SE534292C2 - Låsanordning för bladpitch och metod för att låsa ett turbinblad - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en låsanordning för låsning av ett turbinblad i ettvindkraftverk i en förutbestämd pitchvinkel, vilket vindkraftverk innefattar ett rotornavoch åtminstone ett turbinblad, där bladroten på nänmda åtminstone ett blad är anslutentill rotornavet medelst ett pitchlager så att pitchvinkeln for nämnda åtminstone ett bladkan justeras genom vridning av nämnda åtminstone ett blad runt dess längsgående axelrelativt rotornavet, och varvid anordningen för låsning av turbinbladet innefattar enmekanisk snäppmekanism, som i ett låst läge förhindrar nämnda åtminstone ett turbin-blad att vrida sig runt sin längsgående axel och således fixerar bladet i nämnda förut-bestämda pitchvinkel.

Description

534 292 Vidare beskriver GB 2191823 justeringsorgan för "ram air" turbinrotorblad innefattande spärr som, när den är aktiverad, vrider bladen till en flöjlat pitch och låser den i det läget.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda en förbättrad låsanordning för att låsa ett turbinblad i en förutbestämd pitchvinkel, företrädesvis där den förutbestämda pitchvinkeln motsvarar ett flöjlat läge för turbinbladet.

Enligt uppfinningen erbjuds ett system för ett vindkraftverk som ökar säkerheten och tillförlitligheten och som är i stånd att hålla bladen på ett vindkraftverk låsta i ett förutbestämt läge utan beroende av något styrsystem eller elektriskt system. Detta och andra syften med uppfinningen uppnås med en låsanordning för ett vindkraftverk, vilket vindkraftverk innefattar ett rotomav och åtminstone ett turbinblad, där bladroten på nämnda åtminstone ett blad är kopplad till rotomavet medelst ett pitchlager så att pitchvinkeln fór nämnda åtminstone ett blad kan justeras genom vridning av nämnda åtminstone ett blad runt dess längsgående axel relativt rotomavet, och varvid låsanord- ningen innefattar en mekanisk snäppmekanism, som i låst läge hindrar nämnda åtminstone ett turbinblad från att vrida sig runt sin längsgående axel och således fixerar bladet i nämnda förutbestämda pitchvinkel.

Låsanordningen enligt uppfinningen leder till ett antal fördelar, varav de mest fördelaktiga är följande: - en robust och tillförlitlig bladlåsningsmekanism, - . en bladlåsningsanordning som är billig och lätt att installera, manövrera och underhålla, I - en låsanordning med mekanisk låsning som inte är beroende av någon ytterligare energitillförsel för att låsa bladet i ett vindkraftverk, vilket leder till ett bladlåsningssystem med hög säkerhet utan någon risk för okontrollerad ändring av pitchvinkeln.

En låsanordning enligt föreliggande uppfinning är anordnad att låsa ett turbinbladi en förutbestämd pitchvinkel. Uppfinningen är speciellt fördelaktig för låsning av turbinblad i en flöjlad pitch, exempelvis vid underhållsarbete, men den kan även användas för att låsa blad i andra pitchvinklar. Det läge där ett blad låses av en anordning enligt uppfimiingen beror på var på pitchlagret som låsanordningen monterats. Som ett 534 292 exempel är anordningen, för att låsa ett turbinblad i en flöjlad pitch, monterad på pitchlager i ett sådant läge att, när bladet har vridit sig relativt navet till den flöjlade vinkeln, låsanordningens snäppmekanism aktiveras, varigenom bladet fixeras relativt navet.

