DE102006012009A1

DE102006012009A1 - Position measuring device for rotor blade adjusting device of wind turbine, has speed sensor provided for measuring relative rotation between piston rod and pitch angle adjusting unit or between pivot pin of cylinder and cylinder bearing

Info

Publication number: DE102006012009A1
Application number: DE102006012009A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-20

Abstract

The device has a hydraulic cylinder (6) with a piston rod (4), which is rotatably connected with a pitch angle adjusting unit (2). A speed sensor is provided for measuring relative rotation between the piston rod and the pitch angle adjusting unit or between a pivot pin (9) of the hydraulic cylinder and a cylinder bearing for the hydraulic cylinder. A measuring signal of the position measuring device is transferred via a field bus (11) e.g. controller area network (CAN) bus, to a valve device for controlling the hydraulic cylinder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung für eine Rotorblattverstelleinrichtung einer Windkraftanlage entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The present invention relates to a position measuring device for a rotor blade adjusting device Wind turbine according to the preamble of claim 1.

Rotorblätter bei Windkraftanlagen sind innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches um eine Rotorblattachse verstellbar, damit das Rotorblatt in den Wind gestellt werden kann (pitching-out) oder mit Bezug zur Windrichtung angestellt werden kann (pitching-in). Da Rotorblätter sehr teuer und empfindlich sind, ist eine Rotorblattverstellung aufgrund der insbesondere bei Starkwind herrschenden großen Kräfte feinfühlig und ohne abrupte Verzögerung und Beschleunigung vorzunehmen. Die Rotorblattverstellung erfolgt hydraulisch über ein Hydraulikzylinder mit einer kolbenseitigen Kammer und einer kolbenstangenseitigen Kammer, denen über eine elektrohydraulische Steuervorrichtung Druckmittel zugeleitet werden. Die Druckmittelzufuhr erfolgt in Abhängigkeit von der erfassten Rotorblattstellung.Rotor blades at Wind turbines are within a predetermined angular range adjustable about a rotor blade axis, so that the rotor blade in the Wind can be made (pitching-out) or with respect to the wind direction can be employed (pitching-in). Because rotor blades are very expensive and sensitive are, is a rotor blade adjustment due to the particular at Strong wind prevailing big personnel sensitive and without abrupt delay and accelerate. The rotor blade adjustment takes place hydraulically over a hydraulic cylinder with a piston-side chamber and a piston rod-side chamber, which has an electro-hydraulic Control device pressure medium to be supplied. The pressure medium supply takes place in dependence from the detected rotor blade position.

In der Patentanmeldung DE 10 2004 044 950 wird ein magnetostriktives Messsystem zum Erfassen einer Relativverschiebung zwischen einem Kolben und dem Zylindergehäuse des Hydraulikzylinders verwendet. Eine derartige lineare Wegmessung erfordert eine entsprechende Anpassung des Aufbaus des Hydraulikzylinders, wodurch sich die Kosten für einen Hydraulikzylinder zur Rotorblattverstellung erhöhen.In the patent application DE 10 2004 044 950 For example, a magnetostrictive measuring system is used to detect a relative displacement between a piston and the cylinder housing of the hydraulic cylinder. Such a linear displacement measurement requires a corresponding adjustment of the structure of the hydraulic cylinder, which increases the cost of a hydraulic cylinder for rotor blade adjustment.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Positionsmesseinrichtung für eine Rotorblattverstelleinrichtung von Windkraftanlagen mit einem einfachen Aufbau und genauer Positionsmessung zu schaffen.The The object of the present invention is a position-measuring device for one Rotor blade adjustment of wind turbines with a simple Construction and accurate position measurement to create.

Diese Aufgabe wird durch die Positionsmesseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by the position measuring device according to claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung für eine Rotorblattverstelleinrichtung von Windkraftanlagen mit einem Hydraulikzylinder, dessen Kolbenstange drehbar mit einem Pitchwinkelverstellglied verbunden ist, ist ein Drehgeber zum Messen des Relativdrehens bzw. des Relativverschwenkens zwischen der Kolbenstange und dem Pitchwinkelverstellglied vorgesehen. Da sich der Drehgeber an vorhandene Hydraulikzylinder und Pitchwinkelverstellglieder in einfacher Weise anbauen lässt, ist eine kostengünstige Fertigung der Rotorblattverstelleinrichtung möglich. Alternativ oder zusätzlich wird eine Relativdrehung zwischen einem Schwenkzapfen des Hydraulikzylinders und dem Zylinderlager für den Hydraulikzylinder gemessen. Somit kann der gleiche Winkel aufgrund von zwei Pitchpositionen bestimmt werden.at the position measuring device according to the invention for one Rotor blade adjustment device of wind power plants with a hydraulic cylinder, the piston rod rotatably connected to a Pitchwinkelverstellglied is a rotary encoder for measuring the relative rotation or the relative pivoting provided between the piston rod and the Pitchwinkelverstellglied. As the encoder to existing hydraulic cylinders and Pitchwinkelverstellglieder easy to grow, is a low cost Production of the rotor blade adjustment possible. Alternatively or additionally a relative rotation between a pivot pin of the hydraulic cylinder and the cylinder bearing for measured the hydraulic cylinder. Thus, the same angle due be determined by two pitch positions.

