DK158108B - Kroejesystem til en vindmoelle - Google Patents

Description

i

DK 158108 B

Opfindelsen angår et krøjesystem til en vindturbine, hvis funktion er afhængig af vindretningen, og hvor turbinedelen er lejret i et hus hvilende på et krøjeleje i toppen af et tårn, hvor mindst en krøjemotor afhængig af et styresystems 5 aktive tilstand kan dreje huset i forhold til tårnet om en i det væsentlige lodret akse via en tandhjulsforbindelse med krøjelejets tandkrans.

Sådanne krøjesystemer er almen kendt til styring af vind-10 turbiners eller vindmøllers rotorplan, således at dette så vidt mulig er vinkelret på vindretningen. For at holde rotoren i stillingen er der en selvspærrende gearforbindelse i form af et snekkegear mellem motor og drivtandhjul på kransen, eller der er indskudt en bremse.

15

Ved de kendte krøjesystemer holdes det drivende tandhjul låst af et selvspærrende snekkegear. I et sådant gearsystem er der et relativt stort spil (slør). Kraftige vindstød, som rammer motoren uensartet, vil søge at dreje turbirnede-20 len så meget sløret tillader. Herefter bremses drejebevæ- gelsen pludseligt af snekkegearet, hvorved der opstår ukon-trollerede høje belastninger på krøjesystemet. Dette giver anledning til udmattelse i tandmaterialet og dermed til forringet levetid for tandhjulene. Endvidere kan vindstød 25 fra retninger, der afviger væsentligt fra normalen på turbinerotorens plan, forårsage meget store belastninger på tænderne i indgreb.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en krøjesy-30 stem, hvor der ikke optræder spil imellem tandkransen og det drivende tandhjul under dynamiske kraftpåvirkninger.

Det opnås med et krøjesystem ifølge opfindelsen, der er e-jendommeligt ved, at krøjesystemet omfatter mindst to krø-35 jemotorer med hver sin ikke-spærrende tandhjulsforbindelse med krøjelejet, hvor styresystemet i en passiv tilstand,

DK 158108 B

2 når vindturbinen indtager en ønsket stilling, kan styre motorerne til at afgive i det væsentlige lige store og, set i forhold til huset, indbyrdes modsatrettede drejningsmomenter.

5 Når krøjemotorerne således holdes i modsatte omløbsretninger og transmissionerne fra motor til tandkrans ikke er af den spærrende type som f.eks. snekkegear, vil de drivende tænder på de drivende tandhjul altid være i indgreb, og 10 drejebevægelser forårsaget af tilfældige vindstød ikke vil medføre at tænderne slår mod hinanden i spillerummet.

Når krøjesystemet er udformet som omhandlet i krav 2, hvor der i hver motor eller i forbindelsen mellem hver motor og 15 tandkrans er indskudt et friløb mellem den drivende aksel og en af styresystemet, som følge af dettes aktive tilstand, udkoblelig bremse, der er indrettet til at afgive et i det væsentlige konstant bremsemoment modsat friløbsretningen, der er lig motorens omdrejningsretning i styresy-20 stemets passive tilstand, kan krøjebevægelser bremses samtidig med at ovennævnte indgreb bevares, idet der er friløb i samme retning som motorens drivretning.

Når huset skal krøjes, kobles bremserne ud på motorerne, 25 hvorved drivakslerne kan løbe frit rundt modsat friløbsretningerne. Endvidere er der ved denne udførelsesform mulighed for, at bremsemomentet indstilles tilpas lille til, at skæve vindbelastninger, der ellers ville medføre havari på rotorophæng, gear eller drivende tandhjul kun medføre, at 30 den eller de aktive bremser skrider, og rotoren får lov til at dreje væk fra vinden. Det gælder især når turbinen står på toppen af en bakke, hvor vinden bliver rettet skråt opad, og derved yder en større kraft på den nedadgående vinge end på den opadgående.

Samtidig vil gearerne fungere som progressive dæmpere, idet 35 3

DK 158108 B

energien i drejebevægelsen går til accelleration af tandhjulenes interimasser.

I en foretrukken udførelsesform som omhandlet i krav 3, 5 hvor styresystemet i sin aktive tilstand kan styre motorerne således at deres drejningsmomenter virker i samme retning set i forhold til huset, udnytter man alle motorerne optimalt, hvorved man kan nøjes med forholdsvis små krøje-motorer.

10

Det foretrækkes endvidere, at at friløb og bremse virker på motorakslen, der via et planetgear kan drive et cylindrisk tandhjul i indgreb med tandkransen, hvor styresystemet i sin passive tilstand kan forsyne motorerne med en lav elek-15 trisk spænding, således at hver motors drejningsmoment er mindre end bremsemomentet, og hvor styresystemet i sin aktive tilstand, foruden at udkoble motorernes bremser, kan forsyne motorerne med en høj elektrisk spænding svarende til normal driftsspænding, som angivet i krav 4.

20

Et udførelseseksempel for opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et krøjeleje og to krøjemotorer, der 25 indgår i krøjesystemet ifølge opfindelsen, set fra oven, fig. 2 viser det samme som fig. 1, men set i snit efter linien A-A, 30 fig. 3 viser et snit gennem krøjelejet efter linien B-B på fig. 1, fig. 4 viser et delvist snit visende bremsearrange-35 mentet gennem den bageste del af en krøjemotor.