Det inses att vanlig drift av vindkraftverket är känd inom teknikområdet och kommer därför inte att beskrivas i detalj. Vindkraftverket innefattar exempelvis ett bladpitch- system, med vilket turbinbladens pitchvinkel kan ändras och låsas i olika vinklar på ett kontinuerligt sätt med hänsyn till vindriktningen. Bladpitchsystemet innefattar dessutom ett eller flera aktiveringsorgan som är kopplade till navet och bladen för att ändra bladens pitchvinkel genom vridning runt dess längsgående axel relativt rotornavet. i Aktiveringsorganen kan drivas med vilka lämpliga medel som helst såsom, men inte begränsade till, hydraulisk vätska, elektrisk kraft och/eller mekanisk kraft. Bladpitch- systemet innefattar dessutom organ tör kontinuerlig fixering av bladen i vilken önskad vinkel som helst, såsom är känt inom teknikområdet, exempelvis medelst ett kugghjuls- system och/eller med hjälp av skivbromsar. En bladlåsningsanordníng enligt upp- tirmingen används emellertid fór att mekaniskt låsa bladet i en specifik pitchvinkel som valts för ett visst ändamål. Ett sådant ändamål kan vara att låsa bladet i ett flöjlat läge, t.ex. vid underhållsarbete, eller beroende på extrema vindfórhållanden.

Enligt en aspekt på uppfinningen innefattar låsanordningen en navdel som är permanent kopplad till navet och en bladdel som är permanent kopplad till turbinbladet. Varje del innefattar en monteringsplatta som är permanent fäst vid navet respektive bladet. När ett blad låses i en viss pitch, vrids bladet av aktiveringsorganen relativt navet tills blad- monteringsplattan bringas i omedelbar närhet av navmonteringsplattan. I detta läge aktiveras låsanordningens snäppmekanism vilket gör att nav- och bladdelama kopplas ihop med varandra med hjälp av formpassning och således förhindrar ytterligare vridning av turbinbladet.

Enligt en annan aspekt på uppfinningen innefattar bladdelen åtminstone ettförsta och ett andra låsblock som är monterade på ett visst avstånd från varandra och således defini- erar ett öppet utrymme mellan sig. Vidare innefattar navdelen ett utskjutande element som är konstruerat att väsentligen matcha det öppna utrymme som definieras av lås- blocken. Företrädesvis, men inte nödvändigtvis, utgörs det utskjutande elementet av ett utskjutande pivotelement men det är lika möjligt att det utskjutande elementet kan varai form av en rörlig låssprint. Pivotelementet pressas företrädesvis kontinuerligt i riktning mot turbinbladets pitchlager. När ett olåst turbinblad låses, roteras bladet runt sin längs- gående axel relativt navet, och låsanordningens bladdel roterar tillsammans därmed. 534 292 Låsanordningens nav fixeras relativt rotorbladet. När bladet har vridit sig till ett läge där navdelen och bladdelen möts, snäpper nämnda utskjutande pivotelement in i det öppna utrymmet mellan de båda låsblocken och kopplar således ihop de båda delarna med varandra och låset bladet.

En fackman inser att navdelen respektive bladdelen är utbytbara, vilket innebär att de kan byta plats med varandra så att bladdelen likaväl kan anslutas 'till rotomavet och vice versa utan att påverka låsfunktionen enligt uppfinningen.

Enligt ännu en annan aspekt på uppfinningen pressas pivotelementet kontinuerligt mot turbinbladet medelst kraften från ett fiäderelement. I låst läge säkerställer fjäder- elementet att pivotelementet stannar på plats i det öppna utrymmet mellan låsblocken.

