WO2011138020A2 - Verstelleinrichtung für eine turbine - Google Patents

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WO2011138020A2
WO2011138020A2 PCT/EP2011/002216 EP2011002216W WO2011138020A2 WO 2011138020 A2 WO2011138020 A2 WO 2011138020A2 EP 2011002216 W EP2011002216 W EP 2011002216W WO 2011138020 A2 WO2011138020 A2 WO 2011138020A2
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bevel gears
turbine blades
turbine
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Martin Baldus
Gerd Krautkrämer
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Schottel Gmbh
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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device for a turbine, wherein the turbine is formed with a rotatable hub and attached to the hub and adjustable by means of an adjusting device about its longitudinal axis turbine blades and the turbine blades each having a recorded in the hub foot area, where the adjusting device engages.
  • Turbines of the type mentioned are known for example from DE 39 21 570 C2 and are used in particular in tidal power plants for the production of electric power.
  • the object of the invention is therefore to propose an adjusting device for a turbine, whose mechanical construction is simplified compared to the prior art and which is characterized by a wide adjustment range with great accuracy of the verifiable adjustment of the individual turbine blades.
  • the invention proposes to provide a first bevel gear for forming the adjusting device on each foot region of the turbine blades, the first bevel gears engaging one another with the interposition of at least one second bevel gear and forming a bevel gear. Furthermore, a controllable rotary drive for driving at least one of the bevel gears is provided. According to the invention, all turbine blades are thus in their foot rich connected via the bevel gear permanently connected to each other and move due to the concatenation of the respective first bevel gears on the intermediate second bevel gears always synchronous to each other.
  • the bevel gearbox proposed according to the invention for the synchronous adjustment of all turbine blades is furthermore distinguished by the fact that a very small backlash can be set so that all turbine blades can be adjusted to each other about their respective longitudinal axis simultaneously and with extremely small deviation of the individual rotational positions.
  • the rotary drive is formed by an axially displaceable control spindle, which is operatively connected to a rotatably mounted on the control spindle and connected to one of the bevel gears spindle nut.
  • the control spindle via a suitable outside or within the rotatable navel drive provided to convert this linear movement into a rotational movement of the spindle nut, which is transmitted to one of the bevel gears of the bevel gear according to the invention and thus causes the adjustment of the turbine blades ,
  • the spindle nut can comprise a housing as well as spheres which are mounted within the housing and run positively in the spindle passages, so that play between the control spindle and the spindle nut is reduced to a minimum. tioning accuracy of the turbine blades further improved.
  • the balls may, for example, be roller bearing balls which are adapted in their diameter to the prevailing spindle gear.
  • the rotary drive may also comprise a drive shaft rotatable by means of a drive motor, with which an output shaft is in engagement, which in turn is connected to one of the bevel gears. Also in this way can thus be made by driving one of the bevel gears of the bevel gear synchronous adjustment of all turbine blades with high accuracy.
  • the drive and output shafts are each designed as worm shafts, but it is also conceivable to connect the drive and output shafts via intermeshing gears or the like.
  • a further increase in the positioning accuracy of the adjustable turbine blades is achieved according to a proposal of the invention in that the bevel gears of the bevel gear have a curved toothing, so that the necessary for operation of the bevel gear backlash between adjacent bevel gears can be reduced to a minimum.
  • At least one of the bevel gears can be acted upon by means of a biasing device with a predeterminable Torsionsschreib, such that due to the applied torsional the backlash in the bevel gear can be canceled.
  • the biasing means may for example be formed by a spring-loaded elastic coupling. This can be arranged for example between the drive shaft and one of the bevel gears.
  • the adjusting device With the adjusting device according to the invention, it is possible to adjust the turbine blades in a wide adjustment of, for example, at least 280 ° about its longitudinal axis. It is even possible, especially when using a rotatable drive shaft to rotate the turbine blades completely rotate about their own longitudinal axis.
  • Figure 1a in a schematic simplified representation of a first embodiment of the invention in the top view
  • FIG. 1b shows a further view of the first embodiment of the invention according to arrow Z in FIG. 1a;
  • Figure 2 shows a second embodiment of the invention.
  • the hub 1 of a water turbine for example a tidal power plant
  • a plurality of turbine blades not shown here
  • the turbine blades are each received in the hub 1 with a foot region 20 and are mounted so as to be adjustable in pivot bearings 33 about their longitudinal axis L.
