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DE10213501A1 - Windkraftanlage mit Sicherungsvorrichtung, Sicherungsvorrichtung, Schalteranordnung für eine Sicherungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage mit Sicherungsvorrichtung - Google Patents

Windkraftanlage mit Sicherungsvorrichtung, Sicherungsvorrichtung, Schalteranordnung für eine Sicherungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage mit Sicherungsvorrichtung

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Publication number
DE10213501A1
DE10213501A1 DE10213501A DE10213501A DE10213501A1 DE 10213501 A1 DE10213501 A1 DE 10213501A1 DE 10213501 A DE10213501 A DE 10213501A DE 10213501 A DE10213501 A DE 10213501A DE 10213501 A1 DE10213501 A1 DE 10213501A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
switch
power plant
wind power
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10213501A
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Anemueller
Markus Becker
Marco Kreimer
Henning Luetze
Johannes Schulz
Ewald Teipen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Priority to DE10213501A priority Critical patent/DE10213501A1/de
Priority to PCT/EP2003/003146 priority patent/WO2003081032A1/en
Priority to AU2003223994A priority patent/AU2003223994A1/en
Publication of DE10213501A1 publication Critical patent/DE10213501A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0264—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for stopping; controlling in emergency situations
    • F03D7/0268—Parking or storm protection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/02—Details
    • H01H19/10—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H19/14—Operating parts, e.g. turn knob
    • H01H19/18—Operating parts, e.g. turn knob adapted for actuation at a limit or other predetermined position in the path of a body, the relative movement of switch and body being primarily for a purpose other than the actuation of the switch, e.g. door switch, limit switch, floor-levelling switch of a lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05B2260/31—Locking rotor in position
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit mindestens einem drehbar gelagerten Rotor und einer bei Auftreten mindestens eines vorgegebenen Betriebszustandes der Windkraftanlage betätigbaren Schalteranordnung sowie mindestens ein ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung zum Verstellen mindestens eines Elementes der Windkraftanlage in eine vorgegebene Stellung betreibbares Stellglied aufweisenden Sicherungsvorrichtung, wobei die Schalteranordnung mindestens eine durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit mindestens einem drehbar gelagerten Rotor und einer eine bei Auftreten mindestens eines vorgegebenen Betriebszustandes der Windkraftanlage betätigbaren Schalteranordnung sowie mindestens ein ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung zum Verstellen mindestens eines Elementes der Windkraftanlage in eine vorgegebene Stellung betreibbares Stellglied aufweisenden Sicherungsvorrichtung, eine Sicherungsvorrichtung für eine derartige Windkraftanlage, eine Schalteranordnung einer derartigen Sicherungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Windkraftanlage.
  • Moderne Windkraftanlagen mit einem eine Höhe von 100 m oder mehr aufweisenden Turm und einem an der Spitze dieses Turms drehbar gelagerten Rotor mit einem Durchmesser von 80 m oder mehr können Nennleistungen von mehr als 3 Megawatt aufweisen. Diese Nennleistungen werden erreicht, wenn der Wirkungsgrad durch Einstellen der einzelnen Elemente der Windkraftanlage in Abhängigkeit von den jeweils vorherrschenden Windverhältnissen optimiert wird. Zu diesem Zweck kann der Rotor als Ganzes durch Drehen um eine im wesentlichen im Schwererichtung verlaufende Drehachse in Abhängigkeit von den Windverhältnissen ausgerichtet werden. Weiter werden bei modernen Windkraftanlagen die einzelnen Rotorblätter des um eine im wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufende Rotorachse drehbaren Rotors bzgl. quer, vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotorachse verlaufende Schwenkachsen verschwenkt, um so eine optimale Anströmung der Rotorblätter zu erreichen. Zu diesem Zweck sind üblicherweise entsprechende Stellglieder in der die Rotorblätter mit der im wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufenden Rotorwelle verbindenden Rotornabe untergebracht.
