DE102013215852A1

DE102013215852A1 - Wind turbine with a height-adjustable mast

Info

Publication number: DE102013215852A1
Application number: DE102013215852.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Stammler
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: DE102013215852B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage (1) mit einem höhenverstellbaren Mast (2) für einen drehbar gelagerten Rotor (5), wobei der höhenverstellbare Mast (2) zumindest einen oberen (4) sowie einen unteren Mastteil (3) und zumindest eine Betriebsstellung und eine weitere Stellung aufweist. Des Weiteren umfasst die Windkraftanlage eine Druckvorrichtung für eine pneumatische oder hydraulische Höhenverstellung des Mastes (2) sowie einen Drucksensor (11) zum Erkennen eines vorbestimmten Drucks, einen ersten Sensor (12) zum Erkennen eines Rotorstillstands und ein mit dem ersten Sensor (12) und dem Drucksensor (11) verbundenes Kontrollsystem, das dazu eingerichtet ist, eine Höhenverstellung des oberen Mastteils (4) bei Vorliegen des Rotorstillstands und Anliegen eines vorbestimmten Drucks freizugeben. Weiterhin wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Höhenverstellen eines Mastes (2) einer Windkraftanlage (1) bereitgestellt.The invention relates to a wind turbine (1) with a height-adjustable mast (2) for a rotatably mounted rotor (5), wherein the height-adjustable mast (2) at least one upper (4) and a lower mast part (3) and at least one operating position and a has another position. Furthermore, the wind turbine comprises a pressure device for a pneumatic or hydraulic height adjustment of the mast (2) and a pressure sensor (11) for detecting a predetermined pressure, a first sensor (12) for detecting a rotor standstill and with the first sensor (12) and control system connected to the pressure sensor (11), which is set up to release a height adjustment of the upper mast part (4) in the presence of the rotor standstill and application of a predetermined pressure. Furthermore, a method for height adjustment of a mast (2) of a wind turbine (1) is provided with the invention.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einem höhenverstellbaren Mast für einen drehbar gelagerten Rotor, wobei der höhenverstellbare Mast zumindest einen oberen sowie einen unteren Mastteil und zumindest eine Betriebsstellung und eine weitere Stellung aufweist.The invention relates to a wind turbine with a height-adjustable mast for a rotatably mounted rotor, wherein the height-adjustable mast has at least one upper and one lower mast part and at least one operating position and another position.

Windkraftanlagen besitzen üblicherweise einen Mast für einen drehbar gelagerten Rotor. Es kann zwischen Windkraftanlagen mit einer vertikalen oder horizontalen Drehachse des Rotors unterschieden werden. Windkraftanlagen mit horizontaler Drehachse weisen in der Regel einen höheren Wirkungsgrad auf. Hingegen weisen Windkraftanlagen mit einer vertikalen Drehachse den Vorteil auf, dass eine Ausrichtung zur Windrichtung nicht erforderlich ist, und daher der bei Windkraftanlagen mit horizontaler Drehachse erforderliche Aufwand zur Nachführung in Windrichtung entfällt. Insbesondere für Kleinwindkraftanlagen bieten sich daher aufgrund der geringeren Komplexität Windkraftanlagen mit vertikaler Drehachse an. Die Windkraftanlagen mit vertikaler Achse sind häufig kleine Anlagen, die von Privatverbrauchern benutzt werden. Sie vermögen ganz oder teilweise den Strombedarf von Privathaushalten zu decken.Wind turbines usually have a mast for a rotatably mounted rotor. It can be distinguished between wind turbines with a vertical or horizontal axis of rotation of the rotor. Wind turbines with horizontal axis of rotation usually have a higher efficiency. By contrast, wind turbines with a vertical axis of rotation have the advantage that an alignment with the wind direction is not required, and therefore eliminates the effort required in wind turbines with horizontal axis for tracking in the wind direction. Therefore, especially for small wind turbines offer wind turbines with vertical axis of rotation due to the lower complexity. The vertical axis wind turbines are often small systems used by private consumers. They are able to fully or partially cover the electricity needs of private households.

Ferner ist bei den Windkraftanlagen ein drehbarer Aufbau an einem oberen Ende des Mastes vorgesehen. An einem unteren Ende des drehbaren Aufbaus liegen wiederum die meisten relevanten Elemente der Anlage, wie zum Beispiel Generator, Kraftübertragung und Lagerung. Zur Wartung, Reparatur und Einstellung dieser Anlagen ist es deshalb notwendig, das untere Ende des drehbaren Aufbaus zu erreichen. Hierzu werden zum Beispiel Fahrzeuge mit einem Hubkorb eingesetzt, was jedoch einen erheblichen Aufwand an Zeit, Arbeit und Kosten mit sich bringt. Außerdem können die Windkraftanlagen in einem Bereich stehen, in dem die Umgebungsbedingungen für den Einsatz solcher Fahrzeuge nicht geeignet sind. Eine andere Lösung ist das Kippen der kompletten Anlage. Dieses hat den Nachteil, dass hierfür entsprechende Ankerpunkte in der Umgebung vorhanden sein müssen. Ein weiterer Nachteil ist, dass für die gekippte Anlage relativ viel Platz am Boden benötigt wird.Further, in the wind turbines, a rotatable structure is provided at an upper end of the mast. At a lower end of the rotatable structure are in turn the most relevant elements of the system, such as generator, power transmission and storage. For maintenance, repair and adjustment of these systems, it is therefore necessary to reach the lower end of the rotatable structure. For this purpose, for example, vehicles are used with a lifting cage, but this entails a considerable amount of time, labor and costs. In addition, the wind turbines can be in a range in which the environmental conditions for the use of such vehicles are not suitable. Another solution is to tilt the entire system. This has the disadvantage that corresponding anchor points must be present in the environment for this purpose. Another disadvantage is that relatively much space on the ground is needed for the tilted system.

Im Stand der Technik sind Windkraftanlagen mit höhenverstellbaren Teleskopmasten bekannt, die die genannten Probleme zu überwinden vermögen. So ist zum Beispiel in der DE 40 29 932 A1 ein Rohrmast für Windgeneratoren, die um eine horizontale Achse drehbar auf diesem angeordnet sind, offenbart. Der Rohrmast wird von Teleskopgliedern gebildet, die motorisch oder von Hand übereinanderschiebbar sind und auf einem ortsfesten Fundament aufstehen. Der Windgenerator ist dabei mit Hilfe des eine Teleskopstange bildenden Rohrmastes in eine obere Arbeitsstellung und in eine untere Schutz- bzw. Reparaturstellung einbringbar.In the prior art wind turbines with height-adjustable telescopic masts are known, which are able to overcome the problems mentioned. For example, in the DE 40 29 932 A1 a tubular mast for wind generators, which are arranged rotatably on a horizontal axis on this, disclosed. The tubular mast is formed by telescopic members, which are superimposed by motor or by hand and stand up on a stationary foundation. The wind generator is introduced with the help of a telescopic pole forming pipe mast in an upper working position and in a lower protection or repair position.

Weiterhin ist in der DE 44 34 764 A1 eine Windkraftanlage mit einem Darrieus-H-Rotor gezeigt, welcher drehbar um eine vertikale Achse gelagert ist. Die Windkraftanlage weist einen Teleskopmast auf, welcher sich hydraulisch oder mechanisch hochfahren und absenken lässt.Furthermore, in the DE 44 34 764 A1 a wind turbine with a Darrieus H rotor shown, which is rotatably mounted about a vertical axis. The wind turbine has a telescopic mast, which can be hydraulically or mechanically raised and lowered.

Windkraftanlagen dieser Art haben sich bislang in der Praxis nicht durchsetzen können. Der Erfindung liegt somit als Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage zu konzipieren, welche eine praktisch durchführbare Höhenverstellung aufweist.Wind turbines of this type have not been able to prevail in practice so far. The invention is therefore an object of the invention to design a wind turbine, which has a practically practicable height adjustment.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Windkraftanlage mit den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie durch ein Verfahren zum Höhenverstellen einer Windkraftanlage mit den Merkmalen des Nebenanspruchs gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche und der Ausführungsbeispiele.This object is achieved by a wind turbine with the features of the main claim and by a method for height adjustment of a wind turbine with the features of the independent claim. Further developments of the invention will become apparent from the features of the subclaims and the embodiments.