  • an adjusting device explained in greater detail below is used.
  • a first bevel gear 30 is provided at the end of each foot region 20, which is rotationally connected to the foot region 20 of the associated turbine blade 2.
  • the accordingly provided first bevel gears 30 are engaged with each other with the interposition of a second bevel gear provided with reference numeral 31 and together form a bevel gear.
  • the spindle nut 5 is in turn rotationally connected to the second bevel gear 31 or integrally formed integrally therewith.
  • the spindle nut 5 is formed by a substantially cylindrical housing 50 which carries inside a plurality of balls 51, for example suitable rolling bearing balls, which run positively in the spindle threads 40 of the control spindle 4.
  • balls 51 for example suitable rolling bearing balls
  • control spindle 4 can optionally be provided over its entire length with a spindle thread and accordingly spindle threads 40 or else only in a region in which it passes through the bevel gear 3, in particular the spindle nut 5 passes.
  • a first bevel gear 30 is arranged, which with the interposition of a second bevel gear 31 with the adjacent first bevel gear 30 of the next turbine blade 2 is engaged, wherein the second bevel gears 31 are mounted in pivot bearings 32.
  • the first and second bevel gears 30, 31 form a bevel gear 3, in which the individual turbine blades 2 synchronously, ie, can rotate about their respective longitudinal axis L synchronously.
  • the drive of the bevel gear 3 and thus the adjoining turbine blades 2 takes place in the embodiment of Figure 2 via a perpendicular to the plane extending and rotatable by a drive motor, not shown drive shaft 6, which is designed as a worm shaft and with a further worm shaft, as Output shaft 7 is used, is engaged.
  • the output shaft 7 is rotationally connected to one of the first bevel gears 30, this is arranged in the embodiment of FIG 2 approximately in 12 o'clock position.
  • the output shaft 7 is provided opposite a biasing device 8 in the form of a spring-loaded elastic coupling, which is located between the approximately in the 6 o'clock position second bevel gear 31 and the output shaft 7 is located.
  • This biasing device 8 generates a defined torsional moment, which results in that the backlash within the bevel gear 3 and between the drive shaft 6 and the output shaft 7 is eliminated.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für eine Turbine, wobei die Turbine mit einer drehbaren Nabe und an der Nabe angebrachten und mittels der Verstelleinrichtung um ihre Längsachse verstellbaren Turbinenflügeln ausgebildet ist und die Turbinenflügel jeweils einen in der Nabe aufgenommenen Fußbereich aufweisen, an welchem die Verstelleinrichtung angreift. Zur Ausbildung der Verstelleinrichtung trägt jeder Fußbereich der Turbinenflügel ein erstes Kegelrad und die ersten Kegelräder stehen unter Zwischenschaltung mindestens eines zweiten Kegelrades miteinander in Eingriff und bilden ein Kegelradgetriebe und es ist ein steuerbarer Drehantrieb für den Antrieb mindestens eines der Kegelräder vorgesehen.

Description

VerStelleinrichtung für eine Turbine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Versteileinrichtung für eine Turbine, wobei die Turbine mit einer drehbaren Nabe und an der Nabe angebrachten und mittels einer Versteileinrichtung um ihre Längsachse verstellbaren Turbinenflügeln ausgebildet ist und die Turbinenflügel jeweils einen in der Nabe aufgenommenen Fußbereich aufweisen, an welchem die Versteileinrichtung angreift.
Turbinen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE 39 21 570 C2 bekannt und werden insbesondere in Gezeitenkraftwerken zur Erzeugung von elektrischem Strom eingesetzt.
Dieser Einsatz bedingt, dass die Turbinenflügel infolge der sich gezeitenbedingt ändernden Strömungsrichtung des Wassers, in welchem sich die Turbine zum Zwecke der Stromerzeugung durch Antrieb eines Generators befindet, die Turbinenblätter mittels der Versteileinrichtung um ihre eigene Achse gedreht werden müssen, um der jeweils vorherrschenden Wasserströmung zu folgen und optimale Energiegewinnung zu gewährleisten. Im Stand der Technik wird dazu eine Versteileinrichtung mit einer axial verschieblichen und in Richtung der Tur- binenachse verlaufenden Steuerstange vorgeschlagen, die über ein Hebelsystem die gewünschte Verdrehung der Turbinenflügel um ihre Längsachse bewirkt. Dies ist mechanisch aufwändig und kostenintensiv und führt insbesondere bei mehrflügeligen Turbinen zu einer komplexen Mechanik. Überdies ist die Genauigkeit der gewünschten Verstellung aller Turbinenflügel um einen bestimmten Verdrehwinkel nur unzureichend.
