WO2015007354A1 - Rotor einer windkraftanlage - Google Patents

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WO2015007354A1
WO2015007354A1 PCT/EP2014/001496 EP2014001496W WO2015007354A1 WO 2015007354 A1 WO2015007354 A1 WO 2015007354A1 EP 2014001496 W EP2014001496 W EP 2014001496W WO 2015007354 A1 WO2015007354 A1 WO 2015007354A1
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rotor
blade
hub
cable
cable connection
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PCT/EP2014/001496
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French (fr)
Inventor
Jens SPIELMANN
Fabio Bertolotti
Norbert KÖTTING
Original Assignee
Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F03D1/0691—Rotors characterised by their construction elements of the hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a rotor of a wind turbine according to the preamble of claim 1.
  • a rotor of a wind turbine can be arranged in one or each of the projecting rotor blades sensors and in the rotating hub evaluation units for the sensors, which are connected to each other via cables or lines are and bridge one or more bearings of a rotor blade at the hub.
  • the cables or lines can be designed as electrical, optical cables or lines or as hydraulic or pneumatic hoses, which are referred to below as cables.
  • aerodynamic blade loads, blade characteristics or other conditions in the rotor blade can be registered or measured and transmitted to the evaluation unit in the rotating hub. Control signals for the rotor of the wind turbine are then generated from the measured values.
  • the cable is additionally loaded in the transition area blade - hub, as the
  • Sheet opposite the rotating hub is additionally adjustable in an angular range, that is rotated perpendicular to the hub axle.
  • the required cable length between the unit in the rotor blade and in the hub varies by torsion with the pitch movement, so that neither of the two cable attachment points - on the rotor blade side nor on the hub side - on the blade axis or on its extension in the Hub lies. This requires a guide of the cable in the transition area. Damage or malfunction of the cable connection would lead to the failure or malfunction of the sensors arranged in the blade, which would entail considerable security problems for the entire wind turbine.
  • the rotor blade In normal operation, the rotor blade is only pitched by 90 °, whereby it is also possible that the blade must be pitched further than 90 °. In such or larger pitch, even up to a complete rotation of the rotor blade by 360 °, there is also a risk of cable breakage.
  • the attachment of the cable connection both in the hub and in the rotor blade must be performed centric to the rotor blade axis and the hub opening, otherwise the cable would be eccentric out when pitching and is extremely loaded. If there is looping of the cable in the narrow transition area of the hub opening, there is also the risk that the cable will be damaged during pitching.
  • the restoration of the centric attachment of the cable connection in the transfer area is connected to the service staff but due to the cramped workspace with considerable effort.
  • the problem of cable transmission in the blade bearing area could be solved with a slip ring arrangement (see, for example, DE 201 16 756 U), as is generally used for the transition between fixed and moving parts of wind turbines (eg the rotor-to-rotor transition).
  • the slip ring solution is very expensive and has significant technical disadvantages in terms of their functionality and transmission reliability. It is not suitable for the transfer hub - sheet.
  • tracks or energy chains can be used as a cable connection, however, have the disadvantage of taking up much space, and to allow no assembly or disassembly.
  • WO 2010 135 844 A discloses.
  • the document shows a wind turbine with a tower and a gondola rotatable with respect to the tower.
  • a transfer in the form of a cable with a suspension device is arranged between the nacelle and the tower.
  • the transition comprises a tightly stretched supporting element in the form of a rope or a chain, which is attached at one end to the nacelle and at the other end to the bottom of the tower.
  • the cable is suspended in a serpentine shape and is connected to the support element between two adjacent bends of the cable. Similar solutions for the transfer gondola - tower are through the
  • WO 2010 105 852 A, EP 2587 054 A and EP 1 921 311 A are known.
  • WO 2013 091380 A shows a rotor of a wind power plant with an adjustable blade about its axis, in which a lightning arrester is installed, which is connected via an electrical cable connection with a flash tester in the rotating hub.
  • a tight tension rope is arranged as a position limiter, wherein the two ends of the tension rope are fixed at a fixed point in the blade or in the hub and connected to the cable Bonded so that the cable connection between the fixed point in the hub and the storage area of the sheet is always stretched.
  • the known cable connection is permanently installed. Maintenance or repair work on the device are not possible or only with considerable effort. A detection of a malfunction of the cable connection is not provided.
  • the object of the invention is in a rotor of a wind turbine to provide a reliable and robust transfer between a pitching rotor blade and the hub of the rotor of a wind turbine, which produces a reliable and rotatable connection, which also has to be considered that in maintenance, installation or Disassembly work in the rotor, the cable connection is easy to assemble or disassemble.
  • the cable connection should also be as light and robust as possible otherwise damage to the transfer may occur when working in the confined space.
  • the invention relates to a rotor of a wind turbine, comprising a rotor hub with at least one perpendicular to the rotor axis abragendem rotor blade which is adjustable about its blade axis relative to its blade bearing in the hub in an angular range, and at least one sensor which has a for energy transmission and / or Communication suitable rotatable cable connection is connected to at least one arranged in the hub evaluation unit, wherein the cable connection comprises at least one or more guide element, the guide member each having a fixing point in the rotor hub and in the rotor blade comprises at least one zugelasticians element, is tensioned or relaxed, is detachable at least one attachment point and means are provided to register a malfunction of the cable connection in case of failure.
  • a cable connection is realized, which is advantageous at any time by certain clamping elements stretched and possibly can be tightened.
  • the connection can not oscillate during rotation of the rotor. In particular, it remains taut and taut even with every pitch movement of the rotor blade.
  • the cable connection is not additionally burdened by the pitching of the rotor blade.
  • the guide element adapts to every pitch angle. Thus, a metrological relationship between the pitch angle and the mechanical stress of the guide element is produced, which can optionally be used as a further control variable for the wind turbine.
  • the guide member is fixed with its one end on the side of the rotor hub, as opposed to the rotor blade non-rotating part, and with the other end in the rotor blade.
  • the cable routed through the guide element - ie the cable connection - can either be hard-wired or easily assembled or disassembled by means of a plug-in, screw-on or hook connection.
  • the elastic element can be realized in different designs.
  • the means advantageously comprise measuring or monitoring devices and are part of a safety device of the wind turbine, which stops the wind turbine in case of damage to the cable connection or non-tensioned guide element or can no longer start, if it was previously stopped.
  • a safety device of the wind turbine which stops the wind turbine in case of damage to the cable connection or non-tensioned guide element or can no longer start, if it was previously stopped.
  • the measuring or monitoring devices are arranged in the zugelastician element and have measuring arrangements, by means of which not only the functionality of the cable connection but also the mechanical stress or the deflection of zugelastischen element can be measured or monitored.
  • the measuring or monitoring devices are arranged in the zugelastician element and have measuring arrangements, by means of which not only the functionality of the cable connection but also the mechanical stress or the deflection of zugelastischen element can be measured or monitored.
  • the measuring or monitoring devices are arranged in the zugelastician element and have measuring arrangements, by means of which not only the functionality of the cable connection but also the mechanical stress or the deflection of zugelastischen element can be measured or monitored.
  • error is at Damage or non-tensioned guide generates an error message or breaks the safety chain.
  • the tension of the guide member can be made adjustable and carried out while the zugelastician connection is connected, or even if this connection is interrupted, even if it is cut and interrupted.
