WO1999023384A1 - Verstellungsantrieb für rotorblätter von windkraftanlagen - Google Patents

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WO1999023384A1
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Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting rotor blades rotatably mounted on a rotor hub of a wind turbine with a drive for rotating the rotor blades.
  • Wind turbines are systems that are exposed to high loads.
  • One method of reducing the forces acting on the system is to use a rotor blade adjustment.
  • the rotor blade adjustment can also be used as a braking system in that the rotor blades are turned in the direction of the sail position to switch off the wind turbine, and the system loses power or speed.
  • the rotor blades if they are not held in place, the rotor blades have a tendency to twist due to inertial or gravitational forces (the center of gravity of the rotor blades lies outside their axis of rotation) and external wind forces.
  • the wind forces cause the rotor blades to twist in the direction of the sail position and the mass forces twist in both directions according to the respective position of the rotor blades during a rotor revolution, the mass forces usually predominating. Rotation of the rotor blades beyond the feathering position is usually limited by a mechanical stop.
  • the rotor blades are therefore not held firmly, they execute an oscillating rotary movement about their axis of rotation over the course of a rotor revolution, as a result of which the wind power plant cannot be brought to a standstill by the wind forces.
  • the rotor blade adjustment is usually carried out by a central linear drive in combination with a mechanical linkage.
  • Newer systems use a mechanical / electrical or mechanical / hydraulic single sheet adjustment.
  • each rotor blade is adjusted individually and the synchronism of the rotor blade adjustment is realized by means of a control unit.
  • the advantage of a single blade adjustment is that if one drive unit fails, the remaining drive units are still operational, in order to turn these rotor blades in the feathered position, in order to safely stop the system bring.
  • the invention has for its object to provide a rotor blade adjustment in which the rotation of the rotor blades is possible with less technical effort if the power supply fails in the feathering position.
  • the lock is deactivated in normal operation and is activated when the power supply fails, which means that the rotor blades can only turn to the feathering position and are held there until the system has come to a standstill.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the backstop of FIG. 3 and
  • FIG. 6 shows an embodiment of a rotor blade bearing and a rotor blade in order to achieve an increased restoring torque of the rotor blades.
  • a rotor blade 1 shows the embodiment of a rotor blade adjustment most frequently used in wind turbines.
  • a rotor blade 1 is attached to an inner ring of a pivot bearing 2. For reasons of clarity, only one rotor blade 1 is shown. Usually, however, more than one rotor blade 1, usually three rotor blades 1, are provided.
  • the outer ring of this rotary bearing 2 is screwed to a rotating rotor hub 3.
  • the linear movement of a push rod 5 is converted into a rotary movement of the rotor blades 1 by means of a mechanical linkage 4.
  • the push rod 5, which also rotates with the rotor is mounted in a rotor shaft 6 and a gear 7.
  • a non-rotating hydraulic cylinder 8 initiates the linear movement against the force of a spring 9 in the push rod 5, a thrust bearing 10 decoupling the rotating push rod 5 from the non-rotating components such as spring 9 and hydraulic cylinder 8 in the direction of rotation. If the power supply to the system fails, the rotor blades 1 are moved by the spring 9 via the linkage
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a rotor blade adjustment of the prior art.
  • the rotor blade 1 is fastened to rotary bearings 11 with an internal toothing.
  • a geared motor 12 with a pinion 13, which rotates the rotor blade 1, is assigned to each rotor blade 1.
  • Each geared motor 12 is controlled via a converter 14. Power is supplied in normal operation for all drive units via a line 15 and a slip ring 16.
  • a control unit 18 ensures the synchronism of the rotor blades 1. In the event of a failure of this power supply, each converter 14 is supplied separately from a battery emergency power supply 17, as a result of which the rotor blades 1 can also be brought into a feathered state in this case.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a rotor blade adjustment according to the present invention.
  • the rotor blade 1 is fastened to a rotary bearing 2 with an internal toothing 11.
  • the outer ring of this rotary bearing 2 is screwed to the rotating rotor hub 3.
