DE102006001931A1 - Housing for gondola of wind energy plant has frame assembled with wall elements so that interior space thereof is defined at least in part by curved faces for better stability - Google Patents

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Abstract

The housing has a frame (12) with edge (18) and corner (20) elements whereby the interior space formed by the assembled frame and wall elements (14) is defined at least in part by curved faces. The housing can have six faces each defined by four edges with the curvature of the face each running towards the edges.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gondel für eine Windenergieanlage.The The present invention relates to a nacelle for a wind turbine.

Herkömmliche Gondeln für Windenergieanlagen werden aus Kunststoff hergestellt, das mit Metall verstrebt ist. Die Gondel ist an einer tragenden Struktur auf dem Mast der Windenergieanlage befestigt. Die Gondel einer Windenergieanlage wird auch als Maschinenhaus bezeichnet.conventional Gondolas for Wind turbines are made of plastic with metal is ambitious. The gondola is on a supporting structure on the Mast of wind turbine attached. The gondola of a wind turbine is also referred to as a machine house.

Aus DE 103 40 560 ist bekannt, das Maschinenhaus für eine Windenergieanlage in modularer Sandwichbauweise herzustellen. Aus Grundformen für Ecke, Kante und Fläche wird entsprechend der gewünschten Gesamtgröße das Maschinenhaus zusammengesetzt. Die Bauteile in den Grundformen sind miteinander verbindbar und können in Länge, Breite und Höhe angepaßt werden, wobei die Flächen als rechteckige, ebene Teile ausgebildet sind, die auch quadratisch sein können. Als Werkstoff werden faserverstärkte Kunststoffe eingesetzt, die in Sandwichbauweise als Deckschicht auf einem Kern befestigt sind. Die Steifigkeit der Konstruktion in Sandwichbauweise nimmt mit dem Quadrat der Dicke zu.Out DE 103 40 560 It is known to produce the machine house for a wind turbine in modular sandwich construction. From basic shapes for corner, edge and surface, the machine house is assembled according to the desired overall size. The components in the basic shapes are connected to each other and can be adapted in length, width and height, wherein the surfaces are formed as rectangular, planar parts, which may also be square. As a material, fiber-reinforced plastics are used, which are fastened in sandwich construction as a cover layer on a core. The stiffness of the sandwich construction increases with the square of the thickness.

Für Windenergieanlagen und deren Einsatzbedingungen ist die Stabilität der Gondel von besonderer Bedeutung.For wind turbines and their conditions of use, the stability of the nacelle of special Importance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gondel für eine Windenergieanlage bereitzustellen, die bei minimalem Materialeinsatz eine ausreichende Stabilität besitzt.Of the Invention is based on the object, a gondola for a wind turbine provide sufficient, with minimal use of materials sufficient stability has.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Gehäuse mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.According to the invention Task by a housing solved with the features of claim 1. Advantageous embodiments make up the objects the dependent claims.

Die Erfindung betrifft den Aufbau der Gondel einer Windenergieanlage. Das Gehäuse besteht aus einem Rahmen und Wandelementen, wobei der Rahmen sich aus Kantenelementen und Eckelementen zusammensetzt. Im zusammengebauten Zustand von Rahmen und Wandelementen ist die Gondel durch gekrümmte Flächen begrenzt. Die Krümmung der Flächen erzeugt den Vorteil, dass die Wandelemente ebenso wie der Rahmen stabiler gegenüber von außen angreifenden Kräften sind. Im zusammengebauten Zustand wird durch die Krümmung die Stabilität des Maschinenhauses, verglichen mit der Stabilität eines Maschinenhauses, dessen Flächen nicht gekrümmt sind, deutlich erhöht. Dies erlaubt es, für die gegebenen Anforderungen an die Stabilität und Festigkeit des Maschinenhauses leichteres Material einzusetzen, insbesondere kann bei Faserverbundstoffen auf den sonst üblichen Sandwichkern verzichtet werden. Zusammen mit der modularen Bauweise ist das erfindungsgemäße Maschinenhaus für Windenergieanlagen unterschiedlicher Typen einsetzbar.The The invention relates to the construction of the nacelle of a wind turbine. The housing consists of a frame and wall elements, with the frame itself composed of edge elements and corner elements. I'm in the assembled Condition of frame and wall elements, the gondola is limited by curved surfaces. The curvature of the surfaces creates the advantage that the wall elements as well as the frame more stable compared to Outside attacking forces are. In the assembled state is due to the curvature of the stability of the machine house, compared with the stability of a machine house, whose surfaces not curved are significantly increased. This allows for the given requirements for the stability and strength of the machine house use lighter material, in particular can in fiber composites on the usual Sandwich core be waived. Along with the modular design is the machine house according to the invention for wind turbines different types can be used.

In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzen die Kantenelemente eine Krümmung in Längsrichtung. Das an dem Maschinenhaus angeordnete Kantenelement ist dabei so orientiert, dass die Wölbung nach außen weist. Auch das Wandelement selbst besitzt bevorzugt eine Wölbung, wobei das Wandelement im montierten Zustand so orientiert ist, dass die Wölbung nach außen weist und durch die Wölbung der Innenraum vergrößert wird.In In a preferred embodiment, the edge elements have a curvature longitudinal. The arranged on the machine house edge element is so oriented that the vaulting after Outside has. Also, the wall element itself preferably has a curvature, wherein the wall element in the assembled state is oriented so that the curvature after Outside points and by the curvature of the Interior is enlarged.

Die Grundgeometrie der Gondel besitzt sechs Flächen, die jeweils von vier Kanten begrenzt sind. Die Wölbung erfolgt zu den Kanten hin, sodass die gekrümmten Flächen zu den Kanten hin gewölbt sind.The Basic geometry of the gondola has six surfaces, each of four Edges are limited. The vault takes place towards the edges, so that the curved surfaces are arched towards the edges.

Bevorzugt lassen sich an dem Maschinenhaus zwei unterschiedliche Krümmungen definieren. Ausgehend von einer ungefähren Quaderform für das Maschinenhaus läßt sich eine Längsrichtung und eine Umfangsrichtung unterscheiden, wobei die Längsachse des Maschinenhauses ungefähr mit der Rotorwelle zusammenfällt. In Umfangsrichtung besitzt das Maschinenhaus eine erste Krümmung der Flächen, während in Längsrichtung eine zweite Krümmung der Fläche vorliegt. Für die praktische Ausführung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die erste Krümmung stärker ist, als die zweite Krümmung. Eine Krümmung sei als stärker bezeichnet, wenn sie einen kleineren Krümmungsradius besitzt.Prefers let two different curvatures on the machine house define. Starting from an approximate cuboid shape for the nacelle let yourself a longitudinal direction and a circumferential direction, wherein the longitudinal axis of the machine house approximately coincides with the rotor shaft. In the circumferential direction, the machine house has a first curvature of the surfaces, while in longitudinal direction a second curvature the area is present. For the practical execution has proven to be particularly advantageous when the first curvature stronger is, as the second curvature. A curvature be said to be stronger, if they have a smaller radius of curvature has.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Kanten- und bevorzugt auch die Eckelemente rohrförmig ausgebildet. Hierdurch wird im besonderen Maße die Stabilität des Maschinengehäuses unterstützt. Ein mit rohrförmigen Elementen ausgebildeter Rahmen kann angreifende Kräfte besser ableiten und verteilen. Die rohrförmigen Kantenelemente sind bevorzugt aus einer Innen- und einer Außenlage aufgebaut, die im äußeren Bereich flächig miteinander verbunden sind und in einem mittleren Bereich einen Hohlraum begrenzen, der leer (mit Luft gefüllt) oder mit einem Kunststoffschaum gefüllt sein kann.In In a particularly preferred embodiment, the edge and are preferred also the corner elements tubular educated. As a result, the stability of the machine housing is supported in a particular degree. One with tubular Elements trained framework can better attacking forces derive and distribute. The tubular edge elements are preferably constructed of an inner and an outer layer, in the outer region flat with each other are connected and define a cavity in a central area, the empty one (filled with air) or can be filled with a plastic foam.

In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt das Kantenelement zwei sich entlang dem Kantenelement erstreckende Anlageflächen, die zur Befestigung der angrenzenden Wandelemente dienen.In In a preferred embodiment, the edge element has two along the edge element extending contact surfaces, which are used to attach the serve adjacent wall elements.

In bevorzugter Ausgestaltung ist mindestens ein Wandelement aus einem Stück hergestellt. Der einstückige Aufbau des Wandelements besitzt den Vorteil, dass dieses Bauteil besser zur Stabilität beitragen kann. Um jedoch Zugang zu dem Maschinenhaus und den darin befindlichen Elementen zu erhalten, wird mindestens ein Wandelement aus mehreren Teilwandelementen hergestellt.In a preferred embodiment, at least one wall element is made of one piece. The one-piece construction of the wall element has the advantage that this component can contribute better to the stability. However, to access the machinery To obtain house and the elements therein, at least one wall element is made of several partial wall elements.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Rahmen aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt. Ebenso sind bevorzugt auch die Wandelemente aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt.In In a preferred embodiment, the frame is made of a fiber-reinforced plastic produced. Likewise, the wall elements are preferably also made of one fiber reinforced Made of plastic.

Der Aufbau des Maschinenhauses wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert.Of the Construction of the machine house is explained below with reference to the figures.

Es zeigt:It shows:

1 ein erfindungsgemäßes Maschinenhaus in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne, 1 an inventive machine house in a perspective view obliquely from the front,

2 eine Detailansicht zu einem Kantenelement im Schnitt, 2 a detailed view of an edge element in section,

3 eine Detailansicht zu einem Eckelement im Ausschnitt und 3 a detail view of a corner element in the neck and

4 eine Detailansicht zu einem Anbauteil. 4 a detailed view of an attachment.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Maschinengehäuses 10 mit einem Rahmen 12 und Seitenflächen 14. Der Rahmen 12 besteht aus Kantenelementen 18, die an ihren Enden jeweils über Eckelemente 20 miteinander verbunden sind. Jede der Seitenflächen 14 wird von vier Kantenelementen 18 und vier Eckelementen 20 begrenzt. Wie bereits aus der perspektivischen Ansicht in 1 ersichtlich, sind die Kantenelemente 18 nach außen gewölbt. 1 shows a perspective view of a machine housing 10 with a frame 12 and side surfaces 14 , The frame 12 consists of edge elements 18 , which at their ends each have corner elements 20 connected to each other. Each of the side surfaces 14 is made up of four edge elements 18 and four corner elements 20 limited. As already from the perspective view in 1 can be seen, the edge elements 18 arched outwards.

In der XY-Ebene, also bei den im Wesentlichen horizontal verlaufenden Wandelementen, sind die Kantenelemente nach außen gewölbt. Dies bedeutet, dass das Kantenelement 21 beispielsweise nach außen gewölbt ist. Es liegt also eine Krümmung in der XY-Ebene vor, wobei die Mitte der Kante 21 weiter auf der negativen Y-Achse liegt als die mit den Eckelementen verbundenen Enden. Ferner ist die Kante 21 auch in der XZ-Ebene gewölbt, wobei die Mitte der Kante 21 stärker negative Z-Werte besitzt, als die Enden.In the XY plane, that is to say in the case of the essentially horizontally extending wall elements, the edge elements are arched outward. This means that the edge element 21 is curved, for example, to the outside. So there is a curvature in the XY plane, with the middle of the edge 21 further on the negative Y-axis than the ends connected to the corner elements. Further, the edge 21 also arched in the XZ plane, being the middle of the edge 21 has stronger negative Z values than the ends.

Grundsätzlich ist ein Kantenelement stets in den beiden Ebenen der angrenzenden Seitenflächen nach außen, vom Mittelpunkt der Gondel fort, gewölbt.Basically an edge element always in the two planes of the adjacent side surfaces Outside, away from the center of the gondola, arched.

Wie in 1 ebenfalls zu erkennen, können die Seitenwände 14 des Maschinenhaus eine unterschiedliche Ausgestaltung besitzen. Beispielsweise ist die Seitenwand 22 an der Stirnseite des Maschinenhauses zweiteilig ausgebildet und besitzt eine Öffnung 24, durch die die Rotorwelle geführt ist. Auf der Oberseite des Maschinenhauses ist das Wandelement 26 mehrteilig ausgebildet (26, 27, 29) und ein Teilelement 26 ist mit einer Luke oder Öffnung 28 versehen. Alternativ kann für das Teilelement 29 beispielsweise ein modulares Anbauteil 31, vgl. 4, vorgesehen sein. Das Anbauteil 31 dient beispielsweise zur Aufnahme eines Kühlers, um Wärme aus dem Maschinenhaus abzuführen. Das Anbauteil 31 besitzt im Wesentlichen eine trapezförmige Vorder- und Rückseite 33, 35 mit flachen Seitenwänden 37 und 39 sowie einer Abdeckung 41. Zur Verbindung mit dem Wandelement 26 ist an jeder Wand ein abstehender Befestigungsabschnitt 43 vorgesehen.As in 1 Also, the side walls can be seen 14 of the machine house have a different design. For example, the sidewall 22 formed on the front side of the machine house in two parts and has an opening 24 through which the rotor shaft is guided. On the top of the machine house is the wall element 26 formed in several parts ( 26 . 27 . 29 ) and a subelement 26 is with a hatch or opening 28 Mistake. Alternatively, for the subelement 29 For example, a modular attachment 31 , see. 4 , be provided. The attachment 31 serves for example to receive a radiator to dissipate heat from the machine house. The attachment 31 has essentially a trapezoidal front and back 33 . 35 with flat side walls 37 and 39 and a cover 41 , For connection to the wall element 26 is on each wall a protruding attachment section 43 intended.

2 zeigt eine Detailansicht A, die einem Schnitt durch ein oberes Kantenelement in der YZ-Ebene entspricht. Das Kantenelement 18 besitzt einen Hohlraum 32, der sich entlang der Längsrichtung des Kantenelements 18 erstreckt. Der Hohlraum 32 wird durch eine Innenlage 34 und eine Außenlage 36 des Kantenelements 18 begrenzt. Innenlage und Außenlage sind in ihrem Randbereich di rekt angrenzend an den Hohlraum 32 flächig miteinander verbunden. Außenlage 36 besitzt zwei Anlagenflächen 38, an denen jeweils ein Seitenwandelement 14 befestigt ist. 2 shows a detail view A, which corresponds to a section through an upper edge element in the YZ plane. The edge element 18 has a cavity 32 extending along the longitudinal direction of the edge element 18 extends. The cavity 32 is through an inner layer 34 and an outer layer 36 of the edge element 18 limited. Inner layer and outer layer are in its edge region di rectly adjacent to the cavity 32 flat connected. backsheet 36 has two plant areas 38 , to each of which a side wall element 14 is attached.

3 zeigt ein Eckelement 20 in einer perspektivischen Ansicht. Das Eckelement 20 ist mit drei Kantenelementen 42, 44 und 46 verbunden, die im Wesentlichen paarweise orthogonal zueinander stehen. 3 shows a corner element 20 in a perspective view. The corner element 20 is with three edge elements 42 . 44 and 46 connected substantially in pairs orthogonal to each other.

Die erfindungsgemäße Wölbung der Kantenelemente führt zu einer Verstärkung der Stabilität des gesamten Maschinenhauses. So kann mit geringerem Materialeinsatz die gleiche Stabilität erreicht werden, bei der Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen kann das sonst übliche Trägermaterial entfallen.The curvature of the invention Edge elements leads to a reinforcement stability of the entire machine house. So can with less material use the same stability be achieved when using fiber reinforced plastics can the usual Carrier material omitted.

Ein besonderer Vorteil des modularen Aufbaus des Maschinengehäuses besteht darin, dass durch Änderung der Länge der Kanten, der Größe der Seiten-/Wandflächen und durch Änderung der Winkel der Eckelemente sich ein Maschinenhaus in beliebiger Größe und mit beliebigen Abmessungen herstellen läßt. Für die Fertigung bedeutet dies, dass bei faserverstärkten Kunststoffen die gesamte Gondel lediglich eine Negativform für die Wandelemente und eine Negativform für die Kantenelemente benötigt. Für die Eckelemente können separate Negativformen vorgesehen sein, oder diese werden durch Kantenelemente hergestellt.One particular advantage of the modular structure of the machine housing consists in that by change the length the edges, the size of the side / wall surfaces and by change the angle of the corner elements is a nacelle in any Size and with can produce any dimensions. For manufacturing this means that at fiber reinforced Plastics the entire nacelle only a negative mold for the wall panels and a negative form for the edge elements needed. For the Corner elements can be provided separate negative forms, or these are by edge elements produced.

Claims (17)

Gehäuse für die Gondel einer Windenergieanlage, mit • einem Rahmen (12), der aus Kantenelementen (18) und Eckelementen (20) besteht, und • Wandelementen (14), die von dem Rahmen (12) gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein im zusammengesetzten Zustand von Rahmen (12) und Wandelementen (14) gebildeter Innenraum mindestens teilweise durch gekrümmte Flächen begrenzt ist.Casing for the nacelle of a wind turbine, with • a frame ( 12 ) consisting of edge elements ( 18 ) and corner elements ( 20 ), and • wall elements ( 14 ), of the frame ( 12 ), characterized in that in the assembled state of frames ( 12 ) and wall elements ( 14 ) formed interior is at least partially limited by curved surfaces. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenelemente (18) in ihrer Längsrichtung eine Krümmung aufweisen.Housing according to claim 1, characterized in that the edge elements ( 18 ) have a curvature in their longitudinal direction. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandelemente (14) eine Krümmung besitzen.Housing according to claim 1 or 2, characterized in that the wall elements ( 14 ) have a curvature. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse sechs Flächen besitzt, die jeweils von vier Kanten begrenzt sind, wobei die Krümmung der Fläche jeweils zu den Kanten hin erfolgt.casing according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the housing has six surfaces, each bounded by four edges, the curvature of the area in each case towards the edges. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung eine erste Krümmung der Flächen vorliegt.casing according to one of the claims 1 to 4, characterized in that in the circumferential direction a first curvature the surfaces is present. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung eine zweite Krümmung der Flächen vorliegt.casing according to one of the claims 1 to 5, characterized in that in the longitudinal direction, a second curvature of surfaces is present. Gehäuse nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Krümmung stärker als die zweite Krümmung ist.casing according to one of the claims 5 or 6, characterized in that the first curvature stronger than the second curvature is. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenelemente (18) rohrförmig ausgebildet sind.Housing according to one of claims 1 to 7, characterized in that the edge elements ( 18 ) are tubular. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckelemente (20) rohrförmige Abschnitte besitzen.Housing according to one of claims 1 to 8, characterized in that the corner elements ( 20 ) have tubular sections. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kantenelemente (18) einen Hohlraum (32) aufweist, der sich entlang dem Kantenelement erstreckt.Housing according to one of claims 1 to 8, characterized in that each of the edge elements ( 18 ) a cavity ( 32 ) extending along the edge member. Gehäuse nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kantenelemente (18) eine Innen- und eine Außenlage (34, 36) besitzt, die im äußeren Bereich flächig miteinander verbunden sind und in einem mittleren Bereich den Hohlraum (32) bilden.Housing according to one of claims 8 to 10, characterized in that each of the edge elements ( 18 ) an inner and an outer layer ( 34 . 36 ), which are connected to one another in the outer area flat and in a central region of the cavity ( 32 ) form. Gehäuse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kantenelemente (18) zwei sich in Längsrichtung erstreckende Anlageflächen (38) besitzt, die zur Befestigung der angrenzenden Wandelemente (14) dienen.Housing according to claim 10 or 11, characterized in that each of the edge elements ( 18 ) two longitudinally extending contact surfaces ( 38 ), which is used for fastening the adjacent wall elements ( 14 ) serve. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wandelemente (14) aus einem Stück hergestellt ist.Housing according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one of the wall elements ( 14 ) is made in one piece. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wandelemente aus mehreren Teilwandelementen besteht.casing according to one of the claims 1 to 13, characterized in that at least one of the wall elements consists of several partial wall elements. Gehäuse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Teilwandelemente eine Tür und/oder eine Luke aufweist.casing according to claim 14, characterized in that at least one the partial wall elements a door and / or hatch. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (12) aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.Housing according to one of claims 1 to 15, characterized in that the frame ( 12 ) is made of a fiber-reinforced plastic. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandelemente (14) aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sind.Housing according to one of claims 1 to 16, characterized in that the wall elements ( 14 ) are made of a fiber-reinforced plastic.
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