Moderne Windenergieanlagen werden oft zur Regelung oder Steuerung der Generatorleistung mit Systemen zur Verstel- lung des Rotorblattwinkels ausgestattet. Neben der Rege- lungs-oder Steuerfunktion haben die Blattverstellsysteme immer auch die Aufgabe einer Sicherheitsbremse, indem die Rotorblätter auf große positive oder negative Winkel gestellt werden und der Rotor dadurch ein Bremsmoment er- zeugt.

Die bisher für große Windenergieanlagen bekannten Blatt- winkelverstellungen können eingeteilt werden in elek- trisch und hydraulisch betätigte Systeme. Allen Systemen gemeinsam ist die Lagerung der Rotorblätter an der An- schlußstelle zur Nabe mittels eines Wälzlagers.

Elektrisch betätigte Systeme bestehen dabei in der Regel aus einem Getriebemotor je Rotorblatt, der über Ritzel und Zahnkranz ein Drehmoment an der Blattwurzel erzeugt.

Der Motor kann am Rotorblatt befestigt sein und in einen mit der Nabe verbundenen Zahnkranz eingreifen oder an der Nabe befestigt sein und in einen rotorblattseitigen Zahn- kranz am Blattlager eingreifen. Die elektrische Versor- gung der Motoren erfolgt über Schleifringsysteme. Für den Fall, daß das Schleifringsystem oder die gesamte Strom- versorgung ausfällt, werden die Motoren durch Batterien gespeist.

Hydraulisch betätigte Systeme nutzen Hydraulikzylinder für die Blattwinkelverstellung. Bei kollektiver Blattver- stellung überträgt ein einzelner Hydraulikzylinder die Verstellkräfte in die Nabe und über eine Verstellmechanik auf Zapfen an den Rotorblattwurzeln. Hydraulische Einzel- blattverstellungen haben für jedes Rotorblatt einen Hy- draulikzylinder, der direkt auf den Zapfen am Rotorblatt wirkt. Der Hydraulikdruck wird dann durch eine Drehdurch- führung in die Nabe übertragen. Bei Ausfall der Dreh- durchführung werden die Hydraulikzylinder durch Druck- speicher in der Nabe gespeist.

Eine derartige hydraulische Blatteinstelleinrichtung ist die aus der DE C2 31 10 263 bekannte Einstelleinrichtung, die ein in Notsituationen sicheres Hydrauliksystem be- schreibt, bei dem zwei Stellantriebe auf mit Hebeln ange- lenkte Verbindungsglieder wirken. Hierbei ist jedenfalls die Synchronisierung der Nullstellung aufwendig. Weiter sind zur Beibehaltung der Segelstellung zusätzlich mecha- nisch betätigte Verriegelungselemente notwendig.

In der DE C2 31 10 265 des gleichen Anmelders, die zeit- gleich angemeldet wurde, sind die Einzelheiten einer Blatteinstellvorrichtung zu entnehmen, die die Blätter in gleichem Winkel hält, ohne jedoch zu verhindern, daß sie auch separat betrieben werden können.

Weiter ist die DE A1 42 21 783 zu nennen, in der eine Vorrichtung zum Verstellen von Rotorblättern beschrieben ist, bei der ein koaxial zur Rotornabe angeordnetes Getriebe mit einem Motor über eine Zahnsegmentbindung die Verstellung der Blätter bewirkt.

In der DE A1 198 11 952 schließlich ist ein Verfahren zur Feststellung der Rotorblätter einer Horizontalrotorwind- kraftanlage beschrieben sowie eine Vorrichtung zur Durch- führung des Verfahrens, das durch Mittel zur permanenten Sperrung eines vorbestimmten Verstellwinkelbereichs der Rotorblätter um ihre Längsachse gekennzeichnet ist. Diese Mittel sind durch eine nach außen ragende Sperrklinke ge- bildet.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, die Zuverlässigkeit eines Blattwinkelverstellsystemes zu er- höhen. Die Zuverlässigkeit ist dabei maßgeblich für die Sicherheit einer Windenergieanlage. Es kann ansonsten zu unkontrollierbaren Zuständen kommen, in denen die Rotor- drehzahl nicht durch die Blattverstellanlage abgebremst werden kann.

Daher kommt der Betriebs-und Ausfallsicherheit eines solchen Systems höchste Bedeutung zu. Elektrische Blatt- winkelverstellsysteme haben dabei den prinzipiellen Nach- teil, daß die Stellmotoren bei Ausfall der Spannungsver- sorgung, z. B. beim Netzausfall oder Kabelbruch, auf einen Energiespeicher in Form von Akkumulatoren angewiesen sind. Sie müssen auf diesen zunächst umgeschaltet werden.