  • Zur Vermeidung von Beschädigungen derartiger Windkraftanlagen muß dafür gesorgt werden, daß die Rotorblätter bei Auftreten vorgegebener Betriebszustände, wie etwa bei einem den Betrieb der Stellglieder gefährdenden Stromausfall automatisch in einen besonders belastungsarmen Zustand verfahren werden. Dabei handelt es sich üblicherweise um die sog. Fahnenstellung, in der die Hauptflächen der Rotorblätter etwa parallel zur Rotorachse verlaufen, so daß sie dem anströmenden Wind einen besonders geringen Widerstand bieten und der anstömende Wind auch nicht zu einem übermäßigen Auftrieb führt. Die automatische Verstellung der Rotorblätter wird üblicherweise mit Hilfe einer Sicherungsvorrichtung bewirkt, welche eine bei Auftreten mindestens eines vorgegebenen Betriebszustands der Windkraftanlage, wie etwa einer Unterbrechung der Stromversorgung der Stellglieder, betätigbare Schalteranordnung sowie ein ansprechend auf eine Betätigung dieser Schalteranordnung betreibbares Stellglied aufweist. Dabei erfolgt der Betrieb des Stellgliedes üblicherweise mit Hilfe von Batterien, welche ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung mit dem Stellglied verbunden werden, um so auch bei einer Unterbrechung der Stromversorgung über das ansonsten benutzte Stromnetz eine Verstellung der einzelnen Elemente der Windkraftanlage zu ermöglichen. Dabei kann die Schalteranordnung eine Vielzahl von Schalterelementen zum Erfassen von kritischen Betriebszuständen der Windkraftanlage aufweisen. Diese Schalterelemente sind üblicherweise in einer Sicherheitskette seriell hintereinander verschaltet, so daß die Betätigung eines Schalterelementes unabhängig von der Betätigung anderer Schalterelemente dazu führt, daß das Stellglied zum Verstellen mindestens eines Elementes der Windkraftanlage betrieben wird.
  • Zur Ausführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten muß der Rotor von Windkraftanlagen angehalten und arretiert werden. Bei arretiertem Rotor wird der lastärmste Zustand für die Rotorarretierung erreicht, wenn die Rotorblätter etwa in der Rotorblattebene bzw. um 90° verschwenkt bzgl. der sog. Fahnenstellung ausgerichtet sind. Allerdings kann es bei der Ausführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten zu einer beabsichtigten oder unbeabsichtigten Betätigung der Schalteranordnung kommen. In diesem Fall muß jedoch verhindert werden, daß der bei arretiertem Rotor lastärmste Zustand durch Verstellen der Rotorblätter in die Fahnenstellung verlassen wird. Daher wird die zu einer Sicherheitskette verschaltete Schalteranordnung herkömmlicher Windkraftanlagen bei der Ausführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten so überbrückt, daß auch bei Betätigung der Schalteranordnung keine Verstellung der Rotorblätter erfolgt.
  • Allerdings kann es bei der Ausführung von Reparatur- oder Wartungsarbeiten auch dazu kommen, daß die Rotorarretierung aufgehoben wird oder bricht und der Rotor seine Drehbewegung wieder aufnimmt. Dann muß wiederum dafür gesorgt werden, daß die Rotorblätter in die bei drehendem Rotor lastärmste Fahnenstellung verstellt werden, um Beschädigungen der Windkraftanlage zu vermeiden und Verletzungen des Wartungspersonals zu verhindern. Zu diesem Zweck wird üblicherweise ein Zustand herbeigeführt, der auch bei überbrückter Sicherheitskette zum Verfahren der Rotorblätter in die Fahnenstellung führt. Allerdings sind dafür genaue Kenntnisse der Anlagenlogik und Betriebsführung erforderlich. Aus diesem Grund müssen auch für die Ausführung einfacher Wartungs- und Reparaturarbeiten von Windkraftanlagen besonders gut ausgebildete Fachleute eingesetzt werden, um Beschädigungen der Windkraftanlage beim Auftreten kritischer Zustände während der Ausführung der Reparatur- oder Wartungsarbeiten zu verhindern.
