Регулировочный блок для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки, соответствующие устройства регулировки с таким регулировочным блоком, ветроэнергетическая установка, способ регулировки роторной лопасти, способ - RU2732083C1

Чертежи

Показать все 10 чертежа(ей)

Описание

Данное изобретение касается регулировочного блока для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки, касается также регулировочного устройства, устройства регулировки угла атаки, устройства регулировки по азимуту, ветроэнергетической установки, а также способов регулировки роторной лопасти и отслеживания направления ветра, и, кроме того, применения регулировочного блока и/или регулировочного устройства.

Ветроэнергетические установки широко известны. В настоящее время доминирующей конструктивной формой ветроэнергетических установок является трехлопастная горизонтально–осевая ветроэнергетическая установка, у которой ротор при работе находится с наветренной стороны, а ее машинное отделение расположено на башне, и направление ветра активно отслеживается, в частности, посредством блока регулировки по азимуту. Далее, обычно роторные лопасти могут поворачиваться вокруг продольной оси с помощью блока регулировки угла атаки. Также общеизвестно применение зубчатых систем для поворотных соединений в ветроэнергетических установках в тех местах, в которых конструктивные элементы движутся относительно друг друга вращательно, и в частности, где должна быть реализована передача от первого вращающегося конструктивного элемента на второй вращающийся конструктивный элемент.

Такого рода поворотные соединения имеют место, в частности, в блоке регулировки по азимуту и/или блоке регулировки угла атаки. Зубчатые системы вышеуказанного рода при работе подвергаются нагрузкам среди прочего из–за вызывающего вращение привода, а также из–за сил и моментов на выходной стороне. Так, зубья, которые находятся в зацеплении друг с другом, помимо обкатывающего движения всегда совершают также и направленное относительно друг друга трущее движение. В нагружаемых трением местах боковых поверхностей зубьев в системе зубчатых колес возникает износ. Для ограничения этого износа зубчатые колеса такой системы зубчатых колес как правило смазываются путем подвода смазочных веществ. Благодаря этому можно этот износ как правило снизить, но не устранить.

В частности, в известных для ветроэнергетических установок поворотных соединениях, в частности, в области привода механизма изменения угла атаки и/или привода механизма регулировки по азимуту износ системы зубчатых колес наступает как правило неравномерно. В области привода механизма регулировки по азимуту это объясняется, в частности, тем, что ветер большей частью дует в преобладающем направлении ветра. Поэтому ротор ветроэнергетической установки в течение особенно длительного времени установлен обращенным к этому преобладающему направлению ветра. Ротор ветроэнергетической установки, таким образом, переставляется регулярно и в течение особенно длительного времени лишь в небольшой угловой области, а именно в угловом диапазоне преобладающего направления ветра. Поэтому один или несколько зубьев чаще находятся в несущем нагрузку зацеплении с противоположным зубчатым колесом, чем большая часть остальных зубьев приводного зубчатого колеса. Вследствие этого износ зубьев, которые расположены в этой области, особенно велик. Такие же симптомы износа можно увидеть и в области привода механизма изменения угла атаки, поскольку и роторная лопасть как правило имеет определенный предпочтительный диапазон регулировки угла атаки, в котором она устанавливается особенно часто. Центральный находящийся в зацеплении с приводным зубчатым колесом зуб или, соответственно, центральные находящиеся в зацеплении с приводным зубчатым колесом зубья приводного зубчатого колеса привода механизма изменения угла атаки называются, соответственно, как золотой зуб или золотые зубья.

Такого рода зубчатые системы обладают также тем недостатком, что они могут внезапно выходить из строя, например, из–за разрушения зуба. Кроме того, зачастую такие зубчатые колесные соединения имеют большие конструктивные размеры, так как, например, требуемую передачу нужно реализовать с большим числом редукторных ступеней и от больших зубчатых колес к небольшим зубчатым колесам. Далее, воздействие циклического изменения температуры на такое зубчатое колесное соединение является ограниченным. Кроме того, люфт в этом зубчатом колесном соединении как правило должен быть снижен с использованием затратных мер, например, за счет того, что зубчатое колесное соединение предварительно затягивается. Используемые в настоящее время зубчатые колесные соединения обладают повышенной вероятностью отказа, вследствие чего ветроэнергетическая установка имеет ограниченную эксплуатационную готовность. Это ведет, в частности, к тому, что стоимость ветроэнергетической установки повышается и/или снижается задаваемый оборот от подачи в сеть энергии. Кроме того, большие габариты используемых как правило цилиндрических зубчатых колес приводят к дальнейшему возрастанию расходов.

Немецкое патентное ведомство при проведении информационного решерша по приоритетной заявке выявило следующие публикации, раскрывающие уровень техники: DE 102 26 713 A1, DE 10 2007 008 167 A1, DE 102007 009 575 A1, DE 10 2014 009 306 A1, US 2016/0 131 106 A1.

Поэтому задача данного изобретения состоит в том, чтобы предоставить регулировочный блок для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки, регулировочное устройство, устройство регулировки угла атаки, устройство регулировки по азимуту, ветроэнергетическую установку, а также способы регулировки роторной лопасти и отслеживания направления ветра, и, кроме этого, применение регулировочного блока и/или регулировочного устройства, которые уменьшают или устраняют один или несколько из названных недостатков. В частности, одной задачей данного изобретения является предложение решения, которое позволит обеспечить незначительную вероятность отказа ветроэнергетической установки.

Согласно первому аспекту данного изобретения эта задача решается за счет регулировочного блока для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки, содержащего располагаемый на первом кольцеобразном фланце приводной узел с эксцентриковым валом; первый элемент зацепления, располагаемый на периметре второго кольцеобразного фланца, установленного поворотно относительно первого кольцеобразного фланца, причем на окружной поверхности первого элемента зацепления расположено множество выполненных вогнутыми и выпуклыми первых кулачковых участков; второй элемент зацепления с расположенными на окружной поверхности, соответствующими первым кулачковым участкам, вогнутыми и выпуклыми вторыми кулачковыми участками, и причем указанный эксцентриковый вал установлен поворотно на втором элементе зацепления, в частности, расположен на внецентренном месте второго элемента зацепления, и причем первый элемент зацепления и второй элемент зацепления установлены и выполнены с возможностью совершения обкаточных движений между первыми кулачковыми участками и вторыми кулачковыми участками.

Выполненные вогнутыми и выпуклыми первые и вторые кулачковые участки могут иметь самую различную геометрическую форму. В частности, эти кулачковые участки выполнены таким образом, что первый и второй элементы зацепления могут обкатываться друг по другу. Предпочтительно эти кулачковые участки имеют волнообразный профиль.

Альтернативно или дополнительно предпочтительно эти кулачковые участки имеют зубчатый и/или пилообразный профиль. В другом возможном варианте выполнения эти кулачковые элементы имеют зубчатый профиль с трапециевидными зубьями.

Далее, предпочтительно, чтобы первые кулачковые участки первого элемента зацепления и/или вторые кулачковые участки второго элемента зацепления имели циклоидную зубчатую нарезку. В частности, предпочтительно, чтобы первые кулачковые участки и/или вторые кулачковые участки имели циклоидную зубчатую нарезку, в которой отдельные боковые профили зубьев выше полюса зацепления, т.е. обращенные к вершине бокового профиля зуба, имели эпициклоидальную геометрическую форму или, соответственно, эпициклоиду, а ниже полюса зацепления, т.е. обращенные от вершины бокового профиля зуба, имели гипоциклоидальную геометрическую форму или, соответственно, гипоциклоиду. В следующем предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что первые кулачковые участки и/или вторые кулачковые участки имеют закругленную эпициклоиду и/или петлевидную гипоциклоиду. Преимущество циклоидального зубчатого зацепления заключается в том, что может быть реализована хорошая смазка. Далее, давление на боковых поверхностях сравнительно низкое, поскольку сопряжение боковых поверхностей состоит из вогнутого участка и выпуклого участка, так что здесь может быть реализован контакт по поверхности. Кроме того, в качестве положительных результатов можно назвать высокую стойкость к перегрузкам до 500% от регулярного приводного момента и спокойный ход.

