桨距调节装置.pdf

本发明涉及一种用于风力发电设备的桨距调节装置（101，102，103，104），该桨距调节装置具有转速能发生变化的电机（2，3，4，5）、定量泵（7，8，9，10）以及活塞（11，12，13）。桨距调节装置（101，102，103，104）能集成在风力发电设备（50）的轮毂（54）中。

权利要求书一种桨距调节装置（101，102，103，104），所述桨距调节装置具有转速能发生变化的电机（2，3，4，5）、定量泵（7，8，9，10）以及活塞（11，12，13）。
根据权利要求1所述的桨距调节装置（101，102，103，104），其中，所述电机（2，3，4，5）是能调节的。
根据权利要求1或2所述的桨距调节装置（101，102，103，104），其中，所述定量泵（7，8，9，10）直接与所述活塞耦合。
根据权利要求1至3中任一项所述的桨距调节装置（101，102，103，104），其中，一个定量泵（8）分别对应于一个活塞（11）。
根据权利要求1至4中任一项所述的桨距调节装置（101，102，103，104），其中，一个电机（3）分别对应于一个活塞（11）。
根据权利要求1至5中任一项所述的桨距调节装置（101，102，103，104），所述桨距调节装置具有蓄压器（25，26，27）。
根据权利要求1至6中任一项所述的桨距调节装置（101，102，103，104），其中，所述活塞（11，12，13）与两个储存装置（22，23，24，25，26，27）相连接。
一种风力发电设备（50）的轮毂（54），所述轮毂具有根据权利要求1至7中任一项所述的桨距调节装置（101，102，103，104）。