  • the length of the cable in the connection can be adjusted according to the tension of the guide element by loop spiral formation or similar measures.
  • the inventive guide element is much cheaper compared to the Schleifring- or support element solutions described above. In case of a defect a quick and cheap exchange is possible. It requires very little space, since no additional support is required.
  • the guide element is detachable at least one attachment point.
  • the connection can be easily and quickly removed by loosening the plug, screw or wire connection.
  • it is sufficient on one side - either on the hub or rotor blade side - to disconnect, unscrew or disconnect the supply line from the load and release the plug, screw and hook attachment of the guide element.
  • the dissolved compound can simply be pushed aside or even disassembled in a few simple steps - and with almost no tools.
  • the line connection can be made again with a few simple steps and without additional tools.
  • Eccentric attachment points whereby a variable arrangement of the guide element is achieved, can be corrected by the zugelastician element.
  • the rotor blades In order to prevent parts or particles present in the blade from falling into the hub as a result of the rotation, the rotor blades very often have a cover plate closing off the opening of the blade, which is also known as a "bulkhead". is designated, and in which, however, a so-called. "Manhole” is provided, so as to allow access to the sheet.
  • the area of the hub opening on the blade bearing can then be used as the corresponding attachment point in the hub, wherein advantageously only this attachment point should be arranged centrally in the hub opening in the area of the blade bearing.
  • the tensile elasticity of the cable connection can be realized by a telescopically movable tube, which can be varied in its length by the pitch movement of the rotor blade. Within the telescopic tube then the cable is guided, wherein the cable for the length compensation when pitching in the telescopic tube is guided spirally.
  • a telescopically movable tube which can be varied in its length by the pitch movement of the rotor blade.
  • the cable is guided, wherein the cable for the length compensation when pitching in the telescopic tube is guided spirally.
  • This embodiment of the zugelastischen guide element has the advantage that the changeable by Pitching length of the telescoping thrust can be monitored or measured by a corresponding further measurement or sensor arrangement.
  • This sensor device it is not only possible to make a statement about the functionality of the cable connection, but also to obtain information about the set pitch angle.
  • the sensor signal can then be processed by the wind power plant control as an additional control signal.
  • the guide element can be designed as a wire or rope to which the cable is attached, or on a cable sock, which is placed around the cable to be led and attached to at least one of the two fastening points.
  • the zugelastischen properties of the guide element can be realized by means of a tension spring or a clamping element which is arranged at one or both attachment points of the guide element.
  • the tensioning or restressability of the connection can be realized by alternatively or as an additional element a tensioning lock or a turnbuckle is arranged in the connection, wherein the tensioner also with an easy to assemble and disassemble plug screw or hook connection with the corresponding Fixing point on the rotor blade or the rotor hub or on both sides can be attached.
  • An arranged in the guidewire or rope tension lever lock with a zugelastischen element is z. B easy and quick to tension and relax by a hand movement without additional tools.
  • the guide element is mounted in this embodiment at both attachment points in the rotor hub and in the rotor blade centric in the area of the blade axis (in the sheet) or its extension in the hub. It is sufficient if this is only attached to one of the two sides, the rotor blade or the rotor hub, so that the cable connection always tense and not relaxed when the rotor blade is pitched.
  • zugelastician connection is also given the opportunity to deviate slightly from this one or two-sided central mounting position, since their elasticity allows a certain change in length of the train.
  • the cable connection can be attached or detached without making it difficult for a person to access this area. This is particularly important for fixing the zugelasti- see guide element after reassembly of the cable connection after maintenance and repair of advantage.
  • the cable connection as a pull rope or wire sensor or monitoring devices are also integrated, by means of which it can be monitored whether the arrangement is stretched or functional, whereby an error message can be generated in case of failure in case of damage or non-tensioned guide element or the safety chain is interrupted causing the wind turbine to stop or not start, if previously stopped.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a wind turbine.
  • FIGS. 2a and 2b show a first embodiment of the invention with a cable or wire as a guide element for a cable connection between a rotor hub and a rotor blade of the wind turbine.
  • FIGS. 3a and 3b show a tension lever lock and a tension lock for tensioning and relaxing the cable connection according to FIGS. 2a and 2b.
  • FIGS. 4a and 4b show a second embodiment of the cable connection with a cable sleeve as a guide element.
  • Fig. 5 shows a variant of the embodiment of Fig. 2 with a cable connection from the center of the hub to the edge in the rotor blade.
  • FIG. 6 shows the embodiment according to FIG. 5, but with disassembled cable connection.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of the cable connection.
  • Fig. 8 shows the embodiment of FIG. 7, but with dismantled cable connection.
  • FIG. 9a to 9c show a further embodiment of the cable connection with a telescopic tube as a guide element and as zugelasticians element.
  • a wind turbine 1 can be seen, wherein a standing on a foundation 2 tower 3 is connected at its end facing away from the foundation 2 with a machine house, which is generally referred to as a nacelle 4.
  • a machine carrier 5 is arranged, on which a rotor 6 is rotatably mounted about a rotor axis 7, which has a rotor hub 8 and associated two visible rotor blades 9 and 10, which in each case via a blade bearing 32 with the hub.
  • Each rotor blade 9, 10 is mechanically coupled to an adjusting drive (pitch drive) 13, 14, by means of which the respective rotor blade 9, 10 is rotated about the associated blade axis 11, 12 (hereinafter referred to as pitching) and mechanically coupled to an electric generator 16 is arranged in the nacelle 4 and fixed to the machine frame 5 and the wind force acting on the individual rotor blades 15 for the most part converts into electrical energy.
  • pitching adjusting drive
  • electric generator 16 is arranged in the nacelle 4 and fixed to the machine frame 5 and the wind force acting on the individual rotor blades 15 for the most part converts into electrical energy.
  • a superordinated wind power plant control 17 is provided, by means of which, among other things, the Versteilantriebe 3, and 14 are controlled.
  • devices 18 and 19 are arranged both in its hub 8 and in the two illustrated rotor blades 9 and 10, the reference numeral 18 indicating the device which is arranged in each case in a rotor blade 9 or 10.
  • the reference numeral 19 the device is referred to, which is arranged in the hub 8, and is respectively assigned to the rotor blades 9 and 10 respectively.
  • the device 19 in the hub 8 can be, for example, an electric or hydraulic motor for the adjusting drive 13 or 14, a switching or an electric, pneumatic or hydraulic control cabinet for the adjusting drives or similar devices.
  • the two devices 19 may be connected either directly to each other or indirectly via a connection, not shown, with the wind turbine control 17, which then generates control signals for the corresponding adjustment drive 13, 14, by means of which the respective rotor blade rotates about its axis 11, 12. It is also possible that the two devices 18 are connected in the leaves with only one device 19. So that only one device 19 is present in the hub instead of two. It is also not necessarily necessary for these devices to be connected to the wind energy balance controller I, which then generates control signals for the pitch drives.
  • the devices 18 arranged in the two rotor blades 9 and 10 are sensor devices which register and / or measure the aerodynamic states of the respective rotor blade.
  • the sensor signals are transmitted via a cable connection 20 to the respective device 19 in the hub 8, wherein in this connection 20 it should be considered that the connection is guided by the rotation of the rotor 6 partly overhead and in addition the rotation of the rotor blade (Pitching) must be considered so that the cable connection is not damaged by a arranged on the hub 8 rotor blade bearing 32 in the pitch movement.
