DE102007020339B4

DE102007020339B4 - Rotorblatt für eine Windturbine

Info

Publication number: DE102007020339B4
Application number: DE102007020339.1A
Authority: DE
Inventors: Florian Doorenspleet; Rainer Arelt; Enno Eyb
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: LM WIND POWER A/S, DK
Priority date: 2006-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2027-05-01
Also published as: CN101063437B; US7517194B2; DK200700639A; CN101063437A; DE102007020339A1; US20070253819A1; DK178388B1

Abstract

Rotorblatt für eine Windturbine, aufweisend
eine erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) in einer Wand eines Blattwurzelabschnitts (400), wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen ersten Durchmesser aufweist;
eine zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) in der Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher verschieden von dem ersten Durchmesser ist,
wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) und die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) versetzt in Längsrichtung des Rotorblatts (40) angeordnet sind, und
mehrere Längsbohrungen (432 und 434) in der Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die mehreren Längsbohrungen (432 und 434) jeweils von einem Blattflansch (410) zu einer entsprechenden einer der ersten Gruppe mehrerer Radialbohrungen und der zweiten Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442 und 444) verlaufen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windturbine und insbesondere die Konfiguration des Wurzelabschnitts dieses Rotorblatt. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Windturbine mit diesem Rotorblatt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Neben dem aerodynamischen Design eines Windturbinen-Rotorblatts werden die Qualität und das Gewicht der Rotorblätter wesentlich durch die Ausführung des Blattanschlusses zur Rotornabe, das heißt den Blattwurzelabschnitt, bestimmt. Was die Auslegung des Blattanschlusses zur Rotornabe so schwierig macht, ist die Lastübertragung von der Faserverbundstruktur des Rotorblatts auf die Metallstruktur der Rotornabe. Eine solche Lastübertragung ist grundsätzlich schwierig wegen der sehr unterschiedlichen Eigenschaften der beteiligten Materialien. Ein bekanntes Verfahren zur Befestigung der Rotorblätter an der Nabe ist die Bildung von T-Bolzen- oder Querbolzenverbindungen zwischen der Blattwurzel und der Nabe.
Die Rotorlasten konzentrieren sich jedoch am Blattwurzelabschnitt und an der Rotornabe. Außerdem zeigen die Rotorlasten ein sehr dynamisches Lastspektrum. Dementsprechend müssen bestimmte Entwurfstoleranzen sowohl für die Bolzen als auch für das Wurzellaminat im Blatt-/Nabenanschluss beachtet werden. Insbesondere können die Entwurfstoleranzen für die Blattbolzen überschritten werden, so dass eine größere Anzahl von Bolzen für ein bestimmtes Lastspektrum erforderlich ist. Durch Erhöhen der Anzahl von Bolzen verringert sich jedoch die verbleibende Menge an Wurzellaminat zwischen benachbarten T-Bolzenverbindungen. Als Folge kann der Blattwurzelanschluss eventuell nicht ausreichen, um extremen Lasten standzuhalten, so dass der Blattwurzelanschluss beschädigt werden kann oder gar abreißen kann. Die vorstehenden Überlegungen sind besonders kritisch in Fällen, wo eine Nachrüstung vorhandener Turbinen mit größeren Rotorblättern geplant ist.