В принципе возможна любая геометрическая форма для этих кулачковых участков, которые при циклоидальном движении первого элемента зацепления относительно второго элемента зацепления вызывают движение первого и/или второго элементов зацепления в окружном направлении.

За счет эксцентрикового вала второй элемент зацепления при вращательном движении этого эксцентрикового вала может совершать поступательные движения в направлениях, которые ориентированы предпочтительно под прямым углом к оси вращения эксцентрикового вала. За счет результирующих поступательных движений вторых кулачковых участков в направлении первого элемента зацепления происходит движение обкатывания вторых кулачковых участков по первым кулачковым участкам. Благодаря этому движению обкатывания вторых кулачковых участков по первым кулачковым участкам в свою очередь может происходить вращательное движение второго элемента зацепления относительно первого элемента зацепления, предпочтительно вокруг оси вращения. За счет этого может происходить относительное движение первого фланца относительно второго фланца. Такое устройство в результате обеспечивает высокую передачу, причем оно реализуется посредством простой и прочной конструкции. Эта простая конструкция характеризуется, в частности, тем, что на втором фланце можно разместить только первый элемент зацепления, так что затраты на обслуживание невелики.

Среди прочего в основе данного изобретения лежит знание о том, что используемые в настоящее время цилиндрические зубчатые соединения несут с собой множество недостатков. В частности, ограниченный передаточный коэффициент, высокий износ, затраты на обслуживание и риск разрушения зуба приводят к множеству технических и экономических недостатков. С помощью предлагаемого изобретением регулировочного блока в области регулировки по азимуту и/или в области регулировки угла атаки могут быть реализованы оптимизированное отслеживание направления ветра и/или оптимизированная регулировка лопасти. Посредством предлагаемых изобретением кулачковых элементов осуществляется распределение нагрузки на множество одновременно находящихся в зацеплении участков кулачков, так что, по существу, не получается никакого концентрированно нагружаемого зуба. Далее, в результате такого устройства обеспечивается значительно повышенная ударопрочность, которая может быть выше, например, примерно на 500%. Кроме того, можно отказаться от трудоемкого предварительного напряжения. В итоге получается безлюфтовая и/или жесткая система.

В одном предпочтительном варианте выполнения регулировочного блока предусмотрено, что этот регулировочный блок выполнен как блок регулировки угла атаки, и первый фланец выполнен как фланец ступицы, а второй фланец – как фланец роторной лопасти, или первый фланец выполнен как фланец роторной лопасти, а второй фланец – как фланец ступицы; и/или указанный регулировочный блок выполнен как блок регулировки по азимуту, и первый фланец выполнен как фланец машинного отделения, а второй фланец – как фланец башни, или первый фланец выполнен как фланец башни, а второй фланец – как фланец машинного отделения.

Далее, предпочтительно вторые кулачковые участки расположены на внешней окружной поверхности второго элемента зацепления, а первые кулачковые участки расположены на внутренней окружной поверхности первого элемента зацепления, и количество выпуклых первых кулачковых участков первого элемента зацепления превышает число вогнутых вторых кулачковых участков второго элемента зацепления по меньшей мере на единицу; и/или вторые кулачковые участки расположены на внутренней окружной поверхности второго элемента зацепления, а первые кулачковые участки расположены на внешней окружной поверхности первого элемента зацепления, и количество вогнутых вторых кулачковых участков второго элемента зацепления превышает число выпуклых первых кулачковых участков первого элемента зацепления по меньшей мере на единицу.

В одном особенно предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что указанный регулировочный блок содержит два или более приводных узлов. Далее, предпочтительно такой приводной узел содержит двигатель и/или редуктор, и/или тормоз. Указанные два или более приводных узла, в частности, указанные двигатели предпочтительно связаны с синхронизирующим элементом.

Другая предпочтительная модификация регулировочного блока характеризуется тем, что он содержит два или более первых элемента зацепления и/или два или более вторых элемента зацепления, причем эти два или более первых элемента зацепления предпочтительно расположены рядом друг с другом, в частности, рядом друг с другом с торцевой стороны, и/или причем эти два или более вторых элемента зацепления предпочтительно расположены рядом друг с другом, в частности, рядом друг с другом с торцевой стороны. В случае дискообразно и/или кольцеобразно выполненных элементов зацепления расположенные таким образом элементы зацепления имеют нормали к поверхности или, соответственно, оси прохождения, которые ориентированы, по существу, параллельно. Далее, предпочтительно эти нормали к поверхности или, соответственно, оси прохождения, по существу, параллельны оси башни в случае регулировочного блока, выполненного как блок регулировки по азимуту, и/или ориентированного параллельно продольной оси роторной лопасти в случае регулировочного блока, выполненного как блок регулировки угла атаки.

Далее, предпочтительно, чтобы первый элемент зацепления и/или первые кулачковые участки, и/или второй элемент зацепления, и/или вторые кулачковые участки содержали материал, способный работать без смазки, или состояли из этого материала, причем такой способный работать без смазки материал предпочтительно представляет собой волокнистый композиционный материал на основе эпоксидной смолы. Благодаря такому способному работать без смазки материалу не требуется дополнительная смазка жиром и/или маслом, или требуется лишь в сокращенной мере. Таким образом, способный работать без смазки материал позволяет использовать один, два или более из вышеназванных элементов в не требующем обслуживания регулировочном блоке.

В следующем предпочтительном варианте выполнения регулировочного блока предусмотрено, что указанный первый элемент зацепления и/или второй элемент зацепления имеют кольцеобразную геометрическую форму, причем первый элемент зацепления и второй элемент зацепления предпочтительно имеют параллельно расположенные оси прохождения, причем эти оси прохождения также предпочтительно параллельны оси вращения эксцентрикового вала. Кроме того, предпочтительно, чтобы внутренний диаметр первого элемента зацепления был больше, чем наружный диаметр второго элемента зацепления, и/или наружный диаметр первого элемента зацепления был меньше, чем внутренний диаметр второго элемента зацепления.

Еще один особенно предпочтительный вариант выполнения регулировочного блока предусматривает, что первый элемент зацепления выполнен как кольцо с роликами, и первые кулачковые участки выполнены как ролики, причем эти ролики предпочтительно расположены в окружном направлении эквидистантно относительно друг друга и предпочтительно имеют продольные оси роликов, и расположены таким образом, что эти продольные оси роликов ориентированы, по существу, параллельно оси вращения. Далее, предпочтительно, чтобы первые кулачковые участки были образованы шаровидными телами и/или телами, имеющими частично шаровидную форму. В частности, предпочтительно, чтобы эти шаровидные тела и/или тела, имеющие частично шаровидную форму, в окружном направлении были расположены эквидистантно относительно друг друга. Кроме того, может быть предпочтительным, чтобы один, два, несколько или все ролики заменялись шаровидными телами и/или телами, имеющими частично шаровидную форму, чтобы образовывать первые кулачковые участки.

В одном предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, далее, что указанные ролики и/или шаровидные тела, и/или тела, имеющие частично шаровидную форму, были установлены поворотно. В частности, предпочтительно, чтобы они были установлены с возможностью вращения вокруг оси параллельно эксцентриковому валу. Другая предпочтительная модификация регулировочного блока характеризуется тем, что эти ролики и/или шаровидные тела, и/или тела, имеющие частично шаровидную форму, установлены на кардановом подвесе.