4

DK 158108 B

På en vindmølles tårn 1 er fastgjort et krøjeleje 3, på hvilket generatorhusets 5 bundramme 7 er understøttet. På bundrammen 7 sidder to krøjemotorer 9 og 11, der hver via et flertrins planetgear 13 driver krøjehjul 15, der er i 5 indgreb med udvendig tandkrans 17 på lejets 3 underste del.

Som vist med pilene på motorerne 9,11 på fig. 1 har motoren 9 normal omløbsretning, d.v.s. friløbsretning, med uret, og motoren 11 mod uret, set fra oven. Under den bageste del 19 10 af motorkapperne er der på motorakslerne 21 anbragt et friløb s ar rangement 23 og en elektromagnetisk udkoblelig friktionsbremse 25. Bremsen 25 er af "fail-safe" typen, d.v.s. en fjeder 27 trykker bremseklodsen 29 mod en plade 31, hvorved der opstår et bremsemoment, der først ophører, når 15 der tilføres strøm til koblingen 33. Friløbet 23, der ligger imellem motorakslen 21 og bremseklodsen 29, tillader akslen 21 frit at dreje sig i sin normale omløbsretning u-afhængigt af bremsen 25.

20 Et ikke vist styresystem kontrollerer bremsernes 25 koblinger 33 og forsyner motorerne 9,11 med strøm. Styresystemet holder rotorplanet og dermed generatorhusets 5 længdeakse i en stilling mod vindretningen, og har to funktionstilstande, en aktiv og en passiv. Krøjesystemet kan siges at have 25 følgende virkemåder: a) Passiv tilstand, generatorhuset 5 holdes stille:

Krøjemotorerne 9 og 11, der er asynkronmotorer, forsynes fra et elektrisk lavspændingsnet med en 30 spænding, så de afgiver indbyrdes modsatrettede drejningsmomenter. Koblingerne 33 er uden strøm.

Motoren 9 afgiver et moment mod uret, der er mindre end bremsemomentet fra en bremsen 25 på 35 motoren 11, og et tilsvarende lille moment afgiver motoren 11. Motorernes krøjehjul 15 vil

DK 158108 B

5 være i spænd mod tandkransen 17, og samtidig vil de større bremsemomenter sikre en stabil ligevægt i stillingen.

5 b) Passiv tilstand, generatorhuset 5 udsættes for et drejningsmoment omkring krøjeaksen af en skæv vindbelastning nær møllekonstruktionens belastningsgrænse :

De drejende momenter overstiger de bremsende 10 momenter og generatorhuset 5 drejer om krøjeak sen, indtil rotoren er drejet så langt, at de vindforårsagede momenter er mindre en bremsemo-menterne. Styresystemet forbliver passivt indtil huset 5 skal drejes op i vinden igen.

15 c) Aktiv tilstand, generatorhuset 5 under drejning :

Begge bremser 25 er udkoblet, og begge motorer 9,11 forsynes med normal driftsspænding således, at deres krøjehjul 15 afgiver deres drejnings-20 momenter i samme retning. Signalet til aktiv tilstand kommer fra en elektronisk vindretningsmåler.

I den beskrevne udførelsesform er anvendt elektriske moto-25 rer og et elektrisk styresystem, men andre løsninger, f.eks. hydrauliske, kunne tænkes indenfor opfindelsens rammer.

30

Claims (4)

6 DK 158108 B

1. Krøjesystem til en vindturbine/ hvis funktion er afhængig af vindretningen, og hvor turbinedelen er lejret i et 5 hus (5) hvilende på et krøjeleje (3) i toppen af et tårn (1), hvor mindst en krøjemotor (11) afhængig af et styresystems aktive tilstand kan dreje huset (5) i forhold til tårnet (1) om en i det væsentlige lodret akse via en tandhjulsforbindelse (13,15) med krøjelejets (3) tandkrans 10 (17), kendetegnet ved, at krøjesystemet omfat ter mindst to krøjemotorer (9,11) med hver sin ikke-spær-rende tandhjulsforbindelse (13,15) med krøjelejet (3), hvor styresystemet i en passiv tilstand, når vindturbinen indtager en ønsket stilling, kan styre motorerne (9,11) til at 15 afgive i det væsentlige lige store og, set i forhold til huset (5), indbyrdes modsatrettede drejningsmomenter.

2. Krøjesystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der i hver motor (9,11) eller i forbindelsen mellem hver 20 motor (9,11) og tandkrans (17) er indskudt et friløb (23) mellem den drivende aksel (21) og en af styresystemet, som følge af dettes aktive tilstand, udkoblelig bremse (25), der er indrettet til at afgive et i det væsentlige konstant bremsemoment modsat friløbsretningen, der er lig motorens 25 (9,11) omdrejningsretning i styresystemets passive tilstand.

3. Krøjesystem ifølge krav 2, kendetegnet ved, at styresystemet i sin aktive tilstand kan styre motorerne 30 (9,11) således at deres drejningsmomenter virker i samme retning set i forhold til huset (5).

4. Krøjesystem ifølge krav 2-3, kendetegnet ved, at friløb (23) og bremse (25) virker på motorakslen 35 (21), der via et planetgear (13) kan drive et cylindrisk tandhjul (15) i indgreb med tandkransen (17), hvor styresy- 7 DK 158108 B stemet i sin passive tilstand kan forsyne motorerne (9/11) med en lav elektrisk spænding, således at hver motors (9/11) drejningsmoment er mindre end bremsemontentet, og hvor styresystemet i sin aktive tilstand, foruden at 5 udkoble motorernes bremser (25), kan forsyne motorerne (9,11) med en høj elektrisk spænding svarende til normal driftsspænding. 10