NL8101235A

NL8101235A - SETTING MACHINE FOR THE SPEED OF A WIND TURBINE.

Info

Publication number: NL8101235A
Application number: NL8101235A
Authority: NL
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1980-03-17
Filing date: 1981-03-13
Publication date: 1981-10-16
Also published as: GB2071779A; KR850000935B1; FR2478217A1; SE8101615L; AU541909B2; DK105181A; SE446654B; GB2071779B; IL62271A0; ES8207282A1; ES500374A0; CA1146079A; IT1137203B; JPS57376A; FR2478217B1; KR830005484A; AU6841181A; DE3110266A1; NO810842L; IT8120375A0

Description

f - 1 -f - 1 -

Instelmechanisme voor de spoed van een windturbineblad.Position mechanism for the pitch of a wind turbine blade.

De uitvinding heeft betrekking op windturbines en meer in het bijzonder op een mechanisme voor het naar keuze instellen van de spoed van windturbinebladen Λ met variabele spoed.The invention relates to wind turbines and more particularly to a mechanism for selectively adjusting the pitch of variable pitch wind turbine blades Λ.

5 Voor een optimaal rendement is het gewenst om windturbines te voorzien van bladen met een variabele spoed. De spoed van dergelijke bladen wordt ingesteld door het naar keuze verzwenken van de bladen om hun eigen langsas, waardoor de windturbine over een groot gebied 10 van wind-omstandigheden met het maximale rendement kan werken, terwijl tevens het in werking komen van de turbine kan worden vergemakkelijkt en bij grote windsnelheden een te groot toerental van de turbine kan worden voorkomen door het in vaanstand stellen van de turbinebladen.5 For optimum efficiency, it is desirable to provide wind turbines with blades with a variable pitch. The pitch of such blades is adjusted by optionally pivoting the blades about their own longitudinal axis, allowing the wind turbine to operate over a wide range of wind conditions with the maximum efficiency, while also allowing the turbine to operate facilitates and at high wind speeds an excessive speed of the turbine can be prevented by feathering the turbine blades.

15 Verschillende mechanismen zijn reeds voorgesteld voor het variëren van de spoed, van windturbinebladen.Various mechanisms have already been proposed for varying the pitch of wind turbine blades.

Een dergelijk mechanisme is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.083.651 en bij dit mechanisme worden bladen toegepast, die worden getordeerd door er mee ver-20 bonden slingerelementen, welke slingerelementen een centrifugaalkracht ondergaan in afhankelijkheid van de snelheid van de rotor van de windturbine voor het torderen van de bladen, zodanig dat de spoed van een blad wordt gevarieerd over het werktraject van de windturbine. De 25 spoed van het blad wordt bij een dergelijk stelsel dus automatisch ingesteld en kan niet continu worden geregeld tijdens het bedrijf van de turbine, terwijl geen grote instelgebieden van de spoed kunnen worden bereikt.Such a mechanism is described in US Pat. No. 4,083,651 and this mechanism employs blades twisted by associated pendulum elements, which pendulum elements undergo centrifugal force depending on the speed of the wind turbine rotor for the wind turbine. twisting of the blades, such that the pitch of a blade is varied over the working range of the wind turbine. Thus, the blade pitch is set automatically in such a system and cannot be continuously controlled during turbine operation, while large adjustment ranges of the pitch cannot be reached.