  • Angesichts dieser Probleme im Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Windkraftanlage der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, welche die Ausführung von Reparatur- und Wartungsarbeiten ohne Gefährdung der Windkraftanlage auch dann ermöglicht, wenn Personal ohne genaue Kenntnisse der Anlagenlogik und Betriebsführung eingesetzt wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Weiterbildung der bekannten Windkraftanlagen gelöst, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schalteranordnung mindestens eine durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung aufweist.
  • Mit einer derartigen Schalteranordnung kann die Aufhebung oder Beschädigung der Rotorarretierung und die dadurch ausgelöste Rotordrehung unmittelbar erfaßt und ansprechend darauf das Stellglied zum Verstellen der Elemente der Windkraftanlage in die lastärmste Stellung bei drehendem Rotor betrieben werden, ohne daß dafür genauere Kenntnisse der Anlagenlogik und Betriebsführung erforderlich sind, selbst wenn die während des Betriebs der Windkraftanlage mit drehendem Rotor eingesetzte Sicherheitskette zur Ausführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten überbrückt ist. Dabei wurde im Rahmen dieser Erfindung erkannt, daß der mit der Bereitstellung einer zusätzlichen durch Drehen des Rotors betätigbaren Schaltereinrichtung einhergehende Mehraufwand im Hinblick auf die dadurch erreichbare Erhöhung der Betriebssicherheit ohne weiteres in Kauf genommen werden kann, selbst wenn zusätzliche Maßnahmen dafür vorgesehen werden müssen, daß durch eine durch Drehen des Rotors ausgelöste Betätigung der Schaltereinrichtung während des Nutzbetriebs der Windkraftanlage keine Verstellung der einzelnen Elemente der Windkraftanlage ausgelöst wird.
  • Die durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage weist zweckmäßigerweise ein Schalterelement und einen Betätigungsmechanismus auf, wobei es sich in baulicher Hinsicht als besonders günstig erwiesen hat, wenn das Schalterelement durch Drehung des Rotors bewegbar ist, insbesondere an einer den Rotor tragenden Rotorwelle festgelegt ist und der Betätigungsmechanismus an einem nicht rotierenden Bauteil der Windkraftanlage, wie etwa an dem Grundrahmen der an der Spitze des Turms der Windkraftanlage angeordneten Maschinengondel, festgelegt ist.
  • Das mindestens eine Schalterelement der durch Drehen des Rotors betätigbaren Schaltereinrichtung der erfindungsgemäßen Windkraftanlage kann mit Hilfe des Betätigungsmechanismus optisch, mechanisch und/oder magnetisch betätigbar sein. Im Hinblick auf die Tatsache, daß optisch und/oder magnetisch betätigbare Schalterelemente üblicherweise eine eigene Stromversorgung benötigen, hat es sich zur Erhöhung der Betriebssicherheit als besonders günstig erwiesen, wenn das Schalterelement mechanisch betätigbar ist. In diesem Fall kann das Schalterelement in herkömmlicher Form mit einem verdrehbaren Betätigungshebel ausgeführt sein, wobei dieser Betätigungshebel zweckmäßigerweise um eine quer, vorzugsweise etwa senkrecht und/oder parallel zur Rotorwellenachse verlaufende Drehachse verdreht werden kann.