Da ferner die Strömungsrichtung nur im Modell Änderungen von exakt 180° er- fährt, ist es in der Praxis wünschenswert, größere Verstellbereiche, insbesondere mindestens 280° vorzusehen, die mit großer Genauigkeit angefahren werden müssen.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, jeden Fußbereich der Turbinenflügel mit einem Ritzel auszustatten, welches über eine dem jeweiligen Ritzel zugeordnete Zahnstange durch Axialbewegung derselben gedreht werden kann und so die Verstellung der Turbinenflügel initiiert. Auch dieser Aufbau ist mechanisch sehr aufwändig, da für jeden Turbinenflügel eine eigene Zahnstange vorgehalten werden muss und auch hierbei lässt die Genauigkeit der Verstellung aller Turbinenflügel um einen vorbestimmten Verstellwinkel zu wünschen übrig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Versteileinrichtung für eine Turbine vorzuschlagen, deren mechanischer Aufbau gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht ist und die sich durch einen weiten Verstellbereich bei großer Ge- nauigkeit der bewirkbaren Verstellung der einzelnen Turbinenflügel auszeichnet.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Verstelleinrich- tung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung sieht vor, zur Ausbildung der Versteileinrichtung an jedem Fußbe- reich der Turbinenflügel ein erstes Kegelrad vorzusehen, wobei die ersten Kegelräder unter Zwischenschaltung mindestens eines zweiten Kegelrades miteinander in Eingriff stehen und ein Kegelradgetriebe bilden. Ferner ist ein steuerbarer Drehantrieb für den Antrieb mindestens eines der Kegelräder vorgesehen. Gemäß der Erfindung sind somit sämtliche Turbinenflügel in ihren Fußbe- reichen über das Kegelradgetriebe permanent miteinander verbunden und bewegen sich infolge der Verkettung der jeweils ersten Kegelräder über die zwischengeschalteten zweiten Kegelräder stets synchron zueinander. Sobald von daher über den Drehantrieb ein einzelnes Kegelrad des erfindungsgemäß vor- geschlagenen Kegelradgetriebes in einer gewünschten Drehrichtung direkt angetrieben wird, werden sämtliche Turbinenflügel gleichermaßen in dieser Richtung um ihre Längsachse gedreht, so dass eine besonders einfache und genaue Verstellung aller Turbinenflügel vorgenommen werden kann. Unabhängig von der Anzahl der an der drehbaren Nabe vorgesehenen Turbinenflügel ist somit nur noch ein einziger steuerbarer Drehantrieb vonnöten, und es ist darüber hinaus ausreichend, diesen Drehantrieb an einem einzigen Kegelrad des Kegelradgetriebes direkt angreifen zu lassen.
Das erfindungsgemäß zur Synchronverstellung sämtlicher Turbinenflügel vor- geschlagene Kegelradgetriebe zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass ein sehr geringes Zahnflankenspiel eingestellt werden kann, so dass sämtliche Turbinenflügel gleichzeitig und mit äußerst geringer Abweichung der einzelnen Verdrehpositionen untereinander um ihre jeweilige Längsachse verstellt werden können.
Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Drehantrieb von einer axial verlagerbaren Steuerspindel gebildet, die mit einer auf der Steuerspindel drehbeweglich gelagerten und mit einem der Kegelräder verbundenen Spindelmutter in Wirkverbindung steht. Insofern ist es möglich, durch axiale Verlagerung der Steuerspindel über einen geeigneten außerhalb oder innerhalb der drehbaren Nabel vorgesehenen Antrieb diese lineare Bewegung in eine Rotationsbewegung der Spindelmutter umzuwandeln, die auf eines der Kegelräder des Kegelradgetriebes gemäß der Erfindung übertragen wird und somit die Verstellung der Turbinenflügel bewirkt.
