DE102010002828A1 - Method for producing a machine carrier for a wind turbine, machine carrier and wind turbine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Maschinenträgers (10, 11) für eine Windenergieanlage, wobei ein Hauptträger (10) durch Gießen eines Abgusses als Gussteil hergestellt wird und ein Heckträger (11) als Schweißteil hergestellt wird. Die Erfindung betrifft ferner Maschinenträger (10, 11) für eine Windenergieanlage mit einem im Wesentlichen als Gussteil ausgebildeten Hauptträger (10) und einem im Wesentlichen als Schweißteil ausgebildeten Heckträger (11) sowie mit einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage mit einem Maschinenträger.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein schweißfähiges Eingussteil (25) vorgesehen ist, das beim Herstellen des Hauptträgers (10) in einem heckseitigen Verbindungsstück (24) des Hauptträgers (10) teilweise eingegossen wird und das außerhalb des Hauptträgers (10) mit dem Heckträger (11), insbesondere mittels Schweißen, verbunden ist oder wird.The invention relates to a method for producing a machine carrier (10, 11) for a wind energy plant, wherein a main carrier (10) is produced by casting a casting as a casting and a rear carrier (11) is produced as a welded part. The invention further relates to machine supports (10, 11) for a wind energy plant with a main carrier (10) designed essentially as a casting and a rear carrier (11) designed essentially as a welded part and with a wind energy installation according to the invention with a machine carrier.
The invention is characterized in that at least one weldable Eingussteil (25) is provided which is partially poured in the manufacture of the main carrier (10) in a rear-side connecting piece (24) of the main carrier (10) and the outside of the main carrier (10) the rear carrier (11), in particular by means of welding, is connected or is.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Maschinenträgers für eine Windenergieanlage, wobei ein Hauptträger durch Gießen eines Abgusses als Gussteil hergestellt wird und ein Heckträger als Schweißteil hergestellt wird. Die Erfindung betrifft weiter einen Maschinenträger für eine Windenergieanlage mit einem wenigstens im Wesentlichen als Gussteil ausgebildeten Hauptträger und einen im Wesentlichen als Schweißteil ausgebildeten Heckträger, sowie eine Windenergieanlage.The invention relates to a method for producing a machine carrier for a wind turbine, wherein a main carrier is produced by casting a casting as a casting and a rear carrier is made as a welded part. The invention further relates to a machine carrier for a wind power plant with a main carrier formed at least essentially as a casting and a rear carrier formed essentially as a welded part, and also a wind energy plant.
Windenergieanlagen weisen üblicherweise einen Turm auf, an dessen Spitze eine Gondel mit einem Rotor mit einer Rotornabe mit Rotorblättern angeordnet ist, der im Betrieb einen Generator antreibt. Die Gondel beherbergt Maschinenteile wie Lager, Wellen und den Generator, sowie gegebenenfalls ein Getriebe. Die Maschinenteile werden von einer Bodenplattform bzw. einem Maschinenträger getragen, der auf dem Turm drehbar gelagert ist.Wind turbines usually have a tower, at the top of which a nacelle with a rotor with a rotor hub with rotor blades is arranged, which drives a generator during operation. The gondola accommodates machine parts such as bearings, shafts and the generator, as well as, if necessary, a gearbox. The machine parts are carried by a floor platform or a machine carrier, which is rotatably mounted on the tower.