Bij een ander instelmechanisme voor de bladen 30 van een windturbine wordt gebruik gemaakt van een schuifblok dat roteert met de hoofdas van de windturbine en in lengterichting daarop verschuifbaar is. Het schuifblok is door middel van een aantal vaste schakels verbonden met de windturbinebladen, die zijn gemonteerd op een 35 draaibare naaf, zodat de bladen om hun eigen assen kunnen verzwenken. Het blok is eveneens verbonden met een aantal *t· vaste bedieningsorganen via een legermechanisme. Wanneer een verstelling van de spoed van de bladen gewenst is 8101235 - 2 - zullen de bedieningsorganen via het legermechanisme het schuifblok rechtlijnig verplaatsen over de as, waardoor de schakels worden verplaatst die de bladen doen verzwenken. Het zal duidelijk zijn, dat het bij dit bekende stelsel 5 bij het verstellen van de bladhoek, niet slechts noodzakelijk is voldoende energie te leveren om de weerstand te overwinnen die de bladen zelf bij hun verplaatsing opleveren, maar ook moet de massa van de schakels, van het schuifblok en van het legermechanisme in beweging worden gebracht 10 en treden wrijvingsverliezen op bij de legers en bij het verplaatsen van het schuifblok over de as. Daar de commerciële toepasbaarheid van windturbines niet slechts afhangt van de hoeveelheid opgewekte energie, maar ook van de verliezen die gepaard gaan met de werking van de windturbine, zal 15 duidelijk zijn dat grote verliezen, zoals deze inherent zijn aan het bekende instelmechanisme voor de spoed van de bladen, onder marginale windomstandigheden de turbine commercieel onbruikbaar zouden kunnen maken.Another adjustment mechanism for the blades of a wind turbine uses a sliding block that rotates with the main axis of the wind turbine and is longitudinally slidable thereon. The sliding block is connected to the wind turbine blades by a number of fixed links, which are mounted on a rotating hub, so that the blades can pivot about their own axes. The block is also connected to a number of fixed controls via an army mechanism. When an adjustment of the pitch of the blades is desired 8101235-2 - the actuators will displace the sliding block rectilinearly over the shaft via the army mechanism, thereby displacing the links that pivot the blades. It will be clear that in this known system 5, when adjusting the blade angle, it is not only necessary to supply sufficient energy to overcome the resistance that the blades themselves provide during their displacement, but also the mass of the links, of the sliding block and of the bearing mechanism are moved 10 and friction losses occur in the bearings and when the sliding block is moved over the shaft. Since the commercial applicability of wind turbines depends not only on the amount of energy generated, but also on the losses associated with the operation of the wind turbine, it will be apparent that large losses, such as these are inherent in the known pitch adjustment mechanism of the blades, under marginal wind conditions, could render the turbine commercially unusable.

Hoewel verschillende instelmechanismen bekend zijn 20 voor schroeven van luchtvaartuigen, zijn dergelijke mechanismen in het algemeen ongeschikt gebleken voor gebruik bij windturbines. Dergelijke instelmechanismen zijn bijv. beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 1.908.894 en 3.163.232. Volgens het eerstgenoemde octrooi-25 schrift wordt de spoed van de bladen gewijzigd door een op de naaf gemonteerde elektromotor, die de schroefbladen verzwenkt via een tandwielenstelsel. Een dergelijke tandwielverbinding van de elektromotor met de bladen veroorzaakt een aanmerkelijk gewicht van de turbinenaaf, 30 waardoor aanmerkelijke verliezen in het stelsel worden opgewekt. Bij het tweede Amerikaanse octrooischrift wordt gebruik gemaakt van een hydraulische cilinder, die de bladen verzwenkt via een relatief massieve draaiende kam-kegelwielinrichting, die een aanmerkelijk gewicht 35 aan de inrichting toevoegt en belangrijke energieverliezen oplevert.Although various adjustment mechanisms are known for aircraft propellers, such mechanisms have generally been found to be unsuitable for use in wind turbines. Such adjustment mechanisms are described, for example, in U.S. Patents 1,908,894 and 3,163,232. According to the first-mentioned patent specification, the pitch of the blades is changed by a hub-mounted electric motor, which pivots the propeller blades via a gear system. Such gear connection of the electric motor to the blades causes a considerable weight of the turbine hub, causing considerable losses in the system. The second U.S. patent employs a hydraulic cylinder which pivots the blades through a relatively massive rotating cam bevel gear device, which adds significant weight to the device and produces significant energy losses.

Een doel van de onderhavige uitvinding is daarom een iijstelmechanisme voor de spoed van een windturbineblad te verschaffen, waardoor de bezwaren van de bekende 40 inrichtingen worden overwonnen.Therefore, an object of the present invention is to provide an ice blade pitch mechanism of a wind turbine blade, overcoming the drawbacks of the prior art devices.

8101235 ' # * - 3 -8101235 '# * - 3 -

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijk instelmechanisme waarbij alle bladen gelijktijdig ingesteld kunnen worden op een verschillende spoedhoek, zoals deze door de regelinrichting 5 wordt bepaald.A further object of the invention is to provide such an adjustment mechanism in which all blades can be simultaneously adjusted to a different pitch angle as determined by the control device 5.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijk instelmechanisme, dat gering van gewicht is.A further object of the invention is to provide such an adjustment mechanism which is lightweight.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen 10 van een dergelijk instelmechanisme waarbij de verliezen, gepaard gaande met een verbinding tussen de aandrijfmiddelen van het .mechanisme en de bladen minimaal zijn.A further object of the invention is to provide such an adjustment mechanism wherein the losses associated with a connection between the drive means of the mechanism and the blades are minimal.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijk mechanisme dat een economische opbouw 15 bezit.A further object of the invention is to provide such a mechanism which has an economic structure.