Mit der Erfindung wird eine Windkraftanlage mit einem höhenverstellbaren Mast für einen drehbar gelagerten Rotor bereitgestellt. Der höhenverstellbare Mast weist zumindest einen oberen sowie einen unteren Mastteil und zumindest eine Betriebsstellung und eine weitere Stellung auf. Ferner umfasst die Windkraftanlage eine Druckvorrichtung für eine pneumatische oder hydraulische Höhenverstellung des Mastes sowie einen Drucksensor zum Erkennen eines vorbestimmten Drucks, einen ersten Sensor zum Erkennen eines Rotorstillstands und ein mit dem ersten Sensor und dem Drucksensor verbundenes Kontrollsystem, das dazu eingerichtet ist, eine Höhenverstellung des oberen Mastteils bei Vorliegen des Rotorstillstands und Anliegen eines vorbestimmten Drucks freizugeben.The invention provides a wind turbine with a height-adjustable mast for a rotatably mounted rotor. The height-adjustable mast has at least one upper and one lower mast part and at least one operating position and another position. Furthermore, the wind turbine comprises a pressure device for a pneumatic or hydraulic height adjustment of the mast and a pressure sensor for detecting a predetermined pressure, a first sensor for detecting a rotor standstill and connected to the first sensor and the pressure sensor control system, which is adapted to a height adjustment of upper mast part in the presence of the rotor standstill and release concerns of a predetermined pressure release.

Der erfindungsgemäße Mast der Windkraftanlage ist pneumatisch oder hydraulisch höhenverstellbar. Durch die Höhenverstellbarkeit des Mastes kann auf den Einsatz von Hubkörben verzichtet werden. Folglich können Kosten und Aufwand bei den Wartungs- und Reparaturarbeiten gesenkt werden. Falls wenig Platz um die Windkraftanlage herum vorhanden ist, lassen sich trotzdem Wartungs- und Reparaturarbeiten durchführen. Die Höhenverstellung des Mastes kann außerdem eine zusätzliche Maßnahme zum Schutz der Anlage bei besonders starken Stürmen bilden. Die Anlage kann für diesen Fall in eine dafür ausgelegte Schutzstellung gebracht werden.The mast of the wind turbine according to the invention is adjustable in height pneumatically or hydraulically. Due to the height adjustment of the mast can be dispensed with the use of Hubkörben. As a result, costs and effort in maintenance and repair work can be reduced. If there is not enough space around the wind turbine, you can still carry out maintenance and repair work. The height adjustment of the mast can also form an additional measure to protect the system in extreme storms. The system can be brought in a protective position designed for this case.

Des Weiteren erlaubt es die Erfindung Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen, die bei Arbeiten an Windkraftanlagen einzuhalten sind. Zum einen wird durch das mit dem ersten Sensor zum Erkennen des Rotorstillstands verbundene Kontrollsystem gewährleistet, dass eine Höhenverstellung nur erfolgen darf, wenn der Rotor keine Drehbewegung aufweist. Zum anderen kann der Mast nur herabgesenkt oder angehoben werden, wenn ein vorbestimmter Druck für die hydraulische oder pneumatische Höhenverstellung anliegt. Folglich ist die Gefahr eines Aufpralls des oberen Mastteils auf den unteren Mastteil verringert.Furthermore, the invention allows safety requirements to be considered, which must be observed when working on wind turbines. On the one hand, it is detected by the one with the first sensor The control system connected to the rotor standstill ensures that a height adjustment may only take place when the rotor has no rotational movement. On the other hand, the mast can only be lowered or raised when a predetermined pressure for the hydraulic or pneumatic height adjustment is applied. Consequently, the risk of impact of the upper mast part is reduced to the lower mast part.

Die Betriebsstellung definiert eine Höhenstellung des Mastes, bei der die Windkraftanlage in Betrieb ist und zum Beispiel Windenergie in elektrische Energie umwandelt. In der Betriebsstellung kann somit eine Drehbewegung des Rotors stattfinden. Ferner ist der obere Mastteil in der Betriebsstellung nicht abgesenkt. Die weitere Stellung kann zum Beispiel eine Reparaturstellung zum Reparieren der Windkraftanlage, eine Wartungsstellung zum Warten der Windkraftanlage oder die vorgenannte Schutzstellung sein. in der Reparaturstellung, der Wartungsstellung und der Schutzstellung kann der obere Mastteil abgesenkt sein und/oder eine Drehbewegung des Rotors kann gesperrt sein. Die Wartungsstellung, die Reparaturstellung und die Schutzstellung können sich jeweils in einer unterschiedlichen Höhenstellung befinden. So kann die Wartungsstellung höher als die Reparaturstellung liegen. Es ist aber ebenfalls möglich, dass sie sich in einer gleichen Höhenstellung befinden.The operating position defines a vertical position of the mast at which the wind turbine is in operation and converts, for example, wind energy into electrical energy. In the operating position can thus take place a rotational movement of the rotor. Furthermore, the upper mast part is not lowered in the operating position. The further position may be, for example, a repair position for repairing the wind turbine, a maintenance position for servicing the wind turbine or the aforementioned protective position. in the repair position, the maintenance position and the protective position, the upper mast part can be lowered and / or a rotational movement of the rotor can be locked. The maintenance position, the repair position and the protection position can each be in a different height position. Thus, the maintenance position may be higher than the repair position. But it is also possible that they are in the same height position.

Zwischen dem oberen und dem unteren Mastteil können weitere Mastteile angeordnet sein, welche teleskopisch ineinander fahrbar ausgebildet sein können.Between the upper and lower mast part further mast parts may be arranged, which may be telescopically movable into each other.

Im Sinne dieser Anmeldung kann der genannte vorbestimmte Druck zum Beispiel ein Haltedruck sein, durch den ein Gewicht des oberen Mastteils gehalten wird. Der vorbestimmte Druck kann auch etwas kleiner als der Haltedruck sein, beispielsweise ein Absenkdruck, wenn der Mast in der Betriebsstellung ist und langsam abgesenkt werden soll. Falls der Mast sich in der weiteren Stellung befindet, kann der vorbestimmte Druck ein Hebedruck sein, welcher größer als der Haltedruck ist. Beim Anliegen des Hebedrucks, wird der obere Mastteil angehoben.For the purposes of this application, said predetermined pressure may be, for example, a holding pressure by which a weight of the upper mast part is held. The predetermined pressure may also be slightly less than the holding pressure, for example a lowering pressure, when the mast is in the operating position and is to be lowered slowly. If the mast is in the further position, the predetermined pressure may be a lifting pressure which is greater than the holding pressure. When applying the lifting pressure, the upper mast part is raised.

Das Kontrollsystem kann dazu eingerichtet sein, die Höhenverstellung des Mastes bei einer Drehbewegung und bei einem vom vorbestimmten abweichenden Druck zu verhindern. Weiterhin kann das Kontrollsystem dazu eingerichtet sein, laufend zu überprüfen, ob der Rotor still steht und genügend Druck anliegt, und somit die Höhenverstellung erfolgen darf. Falls dies nicht der Fall ist, kann das Kontrollsystem die Höhenverstellung des Mastes verhindern.The control system may be adapted to prevent the height adjustment of the mast in a rotational movement and at a different pressure from the predetermined. Furthermore, the control system can be set up to constantly check whether the rotor is stationary and sufficient pressure is applied, and thus the height adjustment may take place. If this is not the case, the control system can prevent the height adjustment of the mast.

Das Kontrollsystem kann beispielsweise ein mechanisches oder ein hydraulisches Kontrollsystem mit entsprechenden Verbindungen zu dem Drucksensor und dem ersten Sensor sein. Vorzugsweise ist das Kontrollsystem ein elektronisches Kontrollsystem. Mit dem elektronischen Kontrollsystem können Ausgangssignale des Drucksensors und des ersten Sensors miteinander verglichen und ausgewertet werden. Ein elektronisches Kontrollsystem kann mit einfachen Mitteln realisiert werden.The control system may be for example a mechanical or a hydraulic control system with appropriate connections to the pressure sensor and the first sensor. Preferably, the control system is an electronic control system. With the electronic control system output signals of the pressure sensor and the first sensor can be compared and evaluated. An electronic control system can be realized with simple means.