Der Maschinenträger überträgt im vorderen Teil die gesamten Rotorkräfte über die Azimutlagerung auf den Turm, nimmt die schweren Lasten der Maschinenteile auf und ist entsprechend steif und massiv gebaut. Maschinenträger können komplett einstückig als Schweißkonstruktion oder als Gussbauteil ausgeführt sein. Alternativ besteht ein Maschinenträger aus zwei Teilen, wobei sowohl der vordere Hauptträger als auch der Heckträger, der mit dem Hauptträger an dessen Heckseite verbunden ist, geschweißt oder gegossen sein können. Im Unterschied zum stark dynamisch belasteten Hauptträger liegt die Hauptaufgabe des Heckträgers darin, das Gewicht des Generators und gegebenenfalls eines Transformators, eines Umrichters und von Schaltschränken zu tragen. Hierbei ist die Festigkeitsauslegung weniger kritisch als bei dem hochbeanspruchten Hauptträger. Wichtiger ist hier die Steifigkeitsauslegung, da der Generator genau mit dem Getriebe fluchten muss. Dynamische Belastungen des Heckträgers resultieren vor allem aus Schwingungen und Trägheitskräften.In the front part, the machine carrier transmits the entire rotor forces to the tower via the azimuth bearing, picks up the heavy loads of the machine parts and is correspondingly rigid and solid. Machine carriers can be designed completely in one piece as a welded construction or as a cast component. Alternatively, a machine carrier consists of two parts, wherein both the front main carrier and the rear carrier, which is connected to the main carrier at the rear side, may be welded or cast. In contrast to the heavily dynamically loaded main carrier, the main task of the rear carrier is to carry the weight of the generator and, where appropriate, of a transformer, an inverter and control cabinets. Here, the strength design is less critical than the highly stressed main beam. More important here is the stiffness design, as the generator must be exactly aligned with the gearbox. Dynamic loads of the rear carrier result mainly from vibrations and inertial forces.
Hauptträger werden derzeit bei einigen Windenergieanlagen als Gussteile aus Gusseisen gefertigt, also als Abguss in einem Gussverfahren hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass auch komplizierte Formen leicht herstellbar sind. Außerdem hat das Gussmaterial schwingungsdämpfende Eigenschaften, die ein Schweißteil aus Stahl nicht hat. Dies ist in der Umgebung in einer Gondel einer Windenergieanlage, in der starke Schwingungen und somit auch starke Schallabstrahlungen entstehen können, vorteilhaft. Gusseisen hat bei geringerer Dichte als Stahl außerdem eine gute Druckfestigkeit und aufgrund seiner Versprödung eine gute Formsteifigkeit, was es für die Anwendung als Maschinenträger besonders geeignet macht. Ein Beispiel eines geeigneten Gusseisens ist Gusseisen mit Kugelgraphit, d. h. sphärischen Graphiteinlagerungen, welches zusätzlich eine vergleichsweise hohe Zugfestigkeit aufweist.Main girders are currently manufactured in some wind turbines as castings made of cast iron, so produced as a casting in a casting process. This has the advantage that even complicated shapes are easy to produce. In addition, the casting material has vibration-damping properties that a welded part made of steel does not have. This is in the environment in a nacelle of a wind turbine, in the strong vibrations and thus strong sound emissions may arise advantageous. In addition, cast iron, with a lower density than steel, has good compressive strength and, due to its embrittlement, good dimensional stability, which makes it particularly suitable for use as a machine carrier. An example of a suitable cast iron is spheroidal graphite cast iron, d. H. spherical graphite deposits, which additionally has a comparatively high tensile strength.
Der Heckträger kann, wie auch der Hauptträger, aus Kostengründen ein Schweißteil sein, das heißt aus mehreren Stahlteilen, also Stahlträgern, Stahlrohren und Stahlblechen, insbesondere aus Walzstahl, zusammengeschweißt. Wegen der höheren Zug- und Bruchfestigkeit gegenüber Gusseisen weist der Heckträger bei gleicher Belastbarkeit ein geringeres Gewicht auf.The rear carrier, like the main carrier, for cost reasons, be a welded part, that is welded together from several steel parts, ie steel beams, steel pipes and steel sheets, in particular of rolled steel. Because of the higher tensile and breaking strength compared to cast iron, the rear carrier with the same load capacity on a lower weight.
