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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Vorspannen von Verbindungselementen. Sie betrifft Verbindungselemente bei denen zwei vorgespannte Bolzen mit einer Mutter verbunden sind. Unter anderem betrifft dies Verbindungselemente an geteilten Rotorblättern von Windenergieanlagen.
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Die Erfindung kann auf allen Gebieten der Technik angewendet werden, in denen Bauteile miteinander verbunden und vorgespannt werden.
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STAND DER TECHNIK
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Anordnungen zum Vorspannen von Verbindungselementen werden detailliert in den Patenten EP3441561A1,
WO2015181401A1 oder
DE2611237A1 beschrieben.
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Beim Verbinden geteilter Rotorblätter wird idealerweise eine Vorspannung auf das Verbindungselement aufgebracht, um dessen Dauerfestigkeit zu erhöhen und einen Reibschluss der Verbindung herzustellen sowie ein Losdrehen im Betrieb zu verhindern. Wird das Verbindungselement als Gewindebolzen ausgeführt, der beidseitig in die gegenüberliegenden Bauteile eingeschraubt werden soll, befinden sich die jeweiligen Gewindegänge in der Regel nicht in Übereindeckung der gedachten Fortsetzung derselben. Das Variieren des Abstands der Bauteile zueinander kann zwar die Gewindehelices in Überdeckung bringen, ändert jedoch den Abstand der Bauteile zueinander, was meist unerwünscht ist. Darüber hinaus funktioniert dieses Vorgehen bei mehreren nebeneinander liegenden Verbindungen nicht, da jede Verbindung eine individuelle Abstandanpassung erfordern würde.
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Eine mögliche Lösung für dieses Problem wird in
WO2010086297A2 9 und
10 dargestellt. Nachteilig dabei ist die sehr hohe Fertigungsgenauigkeit sobald mehrere Bolzen nebeneinander eingesetzt werden. Damit die Verschraubung überhaupt möglich ist, müssen die jeweils gegenüberliegenden Gewindegänge geometrisch zueinander ausgerichtet sein, sodass eine sich im anderen Bauteil fortsetzende Gewindehelix entsteht in die die Bolzen eingedreht werden können. Auch bei Faserverbundbauteilen mit Gewindebuchsen ist dies, aufgrund der gängigen Fertigungstoleranzen nur mit erhöhtem Fertigungsaufwand möglich. Eine Lösung hierfür beschreibt unter anderem
EP3150848B1 . Dort werden die Verbindungsflächen zueinander ausgerichtet und maschinell durch Plandrehen bearbeitet und erst im Nachgang alle Gewinde geschnitten (Absatz 0011, Anspruch 1). Nachteilig dabei sind der hohe technische Aufwand und die erforderliche Präzession der Gewindeposition.
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Eine weitere Möglichkeit dieses Problem zu lösen ist in
WO2010086297A2 8 dargestellt. Eine Aussparung ermöglicht das koaxiale Einsetzen einer Schraube in ein Durchgangsloch für den Eingriff in eine Gewindebohrung des gegenüberliegenden Bauteils. Ein anschließendes Vorspannen der Verbindung ist mit gängigen Methoden möglich. Nachteilig dabei ist die Kerbwirkung der Aussparung 149 im Bauteil 102. Die Aussparung führt zu Spannungsüberhöhungen und reduziert die Bauteilfestigkeit. Das Anpassen der Geometrie führt zu unerwünschter Kraftumlenkung und unter Umständen Veränderung der Außenform, was bei Rotorblättern von Windkraftanlagen beides einen negativen Einfluss auf die strukturelle Integrität sowie die Aerodynamik hat.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung und zur Vorspannung der Verbindungselemente ist in
US2014271210A1 beschrieben. Ein Adapter wird zwischen die beiden Rotorblattteile eingebracht. Dieser Adapter enthält seitlich zugängliche Aussparungen mit denen die zu verbindenden Bauteile jeweils separat mit dem Adapter verschraubt sind. Nachteilig sind dabei das zusätzliche Gewicht des Adapters sowie die Kerbwirkungen der Aussparungen im Adapter. Des Weiteren ist der Adapter selbst nicht durchgängig vorgespannt. Dies reduziert dessen Dauerfestigkeit.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung beschreibt eine Anordnung und ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen und Vorspannen der dabei eingesetzten Verbindungselemente. Die zu verbindenden Bauteile weisen dabei keine Aussparungen oder rückseitig zugänglichen Flanschkörper auf. Außerdem sind weder die exakte rotatorische Ausrichtung der Gewinde noch der exakte Abstand der Stirnflächen der Bauteile zueinander während der Fertigung der beiden zu verbindenden Bauteile nötig.