  • Each rotor blade 1 (usually three rotor blades 1) is rotated separately by means of the geared motor 12 and the pinion 13.
  • Each geared motor 12 is controlled via a converter 14. Power is supplied to all drive units via line 15 and slip ring 16. If this power supply fails, a lock 19 connected to geared motor 12 means that the rotor blades can only rotate in the direction of the feathering position.
  • FIG. 4 shows a first embodiment according to the invention of the lock 19 from FIG. 3, which is designed as a backstop.
  • the geared motor 12 has a gear 20, a stator 21 and a rotor with an extended rotor shaft 22.
  • the backstop 19 has a housing 23 which is fixedly connected to the stator 21 and a lower part 24 of a freewheel which is likewise permanently connected to the stator 21.
  • An upper part 41 of the freewheel has a clutch part 25 with a brake lining 26 on the side facing away from the lower part 24.
  • the coupling part 25 is freely rotating and axially displaceable on the rotor shaft 22.
  • the coupling part 25 and the lower part 24 have a sawtooth-like profile 38 on the mutually facing sides, which allows mutual rotation only in one direction.
  • the upper part 41 also has a brake disc 27, which is also axially displaceable but connected to the rotor shaft 22 in a rotational test.
  • the rotor shaft 22 has a plate-shaped end 28.
  • a spring 29 is prestressed under pressure between the plate-shaped end 28 and the brake disc 27.
  • the brake disc 27 is lifted from the brake lining 26 by an electromagnet 30 against the force of the spring 29, as a result of which the geared motor 12 can be freely rotated in both directions.
  • the brake disc 27 and the brake pad 26 is omitted and the spring 29 presses on the coupling part 25, and that the coupling part 25 is attracted directly by the electromagnet 30.
  • the coupling part 25 must then of course be non-rotatably connected to the shaft 22.
  • the electromagnet 30 is automatically deactivated, as a result of which the brake disc 27 is pressed against the brake lining 26 by the force of the spring 29, so that the clutch part 25 of the freewheel is connected to the rotor shaft 22 in a rotationally fixed manner. Due to the sawtooth-like profile 38 of the coupling part 25 and the lower part 24 of the freewheel as well as due to the axially displaceability of the coupling part 25 against the force of the spring 29, the rotor shaft 22 of the motor 12 and in the sequence of the rotor blade 1 is only in the sail position up to one mechanical stop rotatable.
  • the geared motor 12 in turn has a gear 20, a stator 21 and a rotor with an extended rotor shaft 22.
  • the lock 19 has the housing 23 which is fixedly connected to the stator 21 and a lower part 24 which is likewise fixedly connected to the stator 21 and to which a brake lining 31 is fastened.
  • the brake disc 27, which forms the upper part 41 of the lock, is here also axially displaceable and non-rotatably connected to the rotor shaft 22.
  • the rotor shaft 22 has a plate-shaped end 28, and the spring 29 is biased between the plate-shaped end 28 and the brake disc 27 under pressure.
  • the electromagnet 30 lifts the brake disc 27 against the force of the spring 29 from the brake lining 31, as a result of which the geared motor 12 can be freely rotated in both directions. If the electromagnet 30 is deactivated, the brake disc 27 is pressed against the brake lining 31 by the force of the spring 29, whereby the brake lining 31 is connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft 22, thereby preventing the rotor shaft 22 from rotating.
  • the electromagnet 30 of the lock of each individual geared motor 12 is supplied with power separately and also operated individually by means of a control unit.
  • the electromagnet 30 is activated only in the area during the rotation of the rotor, and the brake disc 27 is thereby lifted off the brake pad 31 in which the rotor blades - due to the combination raised, in which the rotor blades - due to the combination of external wind forces and mass forces - move towards the feathering position.
  • the result of this is that the rotor blades only move in the direction of the feathering position, and the rotor is braked continuously.
  • an emergency power supply in the form of a battery 17 is provided for the power supply of the electromagnets 30 and the control, which, however, can be smaller than the battery 17 in the prior art, in which the battery 17 consumes the energy, due to the relatively low power requirement for the active turning of the rotor blades 1 to the feathering position and the holding of the rotor blades 1 in this position until the system has come to a complete standstill.