  • the device 20 is thus an evaluation unit of the sensors 18 arranged in the sheet.
  • connection 20 comprises a rotatable cable 22 with a guide element 23 suitable for energy transmission and / or communication, the guide element 23 having an attachment point 24 in the rotor hub 8 and an attachment point 25 in the rotor blade 9.
  • the guide member 23 further comprises a zugelasticians element 26, which is shown in Figs. 2 to 8 as a tension spring in the drawings.
  • the element 26 can also be realized in other embodiments.
  • the guide element 23 is shown as a cable or wire (reference numeral 27), each having an elastic element 26. placed on which by means of line fasteners 28, the cable 22 is attached and guided.
  • the elastic element 26 comprises in FIG. 3a a
  • Tension lever lock with a spring or an elastic band wherein the tension lever closure has a lever 21 for tensioning and unclamping the cable connection 20, as shown in FIG. 3a.
  • the zugelasticianm element 26 includes a turnbuckle 29 with a spring or a rubber band. Tensioning lever and turnbuckle 29 are not elastic as such. With a hand movement and without tools, the cable connection 20 can thus be tensioned or released.
  • the cable 27 is detachably fastened to the attachment point 25 in the rotor blade 9 by a hook connection.
  • the attachment point 24 on the hub 8, however, is fixed and not detachable, although a releasable hook connection can also be arranged at this attachment point.
  • the cable connection 20 can either be assembled or disassembled.
  • the cable 22 has a releasable connector 30, with which it is connectable either to the device 18 in the sheet 9 or to the device 19 in the hub 18.
  • the cable is firmly connected to the sensor 18 and the evaluation unit 19.
  • the guide member 23 is designed as a cable sock 31 in which the cable 22 is guided in the region of its attachment points 25, 24. So that the connection remains taut during pitching, the elastic element 26 is arranged in the region of the attachment point 25 in the rotor blade 9.
  • the cable stocking design has the advantage that it has an even lower weight compared to the wire or cable design 27.
  • the guide element 23 is shown as a cable or wire 27 with a plug connection 30 on both sides.
  • these illustrations also apply to the embodiment with the cable sock 31 or when the cable 22 is hardwired to the respective device 18, 19.
  • the illustration in Fig. 5 has the same cable connection 20, as already described in Fig. 2a.
  • the attachment point 25 in the sheet 9 is, however, arranged differently from the illustrations in Figures 2a and 2b, at the lower edge of the sheet.
  • the rotor blade 9 is connected to the hub 8 via the rotor blade bearing 32, by means of which the pitch movement takes place via the adjusting drive 19.
  • the evaluation unit 19 is arranged, which here represents a control or switchgear cabinet, from which the cable connection 20 leads to the sensor 18 in the rotor blade 9, registered by means of which physi- kaiische properties of the rotor blade, which then as a signal on the Cable 22 are transmitted to the evaluation unit 19 in the hub.
  • the attachment point 25 is further arranged in a region of the rotor blade 9 which is as close as possible to the sheet storage 32, and is commonly referred to as the blade root 33.
  • the rotor blade 9 has a cover plate 34 in the region of its blade root 33, which is also referred to as a bulkhead
  • the cover plate 34 has, at the level of the blade axis 1, an opening 35, a so-called "manhole", in order to possibly allow access to areas of the rotor blade 9 which are remote. From Fig. 5 it can be seen that the attachment point 25 is arranged on the cover plate 34. Furthermore, the sensor 18 is arranged there.
  • Fig. 6 shows the same embodiment as Fig. 5, but with dismantled
  • the guide element 23 designed as a cable or wire 27 has been dismantled from its attachment point 24 and the connector 30 in the hub 6 by releasing the clamping lever lock or the turnbuckle 29 on one side.
  • the cable connection 20 can thus be pushed to the edge of the sheet, on which the attachment point 25 is also arranged in the blade root 33, so that thus access to the sheet movement zel 33 and the "manhole" 35 is no longer hindered by the cable connection 20.
  • FIG. 7 shows a mounted cable connection 20 which is guided from the lower edge of the hub 8, on which the fastening point 24 for the guide element 23 (cable, wire) is arranged, to the sensor 18 in the blade 9, which is located at the top Blade edge is arranged, wherein the attachment point 25 is arranged centrally in the sheet in this embodiment on the blade axis 11.
  • FIG. 8 shows the cable connection 20 of the embodiment according to FIG. 7, but disassembled on both sides. The dismantling on both sides also applies to the embodiments according to FIGS. 5 to 7.
  • FIG. 9a shows an alternative embodiment of the cable connection 20 in which the cable 22 is spirally guided in a telescopic arrangement with an inner tube 36, and a coaxially adjustable in the axial direction outer tube 37.
  • the attachment points 24th In the region of the blade bearing 32 in the hub 8, the attachment point 25 is arranged on the "bulkhead" 34 in the area of the blade root 33.
  • the attachment points 24 and 25 are respectively at the edge of the Blade root 33 and the blade bearing 32 articulated to follow the pitch movement.
  • Fig. 9a shows the position of the rotor blade at an assumed pitch angle of 0 °, in Fig.
  • FIG. 9b the position at an adjustment of the rotor blade is shown by 90 ° relative to the position of Fig. 9a.
  • 9c shows a sectional view of the cable connection 20 with a schematically illustrated measuring arrangement 38 for measuring the displacement between the outer and inner tubes.
  • the functional capability of the connection can be determined by means of the measured value registered in this way, but on the other hand it is also a measure of the set pitch angle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Windkraftanlage, umfassend eine Rotornabe (8) mit mindestens einem senkrecht zur Rotorachse (7) abragendem Rotorblatt (9, 10), das um seine Blattachse (11, 12) gegenüber seiner Blattlagerstelle (32) in der Nabe (8) in einem Winkelbereich verstellbar ist, und mindestens einen Sensor (18) aufweist, welches über eine zur Energieübertragung und/oder Kommunikation geeignete rotationsfähige Kabelverbindung (20) mit mindestens einer in der Nabe (8) angeordneten Auswerteeinheit (19) verbunden ist, wobei die Kabelverbindung (20) mindestens ein oder mehrere Führungselement (23) aufweist, wobei das Führungselement (23) jeweils einen Befestigungspunkt (24, 25) in der Rotornabe und im Rotorblatt aufweist und mindestens ein zugelastisches Element (26, 29) umfasst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) spannbar bzw. entspannbar, an mindestens einem Befestigungspunkt (24, 25) lösbar ist und Mittel (38) vorgesehen sind, um im Fehlerfalle eine Fehlfunktion der Kabelverbindung (20) zu registrieren.

Description

Rotor einer Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Windkraftanlage entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1. Zur Überwachung und Steuerung eines Rotors einer Windkraftanlage können in einem oder jedem der abragenden Rotorblätter Sensoren und in der rotierende Nabe Auswerteeinheiten für die Sensoren angeordnet sein, die über Kabel oder Leitungen miteinander verbunden sind und eine oder mehrere Lagerstellen eines Rotorblattes an der Nabe überbrücken. Die Kabei oder Leitungen können je nach Ausführung der Sensoren als elektrische, optische Kabel oder Leitungen oder als hydraulische oder pneumatische Schläuche ausgeführt sein, die im folgendem als Kabel bezeichnet werden.