Vorzugsweise ist durch den Drehgeber die Rotation zwischen einem Zapfen des Pitchwinkelverstellgliedes und einem auf den Zapfen aufgebrachten Schwenkauge an der Kolbenstange erfassbar. Da dieses Relativverschwenken eine vorbestimmte Beziehung zum Verschwenken des Pitchwinkelverstellgliedes erfüllt, kann die Schwenkposition des Pitchwinkelverstellgliedes mit hoher Genaugikeit und geringem mechanischem Aufwand gemessen werden.Preferably is by the rotary encoder, the rotation between a pin of Pitchwinkelverstellgliedes and a pivot eye applied to the pin on the piston rod detectable. Because this relative pivoting has a predetermined relationship fulfilled for pivoting the Pitchwinkelverstellgliedes, can the pivot position of Pitchwinkelverstellgliedes with high accuracy and be measured with little mechanical effort.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Drehgeber im Bereich zwischen Schwenkauge und Zapfen angeordnet, wodurch keine mechanische Umwandlung der Relativdrehung zwischen Schwenkauge und Zapfen vor Messung durch den Drehgeber erforderlich ist und somit eine genaue Messung möglich ist.In a preferred embodiment the rotary encoder is arranged in the area between pivot eye and pin, whereby no mechanical transformation of the relative rotation between Swivel eye and pin required before measurement by the encoder is and thus an accurate measurement is possible.

Es wird eine Übertragung des Messignals des Drehgebers über einen Feldbus zu einer Ventileinrichtung zur Ansteuerung des Hydraulikzylinders bevorzugt, da über ein Busmodul die notwendige Intelligenz kostengünstig umsetzbar ist.It becomes a transmission the measuring signal of the encoder via a fieldbus to a valve device for controlling the hydraulic cylinder preferred because over a bus module, the necessary intelligence is inexpensive to implement.

Es wird bevorzugt, dass der Feldbus ein CAN-Bus ist, wodurch ein weit verbreitetes asynchrones, serielles Bussystem mit kostengünstigen Komponenten nutzbar ist.It it is preferred that the fieldbus is a CAN bus, thereby providing a far widespread asynchronous, serial bus system with cost-effective Components is usable.

Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Inventive developments are the subject of the dependent claims.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:following The present invention will become apparent from the schematic drawings described. Show it:

1 eine Rotorblattverstelleinrichung mit einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, 1 a rotor blade adjusting device with an electro-hydraulic control device according to the first embodiment,

2 einen Hydraulikzylinder entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, 2 a hydraulic cylinder according to the first embodiment,

3 ein Rotorblattverstellglied mit einem eingefahrenen Hydraulikzylinder, und 3 a Rotorblattverstellglied with a retracted hydraulic cylinder, and

4 ein Rotorblattverstellglied mit einem ausgefahrenen Hydraulikzylinder. 4 a Rotorblattverstellglied with an extended hydraulic cylinder.

In der in 1 gezeigten Rotorblattverstelleinrichtung 1 ist ein Pitchwinkelverstellglied 2 vorgesehen, das auf ein nicht dargestelltes Rotorblatt wirkt, um dessen Pitchwinkel einzustellen. Das Pitchwinkelverstellglied 2 wird durch einen Hydraulikzylinder 6 angetrieben, dessen Kolbenstange 4 am Pitchwinkelverstellglied 2 angreift und mit diesem einen Kurbeltrieb bildet, so dass durch Aus- und Einfahren der Kolbenstange 4 der Pitchwinkel einstellbar ist.In the in 1 Rotor blade shown 1 is a pitch angle adjuster 2 provided, which acts on a rotor blade, not shown, to adjust its pitch angle. The pitch angle adjuster 2 is by a hydraulic cylinder 6 driven, its piston rod 4 at the pitch angle adjuster 2 engages and forms with this a crank mechanism, so that by extending and retracting the piston rod 4 the pitch angle is adjustable.

Der Hydraulikzylinder 6 wird hydraulisch über eine Steuervorrichtung 8 angesteuert, der ein elektrisches Steuersignal von einer programmierbaren Logiksteuereinrichtung (PLC=Programmable Logic Controller) 10 über einen Feldbus zugeführt wird. Ferner wird der Steuervorrichtung 8 Druckmittel von einer nicht dargestellten Pumpe und einem Hydraulikspeicher 12 über eine Zulaufleitung 14 zugeführt.The hydraulic cylinder 6 is hydraulically via a control device 8th which provides an electrical control signal from a programmable logic controller (PLC). 10 is supplied via a fieldbus. Further, the control device 8th Pressure fluid from a pump, not shown, and a hydraulic accumulator 12 via a supply line 14 fed.

