DE10337534B4

DE10337534B4 - Windenergiekonverter mit einer einen Innenraum aufweisenden Rotornabe

Info

Publication number: DE10337534B4
Application number: DE10337534.1A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: W2E WIND TO ENERGY GmbH
Current assignee: W2E WIND TO ENERGY GmbH
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: DE10337534A1

Abstract

Windenergiekonverter mit einem einen Maschinenträger (1) aufweisenden Gondelkopf, dem eine Rotornabe (2) mit wenigstens einem Innenraum vorgelagert ist, die am Gondelkopf über wenigstens ein Rotorlager (5) am Maschinenträger (1) abgestützt ist, wobei
das Rotorlager (5) derartige Abmessungen aufweist, dass eine Durchsteigeöffnung (14') zum Innenraum (3) der Rotornabe (2) geschaffen ist
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotornabe (2) ein Triebstang (4) zugeordnet ist und im Gondelkopf mit einer Getriebeeingangswelle (7) verbunden ist,
dass in den Triebstrang (4) im Bereich des einem Innenring (14) zugeordneten Abschnittes ein Hohlteil (9) eingesetzt ist, welches wenigstens eine mit der Durchsteigeöffnung (14') korrespondierende und in das Innere (6) des Gondelkopfes einmündende Einsteigeöffnung (10) aufweist, so dass der Innenraum der Rotornabe (2) über den Hohlteil (9) vom Inneren des Gondelkopfes aus für wenigstens eine Person erreichbar ist und dass zwischen dem Hohlteil (9) und der Getriebeeingangswelle (7) wenigstens eine elastische Kupplung (12) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Windenergiekonverter mit einem einen Maschinenträger aufweisenden Gondelkopf, dem eine Rotornabe mit wenigstens einem Innenraum vorgelagert ist, am Gondelkopf über wengistens ein Rotorlager am Maschinenträger abgestützt ist, und wobei das Rotorlager derartige Abmessungen aufweist, dass eine Durchsteigeöffnung zum Innenraum der Rotornabe geschaffen ist.
Ein derartiger Energiekonverter ist aus der DE 44 02 184 C2 bekannt. Diese Druckschrift zeigt eine getriebelose Windenergieanlage, bei der ein zentraler Durchgang mit einem vergleichsweise großen Durchmesser vorgesehen ist. Die Ausführung des Stators mit großem Innendurchmesser lässt eine Wartung von Nabe, Rotorblättern und eventuell weiteren in die Nabe integrierten Blattverstelleinrichtungen zu.
Auch die DE 298 17 382 U1 beschreibt eine getriebelose Windenergieanlage, die einen Sicherheitskorb zum Einsteigen in die Rotornabe der Windenergieanlege aufweist. In der Nabe sind über den Umfang einer Mantelfläche verteilt drei Einstiegsöffnungen für eine Person vorgesehen. Auch aus der WO 2003/023943 A2 ist ein Windstromgenerator bekannt, der getriebelos arbeitet und ohne weiteres für eine Person einen Zugang bietet.
Die DE 196 44 355 A1 beschreibt eine Rotorblattheizung. Hier kann Luft in die Rotorblätter gelangen. Der Durchgang ist - dementsprechend klein ausgebildet. Auch die DE 198 02 574 A1 zeigt eine getriebelose Windkraftanlage mit einem Strömungsweg. Dieser ist für Luft, nicht jedoch für Personen ausgelegt.
Die nachveröffentliche EP 1 375 913 A1 beschreibt ebenfalls eine getriebelos arbeitende Windturbine. Dem ringförmig ausgebildeten Generator ist kein Getriebe vorgeschaltet. Der Generator ist hier also auch direkt mit dem Rotor verbunden. Die ebenfalls nachveröffentlichten Druckschriften DE 102 31 948 A1 beziehungsweise WO 2004/007 954 A1 beschreiben eine Windenergieanlage mit einem Getriebe.
Die Rotornabe ist Teil des Rotors und trägt eine oder mehrere Rotorblätter. Es ist insbesondere bei großen Windenergiekonvertern bekannt, dass Befestigungselemente und Verstellmechanismen der Rotorblätter vom Innenraum der Rotornabe aus zugänglich sind.
Demgegenüber besteht bei Windenergiekonverter mit Triebstrang ein Nachteil darin, dass der Innenraum der Rotornabe nicht vom Gondelkopf aus erreichbar ist, da der Triebstrang als Vollwelle aus dem Gondelkopf heraustritt.
Bei bekannten Windenergiekonvertern weist die Rotornabe deshalb wenigstens eine Einsteigeöffnung auf, die nur von außen, beispielsweise mittels Kranauslegern oder Leiterelementen, erreichbar ist. Aufgrund der großen Turmhöhen bergen derartige Unterfangen jedoch erhöhte Unfallrisiken.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Windenergiekonverter der eingangs beschriebenen Gattung aufzuzeigen, bei dem der Innenraum der Rotornabe vom Inneren des Gondelkopfes aus erreichbar ist, obwohl der Windenergiekonverter ein Getriebe aufweist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Windenergiekonverter mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den auf den Patentanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
