Ротор для ветроэнергетической установки, лопасть ротора для ветроэнергетической установки, втулка и способ монтажа ротора - RU2717470C1
Код документа: RU2717470C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к ротору для ветроэнергетической установки, к лопасти ротора для ветроэнергетической установки, к втулке и способу монтажа ротора.
Ветроэнергетические установки указанного вначале типа достаточно известны. Наиболее распространенным на сегодняшний день типом ветроэнергетической установки является так называемая ветроэнергетическая установка с горизонтальной осью, которая, как правило, оснащена тремя лопастями ротора, причем также возможны ветроэнергетические установки с одной, двумя, четырьмя или большим количеством лопастей ротора. Подобные ветроэнергетические установки имеют все большие конструктивные формы, для того чтобы с одной стороны была возможность достигать более высокую номинальную мощность, а с другой стороны делать возможным лучшее использование ветра.
Большие конструкции ветроэнергетических установок могут среди прочего иметь большие высоты колпака ротора и/или высоты оси и/или большие диаметры ротора. Соответственно подобные ветроэнергетические установки могут также иметь большие генераторы и/или большие питающие мощности. В частности большие диаметры ротора приводят к большим усилиям или моментам на ветроэнергетической установке. Благодаря этим большим усилиям и/или моментам с одной стороны основные компоненты ветроэнергетической установки, например лонжероны внутри лопасти ротора, рассчитываются с большими размерами или для больших нагрузок, а с другой стороны также дальнейшие компоненты, как например крепежные элементы, рассчитываются с большими размерами или для больших нагрузок.
Так как лопасти ротора, как правило, должны транспортироваться с места производства на место монтажа ветроэнергетической установки и там монтироваться на колпаке ротора, использование составных лопастей ротора, в частности при лопастях ротора с большими протяженностями, зачастую необходимо или предпочтительно. Составные лопасти ротора, которые имеют таким образом в продольном направлении, по меньшей мере, две части, известны, например, из DE 10 2014 206 670 A1. Благодаря уже указанным большим конструктивным формам ветроэнергетических установок и зачастую связанному с ними увеличению отдельных лопастей ротора повышаются, как правило, также усилия и/или моменты внутри ротора и/или лопасти ротора. Поэтому соединение между лопастью ротора и колпаком ротора или между первой частью лопасти ротора и второй частью лопасти ротора и/или дальнейшими частями лопасти ротора должно конструироваться предпочтительно более прочным, чем это было бы необходимо при меньших лопастях ротора.
Лопасть ротора закрепляется, как правило, торцевой стороной в области комля лопасти ротора на колпаке ротора и/или адаптере лопасти. Далее две части лопасти ротора также скрепляются на двух сопряженных торцевых сторонах друг с другом. DE 197 33 372 C1 или DE 103 24 166 A1 раскрывают проходящие для подобного закрепления, например, внутри материала лопасти ротора стяжные элементы, которые выполнены в большинстве случаев в виде так называемых продольных пальцев. Для того чтобы подобные стяжные элементы вводить в лопасти ротора, необходимо предусматривать отверстия внутри лопасти ротора. Подобные отверстия образуют вырезы в материале, которые приводят, как правило, к ослаблению материала. Это ослабление материала наиболее значимо в частности в волокнистом композиционном материале, из которого лопасти ротора, как правило, состоят, или который лопасти ротора, как правило, включают в себя, так как несущие нагрузку волокна в лопасти ротора могут разрываться.
Благодаря вышеуказанным размерам современных ветроэнергетических установок эти стяжные элементы, а также сопряженные крепежные элементы должны рассчитываться, как правило, с особо большими размерами. Благодаря этим размерам крепежных элементов затрудняется с одной стороны обращение с этими крепежными элементами, а с другой стороны ненадлежащее обращение с этими крепежными элементами может дополнительно ослаблять материал. Наряду с этим дополнительным ослаблением материала подготовка подобных лопастей ротора может быть связана с наиболее высокими временными затратами. Связанные с ними затраты рабочей силы приводят к дальнейшим издержкам. Сверх этого, часто должны предприниматься дальнейшие вспомогательные меры, как например выравнивание и/или фиксация отдельных компонентов в области закрепления.
Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам провело поиск следующего уровня техники в приоритетной заявке к данной заявке: DE 197 33 372 C1, DE 103 24 166 A1, DE 10 2006 014 742 A1, DE 10 2014 005 452 A1, DE 10 2014 206 670 A1, WO 2001/042 647 A2.
Исходя из этого, задача данного изобретения предоставить ротор для ветроэнергетической установки, лопасть ротора для ветроэнергетической установки, втулку и способ монтажа ротора, которые уменьшают или устраняют один или несколько из вышеуказанных недостатков. В частности задача изобретения предоставить ротор для ветроэнергетической установки, лопасть ротора для ветроэнергетической установки, втулку и способ монтажа ротора, которые делают возможным упрощенный монтаж ветроэнергетической установки. Сверх этого, задача данного изобретения предоставить ротор для ветроэнергетической установки, лопасть ротора для ветроэнергетической установки, втулку и способ монтажа ротора, которые приводят к экономии на издержках и/или к сокращенным производственным циклам и/или улучшают качество ветроэнергетических установок.
Согласно первому аспекту данного изобретения вышеуказанная задача решается с помощью ротора для ветроэнергетической установки, по меньшей мере, с одной лопастью ротора, которая торцевой стороной соединена с колпаком ротора, причем лопасть ротора включает в себя проходящую по существу радиально к продольной оси лопасти ротора выемку для поперечного пальца, в которой расположен поперечный палец, причем поперечный палец имеет отверстие поперечного пальца, проходящую по существу параллельно к продольной оси лопасти ротора выемку для продольного пальца, причем выемка для продольного пальца и выемка для поперечного пальца и/или отверстие поперечного пальца имеют общий проход, и продольный палец расположен внутри выемки для продольного пальца и внутри отверстия поперечного пальца, а в выемке для продольного пальца расположена втулка, причем продольный палец проходит сквозь пустое пространство втулки.
Ротор включает в себя среди прочего колпак ротора и, по меньшей мере, одну лопасть ротора. Колпак ротора является соединительным элементом между, по меньшей мере, одной лопастью ротора и дальнейшими компонентами установки. Колпак ротора, следовательно, включает в себя несколько присоединений лопасти ротора, причем количество присоединений лопасти ротора предпочтительно эквивалентно количеству присоединяемых лопастей ротора. Кроме того, колпак ротора включает в себя, как правило, присоединение для вала, причем вал может передавать вращательное движение колпака ротора на генератор. Лопасть ротора проходит, как правило, от комля лопасти ротора, который в рабочем положении расположен в области, которая обращена к колпаку ротора, до вершины лопасти ротора. В частности в области комля лопасть ротора может иметь торцевую сторону. Эта торцевая сторона имеет далее предпочтительно ортогонально к продольной протяженности лопасти ротора круглое поперечное сечение.
Проходящая по существу радиально к продольной оси лопасти ротора выемка для поперечного пальца имеет среднюю ось, которая расположена по существу ортогонально к продольной оси лопасти ротора. Сверх этого, эта средняя ось предпочтительно ориентирована таким образом, что она направлена соосно с нормалью к поверхности в месте на внешней стороне лопасти ротора, в котором расположена выемка для поперечного пальца. Поперечный палец имеет отверстие поперечного пальца, которое проходит предпочтительно радиально к его продольной оси. Выемка для поперечного пальца рассчитана предпочтительно в виде глухого отверстия, так что выемка для поперечного пальца не является сквозным отверстием. Предпочтительно вход выполненной в виде глухого отверстия выемки для поперечного пальца расположен на наружной поверхности лопасти ротора. Альтернативно выемка для поперечного пальца предпочтительно выполнена в виде сквозного отверстия, в частности в виде сквозного расточного отверстия. Ортогонально к средней оси выемки для поперечного пальца последняя предпочтительно имеет круглое поперечное сечение. Круглые поперечные сечения имеют то преимущество, что они могут выполняться наиболее просто. Тем не менее другие поперечные сечения выемки для поперечного пальца возможны, причем в этом случае в частности возможны многогранные и/или щелевидные и/или овальные поперечные сечения.
Согласно изобретению в выемке для поперечного пальца расположен поперечный палец. Поперечный палец также имеет среднюю ось, причем поперечное сечение, ортогональное к этой средней оси, предпочтительно имеет такое же поперечное сечение в отношении формы, как и выемка для поперечного пальца. Например, поперечный палец имеет круглое поперечное сечение, если выемка для поперечного пальца также имеет круглое поперечное сечение. Далее поперечный палец выполнен таким образом, что он может располагаться в выемке для поперечного пальца. Это относится в частности к протяженностям поперечного пальца ортогональным к средней оси, так как эти протяженности должны быть предпочтительно меньше, чем протяженности выемки для поперечного пальца в каждом случае том же направлении. При предпочтительном круглом исполнении выемки для поперечного пальца и самого поперечного пальца диаметр поперечного пальца выполнен меньшим, чем диаметр выемки для поперечного пальца. В дальнейшем предпочтительном исполнении выемки для поперечного пальца и самого поперечного пальца диаметр поперечного пальца выполнен по существу равным диаметру выемки для поперечного пальца.