  • Die Anordnung des Betätigungshebels und des Betätigungsmechanismus wird dabei vorzugsweise so gewählt, daß der Betätigungshebel mit dem Betätigungsmechanismus unabhängig von der Drehrichtung des Rotors in einer vorgegebenen Richtung verdrehbar ist, weil derartige Schalterelemente ohne weiteres zur Verfügung stehen. Der Betätigungsmechanismus für eine derartige Schaltereinrichtung kann besonders einfach ausgeführt werden, wenn er mindestens zwei in Richtung der Rotorwellenachse versetzt angeordnete Betätigungsknebel aufweist, zwischen denen die Drehachse des Betätigungshebels des Schalterelementes angeordnet ist. Wenn der Betätigungshebel zwei sich ausgehend von der Drehachse in einander entgegengesetzte Richtungen erstreckende Schenkel aufweist, kann durch Zusammenwirken eines der Betätigungsknebel mit jeweils einem der Schenkel des Betätigungshebels eine Betätigung des Schalterelementes durch Verdrehen in eine vorgegebene Drehrichtung bewirkt werden. Dabei kann eine Behinderung der Betätigung des Betätigungshebels durch den jeweils anderen Betätigungsknebel verhindert werden, wenn die Betätigungsknebel in einer senkrecht zu der durch die Rotorwellenachse und die Drehachse des Betätigungshebels aufgespannten Ebene verlaufenden Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ können Betätigungsknebel bzgl. parallel zur Drehachse des Betätigungshebels verlaufenden Schwenkachse in einander entgegengesetzten Richtungen verschwenkbar sein. In diesem Fall können auf jeder Seite des Betätigungshebels zwei jeweils gleichsinnig verschwenkbare Betätigungsknebel vorgesehen sein, die in einer senkrecht zu der durch die Rotorwellenachse und die Drehachse des Betätigungshebels aufgespannten Ebene verlaufenden Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Dabei können die Schwenkachsen der einzelnen Betätigungsknebel an den Ecken eines Quadrates mit parallel zur Rotorwellenachse verlaufenden Seiten angeordnet sein.
  • Vorstehend wurde bereits angesprochen, daß eine unerwünschte Verstellung der einzelnen Elemente der Windkraftanlage ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung beim Nutzbetrieb der Windkraftanlage durch zusätzliche Maßnahmen verhindert werden muß. In diesem Zusammenhang hat es sich konstruktiv als besonders einfach erwiesen, wenn die mindestens eine durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung zwischen einer Wartungsstellung, in der sie durch eine Drehung des Rotors betätigbar ist, und einer Betriebsstellung, in der sie durch eine Drehung des Rotors nicht betätigbar ist, verstellbar ist.
  • Wie vorstehend bereits erläutert, weist der Rotor einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage mindestens ein um eine quer, vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotorwellenachse verlaufende Schwenkachse verschwenkbares Rotorblatt auf, das ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung mit dem Stellglied in eine Fahnenstellung verstellbar ist, in der es etwa parallel zur Rotorwellenachse ausgerichtet ist. Wenn der Rotor in üblicher Bauform eine Mehrzahl von um quer, vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotorwellenachse verlaufende Schwenkachsen verschwenkbare Rotorblätter aufweist, hat es sich im Sinne einer weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit im Verlauf von Wartungs- oder Reparaturarbeiten als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung mindestens zwei vorzugsweise in Umfangsrichtung der Rotorwelle hintereinander angeordnete Schalterelemente aufweist, von denen jedes einem der verschwenkbaren Rotorblätter zugeordnet ist und jedem Schalterelement ein Stellglied zum Verstellen des diesem Schalterelement zugeordneten Rotorblattes zugeordnet ist. Dadurch kann erreicht werden, daß selbst bei einem Defekt eines Schalterelementes und/oder eines Stellgliedes durch die anderen Schalterelemente und Stellglieder noch eine Verstellung von mindestens einem Rotorblatt in die Fahnenstellung bewirkt werden kann, was bereits zu einer deutlichen Verminderung der mechanischen Belastung der Windkraftanlage bei rotierendem Rotor führt.
  • Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit erfindungsgemäßer Windkraftanlagen während des Nutzbetriebs weist die Schalteranordnung mindestens eine weitere unabhängig von der Rotordrehung betätigbare Schaltereinrichtung auf. Diese Schaltereinrichtung wird beispielsweise dann betätigt, wenn die Stromversorgung der Stellglieder unterbrochen wird. Wie eingangs bereits erläutert, ist es im Sinne einer störungsfreien Durchführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten besonders zweckmäßig, wenn die mindestens eine weitere Schaltereinrichtung zwischen einer Wartungsstellung, in der ein Betrieb des mindestens einen Stellgliedes ansprechend auf eine Betätigung der weiteren Schaltereinrichtung verhindert ist, und einer Betriebsstellung, in der der Betrieb des mindestens einen Stellgliedes ansprechend auf eine Betätigung der weiteren Schaltereinrichtung freigegeben ist, verstellbar ist.
