WO2010045914A2 - Movable pitch drive - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a rotor for a wind energy plant, with a hub, at least one rotor blade attached to the hub and a rotor blade adjusting device having a pinion, wherein the pinion is set up by engagement with a toothed ring arranged on the hub or on the rotor blade for rotating the rotor blade.
  • Variable-speed wind turbines are power-controlled or speed-controlled by means of a pitch adjustment device, for which each rotor blade of the wind turbine is preferably connected to the hub via a slewing bearing and rotatably supported about its longitudinal axis or on the outer ring of the bearing.
  • the leaf bearing has an external or internal toothing, depending on whether the rotor blade is inside or outside.
  • the "Pitch” drive is mounted on a console, which is located inside or outside the blade or on a co-rotating pitch plate in the blade root.According to the arrangement of the Rotorblattverstell Anlagen, so the "Pitch” - drive, which is with the Pinion of the "pitch” drive meshing sprocket so either on the hub or on the rotor blade.
  • the object of the invention is therefore to provide a "pitch" drive, in which a negative impact on the performance of the wind turbine wear of the blade adjustment can be reduced by simple means to a minimum.
  • the basic idea of the invention is to provide one or more guide means for guiding the rotor blade adjusting device so that the pinion of the rotor blade adjusting device is moved from a position in which engagement with the toothed ring arranged on the hub or rotor blade is guided to at least one second position can be, at which the pinion with the ring gear in a second position is engaged.
  • the guide means may for example be formed as a straight rail-like element which extend in the plane of the toothed rim occupied surface from a first position to a position opposite to the sprocket, in which a meshing of the pinion and sprocket is made possible.
  • the guide means are preferably designed as a circular arc section, which is arranged on the inner circumference of the ring gear. This makes it possible that the rotor blade adjusting device can be guided and fixed to a plurality of locations at which the pinion can interact with the ring gear for adjusting the rotor blade.
  • plate-like consoles arranged on the hub are provided for fastening the "pitch" drive, these plate-type consoles have holes which allow the pinion to pass through the plate-like console Holes formed as slots, which extend along the guide means. These slots can also describe a circular arc section.
  • a hydraulic or electric drive is provided, with which the rotor blade adjusting device can be moved.
  • a control is provided for the automatic conversion of the arranged on the Rotorblattverstell engaged pinion by means of a hydraulic or electric adjusting drive, thereby allowing a conversion of the pinion due to certain parameters, for example running time of the system, average wind speeds within a certain period, relative proportion of pitch adjustment at a predetermined angle, for example, ⁇ 2 °, to the total traversed area of the pitch adjustment device within a predetermined time period, etc.
  • Figure 1 is a plan view of an inventively designed hub from the perspective of the rotor blade, not shown.
  • Fig. 2 is a sectional perspective view of the
  • Rotor blade adjustment device from within the hub. - A -
  • Fig. 1 shows a plan view of the hub 10 of the rotor according to the invention a wind turbine, which is adapted to receive three rotor blades.
  • the hub 10 has a rotor blade receptacle for receiving a (not shown) rotor blade and a Rotorblattverstell Road 30, the pinion 40 is arranged in the rotor blade receiving, designed as a slot pinion seat 60 is introduced such that the pinion 40 arranged with the rotor blade, not shown Sprocket for blade angle adjustment of the rotor blade can be engaged.
  • the pinion seat 60 is formed as arranged on the inner circumference of the ring gear, not shown, circular arc portion.
  • the trained in the example as a circular arc portion sprocket seat 60 according to the invention guide means 50, by means of which the Rotorblattverstell adopted 30 along the guide means 50 and thus the pinion 40 in the pinion seat 60, the console 20 can be performed piercing .
  • the Blattverstellantrieb 30 may be secured to at least two positions in the pinion seat 60 by clamping means or, preferably, by mounting holes provided at certain locations with corresponding fasteners.

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Abstract

Rotor for a wind energy plant, comprising a hub (10), at least one rotor blade fixed to the hub (10) and a rotor blade adjuster device (30) comprising a pinion (40), wherein the pinion (40) is arranged to rotate the rotor blade by engagement with a crown gear arranged on the hub (10) or the rotor blade, characterised by guide means (50) for displacing the rotor blade adjuster device (30) between two positions, in which cooperation between the pinion (40) and crown gear is possible.