Один предпочтительный вариант выполнения предусматривает, что регулировочный блок для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки содержит устанавливаемый на первом кольцеобразном фланце приводной узел с эксцентриковым валом, который имеет ось вращения, размещаемое на периметре второго кольцеобразного фланца, установленного поворотно относительно первого кольцеобразного фланца, кольцо с роликами, расположенное на окружной поверхности этого кольца с роликами множество эквидистантно позиционированных роликов, причем эти ролики по меньшей мере на отдельных участках имеют выпуклое, в частности, круглое, поперечное сечение перпендикулярно продольной оси ролика, и эта продольная ось ролика ориентирована, по существу, параллельно оси вращения, кулачковый элемент с расположенными на радиальной окружной поверхности, соответствующими этим роликам, по существу, вогнутыми, кулачковыми участками, и причем этот кулачковый элемент расположен таким образом, что нормаль к плоскости ориентирована, по существу, параллельно оси вращения, причем указанный эксцентриковый вал поворотно установлен на кулачковом элементе, в частности, на внецентренном месте этого кулачкового элемента, и причем этот кулачковый элемент установлен и выполнен с возможностью совершать движение обкатывания вогнутыми кулачковыми участками по роликам.

Указанный приводной узел предпочтительно может содержать электрический и/или гидравлический двигатель. Далее, предпочтительно, чтобы приводной узел содержал два или более электрических и/или гидравлических двигателей. Такой приводной узел предпочтительно имеет вращательно подвижный выходной вал. Этот выходной вал предпочтительно в области, которая граничит с обращенным к приводному узлу концом приводного вала, выполнен как эксцентриковый вал или содержит его. Этот конец эксцентрикового вала может быть выполнен, например, как цапфа, причем средняя ось этой цапфы расположена вне оси вращения эксцентрикового вала, и тем самым, расположена не коаксиально. Альтернативно предпочтительно этот эксцентриковый вал может иметь вал, расположенный коаксиально оси вращения, причем на обращенном от приводного узла конце вала предусмотрен, например, эксцентрично установленный диск, причем этот диск установлен на кулачковом элементе предпочтительно поворотно, например, посредством подшипника качения.

В принципе указанный эксцентриковый вал может иметь любую форму приводимого во вращение вала с эксцентрично установленным элементом и/или эксцентрично выполненного.

При использовании регулировочного блока как блока регулировки по азимуту ось вращения эксцентрикового вала расположена предпочтительно, по существу, параллельно продольной оси башни ветроэнергетической установки. При использовании регулировочного блока в качестве блока регулировки угла атаки ось вращения эксцентрикового вала расположена предпочтительно, по существу, параллельно продольной оси роторной лопасти ветроэнергетической установки.

В одном предпочтительном варианте выполнения множество эквидистантно позиционированных роликов расположено на внутренней окружной поверхности кольца с роликами. В следующем предпочтительном варианте выполнения такое множество эквидистантно позиционированных роликов расположено на внешней окружной поверхности кольца с роликами. Далее, предпочтительно, чтобы вогнутые кулачковые участки кулачкового элемента были расположены на радиально внешней окружной поверхности кулачкового элемента. Кроме того, предпочтительно, чтобы эти вогнутые кулачковые участки кулачкового элемента были расположены на радиально внутренней окружной поверхности кулачкового элемента. В частности, предпочтительно, чтобы множество эквидистантно позиционированных роликов было расположено на внутренней окружной поверхности кольца с роликами, а вогнутые кулачковые участки кулачкового элемента располагались на радиально внешней окружной поверхности кулачкового элемента. Альтернативно или дополнительно предпочтительно, чтобы множество эквидистантно позиционированных роликов были расположены на внешней окружной поверхности кольца с роликами, а вогнутые кулачковые участки кулачкового элемента располагались на радиально внутренней окружной поверхности кулачкового элемента. Указанное кольцо с роликами предпочтительно имеет наружный диаметр, который согласован с периметром фланца, на котором установлено это кольцо с роликами. Например, это кольцо с роликами может иметь наружный диаметр, который, по существу, имеет тот же размер, что и внутренний диаметр фланца, на котором установлено это кольцо с роликами. Далее, предпочтительно кольцо с роликами имеет внутренний диаметр, составляющий менее 100%, и/или менее 90%, и/или менее 80%, и/или менее 70%, и/или менее 60%, и/или менее 50% от наружного диаметра фланца, на котором установлено это кольцо с роликами. Кроме того, предпочтительно кольцо с роликами имеет внутренний диаметр, составляющий менее 100%, и/или менее 90%, и/или менее 80%, и/или менее 70%, и/или менее 60%, и/или менее 50% от внутреннего диаметра фланца, на котором установлено это кольцо с роликами.

Указанное кольцо с роликами может быть предусмотрено либо как отдельный конструктивный элемент на ветроэнергетической установке, либо быть образован интегрально как часть другого конструктивного элемента, например, фланца или подшипника. Это кольцо с роликами выполнено, в частности, таким образом, что на одной, предпочтительно радиально внутренней и/или внешней окружной поверхности может быть размещено и/или закреплено указанное множество эквидистантно позиционированных роликов. Например, это кольцо с роликами на своей внутренней и/или внешней окружной поверхности может иметь эквидистантно удаленные друг от друга выемки, например, в форме желобков и/или канавок, в которых могут располагаться эти ролики. Далее, имеется возможность отдельного крепления роликов на кольце с роликами, например, соединением с силовым и/или геометрическим замыканием, и/или с замыканием по материалу. Кроме того, эти ролики могут быть интегрально соединены с кольцом с роликами, причем, в частности, предпочтительно, чтобы интегрально содержащее эти ролики кольцо с роликами было выполнено как литая деталь или изготовлено из цельного металла со снятием стружки, в частности, фрезерованием. Альтернативно или дополнительно указанные ролики могут быть также расположены с другими элементами. Эквидистантное расположение роликов касается, в частности, эквидистантного удаления роликов друг от друга в окружном направлении кольца с роликами.

Указанные ролики предпочтительно имеют продольную протяженность, которая ориентирована предпочтительно, по существу, параллельно оси вращения эксцентрикового вала. Далее, предпочтительно эти ролики имеют поперечное сечение в ортогональном направлении к продольной протяженности. Это поперечное сечение может иметь, например, круглую и/или овальную геометрическую форму. Кроме того, поперечное сечение может также быть выполнено в форме полукруга или в форме половины эллипса. При выполнении поперечного сечения в форме полукруга или в форме половины эллипса предпочтительно, чтобы круглый участок ролика был обращен к средней точке кольца с роликами. Далее, предпочтительно, чтобы прямолинейный участок выполненного в форме полукруга или в форме половины эллипса ролика был расположен, по существу, параллельно направлению касательной к кольцу с роликами. В еще одной предпочтительной модификации указанные ролики могут иметь угловатое поперечное сечение, например, треугольное и/или четырехугольное. Далее, предпочтительно, чтобы ролики, в частности, внутренний и/или наружный периметры, образованные кольцеобразно расположенными роликами, по меньшей мере на отдельных участках имели геометрию негатива по отношению к кулачковым участкам кулачкового элемента. Указанные ролики могут быть размещены как отдельные элементы на кольце с роликами или, соответственно, на конструктивном элементе, выполненном интегрально с кольцом с роликами. Альтернативно эти ролики могут быть также интегрально соединены с кольцом с роликами или, соответственно, с конструктивным элементом, выполненным интегрально с кольцом с роликами.

Указанный кулачковый элемент может быть выполнен, например, как кулачковый диск. Предпочтительно такой выполненный как кулачковый диск кулачковый элемент имеет отверстия и/или выемки, которые, в частности, выполнены таким образом, что через них могут передаваться поперечные силы. В частности, этого отверстия и/или выемки выполнены таким образом, что установленные в этих отверстиях и/или выемках эксцентриковые валы могут передавать поперечные силы на кулачковый элемент, в частности, на кулачковый диск. Далее, предпочтительно, что кулачковый элемент имеет кольцеобразную геометрическую форму. Предпочтительно этот кулачковый элемент на радиально наружной и/или внутренней окружной поверхности имеет, по существу, вогнутые кулачковые участки, которые соответствуют роликам. Выполнение кулачковых участков соответствующими роликам реализовано предпочтительно таким образом, что эти кулачковые участки могут совершать обкатывающее движение по роликам, и это обкатывающее движение тем самым вызывает силу, действующую на кулачковый элемент в направлении касательной. Указанные вогнутые кулачковые участки могут быть образованы, например, выемками на кулачковом элементе. Далее, этими вогнутыми кулачковыми участками могут быть образованы также выпуклые участки. Эти вогнутые и выпуклые кулачковые участки расположены предпочтительно с равномерным распределением по наружному и/или внутреннему периметру кулачкового элемента. Для улучшенной возможности совершения обкатывающего движения эти выпуклые участки кулачкового элемента предпочтительно выполнены как выпуклые кулачковые участки. Эти выпуклые участки могут полностью или на отдельных участках иметь геометрию негатива по отношению к промежуточному пространству между двумя смежными роликами. Далее, выпуклые участки полностью или на отдельных участках могут также иметь геометрическую форму, соответствующую геометрической форме роликов.

