盖所述穿通开口(9)。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的转子毂(1)，

其中所述承载结构(127)具有加固盘。

9.根据上述权利要求中任一项所述的转子毂(1)，

其中所述模块(21，121)具有设有覆盖件(33)的人孔，所述人孔构成用于穿过所述毂壳体(3)内部进入到所述转子叶片(108)中。

10.一种用于安装风能设施(100)的转子毂(1)、尤其根据上述权利要求中任一项所述的转子毂(1)的方法，所述方法包括如下步骤：

-提供毂壳体(3)，所述毂壳体具有多个接合法兰(11)，所述接合法兰分别设计用于接合转子叶片(108)，其中所述转子叶片中的每个转子叶片与桨距驱动器(19)耦联，以转动所述转子叶片(108)，以及

a)将用于操控所述桨距驱动器的电控制设备(25a-e)的装置(23)安装在模块(21，121)上，使得所述装置(23)构成构造单元，或者

b)提供模块(21，121)，所述模块具有用于操控桨距驱动器的电控制设备(25a-e)的装置(23)作为构造单元；

-将所述模块作为整体接合到所述毂壳体(3)上，和

-将所述电控制设备(25a-e)与所述桨距驱动器连接。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中所述转子毂(1)在每个接合法兰上具有叶片适配器(37)，并且安装具有所述电控制设备的模块的步骤在安装所述叶片适配器之前进行。

12.根据权利要求10或11所述的方法，

所述方法包括借助于接合所述模块的步骤来加固所述转子毂(1)的步骤。

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