Поперечный палец состоит предпочтительно из металлического материала, в частности стали, или включает его в себя. В частности в этом случае предпочтительны высокопрочные материалы, как например высокопрочные стали или цветные металлы, для поперечного пальца. Далее поперечный палец может включать в себя также дальнейшие материалы или состоять из них, например пластики или керамику. Далее поперечный палец имеет отверстие поперечного пальца, которое расположено радиально к его средней оси. Отверстие поперечного пальца выполнено либо в виде глухого отверстия, либо в виде сквозного отверстия. Предпочтительно отверстие поперечного пальца имеет внутреннюю резьбу.
Проходящая по существу параллельно к продольной оси лопасти ротора выемка для продольного пальца расположена, таким образом предпочтительно по существу, ортогонально к выемке для поперечного пальца. Выемка для продольного пальца имеет обращенный к торцевой стороне конец и обращенный от торцевой стороны конец. Между этими обоими концами проходит выемка для продольного пальца, причем ортогонально к этой продольной протяженности образуется предпочтительно поперечное сечение, которое является круглым. Дальнейшие поперечные сечения, которые были указаны ранее в отношении выемки для поперечного пальца, здесь также возможны. Выемка для продольного пальца проходит таким образом в продольном направлении лопасти ротора, что она доходит до обращенной к торцевой стороне стенки выемки для поперечного пальца. Сверх этого, выемка для продольного пальца и выемка для поперечного пальца расположены таким образом, что они имеют общий проход. Выемка для продольного пальца проходит таким образом до выемки для поперечного пальца.
Введенный в выемку для продольного пальца продольный палец может быть таким образом расположен первым участком внутри выемки для продольного пальца, а вторым участком внутри выемки для поперечного пальца. Продольный палец состоит равным образом предпочтительно из металлического материала, предпочтительно стали, или включает его в себя. В частности в этом случае предпочтительны высокопрочные материалы, как например высокопрочные стали или цветные металлы, для продольного пальца. Продольный палец может включать в себя также дальнейшие материалы или состоять из них, например пластики или керамику.
Отверстие поперечного пальца выполнено в этом отношении предпочтительно таким образом, что продольный палец может располагаться, предпочтительно вторым участком, внутри отверстия поперечного пальца. Это относится дополнительно к положению поперечного пальца, а также к положению отверстия поперечного пальца в поперечном пальце, так как отверстие поперечного пальца может располагаться предпочтительно таким образом, что оно выровнено по одной оси с выемкой для продольного пальца. Предпочтительно продольный палец и отверстие поперечного пальца имеют в каждом случае относительно своей соответствующей средней оси круглое поперечное сечение. Продольный палец имеет в этом предпочтительном варианте меньший диаметр, чем отверстие поперечного пальца, чтобы продольный палец мог располагаться внутри отверстия поперечного пальца или, по меньшей мере, частично проводиться сквозь него. Наиболее предпочтительны наружная резьба на втором участке продольного пальца, а также внутренняя резьба внутри отверстия поперечного пальца, так что продольный палец может закрепляться в отверстии поперечного пальца при помощи резьбового соединения. Дальнейшее предпочтительное исполнение предусматривает, что продольный палец выполнен в виде резьбового пальца. Подобный резьбовой палец имеет вдоль направления своей основной протяженности на большей части резьбу. Далее предпочтительно резьба проходит по существу полностью от первого конца до второго конца выполненного в виде резьбового пальца продольного пальца.
В основе изобретения лежит в частности то познание, что вышеуказанное расположение продольного пальца в отверстии поперечного пальца возможно лишь в том случае, если отверстие поперечного пальца расположено по существу соосно с выемкой для продольного пальца и таким образом соосно с продольным пальцем. Сверх этого, в основе изобретения лежит то познание, что в большинстве случаев большие размеры продольных пальцев и/или поперечных пальцев могут приводить к повреждениям лопасти ротора. Эти повреждения вызываются, например, поверхностными напряжениями, которые превышают допустимое поверхностное напряжение окружающего выемку для продольного и/или поперечного пальца материала. Кроме того могут возникать концентрации напряжений, которые возникают, например, из-за наклона и/или поворота продольного пальца внутри выемки для продольного пальца, отчего, как правило, требуется точное выравнивание и/или центрирование и/или позиционирование продольного пальца внутри выемки для продольного пальца и/или внутри отверстия поперечного пальца.
Концентрации напряжений и недопустимые поверхностные напряжения могут приводить к повреждениям материала, причем в волокнистых композиционных материалах могут возникать также расслоения. В частности в области комля или в области торцевых поверхностей, на которых лопасть ротора закрепляется на колпаке ротора, и на которых действуют высокие усилия, например центробежные силы всей лопасти ротора, повреждения материала могут отрицательно влиять, например, на конструктивную целостность, срок службы или циклы технического обслуживания ротора. Далее концентрация напряжения может также приводить к повреждению и/или усталости продольного пальца, который может иметь вследствие этого меньшую статическую и/или динамическую прочность. Сверх этого, может уменьшаться усталостная прочность продольного пальца. Сверх этого, благодаря соответствующему изобретению решению может отпадать применение дополнительных вспомогательных элементов, которые, как правило, используются для вставки и/или юстировки продольных пальцев. В частности можно отказаться от использования вспомогательного элемента, выполненного в виде юстировочной пластины.
Для того чтобы противостоять этим недостаткам, согласно изобретению в выемке для продольного пальца расположена втулка, так что продольный палец проходит сквозь пустое пространство втулки. Благодаря втулке наклон и/или перекос может уменьшаться или предотвращаться, так что концентрации напряжений и/или недопустимые поверхностные напряжения могут соответствующим образом уменьшаться или предотвращаться. Кроме того, существует возможность отсоединение продольного пальца от поперечного пальца.
Втулка выполнена в частности таким образом, что продольный палец проводится по существу соосно с выемкой для продольного пальца. Предпочтительно втулка имеет, следовательно, пустое пространство, которое имеет поперечное сечение, ортогональное к продольной протяженности втулки, которая соответствует по существу форме поперечного сечения продольного пальца. Сверх этого, внутренний диаметр пустого пространства или размер внутри этого пустого пространства предпочтительно меньше, чем внешний диаметр или внешние размеры продольного пальца. Далее внешний диаметр втулки предпочтительно меньше или равен диаметру выемки для продольного пальца.
Втулка предпочтительно является трубообразным элементом с трубообразной геометрией. Альтернативно втулка может также иметь предпочтительно коробчатую геометрию с прямоугольным или другим угловатым поперечным сечением. Сверх этого, пустое пространство может иметь наряду с круглым поперечным сечением также одно или несколько угловатых, предпочтительно многогранных поперечных сечений. Далее втулка по существу открыта предпочтительно на своих двоих торцевых сторонах, так что здесь возможен вход в пустое пространство и/или выход из пустого пространства втулки. Радиально к своей продольной протяженности втулка имеет, например, закрытую окружную стенку. Альтернативно эта радиальная окружная стенка предпочтительно не полностью закрыта, так что окружная стенка имеет, например, отверстия, и/или окружная стенка выполнена в виде решетчатой структуры. Втулка может быть также выполнена из нескольких частей, например, она может быть разделена параллельно к продольной протяженности.
В частности предпочтительно, чтобы втулка имела ось прохода и радиальную окружную стенку с наружной окружной поверхностью, причем, по меньшей мере, одно ребро расположено на наружной окружной поверхности и проходит в направлении своей основной протяженности по существу параллельно к оси прохода втулки. По меньшей мере, одно ребро может проходить от первого конца втулки до второго конца втулки. По меньшей мере, одно ребро может также проходить лишь на одном или нескольких участках продольной протяженности втулки и/или иметь разрывы. По меньшей мере, одно ребро имеет предпочтительно высоту в радиальном направлении втулки и далее предпочтительно толщину ортогонально к радиальному направлению и ортогонально к направлению основной протяженности, причем толщина направлена предпочтительно по существу параллельно к тангенциальному направлению наружной окружной поверхности.
Предпочтительное усовершенствование втулки предусматривает далее, что, по меньшей мере, одно ребро на участке, прилегающем к первому концу втулки и/или ко второму концу втулки, имеет участок сужения, причем высота, по меньшей мере, одного ребра сокращена в области участка сужения. Предпочтительно два или несколько ребер расположены на наружной окружной поверхности радиальной окружной стенки втулки и проходят своим соответствующим направлением основной протяженности по существу параллельно к оси прохода втулки. Ребра распределены предпочтительно эквидистантно по наружной окружной поверхности втулки. Далее предпочтительно, чтобы втулка имела четное число ребер, причем в каждом случае два ребра расположены диаметрально противоположно друг к другу. В частности предпочтительно, чтобы шесть ребер были расположены на наружной окружной поверхности, причем в частности в каждом случае два ребра расположены диаметрально противоположно друг к другу.