Mittels einer solchen Kabelverbindung können aerodynamische Blattbelastungen, Blatteigenschaften oder andere Zustände im Rotorblatt regis- triert bzw. gemessen werden und zu der Auswerteeinheit in der rotierenden Nabe übertragen werden. Aus den Messwerten werden dann Steuersignale für den Rotor der Windkraftanlage generiert.
Da die Rotorblätter darüberhinaus noch um ihre Blattachse verstellbar sind, im folgenden als Pitch gesteuert oder einfach„Pitchen" genannt, wird das Kabel im Übergangsbereich Blatt - Nabe zusätzlich belastet, da das
Blatt gegenüber der rotierenden Nabe zusätzlich in einem Winkelbereich verstellbar ist, also senkrecht zur Nabenachse rotiert. Die erforderliche Kabellänge zwischen dem Gerät im Rotorblatt und in der Nabe verändert sich durch Torsion mit der Pitchbewegung, so dass keine der beiden Kabelbefes- tigungspunkte - sowohl auf der Rotorblattseite als auch auf der Nabenseite - auf der Blattachse bzw. auf deren Verlängerung hin in der Nabe liegt. Dies macht eine Führung des Kabels im Übergangsbereich erforderlich. Eine Beschädigung oder Fehlfunktion der Kabelverbindung würde zum Ausfall oder Fehlfunktion der im Blatt angeordneten Sensoren führen, was mit erhebli- chen Sicherheitsproblemen für die gesamte Windkraftanlage verbunden wäre. Aus der Praxis ist es bekannt, das Kabel im Übergangsbereich an einer in der Nabenöffnung angeordnete Halterung zu befestigen, die verhindert, dass beim Pitchen das Kabel durch die Drehbewegung eingeklemmt und beschädigt wird. Auf Grund der Blattdrehung setzt dies aber voraus, dass die Halterung zentriert zum Rotorblatt angeordnet ist, wodurch z B. bei War- tungs- oder Reparaturarbeiten im Rotor ein Zugang zum Blatt sehr stark behindert ist. Bei solchen Arbeiten in der Nähe des Blattlagers in der Nabe oder bei Betreten des Blattes muss die Halterung demontiert und anschließend wieder montiert werden und entsprechend zentriert werden, da ansonsten das Kabel beschädigt werden kann.
Im normalen Betrieb wird das Rotorblatt lediglich um 90° gepitcht, wobei es auch möglich ist, dass das Blatt auch weiter als 90° gepitcht werden muss. Bei solchen oder auch größeren Pitchbewegung, sogar bis zu einer vollständigen Drehung des Rotorblattes um 360°, besteht darüber hinaus auch die Gefahr einer Kabelabrisses.
Die Befestigung der Kabelverbindung sowohl in der Nabe als auch im Rotorblatt muss zentrisch zur Rotorblattachse und zur Nabenöffnung geführt werden, da ansonsten das Kabel beim Pitchen exzentrisch geführt würde und extrem belastet wird. Bei einer Schlaufenführung des Kabels in dem en- gen Übergangsbereich der Nabenöffnung besteht darüber hinaus die Gefahr, dass das Kabel beim Pitchen beschädigt wird. Die Wiederherstellung der zentrischen Befestigung der Kabelverbindung im Überleitungsbereich ist für das Servicepersonal aber auf Grund des beengten Arbeitsraumes mit erheblichem Aufwand verbunden. Das Problem der Kabelüberleitung im Blattlagerbereich könnte man mit einer Schleifringanordnung (siehe hierzu z. B. DE 201 16 756 U) lösen, wie dies allgemein für die Überleitung zwischen feststehenden und ein beweglichen Teilen von Windkraftanlagen verwendet wird (z. B die Überleitung Rotor - Gondel oder Gondel - Turm). Die Schleifringlösung ist aber sehr teuer und weist erhebliche technische Nachteile bezüglich ihrer Funktionalität und Übertragungssicherheit auf. Sie eignet sich nicht für die Überleitung Nabe - Blatt. Als weitere Möglichkeit können Laufketten bzw. Energieketten als Kabelverbindung verwendet werden, die allerdings den Nachteil haben, viel Platz einzunehmen, und keine Montage oder Demontage zu ermöglichen.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Überleitungen von elektri- sehen Energie- und Kommunikationskabeln zwischen der drehenden Gondel und dem feststehenden Turm bei Wind kraftan lagen bekannt, wie dies
WO 2010 135 844 A offenbart. Das Dokument zeigt eine Windkraftanlage mit einem Turm und einer gegenüber dem Turm verdrehbaren Gondel. Zwischen Gondel und Turm ist eine Überleitung in Form eines Kabels mit einer Auf- hängevorrichtung angeordnet. Die Überleitung umfasst ein straff gespanntes Tragelement in Form eines Seils oder einer Kette, das mit einem Ende an der Gondel und mit dem anderen Ende am Boden des Turmes befestigt ist. Das Kabel hängt schlangenförmig nach unten und ist jeweils zwischen zwei benachbarten Biegungen des Kabels mit dem Tragelement verbunden. Ähn- liehe Lösungen für die Überleitung Gondel - Turm sind durch die
WO 2010 105 852 A, EP 2587 054 A und EP 1 921 311 A bekannt.
Die bekannten Lösungen für die Überleitung zwischen Gondel und Turm sind aber nicht auf die Überleitung innerhalb des Rotor, also zwischen der rotierenden Nabe und der senkrecht dazu verstellbaren Rotorblatt, über- tragbar, da durch die Rotation der Nabe, die Überleitung des Kabels zum Teil über Kopf geführt wird, so dass eine starre Halterung für das Kabel notwendig wäre, wie dies in der Praxis auch realisiert wird. Durch den im Vergleich zum Übergang Gondel - Turm vorhanden beengte Bauraum im Übergang Nabe - Rotorblatt sind die in den Dokumenten vorgeschlagenen Lösungen nicht übertragbar.
WO 2013 091380 A zeigt einen Rotor einer Windkraftanlage mit einem um seine Achse verstellbarem Blatt, in dem ein Blitzableiter installiert ist, der über eine elektrische Kabelverbindung mit einem Blitzprüfgerät in der rotierende Nabe verbunden ist. Im Lagerbereich des verstellbaren Blattes und der rotierenden Nabe ist ein fest gespanntes Spannungsseil als Positionsbegrenzer angeordnet, wobei die beiden Ende des Spannungsseiles an einem festen Punkt im Blatt bzw. in der Nabe befestigt sind und mit der Kabelver- bindung verbunden sind, so dass die Kabelverbindung zwischen dem festen Punkt in der Nabe und dem Lagerbereich des Blattes immer gespannt ist.
Die bekannte Kabelverbindung ist fest installiert. Wartungs- oder Reparaturarbeiten an dem Gerät sind nicht oder nur mit erheblichen Aufwand möglich. Eine Detektion einer Fehlfunktion der Kabelverbindung ist nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es bei einem Rotor einer Windkraftanlage eine zuverlässige und robuste Überleitung zwischen einem pitchenden Rotorblatt und der Nabe des Rotor einer Windkraftanlage anzugeben, welche eine zuverlässige und rotationsfähige Verbindung herstellt, wobei auch zu berücksichtigen ist, dass bei Wartungs-, Montage- oder Demontagearbeiten im Rotor die Kabelverbindung einfach zu montieren bzw. zu demontieren ist. Die Kabelverbindung sollte auch möglichst leicht und robust sein, da durch das Arbeiten in dem begrenzten Raum sonst leicht Beschädigungen an der Überleitung auftreten können.
