[发明专利]风力发电设备的转子

说明书

本发明涉及一种对应权利要求1的前序部分的风力发电设备的转子。

为了监测和控制风力发电设备的转子，可以在一个或每个伸出的转子叶片中设置传感器并且在旋转的轮毂中设置用于传感器的分析单元，它们通过缆线或导线相互连接并且跨接转子叶片在轮毂上的一个或多个支承位置。所述缆线或导线可以根据传感器的实施形式设计为电学、光学的缆线或导线或者设计为液压或气压的软管，它们以下都称作缆线。

借助这种缆线连接可以记录或测量转子叶片中的气体动力学的叶片载荷、叶片属性或其它状态，并且传递至在旋转的轮毂中的分析单元中。由测量值然后可以生成用于风力发电设备的转子的控制信号。

因为转子叶片还可以围绕叶片轴线调节，以下作为变桨被控制或简单地称为“变桨”，所以缆线在叶片-轮毂的过渡区域中附加地承载，因为叶片相对转动的轮毂附加地在一定角度范围中可调节，也即可以垂直于轮毂轴线转动。在转子叶片中的设备和在轮毂中的设备之间的所需的缆线长度由于变桨运动的扭曲而改变，因此两个缆线固定点(既在转子叶片侧也在轮毂侧)不会在叶片轴线上或其延长线上位于轮毂中。这使得缆线需要在过渡区域中导引。缆线连接的损害或故障会导致设置在叶片中的传感器的失效或故障，这会导致对于整个风力发电设备的严重的安全问题。

由实践已知的是，缆线在过去区域中固定在设置在轮毂开口中的保持装置上，该保持装置阻止缆线在变桨时由于转动运动被拉紧和损坏。但是由于叶片转动这以此为前提，即保持装置相对转子叶片同心地布置，由此例如在保养或维修工作中在转子中朝向叶片的入口被严重阻碍。在这些在轮毂内的叶片轴承附近的工作中或者在进入叶片时必须拆下保持装置，并且接下来再装上并且相应地对中，因为否则可能损坏缆线。

在正常运行时转子叶片仅变桨90°，在此也可能的是，叶片必须还进一步按照90°变桨。在这种或更大的变桨运动中，甚至直至转子叶片完全转过360°，此外还会存在缆线撕裂的危险。

缆线连接在轮毂以及在转子叶片中的固定必须相对转子叶片轴线和相对轮毂开口对中地实施，因为否则缆线在变桨时会偏心地导引并且极度负载。在缆线在轮毂开口的过渡区域中的软管导引中，还存在缆线在变桨时被损坏的危险。缆线连接在过渡区域中再次对中的固定对于维护人员来说由于狭窄的工作空间会导致显著的耗费。

在叶片轴承区域中的缆线中转问题通过滑环装置(为此例如参照DE20116756U)解决，如其通常被用于在风力发电设备的固定的和可运动部件之间的中转(例如转子向机舱或机舱向塔筒的中转)。这种滑环解决方案然而非常昂贵并且在其功能性和转接安全性方面具有明显的技术缺陷。所述滑环装置不适用于轮毂-叶片之间的中转。

作为另外的可行方案，履带或能量链被用作缆线连接，但是其具有的缺点在于要占用过多空间并且不能装配或拆卸。

由现有技术还已知在风力发电设备的转动的机舱和固定的塔筒之间的电能和通信缆线的中转，如专利文献WO2010135844A所公开。该专利文献示出具有塔筒和相对塔筒可转动的机舱的风力发电设备。在机舱和塔筒之间设置具有悬挂装置的缆线形式的中转装置。该中转装置包括绳索形式或链式的拉紧的支承元件，其以一端固定在机舱上并且以另一端固定在塔筒的底板上。所述缆线蛇形地向下悬挂并且分别在缆线的两个相邻的弯曲处与支承元件相连。相似的用于机舱-塔筒之间的中转的解决方案由WO2010105852A、EP2587054A和EP1921311A已知。

用于机舱-塔筒之间的中转的已知的解决方案但是不能转用于转子内的中转，亦即在转动的轮毂和与之垂直可调节的转子叶片之间的中转，因为由于轮毂的转动，缆线的中转装置部分地扬头地导引，因此刚性的保持装置需要用于缆线，如其在时间中被实现的那样。由于相对机舱-塔筒的过渡而在轮毂-转子叶片的过渡中狭窄的结构空间，在文献中所推荐的解决方案不能转用。

WO2013091380A示出一种风力发电设备的具有围绕其轴线可调节的叶片的转子，其中安装有避雷针，其通过电的缆线连接与转动的轮毂中的雷电检测设备相连。在可调节的叶片和转动的轮毂的轴承区域中设置作为限位器的固定拉紧的拉紧索，其中拉紧索的两个端部固定在叶片或轮毂中的固定点上并且借助缆线连接相连，因此在轮毂中的固定点和叶片轴承区域之间的缆线连接始终被拉紧。

已知的缆线连接被固定的安装。对该设备的维护或修复工作不能进行或仅能以巨大的耗费进行。对缆线连接的故障的检测没有提供。