WO2010045914A2 - Lageveränderlicher pitch-antrieb - Google Patents

Abstract

Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Nabe (10), wenigstens einem an der Nabe (10) befestigten Rotorblatt und einer ein Ritzel (40) aufweisenden Rotorblattverstelleinrichtung (30), wobei das Ritzel (40) durch Eingriff mit einem an der Nabe (10) oder am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz zum Verdrehen des Rotorblatts eingerichtet ist, gekennzeichnet durch Führungsmittel (50) zum Verschieben der Rotorblattverstelleinrichtung (30) zwischen zwei Orten, an denen ein Zusammenwirken von Ritzel (40) und Zahnkranz ermöglicht ist.

Description

Lageveränderlicher Pitch- Antrieb

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Nabe, wenigstens einem an der Nabe befestigten Rotorblatt und einer ein Ritzel aufweisenden Rotorblattverstelleinrichtung, wobei das Ritzel durch Eingriff mit einem an der Nabe oder am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz zum Verdrehen des Rotorblatts eingerichtet ist.

Drehzahlvariable Windkraftanlagen werden mit Hilfe einer Blattverstelleinrichtung, einem sogenannten „Pitch"-Antrieb, leistungs- oder drehzahlgeregelt. Hierfür ist bevorzugt jedes Rotorblatt der Windenergieanlage über ein Großwälzlager mit der Nabe verbunden und um seine Längsachse drehbar gelagert. Das Rotorblatt kann dabei am Innenring des Lagers oder am Außenring des Lagers befestigt sein. Das Blattlager verfügt dabei über eine Außen- oder Innenverzahnung, je nach dem ob das Rotorblatt innen oder außen sitzt.

In diese Verzahnung greift das Ritzel der Blattverstelleinrichtung ein, wodurch es ermöglicht ist, den Blattwinkel exakt einzustellen und die Lage des Rotorblatts in einer bestimmten Winkelstellung zu fixieren. Dabei ist der „Pitch"-Antrieb auf einer Konsole befestigt, die sich innerhalb oder außerhalb des Blattes oder auf einer sich mitdrehenden Pitchplatte in der Blattwurzel befindet. Je nach Anordnung der Rotorblattverstelleinrichtung, also des „Pitch"- Antriebs, befindet sich der mit dem Ritzel des „Pitch"-Antriebs kämmende Zahnkranz also entweder an der Nabe oder am Rotorblatt.

Bei allen Blattverstelleinrichtungen besteht das Problem, dass der Anstellwinkel des Rotorblatts einer ständigen Nachjustierung in einem Bereich bis zu zwei Grad unterliegt, wodurch es am am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz aufgrund der häufigen Beanspruchung in nur einem kleinen Bereich zu Materialermüdung kommen kann.

Daher wurde bereits vorgeschlagen, das Ritzel an einem Ort der Rotorblattaufnahme ortsfest zu fixieren und eine weitere dieser Ritzelaufnahme gegenüberliegend angeordnete zweite Ritzelaufnahme vorzusehen, in die das Ritzel bei Bedarf, d.h. beim Auftreten von Ermüdungserscheinungen, umgesetzt werden kann. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, dass zum Umsetzen der Blattverstelleinrichtung aufgrund der kompakten Bauweise von Windenergieanlagen und dem hohen Gewicht des „Pitch"-Antriebs ein hoher Aufwand betrieben werden muss, der auch mit längeren Stillstandzeiten der Windenergieanlage verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen „Pitch"-Antrieb zu schaffen, bei dem ein sich auf die Leistung der Windenergieanlage negativ auswirkender Verschleiß der Blattverstelleinrichtung mit einfachen Mitteln auf ein Minimum reduziert werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Nabe mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Grundgedanke der Erfindung ist es, ein oder mehrere Führungsmittel zum Führen der Rotorblattverstelleinrichtung vorzusehen, sodass das Ritzel der Rotorblattverstelleinrichtung von einer Position, in der ein Eingriff mit dem an der Nabe oder am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz ermöglicht ist, zu wenigstens einer zweiten Position geführt verschoben werden kann, an der das Ritzel mit dem Zahnkranz an einer zweiten Position in Eingriff ist.

Das Führungsmittel kann beispielsweise als gerades schienenartiges Element ausgebildet sein, das in der Ebene der vom Zahnkranz eingenommenen Fläche von einer ersten Position zu einer am Zahnkranz gegenüberliegenden Position verlaufen, in der ein Kämmen von Ritzel und Zahnkranz ermöglicht ist.

Bevorzugt sind die Führungsmittel jedoch als Kreisbogenabschnitt ausgebildet, der am Innenumfang des Zahnkranzes angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Rotorblattverstelleinrichtung zu mehreren Orten geführt und festgesetzt werden kann, an denen das Ritzel mit dem Zahnkranz zur Verstellung des Rotorblatts zusammenwirken kann.

Sind - wie bekannt - an der Nabe angeordnete plattenartige Konsolen zur Befestigung des „Pitch"-Antriebs vorgesehen, weisen diese plattenartigen Konsolen Löcher auf, die ein Durchtreten des Ritzels durch die plattenartige Konsole erlauben. Entsprechend sind diese Löcher als Langlöcher ausgebildet, die sich entlang der Führungsmittel erstrecken. Diese Langlöcher können auch einen Kreisbogenabschnitt beschreiben.