Zum Stand der Technik, wird beispielhaft auf die Druckschrift DE 602 02 796 T2 hingewiesen, welche eine Vorrichtung zum Verbinden einer Platte und einer beliebigen Struktur betrifft, zwischen denen starke Kräfte übertragen werden müssen. Ferner wird auf die Druckschrift DE 197 33 372 C1 hingewiesen. Die Druckschrift DE 197 33 372 C1 betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage mit mindestens einer im Bereich der Rotorblattwurzel angeordneten, sich im Wesentlichen quer zur Längsachse des Rotorblatts erstreckenden Ausnehmung zur Aufnahme eines Querbolzens, der zum Anschluss des Rotorblatts an eine Rotornabe einer Windenergieanlage mit einem Zugelement verbindbar ist. Darüber hinaus wird auf die Druckschrift DE 31 03 710 C2 hingewiesen, welche ein Rotorblatt in Schalenbauweise mit einer Blattschale aus faserverstärktem Kunststoff betrifft, wobei die Fasern wenigstens im Bereich der Blattvorderkante (Blattnase) in Blattlängsrichtung sich erstreckende Unidirektionalfaserstränge bilden und diese über den Bereich des Blattflügels hinaus in die für den Blattanschluss bestimmte Schalenwurzel verlaufen. Des Weiteren wird auf die Druckschrift DE 29 37 895 A1 hingewiesen, welche ein Windturbinenblatt betrifft, das einen Holm und eine Schale aus einer faserverstärkten Matrix hat und bei dem der Holm an der Nabe über einen Blatthalterungsaufbau befestigt ist. Zudem wird auf die Druckschrift WO 01/42 647 A2 hingewiesen, welche einen Rotor für eine Windkraftanlage betrifft, wobei der Rotor eine Nabe mit einem Kopplungsmittel zur lösbaren starren Kopplung der Nabe umfasst.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen wird ein Rotorblatt für eine Windturbine bereitgestellt, das eine erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen in einer Wand eines Blattwurzelabschnitts aufweist, wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen ersten Durchmesser aufweist. Ferner weist das Rotorblatt eine zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen in der Wand des Blattwurzelabschnitts auf, wobei die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher verschieden von dem ersten Durchmesser ist, wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen und die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen versetzt in Längsrichtung des Rotorblatts angeordnet sind. Außerdem weist das Rotorblatt mehrere Längsbohrungen in der Wand des Blattwurzelabschnitts auf, wobei die mehreren Längsbohrungen jeweils von einem Blattflansch zu einer entsprechenden einer der ersten Gruppe mehrerer Radialbohrungen und der zweiten Gruppe mehrerer Radialbohrungen verlaufen.
Wegen der vorstehend beschriebenen Konfiguration der Blattwurzel sind die Radialbohrungen in Blattlängenrichtung des Rotorblatts mit einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Daher kann die Anzahl der Bolzen für einen gegebenen Blattwurzeldurchmesser erhöht werden, während gleichzeitig noch ausreichend Wurzellaminat zwischen benachbarten Radialbohrungen vorhanden ist, so dass die Querbolzenverbindung auch extremen Belastungen standhalten kann. Daher werden die Rotorlasten auf mehr Schrauben verteilt, und aufgrund der versetzten Anordnung sind ausreichende Wurzellaminattoleranzen sichergestellt. Insbesondere können größere Rotorblätter an bestehenden Windturbinen installiert werden, ohne eine aufwändige Neukonstruktion von Nabe, Pitch-Lager und Blattwurzel zu erfordern. Somit können der Rotordurchmesser und die Windklasse einer bestehenden Turbine mit relativ geringem Aufwand optimiert werden.
Weitere Aspekte, Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Windturbinen-Rotorblatt bereitgestellt, das in einem Blattwurzelabschnitt desselben eine erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen in einer Wand des Blattwurzelabschnitts aufweist, wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen ersten Durchmesser aufweist. Ferner weist der Blattwurzelabschnitt des Windturbinen-Rotorblatts eine zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen in der Wand des Blattwurzelabschnitts auf, wobei die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher verschieden von dem ersten Durchmesser ist, wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen und die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen versetzt in Längsrichtung des Rotorblatts angeordnet sind. Des Weiteren weist der Blattwurzelabschnitt des Windturbinen-Rotorblatts mehrere Längslöcher auf, wobei jedes Längsloch ein Nabenende des Rotorblatts und ein Radialloch verbindet, wobei die mehreren Längslöcher eine erste Gruppe von kurzen Löchern und eine zweite Gruppe von langen Löchern umfassen, so dass die zu der ersten Gruppe von kurzen Löchem gehörenden Radiallöcher und die zu der zweiten Gruppe von langen Löchern gehörenden Radiallöcher mit einem bestimmten Abstand voneinander in Längsrichtung des Rotorblatts angeordnet sind.