Указанный кулачковый элемент предпочтительно с учетом выпуклых кулачковых участков имеет наружный или внутренний диаметр, имеющий такой же размер, что и внутренний или наружный диаметр кольца с роликами с учетом роликов. Кольцо с роликами может, далее, иметь также внутренний и/или наружный диаметр, размер которого больше, чем наружный и/или внутренний диаметр кулачкового элемента с учетом выпуклых кулачковых участков. Далее, предпочтительно кулачковый элемент имеет наружный диаметр, размер которого соответствует наибольшему удалению между двумя роликами. Кроме того, предпочтительно этот кулачковый элемент имеет наружный диаметр, который составляет менее 100%, и/или менее 90%, и/или менее 80%, и/или менее 70%, и/или менее 60%, и/или менее 50% от внутреннего диаметра кольца с роликами. Далее, предпочтительно кулачковый элемент имеет наружный диаметр, который меньше, чем наибольший размер между самой низкой точкой между двумя роликами и противоположными роликами. Кроме того, предпочтительно кулачковый элемент имеет внутренний диаметр, который так же соответствует величине наибольшего удаления между двумя роликами. Далее, предпочтительно этот кулачковый элемент имеет внутренний диаметр, который составляет больше 100%, и/или больше 110%, и/или больше 120%, и/или больше 130%, и/или больше 140%, и/или больше 150% от наружного диаметра кольца с роликами.

Посредством эксцентрикового вала кулачковый элемент при вращательном движении эксцентрикового вала может совершать поступательные движения в направлениях, которые ориентированы перпендикулярно оси вращения эксцентрикового вала. За счет этих поступательных движений вогнутых кулачковых участков в направлении кольца с роликами осуществляется движение обкатывания кулачковых участков по роликам. Посредством движения обкатывания вогнутых кулачковых участков по роликам в свою очередь может происходить вращательное движение кулачкового элемента относительно кольца с роликами вокруг оси вращения. Благодаря этому может происходить относительное движение первого фланца относительно второго фланца. Такое устройство обеспечивает очень высокую передачу, причем она реализуется посредством простой и прочной конструкции. Эта простая конструкция характеризуется, в частности, тем, что на втором фланце необходимо расположить лишь кольцо с роликами и указанные ролики, так что затраты на обслуживание будут чрезвычайно низкими.

Указанный кулачковый элемент состоит предпочтительно из прочного на истирание и/или износостойкого материала или содержит такой материал. Далее, кулачковый элемент состоит предпочтительно из металлического материала или содержит его. В частности, предпочтительно этим материалом является алюминий и/или сталь. В частности, предпочтительными являются высокопрочные стали и/или стальные сплавы. Кроме того, предпочтительно такой кулачковый элемент может также состоять из полимерного материала, например, из упрочненного, предпочтительно упрочненного волокнами полимерного материала, или содержать его.

В одном предпочтительном варианте выполнения регулировочного блока предусмотрено, что этот регулировочный блок выполнен как блок регулировки угла атаки, и первый фланец выполнен как фланец ступицы, а второй фланец выполнен как фланец роторной лопасти; и/или регулировочный блок выполнен как блок регулировки по азимуту, и первый фланец выполнен как фланец машинного отделения, а второй фланец выполнен как фланец башни. Выполнение регулировочного блока как блока регулировки угла атаки и/или как блока регулировки по азимуту дает то преимущество, что этот регулировочный блок по сравнению с обычными регулировочными блоками имеет чрезвычайно небольшую конструктивную высоту, в результате чего получается компактная конструкция. Отсюда в свою очередь следует, что ступица и/или машинное отделение могут быть получены небольших конструктивных размеров.

Согласно следующему предпочтительному варианту выполнения регулировочного блока предусмотрено, что вогнутые кулачковые участки расположены на внешней окружной поверхности кулачкового элемента, а некоторое число роликов расположены на внутренней окружной поверхности кольца с роликами, и вогнутые кулачковые участки кулачкового элемента образованы как некоторое число выемок, и число роликов кольца с роликами превышает это число по меньшей мере на единицу, и/или вогнутые кулачковые участки расположены на внутренней окружной поверхности кулачкового элемента, и некоторое число роликов расположено на внешней окружной поверхности кольца с роликами, и эти вогнутые кулачковые участки кулачкового элемента образованы как некоторое число выемок, и число выемок превышает число роликов кольца с роликами по меньшей мере на единицу. Выполненный таким образом регулировочный блок гарантирует, что каждый кулачковый участок последовательно обкатывается по рядом расположенным роликам, так что явления износа дополнительно снижаются.

Другая предпочтительная модификация регулировочного блока характеризуется тем, что этот регулировочный блок содержит два или более приводных узлов. За счет размещения двух и более приводных узлов можно гарантировать, что могут обеспечиваться высокие приводные силы, и тем самым надежная передача нагрузки. В частности, предпочтительно, чтобы эти два или более приводных узла были расположены на периметре первого фланца эквидистантно. Альтернативно предпочтительно эти приводные узлы расположены на периметре первого фланца не эквидистантно, а, например, собранными в группы, которые в свою очередь могут быть расположены эквидистантно или не эквидистантно.

Далее, предпочтительно предусмотрено, что приводной узел содержит двигатель и/или редуктор, и/или тормоз. В частности, предпочтительно, что этот двигатель выполнен как электрический двигатель и/или гидравлический двигатель. Кроме того, предпочтительно, чтобы редуктор был планетарным редуктором. В частности, предпочтительно, чтобы этот редуктор имел передаточный коэффициент менее/равный 10, или больше 10, далее, предпочтительно больше 20, в частности, предпочтительно больше 30. Этот передаточный коэффициент явно меньше, чем обычно предусматриваемый передаточный коэффициент, который, например, составляет около 200, так что могут достигаться небольшие конструктивные размеры. За счет такого передаточного отношения частота вращения понижается от приводной стороны к выходной стороне, а крутящий момент возрастает от приводной стороны к выходной стороне. Вследствие повышенного крутящего момента предпочтительно, чтобы выходная сторона, на которой, в частности, установлен эксцентриковый вал, имела опору из–за высоких поперечных сил. Это может быть обеспечено, например, за счет подходящей направляющей или подшипников.

Благодаря такой установке двигателя и редуктора, причем выходной вал редуктора предпочтительно выполнен как эксцентриковый вал или содержит его, в области приводного узла соответственно большая передача частоты вращения двигателя может преобразовываться в относительно медленное вращательное движение с высоким крутящим моментом. Размещение тормоза в области приводного узла дает также то преимущество, что вращательное движение, например, привода механизма изменения угла атаки и/или привода механизма регулировки по азимуту здесь может затормаживаться, и предпочтительно достигается состояние покоя. В этом состоянии, например, соответственно установленное стопорное устройство может фиксировать машинное отделение или роторную лопасть.