Dabei sind an den Führungselementen bzw. diesen benachbart Klemmbefestigungen oder eine Reihe von Befestigungsbohrungen vorgesehen, um die Rotorblattverstelleinrichtung an frei wählbaren oder vorbestimmten Orten zu fixieren. Die Verstellung kann dabei manuell durch einfaches Verschieben der Rotorblattverstelleinrichtung, das besonders bevorzugt in einer Führungseinrichtung geführt ist, oder mit Hilfe von besonderen mechanischen Hilfsmitteln erfolgen.

Besonders bevorzugt ist jedoch ein hydraulischer oder elektrischer Antrieb vorgesehen, mit dem die Rotorblattverstelleinrichtung verschoben werden kann.

Ganz besonders bevorzugt ist eine Steuerung zum automatischen Umsetzen des an der Rotorblattverstelleinrichtung angeordneten Ritzels mit Hilfe eines hydraulischen oder elektrischen Verstellantriebs vorgesehen, wodurch ermöglicht ist, dass ein Umsetzen des Ritzels aufgrund bestimmter Parameter, zum Beispiel Laufzeit der Anlage, durchschnittliche Windgeschwindigkeiten innerhalb eines bestimmten Zeitraums, relativer Anteil der Blattverstellung in einem vorbestimmten Winkel, zum Beispiel < 2°, zum gesamt durchfahrenen Bereich der Blattverstelleinrichtung innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums etc. erfolgt.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgestaltete Nabe aus der Sicht des nicht dargestellten Rotorblatts; und

Fig. 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht auf die

Rotorblattverstelleinrichtung von innerhalb der Nabe. - A -

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Nabe 10 des erfindungsgemäßen Rotors einer Windenergieanlage, die zur Aufnahme von drei Rotorblättern eingerichtet ist. Die Nabe 10 weist eine Rotorblattaufnahme zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) Rotorblatts und eine Rotorblattverstelleinrichtung 30 auf, dessen Ritzel 40 durch eine in der Rotorblattaufnahme angeordnete, als Langloch ausgebildete Ritzelaufnahme 60 derart eingebracht ist, dass das Ritzel 40 mit dem am nicht dargestellten Rotorblatt angeordneten Zahnkranz zur Blattwinkelverstellung des Rotorblatts in Eingriff gebracht werden kann.

In dem besonders ausgestalteten Ausführungsbeispiel wird die Ritzelaufnahme 60 als am inneren Umfang des nicht dargestellten Zahnkranzes angeordneter Kreisbogenabschnitt ausgebildet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich weist die im Beispiel als Kreisbogenabschnitt ausgebildete Ritzelaufnahme 60 erfindungsgemäß Führungsmittel 50 auf, mit Hilfe derer die Rotorblattverstelleinrichtung 30 entlang der Führungsmittel 50 und damit das Ritzel 40 in der Ritzelaufnahme 60 die Konsole 20 durchstoßend geführt werden kann.. Der Blattverstellantrieb 30 kann an wenigstens zwei Positionen in der Ritzelaufnahme 60 durch Klemmeinrichtungen oder aber bevorzugt durch an bestimmten Orten vorgesehene Befestigungsbohrungen mit entsprechenden Befestigungsmitteln befestigt werden.

Es versteht sich, dass das Verstellen der Position des Ritzels 40 von einem Ort zu einem anderen Ort nicht nur manuell, sondern auch mit Hilfe eines (nicht dargestellten) hydraulischen oder elektrischen Verstellantriebs erfolgen kann.

Insbesondere, wenn eine Steuerung zum automatischen Umsetzen der Rotorblattverstelleinrichtung 30 und damit des Ritzels 40 aufgrund vordefinierter Parameter vorgesehen ist, ergibt sich eine Windenergieanlage, die nicht nur weniger, sondern auch einfacher zu warten ist.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Rotor für eine Windenergieanlage, mit einer Nabe (10), wenigstens einem an der Nabe (10) befestigten Rotorblatt und einer ein Ritzel (40) aufweisenden Rotorblattverstelleinrichtung (30), wobei das Ritzel (40) durch Eingriff mit einem an der Nabe (10) oder am Rotorblatt angeordneten Zahnkranz zum Verdrehen des Rotorblatts eingerichtet ist,

gekennzeichnet durch

Führungsmittel (50) zum Verschieben der Rotorblattverstelleinrichtung (30) zwischen zwei Orten, an denen ein Zusammenwirken von Ritzel (40) und Zahnkranz ermöglicht ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel (50) einen Kreisbogenabschnitt beschreibend ausgebildet ist.

3. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel (50) auf einer die Rotorblattverstelleinrichtung (30) tragenden Konsole (20) angeordnet ist, wobei den Führungsmitteln (50) ein dem Verlauf des Führungsmittels (50) folgendes Langloch (60) zum Durchtreten des Ritzels (40) durch die Konsole (20) benachbart ist.

4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Verstellen der Position der Rotorblattverstelleinrichtung (30).

5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel ein hydraulischer oder elektrischer Verstellantrieb ist.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 4 und 5, gekennzeichnet durch eine Steuerung zum automatischen Umsetzen der Rotorblattverstelleinrichtung (30).