In vorteilhafter Weise ist eine mit dem Kontrollsystem verbundene Drehsperre am Rotor angeordnet, welche zum Sperren und Entsperren einer Drehbewegung des Rotors geeignet ist. Die Drehsperre kann zum Beispiel eine mechanische Verriegelung des Rotors oder eine hydraulische oder elektronische Getriebesperre sein. Das Kontrollsystem kann dazu eingerichtet sein, die Drehsperre anzusteuern, um die Drehbewegung des Rotors zu sperren oder zu entsperren. Die Drehbewegung des Rotors ist bevorzugt in der Reparatur- oder Wartungsstellung durch die Drehsperre gesperrt. Falls der Mast in der Reparatur- oder Wartungsstellung ist, kann das Kontrollsystem bei Bedarf dazu konfiguriert sein, die Drehsperre anzusteuern, um die Drehbewegung des Rotors zu entsperren. Durch Drehen des Rotors von Hand kann dann zum Beispiel ein Leerlaufdrehmoment des Rotors überprüft werden. Nach Überprüfen des Leerlaufdrehmoments wird die Bewegung des Rotors vorzugsweise wieder gesperrt.Advantageously, a turnstile connected to the control system is arranged on the rotor, which is suitable for locking and unlocking a rotational movement of the rotor. The turnstile can be, for example, a mechanical locking of the rotor or a hydraulic or electronic transmission lock. The control system may be configured to control the turnstile to lock or unlock the rotary motion of the rotor. The rotational movement of the rotor is preferably locked in the repair or maintenance position by the turnstile. If the mast is in the repair or maintenance position, the control system may be configured, as needed, to control the turnstile to unlock the rotational motion of the rotor. By turning the rotor by hand, then, for example, an idle torque of the rotor can be checked. After checking the idling torque, the movement of the rotor is preferably locked again.

Bevorzugt ist ein mit dem Kontrollsystem verbundener zweiter Sensor im Mast angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, die Betriebsstellung zu erkennen. Der zweite Sensor kann zum Beispiel eine Lichtschranke im unteren Mastteil sein, welche zu registrieren vermag, wenn der obere Mastteil in der Betriebsstellung ist. In einer anderen Ausgestaltung kann der zweite Sensor ein Kontaktschalter sein, der ausgelöst ist, wenn der obere Mastteil in der Betriebsstellung ist. Der Kontaktschalter kann im oberen Bereich des unteren Mastteils angeordnet sein und kann z. B. ein teilflexibler Hebel sein, der einen Kippschalter auslöst (die Flexibilität verhindert mechanische Schäden am Schalter).Preferably, a connected to the control system second sensor is arranged in the mast, which is adapted to detect the operating position. The second sensor may for example be a light barrier in the lower mast part, which is able to register when the upper mast part is in the operating position. In another embodiment, the second sensor may be a contact switch that is triggered when the upper mast part is in the operating position. The contact switch may be arranged in the upper region of the lower mast part and may, for. B. be a partially flexible lever that triggers a toggle switch (the flexibility prevents mechanical damage to the switch).

Das Kontrollsystem kann dazu eingerichtet sein, ein Ausgangssignal des zweiten Sensors auszuwerten und den Betrieb erst nach Erkennung der Betriebsstellung des Mastes durch den zweiten Sensor freizugeben, beispielsweise durch Lösen der Drehsperre. Falls das System in einer abgesenkten Stellung ist, kann der Betrieb entsprechend nicht aufgenommen werden. Mit dem zweiten Sensor ist somit eine weitere Sicherheitsmaßnahme gegeben, der gewährleistet, dass ein Betrieb der Windkraftanlage nur in der Betriebsstellung des Mastes aufgenommen werden kann. Hierdurch kann verhindert werden, dass die Windkraftanlage beispielsweise während Reparaturarbeiten den Betrieb startet. Folglich können durch eine Drehung des Rotors in der Wartungs- oder Reparaturstellung verursachte Personen- und Sachschäden vermieden werden.The control system may be configured to evaluate an output signal of the second sensor and to release the operation only after detection of the operating position of the mast by the second sensor, for example by releasing the turnstile. If the system is in a lowered position, the operation can not be recorded accordingly. With the second sensor, a further safety measure is thus provided, which ensures that operation of the wind turbine can be recorded only in the operating position of the mast. This can prevent the wind turbine, for example while repairs start the operation. Consequently, personal injury and property damage caused by rotation of the rotor in the maintenance or repair position can be avoided.

Eine Bedienung des Kontrollsystems kann beispielsweise mittels eines externen Computers, eines Displasy, einer Tastatur oder eines Panels erfolgen.An operation of the control system can be done for example by means of an external computer, a displasy, a keyboard or a panel.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der obere Mastteil und/oder der untere Mastteil zumindest ein Sicherungselement auf, welches zur Sicherung der Betriebsstellung und/oder der weiteren Stellung vorgesehen ist. Das Sicherungselement bildet eine weitere Sicherheitsvorkehrung, wodurch der Mast erst dann in eine jeweils andere Stellung höhenverstellbar ist, wenn das Sicherungselement entsichert ist. Das Sicherheitselement kann beispielsweise ein mechanisches Sicherungselement oder ein elektronisches Sicherheitselement sein. Bevorzugt ist das Sicherungselement mit dem Kontrollsystem verbunden. in besonders bevorzugter Weise ist das Sicherungselement erst bei Anliegen des vorbestimmten Drucks und bei Vorliegen des Rotorstillstands durch das Kontrollsystem lösbar.In one development of the invention, the upper mast part and / or the lower mast part has at least one securing element which is provided for securing the operating position and / or the further position. The securing element forms a further safety precaution, whereby the mast is only height-adjustable to a respective other position when the securing element is unlocked. The security element may be, for example, a mechanical security element or an electronic security element. Preferably, the securing element is connected to the control system. In a particularly preferred manner, the securing element can be released only when the predetermined pressure is applied and when the rotor standstill is present through the control system.

Das Sicherungselement kann in der Betriebsstellung und/oder der weiteren Stellung formschlüssig mit einer entsprechenden Aussparung in Eingriff treten. Beispielsweise kann der obere Mastteil durch das Sicherelement auf der genannten Aussparung ruhen, welcher verhindert, dass der obere Mastteil in der Betriebsstellung nach unten abrutscht. Bei einem Ausfall des Kontrollsystems kann das mechanische Sicherheitselement zum Beispiel gewährleisten, dass der obere Mastteil in der Betriebsstellung verharrt ohne nach unten abzurutschen. In der weiteren Stellung kann das Sicherheitselement verhindern, dass der obere Mastteil angehoben wird, wenn versehentlich oder durch einen Defekt der Druckvorrichtung ein Hebedruck anliegt.The securing element can engage positively in the operating position and / or the further position with a corresponding recess. For example, the upper mast part can rest on the said recess through the securing element, which prevents the upper mast part from slipping down in the operating position. In case of failure of the control system, the mechanical safety element can ensure, for example, that the upper mast part remains in the operating position without slipping down. In the further position, the security element can prevent the upper mast part from being lifted if a lifting pressure is applied inadvertently or as a result of a defect in the pressure device.

Des Weiteren kann ein Rückstellelement vorgesehen sein, welches in der Betriebsstellung und/oder der weiteren Stellung das Sicherungselement in die Aussparung drückt. Das Rückstellelement kann zum Beispiel eine mechanische Feder oder ein Magnet sein. Für die Entsicherung wird das Sicherungselement entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellelements aus der Aussparung gedrückt.Furthermore, a restoring element can be provided, which presses the securing element into the recess in the operating position and / or the further position. The return element may be, for example, a mechanical spring or a magnet. For the backup, the fuse element is pressed against a restoring force of the return element from the recess.

In einer weiteren Ausführung ist das Sicherungselement über einen Entsicherungsschalter betätigbar, welcher sich zum Beispiel in Bodennähe befindet. Der Entsicherungsschalter wird bevorzugt erst bei Vorliegen des Rotorstillstands und Anliegen des vorbestimmten Drucks durch das Kontrollsystem freigegeben. Ein sich in Bodennähe befindender Techniker vermag dann das Sicherungselement über den Entsicherungsschalter zu entsichern.In a further embodiment, the securing element can be actuated via a release switch, which is located, for example, near the bottom. The Entsicherungsschalter is preferably released only when the rotor standstill and concern of the predetermined pressure by the control system. A technician located near the floor can then release the safety element via the release switch.

Die zumindest zwei Mastteile können im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt sein. Die zumindest zwei Mastteile sind weiterhin bevorzugt zumindest in der Betriebsstellung mittels eines Formschlusses gegen Verdrehen gesichert, beispielsweise durch eine Feder-Nut-Kombination. Vorzugsweise sind die Feder und die Nut durchlaufend in den beiden Mastteilen ausgebildet.The at least two mast parts can be made substantially cylindrical. The at least two mast parts are further preferably secured against rotation, at least in the operating position by means of a positive connection, for example by a tongue and groove combination. Preferably, the spring and the groove are formed continuously in the two mast parts.

