本發(fā)明涉及一種變槳系統(tǒng)鎖定布置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

風(fēng)力渦輪機(jī)包括配有轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子將移動(dòng)的空氣的能量轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)能，所述旋轉(zhuǎn)能隨后在風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)中被轉(zhuǎn)變成電能。

轉(zhuǎn)子葉片以它們能夠繞它們的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的方式被連接到轉(zhuǎn)子的輪轂。因此，轉(zhuǎn)子葉片能夠執(zhí)行相對(duì)于輪轂的變槳運(yùn)動(dòng)（pitch movement）。

需要所述變槳運(yùn)動(dòng)來控制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和風(fēng)力渦輪機(jī)的性能。

當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)未處于操作中時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片被捕獲（arrest）在停止位置。

在緊急狀況下，需要在短時(shí)間內(nèi)停止風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子。為了快速地停止轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)入到停止位置。在該停止位置，轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力學(xué)形狀不再被用于支持轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。此外，轉(zhuǎn)子葉片以降低轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的方式與周圍空氣相互作用。

風(fēng)力渦輪機(jī)中的緊急狀況可能因技術(shù)問題的失去電網(wǎng)連接（如，失去可行的技術(shù)系統(tǒng)）而發(fā)生。

在緊急狀況下，轉(zhuǎn)子葉片被鎖定在停止位置。轉(zhuǎn)子葉片以如下方式被機(jī)械地鎖定，即：不再需要另外的能量來將轉(zhuǎn)子葉片維持在鎖定位置。

轉(zhuǎn)子葉片的鎖定機(jī)構(gòu)包括卡合停止（click-stop）裝置，以允許轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)入鎖定位置，但不允許沿至少一個(gè)方向離開鎖定位置。

已知利用掣子（pawl）、斜坡和凹口來構(gòu)建鎖定機(jī)構(gòu)。掣子沿斜坡滑動(dòng)以進(jìn)入凹口。一旦掣子捕獲在凹口中，轉(zhuǎn)子葉片的位置就被鎖定。

這些部分被安裝至基部，例如安裝至葉片軸承的加強(qiáng)板（reinforcement plate）。

這示出如下缺點(diǎn)，即：若干部分需要被安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)中，并且在使用期間需要控制和維護(hù)這些部分，以確保它們的正常功能。

此外，彎矩被引入到板中，這是因?yàn)楫?dāng)鎖定掣子作用在構(gòu)建斜坡并且提供凹口的部分上時(shí)這些部分包括杠桿（lever）。因此，加強(qiáng)板需要被構(gòu)建得足夠剛硬，以承受引入到板中的彎矩。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的布置結(jié)構(gòu)作為鎖定機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的通過獨(dú)立權(quán)利要求1和14來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的另外的特征在從屬權(quán)利要求中公開。

公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，其具有鎖定風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的位置的變槳系統(tǒng)鎖定布置結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子輪轂和轉(zhuǎn)子葉片，其中，轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)由軸承連接到輪轂，以按照變槳運(yùn)動(dòng)相對(duì)于輪轂可旋轉(zhuǎn)。

所述轉(zhuǎn)子葉片包括根部部段，并且所述根部部段包括板，所述板至少部分地覆蓋所述轉(zhuǎn)子葉片的剖面。所述轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于輪轂的特定的預(yù)定旋轉(zhuǎn)位置是鎖定位置。所述輪轂包括鎖定掣子。

所述板包括開口，并且當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片處于鎖定位置時(shí)，鎖定掣子至少部分地位于所述板的開口中。

轉(zhuǎn)子葉片的根部部段是所述葉片最接近輪轂的區(qū)域。因此，轉(zhuǎn)子葉片在其根部部段的端部處連接到輪轂。

轉(zhuǎn)子葉片的根部部段被直接地連接到軸承，所述軸承允許轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于輪轂變槳距，并且所述軸承被附接到輪轂。