Далее, предпочтительно, чтобы указанные два или более приводных узла, в частности, двигатели были связаны с синхронизирующим элементом. В частности, предпочтительно, чтобы этот синхронизирующий элемент имел максимальный передаваемый крутящий момент больше 200 Нм, и/или больше 250 Нм, и/или больше 300 Нм, и/или больше 320 Нм, и/или больше 350 Нм. В основу этого синхронизирующего элемента положено понимание того, что несколько установленных приводных узлов или, соответственно, их двигателей по меньшей мере после продолжительного времени эксплуатации, по существу, не будут иметь точно такое же угловое положение, как при установочном положении. Однако, желательно, чтобы эти приводные узлы имели по отношению друг к другу, по существу, одинаковое заранее заданное угловое положение для того, чтобы реализовать или, соответственно, обеспечивать оптимальное обкатывающее движение кулачковых участков по роликам и соответствующее предварительное напряжение. В частности, предпочтительно, чтобы синхронизирующий элемент был выполнен в виде ремня, причем этот ремень был максимально возможно без проскальзывания размещен на вращающихся элементах указанных двух или более приводных узлов. В частности, этот ремень расположен на вращающихся элементах, которые должны иметь одинаковую частоту вращения. Альтернативно предпочтительно, если этот синхронизирующий элемент выполнен как синхронизирующая цепь. Далее, предпочтительно эти несколько приводных узлов синхронизировать друг с другом с помощью программного управления, предпочтительно электрического программного управления. Кроме того, синхронизация может достигаться с помощью управления двигателем. Далее, предпочтительно эта синхронизация происходит посредством однонаправленной прокладки, которая, в частности, выполнена как редукторная ступень без передачи.

Другая предпочтительная модификация регулировочного блока характеризуется тем, что один приводной узел имеет двигатель, а второй приводной узел приводится в действие с помощью синхронизирующего элемента.

Еще один особенно предпочтительный вариант выполнения регулировочного блока предусматривает, что он содержит два или более кулачковых элемента, каждый из которых имеет предпочтительно одну область контакта с кольцом с роликами, причем эти области контакта предпочтительно удалены друг от друга в окружном направлении эквидистантно. Область контакта одного кулачкового элемента с кольцом с роликами характеризуется, в частности, тем, что здесь эти кулачковые участки находятся в контакте, соприкасаясь с роликами. Было установлено, что место этих областей контакта является переменным. Центр области контакта в окружном направлении образуется, в частности, тем кулачковым участком, который, по существу, полностью прилегает к ролику. Эквидистантное разнесение областей контакта касается, в частности, центров областей контакта. В случае двух установленных кулачковых элементов особенно предпочтительно, чтобы центры областей контакта размещались противоположно друг другу. При трех установленных кулачковых элементах особенно предпочтительно, чтобы между центрами областей контакта, по существу, имелось расстояние в окружном направлении в 120 дуговых градусов. Указанные два или более кулачковых элемента в направлении оси вращения расположены предпочтительно рядом друг с другом. В рабочем режиме регулировочного блока для регулировки по азимуту кулачковые элементы расположены, например, отчасти друг над другом.

В следующем предпочтительном варианте выполнения регулировочного блока предусмотрено, что указанные ролики и/или указанный по меньшей мере один кулачковый элемент содержат способный работать без смазки материал или состоят из него, причем этот способный работать без смазки материал предпочтительно представляет собой волокнистый композиционный материал на основе эпоксидной смолы. Благодаря такого рода способному работать без смазки материалу роликов дополнительная смазка жиром и/или маслом не требуется совсем или необходима лишь в незначительной степени. Таким образом, применение способного работать без смазки материала в роликах дает возможность создания регулировочного блока, не требующего обслуживания.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством регулировочного устройства для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки, содержащего первый кольцеобразный фланец и второй кольцеобразный фланец, которые установлены друг на друге поворотно, и регулировочный блок согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов выполнения, причем этот приводной узел установлен на первом кольцеобразном фланце, указанный первый элемент зацепления, предпочтительно выполненный как кольцо с роликами, установлен на периметре второго кольцеобразного фланца, и второй элемент зацепления, выполненный предпочтительно как кулачковый элемент, установлен и выполнен с возможностью вызывать при вращении эксцентрикового вала предпочтительно вращательное относительное движение между первым фланцем и вторым фланцем. Далее, может быть предпочтительным, что приводной узел установлен на втором кольцеобразном фланце, а кольцо с роликами установлено на периметре первого кольцеобразного фланца.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством устройства регулировки угла атаки для регулировки роторной лопасти ротора ветроэнергетической установки, причем это устройство содержит, по существу, кольцеобразный адаптер ступицы с кольцеобразным фланцем ступицы, причем указанный адаптер ступицы выполнен с возможностью крепления на ступице ветроэнергетической установки, или образования части ступицы; по существу, кольцеобразный адаптер роторной лопасти с кольцеобразным фланцем роторной лопасти, причем этот адаптер роторной лопасти выполнен с возможностью крепления на роторной лопасти ветроэнергетической установки, или образования части роторной лопасти, причем кольцеобразный фланец ступицы установлен поворотно относительно кольцеобразного фланца роторной лопасти; регулировочный блок согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов выполнения, причем указанный адаптер ступицы установлен, по существу, коаксиально с адаптером роторной лопасти, причем приводной узел установлен на кольцеобразном фланце ступицы, и причем первый элемент зацепления, выполненный предпочтительно как кольцо с роликами, установлен на кольцеобразном фланце роторной лопасти.

Указанный кулачковый элемент, в частности, установлен и выполнен таким образом, чтобы вогнутыми кулачковыми участками выполнять обкатывающее движение по роликам для того, чтобы при вращении эксцентрикового вала вызывать предпочтительно вращательное относительное движение между фланцем ступицы и фланцем роторной лопасти.

Предпочтительно адаптер ступицы интегрально соединен со ступицей и/или является частью ступицы. Далее, предпочтительно этот адаптер ступицы выполнен просто как фланец ступицы, который предпочтительно интегрально установлен на ступице. Кроме того, предпочтительно указанный адаптер роторной лопасти интегрально соединен с роторной лопастью и/или является частью роторной лопасти. Далее, предпочтительно этот адаптер роторной лопасти выполнен просто как фланец роторной лопасти, который предпочтительно интегрально установлен на ступице. Приводной узел устанавливается на фланце ступицы, чтобы упростить подвод питающих сред, например, электрического тока. Первый фланец вследствие этого здесь выполнен как фланец ступицы. Кольцо с роликами установлено на втором фланце, причем этот второй фланец здесь выполнен как фланец роторной лопасти. В следующем предпочтительном варианте выполнения первый фланец выполнен как фланец роторной лопасти, а второй фланец выполнен как фланец ступицы.

Одна предпочтительная модификация устройства регулировки угла атаки характеризуется также тем, что адаптер ступицы посредством подшипника осевого шарнира, в частности, подшипника качения связан с адаптером роторной лопасти, и причем первый элемент зацепления, выполненный предпочтительно как кольцо с роликами, установлен на окружной поверхности, в частности, на внутренней и/или внешней окружной поверхности подшипника осевого шарнира. В частности, предпочтительно, чтобы кольцо с роликами было установлено на внутренней и/или внешней окружной поверхности внешнего кольца подшипника осевого шарнира. Эта модификация является предпочтительной, поскольку подшипник осевого шарнира может изготовляться вместе с кольцом с роликами, и тем самым могут обеспечиваться технологические преимущества. Далее, благодаря такой конструкции уменьшаются конструктивные размеры устройства регулировки угла атаки.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством устройства регулировки по азимуту для отслеживания направления ветра машинным отделением ветроэнергетической установки, причем это устройство содержит, по существу, кольцеобразный адаптер машинного отделения с кольцеобразным фланцем машинного отделения, причем адаптер машинного отделения выполнен с возможностью крепления на машинном отделении ветроэнергетической установки, или образования части машинного отделения; по существу, кольцеобразный адаптер башни с кольцеобразным фланцем башни, причем адаптер башни выполнен с возможностью закрепления на башне ветроэнергетической установки, или является частью башни, причем фланец машинного отделения установлен поворотно относительно фланца башни; регулировочный блок согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов выполнения, причем адаптер башни расположен, по существу, коаксиально с адаптером машинного отделения, причем приводной узел установлен на кольцеобразном фланце машинного отделения, и причем первый элемент зацепления, выполненный предпочтительно как кольцо с роликами, расположен на кольцеобразном фланце башни. Далее, имеется также возможность, что приводной узел установлен на кольцеобразном фланце башни, а кольцо с роликами установлено на кольцеобразном фланце машинного отделения.