  • a battery 17 (which is provided anyway in the embodiment of FIG. 5) is used to at least partially, e.g. by 10 ° to 20 ° from the operating position in the direction of the sail position in order to prevent the rotor from braking as quickly as possible or to accelerate further in strong wind gusts.
  • the backstop 19 is activated in the embodiment of FIG. 4, which prevents the rotor blades 1 from subsequently turning back into the operating position.
  • the embodiment of FIG. 5 after this rotation of the rotor blades 1 by preferably 10 ° to 20 °, depending on whether the inertial forces are causing rotation in the sail position or not, the
  • Lock 19 kept open or activated.
  • Fig. 6 shows embodiments of rotor blade bearing and rotor blade in the feathered position, with which an increased restoring moment of the rotor blades 1 can be achieved.
  • the rotor blade 1 is fastened to a rotary bearing 32.
  • the outer ring of this rotary bearing 32 is screwed to the rotating rotor hub 3.
  • the rotary bearing 32 has a screw-on surface for the rotor blades 1 that is slightly inclined (approximately 1 ° to 2 °) with respect to the screw-on surface to the rotor hub 3
  • Rotary bearing 32 also inclined by this angle ⁇ . It is thereby achieved that the force vector 35 resulting from the external wind forces acts outside the axis of rotation 34, whereby an additional torque 36 acts about the axis of rotation 34 in the direction of the sail position.
  • an additional weight 37 can be attached to the end edge of the rotor blades 1, which also causes an additional torque about the axis of rotation 34 which, depending on the position of the rotor blade 1, causes a rotation in the direction of the working position or sail position during a rotor revolution. Since, in the event of a power supply failure, the lock only allows the rotor blades 1 to rotate in the direction of the feathering position and blocks the opposite direction, these measures result in an accelerated turning of the rotor blades 1 in the direction of the feathering position and thus accelerate the braking of the rotor.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Verstellen von an einer Rotornabe einer Windkraftanlage drehbar gelagerten Rotorblättern (1) weist einen Antrieb (12) zum Verdrehen der Rotorblätter auf. Die Rotorblattverstellung kann auch als Bremssystem eingesetzt werden, indem die Rotorblätter (1) zur Abschaltung der Windkraftanlage in Richtung Segelstellung verdreht werden, und so die Anlage an Leistung bzw. Drehzahl verliert. Um das Abbremsen der Anlage mittels Rotorblattverstellung auch bei Ausfall der Leistungsversorgung sicherzustellen, ist mit den Rotorblättern (1) eine aktivierbare Rücklaufsperre (19) verbunden, welche ein Verdrehen der Rotorblätter (1) aus der Segelstellung in die Betriebsstellung verhindert. Die Sperre (19) ist im Normalbetrieb deaktiviert und wird bei Ausfall der Leistungsversorgung automatisch aktiviert, wodurch sich die Rotorblätter (1) nur mehr in die Segelstellung drehen können und dort gehalten werden, bis die Anlage zum Stillstand gekommen ist.

Description

VERSTELLUNGSANTRIEB FÜR ROTORBLÄTTER VON WINDKRAFTANLAGEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen von an einer Rotornabe einer Windkraftanlage drehbar gelagerten Rotorblättern mit einem Antrieb zum Verdrehen der Rotorblätter.
Windkraftanlagen sind Anlagen, die hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Eine Methode, die auf die Anlage wirkenden Kräfte zu reduzieren, ist der Einsatz einer Rotorblattverstellung. Neben dem Effekt der Lastreduktion kann die Rotorblattverstellung auch als Bremssystem eingesetzt werden, indem die Rotorblätter zur Abschaltung der Windkraftanlage in Richtung Segelstellung verdreht werden, und so die Anlage an Leistung bzw. Drehzahl verliert.