Bovenstaande en verdere doeleinden worden nu bereikt, doordat een instelmechanisme voor de spoed van een windturbineblad volgens de onderhavige uitvinding daardoor is gekenmerkt, dat elk blad wordt aangedreven door 20 een afzonderlijke hydraulische bedieningsinrichting, gemonteerd op de naaf voor verdraaiing daarmee en direkt verbonden met het blad, zodat de noodzakelijkheid van tussenliggende verbindingsinrichtingen, zoals schakels, nokken, tandwielen en dergelijke, worden vermeden en tevens 25 de verliezen die dergelijke mechanismen met zich brengen.The above and further objects are now achieved in that a wind turbine blade pitch adjustment mechanism according to the present invention is characterized in that each blade is driven by a separate hydraulic actuator mounted on the hub for rotation therewith and connected directly to the blade thus avoiding the necessity of intermediate connecting devices, such as links, cams, gears and the like, as well as the losses associated with such mechanisms.

De bedieningsinrichtingen worden afzonderlijk bestuurd door een regelinrichting op afstand van de naaf, waarbij de regelmiddelen hydraulisch medium toevoeren aan de bedieningsinrichtingen via geschikte medium-overbreng-30 middelen zoals een overbrengleger, dat bij voorkeur is aangebracht op de hoofdturbineas. Een hydraulische medium-toevoer voor noodgevallen om de bladen in vaanstand te brengen, kan eveneens zijn gemonteerd op de naaf en in direkte verbinding staan met de bedieningsinrichtingen.The operating devices are individually controlled by a remote control device from the hub, the control means supplying hydraulic medium to the operating devices via suitable medium transfer means such as a transfer bearing, which is preferably mounted on the main turbine shaft. An emergency hydraulic fluid supply to feather the blades may also be mounted on the hub and be in direct communication with the actuators.

35 Terugkoppelmiddelen, zoals een lineaire variabele verplaats ingsoverdrager leveren een continu regelstelsel-ingang, die een aanwijzing vormt voor de hoekstand van de bladen. Het vermogen voor de terugkoppelmiddelen wordt geleverd door geschikte middelen zoals een sleepringbor-40 stélsamenstel, dat eveneens de verbinding tot stand kan 8101235 - 4 - brengen tussen de terugkoppeluitgang en de regelmiddelen.Feedback means, such as a linear variable displacement transducer, provides a continuous control input which is indicative of the angular position of the blades. The power for the feedback means is provided by suitable means such as a slip ring brush-40 style assembly, which can also establish the connection between the feedback output and the control means.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, weergegeven in de tekening, waar in: 5 fig. 1 een zijaanzicht toont van een grote wind turbine, waarbij het bladinstelmechanisme volgens de onderhavige uitvinding is toegepast en waarbij bepaalde delen zijn weggelaten voor het tonen van de constructieve details van de turbine; 10 fig. 2 schematisch een gedeeltelijk aanzicht en gedeeltelijke doorsnede'toont over een deel van het bladinstelmechanisme, waarbij bepaalde delen zijn weggebroken; en fig., 3 schematisch een zijaanzicht en gedeeltelijke 15 doorsnede toont over een tweede deel van het bladinstelmechanisme .The invention will now be further elucidated on the basis of an exemplary embodiment, shown in the drawing, in which: fig. 1 shows a side view of a large wind turbine, in which the blade adjusting mechanism according to the present invention is used and in which certain parts have been omitted for showing the constructional details of the turbine; Fig. 2 schematically shows a partial view and partial cross-section of a part of the blade adjusting mechanism, with certain parts broken away; and Fig. 3 schematically shows a side view and partial section of a second part of the blade adjusting mechanism.

Onder verwijzing naar de tekening, zij opgemerkt dat het instelmechanisme voor de spoed van een windturbine-blad volgens de onderhavige uitvinding bestemd is voor 20 gebruik bij een windturbine waarbij twee of meer bladen 10 en 11 met variabele spoed zijn gemonteerd in geschikte, niet weergegeven, legers op een draaibare naaf 14 (fig. 2}, die wordt afgedekt door een naafkap 15, zodanig dat de bladen naar keuze verzwenkbaar zijn om de langsas ervan 25 voor het regelen van de werksnelheid van de windturbine over een groot gebied van windomstandigheden en voor het in de vaanstand brengen van de bladen wanneer een stilstand van de windturbine gewenst is. De naaf is bevestigd aan de draaibare as 16, van waaraf elke gewenste inrichting, 30 zoals een elektrische dynamo 18 of dergelijke, kan worden aangedreven. Het toerental van de as kan al naar wens worden vergroot of verlaagd met behulp van een geschikte tandwielkast 20. De aan te drijven inrichting evenals de tandwielkast 20 kunnen tezamen met de verschillende regelinrichtingen 35 50, worden aangebracht binnen de gondel 22, die is gemonteerd op een draaipunt 24 op de toren 26 en wel in het algemeen stroomopwaarts van de bladen 10 en 12.With reference to the drawing, it should be noted that the wind turbine blade pitch adjustment mechanism of the present invention is intended for use with a wind turbine in which two or more variable pitch blades 10 and 11 are mounted in suitable, not shown, bearings on a rotatable hub 14 (Fig. 2}, which is covered by a hub cap 15, such that the blades are optionally pivotable about their longitudinal axis 25 for controlling the operating speed of the wind turbine over a wide range of wind conditions and for bringing the blades into the feathering position when a standstill of the wind turbine is desired The hub is attached to the rotatable shaft 16, from which any desired device, such as an electric dynamo 18 or the like, can be driven. shaft can be enlarged or lowered as desired using a suitable gearbox 20. The device to be driven as well as the gearbox 20 can be combined with the various control devices 35 50, are disposed within the gondola 22, which is mounted on a pivot 24 on the tower 26, generally upstream of the blades 10 and 12.