Der Hydraulikzylinder 6 weist einen Kolben 16 auf, der über ein an der Kolbenstange angeordnetes Drehgelenk 7 mit dem Pitchwinkelverstellglied 2 verbunden ist. Der Kolben 16 unterteilt den Hydraulikzylinder in einen kolbenstangenseitigen Raum 18 und einen kolbenseitigen Raum 20. Die Steuervorrichtung 8 ist mit dem kolbenstangenseitigen Raum 18 über eine Rücklaufleitung 22 und mit dem kolbenseitigen Raum 20 über eine Vorlaufleitung 24 verbunden.The hydraulic cylinder 6 has a piston 16 on, via a arranged on the piston rod swivel 7 with the pitch angle adjuster 2 connected is. The piston 16 divides the hydraulic cylinder into a piston rod side space 18 and a piston-side room 20 , The control device 8th is with the rod-side space 18 via a return line 22 and with the piston side room 20 via a flow line 24 connected.

Die 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Hydraulikzylinder 6, dessen Zylindergehäuse 13 über einen beidseitig am Zylindergehäuse 13 angeordneten und durch ein Zylinderlager 15 gelagerten Schwenkzapfen 9 drehbar gelagert ist. Am Kolben 16 ist die Kolbenstange 4 befestigt, die ein in 2 in der Draufsicht und in den 3 und 4 in der Seitenansicht dargestelltes Schwenkauge 5 aufweist, in dem ein starr an dem Pitchwinkelverstellglied 2 angeordneter Zapfen 3 drehbar aufgenommen ist. Das Drehgelenk 7 wird durch das Schwenkauge 5 und den Zapfen 3 gebildet.The 2 shows a schematic plan view of the hydraulic cylinder 6 , its cylinder housing 13 via a double-sided on the cylinder housing 13 arranged and through a cylinder bearing 15 mounted pivot pin 9 is rotatably mounted. On the piston 16 is the piston rod 4 attached, the one in 2 in the top view and in the 3 and 4 in the side view shown pivoting eye 5 in which a rigid to the Pitchwinkelverstellglied 2 arranged pin 3 is received rotatably. The swivel joint 7 gets through the swivel eye 5 and the pin 3 educated.

Ein in den Figuren nicht dargestellter Drehgeber misst in einem Ausführungsbeispiel die Relativdrehung zwischen dem Zapfen 3 und dem Schwenkauge 5. Dieser Drehgeber ist beispielsweise zwischen dem Zapfen 3 und dem Schwenkauge 5 vorgesehen oder ist auf das Schwenkauge 5 und den Zapfen 3 aufgebracht. Im Drehgeber erfolgt beispielsweise eine mechanische, magnetische oder optische Abtastung der Relativdrehung zwischen dem Zapfen 3 und dem Schwenkauge 5 und die Erzeugung eines Messignals daraus.An encoder not shown in the figures measures the relative rotation between the pin in one embodiment 3 and the swivel eye 5 , This encoder is for example between the pin 3 and the swivel eye 5 provided or is on the pivoting eye 5 and the pin 3 applied. In the rotary encoder, for example, a mechanical, magnetic or optical scanning of the relative rotation between the pin 3 and the swivel eye 5 and the generation of a measurement signal therefrom.

Das Pitchwinkelverstellglied 2 und der Hydraulikzylinder 6 sind in 3 in einer ersten Drehposition und in 4 in einer zweiten Drehposition schematisch dargestellt.The pitch angle adjuster 2 and the hydraulic cylinder 6 are in 3 in a first rotational position and in 4 shown schematically in a second rotational position.

Die Drehposition des Pitchwinkelverstellglieds 2 von 3, bei der sich der Hydraulikzylinder 6 in einer der eingefahrenen Positionen befindet, unterscheidet sich von der Drehposition von 4, bei der sich der Hydraulikzylinder 6 in einer der ausgefahrenen Position befindet, um den in 3 dargestellten Winkel α und einen in 4 dargestellten Kippwinkel γ des Hydraulikzylinders 6. Bei einer Rotation des Pitchwinkelverstellglied 2 um den Winkel α in Bezug auf den Schwenkzapfen 9 des Hydraulikzylinders 6 ändert sich die Relativposition zwischen dem Schwenkauge 5 und dem Zapfen 3 um den in 4 dargestellten Winkel β, der durch den Drehgeber gemessen wird. Der Drehgeber ist über den in 1 gezeigten Feldbus 11 mit der programmierbaren Logiksteuereinrichtung 10 verbunden.The rotational position of the Pitchwinkelverstellglieds 2 from 3 in which the hydraulic cylinder 6 is in one of the retracted positions, is different from the rotational position of 4 in which the hydraulic cylinder 6 is in one of the extended position to the in 3 represented angle α and a in 4 shown tilt angle γ of the hydraulic cylinder 6 , During a rotation of Pitchwinkelverstellglied 2 by the angle α with respect to the pivot pin 9 of the hydraulic cylinder 6 the relative position between the pivoting eye changes 5 and the pin 3 around the in 4 shown angle β, which is measured by the encoder. The encoder is above the in 1 shown fieldbus 11 with the programmable logic controller 10 connected.