鎖定位置是能夠鎖定或在變槳運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)方向上能夠防止轉(zhuǎn)子葉片的變槳運(yùn)動(dòng)的位置。在鎖定位置，鎖定掣子以鎖定掣子能夠移動(dòng)到所述板中的開口中的方式與所述開口對(duì)準(zhǔn)。因此，只要鎖定掣子存在于所述開口中，鎖定掣子就阻礙板的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，并且因此，阻礙轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于輪轂的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片被變槳距（pitched into）到鎖定位置時(shí)，鎖定掣子存在于根部部段的板中的開口中。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片的進(jìn)一步變槳運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片的板將開始相對(duì)于輪轂和鎖定掣子移動(dòng)。所述板的開口的邊緣緊靠在鎖定掣子的表面上。鎖定掣子相對(duì)于輪轂固定，因而鎖定掣子防止轉(zhuǎn)子葉片的進(jìn)一步變槳運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)板緊靠在鎖定掣子的表面上時(shí)，力被引入板中。這些力被直接引入板中開口的側(cè)壁中，并且因此，引入板所限定的平面中。因此，沒有彎矩發(fā)生在板中。因此，所述板能夠利用較少的材料來構(gòu)造。

此外，沒有需要將力從鎖定掣子傳遞到板中的部分被附接到板。

因此，節(jié)省了材料和安裝時(shí)間。

公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，其具有鎖定風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的位置的變槳系統(tǒng)鎖定布置結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子輪轂和轉(zhuǎn)子葉片，其中，轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)由軸承連接到輪轂，以按照變槳運(yùn)動(dòng)相對(duì)于輪轂可旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子葉片包括根部部段，并且所述根部部段包括板，所述板至少部分地覆蓋轉(zhuǎn)子葉片的剖面。所述輪轂包括鎖定掣子。所述板包括開口。鎖定掣子以如下方式與所述開口相互作用，即：鎖定掣子被引入所述開口中，以相對(duì)于輪轂鎖定轉(zhuǎn)子葉片的位置。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，根部部段是加強(qiáng)板，以加強(qiáng)所述軸承。

因此，通過鎖定掣子無需附加的板或元件來鎖定轉(zhuǎn)子葉片的位置。

鎖定掣子包括大體上垂直于所述板布置的縱向軸線，并且鎖定掣子沿所述縱向軸線可移動(dòng)，以移動(dòng)到處于所述板中的開口中以及從之撤回。

因此，鎖定掣子能夠移動(dòng)到處于所述板中的開口中以及從所述開口中移出，以鎖定和釋放轉(zhuǎn)子葉片的位置。

鎖定掣子包括彈簧，以沿鎖定掣子的縱向軸線在所述板的方向上推鎖定掣子。

因此，鎖定掣子沿板的方向被推壓，并且一旦所述開口處于供鎖定掣子進(jìn)入所述開口的相應(yīng)位置，鎖定掣子就將被推到所述開口中。因此，當(dāng)?shù)竭_(dá)鎖定位置時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片的位置將被捕獲。這通過使用彈簧力被動(dòng)地發(fā)生，從而不需要鎖定掣子的主動(dòng)控制的運(yùn)動(dòng)。因此，鎖定掣子在緊急狀況下也將捕獲轉(zhuǎn)子葉片的位置。

鎖定掣子包括促動(dòng)器，其使鎖定掣子沿鎖定掣子的縱向軸線移動(dòng)。

因此，鎖定掣子能夠以主動(dòng)控制的方式來移動(dòng)。鎖定掣子能夠從所述開口撤回，例如，用于從鎖定位置釋放轉(zhuǎn)子葉片。

所述促動(dòng)器是液壓促動(dòng)器。

在使轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)的變槳驅(qū)動(dòng)單元是液壓單元的情況下，在輪轂中已可獲得液壓系統(tǒng)。因此，在風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂中無需其他類型的系統(tǒng)。