In einer weiteren Ausgestaltung sind ein erster Anschlag in einem oberen Bereich des Mastes und/oder ein zweiter Anschlag in einem unteren Bereich des Mastes angeordnet, wobei eine maximale Höhe des Mastes durch den ersten Anschlag begrenzt ist und/oder eine minimale Höhe des Mastes durch den zweiten Anschlag begrenzt ist. Durch die begrenzte maximale Höhe des Mastes kann vermieden werden, dass der obere Mastteil durch zu hohen Luftdruck abrutscht. Durch eine begrenzte minimale Höhe des Mastes kann zum Beispiel verhindert werden, dass der Rotor durch Berührung mit dem Boden beschädigt wird.In a further embodiment, a first stop in an upper region of the mast and / or a second stop in a lower region of the mast are arranged, wherein a maximum height of the mast is limited by the first stop and / or a minimum height of the mast by the second stop is limited. Due to the limited maximum height of the mast can be avoided that the upper mast part slips off due to excessive air pressure. For example, a limited minimum height of the mast can prevent the rotor from being damaged by contact with the ground.

Ferner können in dem unteren und/oder oberen Mastteil Dämpfungselemente zum Dämpfen eines Mastaufpralls vorgesehen sein. Hierdurch kann eine Beschädigung des Mastes reduziert werden, wenn beispielsweise beim Höhenverstellen des Mastes der Druck im Druckraum durch ein Leck plötzlich derart stark abfällt, dass der obere Mastteil nach unten abrutscht.Furthermore, damping elements for damping a mast impact may be provided in the lower and / or upper mast part. As a result, damage to the mast can be reduced if, for example, during the height adjustment of the mast, the pressure in the pressure chamber suddenly drops so sharply due to a leak that the upper mast part slips downwards.

Der erste Sensor zum Erkennen eines Rotorstillstands kann zusätzlich dazu ausgebildet sein, eine Drehbewegung des Rotors zu erfassen. Beispielsweise ist der erste Sensor ein Drehmomentsensor, ein Drehzahlsensor, ein Rotationssensor, eine Lichtschranke oder eine Kamera.The first sensor for detecting a rotor standstill may additionally be designed to detect a rotational movement of the rotor. For example, the first sensor is a torque sensor, a rotational speed sensor, a rotation sensor, a light barrier or a camera.

Für die Druckvorrichtung können der untere Mastteil und der obere Mastteil einen Druckraum bzw. eine Kolbenstange aufweisen. Eine Änderung des Drucks im Druckraum kann dann in eine mechanische Bewegung des Kolbens und somit des oberen Mastteils übertragen werden.For the printing device, the lower mast part and the upper mast part may have a pressure chamber or a piston rod. A change in the pressure in the pressure chamber can then be transferred into a mechanical movement of the piston and thus of the upper mast part.

Ein am Druckraum angeschlossenes Ventil befindet sich bevorzugt in Bodennähe und im unteren Mastteil. An dem Ventil kann eine Pumpe oder ein Kompressor angeschlossen sein, um ein Druckmittel in den Druckraum einzuführen, je nach dem, ob der Mast hydraulisch oder pneumatisch höhenverstellbar ist. Während des Betriebs der Windkraftanlage ist der Druck im Druckraum bevorzugt kleiner als ein Umgebungsluftdruck. Dadurch kann ein Verschleiß der Druckvorrichtung verringert werden.A valve connected to the pressure chamber is preferably located near the bottom and in the lower part of the mast. At the valve may be connected a pump or a compressor to introduce a pressure medium in the pressure chamber, depending on whether the mast is hydraulically or pneumatically height adjustable. During operation of the wind turbine, the pressure in the pressure chamber is preferably less than an ambient air pressure. As a result, wear of the printing device can be reduced.

Der Rotor kann ein Vertikalrotor oder ein Horizontalrotor nach den üblichen Bauformen aus dem Stand der Technik sein. Bevorzugt ist der Rotor ein Vertikalrotor, wobei die Windkraftanlage eine Leistung von bis zu 50 kW besitzen kann. Damit eignet sie sich bevorzugt für eine Anwendung für Privatverbraucher. Der Mast kann ferner ein Gewicht von 250 bis 500 kg aufweisen. The rotor may be a vertical rotor or a horizontal rotor according to the conventional designs of the prior art. Preferably, the rotor is a vertical rotor, wherein the wind turbine can have a power of up to 50 kW. Thus, it is preferably suitable for an application for private consumers. The mast may further have a weight of 250 to 500 kg.

Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Höhenverstellen eines Mastes einer Windkraftanlage mit einem Rotor und zumindest einem oberen und einem unteren Mastteil sowie zumindest einer Betriebsstellung und einer weiteren Stellung vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:

– Erfassen einer Drehbewegung des Rotors mittels eines ersten Sensors,
– Erkennen eines Rotorstillstands durch Auswerten eines Ausgangssignals des ersten Sensors mittels eines Kontrollsystems,
– Beaufschlagen einer Druckvorrichtung mit einem Druck,
– Erkennen eines vorbestimmten Drucks durch Auswerten eines Ausgangssignals eines Drucksensors mittels des Kontrollsystems,
– Freigeben der Höhenverstellung durch das Kontrollsystem in Abhängigkeit des Rotorstillstands und des vorbestimmten Drucks und
– Höhenverstellen des oberen Mastteils durch Vergrößern oder Verringern oder Aufrechterhalten des vorbestimmten Drucks.

With the invention, a method for height adjustment of a mast of a wind turbine with a rotor and at least one upper and one lower mast part as well as at least one operating position and a further position is proposed. The method according to the invention comprises the following steps:

Detecting a rotational movement of the rotor by means of a first sensor,
Detecting a rotor standstill by evaluating an output signal of the first sensor by means of a control system,
Applying a pressure to a printing device,
Detecting a predetermined pressure by evaluating an output signal of a pressure sensor by means of the control system,
- Releasing the height adjustment by the control system as a function of the rotor standstill and the predetermined pressure and
- Height adjustment of the upper mast part by increasing or decreasing or maintaining the predetermined pressure.

Mit dem Verfahren lässt sich eine Höhenverstellung des Mastes in besonders sicherer Weise durchführen.With the method, a height adjustment of the mast can be carried out in a particularly secure manner.

Falls der obere Mastteil in die weitere Stellung gebracht wird, kann das Verfahren bevorzugt wettere Schritte aufweisen:

– Sperren des Rotors mittels einer am Rotor angeordneten Drehsperre und
– Entsichern des oberen Mastteils in Abhängigkeit des vorbestimmten Drucks sowie in Abhängigkeit des Rotorstillstands.

If the upper mast part is brought into the further position, the method may preferably have weather steps:

- Locking the rotor by means of a rotor arranged on the turnstile and
- Releasing the upper mast part as a function of the predetermined pressure and in dependence of the rotor standstill.

Nach dem Entsichern des oberen Mastteils kann der Druck langsam reduziert werden. Dies geschieht bevorzugt durch ein Ventil. Folglich senkt der obere Mastteil sich ab.After unlocking the upper mast part, the pressure can be slowly reduced. This is preferably done by a valve. As a result, the upper mast part lowers.

Falls der obere Mastteil in die Betriebsstellung gebracht wird, kann das Verfahren folgende zusätzliche Schritte umfassen:

– Erkennen der Betriebsstellung durch einen mit dem Kontrollsystem verbundenen zweiten Sensor,
– Sichern des oberen Mastteils durch eine Sicherungsvorrichtung und
– Entsperren einer am Rotor angeordneten Drehsperre.

If the upper mast part is brought to the operating position, the method may comprise the following additional steps:

Detecting the operating position by means of a second sensor connected to the control system,
- Securing the upper mast part by a securing device and
- Unlock a rotary lock arranged on the rotor.

Nach dem Sichern des oberen Mastteils durch die Sicherungsvorrichtung kann der Druck reduziert werden. Die Drehbewegung und/oder der Druck werden bevorzugt mindestens alle 10 Sekunden, besonders bevorzugt jede halbe Sekunde, erfasst. Das Kontrollsystem kann dann laufend überprüfen, ob die Anlage still steht, und ob genügend Druck anliegt, um eine Höhenverstellung zu ermöglichen. Bevorzugt wird das Verfahren auf der Windkraftanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchgeführt.After securing the upper mast part by the securing device, the pressure can be reduced. The rotational movement and / or the pressure are preferably detected at least every 10 seconds, particularly preferably every half second. The control system can then continuously check that the system is at a standstill and that there is enough pressure to allow height adjustment. Preferably, the method is performed on the wind turbine according to one of claims 1 to 9.