In der programmierbaren Logiksteuereinrichtung 10 werden aus dem erfassten Winkel β unter Berücksichtigung von geometrischen Kenngrößen des Pitchwinkelverstellgliedes 2 und des Hydraulikzylinders 6, die beispielsweise Einfluss auf den Kippwinkel γ des Hydraulikzylinders 6 haben, beispielsweise mit Hilfe einer Eichkurve, der die Relativrotation zwischen Pitchwinkelverstellglied 2 und Schwenkauge 5 beschreibende Winkel α ermittelt und entsprechende Steuersignale zu den Ventilen in der Steuervorrichtung 8 erzeugt.In the programmable logic controller 10 become from the detected angle β taking into account geometric characteristics of Pitchwinkelverstellgliedes 2 and the hydraulic cylinder 6 , For example, the influence on the tilt angle γ of the hydraulic cylinder 6 have, for example with the aid of a calibration curve, the relative rotation between Pitchwinkelverstellglied 2 and swivel eye 5 descriptive angle α determined and corresponding control signals to the valves in the control device 8th generated.

Eine derartige Positionsmessung des Pitchwinkelverstellgliedes erlaubt einen einfachen und kostengünstigen Anbau an beliebige Hydraulikzylinder und Pitchwinkelverstellglieder aus dem Stand der Technik.A such position measurement of Pitchwinkelverstellgliedes allowed a simple and inexpensive Attachment to any hydraulic cylinder and Pitchwinkelverstellglieder from the prior art.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird statt der Messung des Winkels β der Kippwinkel γ des Hydraulikzylinders 6, der eine Relativdrehung zwischen dem Schwenkzapfen 9 und dem Zylinderlager 15, die in 2 gezeigt ist, widerspiegelt, für die Positionsmessung des Rotorblatts gemessen und der Logiksteuereinrichtung 10 zur Verarbeitung als Messgröße zugeführt.In an alternative embodiment, instead of the measurement of the angle β, the tilt angle γ of the hydraulic cylinder 6 that makes a relative rotation between the pivot pin 9 and the cylinder bearing 15 , in the 2 is shown, measured for the position measurement of the rotor blade and the logic controller 10 supplied for processing as a measured variable.

Nachfolgend wird der Aufbau der Steuervorrichtung 8 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.The structure of the control device will be described below 8th with reference to 1 described.

Die Zulaufleitung 14 verzweigt in die Rücklaufleitung 22 und eine Verbindungsleitung 25, die zu den Eingängen von Schaltventilen 28, 30 einer Zulauf-Ventilgruppe 26 führt. Die Schaltventile 28, 30 der Zulauf-Ventilgruppe 26 sind zwei parallel geschaltete 2/2-Schaltventile mit Magnetbetätigung. Beide Schaltventile 28, 30 werden durch eine jeweilige Feder 42, 44 in ihre geöffnete Schaltstellung a vorgespannt. Durch Betätigung des jeweiligen Magneten 46, 48 gelangen die Schaltventile 28, 30 in ihren geschlossenen Schaltstellungen b. Das Schaltventil 28 der Zulauf-Ventilgruppe 26 hat einen geringen maximalen Durchflussvolumenstrom, während das Schaltventil 30 der Zulauf-Ventilgruppe 26 einen großen maximalen Durchflussvolumenstrom (größere Nennweite) aufweist. Der Ausgang der parallel geschalteten Schaltventile 28, 30 ist über eine Arbeitsleitung 31 an die zum kolbenseitigen Raum 20 des Hydraulikzylinders 6 führende Vorlaufleitung 24 angeschlossen.The supply line 14 branches into the return line 22 and a connection line 25 leading to the inputs of switching valves 28 . 30 an inlet valve group 26 leads. The switching valves 28 . 30 the inlet valve group 26 are two parallel switched 2/2-way valves with magnetic actuation. Both switching valves 28 . 30 be by a respective spring 42 . 44 biased in their open switching position a. By pressing the respective magnet 46 . 48 get the switching valves 28 . 30 in their closed positions b. The switching valve 28 the inlet valve group 26 has a low maximum flow rate while the switching valve 30 the inlet valve group 26 has a large maximum flow rate (larger size). The output of the parallel switching valves 28 . 30 is about a work line 31 to the piston-side room 20 of the hydraulic cylinder 6 leading supply line 24 connected.