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind benachbarte Radialbohrungen in Längsrichtung mit einem Abstand vom 0,5- bis 10-fachen des Durchmessers einer Radialbohrung voneinander angeordnet. Dadurch ist der Abstand zwischen benachbarten Radialbohrungen dazu ausgelegt, eine ausreichende strukturelle Festigkeit zur Aufnahme extremer Lasten zu bieten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser der Radialbohrungen nahe dem Nabenende des Rotorblatts kleiner als der Durchmesser der vom Nabenende des Rotorblatts entfernten Radialbohrungen. Dadurch wird die Menge des Wurzellaminats zwischen einer Radialbohrung nahe dem Nabenende und einer benachbarten Längsbohrung, die zu einer vom Nabenende entfernten Radialbohrung verläuft, im Vergleich zu dem Fall, dass alle Radialbohrungen denselben Durchmesser aufweisen, erhöht. Als Folge wird der Wurzel-/Nabenanschluss weiter verstärkt und kann höhere Lasten aufnehmen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Windturbine mit mindestens einem Rotorblatt bereitgestellt. Das Rotorblatt ist mit einer T-Bolzenverbindung an der Nabe befestigt, wobei die T-Bolzenverbindung Befestigungsbolzen, die in Längsbolzenlöcher in der Blattwurzel des Rotorblatts eingesteckt sind, und Querbolzen aufweist, die in Radialbolzenlöcher im Blattwurzel des Rotorblatts eingesteckt sind. In dieser T-Bolzenverbindung sind kurze Längsbolzenlöcher und entsprechende kurze Befestigungsbolzen sowie lange Längsbolzenlöcher und entsprechende lange Befestigungsbolzen vorgesehen. Dadurch wird eine Windturbine mit einem verbesserten Blatt-/ Nabenanschluss bereitgestellt. Insbesondere ermöglicht diese verbesserte Verbindung zwischen Wurzel und Nabe die Nachrüstung der Turbine mit größeren Rotorblättern, die denselben Wurzeldurchmesser aufweisen wie die zuvor installierten kleineren Rotorblätter.
Figurenliste
Eine vollständige und ausführbare Erläuterung der vorliegenden Erfindung einschließlich der besten Ausführungsform derselben für den Fachmann ist nachstehend im Rest der Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Windturbine.
2 zeigt eine Vorderansicht eines Windturbinen-Rotorblatts.
3 zeigt eine Ansicht eines Flanschabschnitts eines Windturbinen-Rotorblatts.
4 zeigt eine Seitenansicht eines Blattwurzelabschnitts nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer T-Bolzenverbindung in einem Flanschabschnitt nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer T-Bolzenverbindung zwischen der Blattwurzel und einem Flanschabschnitt einer Rotornabe nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt Befestigungsbolzen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine Seitenansicht einer T-Bolzenverbindung zwischen der Blattwurzel und einem Flanschabschnitt einer Rotornabe nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Seitenansicht eines Blattwurzelabschnitts nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von der ein oder mehr Beispiele in den Abbildungen gezeigt sind.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Windturbine 100. Die Windturbine 100 umfasst einen Turm 10, an dessen oberem Ende eine Maschinengondel 20 angebracht ist. Eine Rotornabe 30 mit drei Rotorblättern 40 ist an einem seitlichen Ende der Maschinengondel 20 angebracht.
Die Grundkonfiguration eines Rotorblatts 40 ist in 2 gezeigt. Dabei weist das Rotorblatt 40 einen Blattwurzelabschnitt 400 auf, der zur Befestigung des Rotorblatts 40 an der Rotornabe 30 dient. Dem Blattwurzelabschnitt 400 gegenüberliegend befindet sich das Spitzenende 42 des Rotorblatts 40. Ein Blattkörper 41 des Rotorblatts 40 erstreckt sich zwischen dem Blattwurzelabschnitt 400 und dem Spitzenende 42.
Als Nächstes wird der Aufbau des Blattwurzelabschnitts 400 und insbesondere eines Flanschabschnitts des Wurzelabschnitts anhand von 3 bis 6 erläutert.