Da Gusseisen nicht schweißbar ist, ist die Verbindung zwischen dem Hauptträger und dem Heckträger üblicherweise als Flanschverbindung ausgebildet. Hierzu ist der Heckträger an den Maschinenträger mittels geeigneter Schraubverbindungen angeflanscht. Entsprechende Schraub- und Flanschverbindungen zwischen Hauptträgern und Heckträgern benötigen eine regelmäßige Wartung, um einen dauerhaften stabilen Halt zu garantieren. Flanschverbindungen sind außerdem platzraubend und können aufgrund der engen Platzverhältnisse in einer Gondel schwer zugänglich sein.Since cast iron is not weldable, the connection between the main carrier and the rear carrier is usually designed as a flange connection. For this purpose, the rear carrier is flanged to the machine frame by means of suitable screw. Corresponding screw and flange connections between the main carriers and the rear carriers require regular maintenance in order to guarantee a lasting, stable hold. Flange connections are also space consuming and can be difficult to access due to the tight space in a nacelle.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines verbesserten Maschinenträgers, einen verbesserten Maschinenträger und eine Windenergieanlage mit einem entsprechenden Maschinenträger zur Verfügung zu stellen, die die zuvor genannten Nachteile ausräumen.The invention is therefore based on the object of providing a method for producing an improved machine carrier, an improved machine carrier and a wind energy plant with a corresponding machine carrier, which eliminate the aforementioned disadvantages.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Maschinenträgers für eine Windenergieanlage gelöst, wobei ein Hauptträger durch Gießen eines Abgusses als Gussteil hergestellt wird und ein Heckträger als Schweißteil hergestellt wird, das dadurch weitergebildet ist, dass wenigstens ein schweißfähiges Eingussteil vorgesehen ist, das beim Herstellen des Hauptträgers in einem heckseitigen Verbindungsstück des Hauptträgers teilweise eingegossen wird und das außerhalb des Hauptträgers mit dem Heckträger, insbesondere mittels Schweißen, verbunden ist oder wird.This object is achieved by a method for producing a machine carrier for a wind turbine, wherein a main carrier is produced by casting a casting as a casting and a rear carrier is produced as a welded part, which is further developed by at least one weldable Eingussteil is provided during manufacture the main carrier is partially encapsulated in a rear-side connecting piece of the main carrier and the outside of the main carrier with the rear carrier, in particular by means of welding, or is connected.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass der Maschinenträger in einem Verbundgussverfahren hergestellt wird. Dazu wird während der Herstellung des Hauptträger-Gussteiles ein schweißbares Eingussteil teilweise in den Hauptträger bzw. in ein Verbindungsstück des Hauptträgers eingegossen, so dass es aus dem Hauptträger heraus ragt. Das Verbindungsstück ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Teil bzw. Bereich des Hauptträgers, an das bzw. an den der Heckträger angesetzt wird. Der aus dem Gusskörper des Hauptträgers heraus ragende Teil des Eingussteils ist oder wird mit dem Heckträger verschweißt, kann im Rahmen der Erfindung aber auch ein Teil des Heckträgers sein.The invention is based on the basic idea that the machine carrier is produced in a composite casting process. For this purpose, during the production of the main carrier casting a weldable Eingussteil partially poured into the main carrier or in a connecting piece of the main carrier so that it protrudes from the main carrier out. In the context of the present invention, the connecting piece is a part or region of the main carrier to which the rear carrier is attached. The protruding from the casting of the main carrier out part of the sprue is or is welded to the rear carrier, but may also be part of the rear carrier within the scope of the invention.
Die Verbundgusstechnik bietet die Möglichkeit, eine dauerhafte und wartungsfreie Verbindung zwischen Gussteilen und Stahlteilen zu erzeugen. Die Einbettung des Eingussteils in den Gusskörper stellt eine zumindest teilweise stoffschlüssige Verbindung dar, ebenso wie eine Schweißverbindung oder eine einstückige Verbindung des aus dem Gusskörper heraus ragenden Teils des Eingussteils mit dem Heckträger. Damit ist eine Verbindung zwischen Hauptträger und Heckträger hergestellt, die dauerhafter und fester ist als eine geschraubte Flanschverbindung, die lediglich eine Kraft- und/oder formschlüssige Verbindung herstellt und sich unter ständig wechselnder Belastung lockern kann.The composite casting technique offers the possibility of creating a permanent and maintenance-free connection between castings and steel parts. The embedding of the sprue in the cast body represents an at least partially cohesive connection, as well as a welded joint or an integral connection of the projecting out of the cast part of the sprue with the rear carrier. Thus, a connection between the main carrier and rear carrier is made, which is more durable and stronger than a bolted flange, which produces only a force and / or positive connection and can loosen under constantly changing load.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine erhöhte konstruktive Freiheit bei der Anordnung der Verbindungsstelle und eine einfache Gestaltungsmöglichkeit des Gussträgers. Dies führt sowohl zu einer Gusskostenoptimierung als auch zu einer Schweißkostenoptimierung. Der Wegfall des Flansches führt zu einer Kostenersparnis für Flanschmaterial und Flanschbearbeitung sowie zu einer besseren Ausnutzung des in einer Gondel einer Windenergieanlage zur Verfügung stehenden Raumes. So können Eingussteile auch an unzugänglichen Stellen in der Gondel, beispielsweise unterhalb des Getriebes, angeordnet werden. Ein Schraubenflansch muss hingegen regelmäßig gewartet werden und muss deshalb weiter nach hinten, also in größerem Abstand zur Turmachse, angeordnet werden, um zugänglich zu sein.The method according to the invention offers increased design freedom in the arrangement of the connection point and a simple design possibility of the cast support. This leads both to a casting cost optimization and to a welding cost optimization. The elimination of the flange leads to a cost savings for flange material and flange processing and to a better utilization of the available in a nacelle of a wind turbine room. Thus, molded parts can also be arranged in inaccessible places in the nacelle, for example below the transmission. On the other hand, a screw flange has to be regularly maintained and therefore has to be arranged further to the rear, that is to say at a greater distance from the tower axis, in order to be accessible.