Description

Lageveränderlicher Pitch- Antrieb Adjustable pitch drive
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Nabe, wenigstens einem an der Nabe befestigten Rotorblatt und einer ein Ritzel aufweisenden Rotorblattverstelleinrichtung, wobei das Ritzel durch Eingriff mit einem an der Nabe oder am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz zum Verdrehen des Rotorblatts eingerichtet ist.The invention relates to a rotor for a wind energy plant, with a hub, at least one rotor blade attached to the hub and a rotor blade adjusting device having a pinion, wherein the pinion is set up by engagement with a toothed ring arranged on the hub or on the rotor blade for rotating the rotor blade.
Drehzahlvariable Windkraftanlagen werden mit Hilfe einer Blattverstelleinrichtung, einem sogenannten „Pitch"-Antrieb, leistungs- oder drehzahlgeregelt. Hierfür ist bevorzugt jedes Rotorblatt der Windenergieanlage über ein Großwälzlager mit der Nabe verbunden und um seine Längsachse drehbar gelagert. Das Rotorblatt kann dabei am Innenring des Lagers oder am Außenring des Lagers befestigt sein. Das Blattlager verfügt dabei über eine Außen- oder Innenverzahnung, je nach dem ob das Rotorblatt innen oder außen sitzt.Variable-speed wind turbines are power-controlled or speed-controlled by means of a pitch adjustment device, for which each rotor blade of the wind turbine is preferably connected to the hub via a slewing bearing and rotatably supported about its longitudinal axis or on the outer ring of the bearing.The leaf bearing has an external or internal toothing, depending on whether the rotor blade is inside or outside.
In diese Verzahnung greift das Ritzel der Blattverstelleinrichtung ein, wodurch es ermöglicht ist, den Blattwinkel exakt einzustellen und die Lage des Rotorblatts in einer bestimmten Winkelstellung zu fixieren. Dabei ist der „Pitch"-Antrieb auf einer Konsole befestigt, die sich innerhalb oder außerhalb des Blattes oder auf einer sich mitdrehenden Pitchplatte in der Blattwurzel befindet. Je nach Anordnung der Rotorblattverstelleinrichtung, also des „Pitch"- Antriebs, befindet sich der mit dem Ritzel des „Pitch"-Antriebs kämmende Zahnkranz also entweder an der Nabe oder am Rotorblatt.In this toothing engages the pinion of the blade adjustment, whereby it is possible to adjust the blade angle exactly and to fix the position of the rotor blade in a certain angular position. The "Pitch" drive is mounted on a console, which is located inside or outside the blade or on a co-rotating pitch plate in the blade root.According to the arrangement of the Rotorblattverstelleinrichtung, so the "Pitch" - drive, which is with the Pinion of the "pitch" drive meshing sprocket so either on the hub or on the rotor blade.
Bei allen Blattverstelleinrichtungen besteht das Problem, dass der Anstellwinkel des Rotorblatts einer ständigen Nachjustierung in einem Bereich bis zu zwei Grad unterliegt, wodurch es am am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz aufgrund der häufigen Beanspruchung in nur einem kleinen Bereich zu Materialermüdung kommen kann.In all Blattverstelleinrichtungen there is the problem that the angle of attack of the rotor blade is subject to constant readjustment in a range up to two degrees, which can occur on the rotor blade arranged on the rotor blade due to the frequent stress in only a small area to material fatigue.