Ребра подобной втулки делают возможной наиболее предпочтительную посадку втулки внутри выемки для продольного пальца. В частности втулку с одним, двумя или несколькими ребрами можно с незначительной сложностью располагать в выемке для продольного пальца. Сверх этого, втулка имеет благодаря ребру или ребрам неподвижную посадку.
Материал втулки может предпочтительно выбираться таким образом, что он обладает упругими свойствами. В частности предпочтительно, чтобы материал втулки был более упругим, чем материал продольного пальца и/или окружающий выемку для продольного пальца материал. Упругий материал втулки может предпочтительно использоваться в том отношении, что втулка с определенным усилием вводится в выемку для продольного пальца и благодаря упругим свойствам зафиксирована на месте. Последующий ввод продольного пальца в частности сквозь пустое пространство втулки не мог бы таким образом приводить к смещению втулки внутри выемки для продольного пальца или мог бы приводить к уменьшенному смещению втулки внутри выемки для продольного пальца. Далее предпочтительно втулка может располагаться на продольном пальце, так что затем продольный палец с втулкой может располагаться в частности в выемке для продольного пальца.
Втулка может состоять из пластика и/или металла и/или цветного металла и/или древесины и/или керамики и/или стекла или включать в себя один их этих материалов или все эти материалы. В частности предпочтительно, чтобы втулка состояла из вспененного материала или включала его в себя. В качестве вспененного материала может использоваться, например, поливинилхлорид (PVC), полиуретан или полиэтилентерефталат (PET). Сверх этого, втулка может иметь на наружной окружной поверхности позиционирующие элементы, как например крюки. Эти позиционирующие элементы могут улучшать в частности позиционирование втулки внутри выемки для продольного пальца.
В предпочтительном варианте осуществления ротора предусмотрено, что продольный палец, по меньшей мере, одним участком закрепления на колпаке ротора выступает с торцевой стороны из лопасти ротора и соединен с предпочтительно T-образным и/или L-образным, огибающим фланцем колпака ротора, который со своей стороны расположен, предпочтительно за одно целое, на колпаке ротора. Продольный палец соединен в частности своим обращенным от торцевой стороны концом с поперечным пальцем или по-другому закреплен в области, прилегающей к поперечному пальцу. В области, прилегающей к обращенному к торцевой стороне концу продольного пальца, расположен участок закрепления на колпаке ротора. Участок продольного пальца для закрепления на колпаке ротора, выступающий в этом варианте осуществления с торцевой стороны из лопасти ротора, соединен далее с фланцем колпака ротора.
Таким образом, может обеспечивать закрепление лопасти ротора на колпаке ротора. Для подобного соединения в дальнейшем варианте осуществления может предпочтительно предусматриваться, что участок закрепления на колпаке ротора имеет наружную резьбу, а фланец колпака ротора имеет располагаемое соосно с продольным пальцем сквозное отверстие, причем продольный палец может проводиться сквозь это сквозное отверстие, и на обращенной от лопасти ротора стороне фланца колпака ротора участок закрепления на колпаке ротора зафиксирован крепежным элементом с внутренней резьбой, предпочтительно гайкой. В этом случае соединение между фланцем колпака ротора и лопастью ротора реализовано предпочтительно с помощью резьбового соединения.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления ротора предусмотрено, что, по меньшей мере, одна лопасть ротора включает в себя несколько выемок продольного пальца и/или несколько выемок поперечного пальца и/или несколько продольных пальцев и/или несколько поперечных пальцев в каждом случае, по меньшей мере, с одним отверстием поперечного пальца и/или несколько втулок, которые в каждом случае расположены согласно одному из вышеописанных вариантов осуществления. Выемки для продольного пальца имеют предпочтительно одинаковое расстояние от продольной оси лопасти ротора и/или распределены далее предпочтительно эквидистантно по периметру торцевой поверхности.
Предпочтительно выемки для продольного пальца расположены парами параллельно друг к другу и в двух расположенных по существу концентрически друг к другу рядах. Альтернативно выемки для продольного пальца одного ряда предпочтительно расположены относительно выемок продольного пальца другого ряда. При предпочтительном предусмотрении лишь одного ряда выемок продольного пальца вдоль торцевой стороны лопасти ротора, количество выемок поперечного пальца предпочтительно равно количеству выемок продольного пальца. При предусмотрении двух рядов выемок продольного пальца количество выемок поперечного пальца может составлять половину количества выемок продольного пальца, так как один поперечный палец может располагаться в одной выемке для поперечного пальца и иметь в целом два отверстия поперечного пальца, так что два продольных пальца, которые расположены соответственно в двух выемках для продольного пальца, могут в свою очередь располагаться в одном единственном поперечном пальце с двумя в целом отверстиями поперечного пальца.
Согласно дальнейшему наиболее предпочтительному варианту осуществления ротора предусмотрено, что втулка состоит из пластика или включает в себя пластик. В частности в этом случае предпочтителен термопластичный пластик. Сверх этого, втулка может состоять из эластомера или включать его в себя. Эластомеры, называемые в обиходе также резиной, имеют, как правило, сильные упругие свойства. В дальнейшем варианте осуществления втулка может включать в себя армированный волокном пластик или состоять из него, который включает в себя, например, короткие волокна. Дальнейший предпочтительный вариант осуществления предусматривает, что втулка состоит из металлического материала, в частности из незакаленного металлического материала, или включает его в себя. Предпочтительно втулка состоит из алюминия или из алюминиевого сплава, или втулка включает в себя алюминий или алюминиевый сплав.
Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления предусмотрено, что втулка проходит от первого конца втулки до второго конца втулки, включая в себя первый участок втулки, прилегающий к первому концу втулки, с первым наружным диаметром и второй участок втулки, прилегающий ко второму концу втулки, со вторым наружным диаметром. В варианте осуществления первый наружный диаметр имеет тот же размер, что и второй наружный диаметр. В этом варианте осуществления втулка предпочтительно не имеет на своей наружной окружной поверхности существенного выступа или тому подробного. В этом варианте осуществления участок втулки или область участка втулки может располагаться в отверстии поперечного пальца, так что поперечный палец может фиксироваться в своем положении втулкой. Эта фиксация может упрощать вставку поперечных пальцев в выемки для поперечного пальца. Средняя ось продольного пальца и средняя ось втулки и/или средняя ось выемки для продольного пальца расположены в этом варианте осуществления по существу соосно друг с другом. В частности известная в уровне техники фиксация поперечного пальца посредством посадки и/или приклеивания и/или термической обработки поперечного пальца внутри выемки для поперечного пальца может заменяться или, по меньшей мере, упрощаться.
В дальнейшем варианте осуществления первый наружный диаметр отличается от второго наружного диаметра его размером. Скачок от первого наружного диаметра ко второму наружному диаметру может реализовываться, например, посредством прямого выступа, причем возникающая ступень образует поверхность, которая имеет нормаль к поверхности параллельную к продольно протяженности втулки. Альтернативно этот выступ или переход от первого ко второму наружному диаметру может происходить не скачкообразно, а плавно, например с радиусом. Такой плавный переход может быть или включать в себя, например, прямую и/или кривую.
В дальнейших вариантах осуществления втулки последняя может также иметь три или большее количество участков с различными и/или одинаковыми наружными диаметрами. Втулка с различными наружными диаметрами предоставляет различные преимущества. Например, существует возможность располагать область втулки с меньшим диаметром внутри отверстия поперечного пальца. Участок втулки с большим наружным диаметром расположен в этом случае, например, в выемке для продольного пальца. Благодаря подобному расположению втулки или отдельных участков втулки с различными наружными диаметрами может осуществляться фиксация втулки в выемке для продольного пальца. В зависимости от того, насколько участок втулки с меньшим наружным диаметром вводится в отверстие поперечного пальца, продольный палец может либо дальше ввинчиваться в поперечный палец или в часть отверстия поперечного пальца, либо продольный палец может полностью проводиться сквозь отверстие поперечного пальца и закрепляться на присоединенном к нему элементе. Сверх этого, различные наружные диаметры втулки могут использоваться, для того чтобы лучше располагать втулку в выемке для продольного пальца. Сверх этого, может расположение продольного пальца внутри пустого пространства втулки улучшаться благодаря различным наружным диаметрам.