3 zeigt den Blattflansch 410 eines Rotorblatts von unten, das heißt von der Wurzel zum Spitzenende 42 des Rotorblatts. Der Blattflansch 410 weist einen im Wesentlichen runden ringförmigen Querschnitt auf. Der Blattflansch 410 weist außerdem eine Anzahl von Öffnungen 420 auf, die Längsbohrungen (nicht gezeigt) entsprechen. Die Öffnungen 420 weisen eine Breite WL auf und sind mit einem gleichmäßigen Abstand DH entlang der Umfangsrichtung des Blattflanschs 410 angeordnet. Wenn das Rotorblatt 40 an der Rotornabe 30 befestigt wird, werden Befestigungsbolzen in die Längsbohrungen eingesteckt, um eine T-Bolzenverbindung zu bilden, wie nachstehend ausführlich beschrieben wird.
4 zeigt eine Seitenansicht des Blattwurzelabschnitts 400. Hier ist gezeigt, dass Radialbohrungen 442 und 444 im Wurzelabschnitt des Rotorblatts vorgesehen sind. Diese Radialbohrungen 442 und 444 sind zur Aufnahme der Querbolzen der T-Bolzenverbindung ausgelegt. Längsbohrungen 432 und 434 (gestrichelt dargestellt) verlaufen von den Radialbohrungen 442 und 444 zum Nabenende des Rotorblatts. Am Nabenende bilden die Längsbohrungen 432 und 434 Öffnungen 422 und 424, durch die Befestigungsbolzen eingesteckt werden können. Wie in 4 gezeigt, sind die Radialbohrungen entlang des Umfangs des Blattwurzelabschnitts 400 angeordnet. Die Radialbohrungen 442 sind jedoch in eine erste Gruppe von Bohrungen nahe dem Nabenende des Rotorblatts und eine zweite Gruppe von Bohrungen 444 unterteilt, die von diesem Ende entfernt angeordnet sind. Mit anderen Worten, die erste Gruppe von Radialbohrungen 442 ist mit einem kurzen Längsabstand (kurze Länge S) vom Nabenende des Rotorblatts angeordnet, und die zweite Gruppe von Radialbohrungen 444 ist mit einem langen Längsabstand (lange Länge L) vom Nabenende angeordnet. Dementsprechend sind auch die Längsbohrungen 432 in eine erste Gruppe , die sich nur über den kurzen Längsabstand (kurze Länge S) vom Nabenende des Rotorblatts erstreckt, und eine zweite Gruppe unterteilt, die sich über den langen Längsabstand (lange Länge L) vom Nabenende erstreckt. Daher sind die Radialbohrungen 442 der ersten Gruppe in Längsrichtung mit einem Abstand entsprechend der Differenz L-S zwischen dem langen und dem kurzen Längsabstand von den Radialbohrungen 444 der zweiten Gruppe angeordnet. Im Allgemeinen liegt dieser Abstand L-S im Bereich des 0,5- bis 10-fachen und vorzugsweise im Bereich des Ein- bis Dreifachen des Durchmessers WR der Radialbohrungen. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstand L-S im Bereich von 1 bis 60 %, vorzugsweise von 5 bis 40 % und besonders bevorzugt von 10 bis 30 % der langen Längslänge (lange Länge L) liegen. Wie in 4 gezeigt, werden die Radialbohrungen 442 abwechselnd aus der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe gewählt. Dadurch wird ein Abstand D1 mit einer ausreichenden Menge Wurzellaminat zwischen benachbarten Radialbohrungen 442 und 444 der ersten und der zweiten Gruppe vorgesehen. Folglich kann der Abstand DH in Umfangsrichtung (siehe 3) verringert werden, so dass mehr Bolzenverbindungen für einen gegebenen Wurzeldurchmesser vorgesehen werden können.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wurden die Durchmesser WR und WL der Radialbohrungen (nicht gezeigt) und der Längsbohrungen so gewählt, dass sie jeweils identisch sind. Auch ist nur ein kurzer Längsabstand (kurze Länge S) vom Nabenende und nur ein langer Längsabstand (lange Länge L) vom Nabenende vorgesehen. Es ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung auch mit unterschiedlichen Werten für die Durchmesser WR und WL der Radial- oder Längsbohrungen realisiert werden kann. In gleicher Weise können auch mehrere kurze und lange Längsabstände vorgesehen werden, solange darauf geachtet wird, dass zwei benachbarte Radialbohrungen einen ausreichenden Abstand entsprechend den Toleranzen für das Wurzellaminat voneinander aufweisen.