Die erfinderische Lösung liegt in den Merkmalen des unabhängigen Anspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Windkraftanlage, umfassend eine Rotornabe mit mindestens einem senkrecht zur Rotorachse abragendem Rotorblatt, das um seine Blattachse gegenüber seiner Blattlagerstelle in der Nabe in einem Winkelbereich verstellbar ist, und mindestens einen Sensor aufweist, welches über eine zur Energieübertragung und /oder Kommunikation geeignete rotationsfähige Kabelverbindung mit mindestens einer in der Nabe angeordneten Auswerteinheit verbunden ist, wobei die Kabelverbindung mindestens ein oder mehrere Führungselement aufweist, das Führungselement jeweils einen Befestigungspunkt in der Rotornabe und im Rotorblatt aufweist, mindestens ein zugelastisches Element umfasst, spannbar bzw. entspannbar ist, an mindestens einem Befestigungspunkt lösbar ist und Mittel vorgesehen sind, um im Fehlerfalle eine Fehlfunktion der Kabelverbindung zu registrieren. Durch ein im Führungselement angeordnetes zugelastisches Element wird eine Kabelverbindung realisiert, die vorteilhaft durch bestimmte Spannelemente jederzeit gespannt ist und ggf. nachgespannt werden kann. Die Verbindung kann somit nicht während der Rotation des Rotors hin und her schwingen. Sie bleibt insbesondere auch bei jeder Pitchbewegung des Rotorblattes straff und gespannt. Die Kabelverbindung wird durch das Pitchen des Rotorblattes nicht zusätzlich belastet. Das Führungselement passt sich jedem Pitchwinkel an. Damit wird ein messtechnischer Zusammenhang zwischen Pitchwinkel und der mechanischen Spannung des Führungselementes hergestellt, der ggf. als weitere Steuergröße für die Windkraftanlage verwendet werden kann.
Das Führungselement ist mit seinem einem Ende auf der Seite der Rotornabe, als dem gegenüber dem Rotorblatt nicht rotierenden Teil, und mit dem anderen Ende im Rotorblatt befestigt. Das durch das Führungselement geführte Kabel - also die Kabelverbindung - kann entweder fest verdrahtet oder durch eine Steck-.Schraub- oder Hackenverbindung einfach montiert bzw. demontiert werden. Bei Wartungs- und Montagearbeiten im Übergangsbereich Nabe - Rotorblatt wird das Servicepersonal nicht mehr durch herabhängende Kabel behindert. Das zugelastische Element kann in unter- schiedlichen Ausführungen realisiert werden.
Die Mittel umfassen vorteilhaft Mess- oder Überwachungseinrichtungen und sind Teil einer Sicherheitseinrichtung der Windkraftanlage, die bei Beschädigung der Kabelverbindung oder nicht gespanntem Führungselement die Windkraftanlage stoppt bzw. sie nicht mehr anfahren lässt, falls sie vorher gestoppt war. Damit sind nicht nur die Kabelverbindungen zwischen der rotierenden Nabe und dem Blattlager sondern auch die Sensoren im Blatt in die sog.„Sicherheitskette" der Anlage integriert.
Zweckmäßig sind die Mess- oder Überwachungseinrichtungen im zugelastische Element angeordnet und weisen Messanordnungen auf, mit- tels deren nicht nur die Funktionsfähigkeit der Kabelverbindung sondern auch die mechanische Spannung bzw. die Auslenkung des zugelastischen Elementes gemessen bzw. überwacht werden kann. Im Fehlerfall wird bei Beschädigung oder nichtgespanntem Führungselement eine Fehlermeldung generiert oder die Sicherheitskette unterbrochen.
Die Spannbarkeit des Führungselementes kann einstellbar ausgeführt werden und durchgeführt werden, während die zugelastische Verbindung verbunden ist, oder aber auch, wenn diese Verbindung unterbrochen, sogar, wenn sie ausgehackt ist und unterbrochen ist. Die Länge des Kabels in der Verbindung kann entsprechend der Spannung des Führungselementes durch Schlaufen- Spiralbildung oder ähnliche Maßnahmen angepasst werden. Das erfinderische Führungselement ist im Vergleich zu den eingangs beschriebe- nen Schleifring- oder Tragelementlösungen wesentlich günstiger. Bei einem Defekt ist ein schneller und billiger Austausch möglich. Es wird sehr wenig Bauraum benötigt, da keine zusätzliche Halterung erforderlich ist.
Das Führungselement ist an mindestens einem Befestigungspunkt lösbar. Für Wartungsarbeiten im Rotorblatt oder in der Nabe im Bereich der Nabenöffnung kann die Verbindung einfach und schnell durch Lösen der Steck-, Schraub- oder Drahtverbindung entfernt werden. Zum Demontieren genügt es auf einer Seite - entweder an der Naben- oder Rotorblattseite - die zuführende Leitung von dem Verbraucher abzuklemmen, abzuschrauben oder abzustecken und die Steck-, Schraub und Hackenbefestigung des Füh- rungselements zu lösen. Danach kann die gelöste Verbindung einfach zur Seite geschoben werden oder mit wenigen Handgriffen - und nahezu ohne Werkzeug - sogar ganz demontiert werden. Damit ist ein unbeschwertes Arbeiten zwischen Nabe und Rotorblatt möglich, bzw. der Zugang zum Rotorblatt ist ohne störende zusätzliche Bauteile möglich. Anschließend kann die Leitungsverbindung wieder mit wenigen Handgriffen und ohne zusätzliches Werkzeug hergestellt werden. Exzentrische Befestigungspunkte, wodurch eine variable Anordnung des Führungselementes erreicht wird, können durch das zugelastische Element korrigiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird vorge- schlagen, den Befestigungspunkt des zugelastischen Führungselementes im Rotorblatt des zugelastischen Führungselementes im Bereich seiner Blatt- wurzel anzuordnen, wobei als Blattwurzel der Bereich des Rotorblattes bezeichnet wird, der am Blattlager in der Nabenöffnung befestigt ist.
Um zu verhindern, dass Teile oder Partikel, die im Blatt vorhanden sind, durch die Rotation in die Nabe hineinfallen könnten, weisen die Rotor- blätter sehr oft im Bereich der Blattwurzel eine die Öffnung des Blattes verschließende Abdeckplatte auf, die auch als„Schott" bezeichnet wird, und in der jedoch ein sog.„Mannloch" vorgesehen ist, um so den Zugang zum Blatt zu ermöglichen. Im Bereich dieses„Schottes" kann dann vorteilhaft das Führungselement lösbar befestigt werden. Als entsprechenden Befestigungspunkt in der Nabe bietet sich dann der Bereich der Nabenöffnung am Blattlager an, wobei vorteilhaft lediglich dieser Befestigungspunkt zentrisch in der Nabenöffnung im Bereich des Blattlagers angeordnet sein sollte.