Daher wurde bereits vorgeschlagen, das Ritzel an einem Ort der Rotorblattaufnahme ortsfest zu fixieren und eine weitere dieser Ritzelaufnahme gegenüberliegend angeordnete zweite Ritzelaufnahme vorzusehen, in die das Ritzel bei Bedarf, d.h. beim Auftreten von Ermüdungserscheinungen, umgesetzt werden kann. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, dass zum Umsetzen der Blattverstelleinrichtung aufgrund der kompakten Bauweise von Windenergieanlagen und dem hohen Gewicht des „Pitch"-Antriebs ein hoher Aufwand betrieben werden muss, der auch mit längeren Stillstandzeiten der Windenergieanlage verbunden ist.Therefore, it has been proposed to fix the pinion at a location of the rotor blade receiving stationary and provide a further of this pinion receiving oppositely arranged second pinion seat, in which the pinion when needed, ie when fatigue phenomena occur, can be implemented. A disadvantage of this solution, however, is that to implement the blade adjustment due to the compact design of wind turbines and the high weight of the "pitch" drive high effort must be operated, which is also associated with longer downtime of the wind turbine.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen „Pitch"-Antrieb zu schaffen, bei dem ein sich auf die Leistung der Windenergieanlage negativ auswirkender Verschleiß der Blattverstelleinrichtung mit einfachen Mitteln auf ein Minimum reduziert werden kann.The object of the invention is therefore to provide a "pitch" drive, in which a negative impact on the performance of the wind turbine wear of the blade adjustment can be reduced by simple means to a minimum.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Nabe mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.The object is achieved by a hub having the features of claim 1. The subclaims reflect advantageous embodiments of the invention.
Grundgedanke der Erfindung ist es, ein oder mehrere Führungsmittel zum Führen der Rotorblattverstelleinrichtung vorzusehen, sodass das Ritzel der Rotorblattverstelleinrichtung von einer Position, in der ein Eingriff mit dem an der Nabe oder am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz ermöglicht ist, zu wenigstens einer zweiten Position geführt verschoben werden kann, an der das Ritzel mit dem Zahnkranz an einer zweiten Position in Eingriff ist.The basic idea of the invention is to provide one or more guide means for guiding the rotor blade adjusting device so that the pinion of the rotor blade adjusting device is moved from a position in which engagement with the toothed ring arranged on the hub or rotor blade is guided to at least one second position can be, at which the pinion with the ring gear in a second position is engaged.
Das Führungsmittel kann beispielsweise als gerades schienenartiges Element ausgebildet sein, das in der Ebene der vom Zahnkranz eingenommenen Fläche von einer ersten Position zu einer am Zahnkranz gegenüberliegenden Position verlaufen, in der ein Kämmen von Ritzel und Zahnkranz ermöglicht ist.The guide means may for example be formed as a straight rail-like element which extend in the plane of the toothed rim occupied surface from a first position to a position opposite to the sprocket, in which a meshing of the pinion and sprocket is made possible.
Bevorzugt sind die Führungsmittel jedoch als Kreisbogenabschnitt ausgebildet, der am Innenumfang des Zahnkranzes angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Rotorblattverstelleinrichtung zu mehreren Orten geführt und festgesetzt werden kann, an denen das Ritzel mit dem Zahnkranz zur Verstellung des Rotorblatts zusammenwirken kann.However, the guide means are preferably designed as a circular arc section, which is arranged on the inner circumference of the ring gear. This makes it possible that the rotor blade adjusting device can be guided and fixed to a plurality of locations at which the pinion can interact with the ring gear for adjusting the rotor blade.
Sind - wie bekannt - an der Nabe angeordnete plattenartige Konsolen zur Befestigung des „Pitch"-Antriebs vorgesehen, weisen diese plattenartigen Konsolen Löcher auf, die ein Durchtreten des Ritzels durch die plattenartige Konsole erlauben. Entsprechend sind diese Löcher als Langlöcher ausgebildet, die sich entlang der Führungsmittel erstrecken. Diese Langlöcher können auch einen Kreisbogenabschnitt beschreiben.If, as is known, plate-like consoles arranged on the hub are provided for fastening the "pitch" drive, these plate-type consoles have holes which allow the pinion to pass through the plate-like console Holes formed as slots, which extend along the guide means. These slots can also describe a circular arc section.