Grundsätzlich haben die Rotorblätter, soferne sie nicht festgehalten werden, die Tendenz, sich bedingt durch Massenkräfte bzw. Schwerkräfte (der Massenschwerpunkt der Rotorblätter liegt außerhalb ihrer Drehachse) und äußere Windkräfte zu verdrehen. Die Windkräfte bewirken hierbei eine Verdrehung der Rotorblätter in Richtung Segel - Stellung und die Massenkräfte eine Verdrehung in beide Richtungen entsprechend der jeweiligen Position der Rotorblätter während einer Rotorumdrehung, wobei die Massenkrafte meist überwiegen. Eine Verdrehung der Rotorblätter über die Segelstellung hinaus wird üblicherweise durch einen mechanischen Anschlag begrenzt. Werden daher die Rotorblätter nicht festgehalten, so führen sie über den Verlauf einer Rotorumdrehung eine pendelnde Drehbewegung um ihre Drehachse aus, wodurch die Windkraftanlage bedingt durch die Windkräfte nicht zum Stillstand gebracht werden kann.
Bei Anlagen entsprechend dem Stand der Technik, welche großteils drei Rotorblätter haben, wird die Rotorblattverstellung meist durch einen zentralen Linearantrieb in Kombination mit einem mechanischen Gestänge ausgeführt. Neuere Systeme bedienen sich einer mechanisch/elektrischen bzw. mechanisch/hydraulischen Einzelblattver- Stellung. Bei diesen Systemen wird jedes Rotorblatt einzeln verstellt und mittels einer Steuerungseinheit der Gleichlauf der Rotorblattverstellung realisiert. Der Vorteil einer Einzelblattverstellung ist, daß bei Ausfall einer Antriebseinheit die restlichen Antriebseinheiten noch einsatzfähig sind, um diese Rotorblätter in Segelstellung zu verdrehen, um die Anlage sicher zum Stillstand bringen .
Um das Abbremsen der Anlage mittels Rotorblattverstellung auch bei Ausfall der Leistungsversorgung sicherzustellen, ist diese bei Anlagen des Standes der Technik zB. mit einer Batterie-Notstrom- versorgung ausgestattet oder die Rotorblätter werden gegen Federkraft oder Hydraulikdruck in die Arbeitsposition gebracht, womit eine Rückstellung der Rotorblätter in die Segelstellung in jedem Fall gewährleistet ist.
Die Ausstattung einer Rotorblattverstellung mit einer Batterie- Notstromversorgung ist mit relativ hohen Kosten verbunden, da die für das Verdrehen in die bzw. das Halten der Rotorblätter in der Segelstellung bis zum Stillstand der Anlage erforderlichen Batterien eine nicht unbeträchtliche Leistung bzw. Kapazität aufweisen müssen.
Im Falle einer Verstellung der Rotorblätter gegen Federkraft oder Hydraulikdruck sind entsprechend aufwendige mechanische und hydraulische Vorrichtungen notwendig, wobei die Rotorblattverstellung auch für höhere Lasten auszulegen ist, da auch die Federkraft oder die Kraft der Hydraulik überwunden werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotorblattverstellung zur Verfügung zu stellen, bei der das Verdrehen der Rotorblätter bei Ausfall der Leistungsversorgung in die Segelstellung mit geringerem technischem Aufwand möglich ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Die Sperre ist im Normalbetrieb deaktiviert und wird bei Ausfall der LeistungsVersorgung aktiviert, wodurch sich die Rotorblätter nur mehr in die Segelstellung drehen können und dort gehalten werden, bis die Anlage zum Stillstand gekommen ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs- beispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Es zeigen: Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsformen von Rotorblattverstelleinrich- tungen gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3 eine Ausführungsform der Rotorblattverstellung gemäß vorlie- gender Erfindung,
Fig. 4 eine Ausführungsform der Rücklaufsperre von Fig. 3,
Fig.5 eine weitere Ausführungsform der Rücklaufsperre von Fig. 3 und
Fig. 6 eine Ausführungsform einer Rotorblattlagerung und eines Rotorblattes, um ein erhöhtes Rückstellmoment der Rotorblätter zu erzielen.