Согласно дальнейшему наиболее предпочтительному варианту осуществления ротора предусмотрено, что в пустом пространстве втулки расположена, по меньшей мере, одна внутренняя резьба, причем внутренняя резьба расположена предпочтительно на участке, который прилегает к первому концу втулки и/или ко второму концу втулки. Внутренняя резьба может проходить, например, полностью от первого до второго конца втулки. С другой стороны существует также возможность, что внутренняя резьба расположена только на участках внутри пустого пространства втулки. В частности предпочтительно, чтобы внутренняя резьба была расположена в областях, которые прилегают к первому и/или ко второму концу втулки.
Наиболее предпочтительно, чтобы на первом и/или втором конце была расположена внутренняя резьба, которая имеет в продольном направлении протяженность, которая составляет менее 20% от общей продольной протяженности втулки. Далее существует возможность, что эта протяженность составляет менее 15%, предпочтительно менее 10%, в частности менее 5%, от продольной протяженности втулки. Наряду с дальнейшими преимуществами внутренней резьбы внутри пустого пространства втулки существует в частности та возможность, что втулка фиксируется на продольном пальце, предпочтительно уже перед расположением продольного пальца в выемке для продольно пальца, так что втулка на продольном пальце больше не может получать продольное смещение или может получать, по меньшей мере, уменьшенное продольное смещение. Таким образом, может предотвращаться, что втулка занимает неблагоприятное положение. В частности может при необходимости предотвращаться, что втулка выступает с торцевой стороны из лопасти ротора.
Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления ротора предусмотрено, что втулка проходит по существу от обращенного к торцевой стороне конца до обращенного от торцевой стороны конца выемки для продольного пальца, и/или втулка примыкает к торцевой стороне лопасти ротора и/или к обращенному к торцевой стороне концу выемки для продольного пальца и/или к обращенному от торцевой стороны концу выемки для продольного пальца. Таким образом, втулка проходит предпочтительно от обращенного к торцевой стороне конца до выемки для поперечного пальца. Предпочтительно втулка расположена полностью в выемке для продольного пальца. В частности предпочтительно, чтобы втулка не выступала из выемки для продольного пальца, так что она расположена, по меньшей мере, заподлицо в выемке для продольного пальца.
Далее в этом варианте осуществления продольный палец внутри выемки для продольного пальца окружен в радиальном направлении по существу полностью втулкой. Это относится в частности к тому, что между продольным пальцем и стенкой выемки для продольного пальца расположена втулка. Это справедливо также для втулок, которые не имеют закрытой окружной стенки, а имеют, например, отверстия и/или дыры или другие структуры, например сетчатые решетки, так что втулка окружает продольный палец в радиальном направлении или по окружности не полностью. При втулках с такой незакрытой окружной стенкой полное окружение продольного пальца относится таким образом к огибающей поверхности или боковой поверхности втулки.
В дальнейшем варианте осуществления ротора предусмотрено, что втулка имеет расстояние от торцевой стороны лопасти ротора и/или от обращенного к торцевой стороне конца выемки для продольного пальца и/или от обращенного от торцевой стороны конца выемки для продольного пальца, и это расстояние составляет от 0 до 25% протяженности выемки для продольного пальца и/или общей протяженности выемки для продольного пальца и отверстия поперечного пальца. Протяженность выемки для продольного пальца по существу идентична с или параллельна к продольной оси лопасти ротора. Наиболее предпочтительно, чтобы расстояние от обращенного к торцевой стороне и/или от обращенного от торцевой стороны конца выемки для продольного пальца составляло менее 20% протяженности выемки для продольного пальца, предпочтительно менее 15% протяженности выемки для продольного пальца, в частности менее 10% протяженности выемки для продольного пальца, например менее 5% протяженности выемки для продольного пальца.
В этом варианте осуществления втулка проходит предпочтительно не полностью от обращенного к торцевой стороне конца до обращенного от торцевой стороны конца выемки для продольного пальца. Наоборот втулка отстоит от этих концов, причем расстояние составляет предпочтительно от 0 до 25% протяженности выемки для продольного пальца. Предпочтительно втулка не выступает из выемки для продольного пальца. Расстояние втулки от обращенного к торцевой стороне конца и расстояние от обращенного от торцевой стороны конца могут иметь одинаковый размер или неодинаковый размер. Например, существует возможность, что втулка отстоит лишь на 5% протяженности выемки для продольного пальца от обращенного к торцевой стороне конца, однако на 25% протяженности выемки для продольного пальца от обращенного от торцевой стороны конца. Далее существует также возможность, что расстояние от обоих вышеуказанных концов выемки для продольного пальца идентично. Также изменяющееся расстояние от обоих вышеуказанных концов выемки для продольного пальца возможно. Втулка может быть расположена внутри выемки для продольного пальца с возможностью перемещения в продольном направлении.
В дальнейшем варианте осуществления ротора предусмотрено, что втулка имеет расстояние от торцевой стороны лопасти ротора и/или от обращенного к торцевой стороне конца выемки для продольного пальца и/или от обращенного от торцевой стороны конца выемки для продольного пальца, и это расстояние больше 25% протяженности выемки для продольного пальца и/или общей протяженности выемки для продольного пальца и отверстия поперечного пальца.
Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления ротора предусмотрено, что втулка примыкает к торцевой стороне лопасти ротора и/или к обращенному к торцевой стороне концу выемки для продольного пальца и/или к обращенному от торцевой стороны концу выемки для продольного пальца. В этом варианте осуществления предпочтительно не предусмотрено существенное расстояние втулки от обращенного к торцевой стороне конца выемки для продольного пальца и/или от обращенного от торцевой стороны конца выемки для продольного пальца.
В дальнейшем наиболее предпочтительном варианте осуществления ротора предусмотрено, что втулка расположена между торцевой стороной лопасти ротора и/или обращенным к торцевой стороне концом выемки для продольного пальца и обращенным от торцевой стороны концом выемки для продольного пальца. Протяженность между обращенным к торцевой стороне концом выемки для продольного пальца и обращенным от торцевой стороны концом выемки для продольного пальца по существу параллельна продольной протяженности лопасти ротора.
Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления ротора предусмотрено, что втулка разделена в продольном направлении, по меньшей мере, на две части. Плоскость разделения проходит предпочтительно от первого конца втулки до второго конца втулки. Предпочтительно втулка включает в себя при разделении на две части таким образом две половины трубы, которые составляют в каждом случае 180-градусный частичный сегмент трубы. Если втулка расположена в выемке для продольного пальца, то продольное направление втулки по существу идентично с или параллельно к продольной оси лопасти ротора.
Подобная втулка может изготавливаться наиболее экономично, так как, например, при способе литья под давлением не должны предусматриваться литейные стержни. Соединение этих двух частей втулки может осуществляться, например, при помощи, по меньшей мере, одного кольца круглого сечения.
Согласно дальнейшему варианту осуществления ротора предусмотрено, что втулка имеет, по меньшей мере, одно ребро, которое расположено предпочтительно в пустом пространстве и/или на внутренней окружной поверхности и/или с прохождением в радиальном направлении по окружности. Подобное ребро или два или некоторые из подобных ребер в пустом пространстве втулки могут повышать прочность втулки за счет эффекта придания жесткости. В предпочтительном варианте осуществления втулка выполнена нежесткой (изгибно-мягкой). Кроме того, расположенные в пустом пространстве втулки ребра могут использоваться для фиксации втулки на продольном пальце. В предпочтительном исполнении втулки с тремя или несколькими ребрами внутри пустого пространства втулки далее предпочтительно, чтобы ребра были расположены эквидистантно друг от друга. В дальнейшем варианте осуществления втулка включает в себя, либо исключительно, либо в дополнение к ребрам в пустом пространстве втулки, ребра на наружной окружной поверхности, которые в дополнение к эффекту придания жесткости делают возможной фиксацию втулки, в частности внутри выемки для продольного пальца.
Согласно дальнейшему наиболее предпочтительному варианту осуществления ротора предусмотрено, что участок втулки расположен в отверстии поперечного пальца, причем этот участок имеет предпочтительно такой же, больший или меньший наружный диаметр как или чем другие участки втулки. В этом варианте осуществления втулка может располагаться предпочтительно в выемке для продольного пальца, так что область втулки доходит до отверстия поперечного пальца. Если отверстие поперечного пальца имеет диаметр, который меньше, чем наружный диаметр участка втулки, который не расположен в отверстии поперечного пальца, то в этом случае существует далее возможность использовать выступ, который образовывается переходом от меньшего к большему диаметру, в качестве упора. Таким образом, существует возможность задавать при помощи этого упора положение втулки в выемке для продольного пальца или в отверстии поперечного пальца и/или фиксировать втулку, например, посредством посадки с натягом.