Dabei sind an den Führungselementen bzw. diesen benachbart Klemmbefestigungen oder eine Reihe von Befestigungsbohrungen vorgesehen, um die Rotorblattverstelleinrichtung an frei wählbaren oder vorbestimmten Orten zu fixieren. Die Verstellung kann dabei manuell durch einfaches Verschieben der Rotorblattverstelleinrichtung, das besonders bevorzugt in einer Führungseinrichtung geführt ist, oder mit Hilfe von besonderen mechanischen Hilfsmitteln erfolgen.In this case, on the guide elements or these adjacent clamps or a series of mounting holes are provided to fix the Rotorblattverstelleinrichtung at arbitrary or predetermined locations. The adjustment can be done manually by simply moving the rotor blade adjustment, which is particularly preferably performed in a guide device, or with the help of special mechanical aids.
Besonders bevorzugt ist jedoch ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb vorgesehen, mit dem die Rotorblattverstelleinrichtung verschoben werden kann.However, particularly preferably a hydraulic or electric drive is provided, with which the rotor blade adjusting device can be moved.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Steuerung zum automatischen Umsetzen des an der Rotorblattverstelleinrichtung angeordneten Ritzels mit Hilfe eines hydraulischen oder elektrischen Verstellantriebs vorgesehen, wodurch ermöglicht ist, dass ein Umsetzen des Ritzels aufgrund bestimmter Parameter, zum Beispiel Laufzeit der Anlage, durchschnittliche Windgeschwindigkeiten innerhalb eines bestimmten Zeitraums, relativer Anteil der Blattverstellung in einem vorbestimmten Winkel, zum Beispiel < 2°, zum gesamt durchfahrenen Bereich der Blattverstelleinrichtung innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums etc. erfolgt.Most preferably, a control is provided for the automatic conversion of the arranged on the Rotorblattverstelleinrichtung pinion by means of a hydraulic or electric adjusting drive, thereby allowing a conversion of the pinion due to certain parameters, for example running time of the system, average wind speeds within a certain period, relative proportion of pitch adjustment at a predetermined angle, for example, <2 °, to the total traversed area of the pitch adjustment device within a predetermined time period, etc.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a particularly preferred embodiment shown in the drawings. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgestaltete Nabe aus der Sicht des nicht dargestellten Rotorblatts; undFigure 1 is a plan view of an inventively designed hub from the perspective of the rotor blade, not shown. and
Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht auf dieFig. 2 is a sectional perspective view of the
Rotorblattverstelleinrichtung von innerhalb der Nabe. - A -Rotor blade adjustment device from within the hub. - A -
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Nabe 10 des erfindungsgemäßen Rotors einer Windenergieanlage, die zur Aufnahme von drei Rotorblättern eingerichtet ist. Die Nabe 10 weist eine Rotorblattaufnahme zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) Rotorblatts und eine Rotorblattverstelleinrichtung 30 auf, dessen Ritzel 40 durch eine in der Rotorblattaufnahme angeordnete, als Langloch ausgebildete Ritzelaufnahme 60 derart eingebracht ist, dass das Ritzel 40 mit dem am nicht dargestellten Rotorblatt angeordneten Zahnkranz zur Blattwinkelverstellung des Rotorblatts in Eingriff gebracht werden kann.Fig. 1 shows a plan view of the hub 10 of the rotor according to the invention a wind turbine, which is adapted to receive three rotor blades. The hub 10 has a rotor blade receptacle for receiving a (not shown) rotor blade and a Rotorblattverstelleinrichtung 30, the pinion 40 is arranged in the rotor blade receiving, designed as a slot pinion seat 60 is introduced such that the pinion 40 arranged with the rotor blade, not shown Sprocket for blade angle adjustment of the rotor blade can be engaged.