  • Im Rahmen dieser Erfindung ist nicht nur an die Herstellung vollständiger Windkraftanlagen mit einer erfindungsgemäß weitergebildeten Sicherungsvorrichtung gedacht. Vielmehr ist im Rahmen dieser Erfindung auch an die Nachrüstung bereits vorhandener Windkraftanlagen gedacht. Eine zu diesem Zweck geeignete Sicherungsvorrichtung umfaßt eine Schalteranordnung mit mindestens einer durch Drehen des Rotors betätigbaren Schaltereinrichtung und ein ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung zum Verstellen mindestens eines Elementes der Windkraftanlage in eine vorgegebene Stellung betreibbares Stellglied. Dabei kann die Schaltereinrichtung einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung ein an einer Rotorwelle und/oder Rotornabe festlegbares Schalterelement aufweisen. Eine zur Herstellung einer derartigen Sicherungsvorrichtung geeignete Schalteranordnung umfaßt mindestens eine durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung, die ein an der Rotorwelle und/oder der Rotornabe festlegbares Schalterelement aufweisen kann.
  • Wie der vorstehenden Erläuterung erfindungsgemäßer Windkraftanlagen zu entnehmen ist, zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage, bei dem der Rotor zur Ausführung von Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten angehalten und arretiert wird im wesentlichen dadurch aus, daß nach Anhalten und Arretieren des Rotors die durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung in die Wartungsstellung verstellt wird. Dabei können die mit dem Rotor bewegbaren und den einzelnen Rotorblättern zugeordneten Schalterelemente nacheinander in die Wartungsstellung verstellt werden, wobei die einzelnen Rotorblätter nacheinander in eine Wartungsstellung verschwenkt und danach die entsprechenden Schalterelemente verstellt werden.
  • Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hinsichtlich aller erfindungswesentlichen und in der Beschreibung nicht näher herausgestellten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird, erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage und
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltereinrichtung.
  • In Fig. 1 ist eine als Hohlwelle ausgeführte Rotorwelle 10 mit insgesamt drei daran festgelegten Schalterelementen 20, 22 und 24 dargestellt. Jedes der an der Rotorwelle 10 festgelegten Schalterelemente 20, 22 und 24 ist einem über eine Rotornabe (nicht dargestellt) an der Rotorwelle 10 festgelegtem Rotorblatt zugeordnet. Sobald eines der Schalterelemente 20, 22 und 24 bei einer Drehung der Rotorwelle 10 mit Hilfe eines als Schaltnocken ausgeführten Betätigungsmechanismus von der "Aus"-Stellung in die "Ein"-Stellung verstellt wird, erfolgt eine Verschwenkung des diesem Schalterelement zugeordneten Rotorblattes in die Fahnenstellung mit Hilfe eines entsprechenden Stellgliedes. Der Betätigungsnocken 30 ist an einem nicht rotierenden Bauteil der Windkraftanlage, wie etwa einem Grundrahmen der Maschinengondel befestigt.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungseinrichtung 100 umfaßt ein insgesamt mit 120 bezeichnetes und an der Rotorwelle festlegbares Schalterelement sowie einen insgesamt mit 130 bezeichneten Betätigungsmechanismus, der an einem nicht rotierenden Bauteil der Windkraftanlage befestigbar ist.
  • Das Schalterelement 120 umfaßt einen um eine senkrecht zur Rotorwellenachse 12 verlaufende Drehachse 124 verdrehbaren Betätigungshebel 122 mit zwei sich ausgehend von der Drehachse 124 in einander entgegengesetzten Richtungen erstreckenden Schenkeln. Der Betätigungshebel 122 ist in der durch den Pfeil P1 angegebenen Richtung verdrehbar.