鎖定掣子包括鎖定件，其將鎖定掣子的位置捕獲在處于所述板中的開口中。

鎖定掣子的鎖定件是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言已知的捕獲鎖定掣子的位置的機(jī)械布置結(jié)構(gòu)。它防止鎖定掣子沿鎖定掣子的縱向軸線的任何運(yùn)動(dòng)。

因此，鎖定掣子將停留在所述板的開口中，并且轉(zhuǎn)子葉片將停留在鎖定位置。這關(guān)系到在使用和維護(hù)期間人員和風(fēng)力渦輪機(jī)的安全。

所述板包括實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片的多個(gè)鎖定位置的多個(gè)開口。

為了風(fēng)力渦輪機(jī)的安全操作，轉(zhuǎn)子葉片的若干位置是相關(guān)的，其中，必須可以限制轉(zhuǎn)子葉片的運(yùn)動(dòng)，或防止轉(zhuǎn)子葉片的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。

所述板中的至少一個(gè)開口被蓋（cover）封閉，其中，蓋沿垂直于所述板的方向移位，以允許鎖定掣子存在于所述板的開口中。

因此，所述板以不透液體的方式被封閉，而鎖定掣子仍能夠存在于所述板的開口中。

因此，防止了例如液壓流體進(jìn)入到轉(zhuǎn)子葉片中的任何分布。

所述蓋包括供鎖定掣子沿著滑動(dòng)的斜坡，使得鎖定掣子能夠沿轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于輪轂的一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向從所述開口中滑出。

因此，當(dāng)在變槳旋轉(zhuǎn)期間所述開口對(duì)準(zhǔn)于鎖定掣子時(shí)，鎖定掣子將進(jìn)入所述開口，其中，鎖定掣子能夠從任何方向進(jìn)入所述開口。

當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片被變槳距到一個(gè)預(yù)定方向時(shí)，鎖定掣子能夠從所述開口中滑出，但將防止轉(zhuǎn)子葉片沿另一方向進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。

所述板包括至少兩個(gè)開口，其中，一個(gè)開口包括具有斜坡的蓋。

因此，所述板被制備成考慮到對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的安全操作而言所需的至少兩個(gè)鎖定位置。

所述位置中的一個(gè)是鎖定位置，其中，鎖定掣子能夠沿所述斜坡滑動(dòng)并且離開所述開口，以允許僅沿一個(gè)方向的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。因此，轉(zhuǎn)子葉片能夠被進(jìn)一步變槳距，以到達(dá)至少第二鎖定位置。

所述蓋包括傳感器，其感測鎖定掣子在所述板的開口中的存在。

因此，能夠檢測鎖定掣子在所述開口中的存在。因此，能夠驗(yàn)證轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)位置被鎖定。

所述傳感器是電傳感器。

因此，所述傳感器能夠被直接地連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)。

公開了一種在轉(zhuǎn)子處鎖定轉(zhuǎn)子葉片的變槳位置的方法，所述方法操作根據(jù)本發(fā)明的布置結(jié)構(gòu)。

所述方法包括如下步驟，即：使轉(zhuǎn)子葉片以變槳運(yùn)動(dòng)相對(duì)于輪轂旋轉(zhuǎn)，以及將鎖定掣子引入到處于轉(zhuǎn)子葉片的板中的開口中，以相對(duì)于輪轂鎖定轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)位置。

所述方法還包括如下附加的步驟，即：通過使用彈簧的力，將鎖定掣子推到處于所述板中的開口中，其中，鎖定掣子包括彈簧，所述彈簧使鎖定掣子沿鎖定掣子的縱向軸線移動(dòng)到所述板中的開口中。