Enligt ännu en annan aspekt på uppfinningen innefattar låsanordningen organ för särkoppling av navdelen och bladdelen, varigenom anordningen låses upp så att bladet kan rotera igen. Företrädesvis, men inte exklusivt, innefattar organet för urkoppling av pivotelementet från det öppna utrymmet mellan låsblocken en elektromagnet som när den är aktiverad drar tillbaka fjäderelementet så att pivotelementet frigörs från det öppna utrymmet mellan de båda nämnda låsblocken. Den del som är ansluten till rotorbladet frigörs således från den del som är ansluten till rotornavet, och rotorbladet är fritt att rotera. " KORT F IGURBESKRIVNIN G Fig. 1 utgör en perspektivvy av ett delvis schematiskt rotomav i en vindturbin, vilken vy visar den inre konstruktionen och en föredragen version av en låsanordning enligt uppfinningen, Fig. 2 utgår en perspektivvy av en låsanordning enligt ett föredraget exempel på uppfinningen, vilken vy visar bladlåsningsanordningen i ett lås läge, Fig. 3A-3C visar i serie hur en bladlåsningsanordning enligt ett föredraget exempel i på uppfinningen går från ett olåst läge till ett låst läge, F ig. 4A utgör en planvy av en utföringsforrn av uppfinningen, och Fig. 4B utgör en tvärsnittsvy av utfóringsforrnen enligt Fig. 4A längs linjen A-A.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Nedanstående beskrivning och exemplen däri ges endast i syfte att beskriva och illustrera vissa utfóringsforrner av uppfinningen och är inte avsedda att på något sätt begränsa omfattningen på uppfinningen. ' 534 292 Fig. 1 visar ett rotomav 2 i ett vindkraftverk med tre pitchlager 4, vart och ett för mottagande av ett turbinblad (visas ej). Varje pitchlager 4 innefattar en ringformad fläns 22 som är ansluten till navet 2, och en ringformad lagerring 41 som är konfigurerad för operativ sammankoppling med rotorbladet. Ett pitchlager 4 ses innefatta en låsanord- ning l enligt föreliggande uppñnning. Låsanordningen 1 IFig. 1 visas i låst läge, vilket förhindrar bladet (visas ej) från att rotera runt sin längsgående axel relativt rotomavet 2.

Såsom visas i Fig. 1 innefattar låsanordningen 1 en navdel 10, som är ansluten till flänsen 22, och en bladdel 1 1, som är ansluten till rotorbladets lagening 41. Varje del respektive ll innefattar en monteringsplatta, varav en monteringsplatta 21 är permanent fast vid navets 2 fläns 22, och den andra monteringsplattan 31 är pennanent fast vid rotorbladets lagerring 41. De båda delarna 10, 1 I är hopkopplade medelst en snäppmekanism, medelst vilken pitchlagret 4 låses i ett förutbestämt läge, vilket förutbestämda läge beror på var på pitchlagret 4 som låsanordningen 1 är fast.

Vidare visar Fig. 2 de föredragna detaljema i bladlåsningsanordningen 1. Anordningen ses -återigen i låst läge, varvid de båda delarna 10, ll är hopkopplade medelst en snäpp- mekanism. Plattan 21, som är pennanent fast vid flänsen 22, innefattar ett utskjutande i pivotelement 210 som är monterat vid och hålls på plats av ett fasthållningsblock 211.

Pivotelementet 210 pressas kontinuerligt mot plattan 31 medelst ett fjäderelement 213.

Plattan 213 är pennanent fast vid rotorbladets lagerring 41. Mer specifikt pressas pivotelementet 210 in i ett öppet utrymme som definieras av de båda låsblocken 310, 311 som är monterade på plattan 31, som är pennanent ansluten till lagerringen 41. De båda låsblocken 310, 31 1 är placerade så att de tar emot och håller kvar pivotelementet 210, och fasthållningsblocket 211 som leder till pitchlagret 4 fixeras och turbinbladet (visas ej) och rotomavet 2 låses relativt varandra. Dessutom innefattar låsanordningen enligt föreliggande uppfimiing företrädesvis sensorer 12, 13. En sensor 12 anger pivotelementets läge (upplyft eller nedsänkt) och en sensor 13 anger läget på den monteringsplatta 21 som är fast vid navet relativt läget på den monteringsplatta 31 som är fast vid rotorbladet, vilket innebär att sensorn 13 anger huruvida anordningen 1 befinner sig i ett låst eller ett olåst läge.

Fig. 3A-3C visar i serie hur låsning av ett turbinblad med en låsanordning 1 enligt föreliggande uppñnning uppnås med nämnda snäppmekanísm. I Fig. 3A ses två delar , 11 med sina respektive monteringsplattor 21, 31 i en låsanordning 1 i olåst läge, varvid rotorbladets lagerring 41 vrids i förhållande till navet 2 på sådant sätt att de båda nämnda delarna 10, 11 kopplas isär och separeras från varandra. Fjäderelementet 213 534 292 tvingar kontinuerligt pivotelementet 210 mot lagerringen 41, så att åtminstone ett parti av det utskjutande pivotelementet 210 kontinuerligt vídrör nämnda lagerring 41.