Daher ist ein elektrisches Verstellsystem auch im Fehler- fall auf die Funktion mehrerer, elektrischer Komponenten angewiesen, die durch Überspannungen aus dem Netz oder Blitzeinschläge, die häufig gerade mit Netzausfällen korrespondieren, beschädigt werden können.

Andererseits erfordern bisher bekannte hydraulische Blattverstellsysteme aufgrund der Größe der Hydraulik- zylinder und der geometrischen Verhältnisse Durchbrüche in der tragenden Struktur der Rotornabe. Diese Durch- brüche sind selbstverständlich unerwünscht, da sie einer- seits die dynamische Belastbarkeit der Nabe reduzieren und andererseits die Abdichtung gegen eintretende Feuchtigkeit oder salzhaltige Atmosphäre insbesondere bei Offshore-Windkraftanlagen erschweren oder unmöglich machen. Die Verwendung eines einzelnen Hydraulikzylinders für die genaue Einstellung des Blattwinkels und gleich- zeitig für die Verstellung um grole Winkel bei einer Abschaltung führt bei dessen Auslegung zudem zu Kompro- missen zu Lasten der Einstellgenauigkeit.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruches. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung wieder.

Insbesondere ist vorteilhaft, daß zur Verbesserung der Regelbarkeit und der Verringerung der Abmessungen eines hydraulischen Blattverstellsystemes die Regel-und Ab- schaltfunktion voneinander entkoppelt werden. Ein Regel- zylinder verstellt das Rotorblatt nur in dem für die Leistungs-bzw. Drehzahlregelung erforderlichen Winkel- bereich, während ein Abschaltzylinder den Regelzylinder über eine Verstellmechanik in die Regel-bzw. Abschalt- position bewegt.

In dieser Konfiguration kann der Regelzylinder allein auf die Regelfunktion ausgelegt werden. Der geringere Hub des Regelzylinders führt zusätzlich zu einer deutlich höheren Auflösung des erforderlichen WegmeQsystems.

Der Abschaltzylinder andererseits kann ebenfalls hin- sichtlich Verstellkraft und-geschwindigkeit ohne Rück- sicht auf Regelbarkeit optimal für die Verstellfunktion ausgelegt werden.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil des Systems ist die Verringerung der Gesamtabmessungen. Durch die Verwendung von zwei Zylindern, deren Anordnung durch die Geometrie eines Verstellgestänges bestimmt wird, kann das System vollständig innerhalb der Nabe angeordnet werden. Dadurch kann die Nabe vollständig gekapselt oder kontrolliert be- lüftet werden.

Zusätzlich kann die Nabenstruktur für optimalen Kraftfluß konstruiert werden, da keine Durchbrüche für das Ver- stellsystem erforderlich sind.

Dabei zeigt : Fig. 1 das System in Abschaltposition, d. h. bei einem Blattwinkel von 90°, Fig. 2 die Hauptschwinge in Betriebsposition, d. h. z. B. bei einem Blattwinkel von 30°, Fig. 3 die Blattschwinge bei voll ausgefahrenem Regelzylinder bei einem Blattwinkel von ca.

0°, Fig. 4 das System in einer zweiten Ausgestaltung in der Abschaltposition, Fig. 5 das System der Ausführung aus Fig. 2 in einer Betriebsposition, d. h. bei einem Blattwinkel von 30°, Fig. 6 das System in der Fig. 5 bei voll ausgefahr- enem Regelzylinder bei einem Blattwinkel von ca. 0°, und Fig. 7 das Schaltbild der Hydraulik in schematischer Übersicht.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Blattverstellung ist eine Hauptschwinge 10 an einem nabenseitigen Vorsprung 12 befestigt und wird über einen Abschaltzylinder 14, der im Winkel zur Hauptschwinge 10 ebenfalls an der Rotornabe befestigt ist, verschwenkbar um seinen Anlenkpunkt 16 ge- halten. Wie (vergl. mit der Fig. 2) dargestellt, ist durch Auslängen des Abschaltzylinders 14 die Hauptschwin- ge 10 um eine große Winkelstrecke verschwenkbar.

Am Ende der Hauptschwinge 10 befindet sich im wesentli- chen parallel zu einem leicht abgewinkelten Abschnitt der Hauptschwinge 10 ein auf der Hauptschwinge befestigter Regelzylinder 18, der auf eine Blattschwinge 20 wirkt, die in einem mittleren Bereich der Hauptschwinge 10 nahe dem Bereich, an dem der Abschaltzylinder 14 auf die Hauptschwinge wirkt, wiederum verschwenkbar angesetzt ist.