Der erfindungsgemäße Windenergiekonverter zeichnet sich dadurch aus, dass das Rotorlager derartige Abmessungen aufweist, dass mit seinem Innenring eine Durchsteigeöffnung zum Innenraum der Rotornabe geschaffen ist, und dass in den Triebstrang im Bereich des dem Innenring des Rotorlagers zugeordneten Abschnittes ein Hohlteil eingesetzt ist, welches wenigstens eine mit der Durchsteigeöffnung korrespondierende und in das Innere des Gondelkopfes einmündende Einsteigeöffnung aufweist.
Mit einer derartigen Ausbildung ist ein Windenergiekonverter geschaffen, bei dem der Innenraum der Rotornabe über das Hohlteil vom Inneren des Gondelkopfes aus für wenigstens eine Person erreichbar bzw. zugänglich ist. Auf eine schwieriger erreichbare, an der Außenseite der Rotornabe angeordnete Einsteigeöffnung kann somit verzichtet werden.
Über die im Hohlteil angeordnete Einsteigeöffnung kann das Hohlteil vom Inneren des Gondelkopfes aus betreten werden. Bevorzugt werden jedoch mehrere, rotationssymmetrisch in den Wandungen des Hohlteiles verteilt angeordnete Einsteigeöffnungen vorgesehen. Es ist weiterhin denkbar, dass die Einsteigeöffnungen derart groß ausgebildet sind, dass zwischen ihnen jeweils ein vergleichsweise dünner Steg erhalten bleibt.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist das Hohlteil über den Innenring des Rotorlagers mit der Rotornabe verbunden, der Innenring bildet somit ein Bindeglied zwischen dem Hohlteil und der Rotornabe aus. Alternativ dazu wird vorgeschlagen, dass das Hohlteil ein Teilabschnitt der Rotornabe ist. Bei einer derartigen Ausbildung sitzt das Rotorlager mit seinem Innenring auf der Peripherie der Rotornabe, wobei der das Hohlteil ausbildende Teilabschnitt durch den Innenring des Rotorlagers hindurch in das Innere des Gondelkopfes hineinsteht oder zumindest an dieses ansteht.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Hohlteil von einem topfartig ausgebildeten Bauteil auf ein tellerartig oder ein scheibenartig ausgebildetes Bauteil zu reduzieren, so dass die Einsteigeöffnung dann räumlich an die vom Innenring des Rotorlagers geschaffene Durchsteigeöffnung heranrückt.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung weist das Hohlteil wenigstens ein Arretierlager zum mechanischen Arretieren des gesamten Triebstranges auf. Aufgrund des großen Durchmessers des Hohlteiles sind die zum Arretieren des Antriebsstranges vom Arretierlager aufzunehmenden Blockierkräfte vorteilhaft klein. Das Arretierlager ist bevorzugt als wenigstens ein in der Wandung des Hohlteiles angeordneter Durchbruch oder Ausbruch ausgebildet, in den ein Riegelorgan einschiebbar ist, welches sich am Maschinenträger abstützt.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Hohlteil und der Getriebewelle wenigstens eine elastische Kupplung angeordnet. Mit dem Hohlteil, dessen Durchmesser so groß ist, dass sich eine Person hindurchbewegen kann, ist mit Vorteil bereits vor der Getriebeeingangswelle eine Schwingungsentkopplung realisiert, so dass die Betriebsgeräusche bei dem erfindungsgemäßen Windenergie-konverter vorteilhaft vermindert sind.
Die elastische Kupplung ist als Elastomerkupplung mit wenigstens einem elastischen Übertragungselement ausgebildet. Elastomerkupplungen weisen Verdrehwinkel unter 5° auf und sind für den hier vorliegenden Anwendungsfall besonders geeignet. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die elastische Kupplung eine Bolzenkupplung mit ihren Bolzen zugeordneten Elastomerhülsen ist. Der Einsatz anderer Elastomerkupplungen ist hier jedoch ebenso denkbar.
Um in den Triebstrang ein Hohlteil mit einem Durchmesser zu integrieren, der so groß ist, dass sich wenigstens eine Person durch das Hohlteil hindurchbewegen kann, ist das Hohlteil über die die Bolzenkupplung ausbildenden Bolzen mit wenigstens einem den Durchmesser des Hohlteiles reduzierenden Reduzierstück verbunden. Das Reduzierstück und die Getriebeeingangswelle sind bevorzugt mittels Paßfederverbindung miteinander verbunden, wobei die Paßfederverbindung mit Vorteil eine Mehrzahl längs zur Rotationsachse des Triebstranges angeordnete Stiftfedern aufweist. Mit einer derartigen Ausbildung des Reduzierstückes baut der erfindungsgemäße Triebstrang besonders kompakt, so dass konstruktive Maßnahmen zur Schaffung des im Inneren des Gondelkopfes erforderlichen Platzbedarfs, der zum Erreichen der Einsteigeöffnung erforderlich ist, maßgeblich vereinfacht sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung aus dem sich weitere konstruktive Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Gondelkopfes eines erfindungsgemäßen Windenergiekonverters mit geschnitten dargestelltem Maschinenträger;
2 eine Explosionsdarstellung des in 1 dargestellten Gondelkopfes; und
3 eine vergrößerte Teilansicht des in 2 dargestellten Gondelkopfes.