Согласно дальнейшему предпочтительному варианту осуществления ротора ротор включает в себя расположенную на обращенной от торцевой стороны стороне поперечного пальца, проходящую по существу параллельно к продольной оси лопасти ротора и соосно с выемкой для продольного пальца выемку для распорной втулки, в которой расположена распорная втулка, и/или первый и/или второй участок втулки расположен внутри отверстия поперечного пальца, причем этот участок имеет предпочтительно такой же или больший или меньший наружный диаметр, как или чем другие участки втулки.
Продольный палец может проходить, таким образом, сквозь отверстие поперечного пальца и попадает на обращенной от торцевой стороны стороне поперечного пальца в распорную втулку. Распорная втулка расположена и выполнена предпочтительно таким образом, что продольный палец может в ней закрепляться. В этом варианте осуществления наиболее предпочтительно располагать вышеописанную втулку с первым и вторым наружным диаметром, причем первый и второй наружный диаметры имеют различные размеры. Участок с меньшим наружным диаметром может вводиться в этом случае в отверстие поперечного пальца, так что поперечный палец зафиксирован. Продольный палец может проводиться теперь сквозь втулку и таким образом также сквозь отверстие поперечного пальца, для того чтобы доходить до распорной втулки, где он может закрепляться.
Согласно дальнейшему варианту осуществления предусмотрено, что выемка для поперечного пальца выполнена в виде глухого отверстия и/или в виде сквозного отверстия.
Согласно дальнейшему аспекту изобретения указанная вначале задача решается с помощью лопасти ротора для ветроэнергетической установки, которая проходит от комля лопасти до вершины лопасти в продольном направлении, причем комель лопасти выполнен для закрепления лопасти ротора на колпаке ротора, с включающей в себя комель лопасти внутренней частью лопасти ротора и включающей в себя вершину лопасти наружной частью лопасти ротора, причем внутренняя часть лопасти ротора и наружная часть лопасти ротора соединены друг с другом в соединительной области, причем внутренняя часть лопасти ротора и/или наружная часть лопасти ротора включает в себя в соединительной области проходящую по существу радиально к продольной оси лопасти ротора выемку для поперечного пальца, в которой расположен поперечный палец, причем поперечный палец в радиальном направлении к своей продольной оси имеет отверстие поперечного пальца, проходящую по существу параллельно к продольной оси лопасти ротора выемку для продольного пальца, которая проходит от первого конца на торцевой стороне лопасти ротора до второго конца на выемке для поперечного пальца, причем выемка для продольного пальца и выемка для поперечного пальца и/или отверстие поперечного пальца имеют общий проход, а в выемке для продольного пальца расположена втулка, причем продольный палец проходит сквозь пустое пространство втулки, и продольный палец расположен участком внутри отверстия поперечного пальца.
Здесь уже описанное в первом аспекте изобретения соединение лопасти ротора с колпаком ротора используется для того, чтобы соединять друг с другом внутреннюю часть лопасти ротора и наружную часть лопасти ротора. Так как соединение внутренней части лопасти ротора с наружной частью допасти ротора осуществляется предпочтительно также при помощи продольного пальца и поперечного пальца с соответствующими выемками, также в этом случае предусмотрена втулка в выемке для продольного пальца, так что уже описанные выше варианты осуществления и преимущества могут также использоваться здесь.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления лопасти ротора предусмотрено, что продольный палец, по меньшей мере, одним участком закрепления выступает с торцевой стороны из наружной части лопасти ротора и соединен с предпочтительно T-образным и/или L-образным, огибающим фланцем внутренней части лопасти ротора, который со своей стороны расположен, предпочтительно за одно целое, на внутренней части лопасти ротора. Фланец внутренней части лопасти ротора может быть выполнен предпочтительно из стали или иметь сталь. В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления лопасти ротора предусмотрено, что продольный палец, по меньшей мере, одним участком закрепления выступает с торцевой стороны из внутренней части лопасти ротора и соединен с предпочтительно T-образным, огибающим фланцем наружной части лопасти ротора, который со своей стороны расположен, предпочтительно за одно целое, на наружной части лопасти ротора.
Согласно дальнейшему варианту осуществления лопасти ротора предусмотрено, что участок закрепления имеет наружную резьбу, а фланец внутренней части лопасти ротора имеет располагаемое соосно с продольным пальцем сквозное отверстие, причем продольный палец может проводиться сквозь это сквозное отверстие, и на обращенной от наружной части лопасти ротора стороне фланца внутренней части лопасти ротора участок закрепления зафиксирован крепежным элементом с внутренней резьбой, предпочтительно гайкой. Согласно дальнейшему варианту осуществления лопасти ротора предусмотрено, что участок закрепления имеет наружную резьбу, а фланец наружной части лопасти ротора имеет располагаемое соосно с продольным пальцем сквозное отверстие, причем продольный палец может проводиться сквозь сквозное отверстие, и на обращенной от внутренней части лопасти ротора стороне фланца наружной части лопасти ротора участок закрепления зафиксирован крепежным элементом с внутренней резьбой, предпочтительно гайкой.
Согласно дальнейшему аспекту изобретения указанная вначале задача решается с помощью ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеуказанных вариантов осуществления, включающего в себя лопасть ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеуказанных вариантов осуществления. Ротор включает в себя таким образом соединение лопасти ротора с колпаком ротора, как было указано выше, а также лопасть ротора, которая включает в себя внутреннюю часть лопасти ротора и наружную часть лопасти ротора, которые выполнены предпочтительно согласно предыдущему аспекту.
Согласно дальнейшему аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается с помощью втулки для ориентации продольного пальца и/или поперечного пальца внутри выемки для продольного пальца и/или выемки для поперечного пальца ротора согласно одному из вышеописанных вариантов осуществления и/или лопасти ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления.
Согласно дальнейшему аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается с помощью ветроэнергетической установки, включающей в себя, по меньшей мере, один ротор согласно, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления и/или, по меньшей мере, одну лопасть ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления.
Согласно дальнейшему аспекту данного изобретения указанная вначале задача решается с помощью способа монтажа ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления и/или лопасти ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления, включающего в себя шаги: расположение поперечного пальца внутри выемки для поперечного пальца, и/или расположение втулки и/или продольного пальца внутри выемки для продольного пальца, причем продольный палец расположен внутри пустого пространства втулки, причем участок продольного пальца располагается внутри выемки для поперечного пальца. Предпочтительно предоставляются для монтажа элементы ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления и/или лопасти ротора согласно, по меньшей мере, одному из вышеописанных вариантов осуществления.
Втулка может сначала отдельно вводиться в выемку для продольного пальца, и после этого может затем продольный палец располагаться в выемке для продольного пальца, в частности таким образом, что продольный палец расположен с прохождением сквозь пустое пространство втулки.
Сверх этого, существует возможность, что продольный палец сначала располагается участком в пустом пространстве втулки, и вслед за этим узел из продольного пальца и втулки располагается в выемке для продольного пальца. Расположение продольного пальца внутри отверстия поперечного пальца происходит предпочтительно в том отношении, что продольный палец закрепляется внутри отверстия поперечного пальца. Это может осуществляться, например, посредством внутренней резьбы в отверстии поперечного пальца и посредством ответной на соответствующем участке продольного пальца наружной резьбы. Кроме того, существует возможность, что продольный палец выступает сквозь отверстие поперечного пальца и при выходе из отверстия поперечного пальца закрепляется в свою очередь в дальнейшем элементе, например, в распорной втулке.
В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления способа предусмотрено, что участок продольного пальца для закрепления на колпаке ротора имеет наружную резьбу, а фланец колпака ротора имеет располагаемое соосно с продольным пальцем сквозное отверстие, причем продольный палец проводится сквозь это сквозное отверстие, и на обращенной от лопасти ротора стороне фланца участок закрепления на колпаке ротора фиксируется крепежным элементом с внутренней резьбой, предпочтительно гайкой. В этом случае соединение лопасти ротора с колпаком ротора происходит таким образом с помощью резьбового соединения, которое реализовывается в частности посредством торцевого закрепления лопасти ротора на фланце колпака ротора.
Согласно дальнейшему варианту осуществления способа последний включает в себя шаг закрепления продольного пальца внутри отверстия поперечного пальца, причем закрепление происходит предпочтительно посредством резьбового соединения, так что отверстие поперечного пальца предпочтительно имеет внутреннюю резьбу, а продольный палец предпочтительно имеет наружную резьбу. Продольный палец зафиксирован таким образом в лопасти ротора в продольном направлении лопасти ротора.
Согласно дальнейшему варианту осуществления способа последний включает в себя шаги: расположение распорной втулки внутри выемки для распорной втулки, причем выемка распорной втулки расположена на обращенной от торцевой стороны стороне отверстия поперечного пальца, проведение продольного пальца сквозь отверстие поперечного пальца и соединение продольного пальца с распорной втулкой. В этом случае поперечный палец служит в первую очередь не для закрепления продольного пальца, а лишь для проведения продольного пальца к распорной втулке. Распорная втулка является предпочтительно трубообразным элементом, причем последний наиболее предпочтительно имеет внутреннюю резьбу, которая выполнена ответной к наружной резьбе продольного пальца на его обращенном от торцевой стороны конце.