  • Der Betätigungsmechanismus umfaßt insgesamt vier Betätigungsknebel 132, 134, 136 und 138, von denen zwei, nämlich die Betätigungsknebel 132 und 134 in Richtung der Rotorwellenachse 12 auf der einen Seite der Drehachse 124 angeordnet sind und die beiden anderen, nämlich die Betätigungsknebel 136 und 138 in Richtung der Rotorwellenachse 12 auf der anderen Seite der Drehachse 124 angeordnet sind. Dabei sind die Betätigungsknebel 134 und 136 in einer senkrecht zu der durch die Rotorwellenachse 12 und die Drehachse 124 aufgespannten Ebene verlaufenden Richtung bzgl. den Betätigungsknebeln 132 und 138 versetzt angeordnet. Die Betätigungsknebel 132, 134, 136 und 138 sind jeweils bzgl. den Schwenkachsen 133, 135, 137 bzw. 139 verschwenkbar. Dabei sind die Betätigungsknebel 132 und 134 ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Stellung in der durch den Pfeil P3 dargestellten Richtung verschwenkbar, während die Betätigungsknebel 136 und 138 in der entgegengesetzten Richtung verschwenkbar sind, wie durch die Pfeile P2 angedeutet. Durch diese Anordnung des Betätigungsmechanismus wird erreicht, daß der Betätigungshebel 122 ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Wartungsstellung bei Drehung der Rotorwelle 10 in der durch den Pfeil P1 angedeuteten Richtung verdreht wird und zwar unabhängig von der Drehrichtung der Rotorwelle 10. Diese Verdrehung des Betätigungshebels 122 wird durch schwenkendes Ausweichen jeweils eines der Betätigungsknebel 132, 134, 136 und 138 ermöglicht. Eine erfindungsgemäße Windkraftanlage kann zwei oder mehr Schalterelemente der in Fig. 2 dargestellten Art und zwei oder mehr Betätigungsmechanismen der in Fig. 2 dargestellten Art aufweisen, wobei die Schalterelemente und/oder die Betätigungsmechanismen in Umfangsrichtung der Rotorwelle hintereinander angeordnet sein können.
  • Die Erfindung ist nicht auf die anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist auch an den Einsatz von Schaltereinrichtungen gedacht, bei denen die Schalterelemente feststehend angeordnet sind und die Betätigungsmechanismen an der Rotorwelle befestigt sind. Ferner können die Schalterelemente und/oder die Betätigungsmechanismen auch an der Rotornabe oder an einer Antriebswelle eines an die Rotorwelle gekoppelten Getriebes angeordnet sein. Auch ist an den Einsatz von optischen und/oder elektrischen Schalterelementen gedacht. Dabei kann anstelle des Nockens ein Permanentmagnet eingesetzt werden und anstelle des anhand der Zeichnung erläuterten Schalterelementes eine Leiterschleife bzw. -spule.

Claims (21)

1. Windkraftanlage mit mindestens einem drehbar gelagerten Rotor und einer eine bei Auftreten mindestens eines vorgegebenen Betriebszustandes der Windkraftanlage betätigbaren Schalteranordnung sowie mindestens ein ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung zum Verstellen mindestens eines Elementes der Windkraftanlage in eine vorgegebene Stellung betreibbares Stellglied aufweisenden Sicherungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteranordnung mindestens eine durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung (100) aufweist.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schaltereinrichtung (100), ein Schalterelement (20, 22, 24; 120) und einen Betätigungsmechanismus (30; 130) aufweist.
3. Windkraftanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (20, 22, 24; 120) durch eine Drehung des Rotors bewegbar ist und der Betätigungsmechanismus (30; 130) an einem nicht rotierenden Bauteil der Windkraftanlage festgelegt ist.
4. Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (20, 22, 24; 120) an einer den Rotor tragenden Rotorwelle (10) festgelegt ist.
5. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (20, 22, 24; 120) mit dem Betätigungsmechanismus (30; 130) optisch, mechanisch und/oder magnetisch betätigbar ist.
6. Windkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (120) einen um eine quer, vorzugsweise etwa senkrecht und/oder parallel zur Rotorwellenachse (12) verlaufende Drehachse (124) verdrehbaren Betätigungshebel (122) aufweist.
7. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (122) mit dem Betätigungsmechanismus (130) unabhängig von der Drehrichtung des Rotors in einer vorgegebenen Richtung (P1) verdrehbar ist.
8. Windkraftanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus (130) mindestens zwei in Richtung der Rotorwellenachse (12) versetzt angeordnete Betätigungsknebel (132, 134, 136, 138) aufweist, zwischen denen die Drehachse (124) des Betätigungshebels (122) des Schalterelementes (120) angeordnet ist.
9. Windkraftanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsknebel (132, 134, 136, 138) in einer senkrecht zu der durch die Rotorwellenachse (12) und die Drehachse (124) des Betätigungshebels (122) aufgespannten Ebene verlaufenden Richtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.
10. Windkraftanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsknebel (132, 134, 136, 138) bzgl. parallel zur Drehachse (124) des Betätigungshebels (122) verlaufenden Schwenkachsen in einander entgegengesetzten Richtungen (P2, P3) verschwenkbar sind.
11. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Schaltereinrichtung (100) zwischen einer Wartungsstellung, in der sie durch eine Drehung des Rotors betätigbar ist, und einer Betriebsstellung, in der sie durch eine Drehung des Rotors nicht betätigbar ist, verstellbar ist.
12. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mindestens ein um eine quer, vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotorwellenachse verlaufende Schwenkachse verschwenkbares Rotorblatt aufweist, das ansprechend auf eine Betätigung der Schalteranordnung mit dem Stellglied in eine Fahnenstellung verstellbar ist, in der es etwa parallel zur Rotorwellenachse ausgerichtet ist.
13. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine Mehrzahl von um quer, vorzugsweise etwa senkrecht zur Rotorwellenachse verlaufende Schwenkachsen verschwenkbaren Rotorblättern aufweist.
14. Windkraftanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung (100) mindestens zwei vorzugsweise in Umfangsrichtung der Rotorwelle (10) hintereinander angeordnete Schalterelemente (120) aufweist, von denen jede einem der verschwenkbaren Rotorblätter zugeordnet ist und jedem Schalterelement (120) ein Stellglied zum Verstellen des diesem Schalterelement zugeordneten Rotorblattes zugeordnet ist.
15. Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteranordnung mindestens eine weitere unabhängig von der Rotordrehung betätigbare Schaltereinrichtung aufweist.
16. Windkraftanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine weitere Schaltereinrichtung zwischen einer Wartungsstellung, in der ein Betrieb des mindestens einen Stellgliedes ansprechend auf eine Betätigung der weiteren Schaltereinrichtung verhindert ist, und einer Betriebsstellung, in der der Betrieb des mindestens einen Stellgliedes ansprechend auf eine Betätigung der weiteren Schaltereinrichtung freigegeben ist, verstellbar ist.
17. Sicherungsvorrichtung für eine Windkraftanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
18. Schalteranordnung für eine Sicherungsvorrichtung nach Anspruch 17.
19. Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem der Rotor zur Ausführung von Wartungs- und/oder Reparaturarbeiten angehalten und arretiert wird und danach die durch Drehen des Rotors betätigbare Schaltereinrichtung in die Wartungsstellung verstellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Rotor bewegbaren und den einzelnen Rotorblättern zugeordneten Schalterelemente nacheinander in die Wartungsstellung verstellt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rotorblätter nacheinander in eine Wartungsstellung verschwenkt und danach die entsprechenden Schalterelemente verstellt werden.
DE10213501A 2002-03-26 2002-03-26 Windkraftanlage mit Sicherungsvorrichtung, Sicherungsvorrichtung, Schalteranordnung für eine Sicherungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Windkraftanlage mit Sicherungsvorrichtung Withdrawn DE10213501A1 (de)

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