Pivotelementet 210 är monterat på ett fasthållningsblock 211 och kan svänga runt sin fasthållningsaxel. ' Såsom framgår avlFig. 3B har rotorbladet vridit sig relativt rotomavet 2 och följaktligen har lagerringen 41 flyttat 'si g relativt flänsen 22 på sådant sätt att monteringsplattan 31 har närmat sig monteringsplattan 21. F örflyttningen leder till att det främre låsblocket 310 kommer in i och under det utskjutande elementet 210 och tvingar det att svänga uppåt. Detta underlättas beroende på den företrädesvis rampliknande formen på låsblocket 310, som tillåter pivotelementet 210 att glida upp och på den övre ytan av låsblocket 310, Såsom framgår av Pig. ss. i Slutligen visar Fig. 3C låsanordningen 1 enligt en fóredragen aspekt på uppfinningen i låst läge efter att snäppmekanismen har aktiverats. Här har lagerringen 41 vridit sig en bit längre jämfört med Fig. 2B vilket förmår pivotelementet 210 att glida ytterligare på ovansidan av det rampliknande låsblocket 310 tills, vid en punkt, pivotelementet glider över och korsar kanten på blocket 310 och snäpper in i utrymmet mellan de båda på avstånd från varandra befintliga låsblocken 310, 311. Snäppmekanismen uppnås tack vare fjäderelementet 213, som pressar pivotelementet 210 nedåt under hela processen.

Ett spår 312 i plattan 31 som är anordnat direkt efter låsblocket 310 är dimensionellt anpassat till pivotelementets 210 form för att ta emot och hålla kvar detsamma.

När turbinbladet väl befinner sig i ett låst läge, hindras det från att vrida sig »ytterligare på åtminstone tre sätt. För det forsta håller fjäderkraften pivotelementet 210 pressat nedåt relativt flänsen 22. För det andra ligger pivotelementets 210 spetsparti intill den “ bakre vertikala kanten på låsblocket 310 som stoppar vridning i en riktning, och för det tredje befinner sig fasthå11ningsblocket21l intill låsanordningens 1 andra låsblock 311, som stoppar vridning i den andra riktningen.

Pivotelementet 210 och fasthållningsblocket 211 matchar tillsammans väsentligen utrymmet mellan de båda låsblocken 310, 311. När plattoma 21, 31, som är anslutna till flänsen 22 respektive lagerringen 41 väl bringats intill varandra och sammanlänkats såsom i Fig. 3C, kommer rotorbladet att fixeras relativt navet 2 och kan inte vrida sig nmt sin längsgående axel. Bladets pitchvinkel låses således. 534 292 För att låsa upp anordningen 1 enligt uppfinningen dras pivotelementet 210 tillbaka från utrymmet mellan låsblocken 310, 31 1 genom svängning uppåt relativt lagerringen 41.

Ett sådant tillbakadragande kan uppnås exempelvis genom integrering av en elektro- magnet med fjäderelementet 213. Elektromagneten kan aktiveras så att fjädern dras tillbaka och lyfter pivotelementet 210 från ett låst läge mellan låsblocken 310, 311.

Fig. 4A-B visar låsanordningens 1 navdel 10, som är permanent ansluten till rotornavets 2 fläns 22. Fig. 4A utgör en planvy däröver och visar monteringsplattan 21 uppifrån, och Fig. 4B utgör en tvärsnittsvy längs linjen A-A i Fig. 4A. Här framgår att fjäderelementet 213 är monterat i ett tjäderhus 214 och är dessutom anslutet till pivotelementet 210 medelst en stång 215, som är fast vid den övre sidan av nämnda pivotelement 21 0.

Uppfinningen skall inte anses begränsad till de ovan beskrivna utforingsformema utan kan varieras inom ramen for bifogade krav. Pivotelementet 210 kan exempelvis ha annan form än den häri beskrivna, och ett vindkraftverk kan innefatta fler än en installerad bladlåsningsanordning 1. Många andra variationer är också möjliga, såsom lätt inses av fackmän inom området.