5 zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung des Flanschabschnitts des Blattwurzelabschnitts 400 entlang einer Linie A-A' in 4. Die Längsbohrung 432 befindet sich im Wesentlichen in der Mitte zwischen der äußeren Seitenwandfläche und der inneren Seitenwandfläche der Rotorblattwand. Außerdem ist eine Radialbohrung 442 in der Seitenwand an einem Ende der Längsbohrung 432 vorgesehen. Am gegenüberliegenden Ende weist die Längsbohrung 432 eine Öffnung 422 in dem Blattflansch auf. Bei der Montage des Rotorblatts 40 an der Rotornabe 30 werden Querbolzen in die Radialbohrung 442 eingesteckt, um eine T-Bolzenverbindung mit in die Längsbohrung 432 eingesteckten Befestigungsbolzen zu bilden, wie nachstehend anhand von 6 ausführlich beschrieben ist.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer zwischen dem Blattwurzelabschnitt 400 und einem Flansch 300 der Rotornabe 30 gebildeten Querbolzenverbindung. Dabei ist ein Querbolzen 600 in die Radialbohrung 442 eingesteckt. Der Querbolzen 600 weist eine Öffnung 610 mit einem Innengewinde auf. Die Öffnung 610 ist mit der Position der Längsbohrung 432 ausgerichtet. Außerdem stößt der Flansch 300 der Rotornabe 30 gegen die Unterseite des Blattflanschs 410. Der Flansch 300, beispielsweise ein Nabenflansch, weist ein Durchgangsloch 310 auf, das so bemessen ist, dass es mit der Längsbohrung 432 des Blattflanschs 410 übereinstimmt. Das Durchgangsloch 310 und die Längsbohrung 432 sind miteinander ausgerichtet, so dass ein Befestigungsbolzen 500 in das Durchgangsloch 310 und die Längsbohrung 432 eingesteckt werden kann. Der Befestigungsbolzen 500 weist ein zu dem Innengewinde des Querbolzens 600 passendes Außengewinde auf. Der Befestigungsbolzen 500 wird durch Schraubbefestigung an dem Querbolzen 600 befestigt, so dass eine Querbolzenverbindung gebildet wird. Auf diese Weise kann das Rotorblatt 40 an der Rotornabe 30 befestigt werden.
Obwohl die Konfiguration der Querbolzenverbindung zwischen dem Rotorblatt und der Nabe unter Bezugnahme auf eine kurze Längsbohrung 432 beschrieben wurde, ist zu beachten, dass die Konfiguration für eine lange Längsbohrung 434 bis auf die Längsausdehnung der Längsbohrung grundsätzlich identisch ist. Insbesondere unterscheidet sich nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Konfiguration der Querbolzenverbindung nur in der Längslänge der Längsbohrungen und entsprechenden Befestigungsbolzen für kurze bzw. lange Bohrungen.
Bei der vorstehend beschriebenen Bolzenverbindung sind der Flansch 300 der Rotornabe, der Querbolzen 600 und der Befestigungsbolzen 500 im Allgemeinen aus Stahl hergestellt. In der Regel ist der Blattflansch 410 aus einer faserverstärkten Matrix hergestellt. Die faserverstärkte Matrix des Blattflanschs ist zum Beispiel ein Material mit Glasfasern und/oder Kohlefasern, die in ein Matrixmaterial eingebettet sind. Das Matrixmaterial ist zum Beispiel ausgewählt aus der Gruppe mit einem Epoxidharz, einem Epoxid-Novolac, einem hitzehärtbaren Kunststoff wie Epoxidharz, Epoxid-Novolac, Polyestern, Polyimiden, sowohl vom Kondensations- als auch vom Additionstyp, Phenolharzen und Bismaleimiden. Jedes dieser Harze kann entsprechend dem spezifischen technischen Anwendungszweck des Matrixmaterials ausgewählt werden. Insbesondere sollte das Harzsystem im Hinblick auf eine bestimmte Faserverstärkung zur Herstellung eines hybridfaserverstärkten Formteils mit den gewünschten mechanischen und umweltrelevanten Eigenschaften ausgewählt werden. Das Harz wird im Allgemeinen nach dem Einmischen eines Härters/Katalysators in das Harz im Vakuum entgast, um alle Lufteinschlüsse aus dem flüssigen Harz zu beseitigen oder zu entfernen. Das Harz sollte sich daher in einer Vakuum-Druckzyklus-Umgebung von Temperatur und Zeit ohne Bildung von Gasblasen oder Hohlräumen verarbeiten lassen. In dieses Matrixmaterial werden Kohle- und/oder Glasfasern eingebettet, die typischerweise in Form von Fasermatten vorgesehen sind. Die Fasern können jedoch auch in Form eines Vlies- oder Roving-Gewebes vorgesehen werden.