In dem besonders ausgestalteten Ausführungsbeispiel wird die Ritzelaufnahme 60 als am inneren Umfang des nicht dargestellten Zahnkranzes angeordneter Kreisbogenabschnitt ausgebildet.In the particularly embodied embodiment, the pinion seat 60 is formed as arranged on the inner circumference of the ring gear, not shown, circular arc portion.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich weist die im Beispiel als Kreisbogenabschnitt ausgebildete Ritzelaufnahme 60 erfindungsgemäß Führungsmittel 50 auf, mit Hilfe derer die Rotorblattverstelleinrichtung 30 entlang der Führungsmittel 50 und damit das Ritzel 40 in der Ritzelaufnahme 60 die Konsole 20 durchstoßend geführt werden kann.. Der Blattverstellantrieb 30 kann an wenigstens zwei Positionen in der Ritzelaufnahme 60 durch Klemmeinrichtungen oder aber bevorzugt durch an bestimmten Orten vorgesehene Befestigungsbohrungen mit entsprechenden Befestigungsmitteln befestigt werden.As shown in FIG. 2, the trained in the example as a circular arc portion sprocket seat 60 according to the invention guide means 50, by means of which the Rotorblattverstelleinrichtung 30 along the guide means 50 and thus the pinion 40 in the pinion seat 60, the console 20 can be performed piercing .. The Blattverstellantrieb 30 may be secured to at least two positions in the pinion seat 60 by clamping means or, preferably, by mounting holes provided at certain locations with corresponding fasteners.
Es versteht sich, dass das Verstellen der Position des Ritzels 40 von einem Ort zu einem anderen Ort nicht nur manuell, sondern auch mit Hilfe eines (nicht dargestellten) hydraulischen oder elektrischen Verstellantriebs erfolgen kann.It is understood that the adjustment of the position of the pinion 40 from one location to another location can be done not only manually but also by means of a hydraulic or electric adjustment drive (not shown).
Insbesondere, wenn eine Steuerung zum automatischen Umsetzen der Rotorblattverstelleinrichtung 30 und damit des Ritzels 40 aufgrund vordefinierter Parameter vorgesehen ist, ergibt sich eine Windenergieanlage, die nicht nur weniger, sondern auch einfacher zu warten ist. In particular, if a control is provided for the automatic conversion of the rotor blade adjustment device 30 and thus of the pinion 40 due to predefined parameters, this results in a wind energy plant which is not only less, but also easier to maintain.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Nabe (10), wenigstens einem an der Nabe (10) befestigten Rotorblatt und einer ein Ritzel (40) aufweisenden Rotorblattverstelleinrichtung (30), wobei das Ritzel (40) durch Eingriff mit einem an der Nabe (10) oder am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz zum Verdrehen des Rotorblatts eingerichtet ist,A rotor for a wind turbine, comprising a hub (10), at least one rotor blade secured to the hub (10), and a rotor blade adjuster (30) having a pinion (40), the pinion (40) engaging one of the hub (10) or arranged on the rotor blade ring gear is arranged for rotating the rotor blade,
gekennzeichnet durchmarked by
Führungsmittel (50) zum Verschieben der Rotorblattverstelleinrichtung (30) zwischen zwei Orten, an denen ein Zusammenwirken von Ritzel (40) und Zahnkranz ermöglicht ist.Guide means (50) for moving the Rotorblattverstelleinrichtung (30) between two locations at which an interaction of pinion (40) and sprocket is made possible.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel (50) einen Kreisbogenabschnitt beschreibend ausgebildet ist.2. Rotor according to claim 1, characterized in that the guide means (50) is descriptive of a circular arc section.
3. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel (50) auf einer die Rotorblattverstelleinrichtung (30) tragenden Konsole (20) angeordnet ist, wobei den Führungsmitteln (50) ein dem Verlauf des Führungsmittels (50) folgendes Langloch (60) zum Durchtreten des Ritzels (40) durch die Konsole (20) benachbart ist.3. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the guide means (50) on a rotor blade adjusting device (30) supporting bracket (20) is arranged, wherein the guide means (50) a the course of the guide means (50) following slot ( 60) is adjacent to the passage of the pinion (40) through the bracket (20).
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Verstellen der Position der Rotorblattverstelleinrichtung (30). 4. Rotor according to one of the preceding claims, characterized by means for adjusting the position of the Rotorblattverstelleinrichtung (30).
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein hydraulischer oder elektrischer Verstellantrieb ist.5. Rotor according to claim 4, characterized in that the means is a hydraulic or electric adjusting drive.
6. Rotor nach einem der Ansprüche 4 und 5, gekennzeichnet durch eine Steuerung zum automatischen Umsetzen der Rotorblattverstelleinrichtung (30). 6. Rotor according to one of claims 4 and 5, characterized by a controller for automatically converting the rotor blade adjusting device (30).
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