Het bladinstelmechanisme volgens de onderhavige uitvinding omvat eerste en tweede hydraulische bedienings-40 inrichtingen of cilinders 28, die elk de hoek van een enkel 8101235 7' b - 5 - turbineblad regelen door direkte verbinding daarmee.The blade adjustment mechanism of the present invention includes first and second hydraulic actuators 40 or cylinders 28, each of which controls the angle of a single 8101235 7 'b - 5 turbine blade by direct connection thereto.

Hoewel in de voorkeursuitvoeringsvorm twee bladen en twee bedieningsinrichtingen zijn weergegeven, zal duidelijk zijn dat bij de onderhavige uitvinding ook een ander aantal 5 bladen en een daarbij behorend aantal bedieningsinrichtingen kunnen worden toegepast. Elke bedieningsinrichting omvat een cilinder 30 met een heen en weer bewegende zuiger 34, waarvan de bijbehorende verbindingsstang 36 inr de cilinder heen en weer kan bewegen. Hydraulisch medium wordt aan de 10 cilinder toegevoerd en daaruit afgevoerd door middel van hydraulische leidingen 38 en 40, die ter weerszijden van de zuiger aan de cilinder zijn aangebracht.Although in the preferred embodiment two blades and two actuators are shown, it will be clear that in the present invention a different number of blades and an associated number of actuators can also be used. Each actuator includes a cylinder 30 with a reciprocating piston 34, the associated connecting rod 36 of which can reciprocate in the cylinder. Hydraulic medium is supplied to and discharged from the cylinder by means of hydraulic lines 38 and 40, which are arranged on either side of the piston on the cylinder.

Zoals in het bijzonder blijkt uit fig. 2 is het vrije einde van de verbindingsstang van elke bedienings-15 inrichting verbonden met het voetdeel van het betreffende blad in een eerste draaipunt 42, welk draaipunt ligt op een afstand d van de langsas a van het blad, zodat door heen en weer bewegen van de zuiger een verzwenkende beweging wordt uitgeoefend op het blad om de langsas daarvan. Het 20 andere einde van de bedieningsinrichting is nabij het gesloten einde van de cilinder verzwenkbaar verbonden in het punt 44 met een centraal deel 46 van de naaf 14, waardoor het bladbedieningsmechanisme een minimale weerstand voor de wind zal opleveren. Daar elke bedieningsinrichting slechts 25 een enkel blad moet bedienen kunnen de bedieningsinrichtingen in het algemeen een gering gewicht bezitten en compact zijn in vergelijking met de verschillende tot nu toe bekende instelmechanismen, waarbij een enkele bedieningsinrichting alle bladen instelt. Hierdoor zal het gebruik 30 van een aantal bedieningsinrichtingen, in plaats van een enkele veel zwaardere bedieningsinrichting, geen moeilijkheden opleveren voor wat betreft het gewicht toegevoegd aan de turbinenaaf. Verder zal duidelijk zijn, dat door het gebruik van een afzonderlijke aan de naaf bevestigde 35 bedieningsinrichting met gering gewicht voor elk blad een direkte verbinding mogelijk maakt van de bedieningsinrichting met het blad, waardoor kan worden afgezien van zware en omslachtige mechanische verbindingen tussen het blad en de bedieningsinrichting zoals in de vorm van 40 schuifblokken, schakels, legers, kam- en tandwielsamenstellen, 8101235As is particularly apparent from Fig. 2, the free end of the connecting rod of each operating device is connected to the base part of the blade in question in a first pivot 42, which pivot lies at a distance d from the longitudinal axis a of the blade so that reciprocating movement of the piston pivots the blade about its longitudinal axis. The other end of the actuator is pivotally connected at point 44 to the central portion 46 of hub 14 near the closed end of the cylinder, whereby the blade actuator will provide minimal wind resistance. Since each actuator is required to operate only a single blade, the actuators can generally be lightweight and compact compared to the various adjustment mechanisms known hitherto, with a single actuator adjusting all blades. As a result, the use of a number of operating devices, instead of a single much heavier operating device, will not present any difficulties in terms of the weight added to the turbine hub. It will further be appreciated that the use of a separate low-weight actuator attached to the hub allows for each blade to directly connect the actuator to the blade, eliminating heavy and cumbersome mechanical connections between the blade and the operating device as in the form of 40 sliding blocks, links, bearings, cam and gear assemblies, 8101235