Die Spindelmutter kann nach einem Vorschlag der Erfindung ein Gehäuse sowie innerhalb des Gehäuses gelagerte und formschlüssig in den Spindelgängen ablaufende Kugeln umfassen, so dass zwischen der Steuerspindel und der Spindelmutter vorhandenes Spiel auf ein Minimum reduziert wird, was die Posi- tioniergenauigkeit der Turbinenflügel weiter verbessert. Bei den Kugeln kann es sich beispielsweise um Wälzlagerkugeln handeln, die in ihrem Durchmesser an den vorherrschenden Spindelgang angepasst sind. Weiterhin wird vorgeschlagen, die Spindelmutter integral in einem der Kegelräder auszubilden oder einstückig anzuformen, was insbesondere fertigungstechnische Vorteile mit sich bringt.
Nach einem alternativen Vorschlag der Erfindung kann der Drehantrieb auch eine mittels eines Antriebsmotors drehbare Antriebswelle umfassen, mit der eine Abtriebswelle in Eingriff steht, welche ihrerseits mit einem der Kegelräder verbunden ist. Auch auf diese Weise kann somit durch Antrieb eines der Kegelräder des Kegelradgetriebes eine synchrone Verstellung sämtlicher Turbinenflügel mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden.
Nach einem Vorschlag der Erfindung sind die Antriebs- und Abtriebswelle jeweils als Schneckenwellen ausgebildet, es ist jedoch auch denkbar, die Antriebs- und Abtriebswelle über miteinander kämmende Zahnräder oder dergleichen zu verbinden.
Eine weitere Steigerung der Positioniergenauigkeit der verstellbaren Turbinenflügel wird nach einem Vorschlag der Erfindung dadurch erreicht, dass die Kegelräder des Kegelradgetriebes eine Bogenverzahnung aufweisen, so dass das zum Betrieb des Kegelradgetriebes notwendige Zahnflankenspiel zwischen be- nachbarten Kegelrädern auf ein Minimum reduziert werden kann.
Darüber hinaus kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, dass mindestens eines der Kegelräder mittels einer Vorspanneinrichtung mit einer vorgebbaren Torsionsspannung beaufschlagbar ist, dergestalt, dass aufgrund der anliegenden Torsionsspannung das Zahnflankenspiel im Kegelradgetriebe aufhebbar ist. Die Vorspanneinrichtung kann beispielsweise von einer federbelasteten elastischen Kupplung gebildet werden. Diese kann z.B. zwischen der Antriebswelle und einem der Kegelräder angeordnet werden.
Mit der erfindungsgemäßen Versteileinrichtung ist es möglich, die Turbinenflügel in einem weiten Verstellbereich von beispielsweise mindestens 280° um ihre Längsachse zu verstellen. Es ist sogar möglich, insbesondere bei Verwendung einer drehbaren Antriebswelle an Drehantrieb die Turbinenflügel vollständig um ihre eigene Längsachse rotieren zu lassen.
Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1a in einer schematisierten stark vereinfachten Darstellung eine erste Ausführungsform der Erfindung in der Aufsicht von oben;
Figur 1 b eine weitere Ansicht der ersten Ausführungsform der Erfin- dung gemäß Pfeil Z in Figur 1a;
Figur 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Aus den Figuren 1a und 1b ist in einer stark vereinfachten Darstellung die Nabe 1 einer Wasserturbine z.B. eines Gezeitenkraftwerks ersichtlich, an der mehrere, hier insgesamt drei nicht dargestellte Turbinenflügel in an sich bekannter Weise angebracht sind, um eine von der Nabe abgehende Turbinenwelle anzutreiben, die ihrerseits mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden ist. Die Turbinenflügel sind jeweils mit einem Fußbereich 20 in der Nabe 1 aufgenommen und in Drehlagern 33 um ihre Längsachse L verstellbar gelagert. Zur Initiierung dieser Verstellbewegung wird eine nachfolgend näher erläuterte Ver- stelleinrichtung verwendet. Zur Ausbildung der VerStelleinrichtung ist am Ende jedes Fußbereiches 20 ein erstes Kegelrad 30 vorgesehen, welches verdrehfest mit dem Fußbereich 20 des zugehörigen Turbinenflügels 2 verbunden ist. Die dementsprechend vorgesehenen ersten Kegelräder 30 stehen miteinander unter Zwischenschaltung eines mit Bezugszeichen 31 versehenen zweiten Kegelrades in Eingriff und bilden gemeinsam ein Kegelradgetriebe 3.