In einer ersten Ausführung kann die Zugelastizität der Kabelverbin- dung durch ein teleskopartig ineinander verschiebbares Rohr realisiert werden, welches durch die Pitchbewegung des Rotorblattes in seiner Länge variiert werden kann. Innerhalb des Teleskoprohres ist dann das Kabel geführt, wobei das Kabel für den Längenausgleich beim Pitchen im Teleskoprohr spiralförmig geführt ist. Um jedoch den Zugang zum Blatt nicht durch die in ra- dialer Richtung starre Teleskopverbindung zu behindern, ist es vorteilhaft, die Verbindung nicht zentral in der Blattmitte oder im Blattlager anzuordnen, sondern am Rand des Blattes oder des Blattlagers.
Diese Ausführung des zugelastischen Führungselementes hat den Vorteil, dass die durch das Pitchen veränderbare Länge des Teleskopein- Schubes durch eine entsprechende weitere Mess- oder Sensoranordnung überwacht oder gemessen werden kann. Mit dieser Sensoreinrichtung ist es nicht nur möglich, eine Aussage über die Funktionsfähigkeit der Kabelverbindung zu realisieren, sondern auch eine Aussage über den eingestellten Pit- chwinkel zu erhalten. Das Sensorsignal kann dann von der Windkraftanla- gensteuerung als zusätzliches Steuersignal verarbeitet werden. Alternativ und bevorzugt gegenüber einer Teleskopanordnung kann das Führungselement als Draht oder Seil ausgeführt werden, an dem das Kabel befestigt ist, oder aber an einem Kabelstrumpf, der um das zu führende Kabel gelegt wird und an mindestens einer der beiden Befestigungsstellen befestigt sein. In dieser Ausführung können die zugelastischen Eigenschaften des Führungselementes mittels einer Zugfeder oder einem Spannelement realisiert werden, das an einem oder beiden Befestigungspunkten des Führungselementes angeordnet ist. Damit ist die Kabelverbindung jederzeit gespannt. Die Spann- bzw. Nachspannbarkeit der Verbindung kann dadurch realisiert werden, dass alternativ oder als zusätzliches Element ein Spann- schloss oder Wantenspanner in der Verbindung angeordnet ist, wobei der Spanner ebenfalls mit einer einfach zu montierenden und demontierenden Steck- Schraub oder Hackenverbindung mit dem entsprechenden Befestigungspunkt am Rotorblatt oder der Rotornabe oder auf beiden Seiten befes- tigt werden kann. Ein im Führungsdraht oder -seil angeordneter Spannhebel- verschluss mit einem zugelastischen Element ist z. B durch eine Handbewegung ohne zusätzliches Werkzeug einfach und schnell zu spannen und zu entspannen. Dies ist bei Montage- und Wartungsarbeiten im engen Rotorraum der Windkraftanlage von Vorteil. Es ist nicht erforderlich, dass das Führungselement in dieser Ausführung an beiden Befestigungspunkten in der Rotornabe und im Rotorblatt zentrisch im Bereich der Blattachse (im Blatt) oder ihrer Verlängerung in die Nabe befestigt ist. Es ist ausreichend, wenn dies lediglich auf einer der beiden Seiten, dem Rotorblatt oder der Rotornabe befestigt ist, damit die Kabel- Verbindung immer gespannt und sich nicht entspannt, wenn das Rotorblatt gepitcht wird. Durch die zugelastische Verbindung ist außerdem die Möglichkeit gegeben, etwas von dieser ein- oder beidseitigen zentralen Befestigungsposition abzuweichen, da ihre Elastizität eine gewisse Längenänderung der Zugverbindung zulässt. Je nachdem wo der Einstieg in den Raum zwischen Nabe und Rotorblatt ist, kann die Kabelverbindung angebracht werden bzw. gelöst werden, ohne einer Person den Zugang zu diesem Bereich zu erschweren. Dies ist insbesondere für das Befestigen des zugelasti- sehen Führungselementes nach der Wiedermontage der Kabelverbindung nach Wartungs - und Reparaturarbeiten von Vorteil.
Auch in der Ausführung der Kabelverbindung als Zugseil oder Draht sind ebenfalls Sensor- oder Überwachungseinrichtungen integriert, mittels deren überwacht werden kann, ob die Anordnung gespannt oder funktionsfähig ist, wodurch im Fehlerfall bei Beschädigung oder nichtgespanntem Führungselement eine Fehlermeldung generiert werden kann oder die Sicherheitskette unterbrochen wird, wodurch die Windkraftanlage gestoppt wird oder nicht anfährt, falls sie vorher gestoppt war. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Windkraftanlage.
Fig. 2a und 2b zeigen eine erste Ausführung der Erfindung mit einem Seil oder Draht als Führungselement für eine Kabelverbindung zwischen einer Rotornabe und einem Rotorblatt der Windkraftanlage.
Fig. 3a und 3b zeigen einen Spannhebelverschluss und ein Spann- schloss zum Spannen und Entspannen der Kabelverbindung nach Fig. 2a und 2b. Fig. 4a und 4b zeigen eine zweite Ausführung der Kabelverbindung mit einem Kabelstrumpf als Führungselement.
Fig. 5 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 2 mit einer Kabelverbindung von der Mitte der Nabe zum Rand im Rotorblatt.
Fig. 6 zeigt die Ausführung nach Fig. 5, jedoch mit demontierter Ka- belverbindung.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführung der Kabelverbindung.
Fig. 8 zeigt die Ausführung nach Fig. 7, jedoch mit demontierter Kabelverbindung.
Fig. 9a bis 9c zeigen eine weitere Ausführung der Kabelverbindung mit einem Teleskoprohr als Führungselement und als zugelastisches Element. Aus Fig. 1 ist eine Windkraftanlage 1 ersichtlich, wobei ein auf einem Fundament 2 aufstehender Turm 3 an seinem dem Fundament 2 abgewandten Ende mit einem Maschinenhaus verbunden ist, das allgemein auch als Gondel 4 bezeichnet wird. In der Gondel 4 ist ein Maschinenträger 5 ange- ordnet, an dem ein Rotor 6 um eine Rotorachse 7 drehbar gelagert ist, der eine Rotornabe 8 und damit verbundene zwei sichtbare Rotorblätter 9 und 10 aufweist, die über jeweils ein Blattlager 32 mit der Nabe 8 verbunden sind und jeweils um ihre Blattachsen 11 , 12 relativ zur Rotornabe 8 drehbar sind. Jedes Rotorblatt 9, 10 ist mit einem VerStellantrieb (Pitchantrieb) 13, 14 me- chanisch gekoppelt, mittels welchem das jeweilige Rotorblatt 9, 10 um die zugehörige Blattachse 11 , 12 gedreht (im folgenden Pitchen genannt) und mechanisch mit einem elektrischen Generator 16 gekoppelt ist, der in der Gondel 4 angeordnet und an dem Maschinenträger 5 befestigt ist und die auf die einzelnen Rotorblätter wirkende Windkraft 15 zum größten Teil in elektri- sehe Energie umwandelt. Für den kontrollierten Betrieb der Windkraftanla- ge 1 ist eine übergeordnete Windkraftanlagensteuerung 17 vorgesehen, mittels welcher unter anderem die Versteilantriebe 3, und 14 gesteuert werden.
Im Rotor 6 sind sowohl in dessen Nabe 8 als auch in den beiden dargestellten Rotorblättern 9 und 10 jeweils Geräte 18 und 19 angeordnet, wo- bei mit der Bezugszahl 18, das Gerät bezeichnet ist, das in jeweils einem Rotorblatt 9 oder 10 angeordnet ist. Mit dem Bezugszeichen 19 ist das Gerät bezeichnet, das in der Nabe 8 angeordnet ist, und jeweils den Rotorblättern 9 bzw. 10 zugeordnet ist.