Claims (13)

534 292 PATENTKRAV

1. Låsanordning för att låsa ett turbinblad på ett vindkraftverk i en förutbestämd 10 15 20 25 30 35 bladvinkel vilket vindkraftverk omfattar ett nav (2) anordnad att stödja åtminstone ett turbinblad, varvid nämnda låsanordning (1) för turbinbladet är kopplad till navet (2) genom en lagring (4) anordnad så att bladvinkeln hos nämnda åtminstone ett blad ärjusterbar genom att vrida bladet runt sin longitudinella axel relativt navet (2), k ä n n e t e c k n a d av att nämnda låsanordning (1) omfattar en mekanisk insnäppningsmekanism som i en låst i position förhindrar det åtminstone ett bladet från att vridas runt sin longitudinella axel och därigenom fixerar bladet i nämnda förutbestämda bladvinkel, där nämnda låsanordning ( 1) omfattar en navdel (10) som är perrnanent fäst vid navet (2) och enbladdel (11) som är permanent fäst vid turbinbladet, vilka delar (10, 11) i en låst position är sammankopplade med varandra via nämnda insnäppningsmekanism för att förhindra vidare vridning av turbinbladet i någon riktning.

2. . Låsanordning enligt krav 1, varvid nämnda förutbestämda bladvinkel motsvaras av en flöjlad position av det åtminstone ett turbinbladet.

3. . Låsanordning enligt krav 1 eller 2, varvid bladdelen (11) omfattar åtminstone ett första (310) och ett andra (31 1) låsblock monterade på ett visst avstånd från varandra och därigenom definierar ett öppet utrymme, samt varvid navdelen (10) omfattar ett utskjutande element (210) som är dimensionerat för att väsentligen passa in i det öppna utrymmet som definieras av låsblocken (310, 311), och där den låsta positionen motsvaras av ett läge där nämnda utskjutande element (210) är positionerat i nänmda öppna utrymme.

4. . Låsanordning enligt krav 3, varvid det utskjutande elementet är ett pivotelement (210) som kontinuerligt pressas i en riktning mot en kugglagring (41) hos turbinbladet.

5. . Låsanordning enligt krav 3 eller 4, varvid det utskjutande elementet (210) kontinuerligt pressas in i nämnda öppna utrymme som är definierat av låsblocken (310, 311) för att därigenom sammankoppla navet (10) och bladdelen (1 1) med varandra och förhindra vidare vridning av turbinbladet i förhållande till navet (2). 10 15 20 25 30 534 292

6. . Låsanordning enligt krav 5, van/id det utskjutande elementet kontinuerligt pressas av kraften hos ett fiäderelement (213).

7. . Låsanordning enligt något krav 3 - 6, omfattande medel för att lösgöra navet (10) och bladdelen (11) från varandra genom att bringa nämnda utskjutande element (210) att röra sig i en riktning bort ifrån nämnda öppna utrymme.

8. . Låsanordning enligt krav 6 eller 7, varvid medlet för att lösgöra navdelen (10) och bladdelen (11) från varandra omfattas av en elektromagnet, vilken är anordnad att vid aktivering kontrahera nämnda fjäderelement (213) så att nämnda utskj utande element (210) bringas att röra sig bort från nämnda öppna utrymme.

9. . Metod för att låsa ett turbinblad hos ett vindkraftverk i en förutbestämd bladvinkel omfattande stegen att: a. tillhandahålla ett vindkraftverk med ett nav (2) och åtminstone ett turbinblad där bladroten hos det åtminstone ett bladet är kopplat till navet via en kugglagring (4); kännetecknad av att b. montera en låsanordning (1) för turbinbladet enligt något av föregående krav i en förutbestämd position på lagringen (4) mellan bladroten och navet (2); c. justera det åtminstone ett bladet genom att vrida det runt sin longitudinella axel relativt navet (2) till en förutbestämd position i vilken insnäppriingsmekanismen hos nämnda anordning (1) för att låsa turbinbladet aktiveras och låser bladvinkeln hos bladet i nämnda förutbestämda position.

10. Metod enligt krav 9, varvid den förutbestämda positionen för att montera närrmda låsanordning på turbinbladet motsvarar en position där nämnda turbinblad är i ett flöjlat läge.