Mit der Erfindung lässt sich analog zur hydraulischen oder pneumatischen Höhenverstellung eine Windkraftanlage konzipieren, bei der die Höhenverstellung mechanisch erfolgt.With the invention, a wind turbine can be designed analogously to the hydraulic or pneumatic height adjustment, in which the height adjustment takes place mechanically.

Die Windkraftanlage umfasst einen höhenverstellbaren Mast für einen drehbar gelagerten Rotor, wobei der höhenverstellbare Mast zumindest einen oberen sowie einen unteren Mastteil und zumindest eine Betriebsstellung und eine weitere Stellung aufweist, Die Windkraftanlage umfasst des Weiteren eine Kraftübertragungsvorrichtung für eine mechanische Höhenverstellung des Mastes sowie einen Kraftsensor zum Erkennen einer vorbestimmten Kraft oder Spannung, einen ersten Sensor zum Erkennen eines Rotorstillstands und ein mit dem ersten Sensor und dem Kraftsensor verbundenes Kontrollsystem, das dazu eingerichtet ist, eine Höhenverstellung des oberen Mastteils bei Vorliegen des Rotorstillstands und Anliegen einer vorbestimmten Druck oder Spannung freizugeben.The wind turbine comprises a height-adjustable mast for a rotatably mounted rotor, wherein the height-adjustable mast has at least one upper and one lower mast part and at least one operating position and a further position. The wind turbine further comprises a power transmission device for a mechanical height adjustment of the mast and a force sensor for Detecting a predetermined force or voltage, a first sensor for detecting a rotor standstill, and a control system connected to the first sensor and the force sensor configured to release a height adjustment of the upper mast part in the presence of the rotor standstill and concern a predetermined pressure or voltage.

Der obengenannte Drucksensor und der obengenannte vorbestimmte Druck korrespondieren jeweils zum Kraftsensor und zur vorbestimmten Kraft oder Spannung. Statt der Druckvorrichtung können für die Kraftübertragungsvorrichtung beispielsweise Gelenke, Zahnräder, Hubparallelogramme und Federn vorgesehen sein, um die mechanische Höhenverstellung zu ermöglichen. Für das Anheben oder Absenken des Mastes kann statt eines Kompressors oder einer Pumpe ein Motor vorgesehen sein. Unter Berücksichtigung dieser Korrespondenz, lassen sich sämtliche Merkmale der Ansprüche 1 bis 13 sowie sämtliche in der Beschreibung aufgenommenen Merkmale, welche sich nicht konkret auf die Pneumatik oder Hydraulik beziehen, auf die mechanisch höhenverstellbare Windkraftanlage übertragen.The above-mentioned pressure sensor and the above-mentioned predetermined pressure correspond to the force sensor and the predetermined force or voltage, respectively. Instead of the pressure device, for example, joints, gears, Hubparallelogramme and springs can be provided for the power transmission device to allow the mechanical height adjustment. For raising or lowering the mast, a motor may be provided instead of a compressor or a pump. Taking into account this correspondence, all the features of claims 1 to 13 and all features included in the description, which do not relate specifically to the pneumatic or hydraulic, transferred to the mechanically height adjustable wind turbine.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Figuren erläutert. In den Figuren zeigen Exemplary embodiments will be explained with reference to the figures. In the figures show

1 eine höhenverstellbare Windkraftanlage mit einem oberen und einem unteren Mastteil, 1 a height-adjustable wind turbine with an upper and a lower mast part,

2 eine schematische Darstellung eines Kontrollsystems und damit verbundener Komponenten, 2 a schematic representation of a control system and related components,

3 eine Sicherheitsvorrichtung zum Sichern einer Betriebsstellung oder einer weiteren Stellung der Windkraftanlage (Detail C aus 1), 3 a safety device for securing an operating position or another position of the wind turbine (detail C from 1 )

4 einen Schnitt E-E der Sicherheitsvorrichtung aus der 3 und 4 a section EE of the safety device from the 3 and

5 zwei Druckverläufe während eines Absenkens des oberen Mastteils (A) und während eines Anhebens des oberen Mastteils (B). 5 two pressure curves during lowering of the upper mast part (A) and during lifting of the upper mast part (B).

In der 1 ist eine höhenverstellbare Windkraftanlage 1 gezeigt. Ein Mast 2 der Windkraftanlage 1 ist als Teleskopmast mit einem unteren Mastteil 3 und einem oberen Mastteil 4 ausgebildet, wobei der obere Mastteil 4 gegenüber dem unteren Mastteil 3 in Höhenrichtung verstellbar ist. Neben der gezeigten Ausführungsform mit zwei Mastteilen sind in alternativen Ausführungen auch zusätzliche weitere Mastteile vorhanden. Der Rotor 5 der Windkraftanlage 1 ist am oberen Mastteil 4 drehbar um eine vertikale Achse des oberen Mastteils 4 gelagert. Alternativ kann auch eine horizontale Lagerung des Rotors 5 vorgesehen sein. Die Windkraftanlage 1 weist eine Betriebsstellung sowie eine Reparatur- und Wartungsstellung auf. Dabei ist die Betriebsstellung durch die Höhenverstellung des Mastes 2 in die Reparatur- und Wartungsstellung überführbar und umgekehrt. In der 1 befindet sich die Windraftanlage 1 in der Betriebsstellung. Der Mast 2 kann bei besonders starken Stürmen in eine Schutzstellung gebracht werden, Diese entspricht im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Reparatur- und Wartungsstellung.In the 1 is a height-adjustable wind turbine 1 shown. A mast 2 the wind turbine 1 is as a telescopic mast with a lower mast part 3 and an upper mast part 4 formed, wherein the upper mast part 4 opposite the lower mast part 3 is adjustable in height direction. In addition to the embodiment shown with two mast parts additional additional mast parts are available in alternative versions. The rotor 5 the wind turbine 1 is at the top of the mast 4 rotatable about a vertical axis of the upper mast part 4 stored. Alternatively, a horizontal bearing of the rotor 5 be provided. The wind turbine 1 has an operating position and a repair and maintenance position. The operating position is the height adjustment of the mast 2 be transferred to the repair and maintenance position and vice versa. In the 1 is the wind turbine 1 in the operating position. The mast 2 can be brought in particularly strong storms in a protective position, this corresponds in the present embodiment, the repair and maintenance position.

Für eine pneumatische Höhenverstellung weist der untere Mastteil 3 einen Druckraum 6 mit einem Ventil 7 (s. Detail A) auf. Wie in Detail B zu erkennen ist, umfasst der obere Mastteil einen Kolben 8, welcher mit dem Druckraum 6 in Wirkverbindung steht. Bei Erhöhen bzw. Verringern des Drucks im Druckraum 6 erfolgt eine Bewegung des Kolbens 8 und somit des oberen Mastteils 4, welche nach oben bzw. nach unten gerichtet ist. Der Luftdruck im Druckraum 6 wird mittels einer Dichtung 9 zwischen dem oberen 4 und dem unteren 3 Mastteil gehalten. Ein erster Anschlag 10 ist am oberen Ende des unteren Mastteils 3 angeordnet. Mittels des ersten Anschlags 10 und des Kolbens 8 ist eine maximale Höhe des Mastes 2 begrenzt. Hierdurch kann der obere Mastteil 4 bei Anliegen eines Hebedrucks nicht vom unteren Mastteil 3 abrutschen.For a pneumatic height adjustment, the lower mast part 3 a pressure room 6 with a valve 7 (see detail A). As can be seen in detail B, the upper mast part comprises a piston 8th , which with the pressure room 6 is in active connection. When increasing or decreasing the pressure in the pressure chamber 6 a movement of the piston takes place 8th and thus the upper mast part 4 , which is directed upwards or downwards. The air pressure in the pressure chamber 6 is by means of a seal 9 between the top 4 and the bottom one 3 Mast part held. A first stop 10 is at the upper end of the lower mast part 3 arranged. By means of the first stop 10 and the piston 8th is a maximum height of the mast 2 limited. This allows the upper mast part 4 when applying a lifting pressure, not from the lower part of the mast 3 slip off.

