DE102012223191A1 - Mitnahmevorrichtung - Google Patents

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DE102012223191A1
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DE201210223191
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Franz Strunz
Jens Eisenbeiss
Ernst Plöchinger
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D1/101Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially without axial retaining means rotating with the coupling

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Abstract

Mitnahmevorrichtung (1) zur Verbindung eines rotierbaren Elements (6) mit einer Welle (10), wobei die Mitnahmevorrichtung (1) mindestens eine axiale Verbindungsstelle (9) und mindestens eine Querverbindungsstelle (3) umfasst, und die Mitnah mevorrichtung (1) eine glockenförmige Kontur mit einer Öffnung auf einer ersten Seite (2) aufweist, und die mindestens eine axiale Verbindungsstelle (9) an einer zweiten Seite (8) der Mitnahmevorrichtung (1) angeordnet ist, welche der Öffnung der glockenförmigen Kontur der Mitnahmevorrichtung (1) gegenüber liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmevorrichtung (1) in einem Bereich der glockenförmigen Kontur eine innere Fläche (20) aufweist, wobei die innere Fläche (20) der Mitnahmevorrichtung (1) in einem Winkel zu der zweiten Seite (8) der Mitnahmevorrichtung (1) angeordnet ist und die mindestens eine Querverbindungsstelle (3) an der inneren Fläche (20) der glockenförmigen Kontur angeordnet ist, wodurch die Mitnahevorrichtung (1) mit einem rotierbaren Element (6) verbindbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mitnahmevorrichtung zur Verbindung eines rotierbaren Elements mit einer Welle, insbesondere zur Verwendung in Prüfstandanordnungen für Windkraftanlagen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Prüfstandanordnung unter Einbeziehung einer solchen Mitnahmevorrichtung.
  • Eine Prüfstandanordnung dient dazu, einen Prüfling, beispielsweise eine Windkraftanlage oder Komponenten davon, einem definierten Prüfzyklus zu unterziehen. Neben einer reinen Funktionsprüfung, beispielsweise in Form einer End-Of-Line-Prüfstandanordnung (EOL-Prüfstandanordnung) ist auch eine Lasterprobung unter realitätsnahen Belastungen, beispielsweise durch Dreh- und Biegemomente, sowie Axial- und Lateralkräften, denkbar. Axialkräfte wirken dabei entlang einer Achse, beispielsweise einer Rotationsachse, während über Lateralkräfte eine Krafteinwirkung in einer Fläche, welche orthogonal zu der gerade beschriebenen Achse (Rotationsachse) angeordnet ist. Lateralkräfte bewirken demnach einen Versatz zu einer (Rotations-)Achse.
  • Die EP 1564405 offenbart einen Prüfstand für Windkraftanlagen. Dabei ist ein festes Gerüst auf einem Fundament fixiert und über eine Reihe von Aktuatoren auf einer Seite mit einem beweglichen Gerüst verbunden. Das bewegliche Gerüst ist weiter mit einer zu prüfenden Baugruppe verbunden. Über die Reihe von Aktuatoren werden Spannungen und Belastungen mittels des beweglichen Gerüsts in die zu prüfende Baugruppe eingeleitet. Die zu prüfende Baugruppe umfasst einen oberen Bereich eines Turms einer Windkraftanlage, eine Windnachführung, einen oder mehrere Rahmen, welcher/welche eine langsam drehende Welle der Windkraftanlage trägt/tragen, ein Getriebe, einen Generator und einen Transformator, sowie weitere Komponenten einer Windkraftanlage.
  • Die DE 3818661 der Anmelderin zeigt eine Prüfeinrichtung für angetriebene Fahrzeugachsen, wobei ein Radkopf einen Flansch aufweist. Der Flansch ist mit einer glockenförmigen Vorrichtung verbunden, welche mit der Prüfeinrichtung verbunden ist. Die Prüfeinrichtung verfügt über einen elektrischen Simulationsantrieb, sowie mehrere Stellglieder. Die Stellglieder und der elektrische Simulationsantrieb sind über eine Steuereinrichtung mit Rechner untereinander verknüpft. In dem Rechner werden gewünschte Lastkollektive festgelegt und entsprechende Stellgrößen für die Stellglieder und den elektrischen Simulationsantrieb ermittelt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mitnahmevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen. Dabei soll eine realitätsnahe Erprobung einer Windkraftanlage beziehungsweise von Komponenten einer Windkraftanlage erzielt werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Mitnahmevorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und einer Prüfstandanordnung gemäß Patentanspruch 8 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Die Mitnahmevorrichtung umfasst dabei mindestens eine axiale Verbindungsstelle und mindestens eine Querverbindungsstelle. Weiter weist die Mitnahmevorrichtung eine glockenförmige Kontur auf, wobei die glockenförmige Kontur eine Öffnung auf einer ersten Seite der Mitnahmevorrichtung aufweist. Die mindestens eine axiale Verbindungsstelle ist an einer zweiten Seite der Mitnahmevorrichtung angeordnet, welche der Öffnung der glockenförmigen Kontur gegenüber liegt. Die Mitnahmevorrichtung weist bevorzugt eine innere Fläche auf, wobei die innere Fläche in einem Winkel zu der zweiten Seite der Mitnahmevorrichtung angeordnet ist. Die mindestens eine Querverbindungsstelle ist bevorzugt an der inneren Fläche der glockenförmigen Kontur angeordnet, wodurch die Mitnahmevorrichtung mit einem rotierbaren Element verbindbar ist.
  • In einer weiteren Form der Ausgestaltung ist das rotierbare Element eine Rotornabe. Die Rotornabe ist bevorzugt an der mindestens einen Querverbindungsstelle mit mindestens einer Rotorblattflanschfläche der Rotornabe verbindbar. Bei einer Rotornabe handelt es sich bevorzugt um den Teil einer Windkraftanlage, an welchem im bestimmungsgemäßen Einsatz Rotorblätter befestigt sind. Durch Wind wird bevorzugt eine Rotationsbewegung der Rotornabe erzeugt, welche auf eine Rotorwelle und ein Getriebe oder direkt, d. h. ohne ein zwischengeschaltetes Getriebe auf einen Generator übertragen wird. An einer Prüfstandanordnung kann zu Prüfzwecken anstatt der Rotorblätter die Mitnahmevorrichtung an der Rotornabe angebracht werden. Dies führt vorteilhaft dazu, dass die Prüfstandanordnung wesentlich kleiner dimensioniert werden kann. Darüber hinaus kann bei dieser Anordnung ebenfalls die Rotornabe mit geprüft werden. Somit findet die Einleitung von Belastungen besonders realitätsnah statt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Mitnahmevorrichtungen so viele Querverbindungsstellen auf, wie die Rotornabe Rotorblattflanschflächen. Bevorzugt sind die Querverbindungsstellen der Mitnahmevorrichtung und die Rotorblattflanschflächen der Rotornabe um eine Rotationsachse so verteilt, dass bevorzugt jeweils eine Querverbindungsstelle und eine Rotorblattflanschfläche exakt in einer Flucht oder zumindest annähernd in einer Fluch zueinander positioniert sind. Besonders bevorzugt weisen dabei die mindestens eine Rotorblattflanschfläche und die mindestens eine Querverbindungsstelle in einem Bereich, in dem die mindestens eine Rotorblattflanschfläche und die mindestens eine Querverbindungsstelle miteinander verbunden sind, eine gleiche Kontur auf. Besonders bevorzugt erfolgt die Verbindung zwischen Rotorblattflanschfläche und Querverbindungsstelle durch eine lösbare Verbindung, beispielsweise eine Schraubverbindung. Alternativ kann jedoch auch eine Schweiß-, Klemm- oder Klebeverbindung verwendet werden. Weiter bevorzugt sind die Querverbindungsstellen der Mitnahmevorrichtung und die Rotorblattflanschflächen radial umlaufend gleichmäßig verteilt. Dies führt besonders vorteilhaft dazu, dass Vibrationen, beispielsweise durch eine Unwucht bezüglich der Rotationsachse, verhindert werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Bauteile aus. Alternativ dazu können die Bauteile kleiner ausgelegt werden, wenn zusätzliche Belastungen reduziert werden können. Dies führt beispielsweise zu einer Reduzierung der Materialkosten und Fertigungskosten. Darüber hinaus erleichtert eine, durch die kleinere Auslegung hervorgerufene Gewichtsreduzierung den Transport und die Montage der Windkraftanlage.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Mitnahmevorrichtung drei Querverbindungsstellen auf und die Rotornabe weist drei Rotorblattflanschflächen auf. Dabei sind die Querverbindungsstellen radial umlaufend um die Rotationsachse an der Mitnahmevorrichtung so verteilt, dass sie in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind. Die Verwendung von drei Rotorblattflanschflächen an der Rotornabe führt im Feldeinsatz zu einem besonders günstigen Wirkungsgrad und bietet gleichzeitig die Möglichkeit einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung. Besonders bevorzugt sind die Rotorblattflanschflächen beziehungsweise die Querverbindungsstellen der Mitnahmevorrichtung in einem Winkel von 5° bis 6° zu der Rotationsachse gekippt angeordnet. Dabei erfolgt das Kippen vom Turm der Windkraftanlage weg gerichtet. Hierdurch wird im späteren bestimmungsgemäßen Einsatz der Windkraftanlage erreicht, dass die Rotorblätter trotz der Verformung durch den Wind nicht gegen den Turm der Windkraftanlage schlagen.
  • Besonders bevorzugt ist jeweils zwischen einer Rotorblattflanschfläche der Rotornabe und einer Querverbindungsstelle der Mitnahmevorrichtung ein Ausgleichselement montierbar. Hierdurch können vorteilhaft Toleranzabweichungen der Rotornabe und/oder der Mitnahmevorrichtung ausgeglichen werden. Das Ausgleichselement kann dabei parallel oder in einem beliebigen Winkel, bevorzugt in einem Winkel von 90°, zu der jeweiligen Rotorblattflanschfläche angeordnet sein.
  • In einer weiteren Form der Ausgestaltung ermöglicht das Ausgleichselement dabei vorteilhaft, axialen, lateralen oder rotatorischen Versatz oder auch eine Schiefstellung zwischen der jeweiligen Rotorblattflanschfläche und der jeweiligen Querverbindungsstelle der Mitnahmevorrichtung auszugleichen. Unter einem rotatorischen Versatz ist beispielsweise ein Winkelversatz zweier Bauteile zu verstehen. Bevorzugt sind auch beliebige Kombinationen der gerade beschriebenen Abweichungen ausgleichbar. Ein solcher Versatz kann beispielsweise durch Fertigungstoleranzen hervorgerufen werden, welche im späteren bestimmungsgemäßen Einsatz der Windkraftanlage keinen Einfluss auf deren Funktionalität haben, am Prüfstand unter Umständen dazu führen können, dass die Querschnittsflächen der Mitnahmevorrichtung und die Rotorblattflanschflächen nicht in einer Flucht zueinander stehen. Durch die Verwendung eines Ausgleichselements wird vorteilhaft ermöglicht, eine Mitnehmervorrichtung für die Prüfung verschiedener Rotornaben zu verwenden. Eine aufwändige Anpassung oder sogar Neuanfertigung entfällt somit. Hierdurch können in erheblichem Umfang Zeit und Kosten eingespart werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist das jeweils eine Ausgleichselement verstellbar. Bevorzugt ist dabei die Verstellung des jeweils einen Ausgleichselements durch eine Steuereinheit steuerbar. Dies ermöglicht vorteilhaft, dass neben den Belastungen, welche in die Mitnahmevorrichtung eingeleitet werden, auch zusätzliche Belastungen direkt an den Rotorflanschflächen einleitbar sind. Hierdurch kann beispielsweise vorteilhaft eine Pitch-Verstellung der Rotorblätter mit getestet werden. Die Pitch-Verstellung kann darüber hinaus durch eine zusätzliche Prüfvorrichtung geprüft werden. Dabei wird durch die Ausgleichselemente keine zusätzliche Kraft in die Pitch-Verstellung eingeleitet. Ebenfalls ist eine lastfreie Prüfung der Pitch-Verstellung, also eine reine Funktionsprüfung denkbar. Eine Pitch-Verstellung stellt einen Mechanismus dar, mit die Rotorblätter im bestimmungsgemäßen Einsatz der Windkraftanlage verstellbar sind. Dadurch ist ein Winkel einstellbar, mit dem die Rotorblätter bezogen auf ihre Längsachse in den Wind gestellt werden. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Varianten der Pitch-Verstellung. Bei der ersten Variante sind alle Rotorblätter über einen zentralen Antrieb der Pitch-Verstellung gleichzeitig verstellbar. Jedes der Rotorblätter steht somit im gleichen Winkel im Wind. Im Gegensatz dazu ist bei einer individuellen Pitch-Verstellung jedes Rotorblatt einzeln um seine Längsachse verstellbar. Somit kann jedes Rotorblatt in einem anderen Winkel im Wind stehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen einer Querverbindungsstelle einer Mitnahmevorrichtung und einer Rotorblattflanschfläche eine Prüfvorrichtung für eine Pitch-Verstellung montierbar. Dabei kann die Prüfvorrichtung für die Pitch-Verstellung bei Verwendung eines Ausgleichselements entweder zwischen der Querverbindungsstelle der Mitnahmevorrichtung und den Ausgleichelement angebracht sein, oder auch zwischen dem Ausgleichselement und der Rotorblattflanschfläche. Ist die Prüfvorrichtung für die Pitch-Verstellung zwischen dem Ausgleichselement und der Querverbindungsstelle der Mitnahmevorrichtung montiert, so bewegt sich das Ausgleichselement mit Betätigung der Pitch-Verstellung entsprechend mit.
  • Des Weiteren wird eine Prüfstandanordnung zum Prüfen von Windkraftanlage vorgeschlagen, wobei die Prüfstandanordnung eine Mitnahmevorrichtung zur Verbindung eines rotierbaren Elements mit einer Welle gemäß Patentanspruch 1 bis 7 aufweist. Die axiale Verbindungsstelle ist bevorzugt mit einer Belastungseinheit verbindbar, wobei von dieser Belastungseinheit Belastungen über die Mitnahmevorrichtung in das rotierbare Element und daran anschließbare Komponenten einer Windkraftanlage einleitbar sind. Bevorzugt handelt es sich bei dem rotierbaren Element um eine Rotornabe einer Windkraftanlage. Aufgrund der Verwendung einer Mitnahmevorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bis 7 sind die Belastungen unter besonders realitätsnahen Bedingungen in die Windkraftanlage einleitbar. Vorteilhaft erfolgt die Einleitung der Belastungen über die Bauteile, die auch im bestimmungsgemäßen Einsatz einer Windkraftanlage mit Belastungen beaufschlagt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen einer Windkraftanlage mittels einer Mitnahmevorrichtung zur Verbindung eines rotierbaren Elements mit einer Welle gemäß Patentanspruch 1 bis 7 vorgeschlagen. Dabei wird bevorzugt die Windkraftanlage in die Prüfstandanordnung eingebracht und fixiert. Weiter bevorzugt werden eine Rotationsachse der Windkraftanlage und eine Rotationsachse einer Belastungseinheit mittels eines Messsystems zueinander ausgerichtet, wobei die Rotationsachse der Belastungseinheit zu der Rotationsachse der Windkraftanlage ausgerichtet wird. Anschließend erfolgt die Verbindung der Mitnahmevorrichtung mit dem rotierbaren Element. Das Einbringen der Windkraftanlage in die Prüfstandanordnung erfolgt dabei besonders bevorzugt mittels Krananlagen, Schwerlasttransportern und/oder über ein Schienensystem.
  • Bei einer Belastungseinheit handelt es sich beispielsweise um einen Windkraftsimulator. Neben den auftretenden Windkräften kann dieser auch die jeweiligen Drehmomente in einen Prüfling, also eine Windkraftanlage einleiten.
  • Unter einer Welle wie oben beschrieben ist beispielsweise eine Ausgangswelle der Belastungseinheit zu verstehen, welche die entsprechenden Lasten und Momente auf die Mitnahmevorrichtung und somit auf den Prüfling überträgt.
  • Neben einer kompletten Gondel einer Windkraftanlage können dabei auch einzelne Komponenten einer Windkraftanlage, beispielsweise ein Getriebe, ein Generator oder die Rotorwelle, sowie jegliche Kombinationen dieser Komponenten getestet werden. So kann der Generator beispielsweise auch durch eine hydraulische Bremse zur Erzeugung eines Gegenmoments ersetzt werden. Bevorzugt wird die erzeugte Energie (elektrische Energie bei der Verwendung eines Generators oder Wärmeenergie durch Abwärme bei einer hydraulischen Bremse) entweder in das Stromnetz eingespeist oder direkt zum Betreiben der Prüfstandanordnung selbst verwendet. In letzterem Fall führt dies vorteilhaft dazu, dass der Prüfstandanordnung zusätzlich lediglich die Energie zugeführt werden muss, die beispielsweise aufgrund des Wirkungsgrads der Windkraftanlage und durch den Wirkungsgrad der Prüfstandanordnung verloren gehen.
  • Unter einer Gondel ist ein Gehäuse einer Windkraftanlage zu verstehen. Üblicherweise umfasst die Gondel eine Rotorwelle, welche außerhalb der Gondel mit der Rotornabe verbunden ist und eine Rotationsbewegung entweder direkt in einen Generator oder über ein Getriebe mit einer Drehzahländerung in den Generator einleitet. Daneben können auch beispielsweise ein Transformator und Steuerungstechnik in einer Gondel untergebracht sein. Allgemein formuliert umfasst die Gondel mit Ausnahme der Rotornabe, eines Spinners und der Rotorblätter alle die Komponenten, die für die Stromerzeugung durch Windkraft erforderlich sind.
  • Bei einem Spinner handelt es sich um eine Abdeckvorrichtung, welche bevorzugt im Bereich der Rotornabe angebracht ist. Der Spinner ist bevorzugt rotationssymmetrisch und weist in einem Bereich der Rotorblattflansche Ausnehmungen auf, durch welche die Rotorblätter zur Rotornabe geführt und mit dieser verbunden werden. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen dabei kreisrund, können jedoch auch jede weitere Form, beispielsweise eine elliptische oder drei- oder mehreckige Kontur annehmen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Prüfen einer Windkraftanlage umfassend den Schritt des Andockens der Windkraftanlage an die Belastungseinheit. Dabei erfolgt vorteilhaft eine grobe Positionierung der Windkraftanlage in die Prüfstandanordnung, wie zuvor beschrieben, mittels Krananlagen, Schwerlasttransportern oder auch Schienensystemen. Dabei wird die Windkraftanlage bis auf wenige Zentimeter in Position zu der Belastungseinheit gebracht. Die Verbindung, das Andocken, wird durch eine Verstellung der Belastungseinheit hergestellt. Beispielsweise durch verstellbare Zylinder ist eine feine Justierung möglich.
  • Das Andocken erfolgt dabei insbesondere durch eine axiale Bewegung entlang einer Rotationsachse der Mitnahmevorrichtung. Beispielhaft greifen dabei parallel zu der Rotationsachse angeordnete Stifte, beispielsweise Mitnahmebolzen, in Ausnehmungen ein. Diese können dann anschließend durch eine Verschraubung fixiert werden.
  • Neben einem Andocken durch eine axiale Bewegung kann auch ein Andocken durch eine Rotationsbewegung erfolgen. Hierbei ist erforderlich, dass eine Übertragung der Belastungen der Belastungseinheit auf die Windkraftanlage mittels Winkelelementen zwischen der Mitnahmevorrichtung und der Rotorflanschflächen erfolgt, wobei die Winkelelemente orthogonal zu der Rotationsachse angeordnet sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mitnahmevorrichtung;
  • 2: eine perspektivische Ansicht einer Prüfstandanordnung unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mitnahmevorrichtung.
  • 3: eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mitnahmevorrichtung;
  • 4: eine perspektivische Darstellung einer weiteren Prüfstandanordnung unter Verwendung einer Mitnahmevorrichtung gemäß 3.
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Mitnahmevorrichtung 1. Die Mitnahmevorrichtung 1 verfügt auf einer ersten Seite 2 über drei Querverbindungsstellen 3. Mittels Ausgleichselementen 4 ist die Mitnahmevorrichtung 1 mit Rotorblattflanschflächen 5 einer Rotornabe 6 verbunden. Die Rotornabe 6 ist weiter mit einer Windkraftanlage 7 verbunden. Auf einer zweiten Seite 8 der Mitnahmevorrichtung 1 weist diese eine axiale Verbindungsstelle 9 auf und ist hier mit einer Welle 10 einer hier nicht gezeigten Belastungseinheit 17 verbunden. Die Windkraftanlage 7 ist weiter über einen Sockel 11 mit einem Fundament 12 fest verbunden. Die Mitnahmevorrichtung 1 weist in einem Bereich der Querverbindungsstellen 3 kreisrunde Ausnehmungen 13 auf. Darüber hinaus weist die Mitnahmevorrichtung 1 partielle trapezförmige Ausnehmungen 14 auf, wobei sich die trapezförmigen Ausnehmungen 14 entlang der glockenförmigen Kontur der Mitnahmevorrichtung 1 beginnend an der ersten Seite 2 der Mitnahmevorrichtung 1 in Richtung der zweiten Seite 8 der Mitnahmevorrichtung 1 ausbreiten. Über die hier nicht gezeigte Belastungseinheit 17 werden Drehmomente, Biegemomente, axiale Kräfte und laterale Kräfte von der Welle 10 in die Mitnahmevorrichtung 1 eingeleitet. Da diese mittels der Ausgleichselemente 4 mit der Rotornabe 6 verbunden ist, werden die Belastungen auf die Rotornabe 6 und damit auf die Windkraftanlage 7 übertragen. Die Ausgleichselemente 4 verfügen über verstellbare Elemente 15. Hierdurch ist ein Versatz, der beispielsweise durch fertigungsbedingte Toleranzen bei der Rotornabe 6 entsteht, zwischen den Rotorblattflanschflächen 5 und der Mitnahmevorrichtung 6 ausgleichbar. Die verstellbaren Elemente 15 sind hier als Zylinder dargestellt. Hierbei kann es sich beispielsweise um Hydraulik- oder Pneumatikzylinder handeln. Das Drehmoment wirkt entlang einer Rotationsachse 16 der Welle 10 beziehungsweise der Mitnahmevorrichtung 1. Die Biegemomente und die axialen und lateralen Kräfte wirken in einer Fläche, die senkrecht zu der Rotationsachse 16 angeordnet ist. Die verstellbaren Elemente 15 der Ausgleichselemente 4 sind aktiv, das heißt auch im Betrieb verstellbar. Hierdurch können dynamische Belastungen auf die Rotorblattflanschflächen 5 bei gleichzeitiger Rotation der Mitnahmevorrichtung 1 simuliert werden. Insbesondere kann so eine hier nicht gezeigte Pitch-Verstellung in den Rotorflanschflächen 5 ebenfalls geprüft werden.
  • 2 zeigt eine Prüfstandanordnung 19 zum Prüfen von Windkraftanlagen 11 unter Verwendung einer Mitnahmevorrichtung 1, wie sie in 1 ausführend beschrieben wurde. Weiter zeigt 2 einen Verstellmechanismus 18, durch welchen die in 1 beschriebenen axialen und lateralen Kräfte, sowie die Biegemomente erzeugt werden. In einem Neutralzustand sind die Rotornabe 6, die Mitnahmevorrichtung 1 und die Welle 10 koaxial zueinander, das bedeutet koaxial zu der Rotationsachse 16 angeordnet. Durch eine Verstellung des Verstellmechanismus 18 wird die Welle 10 derart ausgelenkt, dass die Rotornabe 6 nicht mehr koaxial zu der Rotationsachse 16 der Mitnahmevorrichtung 1 und der Welle 10 angeordnet ist. 2 zeigt weiter, dass die drei Rotorblattflanschflächen 5 der Rotornabe 6 und die Querverbindungsstellen 3 der Mitnahmevorrichtung 1 gleichmäßig radial umlaufend in einem Winkel von 120° angeordnet sind. Dabei befinden sich jeweils eine Rotorblattflanschfläche 5 der Rotornabe 6 und eine Querverbindungsstelle 3 in einer Flucht oder zumindest annähernd in einer Flucht zueinander.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Mitnahmevorrichtung (1). An den Rotorblattflanschflächen (5) einer Rotornabe (6) ist dabei jeweils an einer Rotorblattflanschfläche (5) ein Winkelelement (21) angebracht, welches senkrecht zu der Rotorblattflanschfläche (5) positioniert ist. Dabei weist das Winkelelement eine Kontaktfläche (22) auf, welche in einem Winkel von 90° zu der Rotorblattflanschfläche (5) und parallel zu der Rotationsachse (16) angeordnet ist. Die Mitnahmevorrichtung (1) weist hierbei erstes Segment (23) und ein zweites Segment (24) auf. Das erste Segment (23) ist auf einer Seite mit der Kontaktfläche (22) des Winkelelements (21) verbunden. Auf einer anderen Seite weist das erste Segment (23) eine Fläche (25) auf, welche parallel zu einer Ebene angeordnet ist, wobei die Ebene orthogonal zu der Rotationsachse (16) angeordnet ist. Die Fläche (25) weist einen Durchlass (26) auf, in welchen ein Stift (27) des zweiten Segments (24) eingreift. Das zweite Segment (24) verfügt weiter über eine axiale Verbindungsstelle (9), über welche die Mitnahmevorrichtung (1) mit einer Welle (10) einer Belastungseinheit (17) verbunden ist. Die Rotornabe (6) ist dabei von einem Spinner (28) umgeben.
  • 4 zeigt eine weitere Prüfstandanordnung (19) zum Prüfen einer Windkraftanlage (7). Dabei weist die Prüfstandanordnung (19) eine Mitnahmevorrichtung (1) auf, wie sie in 3 beschrieben wurde. Die Windkraftanlage (7) ist dabei zu der Belastungseinheit (17) und dem zweiten Segment (24) beabstandet und zeigt den Vorgang des Einbringens in die und des Positionierens der Windkraftanlage (7) in der Prüfstandanordnung (19).
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Mitnahmevorrichtung
    2
    erste Seite Mitnahmevorrichtung
    3
    Querverbindungsstelle
    4
    Ausgleichselement
    5
    Rotorblattflanschfläche
    6
    rotierbares Element/Rotornabe
    7
    Windkraftanlage
    8
    zweite Seite Mitnahmevorrichtung
    9
    axiale Verbindungsstelle
    10
    Welle
    11
    Sockel
    12
    Fundament
    13
    kreisrunde Ausnehmung
    14
    trapezförmige Ausnehmung
    15
    verstellbares Element
    16
    Rotationsachse
    17
    Belastungseinheit
    18
    Verstellmechanismus
    19
    Prüfstandanordnung
    20
    innere Fläche
    21
    Winkelelement
    22
    Kontaktfläche
    23
    erstes Segment
    24
    zweites Segment
    25
    Fläche
    26
    Durchlass
    27
    Stift
    28
    Spinner
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1564405 [0003]
    • DE 3818661 [0004]

Claims (11)

  1. Mitnahmevorrichtung (1) zur Verbindung eines rotierbaren Elements (6) mit einer Welle (10), wobei die Mitnahmevorrichtung (1) mindestens eine axiale Verbindungsstelle (9) und mindestens eine Querverbindungsstelle (3) umfasst, und die Mitnahmevorrichtung (1) eine glockenförmige Kontur mit einer Öffnung auf einer ersten Seite (2) aufweist, und die mindestens eine axiale Verbindungsstelle (9) an einer zweiten Seite (8) der Mitnahmevorrichtung (1) angeordnet ist, welche der Öffnung der glockenförmigen Kontur der Mitnahmevorrichtung (1) gegenüber liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmevorrichtung (1) in einem Bereich der glockenförmigen Kontur eine innere Fläche (20) aufweist, wobei die innere Fläche (20) der Mitnahmevorrichtung (1) in einem Winkel zu der zweiten Seite (8) der Mitnahmevorrichtung (1) angeordnet ist und die mindestens eine Querverbindungsstelle (3) an der inneren Fläche (20) der glockenförmigen Kontur angeordnet ist, wodurch die Mitnahevorrichtung (1) mit einem rotierbaren Element (6) verbindbar ist.
  2. Mitnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierbare Element (6) eine Rotornabe (6) ist und die Mitnahmevorrichtung (1) an der mindestens einen Querverbindungsstelle (3) mit mindestens einer Rotorblattflanschfläche (5) der Rotornabe (6) verbindbar ist.
  3. Mitnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmevorrichtung (1) so viele Querverbindungsstellen (3) aufweist, wie die Rotornabe (6) Rotorblattflanschflächen (5) aufweist und die Querverbindungsstellen (3) der Mitnahmevorrichtung (1) und die Rotorblattflanschflächen (5) der Rotornabe (6) um eine Rotationsache (16) so verteilt sind, dass jeweils eine Querverbindungsstelle (3) und eine Rotorblattflanschfläche (5) exakt in einer Flucht oder zumindest annähernd in einer Flucht zueinander positioniert sind.
  4. Mitnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmevorrichtung (1) drei Querverbindungsstellen (3) und die Rotornabe (6) drei Rotorblattflanschflächen (5) aufweisen, wobei die drei Querverbindungsstellen (3) radial umlaufend um die Rotationsachse (16) in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind.
  5. Mitnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen einer Rotorblattflanschfläche (5) der Rotornabe (6) und einer Querverbindungsstelle (3) der Mitnahmevorrichtung (1) ein Ausgleichselement (4) montierbar ist.
  6. Mitnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch das jeweils eine Ausgleichselemente (4) axialer, lateraler oder rotatorischer Versatz zwischen den Querverbindungsstellen (3) der Mitnahmevorrichtung (1) und den Rotorblattflanschflächen (5) der Rotornabe (6) oder eine beliebige Kombination daraus ausgleichbar ist.
  7. Mitnahmevorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweils eine Ausgleichselement (4) verstellbar und diese Verstellung durch eine Steuereinheit steuerbar ist, wodurch Belastungen in die mindestens eine Rotorblattflanschfläche (5) einleitbar sind.
  8. Mitnahmevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Rotorblattflanschfläche (5) und einer Querverbindungsstelle (3) der Mitnahmevorrichtung (1) eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Pitch-Verstellung montierbar ist.
  9. Prüfstandanordnung (19) zum Prüfen einer Windkraftanlage (7), wobei die Prüfstandanordnung (19) eine Mitnahmevorrichtung (1) zur Verbindung eines rotierbaren Elements (6) mit einer Welle (10) gemäß Anspruch 1 bis 7 aufweist und die axiale Verbindungsstelle (9) mit einer Belastungseinheit (17) verbindbar ist und ausgehend von dieser Belastungseinheit (17) über die Mitnahmevorrichtung (1) Belastungen in das rotierbare Element (6) und daran anschließbare Komponenten einer Windkraftanlage (7) einleitbar sind.
  10. Verfahren zum Prüfen einer Windkraftanlage (7) mittels einer Mitnahmevorrichtung (1) zur Verbindung eines rotierbaren Elements (6) mit einer Welle (10) gemäß Anspruch 1 bis 7, umfassend die Schritte des Einbringens der Windkraftanlage (7) in die Prüfstandanordnung (19), des Fixierens der Windkraftanlage (7), des Ausrichtens einer Rotationsache (16) der Windkraftanlage und einer Rotationsachse (16) einer Belastungseinheit (17) zueinander mittels eines Messsystems, wobei die Rotationsachse (16) der Belastungseinheit (17) zu der Rotationsachse (17) der Windkraftanlage (7) ausgerichtet wird, und umfassend den Schritt des Verbindens der Mitnahmevorrichtung (1) mit dem rotierbaren Element (6).
  11. Verfahren zum Prüfen einer Windkraftanlage (7) nach Anspruch 10, umfassend den Schritt des Andockens der Windkraftanlage (7) an der Belastungseinheit (17).
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