附圖說明

借助于附圖更詳細(xì)地示出了本發(fā)明。這些附圖示出了優(yōu)選的構(gòu)造，并且不限制本發(fā)明的范圍。

圖1示出了轉(zhuǎn)子葉片的變槳驅(qū)動(dòng)器，

圖2示出了剖切變槳鎖定系統(tǒng)的剖面圖，

圖3示出了剖切變槳鎖定系統(tǒng)的剖面圖，

圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)水平的變槳鎖定件。

具體實(shí)施方式

圖1示出了轉(zhuǎn)子葉片的變槳驅(qū)動(dòng)器。

圖1示出了用于轉(zhuǎn)子葉片的變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。所述變槳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括液壓缸3，所述液壓缸3在其一端處連接到輪轂1，并且在其另一端處通過連接點(diǎn)4連接到加強(qiáng)板2。

加強(qiáng)板2被連接到轉(zhuǎn)子葉片，并且是相對(duì)于輪轂1與轉(zhuǎn)子葉片一起可旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)液壓缸3擴(kuò)展時(shí)，它暗示力進(jìn)入到處于液壓缸3和加強(qiáng)板2之間的連接點(diǎn)4中，并且使加強(qiáng)板2相對(duì)于輪轂1旋轉(zhuǎn)。

為了在緊急情況下將轉(zhuǎn)子葉片的槳距（pitch）捕獲在特定位置，需要提供一種用于變槳的鎖定系統(tǒng)。

用于變槳的鎖定系統(tǒng)包括變槳鎖定件5，所述變槳鎖定件5被連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂1的支撐件6。變槳鎖定件5包括驅(qū)動(dòng)器和鎖定掣子。

為將轉(zhuǎn)子葉片的位置固定在特定的槳距角（pitch angle），鎖定掣子通過變槳鎖定系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)移動(dòng)到處于加強(qiáng)板中的開口中。

所述變槳系統(tǒng)的加強(qiáng)板2包括開口7、9，以與變槳鎖定件5的鎖定掣子相互作用。加強(qiáng)板2中的開口7、9是貫通開口，其允許變槳鎖定件5的鎖定掣子至少部分地移動(dòng)通過加強(qiáng)板2。

當(dāng)變槳鎖定件5的鎖定掣子移動(dòng)通過加強(qiáng)板2的開口7、9時(shí)，防止了加強(qiáng)板2相對(duì)于輪轂1的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

加強(qiáng)板2中的開口7是包括斜坡8的略長的開口。變槳鎖定件5的鎖定掣子是彈簧加載的，并且開口7的斜坡8允許鎖定掣子沿一個(gè)方向從開口7中移出。

開口9和加強(qiáng)板2未配有斜坡，因此一旦變槳鎖定件5的鎖定掣子被捕獲在開口9中，就必須主動(dòng)地從開口9移除鎖定掣子，以允許加強(qiáng)板2相對(duì)于輪轂1進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

圖2示出了剖切變槳鎖定系統(tǒng)的剖面圖。

圖2示出了剖切變槳鎖定件5、加強(qiáng)板2和用于變槳鎖定件5的開口7的剖面圖。

加強(qiáng)板2被連接到轉(zhuǎn)子葉片的變槳軸承10的內(nèi)圈。因此，加強(qiáng)板2是與轉(zhuǎn)子葉片一起可旋轉(zhuǎn)的。

變槳軸承10的外圈被連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂1。因此，加強(qiáng)板2相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂1是可旋轉(zhuǎn)的。

為在緊急情況下將轉(zhuǎn)子葉片固定在停止位置，通過將變槳鎖定件5的鎖定掣子20引入到處于加強(qiáng)板2中的開口7中，防止了加強(qiáng)板2相對(duì)于輪轂1的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

變槳鎖定件5通過支撐結(jié)構(gòu)6連接到輪轂1。變槳鎖定件5包括驅(qū)動(dòng)器和鎖定掣子20。所述驅(qū)動(dòng)器被用于使鎖定掣子20沿其縱向軸線的方向移動(dòng)到加強(qiáng)板2的開口7中。