Die Windkraftanlage 1 weist in der gezeigten Ausführungsform drei verschiedene Arten von Sensoren auf. Zum einen ist ein Drucksensor 11 zum Messen des Luftdrucks im Druckraum 6 angeordnet. Ferner ist ein erster als Drehzahlsensor ausgebildeter Sensor 12 am Rotor 5 angeordnet, mit dem die Drehzahl der Drehbewegung des Rotors 5 bestimmbar ist. Folglich ist mit diesem ersten Sensor 12 auch ein Rotorstillstand des Rotors 5 erkennbar. Andere Sensoren zum Erkennen eines Rotorstillstands sind ebenfalls denkbar, wie zum Beispiel eine Lichtschranke oder ein Drehmomentsensor. Außerdem ist im Mast 2 ein zweiter Sensor 13 angeordnet, welcher zu erkennen vermag, ob der Mast in der Betriebsstellung ist. Der zweite Sensor 13 ist vorliegend eine Lichtschranke. In der Reparatur- und Wartungsstellung wird ein Lichtstrahl der Lichtschranke durch einen am oberen Mastteil angeordneten Spiegel reflektiert. Falls der Mast, wie dargestellt, in der Betriebsstellung ist, wird der Lichtstrahl unterbrochen. Somit kann erkannt werden, dass der Mast 2 in der Betriebsstellung ist. Der zweite Sensor 13 kann alternativ eine Kamera oder ein Kontaktsensor sein.The wind turbine 1 has three different types of sensors in the illustrated embodiment. One is a pressure sensor 11 for measuring the air pressure in the pressure chamber 6 arranged. Furthermore, a first sensor designed as a speed sensor is provided 12 on the rotor 5 arranged, with which the speed of rotation of the rotor 5 is determinable. Consequently, with this first sensor 12 also a rotor standstill of the rotor 5 recognizable. Other sensors for detecting a rotor standstill are also conceivable, such as a light barrier or a torque sensor. Besides, in the mast 2 a second sensor 13 arranged, which can detect whether the mast is in the operating position. The second sensor 13 is in the present case a light barrier. In the repair and maintenance position, a light beam of the light barrier is reflected by a mirror arranged on the upper mast part. If the mast, as shown, in the operating position, the light beam is interrupted. Thus it can be recognized that the mast 2 is in the operating position. The second sensor 13 may alternatively be a camera or a contact sensor.

Die funktionalen Zusammenhänge der genannten Sensoren werden unten weiter erläutert.The functional relationships of said sensors will be further explained below.

Am Rotor 5 ist eine durch ein Kontrollsystem 18 auslösbare Drehsperre 14 angeordnet, welche zum Sperren und Entsperren einer Drehbewegung des Rotors 5 geeignet ist. Die Drehsperre 14 kann zum Beispiel durch das Kontrollsystem 18 angesteuert werden, die Drehbewegung des Rotors 5 zu sperren, wenn sich der Mast 2 in der Reparatur- und Wartungsstellung befindet.At the rotor 5 is one through a control system 18 triggerable turnstile 14 arranged, which for locking and unlocking a rotational movement of the rotor 5 suitable is. The turnstile 14 For example, through the control system 18 be controlled, the rotational movement of the rotor 5 to lock when the mast 2 located in the repair and maintenance position.

Die 2 zeigt schematisch, wie das Kontrollsystem 18 mit anderen Komponenten verbunden ist. Das Kontrollsystem 18 ist in der gezeigten Ausführungsform ein elektronisches Kontrollsystem in Form eines Computers mit einem Mikroprozessor oder eines programmierbaren Mikrokontrollers. Das Kontrollsystem 18 ist mit dem Drucksensor 11, dem ersten Sensor 12 und dem zweiten Sensor 13 und der Drehsperre 14 verbunden. Das Kontrollsystem ist dazu eingerichtet, die Höhenverstellung des oberen Mastteils 4 bei Vorliegen des Rotorstillstands und Anliegen eines vorbestimmten Drucks freizugeben sowie die Höhenverstellung bei einer Drehbewegung des Rotors 5 und Anliegen eines vom vorbestimmten Druck abweichenden Druck zu verhindern. Eine Freigabe bzw. eine Sperre der Drehbewegung des Rotors 5 erfolgt mittels der mit dem Kontrollsystem 18 verbundenen Drehsperre 14. Außerdem ist das Kontrollsystem 18 dazu konfiguriert, einen Betrieb der Windkraftanlage 1 erst dann freizugeben, wenn sich der Mast 2 in der Betriebsstellung befindet. Das Kontrollsystem wertet dazu ein Ausgangssignal des zweiten Sensors 13 aus, welcher in oben dargelegter Weise dazu ausgebildet ist, die Betriebsstellung des Mastes 2 zu Erkennen. Somit kann die Windkraftanlage 1 nur abgesenkt werden, wenn sie nicht in Betrieb ist, und sie vermag in Betrieb genommen zu werden, wenn sie nicht abgesenkt ist.The 2 shows schematically how the control system 18 connected to other components. The control system 18 In the embodiment shown, this is an electronic control system in the form of a computer with a microprocessor or a programmable microcontroller. The control system 18 is with the pressure sensor 11 , the first sensor 12 and the second sensor 13 and the turnstile 14 connected. The control system is adapted to the height adjustment of the upper mast part 4 release in the presence of the rotor standstill and concern of a predetermined pressure and the height adjustment during a rotational movement of the rotor 5 and to prevent concerns of a different pressure from the predetermined pressure. A release or a blockage of the rotational movement of the rotor 5 by means of the with the control system 18 connected turnstile 14 , In addition, the control system 18 configured to operate the wind turbine 1 only release when the mast 2 is in the operating position. The Control system evaluates an output signal of the second sensor 13 from, which is designed in the manner set forth above, the operating position of the mast 2 to recognize. Thus, the wind turbine 1 can only be lowered when it is not in operation, and it can be put into operation when it is not lowered.

Der obere 4 und der untere 3 Mastteil sind im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet. Der obere Mastteil 4 umschließt im Ausführungsbeispiel den unteren Mastteil 3. Alternativ kann der untere Mastteil 3 auch den oberen Mastteil 4 umschließen. Wie in Schnitt D-D gezeigt ist, sind die beiden Mastteile durch eine Feder-Nut-Kombination 15 gegen Verdrehen gesichert. Die Feder im unteren Mastteil 3 und die Nut im oberen Mastteil 4 sind durchlaufend über eine Längsrichtung des Mastes 2 ausgebildet. Die beiden Mastteile 3 und 4 sind weiterhin mit Dämpfungselementen 16 ausgestattet, die Schäden am Mast 2 bei einem Mastaufprall des oberen Mastteils 4 auf den unteren Mastteil 3 reduzieren.The upper 4 and the lower one 3 Mast part are essentially formed as a hollow cylinder. The upper mast part 4 encloses the lower mast part in the embodiment 3 , Alternatively, the lower mast part 3 also the upper part of the mast 4 enclose. As shown in section DD, the two mast parts are by a tongue and groove combination 15 secured against twisting. The spring in the lower part of the mast 3 and the groove in the upper mast part 4 are continuous over a longitudinal direction of the mast 2 educated. The two mast parts 3 and 4 are still with damping elements 16 equipped, the damage to the mast 2 in a mast impact of the upper mast part 4 on the lower part of the mast 3 to reduce.

In Detail A ist zu erkennen, dass ein zweiter Anschlag 17 über dem Ventil 7 angeordnet ist. Der zweite Anschlag 17 ist im Ausführungsbeispiel ein Kragen, welcher eine minimale Höhe des Mastes 2 begrenzt. Der obere Mastteil 4 ruht in der Reparatur- und Wartungsstellung auf dem Kragen 17. Da sich das Ventil 7 über dem Kragen 17 befindet, kann der Druckraum 6 auch dann mit einem Druck beaufschlagt werden, wenn der obere Mastteil 4 sich in einer abgesenkten Position befindet. Mittels eines als Ventil ausgebildeten Druckreglers 7 und eines nicht-dargestellten Kompressors kann ein Luftdruck im Druckraum 6 reguliert werden. Der benötigte Luftdruck kann auch mit Handpumpen aufgebracht werden. Das Ventil 7 ist bevorzugt mit einer Ablassschraube versehen, durch welche die Luft bei Bedarf zu entweichen vermag.In detail A it can be seen that a second stop 17 over the valve 7 is arranged. The second stop 17 In the exemplary embodiment, a collar, which has a minimum height of the mast 2 limited. The upper mast part 4 rests in the repair and maintenance position on the collar 17 , As the valve 7 over the collar 17 is located, the pressure chamber 6 be subjected to pressure even if the upper mast part 4 is in a lowered position. By means of a valve designed as a pressure regulator 7 and a non-illustrated compressor, an air pressure in the pressure chamber 6 be regulated. The required air pressure can also be applied with hand pumps. The valve 7 is preferably provided with a drain plug through which the air is able to escape when needed.