* V* V

- 6 - die bij de bekende windturbines worden toegepast voor het wijzigen van de spoed van de bladen.Which are used in the known wind turbines for changing the pitch of the blades.

Zoals boven uiteengezet wordt door dergelijke instelmechanismen het rendement van het stelsel vergroot 5 doordat in het stelsel verliezen optreden ten gevolge van het gewicht van de onderdelen en de wrijvingskrachten die zich voordoen bij het werken van de betreffende onderdelen. Verder maakt de inrichting volgens de onderhavige uitvinding het mogelijk dat elk blad afzonderlijk 10 wordt ingesteld voor wat betreft de spoed daarvan, terwijl indien gewenst, de bladen gelijktijdig op verschillende spoed kunnen worden ingesteld door de besturingsinrichting.As explained above, such adjustment mechanisms increase the efficiency of the system in that losses occur in the system due to the weight of the parts and the frictional forces that arise when the respective parts are operated. Furthermore, the device according to the present invention allows each blade to be adjusted individually as to its pitch, while if desired, the blades can be simultaneously set to different pitch by the controller.

Zoals blijkt uit de fig. 2 en 3 lopen leidingen 38 en 40 van elk der bedieningsinrichtingen 28 axiaal 15 door het midden van de naaf 14 naar de besturingsmiddelen 50 via eerste overbrengmiddelen 52. Het zal duidelijk zijn dat de regelmiddelen 50 de werking van de bedieningsinrichtingen 28 besturen. Wanneer de bedieningsinrichtingen hydraulische cilinders zijn, zoals weergegeven in de 20 tekening, zullen de besturingsmiddelen uiteraard middelen omvatten voor het regelen van de stroom van het hydraulische medium voor het naar keuze onder druk brengen van de cilinders 30 en het afvoeren van medium bij de tegenoverliggende zijden van de zuigers 34.As can be seen from Figures 2 and 3, lines 38 and 40 from each of the actuators 28 pass axially through the center of the hub 14 to the control means 50 through first transfer means 52. It will be appreciated that the control means 50 operates the operation of the actuators. 28 control. When the actuators are hydraulic cylinders, as shown in the drawing, the control means will of course include means for controlling the flow of the hydraulic medium for optionally pressurizing the cylinders 30 and discharging medium at the opposite sides of the pistons 34.

25 Een geschikte regelinrichting is beschreven in een afzonderlijke, samenhangende octrooiaanvrage.A suitable control device is described in a separate, co-pending patent application.

Zoals weergegeven in fig. 1 worden de regelmiddelen 50 bij voorkeur gemonteerd in de gondel 22.As shown in Fig. 1, the control means 50 is preferably mounted in the gondola 22.

Wanneer hydraulische bladbedieningsmiddelen worden 30 toegepast omvatten de eerste overdrachtsmiddelen een overdrachtsleger bestaande uit een eerste, buitenste, en een tweede, binnenste, concentrisch element 54 resp.When hydraulic leaf actuation means are used, the first transfer means comprise a transfer army consisting of a first, outer, and a second, inner, concentric element 54, respectively.

56, waarbij het binnenste element 56 volgens de voorkeursuitvoeringsvorm verdraaibaar is met de as 16 op legers 35 57 en een integraal deel daarvan omvat. Het binnenste element 56 is voorzien van een aantal doorgangen 58 voor hydraulisch medium, welke doorgangen elk een buitenste radiaal deel 60 en een binnenste in langsrichting lopend deel 64 omvatten. Via elk doorgang 58 kan onder druk staand 40 hydraulisch medium worden toegevoerd aan de leidingen 8101235 - 7 - verbonden met de bedieningsinrichtingen 28 en aan de vaanstand-middelen die hierna worden beschreven.56, wherein the inner member 56 according to the preferred embodiment is rotatable with the shaft 16 on bearings 35 and comprises an integral part thereof. The inner member 56 includes a plurality of hydraulic medium passages 58, each of which comprises an outer radial portion 60 and an inner longitudinal portion 64. Pressurized hydraulic fluid 40 can be supplied through each passage 58 to the lines 8101235-7 connected to the actuators 28 and the feathering means described below.