Außerdem ist es nunmehr möglich, den gesamten Maschinenträger in einem Teil durchzuführen, wobei Hauptträger und Heckträger miteinander verbunden sind. Das schwierige und aufwändige Herstellen einer Verbindung von Hauptträger und Heckträger in der Gondel der Windenergieanlage entfällt.In addition, it is now possible to carry out the entire machine frame in one part, wherein the main carrier and rear carrier are interconnected. The difficult and time-consuming production of a connection between main carrier and rear carrier in the nacelle of the wind turbine is eliminated.
In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Eingussteil zunächst in das heckseitige Verbindungsstück des Hauptträgers teilweise eingegossen und anschließend der Heckträger an einen auf dem Hauptträger heraus ragenden Teil des Eingussteils angeschweißt. Dabei ist das wenigstens eine Eingussteil beim Gießen des Hauptträgers besonders einfach positionierbar. Das Resultat des Gussvorgangs ist in diesem Fall ein gegossener Hauptträger mit wenigstens einem teilweise aus dem Gusskörper des Hauptträgers heraus ragenden Eingussteil. Dieses wird im weiteren Herstellungsprozess als Anschweißfläche für den geschweißten Heckträger genutzt.In an advantageous variant of the method according to the invention, the cast-in part is first partially cast in the rear-side connecting piece of the main carrier, and then the rear carrier is welded to a part of the sprue protruding on the main carrier. In this case, the at least one casting is particularly easy to position when casting the main carrier. The result of the casting process in this case is a cast main carrier with at least one partial casting projecting out of the cast body of the main carrier. This is used in the further manufacturing process as welding surface for the welded rear carrier.
Alternativ hierzu ist ebenfalls vorteilhafterweise vorgesehen, dass zunächst der Heckträger mit einem Eingussteil hergestellt wird und anschließend ein Teil des Eingussteils bei der Herstellung des Hauptträgers in das heckseitige Verbindungsstück des Hauptträgers eingegossen wird. Das Eingussteil kann bereits ein Teil eines Trägers bzw. Stahlträgers des Heckträgers sein oder daran angeschweißt sein und dient dazu, bei der Herstellung des Hauptträgers mit eingegossen zu werden. So wird die Verbindung des Hauptträgers mit dem Heckträger beim Herstellen des Hauptträgers durch Eingießen hergestellt anstelle eines nachträglichen Anschweißens. Der Vorteil dieser alternativen Vorgehensweise ist, dass eine noch solidere Verbindung des Eingussteils mit dem Heckträger möglich ist, da das Eingussteil entweder bereits Teil eines tragenden Teils des Heckträgers ist oder an ein tragendes Teil des Heckträgers angeschweißt wird, wobei bei dieser Vorgehensweise eine bessere Zugänglichkeit der Schweißstelle von allen Seiten gegeben ist.Alternatively, it is also advantageously provided that initially the rear carrier is manufactured with a cast-in part and then a part of the sprue part is cast in the production of the main carrier in the rear-side connecting piece of the main carrier. The cast-in part can already be a part of a carrier or steel carrier of the rear carrier or be welded thereto and serves to be molded in during the production of the main carrier. Thus, the connection of the main carrier with the rear carrier during manufacture of the main carrier is made by pouring instead of a subsequent welding. The advantage of this alternative approach is that a more solid connection of the sprue with the rear carrier is possible because the cast part is either already part of a supporting part of the rear carrier or welded to a supporting part of the rear carrier, with this approach, a better accessibility Welding site is given from all sides.