Falls für eine Höhenverstellung des Mastes ein Hydrauliksystem statt des gezeigten Pneumatiksystems verwendet wird, sind entsprechende Vorrichtungen vorzusehen. Beispielsweise sind dann ein Kreislauf und eine Pumpe für eine Hydraulik-Flüssigkeit vorgesehen.If a hydraulic system instead of the pneumatic system shown is used for a height adjustment of the mast, appropriate devices must be provided. For example, then a circuit and a pump for a hydraulic fluid are provided.

In der 3 ist das Detail C aus der 1 vergrößert dargestellt. Weiterhin zeigt die 4 einen Schnitt E-E aus der 3. In der 3 ist ein als Klaue ausgebildetes Sicherungselement 20 erkennbar, dass formschlüssig mit einer Aussparung 21 in Eingriff tritt. Das Sicherungselement 20 ist beweglich am oberen Mastteil 4 gelagert. Ein Rückstellelement, welches als mechanische Feder ausgebildet ist, drückt das Sicherungselement 20 in der Betriebsstellung in die Aussparung 21. Wie der Figur zu entnehmen ist, kann der obere Mastteil 4 nicht abgesenkt werden, wenn das Sicherungselement 20 mit der Aussparung 21 in Eingriff tritt. Da der obere Mastteil 4 in der Betriebsstellung von der Sicherungselement 20 gehalten wird, kann der Druck im Druckraum 6 kleiner als der Haltedruck sein. Während des Betriebs der Windkraftanlage kann der Luftdruck im Druckraum 6 somit dem Umgebungsluftdruck entsprechen.In the 3 is the detail C from the 1 shown enlarged. Furthermore, the shows 4 a section EE from the 3 , In the 3 is a trained as a claw securing element 20 recognizable that form-fitting with a recess 21 engages. The fuse element 20 is movable on the upper part of the mast 4 stored. A restoring element, which is designed as a mechanical spring, presses the securing element 20 in the operating position in the recess 21 , As the figure can be seen, the upper mast part 4 not be lowered when the fuse element 20 with the recess 21 engages. Because the upper mast part 4 in the operating position of the fuse element 20 is maintained, the pressure in the pressure chamber 6 be less than the holding pressure. During operation of the wind turbine, the air pressure in the pressure chamber 6 thus correspond to the ambient air pressure.

Das Sicherungselement 20 ist durch eine mit dem Kontrollsystem 18 verbundene Entsicherungsvorrichtung 19 aus der Aussparung 21 lösbar. Die Entsicherungsvorrichtung 19 wird durch das Kontrollsystem 18 lediglich freigegeben, wenn der Luftdruck im Druckraum 6 ausreicht den oberen Mastteil 4 zu halten und gleichzeitig ein Rotorstillstand vorliegt.The fuse element 20 is through one with the control system 18 connected arming device 19 from the recess 21 solvable. The arming device 19 is through the control system 18 only released when the air pressure in the pressure chamber 6 sufficient for the upper part of the mast 4 to hold and at the same time there is a rotor standstill.

Die Entsicherungsvorrichtung 19 umfasst vorliegend einen Elektromagneten 22, welcher über einen Hebel 23 das Sicherungselement 20 entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellelements in eine entsicherte Position zu drücken vermag. Durch den Formschluss ist das Sicherungselement 20 nur aus der Aussparung 21 lösbar, wenn der obere Mastteil 4 bereits durch einen im Druckraum 6 anliegenden Haltedruck gehalten wird. Der Elektromagnet 22 ist über einen in Bodennähe angeordneten Entsicherungsschalter betätigbar. Ein sich in Bodennähe aufhaltender Techniker kann durch Betätigung des Entsicherungsschalters das Sicherungselement 20 entsichern. Der Entsicherungsschalter ist Teil der Entsicherungsvorrichtung 19 und somit mit dem Kontrollsystem 18 verbunden. Das Sicherungselement 20 kann ebenso in der unteren Reparatur- und Wartungsstellung vorgesehen sein. Aus der 4 ist erkennbar, dass nur ein Sicherungselement 20 in der Betriebsstellung vorgesehen ist. Es können in anderen Ausführungsformen auch mehrere Sicherheitselemente 20 zur Sicherung der Betriebsstellung angeordnet sein.The arming device 19 in this case comprises an electromagnet 22 , which has a lever 23 the fuse element 20 is able to press against a restoring force of the return element in an unlocked position. Due to the positive connection is the fuse element 20 only from the recess 21 releasable if the upper mast part 4 already by one in the pressure room 6 adjacent holding pressure is maintained. The electromagnet 22 is actuated by a near the bottom arming switch. A technician staying near the floor can activate the safety switch by pressing the release switch 20 Unlock. The release switch is part of the arming device 19 and thus with the control system 18 connected. The fuse element 20 may also be provided in the lower repair and maintenance position. From the 4 it can be seen that only one security element 20 is provided in the operating position. There may be other security elements in other embodiments 20 be arranged to secure the operating position.

Der in der 1 gezeigte Mast 2 kann mit einem nachfolgend beschriebenen Verfahren höhenverstellt werden. Zunächst wird beschrieben, wie der Mast 2 von der Betriebsstellung in eine tiefer gelegene Wartungs- und Reparaturstellung herabgesenkt wird. Dazu ist in der 5A ein Druckverlauf 29 des Drucks im Druckraum 6 gezeigt. Der dargestellte Druckverlauf 29 hat zum Zeitpunkt t = 0 einen Wert von 1 bar und entspricht somit dem Umgebungsluftdruck. Zu Beginn wird eine Drehbewegung des Rotors 5 mittels des als Drehzahlsensor ausgebildeten ersten Sensors 12 erfasst. Ein Rotorstillstand wird durch Auswerten eines Ausgangssignals des Sensors 12 mittels des Kontrollsystems erkannt. Falls statt eines Rotorstillstands eine Drehbewegung vorliegt, wird die Drehsperre 14 durch das Kontrollsystem ausgelöst, wodurch eine Drehbewegung des Rotors 5 gesperrt wird. Zeitgleich oder anschließend erhöht ein Kompressor den Luftdruck im Druckraum 6 auf einen Hebedruck 30. Hierzu wird Luft durch das Ventil 7 in den Druckraum 6 gebracht. Der vorbestimmte Druck wird erkannt durch Auswerten eines Ausgangssignals des Drucksensors 11 mittels des Kontrollsystems. Der Hebedruck 30 im Druckraum 6 ist etwas größer als der Haltedruck 31, damit der Druck den oberen Mastteil 4 leicht anhebt, um den in 2 anliegenden Formschluss zu lösen. Der Luftdruck und der Rotorstillstand werden zum Beispiel jede halbe Sekunde von den entsprechenden Sensoren 11 und 12 erfasst und durch das Kontrollsystem ausgewertet. Das Kontrollsystem gibt den Entsicherungsschalter zum Entsichern des Sicherheitselements 20 erst bei Vorliegen des Rotorstillstands und bei Anliegen des Hebedrucks 30 frei. Nach anschließendem Betätigen des Entsicherungsschalters durch einen Techniker drückt der Elektromagnet 22 über den Hebel 23 das Sicherungselement 20 entgegen der Rückstellkraft des Rückstellelements in eine entsicherte Position. Hierdurch ist die Höhenverstellung in die Reparatur- und Wartungsstellung freigegeben. Anschließend wird die Luft über die Ablassschraube aus dem Druckraum 6 gelassen. Der Druck im Druckraum senkt auf einen Absenkdruck 32 ab und folglich bewegt sich der obere Mastteil 4 langsam nach unten. Danach befindet sich der Mast in der Reparatur- und Wartungsstellung. Hiernach wird der Druck im Druckraum 6 auf den Umgebungsluftdruck von 1 bar reduziert. Falls während der Wartung oder Reparatur ein Leerlaufdrehmoment des Rotors 5 überprüft werden muss, kann eine Drehbewegung des Rotors 5 mittels der Drehsperre 14 entsperrt werden. Nach der Überprüfung des Leerlaufdrehmoments wird eine Drehung des Rotors 5 wieder gesperrt.The Indian 1 shown mast 2 can be adjusted in height by a method described below. First, it describes how the mast 2 is lowered from the operating position to a lower maintenance and repair position. This is in the 5A a pressure gradient 29 the pressure in the pressure chamber 6 shown. The illustrated pressure curve 29 has at the time t = 0 a value of 1 bar and thus corresponds to the ambient air pressure. At the beginning, a rotary motion of the rotor 5 by means of the first sensor designed as a speed sensor 12 detected. A rotor standstill is achieved by evaluating an output signal from the sensor 12 detected by the control system. If instead of a rotor standstill there is a rotary movement, the turnstile is 14 triggered by the control system, causing a rotational movement of the rotor 5 is locked. At the same time or subsequently, a compressor increases the air pressure in the pressure chamber 6 on a lifting pressure 30 , For this purpose, air is through the Valve 7 in the pressure room 6 brought. The predetermined pressure is detected by evaluating an output signal of the pressure sensor 11 by means of the control system. The lifting pressure 30 in the pressure room 6 is slightly larger than the holding pressure 31 , so that the pressure of the upper mast part 4 gently raises to the in 2 to solve fitting positive engagement. The air pressure and the rotor standstill, for example, every half second from the corresponding sensors 11 and 12 recorded and evaluated by the control system. The control system gives the release switch to unlock the security element 20 only when the rotor stops and when the lifting pressure is applied 30 free. After then pressing the arming switch by a technician presses the solenoid 22 over the lever 23 the fuse element 20 against the restoring force of the return element in an unlocked position. As a result, the height adjustment is released in the repair and maintenance position. Subsequently, the air via the drain plug from the pressure chamber 6 calmly. The pressure in the pressure chamber lowers to a lowering pressure 32 and consequently the upper mast part moves 4 slowly down. Thereafter, the mast is in the repair and maintenance position. After that, the pressure in the pressure chamber 6 reduced to the ambient air pressure of 1 bar. If idling torque of the rotor during maintenance or repair 5 must be checked, a rotary motion of the rotor 5 by means of the turnstile 14 be unlocked. After checking the idling torque, a rotation of the rotor 5 locked again.