Соответствующий изобретению способ и его возможные усовершенствования имеют признаки или шаги способа, которые делают их в частности походящими для использования с соответствующим изобретению ротором и/или с соответствующей изобретению лопастью ротора, а также с их усовершенствованиями. Для дальнейших преимуществ, вариантов осуществления и подробностей исполнения этих дальнейших аспектов и их возможных усовершенствований делается также ссылка на приведенное выше описание относительно соответствующих признаков и усовершенствований ротора.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения разъясняются в качестве примера на основе приложенного чертежа. На чертеже показаны:
фиг. 1 - схематичный вид примерного варианта осуществления ветроэнергетической установки;
фиг. 2 - схематичный вид примерного варианта осуществления известного в уровне техники присоединения лопасти;
фиг. 3 - трехмерный вид примерного варианта осуществления втулки;
фиг. 4 - вид в продольном направлении втулки согласно фиг. 3;
фиг. 5 - вид сбоку в разрезе втулки согласно фиг. 3;
фиг. 6 - вид сбоку в разрезе дальнейшего примерного варианта осуществления втулки;
фиг. 7 - схематичный трехмерный вид дальнейшего примерного варианта осуществления втулки;
фиг. 8 - вид в продольном направлении втулки согласно фиг. 7;
фиг. 9 - частичный вид сбоку в разрезе втулки согласно фиг. 7;
фиг. 10 - схематичный вид сбоку дальнейшего примерного варианта осуществления втулки;
фиг. 11 - схематичный трехмерный вид втулки согласно фиг. 10;
фиг. 12 - схематичный подробный вид втулки согласно фиг. 10;
фиг. 13 - схематичный вид сбоку в разрезе примерного варианта осуществления соединительной области разделенной на две части лопасти ротора;
фиг. 14 - схематичный вид сбоку в разрезе дальнейшего примерного варианта осуществления соединительной области разделенной на две части лопасти ротора;
фиг. 15 - схематичный трехмерный вид примерного варианта осуществления половины втулки;
фиг. 16 - схематичный вид сбоку половины втулки согласно фиг. 15;
фиг. 17 - дальнейший схематичный вид сбоку половины втулки согласно фиг. 15;
фиг. 18 - схематичный двухмерный вид сбоку примерного варианта осуществления втулки;
фиг. 19 - схематичный трехмерный вид показанной на фиг. 18 втулки; и
фиг. 20 - схематичный двухмерный вид спереди показанной на фиг. 18 втулки.
На фигурах одинаковые или по существу функционально одинаковые или аналогичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Фиг. 1 показывает схематичный вид примерного варианта осуществления ветроэнергетической установки. Фиг. 1 показывает в частности ветроэнергетическую установку 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. Ротор 106 во время эксплуатации приводится во вращательное движение ветром и приводит вследствие этого в действие генератор в гондоле 104.
Фиг. 2 показывает схематичный вид примерного варианта осуществления известного в уровне техники присоединения лопасти. Лопасть 108 проходит в продольном направлении от проксимального конца 114 лопасти до дистального конца (здесь не показан), причем вершина лопасти включает в себя дистальный конец. Лопасть 108 изображена на виде в разрезе, так что здесь показан внутренний вид образующей лопасть стенки ортогонально продольной протяженности лопасти 108. От проксимального конца 114 лопасти проходит, будучи ориентирована по существу в продольном направлении лопасти, первая выемка 130 для продольного пальца и вторая выемка 132 для продольного пальца. Ортогонально к выемкам 130, 132 для продольного пальца расположена радиально к продольной оси лопасти выемка 140 для поперечного пальца. Выемки 130, 132 для продольного пальца и выемка 140 для поперечного пальца расположены в частности таким образом, что концы выемок 130, 132 для продольного пальца, которые обращены от проксимального конца 114 лопасти, расположены на выемке 140 для поперечного пальца, так что в каждом случае одна выемка 130, 132 для продольного пальца и выемка 140 для поперечного пальца имеют общий проход, который ведет предпочтительно от проксимального конца 114 лопасти до боковой поверхности лопасти ротора, на которой расположен вход в выемку 140 для поперечного пальца.
В выемке 140 для поперечного пальца расположен поперечный палец 80. Поперечный палец 80 имеет далее два отверстия 86, 88 поперечного пальца, которые расположены параллельно к продольной оси лопасти ротора и радиально к средней оси поперечного пальца 80. Первое отверстие 86 поперечного пальца расположено соосно с первой выемкой 130 для продольного пальца. Второе отверстие 88 поперечного пальца расположено соосно со второй выемкой 132 для продольного пальца. Далее отверстия 86, 88 поперечного пальца в каждом случае имеют внутреннюю резьбу 204, которая расположена на том конце отверстия поперечного пальца, который обращен от проксимального конца 114 лопасти.
Внутри первой выемки 130 для продольного пальца, а также внутри первого отверстия 86 поперечного пальца расположен первый продольный палец 200. Внутри второй выемки 132 для продольного пальца, а также внутри второго отверстия 88 поперечного пальца расположен второй продольный палец 210. Продольные пальцы 200, 210 имеют в каждом случае на своем одном конце резьбу, которой они могут ввинчиваться в резьбы 204 отверстий 86, 88 поперечного пальца. Таким образом, может происходить скрепление продольных пальцев 200, 210 с поперечным пальцем 80. Для правильного выравнивания и/или позиционирования продольных пальцев 200, 210 в выемках 130, 132 для продольного пальца и/или в отверстиях 86, 88 поперечного пальца используется в уровне техники, как правило, юстировочная пластина 90. Юстировочная пластина 90 является предпочтительно состоящим из стали или включающим в себя сталь кольцевым элементом, который располагается на торцевой стороне проксимального конца 114. Вспомогательный элемент, такой как эта юстировочная пластина, благодаря соответствующему изобретению решению, в частности благодаря использованию соответствующей изобретению втулки, больше не требуется.
На поперечном пальце 80 расположена, по меньшей мере, одна выемка 82. Эта выемка 82 расположена на поперечном пальце 80 таким образом, что поперечный палец 80 может приклеиваться в лопасти 108, в частности внутри выемки 140 для поперечного пальца. Это приклеивание 84 служит в частности для фиксации поперечного пальца 80 внутри выемки 140 для поперечного пальца. Эта известная в уровне техники система имеет в частности тот недостаток, что введенный в выемку для продольного пальца продольный палец проведен, как правило, не вертикально или недостаточно вертикально. Продольный палец 200, 210 может таким образом наклоняться вокруг горизонтальной оси предпочтительно ортогонально к его продольной ориентации. Этот наклон может приводить в частности на проксимальном конце 114 лопасти к концентрациям напряжений и/или недопустимым поверхностным напряжениям, которые ослабляют материал в этом месте и/или в окружающей это место области.
Фиг. 3 показывает трехмерный вид примерного варианта осуществления втулки. Втулка 10 проходит в продольном направлении от первого конца 11 втулки до второго конца 12 втулки. Втулка 10 имеет трубообразную геометрию, которая окружает окруженное стенкой 13 пустое пространство 15, которое также показано на фиг. 4. Обращенная к пустому пространству 15 внутренняя окружная поверхность стенки 13 имеет помимо этого резьбу 14. Как в частности показано на фиг. 5, эта резьба проходит полностью вдоль продольной протяженности втулки 10 от первого конца 11 втулки до второго конца 12 втулки.
Фиг. 6 показывает вид сбоку в разрезе дальнейшего примерного варианта осуществления втулки. Втулка 10` отличается от вышеописанной втулки 10 в частности тем, что резьба проходит по существу не полностью от первого конца 11 втулки до второго конца 12 втулки. Втулка 10` имеет резьбу 14` в первой области 17 резьбы, прилегающей к первому концу 11 втулки. Сверх этого, втулка 10` имеет резьбу 14, которая расположена во второй области 18 резьбы, прилегающей ко второму концу 12 втулки. Между первой областью 17 резьбы и второй областью 18 резьбы резьба не расположена в пустом пространстве, причем области 17, 18 резьбы имеют расстояние. Области 17, 18 резьбы имеют в продольном направлении в каждом случае протяженность, которая соответствует примерно 10% общей протяженности втулки 10` в продольном направлении.
Фиг. 7 показывает схематичный трехмерный вид дальнейшего примерного варианта осуществления втулки 20. Втулка 20 проходит от первого конца 21 втулки до второго конца 22 втулки. Между первым концом 21 втулки и вторым концом 22 втулки втулка 20 имеет в отличие от вышеописанных втулок 10, 10` первый участок 23 втулки и второй участок 24 втулки. Первый участок 23 втулки имеет по существу такой же размер в продольном направлении, как и второй участок 24 втулки. Первый участок 23 втулки отличается от второго участка 24 втулки в частности тем, что первый участок 23 втулки имеет меньший наружный диаметр, чем второй участок 24 втулки.