Diese Blattschwinge 20 ist nun über eine Koppelstange 22, -die zum Ausgleich der Längendifferenzen vorgesehen ist -, mit einem Blattzapfen 24 ihrerseits verschwenkbar mit dem zu verstellenden Blatt verbunden. Nun können sowohl durch Auslängen des Regelzylinders 18 wie auch des Ab- schaltzylinders 14 Blattverstellungen bewirkt werden. Bei Ausfall eines der Zylinder kann durch Betrieb des anderen Zylinders zumindest ein Teil der erwünschten Wegstrecke verfahren werden, und so zumindest annähernd eine Grob- verstellung auf den gewünschten Blattwinkel erfolgen.

Die Einzelblattverstellung benötigt zum Erzielen des er- findungsgemäß erwünschten Erfolgs dabei wenigstens zwei an eine im wesentlichen in der Schnittebene des Blattan- schlusses angeordnete Schwinge angesetzte, eine Linear- auslängung erzeugende Antriebe 14,18, wobei je ein Ende der Schwinge über je eine Schwenkverbindung 16s 24 mit einer kraftübermittelnden Anlenkung zur Nabe und einem Element an dem zu verstellenden Blatt versehen ist. Damit ist ein Hebelgetriebe realisiert. Dabei sollten zur Feinjustierung und dem Verfahren zum Abschalten des Blattes zwei unterschiedliche Auslängung erzeugende Linarantriebe vorgesehen werden. Einer kann dabei als Elektrospindelantrieb ausgebildet sein. Dies wird insbesondere für den Regelantrieb mit geringem Hub vorgeschlagen. Es können jedoch auch beide Linearantriebe als Hydraulikzylinder 14,18 ausgebildet sein.

Die in den vorangegangenen Figuren gezeigte Variante be- sitzt den Vorteil, daß in der Betriebsposition der Dreh- punkt in der Blattschwinge genau auf der Rotorblattachse liegt. In dieser Anordnung bewegen sich Blattzapfen 24 und Schwinge bei Regelvorgängen um die gleiche Achse.

Dies und die geometrische Anordnung des Regelzylinders 18 ermöglichen sowohl ein nahezu konstantes Blattverstellmo- ment über den gesamten Regelbereich, als auch eine aus- schließlich tangentiale Krafteinleitung in den Blattbol- zen.

Die in den Figuren 4-6 gezeigte zweite Variante besitzt eine einzige Schwinge 30, bei der der Regelzylinder 18 direkt den Blattzapfen 24 betätigt, so daß die Realisie- rung mit weniger konstruktivem Aufwand möglich ist.

Die in der Fig. 7 dargestellte Hydraulikschaltung ermög- licht es, Abschalt-und Regelzylinder unabhängigen Druck- speichersystemen zuzuordnen, die bewirken, daß Druckver- luste durch Leckage-oder Leitungsbruch in einem der Kreise nicht die Funktion des anderen Kreises beeinträch- tigen. Dadurch ist gewährleistet, daß bei Ausfall eines Kreises das Rotorblatt durch die getrennte hydraulische Betätigung und die gewählte Geometrie des Betätigungs- gestänges immer auf einem für die Sicherheit der Anlage unkritischen Blattwinkel verstellt werden kann. Dies ist auch in der zweiten Variante der Erfindung möglich, in der der Regelzylinder direkt auf den Blattzapfen wirkt.

Die in der Fig. 7 dargestellte Druckversorgung von Regel- und Abschaltzylindern kann im Fehlerfall getrennt durch die Ventile 28 abgeschaltet werden. Diese Ventile sind als 2/2-Wege-Ventile ausgeführt. Beide Kreise verfügen über separate Druckspeicher 32, die so dimensioniert sind, daß die Zylinder aus den Druckspeichern ohne zu- sätzliche Versorgung durch die Hydraulikpumpe 34 voll- ständig eingefahren werden können.

Der Regelzylinder wird nun über ein Proportionalventil 36 angesteuert, daß in Mittelstellung durch Zwei-2/2-Wege- Ventile 38 vom Zylinder getrennt ist.

Der Abschaltzylinder wird durch ein 4/2-Wege-Ventil 40 angesteuert. Dadurch kann der Verstellzylinder nur in seine Endposition gefahren werden und bei Abfall der Ver- sorgungsspannung für das Ventil fährt der Abschaltzylin- der automatisch in die Abschaltposition.