7 zeigt Befestigungsbolzen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf der linken Seite in 7 ist ein Befestigungsbolzen 502 des kurzen Typs gezeigt. Der kurze Befestigungsbolzen 502 ist dafür eingerichtet, in eine kurze Längsbohrung 432 eingesteckt zu werden. Der kurze Befestigungsbolzen 502 weist einen Zylindermutterabschnitt 510, einen kurzen Schaft 522 und ein dem Zylindermutterabschnitt gegenüberliegendes Ende 530 mit Außengewinde auf. Der Endabschnitt des gegenüberliegenden Endes 530 mit dem Außengewinde ist dafür eingerichtet, in das Innengewinde eines Querbolzens 600 eingeschraubt zu werden. Der Schaftabschnitt weist eine kurze Länge LS auf, die so bemessen ist, dass er sich über die kurze Länge der Längsbohrung 432 und ein Durchgangsloch 310 des Nabenflanschs erstreckt. Im Allgemeinen weist der Zylindermutterabschnitt 510 auch einen Abschnitt mit einem Außengewinde (nicht gezeigt) auf, an dem eine Zylindermutter mit einem Innengewinde befestigt werden kann. Alternativ kann der Zylindermutterabschnitt 510 einstückig mit dem Schaft 522 ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Zylindermutterabschnitt 510 als Sechskantmutter ausgebildet sein. Auf der rechten Seite in 7 ist ein Befestigungsbolzen 504 des langen Typs gezeigt. Seine Grundkonfiguration ist dieselbe wie bei dem kurzen Befestigungsbolzen 502.
8 zeigt eine Seitenansicht einer T-Bolzenverbindung zwischen der Blattwurzel und einem Flanschabschnitt der Rotornabe nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser T-Bolzenverbindung sind die Querbolzen 600 in die Radialbohrungen 442 und 444 eingesteckt, wobei ihre Öffnung 610 mit dem Innengewinde zu den Längsbohrungen 432 und 434 weist. Kurze und lange Befestigungsbolzen 502 und 504 sind in die kurzen und langen Längsbohrungen 432 und 434 bzw. entsprechende Durchgangslöcher 310 des Flanschs 300 eingesteckt. Die Befestigungsbolzen 502 und 504 sind mit Zylindermuttern befestigt. Im Allgemeinen werden die Querbolzen 600 und die Befestigungsbolzen 502 und 504 während der Fertigung in dem Rotorblatt vorinstalliert. In diesem Fall weisen die Befestigungsbolzen 502 und 504 einen Außengewindeabschnitt an beiden Enden auf. Später wird das Rotorblatt an der Baustelle auf dem Nabenflansch montiert, das heißt die Enden der Befestigungsbolzen 502 und 504, die aus den Öffnungen 420 herausragen, werden in die Durchgangslöcher 310 des Flanschs 300 eingesteckt. Danach wird die T-Bolzenverbindung von der Innenseite der Nabe her durch Befestigen von Zylindermuttern auf den Außengewinde-Endabschnitten der Befestigungsbolzen fertig gestellt.