Благодаря круглому поперечному сечению, ортогональному к продольной оси втулки 20, первого и второго участка 23, 24 втулки образовывается на переходе от первого участка 23 втулки ко второму участку 24 втулки выступ 25. Речь идет при этом о скачкообразном выступе, так что благодаря выступу 25 возникает поверхность, нормаль к которой проходит по существу параллельно продольной протяженности втулки 20. На фиг. 8 и 9 показаны более подробно частичные виды первого участка 23 втулки. Участок 23 втулки имеет пустое пространство 26, которое проходит от первого конца 21 втулки до конца первого участка 23 втулки. Внутри этого пустого пространства 26 в этом примере осуществления резьба не расположена. Показанная на фиг. 7 втулка 20, проходя от первого конца 21 втулки до второго конца 22 втулки, имеет также пустое пространство, которое проходит по всей продольной протяженности втулки.
Фиг. 10 показывает схематичный вид сбоку дальнейшего примерного варианта осуществления втулки 30. Дальнейшие виды втулки 30 согласно фиг. 10 представлены в виде трехмерного вида на фиг. 11, а также в виде подробного вида на фиг. 12. Втулка 30 также имеет протяжение от первого конца 31 втулки до второго конца 32 втулки, причем втулка 30 также имеет первый участок 33 втулки и второй участок 34 втулки. Первый участок 33 втулки примыкает к первому концу 31 втулки, а второй участок 34 втулки ко второму концу 32 втулки. Вследствие этого примерно на половине длины втулки 30 возникает на переходе от первого ко второму концу 31, 32 втулки выступ 35. В отличие от отписанной на фиг. 7 по 9 втулки 20 втулка 30 отличается тем, что она включает в себя две половины втулки. Обе половины втулки проходят от первого до второго конца 31, 32 втулки и образуют таким образом разделительный шов 37, который проходит от первого до второго конца 31, 32 втулки.
Две половины втулки имеют, таким образом, геометрию разделенной в продольном направлении трубы. Две половины втулки имеют помимо этого зеркально-симметричную геометрию, так что ширина плоскости разделения имеет такой же размер, как наружный диаметр втулки 30. Две половины втулки 30 выполнены и расположены друг на друге таким образом, что втулка 30 имеет по существу такую же наружную геометрию, как показанная на фиг. 7 втулка 20. На втором участке 34 втулки расположены два проходящих радиально по окружности надреза на наружной окружной поверхности, которые, однако, не доходят до пустого пространства втулки 30. Эти надрезы выполнены и расположены для того, чтобы принимать кольцо 36 круглого сечения, которое соединяет две половины втулки друг с другом.
Фиг. 13 показывает схематичный вид сбоку в разрезе примерного варианта осуществления соединительной области разделенной на две части лопасти ротора. Лопасть 300 ротора включает в себя в этом монтажном состоянии внутреннюю часть 310 лопасти ротора и наружную часть 320 лопасти ротора. Монтажное состояние показывает в частности расположение внутренней части 310 лопасти ротора и наружной части 320 лопасти ротора, которые соединены друг с другом продольными пальцами 400, 410 и поперечными пальцами 430, 440. Внутренняя часть 310 лопасти ротора на конце, который обращен к наружной части 320 лопасти ротора, имеет фланец 314. На фланце 314 расположена помимо этого выемка 313 для поперечного пальца. Выемка 313 для поперечного пальца расположена радиально к продольной оси лопасти 300 ротора. В продольном направлении лопасти 300 ротора и таким образом ортогонально к выемке 313 для поперечного пальца расположены помимо этого первая выемка 311 для продольного пальца и вторая выемка 312 для продольного пальца во фланце 314.
Наружная часть 320 лопасти ротора имеет выемку 323 для поперечного пальца, которая расположена радиально к продольной оси лопасти ротора или наружной части 320 лопасти ротора. Сверх этого, наружная часть 320 лопасти ротора имеет дальнейшие выемки 328 для поперечного пальца. Ортогонально к выемке 323 для поперечного пальца и по существу параллельно продольной протяженности лопасти 300 ротора или наружной части 320 лопасти ротора расположены первая выемка 321 для продольного пальца и вторая выемка 322 для продольного пальца. Первая выемка 321 для продольного пальца и вторая выемка 322 для продольного пальца расположены на расстоянии друг от друга в радиальном направлении наружной части 320 лопасти ротора. В выемках 313, 323 для поперечного пальца внутренней части 310 лопасти ротора и наружной части 320 лопасти ротора расположен в каждом случае поперечный палец 430, 440. Поперечные пальцы 430, 440 имеют отверстия поперечного пальца (здесь не изображены), в которых может располагаться продольный палец 400, 410. Отверстия поперечного пальца расположены в смонтированном состоянии предпочтительно соосно с выемками 321, 322 для продольного пальца. В данном случае поперечный палец 430 имеет в двух отверстиях поперечного пальца внутреннюю резьбу (здесь не показана).
В первом отверстии поперечного пальца расположен первый продольный палец 400, причем система выполнена предпочтительно таким образом, что отверстие поперечного пальца имеет внутреннюю резьбу, а продольный палец 400 имеет ответную ей наружную резьбу на конце, который расположен внутри отверстия поперечного пальца. Благодаря завинчиванию первого продольного пальца 400 в отверстии поперечного пальца 430 осуществляется неподвижное соединение продольного пальца 400 с поперечным пальцем 430 и таким образом также с наружной частью 320 лопасти ротора. Соединение второго продольного пальца 410 с поперечным пальцем 430 осуществляется аналогичным образом.
Продольные пальцы 400, 410 расположены и выполнены таким образом, что они выступают с торцевой стороны из наружной части 320 лопасти ротора или из выемок 321, 322 для продольного пальца. Благодаря выступанию продольных пальцев 400, 410 они могут при соответствующем расположении внутренней части 310 лопасти ротора располагаться в выемках 311, 312 для продольного пальца внутренней части 310 лопасти ротора. Далее они могут проводиться сквозь отверстия поперечного пальца 440. Предпочтительно продольные пальцы 400, 410 также в области, прилегающей к концу, который расположен внутри внутренней части 310 лопасти ротора, имеют наружную резьбу.
Далее предпочтительно продольные пальцы 400, 410 выступают из поперечного пальца 440 на стороне, которая обращена от наружной части 320 лопасти ротора. На этой стороне могут теперь навинчиваться гайки 450, 452 на вышеуказанную резьбу продольных пальцев 400, 410. Благодаря этому навинчиванию может достигаться неподвижное соединение внутренней части 310 лопасти ротора с наружной частью 320 лопасти ротора. Растягивающие усилия в продольном направлении лопасти 300 ротора могут таким образом передаваться или восприниматься по существу продольными пальцами 400, 410.
Так как продольные пальцы 400, 410 располагаются сначала предпочтительно в поперечном пальце 430 наружной части 320 лопасти ротора, в выемках 321, 322 для продольного пальца могут возникать уже вышеуказанные концентрации напряжений и/или недопустимые поверхностные напряжения. С этого места изобретение начинается и предусматривает в выемках 321, 322 для продольного пальца втулку (здесь не показана). Наиболее предпочтительна для этого соединения втулка, которая изображена на фиг. 3 по 6.
Фиг. 14 показывает схематичный вид сбоку в разрезе дальнейшего примерного варианта осуществления соединительной области разделенной на две части лопасти 300` ротора. Этот вариант осуществления лопасти 300` ротора в монтажном состоянии отличается в частности от вышеописанной лопасти 300 ротора тем, что в наружной части 320` лопасти ротора расположена первая выемка 324 для распорной втулки и вторая выемка 326 для распорной втулки. Выемки 324, 326 для распорной втулки расположены на стороне поперечного пальца 430`, которая обращенна от внутренней части 310` лопасти ротора. Первая выемка 324 для распорной втулки расположена соосно с первой выемкой 321 для продольного пальца. Вторая выемка 326 для распорной втулки расположена соосно со второй выемкой 322 для продольного пальца. Внутри выемок 324, 326 распорной втулки расположена далее первая распорная втулка 460 и соответственно вторая распорная втулка 470. Поперечный палец 430` расположен в выемке 323` для поперечного пальца. Поперечный палец 430` имеет в этом варианте осуществления также два отверстия поперечного пальца, они предпочтительно не имеют внутренней резьбы, так что продольный палец 400`, 410` может проводиться сквозь поперечный палец 430`, и они могут проходить до выемок 324, 326 распорной втулки.