Beide Ausführungen erfordern eine genaue Ausrichtung des Heckträgers zum Hauptträger. Beim direkten Eingießen des Heckträgers bzw. der Träger oder Trägerarme des Heckträgers in das Gussbauteil des Hauptträgers ist eine Vorrichtung zur Positionierung und Ausrichtung erforderlich, da es nach dem Abguss keine Korrekturmöglichkeiten mehr gibt.Both versions require a precise alignment of the rear carrier to the main carrier. When directly pouring the rear carrier or the carrier or carrier arms of the rear carrier in the cast component of the main carrier, a device for positioning and alignment is required because there are no correction options after the casting.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft weitergebildet, wenn das Eingussteil vor dem Eingießen in das heckseitige Verbindungsstück des Hauptträgers vorgewärmt wird. Dies begünstigt die Legierungsbildung in der Randzone zum Gusswerkstoff. Ebenfalls vorteilhafterweise wird der Hauptträger alleine, zusammen mit einem Eingussteil oder zusammen mit dem Heckträger einem Glühvorgang unterworfen, wodurch das gewünschte Materialgefüge eingestellt wird, das die Vorteile der Stabilität, Dämpfungseigenschaften und Zug- und Rissfestigkeit aufweist.The method according to the invention is advantageously developed if the cast-in part is preheated prior to pouring into the rear-side connecting piece of the main carrier. This promotes alloy formation in the edge zone to the cast material. Also advantageously, the main carrier alone, together with a casting or together with the rear carrier subjected to an annealing process, whereby the desired material structure is set, which has the advantages of stability, damping properties and tensile and tear resistance.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch einen Maschinenträger für eine Windenergieanlage mit einem im Wesentlichen als Gussteil, insbesondere aus einem Gusseisen mit Kugelgraphit, ausgebildeten Hauptträger und einem im Wesentlichen als Schweißteil ausgebildeten Heckträger gelöst, der dadurch weitergebildet ist, das wenigstens ein schweißfähiges Eingussteil vorgesehen ist, das teilweise in ein heckseitiges vergossenes Verbindungsstück des Hauptträgers eingegossen ist und außerhalb des Verbindungsstücks des Hauptträgers mit dem Heckträger verbunden ist, insbesondere mittels einer Schweißverbindung. Das Eingussteil kann auch einstückig mit dem Heckträger oder mit einem tragenden Teil des Heckträgers sein. Dabei ragt ein Teil des Eingussteils aus dem Verbindungsstück des Hauptträgers heraus.The object underlying the invention is also achieved by a machine carrier for a wind turbine with a substantially cast part, in particular a cast iron with nodular graphite formed main carrier and a substantially designed as a welded part rear carrier, which is further developed, the at least one weldable Eingussteil is provided, which is partially cast in a rear-side potted connector of the main carrier and is connected outside of the connecting piece of the main carrier to the rear carrier, in particular by means of a welded connection. The cast-in part may also be integral with the rear carrier or with a supporting part of the rear carrier. In this case, a part of the sprue part protrudes from the connecting piece of the main carrier.
Auch in diesem Zusammenhang wird erfindungsgemäß unter einem Verbindungsstück ein Teil bzw. Bereich des Hauptträgers verstanden, an das bzw. an den der Heckträger angesetzt wird. Der Hauptträger und das Verbindungsstück werden vorzugsweise als Einheit zusammen gegossen. Also in this context, according to the invention is understood by a connector, a part or region of the main carrier to which or to which the rear carrier is recognized. The main carrier and the connector are preferably molded together as a unit.
Ein erfindungsgemäßer Maschinenträger ist in einer Verbundgusstechnik hergestellt und weist keine geschraubte Flanschverbindung zwischen Hauptträger und Heckträger auf. Die damit verbundenen Vorteile sind bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden.An inventive machine carrier is manufactured in a composite casting technique and has no bolted flange connection between main carrier and rear carrier. The associated advantages have already been described in connection with the method according to the invention.
