DE102014008558A1

DE102014008558A1 - Rotorblattanschluss

Info

Publication number: DE102014008558A1
Application number: DE102014008558.9A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Kantelberg
Original assignee: WINDNOVATION ENGINEERING SOLUTIONS GmbH
Current assignee: WINDNOVATION ENGINEERING SOLUTIONS GmbH
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-29
Also published as: DE102014008558B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotorblattanschluss für ein Rotorblatt an einer Rotornabe oder einem Blattlager einer Windkraftanlage aufweisend eine Vielzahl von Inserts, die in axialer Richtung zum Rotorblatt und beabstandet zueinander im Blattwurzelbereich im Rotorblatt angeordnet sind und über die jeweils eine Verbindung zu einem entsprechenden Anschluss an der Rotornabe oder dem Blattlager unter Vorspannung mittels eines Bolzens herstellbar ist, wobei die Verbindung zwischen dem Bolzen (5) und dem Insert (3) über eine Dehnhülse (4) hergestellt ist, und die Dehnhülse (4) eine Verbindung mit dem Insert (3) im blattwurzelendseitigen Bereich des Inserts (3) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotorblattanschluss, insbesondere für laminierte Rotorblätter an der Rotornabe von Windenergieanlagen unter Nutzung von in der Rotorblattwurzel angeordneten Inserts, die mit Bolzen in axialer Richtung zum Rotorblatt verlaufend bei der Montage unter Vorspannung mit der Rotornabe oder einem Blattlager verbunden werden.
Ein derartiger Rotorblattanschluss ist aus der DE 60 2004 008 070 T2 bekannt. Hier werden Inserts aus Metall, hochfestem Kunststoff oder aus Polymer-Verbundwerkstoffen von zylindrischer Form mit einem querschnittverjüngten Verlängerungsabschnitt in axialer Richtung zum Rotorblatt in der Rotorblattwurzel durch Verkleben angeordnet. Durch einen gewindefreien Abschnitt eingangsseitig in die Inserts werden die eingeschraubten Bolzen bei der Montage unter Zugspannung gesetzt und sorgen so für eine feste Verbindung mit der Rotornabe.
Der Rotorblattanschluss gemäß der DE 10 2011 051 172 A1 verwendet in axiale Richtung zum Rotorblatt geteilt ausgebildete Inserts mit einem Insertkörper, der außen Erhebungen oder Noppen aufweist, und einem Insertkopf, die miteinander verbunden sind und deren Außenmantel von einem Gewebeschlauch umhüllt ist. Der Insertkopf weist ein Innengewinde für den Befestigungsbolzen auf, so dass auch hier der Bolzen bei der Montage unter Zugspannung gesetzt werden kann.
Die Vorspannung der Blattanschlussverbindung bewirkt eine elastische Stauchung der Inserts im Bereich zwischen der Flanschfläche der Rotornabe, was zu zusätzlichen Belastungen in der Übergangsfläche zwischen Insert und dem Laminat des Rotorblattes führt.
Weiter ist es aus der US 4 915 590 bekannt, Inserts in Form von Stangen in axialer Richtung des Rotorblattes im Rotorblatt anzuordnen, wobei nur ein Abschnitt des Inserts mit dem Rotorblatt verbunden ist, so dass eine Ausdehnung zu einer Vorspannung bei der Montage führt.
Aufgrund der hohen Belastungen, die der Blattanschluss bei heutigen Windrädern ausgesetzt ist, ist der nicht mit dem Rotorblatt verbundene Abschnitt der Stangen, der mit bis zu 85% angegeben wird, nicht in der Lage, eine sichere Anbindung des Rotorblattes an der Blattnarbe zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Belastungen, insbesondere die Schubspannung in der Übergangsfläche zwischen dem Insert und dem Laminat zu verringern. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird bei einem Rotorblattanschluss für ein Rotorblatt an einer Rotornarbe einer Windkraftanlage, der eine Vielzahl von Inserts aufweist, die in axialer Richtung zum Rotorblatt und beabstandet zueinander im Blattwurzelbereich im Rotorblatt angeordnet sind und über die jeweils eine Verbindung zu einem entsprechenden Anschluss an der Rotornabe oder einem Blattlager unter Vorspannung mittels eines Bolzens herstellbar ist, vorgeschlagen, dass die Verbindung zwischen dem Bolzen und dem Insert über eine Dehnhülse hergestellt ist und die Dehnhülse eine Verbindung mit dem Insert im blattwurzelendseitigen Bereich des Inserts aufweist.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Insert mindestens Blattwurzelendseitig eine stirnseitige Öffnung auf und die Dehnhülse ist im Insert angeordnet, wobei die Dehnhülse mit ihrem im Blattwurzelendbereich liegenden fußseitigen Ende mit dem Insert verbunden ist und das kopfseitige Ende der Dehnhülse über eine Verbindung mit dem in die Dehnhülse durch die Öffnung eingeführten oder durch die Dehnhülse hindurchgeführten Bolzen verfügt.
Das fußseitige Ende der Dehnhülse stützt sich dabei auf einer Innenwulst des Inserts ab oder ist mit dem Insert verschraubt oder die Dehnhülse und das Insert sind aus einem Stück gefertigt.
Wird von der Abstützung der Dehnhülse auf der Innenwulst Gebrauch gemacht, muss die Dehnhülse in das Insert eingebracht werden, bevor das Insert in das Laminat eingebettet wird. Ein Austausch ist nicht möglich.
Für den kopfseitigen Anschluss des Bolzens an die Dehnhülse sind erfindungsgemäß zwei bevorzugte Formen vorgesehen:

Der Bolzen ist mit dem kopfseitigen Ende der Dehnhülse verschraubt oder
der Bolzen ist durch die Dehnhülse hindurchgeführt und stützt sich mit seinem Bolzenkopf auf dem kopf- und stirnseitigen Rand der Dehnhülse ab.
Letztere Ausführung verlangt ebenfalls das Einsetzen des Bolzens in die Dehnhülse vor dem Einbetten der Dehnhülse in das Laminat.
Der vorgeschlagene Rotorblattanschluss vermeidet eine Stauchung der äußeren Insertfläche durch die Vorspannung und verbessert außerdem die Betriebsfestigkeit des Anschlussbolzens in erheblichem Maße.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Insert in das Rotorblatt in der vollen Länge eingeklebt oder einlaminiert werden kann.
Wenn bei einer speziellen weiteren Ausgestaltung das Insert geringfügig blattwurzelendseitig aus der Blattwurzel herausragt, vorzugsweise einige Millimeter, was Möglichkeiten für eine Bearbeitung des Inserts schafft, ist dieser geringfügige Abschnitt nicht in die Einklebung oder das Einlaminieren einbezogen.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Dehnhülse, wenn sie als selbstständiges Teil ausgeführt ist, gegenüber dem Insert eine Verdrehsicherung aufweist. Diese kann relativ schwach ausgelegt sein, solange die Bolzen bei der Montage hydraulisch, d. h. drehmomentenfrei vorgespannt werden.
Grundsätzlich sind alle üblichen Methoden der Verdrehsicherung realisierbar, wobei bei einer Bolzenmontage mit Drehmoment eine Verdrehsicherung mit Formschluss zu bevorzugen ist.
In weiterer Ausgestaltung des Rotorblattanschlusses ist vorgesehen, dass das Insert außen eine prismatische Form und innen eine zylinderförmige oder eine der Außenform entsprechende prismatische Form aufweist.
Beim Verspannen der Bolzen wird nunmehr nicht mehr die Vorspannung der Rotorblattanschlussverbindung mittels der Bolzen allein hergestellt, was beim Stand der Technik zur besagten Stauchung der Inserts im Bereich zwischen dem Anschluss an der Rotornabe und der Verbindung Bolzen/Insert und damit zu zusätzlichen Schubspannungen führt, sondern die Vorspannung wird durch die Bolzen und die Dehnhülsen erzeugt und wirkt auf die Inserts erst Blattwurzelendseitig, so dass eine Stauchung der Inserts ausgeschlossen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Zeichnung erläutert werden.
1 zeigt einen Ausschnitt eines bevorzugten Rotorblattanschlusses mit dem Rotorblatt 1, mit dem Anschluss 2 der Rotornabe bzw. des Pitchlagers und mit dem eine Verbindung zwischen Rotorblatt 1 und Anschluss 2 herstellenden Bolzen 5.
In das Rotorblatt 1 ist im Blattwurzelbereich in axialer Richtung zum Rotorblatt das zylinderförmige Insert 3 in der vollen Insertlänge eingeklebt. Dadurch wird eine hohe Belastbarkeit der Verbindung Insert 3 – Rotorblatt 1 garantiert.
Die Verbindung zwischen dem Bolzen 5 und dem Insert 3 ist über die Dehnhülse 4 hergestellt. Dazu weist das Insert 3 Blattwurzelendseitig die stirnseitige Öffnung 3.1 mit der Innenwulst 7 auf. Die Dehnhülse 4 ist im Insert 3 angeordnet und stützt sich mit ihrem fußseitigen Ende 4.1 auf der Innenwulst 7 des Inserts 3 ab. Das kopfseitige Ende 4.2 der Dehnhülse 4 verfügt über eine Verbindung 6 mit dem in die Dehnhülse 4 durch die Öffnung 3.1 eingeführten Bolzen 5, hier eine Schraubverbindung.
Ferner ist die Dehnhülse 4 gegenüber dem Insert 3 verdrehgesichert angeordnet.
Um das Rotorblatt 1 mit der Rotornabe zu verbinden sind eine Vielzahl der vorab beschriebenen Anschlüsse beabstandet zueinander im Blattwurzelbereich im Rotorblatt 1 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Rotorblatt
2: Anschluss der Rotornabe
3: Insert
3.1: stirnseitige Öffnung des Inserts Blattwurzelendseitig
4: Dehnhülse
4.1: fußseitiges Ende der Dehnhülse
4.2: kopfseitiges Ende der Dehnhülse
5: Bolzen
6: Verbindung Bolzen/Dehnhülse
7: Innenwulst