Fig. 1 zeigt die bei Windkraftanlagen am häufigsten verwendete Ausführungsform einer Rotorblattverstellung. Ein Rotorblatt 1 ist an einem Innenring eines Drehlagers 2 befestigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Rotorblatt 1 eingezeichnet. Üblicherweise sind aber mehr als ein Rotorblatt 1, meist drei Rotorblätter 1, vorgesehen. Der Außenring dieses Drehlagers 2 ist mit einer rotierenden Rotornabe 3 verschraubt. Mittels eines mechanischen Gestänges 4 wird die Linearbewegung einer Schubstange 5 in eine Drehbewegung der Rotorblätter 1 umgewandelt. Die mit dem Rotor mitrotierende Schubstange 5 ist in einer Rotorwelle 6 und einem Getriebe 7 gela- gert . Ein sich nicht drehender Hydraulikzylinder 8 leitet die Linearbewegung gegen die Kraft einer Feder 9 in die Schubstange 5 ein, wobei ein Drucklager 10 die rotierende Schubstange 5 von den nicht rotierenden Bauteilen wie Feder 9 und Hydraulikzylinder 8 in Drehrichtung entkoppelt. Bei einem Ausfall der Leistungsversorgung der Anlage werden die Rotorblätter 1 von der Feder 9 über das Gestänge
4, 5 in die Segelstellung gedreht.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Rotorblattverstellung des Standes der Technik. Das Rotorblatt 1 ist an Drehlagern 11 mit einer Innenverzahnung befestigt. Der Außenring dieses Drehlagers
11 ist mit der rotierenden Rotornabe 3 verschraubt. Jedem Rotorblatt 1 ist ein Getriebemotor 12 mit einem Ritzel 13 zugeordnet, der das Rotorblatt 1 verdreht. Jeder Getriebemotor 12 wird über jeweils einen Umrichter 14 angesteuert. Die Leistungsversorgung erfolgt im Normalbetrieb für alle Antriebseinheiten über eine Leitung 15 und einen Schleifring 16. Eine Steuereinheit 18 gewährleistet den Gleichlauf der Rotorblätter 1. Im Falle eines Ausfalles dieser Leistungsversorgung wird jeder Umrichter 14 getrennt von einer Batterie-Notstromversorgung 17 versorgt, wodurch die Rotorblätter 1 auch in diesem Fall in Segelstellung gebracht werden können.
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Rotorblattverstellung gemäß vorliegender Erfindung. Das Rotorblatt 1 ist, wie an sich bekannt, an einem Drehlager 2 mit einer Innenverzahnung 11 be- festigt. Der Außenring dieses Drehlagers 2 ist mit der rotierenden Rotornabe 3 verschraubt . Mittels des Getriebemotors 12 und des Ritzels 13 wird jedes Rotorblatt 1 (üblicherweise drei Rotorblätter 1) separat verdreht. Jeder Getriebemotor 12 wird über jeweils einen Umrichter 14 angesteuert. Die Leistungsversorgung erfolgt für alle Antriebseinheiten über die Leitung 15 und den Schleifring 16. Bei einem Ausfall dieser Leistungsversorgung bewirkt eine mit dem Getriebemotor 12 verbundene Sperre 19, daß sich die Rotorblätter nur in Richtung Segelstellung verdrehen können.