Von der Vorlaufleitung 24 zweigt eine Ablaufleitung 32 ab, die zu den Eingängen von zwei Schaltventilen 38, 40 einer Ablaufventilgruppe 36 führt. Die Schaltventile 38, 40 der Ablauf-Ventilgruppe 36 sind ebenfalls 2/2-Schaltventile, die durch eine zugeordnete Feder 50, 52 in die geschlossene Schaltstellung a vorgespannt sind. Durch Betätigung des jeweiligen Magneten 54, 56 gelangen die Schaltventile 38, 40 in ihren geöffneten Schaltstellungen b. Das Schaltventil 38 der Zulauf-Ventilgruppe 36 hat einen geringen maximalen Durchflussvolumenstrom, während das Schaltventil 40 der Zulauf-Ventilgruppe 36 einen großen maximalen Durchflussvolumenstrom (größere Nennweite) aufweist. Der Ausgang der parallel geschalteten Schaltventile 38, 40 führt über eine Tankleitung 41 zu dem Tank 34.From the supply line 24 branches a drain line 32 starting at the entrances of two switching valves 38 . 40 a drain valve group 36 leads. The switching valves 38 . 40 the drain valve group 36 are also 2/2-way valves, by an associated spring 50 . 52 are biased in the closed switching position a. By pressing the respective magnet 54 . 56 get the switching valves 38 . 40 in their open switch positions b. The switching valve 38 the inlet valve group 36 has a low maximum flow rate while the switching valve 40 the inlet valve group 36 has a large maximum flow rate (larger size). The output of the parallel switching valves 38 . 40 leads through a tank line 41 to the tank 34 ,

Die Magnete 46, 48 der Zulauf-Ventilgruppe 26 und die Magnete 54, 56 der Ablauf-Ventilgruppe 36 stehen mit einer Magnetsteuerung 58 in elektrischer Verbindung, der über den Feldbus 11 elektrische Signale von der programmierbaren Logiksteuereinrichtung 10 zuführbar sind.The magnets 46 . 48 the inlet valve group 26 and the magnets 54 . 56 the drain valve group 36 stand with a magnetic control 58 in electrical connection, via the fieldbus 11 electrical signals from the programmable logic controller 10 can be fed.

Nachfolgend wird die Funktion der elektrohydraulischen Steuerungsvorrichtung 8 entsprechend der ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 erläutert.Hereinafter, the function of the electro-hydraulic control device 8th according to the first embodiment with reference to 1 explained.

Die Zulauf-Ventilgruppe 26 und die Ablauf-Ventilgruppe 36 stellen jeweils ein Element einer Digitalhydraulik dar. Dabei unterscheiden sich die maximalen Durchflussvolumenströme der Schaltventile 28, 30 der Zulauf-Ventilgruppe bei einer bestimmten Druckdifferenz über dem jeweiligen Ventil um den Faktor 2. Dabei ergibt sich bei einer entsprechenden Ansteuerung der Schaltventile 28, 30 eine jeweilige Volumenstromstufe entsprechend der nachfolgenden Tabelle 1.

*) normiert mit dem maximalen Durchfluss des kleinsten Ventils

The inlet valve group 26 and the drain valve group 36 each represent an element of a digital hydraulic system. The maximum flow volume flows of the switching valves differ here 28 . 30 The inlet valve group at a certain pressure difference across the respective valve by a factor of 2. This results in a corresponding control of the switching valves 28 . 30 a respective volume flow level according to the following Table 1.

*) normalized with the maximum flow of the smallest valve

Auch bei den Schaltventilen 38, 40 der Ablauf-Ventilgruppe 36 liegt dieses Verhältnis von 1 zu 2 von den maximalen Durchflussvolumenströmen bei einer bestimmten Druckdifferenz über den Ventil vor, so dass sich entsprechende Volumenströme zum Tank 34 einstellen lassen.Also with the switching valves 38 . 40 the drain valve group 36 This ratio of 1 to 2 of the maximum flow volume flows at a certain pressure difference across the valve, so that corresponding volume flows to the tank 34 can be adjusted.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Rotorblattverstelleinrichtung 1 entsprechend 1 beschrieben. Dabei wird von der Annahme ausgegangen, dass bei eingefahrenem Kolben 16 die Rotorblätter mit Bezug zur Windrichtung angestellt sind, während beim ausgefahrenen Kolben 16 die Rotorblätter in den Wind gestellt sind.The following is the operation of the Rotorblattverstelleinrichtung 1 corresponding 1 described. It is assumed that with retracted piston 16 the rotor blades are set with respect to the wind direction, while the extended piston 16 the rotor blades are placed in the wind.