Bei dem Gerät 19 in der Nabe 8 kann es sich zum Beispiel um einen elektrischen oder hydraulischen Motor für den Versteilantrieb 13 oder 14, einem Schalt - oder einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Steuerschrank für die VerStellantriebe oder ähnliche Einrichtungen handeln. Die beiden Geräte 19 können entweder direkt miteinander oder indirekt über eine nicht dargestellte Verbindung mit der Windturbinenanlagensteuerung 17 verbunden sein, welche dann Steuersignale für den entsprechenden Versteilantrieb 13, 14 generiert, mittels dessen das jeweilige Rotorblatt sich um seine Achse 11 , 12 dreht. Es ist auch möglich dass die beiden Geräte 18 in den Blättern mit nur einem Gerät 19 verbunden sind. Also dass nur ein Gerät 19 in der Nabe vorhanden ist anstelle von zwei. Es ist auch nicht zwangsläufig notwendig, dass diese Geräte mit der Windenergieanalagensteuerung Iverbunden sind wel- che dann Steuersignale für die Pitchantriebe generiert.
Die in den beiden Rotorblättern 9 und 10 angeordneten Geräte 18 sind Sensorgeräte, welche die aerodynamischen Zustände des jeweiligen Rotorblattes registrieren und / oder messen. Die Sensorsignale werden über eine Kabelverbindung 20 zu dem jeweiligen Gerät 19 in der Nabe 8 übertra- gen, wobei bei dieser Verbindung 20 zu berücksichtigen ist, dass die Verbindung durch die Rotation des Rotors 6 zum Teil über Kopf geführt wird und zusätzlich die Rotation des Rotorblattes (Pitchen) berücksichtigt werden muss, damit die Kabelverbindung bei der Pitchbewegung nicht durch ein an der Nabe 8 angeordnetes Rotorblattlager 32 beschädigt wird. Bei dem Gerät 20 handelt es sich somit um eine Auswerteinheit der in dem Blatt angeordneten Sensoren 18.
In den folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden Bauteile mit gleichen Funktionen mit denselben Bezugszeichen versehen. Verdeckt durch die beiden Rotorblätter 9 und 10 weist die Windkraft- anläge 1 noch ein drittes Rotorblatt mit allen oben beschriebenen Bauteilen auf.
Die Kabelverbindung 20 wird im Folgenden in mehreren Ausführungen an Hand mehrerer Darstellungen näher beschrieben. In allen Darstellungen umfasst die Verbindung 20 ein zur Energieübertragung und / oder Kommuni- kation geeignetes rotationsfähiges Kabel 22 mit einem Führungselement 23, wobei das Führungselement 23 einen Befestigungspunkte 24 in der Rotornabe 8 und einen Befestigungspunkt 25 im Rotorblatt 9 aufweist. Das Führungselement 23 weist darüber hinaus ein zugelastisches Element 26 auf, welches in den Fig. 2 bis 8 als Zugfeder in den Zeichnungen dargestellt ist. Jedoch, wie in der weiteren Figurenbeschreibung noch erläutert wird, kann das Element 26 auch in anderen Ausführungsarten realisiert werden.
In den Figuren 2a und 2b ist das Führungselement 23 als Seil oder Draht (Bezugszeichen 27) mit jeweils einem zugelastischen Element 26 dar- gestellt, an dem mittels Leitungsbefestigungen 28 das Kabel 22 befestigt und geführt ist. Das zugelastische Element 26 umfasst in der Fig. 3a einen
Spannhebelverschluss mit einer Feder oder einem elastischen Band, wobei der Spannhebelverschluss einen einem Hebel 21 zum Spannen und Ent- spannen der Kabelverbindung 20 aufweist, wie dies Fig. 3a zeigt. In Fig. 3b umfasst das zugelastischem Element 26 ein Spannschloss 29 mit einer Feder oder einem Gummiband auf. Spannhebel und Spannschloss 29 sind als solche nicht elastisch. Mit einer Handbewegung und ohne Werkzeug kann somit die Kabelverbindung 20 gespannt bzw. gelöst werden. Wie weiter aus den Figuren 2a und 2b ersichtlich ist, ist das Seil 27 an dem Befestigungspunkte 25 in dem Rotorblatt 9 durch eine Hackenverbindung lösbar befestigt. Der Befestigungspunkt 24 an der Nabe 8 hingegen ist fest und nicht lösbar dargestellt, obwohl auch an diese Befestigungspunkt eine lösbare Hackenverbindung angeordnet werden kann. Durch Lösen bzw. Spannen des Spannhebelverschlusses / Spannschlosses 29 kann die Kabelverbindung 20 entweder montiert oder demontiert werden. In Fig. 2a weist das Kabel 22 eine lösbare Steckverbindung 30 auf, mit der es entweder mit dem Gerät 18 im Blatt 9 oder mit dem Gerät 19 in der Nabe 18 verbindbar ist. In Fig. 2b ist das Kabel fest mit dem Sensor 18 und der Auswerteeinheit 19 verbunden.
In den Figuren 4a und 4b ist das Führungselement 23 als Kabelstrumpf 31 ausgeführt, in dem das Kabel 22 im Bereich seiner Befestigungspunkte 25, 24 geführt ist. Damit die Verbindung beim Pitchen gespannt bleibt, ist im Bereich des Befestigungspunktes 25 im Rotorblatt 9 das zugelastische Element 26 angeordnet. Die Kabelstrumpfausführung hat den Vorteil, dass sie im Vergleich zu der Draht- oder Seilausführung 27 ein noch geringeres Gewicht aufweist.
Der Einfachheit halber ist in den Fig. 5 bis Fig. 7 das Führungselement 23 als Seil oder Draht 27 mit beidseitiger Steckverbindung 30 darge- stellt. Diese Darstellungen gelten aber ebenso für die Ausführung mit dem Kabelstrumpf 31 bzw. wenn das Kabel 22 fest mit dem jeweiligen Gerät 18, 19 verdrahtet ist. Die Darstellung in Fig. 5 weist die gleiche Kabelverbindung 20 auf, wie schon in Fig. 2a beschrieben. Der Befestigungspunkt 25 im Blatt 9 ist jedoch, abweichend zu den Darstellungen in den Figuren 2a und 2b, am unteren Blattrand angeordnet. Das Rotorblatt 9 ist mit der Nabe 8 über die Rotorblattlagerung 32 verbunden, mittels dessen die Pitchbewegung über den Versteilantrieb 19 erfolgt. Im Blattlagerbereich ist auch die Auswerteeinheit 19 angeordnet, welches hier einen Steuer- oder Schaltschrank darstellt, von dem aus die Kabelverbindung 20 zu dem Sensor 18 im Rotorblatt 9 führt, mittels dessen physi- kaiische Eigenschaften des Rotorblattes registriert lassen, die dann als Signal über das Kabel 22 zu der Auswerteeinheit 19 in der Nabe übertragen werden.