说明书桨距调节装置
技术领域
本发明涉及一种桨距调节装置。
背景技术
桨距调节装置在风力发电设备中用来调节风力发电设备的转子叶片的旋转。风力发电设备可以具有一个转子叶片或也可以具有多个转子叶片。通常的数量是三个转子叶片。风力发电设备的吊舱甚至也可在其位置上转动。
在风力发电设备中，例如要根据风速来调节转子叶片的叶片角度（桨距调节）。并且，在例如电网失灵的紧急情况下，还要确保叶片角度被调节至安全的最终位置。此外，还要能够确保其他的任务，例如整个塔筒对准风向（方位角调节）、以及转子运动的制动（转子制动）或塔筒运动的制动（方位角制动）。为求简化，桨距调节装置被理解为这样一种装置，该装置不仅用于转子叶片的桨距调节，而且也用于方位角调节。
可纯电力地实现方位角调节与转子叶片调节。这例如通过电动小齿轮与在吊舱或者说各个转子叶片的底部上的链齿之间的咬合来实现。
此外还设有用于桨距调节与方位角调节以及用于转子制动与方位角制动的液压系统。在此，例如通过液压线性轴实现桨距调节，对于调节所必需的阀门则直接布置在线性轴上。在吊舱中通过可调的液压泵产生所需要的液压，并且通过回转接头将该液压导向轮彀。借助一个电机来驱动可调的液压泵。该方法一方面需要为液压油提供较大的油箱容量，并且另一方面在阀门的控制边缘上耗费了大量能量。由于可调的液压泵也会带来极大的能量损耗。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种更加有效的桨距调节装置。
该目的通过这样一种桨距调节装置得以实现，该桨距调节装置具有转速能发生变化的电机、定量泵以及活塞。其他解决方案由根据权利要求1至8所述的装置中得出。
转速能发生变化的电机驱动定量泵，用于桨距调节的活塞可借助该定量泵通过液压液体驱动。电机例如是同步电机或者异步电机。定量泵不是能调节的泵，因而能够避免在使用能调节的液压泵时所产生的损耗。由此就以简单的方式实现了减少用于桨距调节的液压设备的能耗。通过用至少一个以能发生变化的转速运转的泵（通常是一个供油量固定的泵）来替换通常存在的、以恒定转速运转的可调泵，来实现能耗的减少。以能发生变化的转速运转的泵被称作定量泵，以能发生变化的转速进行的运转则取决于相耦合的电机的能发生变化的转速。这由此得出，即供油量与相耦合的电机的转速相关。
例如在由于转速可能的减小以及由此明显较低的、一个电动机或多个电动机的功率消耗而引起的调节操作更少的循环中，就会实现节能。可进一步使用阀门用于桨距调节。转速能发生变化的泵可被布置在风力发电设备的吊舱的中心。
通过使用可调电机，可通过电机的调节装置来影响液压的体积流量。
在桨距调节装置的一种实施方式中，定量泵直接与活塞耦合。其中，一个定量泵可分别对应于一个活塞。
若定量泵直接与活塞相连接，那么，就不再在定量泵与活塞之间连接任何阀门。因此，通过泵布置，即这种可完全无需使用调节阀门的设计，正好实现了更大的节能潜力。这些布置可以有利于避免例如在调节阀门的控制边缘（Steuerkante）上随着通常为15巴至20巴的压力降所产生的能量损耗。
包括两个泵且对应于各一个线性轴的布置构成了一种可能的方法（一个电动机/泵组合位于活塞一侧上，另一个电动机/泵组合位于环的一侧上）。另外，为紧急回程方案例如或者设置用于驱动的电容缓冲装置（Kondensatorpufferung），或者设置液压蓄压器。
在另一种实施方式中，一个电机分别对应于一个活塞。其中，可在该实施方式中为每个活塞设置一个蓄压器。在此可如此来实现活塞与液压系统的连接，即每个活塞均连接到两个蓄压器上。
由于放弃使用阀门，桨距调节装置的结构可更加紧凑。那么，桨距调节装置就可被集成到风力发电设备的轮彀中。因此，甚至也可不需要为液压而设置回转接头。
可通过电容器来确保对于紧急调节所需的能量，电容器用于支持电机的变流器的中间电路。
然而，也可通过蓄压器来确保、或者至少辅助紧急调节。
所示的一种改进的桨距调节装置的变型使得不仅能够实现更低的能量需求，同时也能通过消耗量被调节的油循环来减小油体积。
附图说明
借助附图示例性地对本发明予以进一步说明。图中示出：
图1为根据现有技术的第一桨距调节装置100；
图2为根据本发明的第一桨距调节装置102；
图3为根据本发明的第二桨距调节装置103；以及
图4为风力发电设备50。
具体实施方式
如图1的图示示出了一种桨距调节装置100，在该桨距调节装置中，能调节的液压泵6可借助不能调节的电机1驱动。液压液体通过分配系统30经过回转接头20被导向阀门17，18和19。通过阀门17，18和19可控制活塞11，12和13。活塞和阀门位于风力发电设备的轮彀中。电机和泵则位于风力发电设备的吊舱中。通过回转接头30实现耦合。为液压液体设置有贮箱21。
如图2的图示示出了一个伺服泵，伺服泵具有可调电机2和定量泵7。因此，与如图1的系统相比，降低了成本，并且提高了能效，因为可放弃使用可调泵（见图1）。桨距调节装置101的其他特点与图1所示的特点相类似。
如图3的图示示出了三个桨距调节装置102，103和104，其中，为风力发电设备的每个转子叶片分别设置一个桨距调节装置。各自的桨距调节装置102，103和104均具有一个可调电机3，4，5以及定量泵8，9和10。泵通过液压系统31至36与各自的活塞11至13相连接。活塞11至13与转子叶片14至16相耦合（在图4中以51，52标出）。具有弹簧28的蓄压器25至27用于能量缓冲，并且与活塞的接口相连接。泵8至10分别与密闭的、用于液压液体的贮箱22至24相连接。
因此在这种设计中，在线性执行机构（活塞）的一侧上使用蓄压器25至27，该蓄压器在活塞移出时容纳了在环的一侧上所挤出的液压机油。若轴现在向另一个方向上运动，则在蓄压器内所存储的能量就用于使轴重新回调。另一个腔体中的油会通过泵重新流回到贮箱22至24，贮箱同样可被用作为蓄压器（低压）。因此，整个布置可被安装到旋转的轮彀中，使得取消了复杂的、用于通常3个桨距轴的液压回转接头，并且仅还需要电的旋转传感器连接装置（Drehgeberverbindung）以便提供驱动技术，旋转传感器连接装置也用在电的桨距调节中。线性轴可设计为对称的（活塞面积相同），或者也可设计为非对称的（在环的一侧上的活塞面积较小）。
如图4的图示示出了风力发电设备50的轮彀54。具有转子叶片51和52的轮彀54可相对于吊舱53转动，吊舱自身又可旋转地安置在塔杆55上。