In der Grundstellung sind die Magneten 46, 48 der Schaltventile 28, 30 der Zulauf-Ventilgruppe 26 bestromt, so dass die Schaltventile 28, 30 in ihre geschlossene Schaltstellung b gebracht sind. Die Magneten 54, 56 der Schaltventile 38, 40 der Ablauf-Ventilgruppe 36 sind nicht bestromt, so dass die Schaltventile 38, 40 in ihre geschlossene Schaltstellung a gebracht sind. Der Pumpendruck liegt über die Zulaufleitung 14 und die Rücklaufleitung 22 im kolbenstangenseitigen Raum 18 an. In dieser Grundstellung ist der Hydraulikzylinder 6 hydraulisch blockiert und entsprechend dem Pitchwinkel festgelegt.In the basic position are the magnets 46 . 48 the switching valves 28 . 30 the inlet valve group 26 energized, so that the switching valves 28 . 30 are brought into their closed switching position b. The magnets 54 . 56 the switching valves 38 . 40 the drain valve group 36 are not energized, so the switching valves 38 . 40 are brought into their closed switching position a. The pump pressure is above the supply line 14 and the Return line 22 in the piston rod side room 18 at. In this basic position is the hydraulic cylinder 6 hydraulically blocked and fixed according to the pitch angle.

Wenn ein Ausfahren des Hydraulikzylinder 6 gewünscht wird, um das Rotorblatt aus dem Wind zu drehen (Fahnenstellung), so werden die Magneten 46, 48 der Schaltventile 28, 30 nicht bzw. teilweise bzw. alle bestromt, um zumindest eines der Schaltventile 28, 30 in die geöffnete Schaltstellung a zu bringen. Dabei richtet sich die Art und Weise die Bestromung der Schaltventile 28, 30 nach dem gewünschten Volumenstrom, der von der Zulaufleitung 14 zur Vorlaufleitung 24 gefördert werden soll, wie es in der vorstehenden Tabelle 1 wiedergegeben ist. Das Ausfahren des Hydraulikzylinders 6 wird aufgrund der Druckmittelverbindung zwischen dem kolbenstangenseitigen Raum 18 und dem kolbenseitigen Raum 20 und aufgrund der Flächendifferenz zwischen der zum kolbenseitigen Raum 20 weisenden Zylinderfläche 60 am Kolben 16 und der zum kolbenstangenseitigen Raum 18 weisenden Ringfläche 62 am Kolben 16 bewirkt.When extending the hydraulic cylinder 6 is desired to turn the rotor blade from the wind (flag position), so are the magnets 46 . 48 the switching valves 28 . 30 not or partially or all energized to at least one of the switching valves 28 . 30 to bring in the open switching position a. In this case, the way the energization of the switching valves 28 . 30 according to the desired volume flow, that of the supply line 14 to the supply line 24 to be promoted, as shown in Table 1 above. The extension of the hydraulic cylinder 6 becomes due to the pressure fluid connection between the piston rod side space 18 and the piston side room 20 and due to the area difference between the piston-side space 20 pointing cylindrical surface 60 on the piston 16 and the rod-side room 18 pointing ring surface 62 on the piston 16 causes.

Wenn aus einer der ausgefahrenen Positionen des Kolbens 16 ein Einfahren des Hydraulikzylinders 6 gewünscht wird, so werden die Schaltventile 28, 30 über eine entsprechende Bestromung der Magnete 46, 48 in ihrer Grundstellung b, in der eine Absperrung der Druckmittelverbindung zuwischen der Zulaufleitung 14 und der Vorlaufleitung 24 vorliegt, belassen. Im kolbenstangenseitigen Raum 18 liegt der Druck in der Zulaufleitung 14 oder im Hyd raulikspeicher 12 an. Die Magnete 54, 56 der Schaltventile 38, 40 werden entsprechend dem gewünschten Einfahrverhalten bestromt, so dass sich eine Druckmittelverbindung zwischen der Ablaufleitung 32 und der Tankleitung 41 öffnet und Druckmittel von der aus dem kolbenseitigen Raum 20 zum Tank 34 abströmen kann.If from one of the extended positions of the piston 16 a retraction of the hydraulic cylinder 6 is desired, so are the switching valves 28 . 30 via a corresponding energization of the magnets 46 . 48 in its basic position b, in which a barrier to the pressure fluid connection between the supply line 14 and the supply line 24 is present. In the piston rod side room 18 is the pressure in the supply line 14 or in the hydraulic accumulator 12 at. The magnets 54 . 56 the switching valves 38 . 40 are energized according to the desired insertion behavior, so that a pressure fluid connection between the drain line 32 and the tank line 41 opens and pressure fluid from the piston-side space 20 to the tank 34 can flow out.

Wenn die gewünschte Position des Kolbens 16 sowohl nach einer Einfahrbewegung als auch nach einer Ausfahrbewegung erreicht ist, werden die Schaltventile der Zulauf-Ventilgruppe 26 und der Ablauf-Ventilgruppe 36 in ihre Grundstellung gebracht, d.h. die Schaltventile 28, 30 in die Schaltposition b und die Schaltventile 38, 40 in die Schaltposition a. Damit ist die kolbenseitigen Raum hydraulisch blockiert, so dass die Bewegung des Kolbens 16 im Hydraulikzylinder 6 gestoppt werden kann.When the desired position of the piston 16 is reached after a retraction movement as well as after an extension movement, the switching valves of the inlet valve group 26 and the drain valve group 36 brought into their normal position, ie the switching valves 28 . 30 in the switching position b and the switching valves 38 . 40 in the switching position a. Thus, the piston-side space is hydraulically blocked, allowing the movement of the piston 16 in the hydraulic cylinder 6 can be stopped.

Die elektrische Ansteuerung der Magnete 46, 48 der Zulauf-Ventilgruppe 26 und der Magnet 54, 56 der Ablauf-Ventilgruppe 36 erfolgt über eine Magnetsteuerung, die Signale über einen Feldbus 11, vorzugsweise einen CAN-Bus, von der programmierbaren Logiksteuereinrichtung 10 aufnimmt.The electrical control of the magnets 46 . 48 the inlet valve group 26 and the magnet 54 . 56 the drain valve group 36 via a magnetic control, the signals via a fieldbus 11 , preferably a CAN bus, from the programmable logic controller 10 receives.

Sowohl das Pitchwinkelverstellglied 2, als auch die Kolbenstange 4, der Hydraulikzylinder 6 und die elektrohydraulische Steuervorrichtung 8 sind vorzugsweise im Rotor der Windkraftanlage angeordnet, wobei dem Rotor lediglich der Pumpendruck über die Zulaufleitung 14 zugeführt und Druckmittel über die Ablaufleitung 32 zum Tank 34 hin entnommen werden muss. Die Magnetsteuerung 58 kann sich entweder im Rotor der Windkraftanlage befinden, oder die Steuersignale zu den Magneten 46, 48, 54, 56 werden von einer Magnetsteuerung in der Turmdrehegondel außerhalb des Rotors 5 zugeführt.Both the pitch angle adjuster 2 , as well as the piston rod 4 , the hydraulic cylinder 6 and the electro-hydraulic control device 8th are preferably arranged in the rotor of the wind turbine, wherein the rotor only the pump pressure via the supply line 14 supplied and pressure medium via the drain line 32 to the tank 34 must be taken out. The magnetic control 58 can either be in the rotor of the wind turbine, or the control signals to the magnets 46 . 48 . 54 . 56 are controlled by a magnetic control in the tower spin nacelle outside the rotor 5 fed.

Durch die Grundstellung des Schaltventils 28, 30 in die geschlossene Schaltposition b wird sichergestellt, dass die Schaltventile 28, 30 bei einem Ausfall der elektrischen Spannungsversorgung mit Hilfe der Federn 42, 44 in die geöffnete Schaltstellung a gebracht werden, in denen eine Druckmittelverbindung zwischen der Zulaufleitung 14 und der Vorlaufleitung 24 auf gesteuert wird. Die Schaltventil 38, 40 befinden sich in der Schaltstellung a, so dass das Druckmittel aus dem kolbenseitigen Raum 20 zum Tank 34 nicht abströmen kann. Auf Grund einer Druckmittelzufuhr aus dem Hydraulikspeicher 12 zum kolbenseitigen Raum 20 erfolgt ein Ausfahren des Kolbens 16 und somit ein Fahren in die Fahnenstellung. Damit lässt sich ein gutes Fail-safe-Verhalten absichern.By the basic position of the switching valve 28 . 30 in the closed switching position b ensures that the switching valves 28 . 30 in case of failure of the electrical power supply by means of the springs 42 . 44 be brought into the open switching position a, in which a pressure medium connection between the supply line 14 and the supply line 24 is controlled on. The switching valve 38 . 40 are in the switching position a, so that the pressure medium from the piston-side space 20 to the tank 34 can not escape. Due to a pressure medium supply from the hydraulic accumulator 12 to the piston side room 20 there is an extension of the piston 16 and thus driving into the flag position. This ensures a good fail-safe behavior.

Statt zwei Schaltventilen in der Zulauf-Ventilgruppe und der Ablauf-Ventilgruppe können in einer der Ventilgruppen oder in beiden Ventilgruppen ein weiteres Schaltventil oder mehrere weitere Schaltventile in Parallelschaltung vorgesehen sein. Derartige Ventilgruppen sind in der Parallelanmeldung mit dem Titel „elektrohydraulische Steuervorrichtung" des gleichen Erfinders wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben. Auf die Offenbarung zu drei, vier und mehr Schaltventilen je Ventilgruppe in dieser Parallelanmeldung wird sich hiermit explizit bezogen.Instead of two switching valves in the inlet valve group and the outlet valve group can in one of the valve groups or in both valve groups another Switching valve or several other switching valves in parallel connection be provided. Such valve groups are in the copending application entitled "Electrohydraulic Control device of the " the same inventor as described in the present application. On the disclosure of three, four or more switching valves per valve group this parallel application is hereby explicitly referred to.

Die Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung für eine Rotorblattverstelleinrichtung von Windkraftanlagen mit einem Hydraulikzylinder. Die Kolbenstange des Hydraulikzylinders ist drehbar mit einem Pitchwinkelverstellglied verbunden. Zum Messen der Relativdrehung zwischen der Kolbenstange und dem Pitchwinkelverstellglied oder zwischen dem Schwenkzapfen und dem Zylinderlager ist ein Drehgeber vorgesehen.The The invention relates to a position-measuring device for a rotor blade adjustment device of wind turbines with a hydraulic cylinder. The piston rod the hydraulic cylinder is rotatable with a Pitchwinkelverstellglied connected. For measuring the relative rotation between the piston rod and the Pitchwinkelverstellglied or between the pivot pin and the cylinder bearing a rotary encoder is provided.

11: Rotorblatt-VerstelleinrichtungRotor blade adjustment device
22: PitchwinkelverstellgliedPitchwinkelverstellglied
33: Zapfenspigot
44: Kolbenstangepiston rod
55: Schwenkaugeswivel eye
66: Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
77: Drehgelenkswivel
88th: Steuervorrichtungcontrol device
99: Schwenkzapfenpivot pin
1010: PLCPLC
1111: Feldbusfieldbus
1212: Hydraulikspeicherhydraulic accumulator
1313: Zylindergehäusecylinder housing
1414: Zulaufleitungsupply line
1515: Zylinderlagercylinder bearings
1616: Kolbenpiston
1818: kolbenstangenseitiger Raumthe piston rod side room
2020: kolbenseitiger Raumpiston-sided room
2222: RücklaufleitungReturn line
2424: Vorlaufleitungsupply line
2525: Verbindungsleitungconnecting line
2626: Zulauf-VentilgruppeInlet valve group
2828: Schaltventilswitching valve
3030: Schaltventilswitching valve
3131: Arbeitsleitungworking line
3232: Ablaufleitungdrain line
3434: Tanktank
3636: Ablauf-VentilgruppeDrain valve group
3838: Schaltventilswitching valve
4040: SchaltvenitlSchaltvenitl
4141: Tankleitungtank line
4242: Federfeather
4444: Federfeather
4646: Magnetmagnet
4848: Magnetmagnet
5050: Federfeather
5252: Federfeather
5454: Magnetmagnet
5656: Magnetmagnet
5858: Magnetsteuerungmagnetic controller
6060: Zylinderflächecylindrical surface
6262: Ringflächering surface

Claims

Positionsmesseinrichtung für eine Rotorblattverstelleinrichtung von Windkraftanlagen mit einem Hydraulikzylinder (6), dessen Kolbenstange (4) drehbar mit einem Pitchwinkelverstellglied (2) verbunden ist, gekennzeichnet durch einen Drehgeber zum Messen der Relativdrehung zwischen der Kolbenstange (4) und dem Pitchwinkelverstellglied (2) oder zwischen dem Schwenkzapfen (9) des Hydraulikzylinders (6) und einem den Schwenkzapfen aufnehmenden Zylinderlager (15).Position measuring device for a rotor blade adjusting device of wind turbines with a hydraulic cylinder ( 6 ), whose piston rod ( 4 ) rotatable with a Pitchwinkelverstellglied ( 2 ), characterized by a rotary encoder for measuring the relative rotation between the piston rod ( 4 ) and the Pitchwinkelverstellglied ( 2 ) or between the pivot pin ( 9 ) of the hydraulic cylinder ( 6 ) and a pivot bearing receiving cylinder bearing ( 15 ).

Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kolbenstange (4) ein Schwenkauge (5) aufweist, das auf einem Zapfen (3) des Pitchwinkelverstellgliedes (2) aufgebracht ist, und durch den Drehgeber die Relativdrehung zwischen Schwenkauge (5) und Zapfen (3) erfassbar ist.Position measuring device according to claim 1, wherein the piston rod ( 4 ) a pivoting eye ( 5 ), which on a pin ( 3 ) of the Pitchwinkelverstellgliedes ( 2 ) is applied, and by the rotary encoder, the relative rotation between the pivoting eye ( 5 ) and cones ( 3 ) is detectable.

Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Drehgeber im Bereich zwischen Schwenkauge (5) und Zapfen (3) angeordnet ist.Position measuring device according to claim 1, wherein the rotary encoder in the area between pivoting eye ( 5 ) and cones ( 3 ) is arranged.

Positionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Messignal über einen Feldbus (11) zu einer Ventileinrichtung zur Ansteuerung des Hydraulikzylinders übertragbar ist.Position measuring device according to one of the preceding claims, whose measuring signal is transmitted via a field bus ( 11 ) is transferable to a valve device for controlling the hydraulic cylinder.

Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 4, wobei der Feldbus (11) ein CAN-Bus ist.Position measuring device according to claim 4, wherein the field bus ( 11 ) is a CAN bus.