Der Befestigungspunkt 25 ist ferner in einem Bereich des Rotorblattes 9 angeordnet, der möglichst nahe an die Blattlagerung 32 angrenzt, und üblicherweise als Blattwurzel 33 bezeichnet wird. Zur Verhinderung dass im Rotorblatt umherfliegende Teile bei der Rotation in die Nabenöffnung hineinfallen können oder dass bei Arbeiten in der Nabe eine Person in das hohle Rotorblatt hineinfallen kann, weist das Rotorblatt 9 im Bereich seiner Blattwurzel 33 eine Abdeckplatte 34 auf, die auch als„Schott" bezeichnet wird. Die Abdeckplatte 34 weist jedoch in Höhe der Blattachse 1 eine Öffnung 35 auf, ein sog.„Mannloch", um ggf. so den Zugang zu entfernt liegenden Bereichen des Rotorblattes 9 zu ermöglichen. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass der Befestigungspunkt 25 an der Abdeckplatte 34 angeordnet ist. Ferner ist auch der Sensor 18 dort angeordnet. Fig. 6 zeigt die gleiche Ausführung wie Fig. 5, jedoch mit demontierter
Kabelverbindung 20. Das als Seil oder Draht 27 ausgeführte Führungselement 23 wurde durch Lösen des Spannhebelverschlusses oder des Spannschlosses 29 einseitig von seinem Befestigungspunkt 24 und der Steckverbindung 30 in der Nabe 6 demontiert. Die Kabelverbindung 20 kann damit an den Blattrand geschoben werden, an dem auch der Befestigungspunkt 25 in der Blattwurzel 33 angeordnet ist, so dass somit der Zugang zur Blattwur- zel 33 und zum„Mannloch" 35 nicht mehr durch die Kabelverbindung 20 behindert wird.
Fig. 7 zeigt eine montierte Kabelverbindung 20, welche vom unteren Rand der Nabe 8, an dem auch der Befestigungspunkt 24 für das Führungs- element 23 (Seil, Draht) angeordnet ist, zu dem Sensor 18 im Blatt 9 geführt ist, welches am oberen Blattrand angeordnet ist, wobei der Befestigungspunkt 25 im Blatt in dieser Ausführung mittig auf der Blattachse 11 angeordnet ist.
Fig. 8 zeigt die Kabelverbindung 20 der Ausführung gemäß Fig. 7, je- doch beidseitig demontiert. Die beidseitige Demontage gilt auch für die Ausführungen nach Fig. 5 bis Fig. 7.
In den Figuren 9a bis 9c ist eine alternative Ausführung der Kabelverbindung 20 dargestellt, bei dem das Kabel 22 spiralförmig in einem Teleskopanordnung geführt ist mit einem Innenrohr 36, und ein koaxial in axialer Richtung verstellbares Außenrohr 37. Wie in den vorherigen Ausführungen ist der Befestigungspunkte 24 Bereich des Blattlagers 32 in der Nabe 8, der Befestigungspunkt 25 am„Schott" 34 im Bereich der Blattwurzel 33 angeordnet. Damit der Zugang zum„Mannloch" 35 nicht durch die Kabelverbindung 20 behindert wird, sind die Befestigungspunkte 24 und 25 jeweils am Rand der Blattwurzel 33 und des Blattlagers 32 gelenkig angeordnet, um der Pitchbewegung zu folgen. Fig. 9a zeigt die Position des Rotorblattes bei einem angenommenen Pitchwinkel von 0°, in Fig. 9b ist die Position bei einer Verstellung des Rotorblattes um 90° gegenüber der Position von Fig. 9a dargestellt. Fig. 9c zeigt eine Schnittdarstellung der Kabelverbindung 20 mit einer schematisch dargestellten Messanordnung 38 zur Messung der Verschiebung zwischen Außen - und Innenrohr. Mittels des so registrierten Messwerts kann zum einen die Funktionsfähigkeit der Verbindung ermittelt werden, zum anderen ist er aber auch ein Maß für den eingestellten Pitchwinkel.

Claims

Patentansprüche
1. Rotor einer Windkraftanlage, umfassend eine Rotornabe (8) mit mindestens einem senkrecht zur Rotorachse (7) abragendem Rotorblatt (9, 10), das um seine Blattachse(11 , 12) gegenüber seiner Blattlagerstelle (32) in der Nabe (8) in einem Winkelbereich verstellbar ist, und mindestens einen Sensor (18) aufweist, welches über eine zur Energieübertragung und /oder Kommunikation geeignete rotationsfähige Kabelverbindung (20) mit mindestens einer in der Nabe (8) angeordneten Auswerteeinheit (19) verbunden ist, wobei die Kabelverbindung (20) mindestens ein oder mehrere Führungselement (23) aufweist, wobei das Führungselement (23) jeweils einen Befestigungspunkt (24, 25) in der Rotornabe und im Rotorblatt aufweist und mindestens ein zugelastisches Element (26, 29) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) spannbar bzw. entspannbar, an mindestens einem Befestigungspunkt (24, 25) lösbar ist und Mittel (38) vorgesehen sind, um im Fehlerfalle eine Fehlfunktion der Kabelverbindung (20) zu registrieren.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38) Mess- oder Überwachungseinrichtungen umfassen und Teil einer Sicherheitseinrichtung der Windkraftanlage sind, die bei Beschädigung der Kabelverbindung (20) oder nicht gespanntem Führungselement (23) die Windkraftanlage stoppt bzw. sie nicht mehr anfahren lässt, falls sie vorher gestoppt war.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel im zugelastische Element (26, 29) angeordnet sind und Messanordnungen (38) aufweisen, mittels deren die Funktionsfähigkeit der Kabelverbindung (20), die mechanische Spannung bzw. die Auslenkung des zugelastischen Elementes (26) gemessen bzw. überwacht werden kann.
4. Rotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Messanordnung (38) die Verstellung des Ro- torblattes(9) gegenüber seiner Blattlagerstelle (32) registrierbar und messbar ist.
5. Rotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungspunkt (25) im Rotorblatt (9, 10) im Bereich seiner Blattwurzel (33) und der Befestigungspunkt (24) in der Rotorna- be (8) im Bereich der Rotorblattlagerung(32) der Nabe (8) angeordnet ist.
6. Rotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zugelastische Element (26) in Kombination mit dem Führungselement (23) mindestens zwei oder mehrere koaxial angeordnete und teleskopartig verschiebbare Rohre (36, 37) umfasst, innerhalb dessen ein zur Energieübertragung und /oder Kommunikation geeignetes rotationsfähiges Kabel (22) spiralförmig geführt ist.
7. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die beiden Befestigungspunkte (24, 25) gelenkig ausgestaltetet sind.
8. Rotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleskoprohr radial versetzt zur Blattachse (11) geführt ist.
9. Rotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) als Seil, Draht (27), Kabelstrumpf (31) oder ähnliches ausgeführt ist, und ein zur Energieübertragung und /oder Kommunikation geeignetes rotationsfähiges Kabel (22) zwischen den beiden Befestigungspunkten (24, 25) mit dem Führungselement (23) verbunden ist.
10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zugelastische Element (26) eine Zugfeder oder einem elastisches Band mit einen betätigbaren Spanner 29 umfasst und im Bereich eines Befestigungspunktes (24, 25) angeordnet ist.
11. Rotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabei (22) im Bereich des zugelastischen Elementes(26) eine Schlaufe aufweist.
12. Rotor nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelverbindung elektrische, optische, hydraulische oder pneumatisches Kabel, Leitungen oder einen Schlauch umfasst,
13. Windkraftanlage umfassend einen Rotor in der Ausführung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12.
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