Eine in nicht näher dargestellter Weise von einem externen Antrieb axial in Pfeilrichtung A verschieb- bzw. verlagerbare Steuerspindel 4 verläuft durch das zweite Kegelrad 3 hindurch, wobei auf der Steuerspindel 4 im Bereich der Spindelgänge 40 ferner eine Spindelmutter 5 vorgesehen ist, die drehbeweglich, aber gegen axiale Verschiebung gesichert, auf der Steuerspindel 4 angeordnet ist. Die Spindelmutter 5 ist ihrerseits verdrehfest mit dem zweiten Kegelrad 31 verbunden oder aber integral einstückig mit dieser ausgebildet.
Es ist somit offensichtlich, dass aufgrund der gewählten Anordnung die axiale Bewegung der Steuerspindel 4 in Pfeilrichtung A von der Spindelmutter 5 in eine Drehbewegung um die Längsachse der Steuerspindel 4 umgewandelt wird, wodurch das zweite Kegelrad 31 entsprechend der Verlagerungsrichtung der Steuerspindel 4 in Rotation versetzt wird. Damit werden aber auch die mit dem zweiten Kegelrad 31 kämmenden ersten Kegelräder 30 des Kegelradgetriebes 3 in Rotation versetzt, so dass letztlich die an die ersten Kegelräder 30 anschließenden Turbinenflügel 2 in der gewünschten Weise synchron um ihre Längsachse L verstellt werden und somit beispielsweise einer geänderten Strömungsrichtung einer zur Energiegewinnung verwendeten Wasserströmung angepasst werden können. Die Verstellung der Turbinenflügel erfolgt dabei nicht nur synchron, sondern auch mit einer hohen Genauigkeit hinsichtlich des gewünschten Verdreh- bzw. Verstellwinkels. Im gewählten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist überdies die Spindelmutter 5 von einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse 50 gebildet, welches innenseitig eine Vielzahl von Kugeln 51 , beispielsweise geeigneten Wälzlagerkugeln trägt, die formschlüssig in den Spindelgängen 40 der Steuerspindel 4 ablaufen. Auf diese Weise wird eine nahezu spielfreie Umwandlung der linearen Bewegung der Steuerspindel 4 in die gewünschte Drehbewegung der Spindelmutter 5 am Kegelrad 31 zum Antrieb des Kegelradgetriebes 3 und der Turbinenflügel 2 um ihre Längsachse L bewirkt.
Es versteht sich, dass die Steuerspindel 4 wahlweise über ihre gesamte Länge mit einem Spindelgewinde und demgemäß Spindelgängen 40 versehen sein kann oder aber auch nur in einem Bereich, in welchem sie durch das Kegelradgetriebe 3, insbesondere die Spindelmutter 5 hindurch tritt.
Zur weiteren Steigerung der Verstellgenauigkeit des Kegelradgetriebes 3 und der durch diese verstellten Turbinenflügel 2 sind sämtliche Kegelräder 30, 31 des Kegelradgetriebes 3 mit bogenförmig verlaufenden Verzahnungen ausgebildet, wodurch das Zahnflankenspiel innerhalb des Kegelradgetriebes 3 auf ein Minimum reduziert wird.
Aus der Figur 2 ist eine alternative Ausgestaltung Turbine mit Versteileinrichtung ersichtlich, in der gleiche Teile gleiche Bezugszeichen erhalten haben und zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals gesondert erläutert werden, sofern dies nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist.
Man erkennt aus der Darstellung der Figur 2 insgesamt drei Turbinenflügel 2, die jeweils mit ihrem Fußbereich 20 innerhalb der drehbaren Nabe 1 aufgenommen sind und in Drehlagern 33 um ihre eigene Längsachse L drehbar gehaltert sind, wozu die nachfolgend erläuterte Versteileinrichtung Verwendung findet.
Am jeweiligen unteren Ende des Fußbereiches 20 eines jeden Turbinenflügels 2 ist ein erstes Kegelrad 30 angeordnet, welches unter Zwischenschaltung eines zweiten Kegelrades 31 mit dem benachbarten ersten Kegelrad 30 des nächsten Turbinenflügels 2 in Eingriff steht, wobei die zweiten Kegelräder 31 in Drehlagern 32 gehaltert sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel bilden somit die ersten und zweiten Kegelräder 30, 31 ein Kegelradgetriebe 3, bei welchem sich die einzelnen Turbinenflügel 2 synchron, d.h. gleichlaufend um ihre jeweilige Längsachse L verdrehen lassen. Der Antrieb des Kegelradgetriebes 3 und damit der daran anschließenden Turbinenflügel 2 erfolgt im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 über eine sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckende und von einem nicht dargestellten An- triebsmotor drehbaren Antriebswelle 6, die als Schneckenwelle ausgebildet ist und mit einer weiteren Schneckenwelle, die als Abtriebswelle 7 dient, in Eingriff steht. Die Abtriebswelle 7 ist mit einem der ersten Kegelräder 30 verdrehfest verbunden, dieses ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 etwa in 12-Uhr- Position angeordnet.