Elk van de doorgangen 58 staat met het radiale deel 60 ervan in verbinding met een nabijliggend ringvormig 5 kanaal 66 in het buitenste element 54, welk kanaal weer in verbinding staat met regelmiddelen 50 via leidigen 68 in het buitenste element 54 en daarvan aflopende leidingen 69.Each of the passages 58 communicates with its radial portion 60 with an adjacent annular channel 66 in the outer member 54, which channel again communicates with control means 50 through leads 68 in the outer member 54 and conduits 69 extending therefrom.

Het instelmechanisme voor de spoed volgens 10 de onderhavige uitvinding omvat eveneens terugkoppelmiddelen 70, die elk zijn gemonteerd op de naaf en verbonden met een bijbehorend blad en die aan de regelmiddelen 50 een signaal toevoeren, dat een aanwijzing vormt voor de hoekstand van het blad, waarbij de regelmiddelen continu 15 de bedieningsinrichtingen 28 instellen, op basis van het teruggevoerde signaal om de bladen nauwkeurig in hun stand te brengen.The pitch adjustment mechanism according to the present invention also includes feedback means 70, each mounted on the hub and connected to an associated blade, and supplying control means 50 with a signal indicative of the angular position of the blade, wherein the control means continuously adjust the operating devices 28, based on the returned signal, to accurately position the blades.

Volgens de voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de terugkoppelmiddelen een elektrische overdrager voorzien 20 van een beweegbare kern, die verzwenkbaar is verbonden met de voet van het blad in het tweede draapunt 72, waarbij de overdrager primair en secundair (stator) verzwenkbaar is verbonden met de naaf in het punt 74. Daaruit zal duidelijk zijn, dat wanneer de bedieningsinrichting 28 25 de bladen doet verzwenken de relatieve stand van de kern en van de wikkelingen varieert, waardoor de uitgang van het secundaire onderdeel varieert in afhankelijkheid van de bladhoek. De verbinding tussen de primaire en secundaire wikkelingen van de terugkoppelmiddelen 70 naar 30 de regelmiddelen 50, worden gedeeltelijk tot stand gebracht via leidingen 76, die vanaf de terugkoppelmiddelen radiaal naar binnen en naar achteren toe lopen door de as van de naaf, en het binnenste overdrachtslegerelement 56 naar tweede overdrachtsmiddelen 80.According to the preferred embodiment, the feedback means comprise an electric transducer provided with a movable core, which is pivotally connected to the base of the blade in the second pivot point 72, the transducer being pivotally connected to the hub in the point. 74. It will be apparent from this that when the actuator 28 pivots the blades the relative position of the core and of the windings varies, whereby the output of the secondary component varies depending on the blade angle. The connection between the primary and secondary windings of the feedback means 70 to the control means 50 is partially established through lines 76, which run radially inwardly and backwardly from the feedback means through the shaft of the hub, and the inner transfer bearing element 56 to second transfer means 80.

35 Wanneer de terugkoppelmiddelen 70 elektrisch zijn, omvatten de tweede overdrachtsmiddelen 80, zoals blijkt uit fig. 3, een aantal sleepringen 82, die verdraaibaar zijn met de naaf en wel met hetzelfde toerental daarvan of met het hogere toerental van de uitgang van het tand-40 wielenstelsel 20. Bij de voorkeursuitvoeringsvorm zijn 8101235 - 8 - de sleepringen gemonteerd op een integraal uitstekend deel van het binnenste overdrachtslegerelement 56, hoewel het de deskundige duidelijk zal zijn, dat ook andere equivalente constructies kunnen worden toegepast. Zoals 5 blijkt uit fig. 3 worden de elektrische leidingen in lengterichting gevoerd door het binnenste element ofwel de as 56 en radiaal naar buiten toe en verbonden met de sleepringen op de zijden daarvan door solderen of dergelijke. De sleepringen 82 zijn in aanraking met stationaire 10 borstels 84, die over de sleepringen heen kunnen glijden en zijn gemonteerd op een stationaire borstelhouder 86. Elektrische leidingen 88 verbinden de borstels met de regelinrichting.When the feedback means 70 is electric, the second transfer means 80, as shown in FIG. 3, includes a plurality of slip rings 82 rotatable with the hub at the same speed thereof or at the higher speed of the output of the tooth. 40 wheelset 20. In the preferred embodiment, the slip rings are mounted on an integral projecting portion of the inner transfer bearing member 56, although it will be appreciated by those skilled in the art that other equivalent structures may also be used. As can be seen from Fig. 3, the electrical leads are fed longitudinally through the inner member or shaft 56 and radially outwardly and connected to the slip rings on the sides thereof by soldering or the like. The slip rings 82 are in contact with stationary brushes 84, which can slide over the slip rings and are mounted on a stationary brush holder 86. Electric lines 88 connect the brushes to the control device.