In der 5B ist ein Druckverlauf 33 für ein Anheben des oberen Mastteils von der Reparatur- und Wartungsstellung in die Betriebsstellung gezeigt. Der obere Mastteil 4 wird in die Betriebsstellung gebracht, indem zunächst der Luftdruck im Druckraum 6 über das Ventil 7 auf einen Hebedruck 30 erhöht wird. Nach Erreichen eines ausreichenden Hebedrucks 30 zum Heben des oberen Mastteils wird der obere Mastteil 4 angehoben. Wenn die Betriebsstellung erreicht ist, drückt das Rückstellelement das Sicherungselement 20 in die Aussparung 21, wodurch die Betriebsstellung gesichert wird. Die Luft wird anschließend über die Ablassschraube abgelassen, sodass der Druck im Druckraum 6 abfällt, bis der Druck im Druckraum 6 dem Umgebungsluftdruck gleicht. Ferner erkennt der zweite Sensor 13, dass der obere Mastteil 4 sich in der Betriebsstellung befindet. Ein entsprechendes Ausgangssignal des zweiten Sensors 13 wird daraufhin zum Kontrollsystem 18 geleitet, welches die Drehsperre 14 ansteuert, um eine Drehbewegung des Rotors 5 zu entsperren. Nach dem Entsperren der Drehbewegung des Rotors 5 kann ein Betrieb der Windkraftanlage 1 wieder aufgenommen werden.In the 5B is a pressure gradient 33 shown for lifting the upper mast part of the repair and maintenance position in the operating position. The upper mast part 4 is brought into the operating position by first the air pressure in the pressure chamber 6 over the valve 7 on a lifting pressure 30 is increased. After reaching a sufficient lifting pressure 30 for lifting the upper mast part becomes the upper mast part 4 raised. When the operating position is reached, the return element presses the securing element 20 in the recess 21 , whereby the operating position is secured. The air is then drained via the drain plug, so that the pressure in the pressure chamber 6 drops until the pressure in the pressure chamber 6 equal to the ambient air pressure. Furthermore, the second sensor detects 13 in that the upper mast part 4 is in the operating position. A corresponding output signal of the second sensor 13 becomes the control system 18 passed the turnstile 14 controls to a rotational movement of the rotor 5 to unlock. After unlocking the rotary motion of the rotor 5 can be an operation of the wind turbine 1 be resumed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4029932 A1 [0004]
DE 4434764 A1 [0005]

Claims

Wind turbine ( 1 ) with a height-adjustable mast ( 2 ) for a rotatably mounted rotor ( 5 ), with the height-adjustable mast ( 2 ) at least one upper ( 4 ) and a lower mast part ( 3 ) and at least one operating position and another position, the wind turbine ( 1 ) further comprising: - a pressure device for a pneumatic or hydraulic height adjustment of the mast ( 2 ) and a pressure sensor ( 11 ) for detecting a predetermined pressure, - a first sensor ( 12 ) for detecting a rotor standstill and - one with the first sensor ( 12 ) and the pressure sensor ( 11 ) linked control system ( 18 ), which is adapted to a height adjustment of the upper mast part ( 4 ) Release in the presence of the rotor standstill and concerns a predetermined pressure.

Wind turbine according to claim 1, characterized in that a second with the control system ( 18 ) connected sensor ( 13 ) in the mast ( 2 ) is arranged, which is designed to detect the operating position.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that one with the control system ( 18 ) connected turnstile ( 14 ) on the rotor ( 5 ) arranged to lock and unlock a rotational movement of the rotor ( 5 ) suitable is.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the upper mast part ( 4 ) and / or the lower mast part ( 3 ) at least one securing element ( 20 ), which is provided for securing the operating position and / or the further position.

Wind turbine according to claim 4, wherein the securing element is movably mounted, characterized in that the securing element ( 20 ) in the operating position and / or the further position positively with a corresponding recess ( 21 ) engages.

Wind turbine according to claim 5 with a return element, which in the operating position and / or the further position the securing element ( 20 ) in the recess ( 21 ) presses.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two mast parts ( 3 . 4 ) at least in the operating position by means of a positive connection ( 15 ) are secured against twisting.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that a first stop ( 10 ) in an upper area of the mast and / or a second stop ( 17 ) are arranged in a lower region of the mast, wherein a maximum height of the mast by the first stop ( 10 ) is limited and / or a minimum height of the mast by the second stop ( 17 ) is limited.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that in the lower mast part ( 4 ) and / or upper mast part ( 3 ) Damping elements ( 16 ) are provided for damping a mast impact.

Method for height adjustment of a mast ( 2 ) of a wind turbine ( 1 ) with a rotor ( 5 ) and at least one upper mast part ( 4 ) and a lower mast part ( 3 ) and at least one operating position and a further position, comprising the following steps: - detecting a rotational movement of the rotor ( 5 ) by means of a first sensor ( 12 ), - detecting a rotor standstill by evaluating an output signal of the first sensor ( 12 ) by means of a control system ( 18 ), - applying a pressure device to a pressure device, - detecting a predetermined pressure by evaluating an output signal of a pressure sensor ( 11 ) by means of the control system ( 18 ), - releasing the height adjustment by the control system ( 18 ) depending on the rotor standstill and the predetermined pressure and - height adjustment of the upper mast part ( 4 ) by increasing or decreasing or maintaining the predetermined pressure.

Method according to claim 10, wherein the upper mast part ( 4 ) is brought into the further position, with the additional steps: - Blocking a rotary movement of the rotor ( 5 ) by means of a rotor ( 5 ) arranged turnstile ( 14 ) and - unlocking the upper mast part ( 4 ) as a function of the predetermined pressure and as a function of the rotor standstill.

Method according to claim 10, wherein the upper mast part ( 4 ) is brought into the operating position, with the additional steps: - Detecting the operating position by a second sensor ( 13 ), - securing the upper part of the mast ( 4 ) by a security device ( 20 ) and - unlocking a rotary movement of the rotor ( 5 ) by one on the rotor ( 5 ) arranged turnstile ( 14 ).

Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the rotational movement of the rotor and / or the pressure are detected at least every 10 seconds.

Wind turbine ( 1 ) with a height-adjustable mast ( 2 ) for a rotatably mounted rotor ( 5 ), with the height-adjustable mast ( 2 ) at least one upper ( 4 ) and a lower mast part ( 3 ) and at least one operating position and another position, the wind turbine further comprising: - a power transmission device for a mechanical height adjustment of the mast ( 2 ) and a force sensor for detecting a predetermined force or voltage, - a first sensor ( 12 ) for detecting a rotor standstill and - one with the first sensor ( 12 ) and the force sensor ( 11 ) linked control system ( 18 ), which is adapted to a height adjustment of the upper mast part ( 4 ) Release in the presence of the rotor standstill and concerns a predetermined force or voltage.