Кулачковый элемент, в частности, установлен и выполнен таким образом, что может выполнять обкатывающее движение вогнутыми кулачковыми участками по роликам, чтобы при вращении эксцентрикового вала вызывать относительное движение между фланцем машинного отделения и фланцем башни.

Предпочтительно адаптер машинного отделения интегрально соединен с машинным отделением и/или является частью машинного отделения. Далее, предпочтительно адаптер машинного отделения образован просто как фланец машинного отделения, который предпочтительно интегрально установлен на машинном отделении. Также предпочтительно адаптер башни интегрально соединен с башней и/или является частью башни. Кроме того, предпочтительно адаптер башни выполнен просто как фланец башни, который предпочтительно интегрально установлен на башне.

В одном предпочтительном варианте выполнения устройства регулировки по азимуту предусмотрено, что адаптер машинного отделения посредством азимутального подшипника, в частности, подшипника качения, связан с адаптером башни, и причем первый элемент зацепления, выполненный предпочтительно как кольцо с роликами, установлен на окружной поверхности, в частности, на внутренней и/или внешней окружной поверхности азимутального подшипника.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством ветроэнергетической установки, содержащей башню ветроэнергетической установки, машинное отделение, ротор со ступицей и по меньшей мере одной роторной лопастью, с регулировочным блоком согласно по меньшей мере одному из вышеупомянутых вариантов выполнения, и/или с по меньшей мере одним регулировочным устройством согласно вышеописанному аспекту, и/или с по меньшей мере одним устройством регулировки угла атаки согласно вышеописанному аспекту, и/или с устройством регулировки по азимуту согласно вышеописанному аспекту.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством способа регулировки роторной лопасти ротора ветроэнергетической установки, причем способ включает в себя следующие этапы: предоставление ротора с по меньшей мере одной роторной лопастью, причем на роторной лопасти и на ступице установлен регулировочный блок согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов выполнения, и/или регулировочное устройство согласно вышеописанному аспекту; управление по меньшей мере одним приводным узлом, в частности, двигателем, чтобы приводить во вращение эксцентриковый вал, а второй элемент зацепления, выполненный предпочтительно как кулачковый элемент, перемещать по траектории циклоидального движения, и тем самым поворачивать роторную лопасть вокруг продольной оси.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством способа отслеживания направления ветра машинным отделением ветроэнергетической установки, причем способ включает в себя следующие этапы: предоставление башни и машинного отделения, причем на башне и на машинном отделении установлен регулировочный блок согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов выполнения, и/или регулировочное устройство согласно вышеописанному аспекту; управление по меньшей мере одним приводным узлом, в частности, двигателем, чтобы приводить во вращение эксцентриковый вал, а второй элемент зацепления, выполненный предпочтительно как кулачковый элемент, перемещать по траектории циклоидального движения и тем самым поворачивать машинное отделение вокруг продольной оси.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается посредством применения регулировочного блока согласно по меньшей мере одному из вышеописанных вариантов выполнения и/или регулировочного устройства согласно вышеописанному аспекту в качестве устройства регулировки угла атаки ветроэнергетической установки и/или в качестве устройства регулировки по азимуту ветроэнергетической установки, и/или для регулировки роторной лопасти ротора ветроэнергетической установки, и/или для отслеживания направления ветра машинным отделением ветроэнергетической установки.

Предлагаемые изобретением способы и их возможные модификации имеют признаки или, соответственно, этапы способов, которые делают их пригодными, в частности, для того, чтобы их можно было применять для предлагаемого изобретением регулировочного блока и его модификаций или, соответственно, для регулировочного устройства, и/или устройства регулировки по азимуту, и/или устройства регулировки угла атаки и их модификаций. В отношении других преимуществ, вариантов выполнения и деталей осуществления этих дополнительных аспектов и их возможных модификаций следует также сослаться на предшествующее описание соответствующих признаков и модификаций регулировочного блока.

Предпочтительные варианты выполнения данного изобретения разъясняются далее в виде примеров с привлечением прилагаемых чертежей. На них показано следующее.

Фиг. 1: схематичный трехмерный вид одного примера выполнения ветроэнергетической установки;

Фиг. 2: схематичный трехмерный вид одного примера выполнения устройства регулировки угла атаки с четырьмя приводными узлами;

Фиг. 3: схематичный трехмерный вид в разрезе устройства регулировки угла атаки по Фиг. 2;

Фиг. 4: схематичный двухмерный вид одного примера выполнения устройства регулировки по азимуту;

Фиг. 5: схематичное трехмерное детальное изображение одного примера выполнения устройства регулировки по азимуту;

Фиг. 6: схематичный двухмерный вид в разрезе известного из уровня техники редуктора с кулачковыми дисками;

Фиг. 7: схематичный трехмерный вид показанного на Фиг. 6 редуктора с кулачковыми дисками;

Фиг. 8: схематичный двухмерный вид одного примера выполнения второго элемента зацепления с гипоциклоидальными зубьями;

Фиг. 9: схематичный двухмерный вид одного примера выполнения регулировочного блока;

Фиг. 10: схематичный двухмерный вид одного примера выполнения кольца с роликами и кулачкового диска;

На эти фигурах одинаковые или, по существу, функционально одинаковые или, соответственно, функционально подобные элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями.

На Фиг. 1 показан схематичный трехмерный вид одного примера выполнения ветроэнергетической установки. На Фиг. 1 показана, в частности, ветроэнергетическая установка 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 установлен ротор 106 с тремя роторными лопастями 108 и кожухом 110 обтекателя. Ротор 106 в рабочем режиме с помощью ветра приводится во вращательное движение и за счет этого приводит в действие генератор в гондоле 104. Эта ветроэнергетическая установка 100 имеет также в месте соединения между башней 102 и машинным отделением в гондоле 104 регулировочный блок, который делает возможным поворот гондолы 104 с ротором 106 в горизонтальной плоскости без использования зубчатой цилиндрической передачи, поскольку предусмотрен предлагаемый изобретением регулировочный блок. Кроме того, ротор 106 в месте соединения между ступицей и роторные лопастями 108 имеют соответственно по одному предлагаемому изобретением регулировочному блоку.

Фиг. 2 – Фиг. 5 касаются, в частности, такого рода регулировочных блоков, у которых вторые кулачковые участки расположены на внешней окружной поверхности второго элемента зацепления, а первые кулачковые участки расположены на внутренней окружной поверхности первого элемента зацепления, установлены несколько приводных узлов с двигателем и редуктором, и у которых установлены два первых, смежных с торцевых сторон элемента зацепления. Далее, показанные регулировочные блоки содержат выполненные кольцеобразно первый и второй элементы зацепления, которые имеют параллельно ориентированные оси прохождения, причем первый элемент зацепления имеет наружный диаметр, который меньше, чем внутренний диаметр второго элемента зацепления. Кроме того, первый элемент зацепления выполнен как кольцо с роликами, а первые кулачковые участки выполнены как ролики, причем эти ролики в окружном направлении эквидистантно удалены друг от друга и имеют также продольную ось ролика, и установлены таким образом, что эти продольные оси роликов ориентированы, по существу, параллельно оси вращения.