9 zeigt eine Seitenansicht eines Blattwurzelabschnitts nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Grundkonfiguration ist ähnlich der in 4 gezeigten Blattwurzel. Die Durchmesser der Radialbohrungen variieren jedoch entsprechend dem Abstand der Bohrungen vom Nabenende des Rotorblatts. Bei dieser besonderen Ausführungsform sind die Durchmesser WRS der Radialbohrungen 942 nahe dem Nabenende kleiner als die Durchmesser WRL der Radialbohrungen 944, die vom Nabenende entfernt sind. Daher ist nicht nur der Abstand D1 zwischen zwei benachbarten Radialbohrungen verringert, sondern auch der seitliche Abstand D2 zwischen einer Radialbohrung 942 nahe dem Nabenende und einer vertikal verlaufenden langen Längsbohrung 434 daneben. Dadurch wird die Menge an Wurzellaminat zwischen den Radialbohrungen 942 nahe dem Nabenende und den langen Längsbohrungen 434 seitlich entlang der Radialbohrungen erhöht, und die Wurzelverbindung wird weiter verstärkt.
Diese schriftliche Beschreibung benutzt Beispiele zur Erläuterung der Erfindung einschließlich der besten Ausführungsform, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu benutzen. Auch wenn die Erfindung anhand verschiedener spezifischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung auch mit Modifikationen praktiziert werden kann, ohne vom Gedanken und Umfang der Ansprüche abzuweichen. Der patentfähige Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche festgelegt und kann weitere Beispiele einschließen, die sich für den Fachmann ergeben. Diese anderen Beispiele gelten als im Umfang der Ansprüche enthalten, sofern sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden, oder sofern sie gleichwertige strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche aufweisen.

Claims

Rotorblatt für eine Windturbine, aufweisend eine erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) in einer Wand eines Blattwurzelabschnitts (400), wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen ersten Durchmesser aufweist; eine zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) in der Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher verschieden von dem ersten Durchmesser ist, wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) und die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) versetzt in Längsrichtung des Rotorblatts (40) angeordnet sind, und mehrere Längsbohrungen (432 und 434) in der Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die mehreren Längsbohrungen (432 und 434) jeweils von einem Blattflansch (410) zu einer entsprechenden einer der ersten Gruppe mehrerer Radialbohrungen und der zweiten Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442 und 444) verlaufen.
Rotorblatt nach Anspruch 1, wobei die Längslängen der Längsbohrungen (432 und 434) in eine erste Gruppe von kurzen Längen (kurze Länge S) und eine zweite Gruppe von langen Längen (lange Länge L) eingeteilt werden können.
Rotorblatt nach Anspruch 2, wobei die Längslängen der benachbarten Längsbohrungen (432 und 434) abwechselnd aus der ersten und der zweiten Gruppe (kurze Länge S bzw. lange Länge L) ausgewählt werden.
Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Gruppe von mehreren Radialbohrungen (442) mit einem ersten Längsabstand (kurze Länge S) vom Blattflansch (410) und die zweite Gruppe von mehreren Radialbohrungen (444) mit einem zweiten Längsabstand (lange Länge L) vom Blattflansch (410) angeordnet ist, wobei der erste Längsabstand (kurze Länge S) kleiner ist als der zweite Längsabstand (lange Länge L).
Rotorblatt nach Anspruch 4, wobei die Radialbohrungen in Umfangsrichtung des Blattwurzelabschnitts (400) gesehen abwechselnd aus der ersten und der zweiten Gruppe der mehreren Radialbohrungen ausgewählt werden.
Rotorblatt nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Durchmesser (WRS) kleiner ist als der zweite Durchmesser (WRL).
Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste Gruppe von Längsbohrungen eine erste Längslänge (kurze Länge S) und eine zweite Gruppe von Längsbohrungen eine zweite Längslänge (lange Länge L) aufweist, wobei die erste Länge (kurze Länge S) kleiner ist als die zweite Länge (lange Länge L).
Rotorblatt nach Anspruch 7, wobei die Längsbohrungen in Umfangsrichtung des Blattwurzelabschnitts (400) gesehen abwechselnd aus der ersten und der zweiten Gruppe der Längsbohrungen ausgewählt werden.
Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Abstand (D1) zwischen benachbarten Radialbohrungen dazu ausgelegt ist, eine ausreichende strukturelle Festigkeit zur Aufnahme extremer Lasten zu bieten.
Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei benachbarte Radialbohrungen in Längsrichtung mit einem Abstand vom 0,5- bis 10-fachen des zweiten Durchmessers (WRL) einer Radialbohrung voneinander angeordnet sind.
Windturbinen-Rotorblatt, in einem Blattwurzelabschnitt (400) desselben aufweisend eine erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) in einer Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen ersten Durchmesser aufweist; eine zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) in der Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher verschieden von dem ersten Durchmesser ist, wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) und die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) versetzt in Längsrichtung des Rotorblatts (40) angeordnet sind, und mehrere Längsbohrungen (432 und 434), wobei jedes Längsloch ein Nabenende des Rotorblatts (40) und eine Radialbohrung verbindet, wobei die mehreren Längsbohrungen (432 und 434) eine erste Gruppe von kurzen Löchern (kurze Länge S) und eine zweite Gruppe von langen Löchern (lange Länge L) umfassen, so dass die zu der ersten Gruppe von kurzen Löchern gehörenden Radialbohrungen und die zu der zweiten Gruppe von langen Löchern gehörenden Radialbohrungen mit einem bestimmten Abstand voneinander in Längsrichtung des Rotorblatts (40) angeordnet sind.
Windturbinen-Rotorblatt nach Anspruch 11, wobei die Längen (kurze Länge S) der Längslöcher in der ersten Gruppe von kurzen Löchern gleich sind.
Windturbinen-Rotorblatt nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Längen (lange Länge L) der Längslöcher in der zweiten Gruppe von langen Löchern gleich sind.
Windturbinen-Rotorblatt nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Differenz in der Längslänge zwischen der ersten Gruppe von kurzen Löchern (kurze Länge S) und der zweiten Gruppe von langen Löchern (lange Länge L) im Bereich von 1% bis 60 % der Längslänge (lange Länge L) der zweiten Gruppe von langen Löchern liegt.
Windturbinen-Rotorblatt nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Längslöcher in Umfangsrichtung des Wurzelabschnitts (400) gesehen abwechselnd aus der ersten Gruppe von kurzen Löchern (kurze Länge S) und der zweiten Gruppe von langen Löchern (lange Länge L) ausgewählt werden.
Windturbine mit mindestens einem Rotorblatt (40), das mit einer T-Bolzenverbindung an einer Nabe (30) befestigt ist, wobei die T-Bolzenverbindung Befestigungsbolzen (500), die in Längsbolzenlöcher in dem Blattwurzelabschnitt (400) des Rotorblatts eingesteckt sind, und Querbolzen (600) aufweist, die in mehrere Radialbohrungen (442) in einer Wand des Blattwurzelabschnitts (400) des Rotorblatts eingesteckt sind, wobei die mehreren Radialbohrungen umfassen: eine erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) in der Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen ersten Durchmesser aufweist; eine zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) in der Wand des Blattwurzelabschnitts (400), wobei die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher verschieden von dem ersten Durchmesser ist, wobei die erste Gruppe mehrerer Radialbohrungen (442) und die zweite Gruppe mehrerer Radialbohrungen (444) versetzt in Längsrichtung des Rotorblatts (40) angeordnet sind, wobei kurze Längsbohrungen (432) und entsprechende kurze Befestigungsbolzen (502) sowie lange Längsbohrungen (434) und entsprechende lange Befestigungsbolzen (504) in der T-Bolzenverbindung vorgesehen sind.
Windturbine nach Anspruch 16, wobei die kurzen Längslöcher (532) dieselbe Länge aufweisen.
Windturbine nach Anspruch 16 oder 17, wobei die langen Längslöcher (534) dieselbe Länge aufweisen.
Windturbine nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Längslänge der Längsbolzenlöcher und entsprechenden Befestigungsbolzen in Umfangsrichtung des Blattwurzelabschnitts (400) abwechselnd zwischen lang und kurz wechselt.
Windturbine nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei benachbarte Radialbohrungen in Längsrichtung mit einem Abstand vom 0,5- bis 10-fachen des zweiten Durchmessers (WRL) voneinander angeordnet sind.