Fig. 4 zeigt eine erste, erfindungsgemäße Ausführungsform der Sperre 19 von Fig. 3, die als Rücklaufsperre ausgeführt ist. Der Getriebemotor 12 weist ein Getriebe 20, einen Stator 21 und einen Rotor mit verlängerter Rotorwelle 22 auf. Die Rücklaufsperre 19 weist ein mit dem Stator 21 fest verbundenes Gehäuse 23 und einen ebenfalls mit dem Stator 21 fest verbundenen Unterteil 24 eines Freilaufes auf. Ein Oberteil 41 des Freilaufes weist einen Kupplungsteil 25 mit einem Bremsbelag 26 auf der vom Unterteil 24 abgewandten Seite auf. Der Kupplungsteil 25 ist frei drehend und achsial verschiebbar auf der Rotorwelle 22 gelagert. Der Kupplungsteil 25 und der Unterteil 24 weisen auf den einander zugewandten Seiten ein sägezahnartiges Profil 38 auf, das eine gegenseitigte Verdrehung nur in eine Richtung erlaubt. Der Oberteil 41 weist weiters eine Bremsscheibe 27 auf, die ebenfalls achsial verschiebbar jedoch drehtest mit der Rotorwelle 22 verbunden ist. Die Rotorwelle 22 hat ein plattenförmi- ges Ende 28. Eine Feder 29 ist zwischen dem plattenförmigen Ende 28 und der Bremsscheibe 27 auf Druck vorgespannt. Zur Rotorblattverstellung im Normalbetrieb wird die Bremsscheibe 27 von einem Elektromagnet 30 gegen die Kraft der Feder 29 vom Bremsbelag 26 abgehoben, wodurch der Getriebemotor 12 in beide Richtungen frei drehbar ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, daß die Bremsscheibe 27 und der Bremsbelag 26 entfallen und die Feder 29 auf den Kupplungsteil 25 drückt, sowie daß der Kupplungsteil 25 direkt vom Elektromagnet 30 angezogen wird. Der Kupplungsteil 25 muß dann natürlich drehfest mit der Welle 22 verbunden sein.
Bei Ausfall der Leistungsversorgung wird der Elektromagnet 30 automatisch deaktiviert, wodurch die Bremsscheibe 27 durch die Kraft der Feder 29 gegen den Bremsbelag 26 gedrückt wird, sodaß der Kupplungsteil 25 des Freilaufes drehfest mit der Rotorwelle 22 verbunden ist. Durch das sagezahnartige Profil 38 des Kupplungsteiles 25 und des Unterteiles 24 des Freilaufes sowie durch die gegen die Kraft der Feder 29 achsiale Verschiebbarkeit des Kupplungsteiles 25 ist die Rotorwelle 22 des Motors 12 und in der Folge des Rotorblattes 1 nur mehr in Richtung Segelstellung bis zu einem mechanischen Anschlag verdrehbar.
Fig. 5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Rücklaufsperre von Fig. 3. Der Getriebemotor 12 weist wiederum ein Getriebe 20, einen Stator 21 und einen Rotor mit verlängerter Rotor- welle 22 auf. Die Sperre 19 weist das mit dem Stator 21 fest verbundene Gehäuse 23 und einen ebenfalls mit dem Stator 21 fest verbundenen Unterteil 24, an dem ein Bremsbelag 31 befestigt ist, auf. Die Bremsscheibe 27, die den Oberteil 41 der Sperre bildet, ist hier ebenfalls achsial verschiebbar und drehfest mit der Rotorwelle 22 verbunden. Die Rotorwelle 22 hat ein plattenförmiges Ende 28, und die Feder 29 ist zwischen dem plattenförmigen Ende 28 und der Bremsscheibe 27 auf Druck vorgespannt. Der Elektromagnet 30 hebt die Bremsscheibe 27 im Normalbetrieb gegen die Kraft der Feder 29 vom Bremsbelag 31 ab, wodurch der Getriebemotor 12 in beide Richtungen frei drehbar ist. Im Falle einer Deaktivierung des Elektromagneten 30 wird die Bremsscheibe 27 durch die Kraft der Feder 29 gegen den Bremsbelag 31 gedrückt, womit dieser bzw. der Stator 21 drehfest mit der Rotorwelle 22 verbunden ist, wodurch eine Verdrehung der Rotorwelle 22 verhindert wird. Der Elektromagnet 30 der Sperre jedes einzelnen Getriebemotors 12 wird getrennt mit Strom versorgt und mittels einer Steuerungseinheit auch individuell