Wird somit die Antriebswelle 6 von dem nicht dargestellten Drehantrieb in Rotation versetzt, wird diese Rotation auf das mit der Abtriebswelle 7 verbundene erste Kegelrad 30 und den daran anschließenden Turbinenflügel 2 übertragen, wobei gleichzeitig aufgrund der Verkettung über das Kegelradgetriebe 3 auch die beiden weiteren Turbinenflügel 2 in gleicher Weise synchron um ihre jeweilige Längsachse L verdreht werden.
Um auch bei dieser Ausführungsform der vorangehend erläuterten VerStelleinrichtung eine möglichst hohe Positioniergenauigkeit der um die Längsachse L verdrehbaren Turbinenflügel sicherzustellen, ist der Abtriebswelle 7 gegenüberliegend eine Vorspanneinrichtung 8 in Gestalt einer federbelasteten elastischen Kupplung vorgesehen, die sich zwischen dem etwa in 6-Uhr-Position befindlichen zweiten Kegelrad 31 und der Abtriebswelle 7 befindet. Diese Vorspanneinrichtung 8 erzeugt ein definiertes Torsionsmoment, welches dazu führt, dass das Zahnflankenspiel innerhalb des Kegelradgetriebes 3 und zwischen der Antriebswelle 6 und der Abtriebswelle 7 eliminiert wird.
Mit den vorangehend erläuterten VerStelleinrichtungen ist es möglich, die Turbinenflügel 2 über einen Verstellbereich von beispielsweise 280° um ihre Längs- achse L zu verdrehen, so dass auch wechselnde Anströmrichtungen von im Rahmen eines Gezeitenkraftwerks eingesetzten Turbinen optimal zur Energiegewinnung ausgenutzt werden können, wobei Positioniergenauigkeiten der einzelnen Turbinenflügel 2 in Bezug auf den Verstell-Sollwert von weniger als 0,5° erreichbar sind. Es versteht sich, dass abweichend von den vorangehend erläuterten Ausführungsbeispielen die Krafteinleitung in das Kegelradgetriebe 3 auch über andere Kegelräder 30, 31 des Kegelradgetriebes erfolgen kann und auch die Turbine. mit mehr oder weniger als den dargestellten drei Turbinenflügeln ausgerüstet sein kann.

Claims

Patentansprüche 1. VerStelleinrichtung für eine Turbine, wobei die Turbine eine drehbare Nabe (1) und an der Nabe (1) angebrachten und mittels der Versteileinrichtung um ihre Längsachse (L) verstellbare Turbinenflügel (2) umfasst und die Turbinenflügel (2) jeweils einen in der Nabe (1) aufgenommenen Fußbereich (20) aufweisen, an welchem die Verstellemrichtung angreift, dadurch gekenn- zeichnet, dass zur Ausbildung der Versteileinrichtung jeder Fußbereich (20) der Turbinenflügel (2) ein erstes Kegelrad (30) trägt, die ersten Kegelräder (30) unter Zwischenschaltung mindestens eines zweiten Kegelrades (31) miteinander in Eingriff stehen und ein Kegelradgetriebe (3) bilden und ein steuerbarer Drehantrieb für den Antrieb mindestens eines der Kegelräder (30, 31) vorgesehen ist.
2. Versteileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb von einer axial verlagerbaren Steuerspindel (4) gebildet ist, die mit einer auf der Steuerspindel (4) drehbeweglich gelagerten und mit einem der Kegelräder (30, 31) verbundenen Spindelmutter (5) in Wirkverbindung steht.
3. VerStelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (5) ein Gehäuse (50) sowie innerhalb des Gehäuses (50) ge- lagerte und formschlüssig in den Spindelgängen (40) ablaufende Kugeln (51) umfasst.
4. Versteileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (50) integral in einem der Kegelräder (30, 31) aus- gebildet ist.
5. Versteileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb eine mittels eines Antriebsmotors drehbare Antriebswelle (6) und eine mit der Antriebswelle (6) in Eingriff stehende Abtriebswelle (7) um- fasst, welche mit einem der Kegelräder (30, 31) verbunden ist.
6. VerStelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und Abtriebswelle (8, 7) als Schneckenwellen ausgebildet sind.
7. Versteileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kegelräder (30, 31) eine Bogenverzahnung aufweisen.
8. VerStelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Kegelräder (30, 31) mittels einer Vorspanneinrichtung (8) mit einer vorgebbaren Torsionsspannung beaufschlag- bar ist, dergestalt, dass das Zahnflankenspiel im Kegelradgetriebe (3) aufhebbar ist.
9. VerStelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (8) von einer federbelasteten elastischen Kupplung gebildet ist, die zwischen der Abtriebswelle (7) und einem der Kegelräder (30, 31) angeordnet ist.
10. VerStelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenflügel (2) um mindestens 280° um ihre Längs- achse (L) verstellbar sind. Verwendung einer Versteileinrichtung gemäß den vorhergehenden Ansprüchen in einer Wasserturbine eines Gezeitenkraftwerks zur Erzeugung von elektrischem Strom.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106870267A (zh) * 2017-03-06 2017-06-20 武汉理工大学 一种能量自供给海上网络通信热点浮动平台
RU2773719C1 (ru) * 2021-10-11 2022-06-08 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" Воздушная турбина для волновой энергоустановки

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2439423B1 (es) * 2012-07-20 2014-11-04 Sagres S.L. Generador para el aprovechamiento energético de corrientes marinas
DE202012100880U1 (de) 2012-03-13 2012-04-16 Schottel Gmbh System zur berührungslosen Rückmeldung der Flügelstellung eines Verstellpropellers
DE102016208051A1 (de) * 2016-05-10 2017-11-16 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlagen-Rotorblatt, und Windenergieanlage mit selbigem
DE102016213935A1 (de) * 2016-07-28 2018-02-01 Aktiebolaget Skf Lagermodul zur Verstellung eines Anstellwinkels eines Rotorblatts in einem Unterwasserkraftwerk
EP3327283A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Siemens Aktiengesellschaft Windturbine
US10975840B2 (en) 2016-12-02 2021-04-13 Klaus Krieger Wind power plant
DE102016014339B4 (de) * 2016-12-02 2021-05-27 Martin van Egeren Windkraftanlage
CN111237113A (zh) * 2020-01-08 2020-06-05 浙江大学 一种海流能发电机组变桨距机构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3921570C2 (de) 1989-06-30 2003-04-03 Voith Siemens Hydro Power Verstelleinrichtung für verstellbare Laufradflügel einer Wasserturbine, insbesondere einer Kaplanturbine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB441928A (en) * 1934-07-28 1936-01-29 Thomas Thompson Improvements in water turbines
FR1117710A (fr) * 1953-12-09 1956-05-25 Commande par engrenage conique pour le réglage d'aubes
GB952052A (en) * 1959-04-07 1964-03-11 English Electric Co Ltd Improvements in or relating to control gear for variable-pitch runners of hydraulic machines
JP2009500562A (ja) * 2005-07-15 2009-01-08 オーシャンリンクス リミテッド ブレードピッチ制御機構
DE202005016021U1 (de) * 2005-10-12 2005-12-08 Ca Engineering Und Service Gmbh Gelenkmechanismus
EP1998042A1 (de) * 2007-05-30 2008-12-03 ICEC Holding AG Rotoreinheit und deren Verwendung
CN101429926B (zh) * 2007-11-07 2011-06-22 王光顺 风力发电机柔性变桨机构
NO328590B1 (no) * 2008-07-03 2010-03-29 Hydra Tidal Energy Technology Innretning for regulering av turbinbladstigning

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3921570C2 (de) 1989-06-30 2003-04-03 Voith Siemens Hydro Power Verstelleinrichtung für verstellbare Laufradflügel einer Wasserturbine, insbesondere einer Kaplanturbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106870267A (zh) * 2017-03-06 2017-06-20 武汉理工大学 一种能量自供给海上网络通信热点浮动平台
CN106870267B (zh) * 2017-03-06 2019-01-01 武汉理工大学 一种能量自供给海上网络通信热点浮动平台
RU2773719C1 (ru) * 2021-10-11 2022-06-08 Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева" Воздушная турбина для волновой энергоустановки

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