Wenn vorzugsweise das Eingussteil wenigstens in den Bereich, der im Hauptträger eingegossen ist, eine profilierte Oberfläche oder eine profilierte Kante aufweist, wodurch das Eingussteil und das Verbindungsstück des Hauptträgers formschlüssig miteinander verbunden sind, ist zusätzlich zum Stoffschluss der Eingussverbindung auch ein Formschluss zwischen dem Eingussteil und dem umgebenden Gusskörper des Hauptträgers erreicht. Der zusätzliche Formschluss verhindert ein Herausrutschen des Eingussteils aus dem Gusskörper des Hauptträgers selbst dann, wenn die stoffschlüssige Verbindung aufgrund von Materialermüdung einen Teil ihrer Festigkeit verliert. Eine entsprechende profilierte Oberfläche oder profilierte Kante kann beispielsweise ein Sägezahnprofil oder ein geeignetes anderes Profil sein.If preferably the casting at least in the area which is cast in the main carrier, having a profiled surface or a profiled edge, whereby the casting and the connecting piece of the main carrier are positively connected to each other, in addition to the material connection of the sprue connection and a positive connection between the casting and reached the surrounding casting of the main carrier. The additional positive locking prevents slipping out of the sprue from the cast body of the main beam even when the cohesive joint loses some of its strength due to material fatigue. A corresponding profiled surface or profiled edge may for example be a sawtooth profile or a suitable other profile.
Durch die Formschlüsse in der Formgebung der Eingussteile wird selbst bei einer eventuellen Lockerung der Verbindung ein Absturz der elektrischen Komponenten verhindert. Einsetzende Vibrationen wegen des Wegfalls des Stoffschlusses würden aber von üblichen Vibrationssensoren erkannt werden und zu einer Abschaltung der betroffenen Windenergieanlage führen.Due to the form fit in the shape of the castings, a crash of the electrical components is prevented even in a possible loosening of the connection. Inserting vibrations due to the elimination of the material bond but would be recognized by conventional vibration sensors and lead to a shutdown of the affected wind turbine.
In einer vorteilhaften Aus- oder Weiterbildung weist der Heckträger zwei oder mehr Träger oder Trägerarme mit jeweils einem oder mehreren Eingussteilen auf. Hierdurch werden gekoppelte Pendel- oder Schwingungsbewegungen des Heckträgers klein gehalten. Die Eingussteile sind vorzugsweise als paarweise angeordnete horizontale Bleche ausgeführt. Wenn jeder Träger oder Trägerarm des Heckträgers paarweise wenigstens ein oberes Eingussteil und wenigstens ein unteres Eingussteil aufweist, wird das obere Eingussteil vornehmlich auf Zug und das untere Eingussteil vornehmlich auf Druck beansprucht, so dass eine wirksame Verteilung der Beanspruchungen erreicht wird.In an advantageous development or refinement, the rear carrier has two or more carriers or carrier arms, each with one or more sprues. As a result, coupled pendulum or oscillatory movements of the rear carrier are kept small. The sprues are preferably designed as paired horizontal plates. When each carrier or carrier arm of the rear carrier has in pairs at least one upper die and at least one lower die, the upper die is stressed primarily to train and the lower die primarily to pressure, so that an effective distribution of the stresses is achieved.
In diesem Fall kann das wenigstens eine obere Eingussteil mit einer größeren eingegossenen Oberfläche ausgebildet sein als das wenigstens eine untere Eingussteil. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass das obere Eingussteil einer Zugbelastung ausgesetzt ist und die Tendenz besteht, dieses Eingussteil aus dem Gussteil des Hauptträgers zu ziehen, während das unter einer Druckbelastung stehende untere Eingussteil eher in den Hauptträger hinein gedrückt wird.In this case, the at least one upper cast part can be formed with a larger cast surface than the at least one lower cast part. This takes into account the fact that the upper die is subjected to a tensile load and tends to pull this die from the casting of the main carrier, while the lower die under a compressive load tends to be forced into the main carrier.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Eingussteil als im Wesentlichen horizontal oder vertikal angeordnetes Blech oder als Blech ausgebildet, das im Querschnitt ein L-Profil, ein C-Profil, ein U-Profil ein Kastenprofil oder einen rohrförmigen Querschnitt aufweist. Entsprechende Bleche sind beispielsweise aus Stahlblech ausgebrannt, ausgelasert oder ausgestanzt. Die im Wesentlichen horizontal angeordneten Bleche nehmen effizient Lasten auf, die aus der Gewichtskraft der auf dem Heckträger angeordneten Generatoren und Umrichter resultiert, während im Wesentlichen vertikal angeordnete Bleche, insbesondere Lasten aus Querbeschleunigungen, als beispielsweise aus Bewegungen der Gondel um die Turmachse, gut aufnehmen und auf den Hauptträger übertragen. Es können vorteilhafterweise auch mehrere vertikal und horizontal angeordnete Bleche bzw. Eingussteile in einer L-Form, C-Form, U-Form oder Kastenform zueinander angeordnet sein.Preferably, at least one casting is designed as a substantially horizontally or vertically arranged sheet metal or as a sheet having in cross-section an L-profile, a C-profile, a U-profile a box section or a tubular cross-section. Corresponding sheets are for example burned out of sheet steel, laser cut or punched. The substantially horizontally arranged sheets efficiently absorb loads resulting from the weight of the generators and inverters arranged on the rear carrier, while substantially vertically accommodating sheets, in particular loads from transverse accelerations, for example, from movements of the nacelle about the tower axis transferred to the main carrier. It can also be advantageously arranged a plurality of vertically and horizontally arranged sheets or castings in an L-shape, C-shape, U-shape or box shape to each other.