加強(qiáng)板2中的開口7包括斜坡8，以允許變槳鎖定系統(tǒng)的鎖定掣子20僅沿一個(gè)方向從開口7中移出。

加強(qiáng)板2中的開口7被蓋板11覆蓋。蓋板11相對(duì)于輪轂1封閉轉(zhuǎn)子葉片的空間，以防止來自輪轂的油、脂或松散物體進(jìn)入轉(zhuǎn)子葉片或反之。

蓋板11能夠是密封板。

圖3示出了剖切變槳鎖定系統(tǒng)5的剖面圖。

變槳鎖定系統(tǒng)5包括與處于加強(qiáng)板2中的開口9相互作用的鎖定掣子20。變槳鎖定系統(tǒng)5內(nèi)的鎖定掣子20通過驅(qū)動(dòng)器來主動(dòng)地移動(dòng)，并且此外，通過彈簧19來被動(dòng)地移動(dòng)。

在緊急情況下，彈簧19將鎖定掣子20推到開口9中，以將轉(zhuǎn)子葉片的變槳位置（pitch position）鎖定在停止位置。

變槳鎖定系統(tǒng)的鎖定掣子20與加強(qiáng)板2中的開口9相互作用。它通過引起到加強(qiáng)板2中的力來防止轉(zhuǎn)子葉片的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該力在加強(qiáng)板2的平面中產(chǎn)生到加強(qiáng)板2中。

因此，在變槳鎖定件5的鎖定掣子20和加強(qiáng)板2之間不存在杠桿力（lever force）。因此，變槳鎖定件5不引起到加強(qiáng)板2中的彎矩。

加強(qiáng)板2中的開口9被蓋板11覆蓋。蓋板11密封轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的空間，并且因此，防止溢油、脂或松散物體從轉(zhuǎn)子葉片運(yùn)動(dòng)到風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂中，或反之。此外，蓋板11還限制變槳鎖定件5的鎖定掣子20的運(yùn)動(dòng)。

蓋板11還能配有傳感器，以檢測變槳鎖定件5的鎖定掣子20在加強(qiáng)板2的開口9中的存在。

圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)水平的變槳鎖定件。

圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)水平的變槳鎖定系統(tǒng)。變槳鎖定件15與連接到加強(qiáng)板12的兩個(gè)塊體18相互作用。

在緊急情況下，因此在當(dāng)需要將轉(zhuǎn)子葉片的角位置捕獲在停止位置的情況下，鎖定掣子從變槳鎖定件15延伸。鎖定掣子是彈簧加載的，并且能夠移上斜坡18并將它自身鎖定到塊體18之間的間隙中，以鎖定轉(zhuǎn)子葉片的位置。

鎖定掣子與連接到加強(qiáng)板12的塊體18的側(cè)面（sides）相互作用。因此，變槳鎖定件15的鎖定掣子產(chǎn)生到加強(qiáng)板12中的力在塊體18的側(cè)面所組成的杠桿上產(chǎn)生。

塊體18的側(cè)面處的杠桿導(dǎo)致產(chǎn)生到加強(qiáng)板12中的彎矩。加強(qiáng)板12需要被設(shè)計(jì)成是足夠剛硬的（或脊?fàn)畹?，ridged）以承受塊體18的側(cè)面的杠桿所引起的彎矩。

附圖中的圖示是按照示意性的形式。要注意的是，在不同的附圖中，相似或相同的元件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。

盡管已參照優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但要理解的是，本發(fā)明不受所公開的示例限制，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)ζ渥鞒鲈S多附加的修改和變型。

應(yīng)當(dāng)注意的是，遍及本申請(qǐng)“一”、“一個(gè)”或“一種”的使用不排除復(fù)數(shù)，并且“包括”不排除其他的步驟或元件。此外，可以組合與不同的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)描述的元件。還應(yīng)注意的是，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。