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 602004008070 T2 [0002]
DE 102011051172 A1 [0003]
US 4915590 [0005]

Claims

Rotorblattanschluss für ein Rotorblatt an einer Rotornabe oder einem Blattlager einer Windkraftanlage aufweisend eine Vielzahl von Inserts, die in axialer Richtung zum Rotorblatt und beabstandet zueinander im Blattwurzelbereich im Rotorblatt angeordnet sind und über die jeweils eine Verbindung zu einem entsprechenden Anschluss an der Rotornabe oder dem Blattlager unter Vorspannung mittels eines Bolzens herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Bolzen (5) und dem Insert (3) über eine Dehnhülse (4) hergestellt ist, und die Dehnhülse (4) eine Verbindung mit dem Insert (3) im blattwurzelendseitigen Bereich des Inserts (3) aufweist.
Rotorblattanschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) mindestens Blattwurzelendseitig eine stirnseitige Öffnung (3.1) aufweist und die Dehnhülse (4) im Insert (3) angeordnet ist, wobei die Dehnhülse (4) mit ihrem im Blattwurzelendbereich liegenden fußseitigen Ende (4.1) mit dem Insert (3) verbunden ist und ihr kopfseitiges Ende (4.2) über eine Verbindung (6) mit dem in die Dehnhülse (4) durch die Öffnung (3.1) eingeführten oder durch die Dehnhülse (4) hindurchgeführten Bolzen (5) verfügt.
Rotorblattanschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fußseitige Ende (4.1) der Dehnhülse (4) sich auf einer Innenwulst (7) des Inserts (3) abstützt oder das fußseitige Ende (4.1) der Dehnhülse (4) mit dem Insert (3) verschraubt ist.
Rotorblattanschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fußseitige Ende (4.1) der Dehnhülse (4) mit dem Insert (3) verbunden ist, indem die Dehnhülse (4) und das Insert (3) aus einem Stück gefertigt sind.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülse (4) gegenüber dem Insert (3) eine Verdrehsicherung aufweist.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5) mit dem kopfseitigen Ende (4.2) der Dehnhülse (4) verschraubt ist oder der Bolzen (5) durch die Dehnhülse (4) hindurchgeführt ist und sich mit seinem Bolzenkopf auf dem kopf- und stirnseitigen Rand der Dehnhülse (4) abstützt.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) geringfügig blattwurzelendseitig aus der Blattwurzel herausragt.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im Rotorblatt (1) befindliche Abschnitt des Inserts (3) in das Rotorblatt (1) in der vollen Länge eingeklebt oder einlaminiert ist.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) in axialer Richtung zum Rotorblatt (1) außen eine zylinderförmige oder prismatische Form und innen eine zylinderförmige oder eine der Außenform entsprechende prismatische Form aufweist.
Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülse (4) in ihrer Außenform der Innenform des Inserts (3) folgt.