Um bei der Verwendung von nur zwei blechförmigen Eingussteilen pro Träger bzw. Trägerarm Querkräfte, beispielsweise aus Turmquerschwingungen oder Gierschwingungen um die Turmachse, sicher aufzunehmen, ist zusätzlich oder alternativ hierzu vorteilhafterweise vorgesehen, dass Träger oder Trägerarme des Heckträgers mittels Diagonalverspannungen, Diagonalstreben oder Schubblechen zu einem Schubverband verbunden sind. Dies dient zur Aufnahme von Lasten aus Querbeschleunigungen und verhindert eine Parallelogrammbewegung mit den Eingießteilen als Dreh- und Angelpunkten.In order to safely absorb transverse forces, for example from tower transversal oscillations or yaw oscillations around the tower axis, when using only two sheet-metal molded parts per carrier or carrier arm, the carrier or carrier arms of the rear carrier by means of diagonal braces, diagonal braces or thrust plates become additionally or alternatively advantageously provided Pushing Association are connected. This serves to absorb loads from lateral accelerations and prevents a parallelogram movement with the Eingießteilen as fulcrums.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist wenigstens ein Eingussteil als Stahlgussteil ausgebildet. Stahlgussteile bilden einen idealen Übergang zwischen dem weicheren Gusseisen des Hauptträgers und dem geschweißten Heckträger, da die Materialeigenschaften von Stahlguss, insbesondere Festigkeit, Dichte und Dämpfungseigenschaften, zwischen denen des Hauptträgers und denen des Heckträgers liegen. Damit werden Schäden an der Verbindung des Heckträgers und des Hauptträgers vermindert, die durch die Belastung einer Verbindungsstelle zwischen Materialien mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften resultieren. Stahlgussteile haben den Vorteil, dass sie aufgrund des Gussverfahrens gut formbar sind. Sie sind dennoch auch schweißbar.In an advantageous development, at least one casting is designed as a cast steel part. Steel castings provide an ideal transition between the softer cast iron of the main girder and the welded rear girder, since the material properties of cast steel, in particular strength, density and damping properties, lie between those of the main girder and those of the rear girder. This reduces damage to the connection of the rear carrier and the main carrier, resulting from the stress of a joint between materials with different mechanical properties. Steel castings have the advantage that they are easy to shape due to the casting process. They are also weldable.
Für die Eingussteile ist ihre Eignung zum Schweißen maßgeblich. Die Werkstoffauswahl für die Eingussteile muss dementsprechend getroffen werden. Es kommen neben Stahlgussteilen insbesondere Feinkornbaustähle in Frage.For the castings their suitability for welding is decisive. The choice of material for the castings must be made accordingly become. In addition to steel castings in particular fine-grained steels come into question.