Zoals boven uiteengezet besturen de regelmiddelen 15 .50 de toevoer van hydraulisch medium naar de bedieningsinrichtingen 28 in afhankelijkheid van een jspoed-standsignaal geleverd door de terugkoppelmiddelen 70, waarbij de details van de regelmiddelen geen deel uitmaken van de onderhavige uitvinding. Het zal duidelijk zijn, dat de regelmiddelen 20 samenwerkende elektrische en mediumcircuits omvatten van een geschikte uitvoering.Daartoe zij verwezen naar de samenhangende octrooiaanvrage, die een hydraulisch regel-circuit beschrijft dat geschikt is voor gebruik bij een instelmechanisme voor de spoed van een windturbineblad 25 als hierin beschreven. Wanneer een onafhankelijke regeling via de bedieningsinrichtingen is vereist, zullen de regelmiddelen worden voorzien van logische circuits, die gelijktijdig elk blad onder een verschillende hoek kunnen plaatsen wanneer de bedrijfsomstandigheden dit vereisen.As explained above, the control means 15, 50 controls the supply of hydraulic fluid to the actuators 28 in dependence on an emergency position signal supplied by the feedback means 70, the details of the control means not being part of the present invention. It will be understood that the control means 20 comprise co-operating electrical and medium circuits of a suitable embodiment, for which reference is made to the copending patent application which describes a hydraulic control circuit suitable for use with the pitch adjustment mechanism of a wind turbine blade 25 as described herein. When independent control via the actuators is required, the control means will be provided with logic circuits which can simultaneously position each blade at a different angle when the operating conditions require it.

30 Het instelmechanisme volgens de onderhavige uitvinding kan eveneens worden voorzien van middelen waardoor op de bladen een kracht kan worden uitgeoefend om de bladen in vaanstand te stellen in noodsituaties, onafhankelijk van de toevoer van medium naar de bedienings-35 inrichtingen, zodat ook wanneer deze toevoer niet funktio-neert de bladen in vaanstand kunnen worden gebracht.The adjusting mechanism according to the present invention can also be provided with means whereby a force can be exerted on the blades to feather the blades in emergency situations, independently of the supply of medium to the operating devices, so that also when this supply does not function the blades can be feathered.

Volgens de voorkeursuitvoeringsvorm omvatten dergelijke middelen een reservoir 90 voor onder druk stand hydraulisch ♦J* medium, welk reservoir via de leiding 91 en de klep 92 40 in verbinding staat met die zijde van de bijbehorende 8101235 r- * - 9 - bedieningsinrichting, die onder druk moet worden gebracht om het betreffende blad in vaanstand te brengen. De servoklep 92 kan ofwel door een drukmedium worden bediend, ofwel elektrisch door de regelinrichting 50. Indien 5 gebruik gemaakt wordt van drukmedium zal het bedienings-deel van de klep in verbinding staan met de regelmiddelen 50 via de doorgangen in het overdrachtsleger. Bij elektrische bediening zal de klep worden bediend door het elektrische deel van de regelmiddelen 50 en daarmee 10 verbonden zijn via het sleepring-borstelsamenstel van de tweede overdrachtsmiddelen 80.According to the preferred embodiment, such means comprise a reservoir 90 for pressurized hydraulic fluid, which reservoir communicates via the line 91 and the valve 92 40 with that side of the associated 8101235 r-9 operating device, which pressure must be applied to bring the respective blade into feathering position. The servo valve 92 can be operated either by a pressure medium or electrically by the control device 50. If pressure medium is used, the operating part of the valve will communicate with the control means 50 via the passageways in the transfer army. In electrical operation, the valve will be operated by the electrical part of the control means 50 and connected thereto via the slip ring brush assembly of the second transfer means 80.

Het zal duidelijk zijn dat met het instelmechanisme volgens de onderhavige uitvinding de spoed van de turbine-bladen op effektieve en efficiënte wijze kan worden 15 ingesteld zonder gebruik te maken van de bekende zware en vaak complexe mechanische samenstellen voor het verbinden van de bladen en de bedieningsinrichtingen daarvoor. De bedieningsinrichtingen kunnen een relatief gering gewicht hebben, daar zij elk werken onafhankelijk 20 van de andere bladen en slechts ëên enkel blad moeten bedienen. De verbindingen tussen de bedieningsinrichtingen en de regelmiddelen bezitten eveneens een economische constructie, waardoor het vermogen dat een dergelijk stelsel vereist verder wordt verlaagd, zodat het totale 25 rendement van een windturbine waarbij het onderhavige instelmechanisme wordt toegepast, verder wordt verbeterd.It will be clear that with the adjusting mechanism according to the present invention the pitch of the turbine blades can be adjusted in an effective and efficient manner without using the known heavy and often complex mechanical assemblies for connecting the blades and the operating devices. therefor. The actuators may be relatively light in weight, as they each operate independently of the other blades and only need to operate a single blade. The connections between the operating devices and the control means are also of an economical construction, further reducing the power required by such a system, further improving the overall efficiency of a wind turbine employing the present adjustment mechanism.

Het aanbrengen van de vaanstand-accumulators op de naaf, in de nabijheid van de bladen, verzekert dat het mechanisme steeds in staat is de bladen in vaanstand te brengen 30 ook wanneer de mediumtoevoer naar de primaire bedieningsinrichting uitvalt.The provision of the feathering accumulators on the hub, in the vicinity of the blades, ensures that the mechanism is always capable of feathering the blades even when the medium supply to the primary operating device fails.

Hoewel een enkele uitvoeringsvorm van het instelmechanisme volgens de onderhavige uitvinding is beschreven, zal duidelijk zijn dat vele wijzigingen kunnen worden 35 toegepast, zonder buiten de uitvindingsgedachte te vallen.Although a single embodiment of the adjusting mechanism according to the present invention has been described, it will be clear that many modifications can be made without departing from the inventive idea.

- conclusies - 8101235- conclusions - 8101235

Claims

5 -. - - - - Claims - 1. Wind turbine blade pitch adjustment mechanism comprising a rotatable hub, at least two propeller blades extending radially outwardly from the hub for rotation therewith, each of the 5 blades are pivotable about their longitudinal axis for varying the pitch of the blade, actuating means mounted on the hub for adjusting the blades at the desired angle, characterized in that the actuating means are rotatable with the hub and 10 are directly connected to the blades for adjusting their position, while further feedback means are mounted on the hub and operatively connected to the blades to provide a signal indicative of the blade angle, with the spacing of the hub control means are provided for controlling the actuating means at least in part depending on the signal provided by the feedback means while first and second transfer means are provided for establishing the connection over a rotating-stationary interface between the control means, respectively. the operating means and the feedback means.

2. Adjusting mechanism according to claim 1, characterized in that the operating means comprise hydraulically operated means which operate in dependence on a pressurized hydraulic medium supplied to it.

3. Adjusting mechanism according to claim 2, characterized in that the pitch of each blade is adjusted separately by at least one hydraulic operating device, so that the blades can be adjusted simultaneously under a different pitch.

Adjusting mechanism according to claim 3, characterized in that the first transfer means comprise a hydraulic transfer army, consisting of first 8101235-rr-11 and second concentric elements, the one element being rotatably driven with the hub and provided with fluid passages communicating with the hydraulic actuators, while the other element is stationary and having medium passages communicating with the first-mentioned passages in the one bearing member and communicating further with the control means.

Adjusting mechanism according to claim 3 or 4, characterized in that each hydraulic operating device comprises a hydraulic cylinder with a reciprocating piston therein, which operating device * is hingedly connected to the blade at a foot part thereof and to the hub at the center part of that.

6. Adjusting mechanism according to any one of claims 2-5, characterized in that feathering means are mounted on the hub for rotation therewith, which feathering means supply a pressurized hydraulic medium depending on a signal from the primary control means to the operating means, such that the operating means bring the blades into the feathering position.

7. Adjusting mechanism according to claim 6, characterized in that the feathering means comprise a reservoir for pressurized hydraulic medium and a servo valve, which communicates with the reservoir and with the hydraulic operating means for regulating the flow of hydraulic medium therebetween depending on the command signals from the primary control means.

Adjustment mechanism according to any one of the preceding claims, characterized in that the feedback means comprise a linearly variable differential transducer operatively connected to the blades such that the output of the transducer varies depending on the angular position of the blades. 8101235 c - 12 -

9. Adjusting mechanism according to claim 8, characterized in that each blade is connected to a single linear variable differential transducer.

Adjustment mechanism according to claim 8 or 9, 5, characterized in that the second transfer means comprise a number of slip rings which are rotatable with the hub and are electrically connected to the linear variable differential transducer, the second transfer means further comprising a number of stationary brushes, each of which is in sliding electrical contact with an associated slip ring and suitable for electrical connection to the primary control means.

11. Adjustment mechanism as described and / or shown in the drawing. ·} »8101235