betätigt. Bei Ausfall der Leistungsversorgung für die Getriebemotore wird während des Umlaufes des Rotors der Elektromagnet 30 nur in dem Bereich aktiviert und dadurch die Bremsscheibe 27 vom Bremsbelag 31 abge- hoben, in dem sich die Rotorblätter - bedingt durch die Kombination hoben, in dem sich die Rotorblätter - bedingt durch die Kombination aus äußeren Windkräften und Massenkräften - in Richtung Segelstellung bewegen. Damit wird erreicht, daß sich die Rotorblätter nur in Richtung Segelstellung bewegen, und so eine kontinuierliche Ab- bremsung des Rotors erfolgt. Für die Leistungsversorgung der Elek- tromagnete 30 und der Steuerung ist in diesem Fall eine Notstromversorgung in Form einer Batterie 17 vorgesehen, die allerdings aufgrund des relativ kleinen Leistungsbedarfs kleiner als die Batterie 17 beim Stand der Technik ausfallen kann, bei dem die Batterie 17 die Energie für das aktive Verdrehen der Rotorblätter 1 bis in die Segelstellung und das Halten der Rotorblätter 1 in dieser Stellung bis zum vollständigen Stillstand der Anlage liefern muß.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß eine (bei der Ausführungsform von Fig. 5 ohnedies vorgesehene) Batterie 17 dafür verwendet wird, die Rotorblätter 1 wenigstens teilweise, z.B. um 10° bis 20°, aus der Betriebsstellung in Richtung Segelstellung zu verdrehen, um ein möglichst rasches Abbremsen bzw. bei starken Windböen ein weiteres Beschleunigen des Rotors zu ver- hindern. Gleichzeitig wird bei der Ausführungsform von Fig. 4 die Rücklaufsperre 19 aktiviert, die ein anschließendes Zurückdrehen der Rotorblätter 1 in die Betriebsstellung verhindert. Bei der Ausführungsform von Fig. 5 wird nach diesem Verdrehen der Rotorblätter 1 um vorzugsweise 10° bis 20°, je nachdem, ob die Massenkräfte gerade ein Verdrehen in die Segelstellung bewirken oder nicht, die
Sperre 19 offen gehalten oder aktiviert.
Anstatt der dargestellten und beschriebenen Bremsbeläge 26, 31, die mit einer Bremsscheibe 27 zusammenwirken, können natürlich auch formschlüssige Verbindungsmittel, wie z.B. Klauenkupplungen, vorgesehen sein, wodurch die Feder 29 und entsprechend auch der Elektromagnet 30 schwächer ausgeführt werden können.
Fig. 6 zeigt Ausführungsformen von Rotorblattlagerung und Rotorblatt in Segelstellung, mit denen ein erhöhtes Rückstellmoment der Rotorblätter 1 erzielt werden kann. Das Rotorblatt 1 ist an einem Drehlager 32 befestigt. Der Außenring dieses Drehlagers 32 ist mit der drehenden Rotornabe 3 verschraubt. Das Drehlager 32 hat eine gegenüber der Anschraubtl che zur Rotornabe 3 geringfügig (ca. 1° bis 2°) geneigte Anschraubtlache für die Rotorblätter 1. Damit ist die Drehlager 32 ebenfalls um diesen Winkel α geneigt. Man erreicht dadurch, daß der durch die äußeren Windkräfte resultierende Kraftvektor 35 außerhalb der Drehachse 34 angreift, wodurch ein zusätzliches Drehmoment 36 um die Drehachse 34 in Richtung SegelStellung wirkt.
Alternativ oder zusätzlich kann man an der Endkante der Rotorblätter 1 ein Zusatzgewicht 37 befestigen, das auch ein zusätzliches Drehmoment um die Drehachse 34 bewirkt, welches in Abhängigkeit von der Position des Rotorblattes 1 während einer Rotorumdrehung ein Verdrehen in Richtung Arbeitsposition oder Segelstellung bewirkt. Da bei Ausfall der Leistungsversorgung die Sperre nur ein Verdrehen der Rotorblätter 1 in Richtung Segelstellung zuläßt und die Gegenrichtung sperrt, bewirken diese Maßnahmen ein beschleunigtes Verdrehen der Rotorblätter 1 in Richtung Segelstellung und somit ein beschleunigtes Abbremsen des Rotors .

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Verstellen von an einer Rotornabe einer Windkraftanlage drehbar gelagerten Rotorblättern mit einem Antrieb zum Verdrehen der Rotorblätter, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Rotorblättern (1) eine aktivierbare Sperre (19) verbunden ist, welche ein Verdrehen der Rotorblätter (1) in die Betriebsstellung verhindert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rotorblatt (1) eine Sperre (19) zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (19) eine Rücklaufsperre ist, welche ein Verdrehen des Rotorblattes (1) in die Betriebsstellung verhindert .
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Sperre (19) dem Antrieb (12) für das Rotorblatt (1) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (19) einen mit dem Rotor verbundenen Teil (24) und einen mit dem Rotorblatt (1) verbundenen Teil (41) aufweist, die zum Verhindern des Verdrehens des Rotorblattes (1) miteinander verbindbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rotorblatt (1) verbundene Teil (41) der Sperre (19) mit der Rotorwelle (22) des Antriebes (12) drehfest verbunden ist .
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rotor verbundene Teil (24) der Sperre (19) vorzugsweise mit dem Stator- (21) oder Getriebegehäuse (20) des Antriebes (12) fest verbunden ist, und daß der mit dem Rotorblatt (1) verbundene Teil (41) axial verschiebbar auf der Rotorwelle (22) gelagert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rotorblatt (1) verbundene Teil (41) und der mit dem Rotor verbundene Teil (24) formschlüssig miteinander verbindbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den einander zugeordneten Seiten des mit dem Rotorblatt (1) verbundenen Teils (41) und des mit dem Rotor verbundenen Teils
(24) ein miteinander in Eingriff bringbares, etwa sägezahn- artiges Profil (38) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rotorblatt (1) verbundene Teil (41) und der mit dem Rotor verbundene Teil (24) reibschlüssig mit- einander verbindbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (30) vorgesehen ist, um den mit dem Rotorblatt (1) verbundenen Teil (41) und den mit dem Rotor verbundenen Teil (24, 31) voneinander zu lösen und daß der mit dem Rotorblatt (1) verbundene Teil (41) durch die Kraft einer Feder (29) ständig in Richtung zum mit dem Rotor verbundenen Teil (24) hin gedrückt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (30) ein Elektromagnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rotorblatt (1) verbundene Teil (41) eine Bremsscheibe (27) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Rotorblatt (1) verbundene Teil (41) eine drehfest mit der Rotorwelle (22) verbunde- ne Bremsscheibe (27) sowie einen Kupplungsteil (25) aufweist, der auf der dem mit dem Rotor verbundenen Teil (24) zugewandten Seite z.B. das im wesentlichen sägezahnartigen Profil (38) aufweist und der auf der der Bremsscheibe (27) zugewandten Seite einen Bremsbelag (26) aufweist, und daß der Kupplungs- teil (25) verdrehbar und axial verschiebbar auf der Rotorwelle ( 22 ) gelagert ist .
15. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß am mit dem Rotor verbundenen Teil (24) auf der der Brems- scheibe zugewandten Seite ein Bremsbelag (31) vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (29) einerseits am mit dem Rotorblatt (1) verbundenen Teil (41) und andererseits an einem Ansatz (28) an der Rotorwelle (22) abstützt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine NotStromversorgung (17) in Form einer Batterie oder eines Akkumulators vorgesehen ist, die zum Ver- drehen der Rotorblätter (1) in die Segelstellung und ggf. zum Aktivieren des Elektromagneten (30) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (33) des Rotorblattes (1) zur Drehachse (34) des Rotorblattes (1) geneigt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblatt (1) über ein Drehlager (32) mit dem Rotor (3) verbunden ist, wobei die Stirnfläche (39) des Außenringes des Drehlagers (32) , der mit dem Rotor (3) verbunden ist, im Winkel (α) zur Stirnfläche (40) des Innenringes des Drehlagerε (32), der mit dem Rotorblatt (1) verbunden ist, geneigt ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn- zeichnet, daß am Rotorblatt (1), vorzugsweise an der Endkante des Rotorblattes (1), ein Zusatzgewicht (37) befestigt ist.
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