Eine stoffschlüssige Einbettung von Eingussteilen im Gusskörper des Hauptträgers wird vorteilhafterweise begünstigt, wenn wenigstens ein Eingussteil beschichtet ist, insbesondere mit Zink, Zinn oder einer Zn-Al-Legierung. Durch die Beschichtung wird die Legierungsbildung und damit die intermetallische Verbindung zwischen Eingussteil und Gusswerkstoff begünstigt. Die Beschichtung kann vorzugsweise durch Spritzmetallisieren aufgetragen werden, beispielsweise durch thermisches Spritzverzinken oder Zinkflammspritzen.A cohesive embedding of molded parts in the casting of the main carrier is advantageously favored if at least one casting is coated, in particular with zinc, tin or a Zn-Al alloy. The coating promotes alloy formation and thus the intermetallic connection between the cast part and the cast material. The coating may preferably be applied by spray metallizing, for example by thermal spray galvanizing or zinc flame spraying.
Ein typischer Turmkopfdurchmesser bei einer 2 Megawatt-Windenergieanlage beträgt zwischen 2,4 m und 3 m. Eine vorteilhafterweise kompakte Bauweise, die Kosteneinsparungen bringt, wird in diesem Zusammenhang dann erreicht, wenn der Hauptträger einen Turmflansch aufweist, dessen Zentrum auf einer Turmachse liegt, wobei ein Abstand eines Eingussteils zum Zentrum des Turmflansches weniger als 250% eines Radius eines Lochkreises des Turmflansches beträgt, insbesondere bevorzugt weniger als 200%, insbesondere vorzugsweise weniger als 180%.A typical tower head diameter for a 2 megawatt wind turbine is between 2.4 m and 3 m. An advantageously compact design, which brings cost savings is achieved in this context, when the main carrier has a tower flange whose center is located on a tower axis, wherein a distance of a sprue to the center of the tower flange is less than 250% of a radius of a bolt circle of the tower flange , more preferably less than 200%, most preferably less than 180%.
Vorzugsweise ist der Maschinenträger in einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorstehend beschrieben herstellbar oder hergestellt.Preferably, the machine carrier can be produced or produced in a method according to the invention as described above.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch gelöst durch eine Windenergieanlage mit einem erfindungsgemäßen Maschinenträger wie vorstehend beschrieben.Finally, the object underlying the invention is also achieved by a wind energy plant with a machine support according to the invention as described above.
Die zu den einzelnen Erfindungsgegenständen, dass heißt dem Verfahren zum Herstellen eines Maschinenträgers für eine Windenergieanlage, dem Maschinenträger und der Windenergieanlage genannten Eigenschaften, Merkmale und Vorteile gelten ohne Einschränkungen jeweils auch für die anderen Gegenstände der Erfindung.The properties, features and advantages mentioned with regard to the individual subject matter of the invention, that is to say the method for producing a machine carrier for a wind energy plant, the machine carrier and the wind energy installation, apply without restriction to the other objects of the invention.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:The invention will be described below without limiting the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings, reference being expressly made to the drawings with respect to all in the text unspecified details of the invention. Show it:
In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.In the following figures, identical or similar elements or corresponding parts are provided with the same reference numerals, so that a corresponding renewed idea is dispensed with.
In
Innerhalb der Gondel
Im unteren Bereich der Gondel
Die Gondel
Der Hauptträger
In
In
Ein Teil der Eingussteile
In
In
Alternativ oder zusätzlich hierzu können auch senkrechte Bleche eingegossen werden, welche die Querbeschleunigung, das heißt Beschleunigung um die Turmlängsachse, aufnehmen können. Auf jeder Seite des Maschinenträgers bzw. Hauptträgers
In
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gondelgondola
- 22
- Rotornaberotor hub
- 33
- RotorblattanschlussRotor blade connection
- 44
- Rotorblattrotor blade
- 55
- Flanschflange
- 66
- Lagerung der langsamen RotorwelleStorage of the slow rotor shaft
- 77
- Getriebetransmission
- 88th
- Generatorgenerator
- 99
- Umrichterinverter
- 1010
- Hauptträgermain carrier
- 1111
- Heckträgerrear carrier
- 1212
- Azimutantriebazimuth drive
- 1313
- Turmtower
- 1414
- Blitzschutzlightning protection
- 2121
- Halterung für AzimutantriebeMount for azimuth drives
- 2222
- Lagerblock für Rotor-HauptlagerBearing block for rotor main bearing
- 2323
- Azimutflansch für TurmanbindungAzimutflansch for Turmanbindung
- 2424
- Verbindungsstück zum HeckträgerConnector to the rear carrier
- 2525
- Eingussteilcast-
- 2626
- profilierte Kanteprofiled edge
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