На Фиг. 2 показан схематичный трехмерный вид одного примера выполнения устройства регулировки угла атаки с четырьмя приводными узлами. Устройство 200 регулировки угла атаки имеет адаптер 210 ступицы и адаптер 220 роторной лопасти. Адаптер 210 ступицы и адаптер 220 роторной лопасти имеют каждый кольцеобразную геометрическую форму с круговым поперечным сечением. Кроме того, адаптер 210 ступицы и адаптер 220 роторной лопасти имеют, по существу, одинаковый диаметр. Адаптер 220 роторной лопасти и адаптер 210 ступицы установлены коаксиально друг с другом, причем указанная система установлена между адаптерами 210, 220 поворотно. В частности, между двумя адаптерами 210, 220 установлен подшипник качения. На одной области внутреннего периметра адаптера 210 ступицы, которая обращена к адаптеру роторной лопасти, установлен первый фланец 215. Первый фланец 215 выполнен кольцеобразным, причем наружный диаметр первого фланца 215, по существу, соответствует внутреннему диаметру адаптера 210 ступицы. Расстояние между наружным диаметром и внутренним диаметром первого фланца 215 выбрано таким образом, что оно может вместить приводные узлы 230, 240, 250, 260.

Для этой цели предусмотрены, далее, проходные отверстия в первом фланце 215, причем направление прохождения этих проходных отверстий ориентировано, по существу, параллельно оси прохождения адаптера 210 ступицы и адаптера 220 роторной лопасти. Приводные узлы 230, 240, 250, 260 содержат по одному двигателю 232, 242, 252, 262 и одному редуктору 234, 244, 264, причем редукторы 234, 244, 264 здесь не являются обязательными элементами регулировочного устройства. Редуктор 234 установлен внутри корпуса 236 редуктора. Между двигателями 232, 242, 252, 262 и относящимися к ним редукторами 234, 244, 264 предусмотрено по одному месту, в котором может устанавливаться синхронизирующий элемент 270, который здесь выполнен в форме синхронизирующего ремня. Этот синхронизирующий элемент 270 обвит вокруг каждого приводного узла на угол охвата, равный 90°. Приводные узлы 230, 240, 250, 260 расположены на первом фланце 215 эквидистантно.

В частности, на Фиг. 3 представлено соединение между адаптером 210 ступицы и адаптером 220 роторной лопасти посредством подшипника 212. Кроме того, кулачковые элементы 272, 274 установлены на эксцентриковых валах приводов, причем здесь, в частности, предпочтительна жесткая опора посредством подшипника качения. Не представленный эксцентриковый вал установлен эксцентрично на первом кулачковом элементе 272. Кулачковые элементы 272, 274 в данном случае выполнены как кольцевые элементы, которые на своей радиально внешней окружной поверхности имеют не показанные здесь кулачковые участки, соответствующие так же не показанным роликам, которые расположены на внутренней окружной поверхности подшипника 212, а в продольном направлении – в направлении оси прохождения адаптеров 210, 220. Кроме того, первый соединительный фланец 214 установлен на адаптере 210 ступицы с торцевой стороны, которая обращена от адаптера 220 роторной лопасти. Первый соединительный фланец 214, в частности, расположен и выполнен с возможностью закрепления адаптера 210 ступицы на ступицу ротора ветроэнергетической установки. Альтернативно предпочтительно адаптер 210 ступицы может быть также интегральной составной частью ступицы. Кроме того, адаптер 220 роторной лопасти имеет второй соединительный фланец 224, который установлен и выполнен с возможностью крепления адаптера 220 роторной лопасти на роторной лопасти. Альтернативно предпочтительно адаптер 220 роторной лопасти может быть также интегрально соединен с роторной лопастью.

На Фиг. 4 показан схематичный двухмерный вид одного примера выполнения устройства регулировки по азимуту. Устройство 300 регулировки по азимуту содержит адаптер 320 башни. Этот адаптер башни выполнен как кольцеобразный элемент, образованный как тело вращения, симметричное относительно оси D прохождения. С торцевой стороны адаптер 320 башни имеет подшипник 315, который содержит внешнее кольцо 316 подшипника качения и установленное в нем телами качения внутреннее кольцо 318 подшипника качения. На этой торцевой стороне адаптера 320 башни установлен также кольцеобразный адаптер 310 машинного отделения. Адаптер 310 машинного отделения тоже выполнен как кольцеобразный элемент, образованный как тело вращения, симметричное относительно оси D прохождения. Этот адаптер 310 машинного отделения установлен, далее, коаксиально с адаптером 320 башни, с торцевой стороны адаптер 310 машинного отделения соединен с внутренним кольцом 318 подшипника качения. Адаптер 310 машинного отделения, таким образом, установлен на адаптере 320 башни поворотно вокруг оси D прохождения.

Указанный адаптер 310 машинного отделения имеет также первый фланец 311. Первый фланец 311 имеет геометрическую форму полого кольца с внутренним диаметром и наружным диаметром. Далее, первый фланец 311 имеет полое пространство между верхней стороной и нижней стороной, а также между наружным диаметром и внутренним диаметром. Кроме того, первый фланец 311 имеет проходные отверстия 35, направление прохождения которых параллельно направлению D прохождения. Благодаря полому пространству в первом фланце 311 возникает за счет проходного отверстия верхнее фланцевое отверстие 312, которое обращено от адаптера башни, и нижнее фланцевое отверстие 314, которое обращено к адаптеру 320 башни. В верхнем фланцевом отверстии 312 и нижнем фланцевом отверстии 314 установлен редуктор 334, в частности, планетарный редуктор. Приводная ось этого редуктора 334 обращена от адаптера 320 башни, а выходной вал редуктора 334 обращен к адаптеру 320 башни. На обращенном от адаптера 320 башни конце редуктора 334 установлен двигатель 332. Двигатель 332 имеет не показанный выходной вал, ось вращения которого расположена параллельно направлению D прохождения и коаксиально с осью R вращения. Этим выходным валом приводится во вращение приводной вал редуктора 334, так что выходной вал редуктора 334, обращенный к адаптеру 320 башни, приводится во вращение посредством двигателя 332.

Выходной вал редуктора 334 выполнен как эксцентриковый вал 340, который содержит первый участок 342 эксцентрикового вала, обращенный к редуктору 334, и второй участок 344 эксцентрикового вала, обращенный от редуктора 334. Средняя ось первого участка 342 эксцентрикового вала и второго участка 344 эксцентрикового вала расположены параллельно оси R вращения, однако, не коаксиально с ней. Поэтому они являются эксцентричными и образуют, тем самым, эксцентриковый вал 340. Первый участок 342 эксцентрикового вала с помощью первого подшипника 354 эксцентрикового вала поворотно установлен в первом отверстии 352 первого кулачкового элемента 350. Первый кулачковый элемент 350 имеет кольцеобразную геометрическую форму, причем ее ось прохождения расположена параллельно направлению D прохождения. Первый кулачковый элемент 350 на своей радиально внешней окружной поверхности имеет вогнутые кулачковые участки, между которыми расположены предпочтительно также выпуклые области. Второй участок 344 эксцентрикового вала аналогично первому кулачковому элементу 350 с помощью подшипника качения 364 расположен во втором отверстии 362 кулачкового элемента второго кулачкового элемента 360.

Внутренняя окружная поверхность внешнего кольца 316 подшипника качения в данном случае выполнена как кольцо 380 с роликами, причем на кольце 380 с роликами расположено множество роликов 382. Эти ролики 382 расположены предпочтительно эквидистантно на внутреннем радиусе кольца с роликами. В частности, ролики 382 и кулачковые элементы 350, 360 расположены и выполнены с возможностью совершения последними обкатывающего движения по роликам 382. Это обкатывающее движение по роликам 382 кулачковые элементы 350, 360 совершают, в частности, благодаря тому, что кулачковые элементы вследствие эксцентричного опирания и за счет эксцентрикового вала 342, 344 всегда перемещаются в направлениях, ортогональных оси вращения или, соответственно, направлению D прохождения. За счет контактирования кулачковых участков кулачковых элементов 350, 360 с роликами 382 развивается усилие в окружном направлении кольца 380 с роликами. Поскольку адаптер 320 башни предпочтительно жестко соединен с установленной без возможности проворачивания башней, то вследствие движения участков 342, 344 эксцентрикового вала вокруг оси R вращения адаптер 310 машинного отделения поворачивается относительно адаптера 320 башни.