Die 1 zeigt eine Seitenansicht eines Gondelkopfes eines erfindungsgemäßen Windenergiekonverters mit geschnitten dargestelltem Maschinenträger 1. Dem Gondelkopf ist eine Rotornabe 2 mit einem Innenraum 3 vorgelagert. Der Triebstrang 4 der Rotornabe 2 ist am Eintritt in den Gondelkopf über ein Rotorlager 5 am Maschinenträger 1 abgestützt und im Inneren 6 des Gondelkopfes mit einer Getriebeeingangswelle 7 eines Getriebes 8 verbunden.
Das Rotorlager 5 weist derartige Abmessungen auf, dass mit seinem Innenring eine Durchsteigeöffnung zum Innenraum 3 der Rotornabe 2 geschaffen ist. In den Triebstrang 4 ist im Bereich des dem Innenring des Rotorlagers 5 zugeordneten Abschnittes ein Hohlteil 9 eingesetzt, welches mit der Durchsteigeöffnung korrespondierende und im Inneren 6 des Gondelkopfes einmündende Einsteigeöffnungen 10 aufweist.
Das Hohlteil 9 ist über den Innenring des Rotorlagers 4 mit der Rotornabe 2 verbunden und weist ein Arretierlager 11 zum mechanischen Arretieren des gesamten Triebstranges 4 auf. Zwischen dem Hohlteil 9 und der Getriebeeingangswelle 7 ist eine elastische Kupplung 12 angeordnet, der ein den Durchmesser des Hohlteiles 9 reduzierendes Reduzierstück 13 nachgeordnet ist.
Die 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des in 1 dargestellten Gondelkopfes. Das Rotorlager 5 weist einen Innenring 14, einen Außenring 15 und Wälzkörper 16 auf. Aus der 2 ist erkennbar, dass das Hohlteil 9 über den die Durchsteigeöffnung 14' schaffenden Innenring 14 mit der Rotornabe 2 verbunden ist. Der Außenring 15 des Rotorlagers 5 stützt sich am geschnitten dargestellten Maschinenträger 1 ab. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.
Die 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des in 2 dargestellten Gondelkopfes, aus der erkennbar ist, dass die elastische Kupplung 12 eine Bolzenkupplung mit ihren Bolzen 17 zugeordneten Elastomerhülsen 18 ist. In montiertem Zustand ist das Hohlteil 9 über die die Bolzenkupplung ausbildenden Bolzen mit dem den Durchmesser des Hohlteiles 9 reduzierenden Reduzierstück 13 verbunden. Das Reduzierstück 13 und die Getriebeeingangswelle 7 sind mittels Paßfederverbindung 19 miteinander verbunden, die eine Mehrzahl längs zur Rotationsachse des Triebstranges 4 angeordnete Stiftfedern 20 aufweist. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Claims