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Zusätzlich vereinfacht die Erfindung die Montage aller Bauteile. Dies wird durch eine Anordnung erreicht, bei der eine werkzeuglose Vormontage möglich ist.
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Folgende Vorteile ergeben sich somit durch die Erfindung:
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Die Verbindung weist eine sehr hohe Festigkeit auf. Dies wird dadurch erreicht, dass keine Aussparungen für das Aufbringen der Vorspannkraft nötig sind. Sämtliche beteiligten Bauteile sind unter Vorspannung.
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Die Toleranzanforderungen bei der Herstellung der Gewinde sind gering, da eine definierte Ausrichtung der Gewindegänge zueinander nicht nötig ist. Dies wird durch eine Anordnung formschlüssiger Verbindungen erreicht.
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Die Anforderungen an die Ebenheit der Stirnflächen der Bauteile sowie die Koplanarität der Stirnflächen benachbarter Bauteile bei Verwendung mehrerer Verbindungselemente sind gering. Dies wird durch justierbare Ausgleichsscheiben erreicht.
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Eine werkzeuglose Vormontage der gesamten Verbindung ist möglich. Dies reduziert die Montagezeiten, was im Falle von Großbauteilen wie Rotorblätter eine Reduzierung der Einsatzzeit des Krans bedeutet. Dies wird durch eine Anordnung von Halteklammern und Federn realisiert.
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Die vorgeschlagene Verbindungsanordnung ermöglicht ein torsionsfreies Vorspannen der Verbindungsbolzen. Dadurch wird ein präzises und reproduzierbares Vorspannen der Bauteile erreicht. Gleichzeitig sind der technische Aufwand und die gestellten Anforderungen an den Vorspannprozess gering. Diese Eigenschaften werden durch die Verwendung von Spreizkeilen erreicht, die über ein quer angeordnetes Vorspannelement zueinander verschoben werden.
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Das Wegfallen von rückseitig zugreifbaren Flanschkörpern ermöglicht die Kraftübertragung direkt in das Bauteil ohne eine für Flansche typische Biegung in das Bauteil einzuleiten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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- 1: Stellt eine Ausführungsform der Verbindungsanordnung mit allen Bauteilen dar
- 2: Stellt eine Ausführungsform der Verbindungsanordnung mit einem Element zum Längenausgleich dar
- 3: Stellt eine Ausführungsform der Verbindungsanordnung mit einer Anordnung zur einfachen Montage dar
- 4: Stellt eine Ausführungsform der Anordnung zur einfachen Montage mit Hinterschnitten dar
- 5: Stellt eine Ausführungsform der Verbindungsanordnung mit zwei Keilen dar
- 6: Stellt eine Ausführungsform der Verbindungsanordnung mit vier Keilen dar
- 7: Stellt eine Ausführungsform einer Windenergieanlagen dar
- 8: Stellt ein Rotorblatt dar
- 9: Stellt eine Trennstellt zwischen zwei Rotorblattmodulen dar, die mit einem Verbindungssystem miteinander verbunden sind.
- 10: Stellt die Verbindung eines Rotorblatts mit einem weiteren Bauteil dar, die mit einem Verbindungssystem miteinander verbunden sind.
- 11: Stellt eine Ausführungsform der Verbindungsanordnung mit Formschlüssen dar.
- 12: Stellt die Ausrichtung der Gewindehelicen zueinander dar.
- 13: Stellt eine Ausführungsform der Verbindungsanordnung der, bei der die Mutter Bestandteil des ersten Bolzens ist.
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DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Figur 1:
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Eine vorgespannte Verbindungsanordnung (100) verbindet zwei Bauteile (101, 201). Die Verbindungsanordnung besitzt eine Längsachse (10). Maßgeblich parallel zu dieser Längsachse befinden sich mindestens zwei Bolzen (102, 202) und eine Mutter (1). Die Vorspannung wird über mindestens ein Vorspannelement (104, 204) aufgebracht. Das Vorspannelement erzeugt entlang seiner Längsachse (9) eine erste Kraft maßgeblich orthogonal zur Längsachse (10) der Verbindungsanordnung. Durch diese Kraft werden die Keile (2, 3, 103, 203) so gegeneinander verschoben, dass diese eine zweite, im vorteilhaften Fall höhere, Kraft maßgeblich in Richtung der Längsachse der Verbindungsanordnung erzeugen. Diese zweite Kraft entspricht der Vorspannung der Verbindungsanordnung. Durch die Vorspannung werden Bauteile wie die Bolzen und die Mutter gelängt. Dies sind die Zugkörper der Verbindungsanordnung. Andere Bauteile wie die Keile werden durch die Vorspannung gestaucht. Dies sind die Druckkörper der Verbindungsanordnung.
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Ein Keil ist ein Bauteil mit mindestens zwei Seitenflächen die unter einem Winkel zusammenlaufen. Diese Anordnung ermöglicht das Umlenken einer Kraft in Richtung der Keilspitze in eine maßgeblich orthogonal dazu wirkende Normalkraft.
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Des Weiteren besteht die Verbindungsanordnung aus einem Bolzenpaar. Das Bolzenpaar besteht aus zwei sich gegenüberliegenden Bolzen (102, 202). Die beiden Bolzen sind maßgeblich parallel zur Längsachse der Verbindungsanordnung ausgerichtet. Die Bolzen haben jeweils eine bauteilseitige Seite, die in Richtung des ersten zu verbindenden Bauteils zeigt und eine mutterseitige Seite, die in Richtung der Mutter und/oder in Richtung des zweiten zu verbindenden Bauteils zeigt. Mindestens ein erster Bolzen besitzt ein Gewinde (14) auf der bauteilseitigen Seite und ein gegenläufiges Gewinde (15) auf der mutterseitigen Seite. Der zweite Bolzen besitzt mindestens ein Gewinde auf der mutterseitigen Seite (16). Der zweite Bolzen ist vorteilhaft mit dem zweiten zu verbindenden Bauteil verbunden. Dies kann einschließlich aber nicht ausschließlich über ein Gewinde (12, 17), einen Formschluss oder einen Stoffschluss geschehen. Durch Verdrehung des ersten Bolzens (102) können die mutterseitigen Gewinde der Bolzen (15, 16) in Überdeckung gebracht werden. Erst wenn sich die Fortführungen beider mutterseitigen Gewindegänge in Überdeckung befinden, kann die Mutter auf beide Bolzen aufgeschraubt oder vom ersten auf den zweiten Bolzen übergeschraubt werden.
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Die Außenform der Mutter (1) kann beliebig sein. In einer vorteilhaften Ausführungsförm ist diese so gestaltet, dass eine formschlüssige Krafteinleitung zur Drehung der Mutter möglich ist. Die Außengeometrie der Mutter kann einschließlich aber nicht ausschließlich sechseckig oder rund sein. Sie kann auch durch eine vorteilhafte Oberflächenbeschaffenheit einen Reibschluss begünstigen. Die Innengeometrie kann einschließlich aber nicht ausschließlich ein oder mehrere Formschlüsse aufweisen. Diese Formschlüsse können unter anderem Gewinde sein. Die Mutter kann als Gewindebuchse, Gewinderohr oder mutternähnliches Verbindungsstück ausgeführt sein. Die Mutter kann einteilig oder mehrteilig ausgeformt sein. Die Mutter kann auch Bestandteil eines der Bolzen sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist die Mutter vor der Ausrichtung der Bauteile zueinander auf einen der beiden Bolzen aufgeschraubt. Danach werden die zu verbindenden Bauteile zueinander ausgerichtet, sodass sich gegenüberliegende Bolzen jeweils ein Bolzenpaar bilden. Durch Verdrehen mindestens eines Bolzens wird eine Überdeckung der mutterseitigen Gewindehelicen der Bolzenpaare erreicht. Anschließend wird die Mutter von einem Bolzen auf den anderen übergeschraubt, sodass eine Verbindung beider Bolzen miteinander entsteht.
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Als gegenläufig werden zwei Gewinde bezeichnet, wenn eines der Gewinde rechtsdrehend und das andere Gewinde linksdrehend ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung umschließt diese und/oder deren Druckkörper ein Bolzenpaar.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung umschließt diese und/oder deren Druckkörper mindestens zwei nebeneinander liegende Bolzenpaare.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung befinden sich diese und/oder deren Druckkörper zwischen zwei aneinander angrenzenden Bolzenpaare.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung sind die Vorspannelemente (104, 204) Schrauben. Diese sind über ein Gewinde mit einem Keil (3) verbunden. In einem anderen Keil (2) befinden sich die Schrauben in einem Durchgangsloch. Durch Verdrehen der Schrauben reduziert sich der Abstand zwischen den Keilen (2, 3). Dies und die keilförmige Geometrie der Bauteile führen so zu einer Kraft in Richtung der Längsachse der Verbindungsanordnung. Diese Kraft spannt die Verbindung vor.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung sind die Vorspannelemente (104, 204) Schrauben mit gegenläufigen Gewindeausformungen. Diese sind über ein Teil des Gewindes mit mindestens einem der Keile (3) verbunden. In mindestens einem anderen Keil (2) befindet sich die Schraube mit dem gegenläufigen Gewinde im Eingriff. Durch Verdrehen der Schrauben reduziert sich der Abstand zwischen den Keilen (2, 3).
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung liegt mindestens ein Vorspannelement zwischen zwei aneinander angrenzenden Bolzenpaaren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung liegt mindestens ein Vorsparinelement in einem Freiraum zwischen zwei sich gegenüberliegenden Bolzen. Die Achsen der Vorspannelemente (9) sind maßgeblich orthogonal zur Achse der Verbindungsanordnung (10) angeordnet. Die Achse des Vorspannelements weist einen möglichst geringen Abstand zu der Achse mindestens eines Bolzens auf. Diese Anordnung wird durch eine vorteilhafte Aussparung in der Mutter (1) ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform besitzen die Bolzen ein rechtsdrehendes Gewinde auf der Seite der zu verbindenden Bauteile und ein linksdrehendes Gewinde auf der Seite der Mutter. Demnach sind die Gewinde in den Bauteilen rechtsdrehend und das Gewinde in der Mutter linksdrehend. Vor der Ausrichtung der Gewindegänge befindet sich die Mutter komplett auf einem der Bolzen. Durch Verdrehen des nicht mit der Mutter in Kontakt befindlichen Bolzens können die Gewindegänge der mutterseitigen Gewinde in Überdeckung gebracht werden. Anschließend kann die Mutter durch Verdrehen auf den anderen Bolzen aufgeschraubt werden, sodass die Einschraubtiefe beider Bolzen in Bezug auf die zu übertragende Kraft ausreichend ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vor dem Verbinden der Bolzen mittels der Mutter die Ausrichtung der Gewindegänge zueinander überprüft werden. Dies kann unter anderem mit einer Gewindelehre oder dem Abmessen der Gewindegänge zueinander erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Bolzen (102) mit einem bauteilseitigen Gewinde (14) in ein Bauteil (101) mit einem Gewinde (11) eingeschraubt. Gegenüberliegend ist ein zweiter Bolzen (202) mit einem bauteilseitigen Gewinde (17) in ein zweites Bauteil (201) mit einem Gewinde (12) eingeschraubt. Eine Mutter (1) mit einem Gewinde (13) ist auf das mutterseitige Gewinde (15) des ersten Bolzen (102) und auf das mutterseitige Gewinde (16) des zweiten Bolzens (202) aufgeschraubt. Die Mutter (1) verbindet somit die beiden Gewindebolzen (102, 202) miteinander.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann einer der gegenüberliegenden Bolzen auch ein Teil bzw. Bestandteil des Bauteils sein.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist eine Anordnung zum Vorspannen einer Verbindungsanordnung (100) mit einer Längsachse (10) die zwischen mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen (101, 102) angeordnet ist, mindestens ein Vorspannelement (104, 204) enthält, das eine Vorspannkraft maßgeblich orthogonal zur Längsachse der Verbindungsanordnung aufbringen kann, sodass mindestens zwei Keile (2, 3, 103, 203) auf mindestens einer Gleitebene (21, 22) gegeneinander verschoben werden wodurch die Verbindungsanordnung maßgeblich parallel zur Längsachse vorgespannt wird und bei der zumindest ein erster Bolzen (102) im ersten zu verbindenden Bauteil (101) eingeschraubt ist und gegenüberliegend zumindest ein zweiter Bolzen (202) mit einem zweiten zu verbindenden Bauteil (102) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Bolzen (102, 202) ein Bolzenpaar bilden, die Bolzen maßgeblich parallel zur Längsachse der Verbindungsanordnung ausgerichtet sind, mindestens der erste Bolzen eine bauteilseitige Seite aufweist die in Richtung des ersten zu verbindenden Bauteils zeigt, mindestens der erste und zweite Bolzen eine mutterseitige Seite aufweisen, die in Richtung einer Mutter (1) und/oder in Richtung des gegenüberliegenden zu verbindenden Bauteils zeigen, mindestens der erste Bolzen ein Gewinde (14) auf der bauteilseitigen Seite und ein dazu gegenläufiges Gewinde (15) auf der mutterseitigen Seite besitzt und der zweite Bolzen ein mutterseitiges Gewinde (16) besitzt, das gegenläufig zum bauteilseitigen Gewinde (14) des ersten Bolzens ist, der zweite Bolzen vorteilhaft mit dem zweiten zu verbindenden Bauteil verbunden ist und die Mutter ausreichend auf das mutterseitige Gewinde des ersten und zweiten Bolzens aufgeschraubt ist.
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Figur 2:
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In einer vorteilhaften Ausführungsform beinhaltet die Verbindungsanordnung ein Bauteil zum Längenausgleich (301, 302). Das Bauteil zum Längenausgleich befindet sich maßgeblich zwischen den zwei zu verbindenden Bauteilen. Gewollte und ungewollte Längentoleranzen der gesamten Verbindungsanordnung und/oder der gesamten Verbindungssystems können mit dem Bauteil zum Längenausgleich ausgeglichen werden. Vor dem Vorspannen der Verbindungsanordnung mit Hilfe der Vorspannelemente werden Luftspalte zwischen den Bauteilen der Verbindungsanordnung mit dem Bauteil zum Längenausgleich angepasst, verringert oder geschlossen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das Bauteil zum Längenausgleich aus zwei Teilen. Das innere Teil (302) besitzt ein Außengewinde. Das äußere Teil (301) besitzt ein Innengewinde. Durch Verdrehen des äußeren Teils gegenüber dem inneren Teil verändert sich die Länge des gesamten Bauteils zum Längenausgleich. Diese Längenänderung vergrößert oder verkleinert mögliche Spalte zwischen den Bauteilen der Verbindungsanordnung.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das Bauteil zum Längenausgleich aus mindestens zwei Teilen. Die Teile können über keilförmig angeordnete Flächen so gegeneinander verschoben werden, dass sich die Gesamtlänge des Bauteils zum Längenausgleich ändert.
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Figur 3:
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In einer vorteilhaften Ausführungsform beinhaltet die Verbindungsanordnung eine Anordnung zur einfachen Montage. Die Anordnung zur einfachen Montage besteht aus einer Kombination von Anschlägen (402) und Elementen mit Federwirkung (401). Die Anschläge begrenzen den Abstand des ersten und zweiten Keils zueinander. Mindestens ein Element mit Federwirkung (401) drückt mindestens einen Keil (2, 3) mit einer Stirnseite (41) gegen einen Anschlag (402). Mindestens ein Element mit Federwirkung wirkt maßgeblich orthogonal zur Längsachse der Verbindung.
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Figur 4:
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Anordnung zur einfachen Montage weist mindestens ein Anschlag (402) einen Hinterschnitt (42) auf. Dieser Hinterschnitt verhindert oder erschwert ein Trennen von wenigstens zwei der Bauteile (2, 3, 103, 203) der Verbindungsanordnung maßgeblich in Richtung der Längsachse der Verbindungsanordnung.
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Figur 5:
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Verbindungsanordnung (100) ist in 5 dargestellt. Zwischen zwei zu verbindenden Bauteilen (101, 201), befinden sich zwei Keile (2, 3). Durch mindestens ein Vorspannelement (104) können die Keile so gegeneinander verschoben werden, dass die Verbindungsanordnung vorgespannt wird.
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Figur 6:
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Verbindungsanordnung (100) ist in 6 dargestellt. Zwischen zwei zu verbindenden Bauteilen (101, 201), befinden sich vier Keile (2, 3, 103, 203). Durch mindestens ein Vorspannelement (104, 204) kann der Abstand zwischen dem ersten Keil (2) und dem zweiten Keil (3) verringert werden. Die Verschiebung der Keile zueinander führt durch die in einem Winkel angeordneten Gleitebenen (21 22) zu einer Verlängerung der Verbindungsanordnung in Richtung der Längsachse (10). Diese Verlängerung spannt die Verbindungsanordnung vor.
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Figur 7, 8, 9, 10:
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In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht eine Windenergieanlage aus einem Turm (504); einem Maschinenhaus (503), einer Rotornabe (502) und mindestens einem Rotorblatt (501). Das Rotorblatt der Windenergieanlage kann aus mehreren Modulen (601, 602) bestehen. Diese Module werden an einer Stelle AA miteinander verbunden. An der Stelle B-B wird das Rotorblatt mit der Rotornabe der Windenergieanlage verbunden. An den Stellen A-A und B-B befinden sich Verbindungssysteme (701, 801). Diese Verbindungssysteme bestehen jeweils aus mehreren Verbindungsanordnungen (100).
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung kann zumindest ein zu verbindendes Bauteil ein Rotorblatt einer Windenergieanlage sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung können die zu verbindenden Bauteile zwei oder mehrere Module eines Rotorblatts einer Windenergieanlage sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung kann diese ein Teil eines Verbindungssystems (701, 801) sein. Das Verbindungssystem besteht aus mehreren, insbesondere nebeneinander angeordneten Verbindungsanordnungen (100). Das gegenläufige Gewinde des jeweils ersten und/oder zweiten Bolzens ermöglicht eine individuelle Anpassung der Position und Ausrichtung der Gewindegänge jeweils zueinander. Dadurch kann eine überdeckende Gewindeausrichtung aller gegenüberliegenden Bolzenpaare zueinander erreicht werden.
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Figur 11:
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist das erste zu verbindende Bauteil (101) mit dem ersten Bolzen (102) über einer Verbindung (901) verbunden. Der erste Bolzen ist über eine Verbindung (902) mit einer Mutter (1) verbunden. Die Mutter ist über eine Verbindung (903) mit dem zweiten Bolzen (202) verbunden. Der zweite Bolzen ist über eine Verbindung (904) mit dem zweiten Bauteil (201) verbunden. Alle vier Verbindungen können formschlüssig oder stoffschlüssig sein. Mindestens eine der vier Verbindungen ist eine Gewindeverbindung. Diese Gewindeverbindung ermöglicht einen Längenausgleich. Der Abstand zwischen den Bauteilen kann damit frei eingestellt werden. Mindestens eine weitere der vier Verbindungen weist einen Formschluss auf. Dieser kann einschließlich aber nicht ausschließlich eine Gewindeverbindung oder ein Hinterschnitt sein. Der Formschluss ermöglicht ein Verdrehen von mindestens zwei der Bauteile (102, 1, 202) zueinander.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist die erste Verbindung (901) eine Gewindeverbindung, die zweite und dritte Verbindung (902, 903) ein Formschluss und die vierte Verbindung (904) ist stoffschlüssig. Die Mutter (1) verbindet die beiden Bolzen über zwei Formschlüsse. Ein Längenausgleich der Verbindung kann durch Verdrehen des ersten Bolzens (102) erreicht werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist der zweite Bolzen (202) ein Bestandteil des zweiten zu verbindenden Bauteils (201).
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung besteht die Mutter aus zwei Halbschalen. Der Formschluss wird hergestellt, indem die zwei Halbschalen um die Bolzen gelegt werden.
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Im Sinne der Erfindung ist ein Gewinde einschließlich aber nicht ausschließlich eine spezielle Ausformung eines Formschlusses.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist die Mutter Bestandteil des ersten oder des zweiten Bolzens.
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Figur 12:
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12 illustriert die Thematik der Gewindeüberdeckung. Auf einem ersten Bolzen (102) befindet sich ein erstes Gewinde (15). Die Gewindegänge des ersten Gewindes beschreiben eine erste Gewindehelix. Es existiert eine gedachte Fortsetzung dieser ersten Gewindehelix (30). Die gedachte Fortsetzung der Gewindehelix ist unbegrenzt. Auf einem zweiten Bolzen (202) befindet sich ein zweites Gewinde (16) das gleichläufig zum ersten Gewinde ist. Beide Gewinde sind geometrisch ähnlich und besitzen unter anderem dieselbe Gewindesteigung. Die Gewindegänge des zweiten Gewindes beschreiben eine zweite Gewindehelix. Die erste und die zweite Gewindehelix sind in der Regel nicht überdeckt (31). Durch eine Verschiebung dl des zweiten Bolzens kann die gedachte Fortsetzung des ersten Gewindes mit dem zweiten Gewinde in Überdeckung gebracht werden (32). Nur wenn dieser Zustand der Überdeckung vorliegt, kann eine Mutter auf beide Bolzen gleichzeitig aufgeschraubt werden.
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Figur 13:
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung ist die Mutter (1) Bestandteil des ersten Bolzens (102). Die Mutter und der Bolzen sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Der erste Bolzen besitzt auf seiner bauteilseitigen Seite ein erstes Gewinde (14), das mit einem zweiten Gewinde (11) eines ersten zu verbindenden Bauteils verbunden ist. Die Mutter besitzt ein drittes Gewinde (13), das mit einem vierten, mutterseitigen Gewinde (16) des zweiten Bolzens (202) verbunden ist. Das erste, zweit, dritte und vierte Gewinde (11, 14, 13, 16) sind gleichläufig. Der zweite Bolzen besitzt auf seiner bauteilseitigen Seite ein fünftes Gewinde (17), das mit dem sechsten Gewinde (12) des zweiten zu verbindenden Bauteils verbunden ist. Das fünfte und sechste Gewinde sind gegenläufig zum ersten Gewinde.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Mutter
- 2
- erster Keil
- 3
- zweiter Keil
- 9
- Achse eines Vorspannelements
- 10
- Längsachse der Verbindungsanordnung
- 11
- Gewinde im ersten zu verbindenden Bauteil
- 12
- Gewinde im zweiten zu verbindenden Bauteil
- 13
- Gewinde der Mutter
- 14
- Gewinde auf der bauteilseitigen Seite des ersten Bolzens
- 15
- Gewinde auf der mutterseitigen Seite des ersten Bolzens
- 16
- Gewinde auf der mutterseitigen Seite des zweiten Bolzens
- 17
- Gewinde auf der bauteilseitigen Seite des zweiten Bolzens
- 21
- Gleitebene von zweitem und drittem Keil
- 22
- Gleitebene von zweitem und viertem Keil
- 30
- Gedachte Fortsetzung der Gewindehelix vom ersten Bolzen
- 31
- Keine Überdeckung der Gewindehelicen
- 32
- Überdeckung der Gewindehelicen
- 41
- Stirnfläche des zweiten Keils
- 42
- Hinterschnitt
- 100
- gesamte Verbindungsanordnung
- 101
- erstes zu verbindendes Bauteil
- 102
- Bolzen auf der Seite des ersten zu verbindenden Bauteils
- 103
- dritter Keil
- 104
- linkes Vorspannelement
- 201
- zweites zu verbindendes Bauteil
- 202
- Bolzen auf der Seite des zweiten zu verbindenden Bauteils
- 203
- vierter Keil
- 204
- rechtes Vorspannelement
- 301
- äußeres Teil des Elements zum Längenausgleich
- 302
- inneres Teil des Elements zum Längenausgleich
- 401
- Element mit Federwirkung
- 402
- Anschlag
- 501
- Rotorblatt
- 502
- Nabe
- 503
- Maschinenhaus
- 504
- Turm
- 601
- erstes Modul eines Rotorblatts
- 602
- zweites Modul eines Rotorblatts
- 701
- Querschnitt A-A des Verbindungssystems zwischen zwei Rotorblattmodulen
- 801
- Querschnitt B-B des Verbindungssystems zwischen einem Rotorblatt und einem weiteren Bauteil
- 901
- Verbindung zwischen erstem zu verbindenden Bauteil und erstem Bolzen
- 902
- Verbindung zwischen erstem Bolzen und Mutter
- 903
- Verbindung zwischen Mutter und zweitem Bolzen
- 904
- Verbindung zwischen zweitem Bolzen und zweitem zu verbindendem Bauteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015181401 A1 [0003]
- DE 2611237 A1 [0003]
- WO 2010086297 A2 [0005, 0006]
- EP 3150848 B1 [0005]
- US 2014271210 A1 [0007]