Приводной узел 330, содержащий двигатель 332 и редуктор 334, имеет также синхронизирующий элемент 370, который выполнен как синхронизирующий ремень. Синхронизирующий ремень 370 соединяет область, расположенную между двигателем 332 и редуктором 334, с такими же областями других приводных узлов, так что вращательные движения двух или более приводных узлов устройства 300 регулировки по азимуту синхронизированы. Показанная на Фиг. 4 принципиальная конструкция устройства 300 регулировки по азимуту соответствует необходимым согласованиям и с устройством регулировки угла атаки.

На Фиг. 5 показано схематичное трехмерное детальное изображение одного примера выполнения устройства регулировки по азимуту. На Фиг. 5 показано, в частности, устройство 400 регулировки по азимуту с первым кулачковым элементом 450 и вторым кулачковым элементом 460. В частности, представлены также ролики 482. В частности, на Фиг. 5 показана возможная геометрическая форма кулачкового элемента 450, в частности, радиально внешней окружной поверхности 452 кулачкового элемента 450 с, по существу, вогнутыми кулачковыми участками 454. За счет вогнутых кулачковых участков 454 и круглого выполнения роликов 482 механизм устройства 400 регулировки по азимуту становится понятным. Благодаря движению первого кулачкового элемента 450 ортогонально продольному направлению роликов 482 происходит обкатывающее движение под действием сил. Эти силы в свою очередь среди прочего создаются в окружном направлении, поскольку кулачковый элемент 450 подводится к роликам в ортогональном направлении к направлению прохождения и к окружному направлению. Такое подведение в свою очередь происходит вследствие эксцентричной установки в опорах эксцентрикового вала, который посредством привода двигателя обеспечивает совершение указанного обкатывающего движения.

На Фиг. 6 и Фиг. 7 показаны схематичные виды в разрезе известного из уровня техники редуктора 500 с кулачковыми дисками, который имеет первый элемент 512 зацепления и второй элемент 514 зацепления. Первый элемент 512 зацепления имеет кольцо 516 с роликами и двенадцать роликов 504. Эти ролики 504 установлены поворотно вокруг их оси вращения с помощью игольчатого подшипника 502. Выходные валы 506 установлены внутри проходных отверстий второго элемента 514 зацепления, причем выходные валы 506 в области второго элемента 514 зацепления выполнены как кулачковый ролик с подшипником 508. Привод второго элемента 514 зацепления осуществляется через эксцентриковый вал 510, который установлен в центре второго элемента 514 зацепления посредством подшипника качения.

На Фиг. 8 показан схематичный двухмерный вид одного примера выполнения второго элемента 604‘ зацепления с петлевидными гипоциклоидальными зубьями. За счет обкатывания второго элемента 604‘ зацепления по роликам 602 возникает движение обкатывания петлевидной гипоциклоидальной формы. Такого рода второй элемент 604‘ зацепления мог бы использоваться, например, в регулировочном блоке 600 согласно Фиг. 9. На Фиг. 9 показан схематичный двухмерный вид одного примера выполнения регулировочного блока 600 с одним первым элементом зацепления, который имеет кольцо 608 с роликами и ролики 602, а также двумя вторыми элементами 604, 606 зацепления, имеющими кольцеобразную геометрическую форму. Эти вторые элементы 604, 606 зацепления имеют соответствующие кулачковые участки на наружном периметре. Далее, эти элементы 604, 606 зацепления имеют по четыре проходных отверстиях, в каждом из которых посредством подшипника 612, 616, 620, 624 установлен поворотно соответствующий эксцентриковый вал 610, 614, 618, 622.

На Фиг. 10 показан схематичный двухмерный вид следующего примера выполнения кольца 700 с роликами и кулачкового диска 710, причем это кольцо с роликами содержит множество поворотно установленных роликов 702. Кулачковый диск 710 на наружном периметре имеет множество выемок 712. Далее, кулачковый диск 710 имеет первое, второе, третье и четвертое отверстия 714, 716, 718, 720 эксцентрикового вала, в каждое из которых может поворотно устанавливаться эксцентриковый вал.

Благодаря предлагаемому изобретением регулировочному блоку, в частности, для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки можно путем установки кулачковых элементов и соответствующих роликов осуществлять особенно износостойкую передачу в больших конструктивных элементах. В частности, такая система в результате дает чрезвычайно износостойкую конструкцию и, кроме того, эта система обладает высокой надежностью, т.к. разрушение одного возвышения между двумя кулачковыми участками не ведет к отказу системы.

Перечень ссылочных обозначений

100 ветроэнергетическая установка

102 башня

104 гондола

106 ротор

108 роторные лопасти

110 кожух обтекателя

200 устройство регулировки угла атаки

202,302 регулировочный блок

210 адаптер ступицы

212 подшипник

214 первый соединительный фланец

215, 311 первый фланец

220 адаптер роторной лопасти

224 второй соединительный фланец

230 первый приводной узел

232 первый двигатель

234 первый редуктор

236 корпус редуктора

240 второй приводной узел

242 второй двигатель

244 второй редуктор

250 третий приводной узел

252 третий двигатель

260 четвертый приводной узел

262 четвертый двигатель

264 четвертый редуктор

270, 370 синхронизирующий элемент

272,350,450 первый кулачковый элемент

274,360, 460 второй кулачковый элемент

300, 400 устройство регулировки по азимуту

310 адаптер машинного отделения

312 верхнее фланцевое отверстие

314 нижнее фланцевое отверстие

315 подшипник качения

316 внешнее кольцо подшипника качения

318 внутреннее кольцо подшипника качения

320 адаптер башни

330 приводной блок

332 двигатель

334 редуктор

340 эксцентриковый вал

342 первый участок эксцентрикового вала

344 второй участок эксцентрикового вала

352 первое отверстие кулачкового элемента

354 первый подшипник эксцентрикового вала

362 второй отверстие кулачкового элемента

364 второй подшипник эксцентрикового вала

380 кольцо с роликами

382,482 ролики

452 радиально внешняя окружная поверхность

454 вогнутый кулачковый участок

500 редуктор с кулачковыми дисками

502 игольчатый подшипник

504 ролики

506 приводной вал

508 подшипник

510 эксцентриковый вал

512 первый элемент зацепления

514 второй элемент зацепления

516 кольцо с роликами

600 регулировочный блок

602 ролики

604, 604' второй элемент зацепления

605 выемка гипоциклоиды

606 второй элемент зацепления

608 кольцо с роликами

610 эксцентриковый вал

612 подшипник

614 эксцентриковый вал

616 подшипник

618 эксцентриковый вал

620 подшипник

622 эксцентриковый вал

624 подшипник

700 кольцо с роликами

702 ролики

710 кулачковый диск

712 выемка

714 первое отверстие эксцентрикового вала

716 второе отверстие эксцентрикового вала

718 третье отверстие эксцентрикового вала

720 четвертое отверстие эксцентрикового вала

D направление прохождения

R ось вращения

Реферат

Данное изобретение касается регулировочного блока (202, 302) для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки (100), регулировочного устройства, устройства (200) регулировки угла атаки, устройства (300) регулировки по азимуту, ветроэнергетической установки, а также способов регулировки роторной лопасти и отслеживания направления ветра, а также применения регулировочного блока и/или регулировочного устройства. Указанный регулировочный блок (202, 302) для регулировки по азимуту и/или для регулировки угла атаки ветроэнергетической установки (100) содержит устанавливаемый на первом кольцеобразном фланце (215, 311) приводной узел (230, 240, 250, 260, 330) с эксцентриковым валом (340), устанавливаемый на периметре второго кольцеобразного фланца, установленного с возможностью поворота относительно первого кольцеобразного фланца, первый элемент (380) зацепления, причем на окружной поверхности первого элемента зацепления размещено множество выполненных вогнутыми и выпуклыми первых кулачковых участков (382, 482), и второй элемент (272, 274, 350, 360, 450, 460) зацепления с размещенными на окружной поверхности (452) и соответствующими первым кулачковым участкам, вогнутыми и выпуклыми вторыми кулачковыми участками (454). 8 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула