[发明专利]具有液压叶片变桨系统的风轮机

说明书

本发明涉及一种风轮机，该风轮机包括具有可调节的叶片的转子以及用于控制该叶片的变桨角度的液压叶片变桨系统。

背景技术

多年来已知一种具有用于调节叶片的变桨角度的叶片变桨系统的风轮机，该风轮机通常采用电变桨驱动装置或液压变桨驱动装置。例如联合技术公司(United Technologies)的专利US 4,348,155和US 4,352,634中公开了液压变桨驱动装置的早期实施例。用来控制流向线性液压致动器的液体流的液压阀被公开为转换阀，即，以通断模式操作的阀，并且变桨扭矩是不可调节的。

在罗伯特博世有限公司(Robert Bosch GmbH)的专利EP1 835 174B1中公开了一种具有液压变桨驱动装置的风轮机，在该液压变桨驱动装置中，液体流借助于多个转换阀来控制，该多个转换阀并联布置并且可按照不同的组合操作以便提供所谓的数字式液压装置，以精确地调节流向液压变桨驱动装置的液体流。由此，变桨扭矩能调节到所需值，从而变桨速度能被调节到所需值。

例如哈威液压有限公司(Hawe Hydraulik)的专利EP1 533 520和歌美飒公司(Gamesa)的专利EP2 072 815中公开了用于控制流向液压变桨驱动装置的液体流的比例液压阀的使用。比例液压阀允许精确调节流向液压变桨驱动装置的液体流，从而也允许调节变桨速度。

由于风轮机定位在难以接近以进行维护和修复的地理区域，诸如，近海场所和沙漠、高山和极地区域，因此风轮机中需要这样一种系统，对系统的部件发生故障来说稳健运行，使得在部件发生故障的情况下风轮机的操作不必停止而是可以以满负荷或部分负荷继续，直到例如风轮机进行例行维护。因此，操作时间百分比能被增大而不需要更多的维护和修复。

因此，本发明的目的是提供一种具有改进的稳健性的液压叶片变桨系统。

发明内容

本发明涉及一种风轮机，该风轮机包括具有至少两个叶片的转子以及用于控制所述叶片的变桨角度的叶片变桨系统，所述叶片变桨系统包括用于每个所述叶片的液压叶片变桨驱动装置和至少两个阀，所述至少两个阀相互并联连接以控制流向用于该叶片的所述液压叶片变桨驱动装置的液体流，其中，所述阀均包括用于提供可变液体流的装置并且所述至少两个阀是比例液压滑阀。

借助于并联联接的两个或更多个比例液压滑阀控制特定叶片的液压叶片变桨驱动装置的操作是有利的，因为各个阀的尺寸减小并且从而其成本能降低，同时确保了流过所述阀的流体量能被更快速地调节，还因为不但能调节通过各个阀的流量而且根据本发明通过控制被接合的阀的数量还能调节总容量。并且甚至更进一步通过利用并联联接的两个或更多个阀，该系统提供冗余，假如一个阀发生故障，则变桨操作仍能借助于其余的阀继续，直到问题能被解决或者直到所述风轮机的操作以受控方式停止。

术语“液压叶片变桨驱动装置”被理解为包括至少一个液压马达(诸如，线性致动器或角致动器)的部件，该部件布置成通过提供所述叶片和借助于变桨轴承与该叶片连接的转子轮毂之间的驱动扭矩而驱动该叶片绕其纵轴线旋转。

比例液压滑阀(在下文中称为比例液压阀)是这样的阀，该阀通常可以借助于比例螺线管或先导液或先导气中的受控先导压力在关闭位置和全开位置之间被连续控制。

然而，应该强调，术语“比例液压滑阀”包括任何类型的阀，该阀通过控制阀芯的位置来控制液压液体流的方向，使得液压系统中的通道被阻塞或开启。通过阀的流量的大小主要取决于阀芯的实际位置，阀芯的实际位置则取决于控制信号输入，因此术语中的“比例”指的是控制信号输入(大小、长度等)和阀芯位置之间的关系。

然而，应该强调，通过阀的流量的大小和控制信号的大小或长度之间的关系绝不必成正比。例如，根据阀上的压降以及根据阀(具体是阀芯)的实际设计，控制信号的大小或长度与通过阀的流量的大小之间的关系可以是非线性的，即，流量可以按指数增大或根据某种曲线增大。

螺线管通常根据供给该螺线管的控制信号的电压或电流的大小来控制阀芯位置，但是其它类型的控制信号也是可行的。

阀芯的位置也可以借助于马达来控制，其中马达运转的时间与阀芯的位置大致成比例，但是如上所述不必与流量大小成比例。阀芯位置由马达控制的阀常常被称为伺服阀。