Распорные втулки 460, 470 имеют предпочтительно трубообразную геометрию, которая в своем пустом пространстве или на внутренней окружной поверхности имеет внутреннюю резьбу. Предпочтительно концы продольных пальцев, которые вдаются в выемки 324, 326 для распорной втулки, или области, которые примыкают к этим концам, имеют ответную вышеуказанной внутренней резьбе наружную резьбу. Таким образом, продольные пальцы 400`, 410` могут соединяться с распорными втулками 460, 470. Растягивающее усилие на продольных пальцах 400`, 410` в направлении внутренней части лопасти ротора передается таким образом от распорных втулок 460, 470 через поперечный палец 430` в стенку наружной части 320` лопасти ротора. Закрепление концов продольных пальцев 400`, 410` во внутренней части 310` лопасти ротора осуществляется аналогичным образом вышеописанному соединению во внутренней части 310 лопасти 300 ротора.
В первой выемке 321 для продольного пальца расположена втулка 61, а во второй выемке 322 для продольного пальца втулка 62. Втулки 61, 62 предпочтительно либо перед расположением продольных пальцев 400`, 410` в выемках 321, 322 для продольного пальца располагаются в последних, либо втулки 61, 62 располагаются сначала на продольных пальцах 400`, 410`, и затем узел, состоящих из продольного пальца и втулки, располагается в одной из выемок 321, 322 для продольного пальца. Наряду с втулками, которые показаны на фиг. 3 по 6, здесь могут также применяться втулки согласно фиг. 7, 10, 11 и 12, причем первая область 23, 33 втулки предпочтительно полностью или, по меньшей мере, частично располагается в одном из отверстий поперечного пальца. Выступ 25, 35 расположен в этом случае предпочтительно на наружной поверхности поперечного пальца. Альтернативно предпочтительно вторая область втулки с большим наружным диаметром располагается внутри одного из отверстий поперечного пальца.
Фиг. 15 показывает схематичный трехмерный вид примерного варианта осуществления половины втулки, причем фиг. 16 и 17 показывают дальнейшие виды сбоку этой половины втулки. Половина 50 втулки проходит от первого конца 51 половины втулки до второго конца 52 половины втулки. На первом конце 51 половины втулки, а также на втором конце 52 половины втулки в каждом случае расположено ребро. На первом конце 51 половины втулки расположено ребро 57, а на втором конце 52 половины втулки ребро 53. Между этими ребрами 53, 57 в каждом случае с одинаковым промежутком между собой расположены три дальнейших ребра 54, 55, 56. Ребра 53-57 повышают жесткость или прочность втулки, что может быть предпочтительным в частности при разделенной на две части и таким образом снабженной меньшей механической прочностью втулке. Сверх этого, половина 50 втулки имеет несколько соединительных элементов 58, которые выполнены здесь в виде стержневых элементов, которые могут располагаться в ответном отверстии на другой половине втулки.
Показанная на фиг. 18 по 20 втулка 70 проходит в направлении своей основной протяженности от первого конца 71 до второго конца 72. Втулка 70 имеет радиальную стенку 74, которая радиально окружает пустое пространство 75. Радиальная стенка 74 образует далее наружную окружную поверхность 73. Наружную окружную поверхность 73 следует понимать в частности как радиальную наружную окружную поверхность. Втулка 70 имеет далее первое ребро 76a, второе ребро 76b, третье ребро 76c, четвертое ребро 76d, пятое ребро 76e и шестое ребро 76f. Ребра 76a по 76f расположены на наружной окружной поверхности 73 радиальной окружной стенки 74 и проходят в направлении каждой своей основной протяженности по существу параллельно к оси прохода втулки. Ребра 76a и 76d, а также 76b и 76e, а также 76c и 76f в каждом случае расположены диаметрально друг относительно друга.
Втулка 70 отличается в частности тем, что она может располагаться в выемке для продольного пальца и там наиболее предпочтительно позиционироваться благодаря ребрам 76a по 76f. Сверх этого, втулка 70 благодаря суживающимся к первому концу 71 и ко второму концу 72 ребрам 76a по 76f может наиболее просто вводиться в выемку для продольного пальца. Соответствующая изобретению втулка 10, 10`, 20, 30, 61, 62, 70 благодаря своему расположению в одной, двух или нескольких выемках 130, 132, 321, 322 для продольного пальца является следствием предпочтительного исполнения роторов или лопастей ротора. Временные затраты на монтаж присоединения лопасти, в частности в отношении расположения и закрепления поперечных и продольных пальцев 200, 210, 400, 400`, 410, 410`, 430, 430`, могут сокращаться благодаря тому, что предусмотрены втулки 10, 10`, 20, 30, 61, 62, 70, во много раз и помимо этого улучшать качество лопастей ротора, благодаря тому, что возникают в частности меньшие концентрации напряжений или поверхностные напряжения внутри выемок продольного пальца. В частности в высоконагружаемом присоединении лопасти предпочтительны подобные улучшения, которые могут, среди прочего, приводить к большему сроку службы и/или меньшим циклам технического обслуживания. Кроме того, могут таким образом сокращаться издержки ветроэнергетической установки 100.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
10, 10` втулка
11 первый конец втулки
12 второй конец втулки
13 стенка
14, 14` внутренняя резьба
15 пустое пространство
17 первая область резьбы
18 вторая область резьбы
20 втулка
21 первый конец втулки
22 второй конец втулки
23 первый участок втулки
24 второй участок втулки
25 выступ
26 пустое пространство
30 втулка
31 первый конец втулки
32 второй конец втулки
33 первый участок втулки
34 второй участок втулки
35 выступ
36 кольцо круглого сечения
37 разделительный шов
50 втулка
51 первый конец половины втулки
52 второй конец половины втулки
53 ребро
54 ребро
55 ребро
56 ребро
57 ребро
58 соединительный элемент
61 первая втулка
62 вторая втулка
70 втулка
71 первый конец втулки
72 второй конец втулки
73 наружная окружная поверхность
74 радиальная стенка
75 пустое пространство
76a первое ребро
76b второе ребро
76c третье ребро
76d четвертое ребро
76e пятое ребро
76f шестое ребро
80 поперечный палец
82 выемка на поперечном пальце
84 приклеивание
86 первое отверстие поперечного пальца
88 второе отверстие поперечного пальца
90 юстировочная пластина
100 ветроэнергетическая установка
102 башня
104 гондола
106 ротор
108 лопасти ротора
110 обтекатель
114 проксимальный конец лопасти
130 первая выемка для продольного пальца
132 вторая выемка для продольного пальца
140 выемка для поперечного пальца
200 первый продольный палец
204 наружная резьба
210 второй продольный палец
300, 300` лопасть ротора
310, 310` внутренняя часть лопасти ротора
311 первая выемка для продольного пальца
312 вторая выемка для продольного пальца
313 выемка для поперечного пальца
314 фланец
320, 320` наружная часть лопасти ротора
321 первая выемка для продольного пальца
322 вторая выемка для продольного пальца
323, 323` выемка для поперечного пальца
324 первая выемка для распорной втулки
326 вторая выемка для распорной втулки
328 выемки для поперечного пальца
400, 400` первый продольный палец
410, 410` второй продольный палец
430, 430` поперечный палец
440 второй поперечный палец
450 первая гайка
452 вторая гайка
460 первая распорная втулка
470 вторая распорная втулка
Реферат
Изобретение относится к ротору для ветроэнергетической установки (100), к лопасти (300, 300') ротора для ветроэнергетической установки, к втулке (10, 10', 20, 30, 61, 62, 70) и способу монтажа ротора. Ротор (106) для ветроэнергетической установки (100) по меньшей мере с одной лопастью (108) ротора, которая торцевой стороной соединена с колпаком ротора, лопасть ротора включает в себя проходящую радиально продольной оси лопасти (108) ротора по меньшей мере одну выемку (323, 323') для поперечного пальца, в которой расположен поперечный палец (430, 430'), поперечный палец имеет отверстие поперечного пальца, проходящую параллельно продольной оси лопасти (108) ротора по меньшей мере одну выемку (321, 322) для продольного пальца, выемка (321, 322) для продольного пальца и выемка (323, 323') для поперечного пальца и/или отверстие поперечного пальца имеют общий проход, и продольный палец (400, 400', 410, 410') расположен внутри выемки для продольного пальца и внутри отверстия поперечного пальца, в выемке для продольного пальца расположена втулка (10, 10', 20, 30, 61, 62, 70), продольный палец (400, 400', 410, 410') проходит через осевое отверстие (15, 26) втулки. Втулка (10, 10', 20, 30, 61, 62, 70) проходит от первого конца (11, 21, 31) втулки до второго конца (12, 22, 32) втулки, включая в себя первый участок (23, 33) втулки, прилегающий к первому концу втулки, с первым наружным диаметром и второй участок (24, 34) втулки, прилегающий ко второму концу втулки, со вторым наружным диаметром, первый наружный диаметр отличается от второго наружного диаметра. Изобретение направлено на упрощение монтажа. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 20 ил.