Windenergiekonverter mit einem einen Maschinenträger (1) aufweisenden Gondelkopf, dem eine Rotornabe (2) mit wenigstens einem Innenraum vorgelagert ist, die am Gondelkopf über wenigstens ein Rotorlager (5) am Maschinenträger (1) abgestützt ist, wobei das Rotorlager (5) derartige Abmessungen aufweist, dass eine Durchsteigeöffnung (14') zum Innenraum (3) der Rotornabe (2) geschaffen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotornabe (2) ein Triebstang (4) zugeordnet ist und im Gondelkopf mit einer Getriebeeingangswelle (7) verbunden ist, dass in den Triebstrang (4) im Bereich des einem Innenring (14) zugeordneten Abschnittes ein Hohlteil (9) eingesetzt ist, welches wenigstens eine mit der Durchsteigeöffnung (14') korrespondierende und in das Innere (6) des Gondelkopfes einmündende Einsteigeöffnung (10) aufweist, so dass der Innenraum der Rotornabe (2) über den Hohlteil (9) vom Inneren des Gondelkopfes aus für wenigstens eine Person erreichbar ist und dass zwischen dem Hohlteil (9) und der Getriebeeingangswelle (7) wenigstens eine elastische Kupplung (12) angeordnet ist.
Windenergiekonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlteil (9) über den Innenring (14) des Rotorlagers (5) mit der Rotornabe (2) verbunden ist.
Windenergiekonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlteil (9) ein Teilabschnitt der Rotornabe (2) ist.
Windenergiekonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlteil (9) wenigstens ein Arretierlager (11) zum mechanischen Arretieren des gesamten Triebstranges (4) aufweist.
Windenergiekonverter nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kupplung (12) als Elastomerkupplung mit wenigstens einem elastischen Übertragungselement ausgebildet ist.
Windenergiekonverter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Kupplung (12) eine Bolzenkupplung mit ihren Bolzen (17) zugeordneten Elastomerhülsen (18) ausgebildet ist.
Windenergiekonverter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlteil (9) über die die Bolzenkupplung ausbildenden Bolzen (17) mit wenigstens einem den Durchmesser des Hohlteiles (9) reduzierenden Reduzier-stück (13) verbunden ist.
Windenergiekonverter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduzierstück (13) und die Getriebeeingangswelle (7) mittels Paßfederverbindung (19) miteinander verbunden sind.
Windenergiekonverter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Paßfederverbindung (19) eine Mehrzahl, längs zur Rotationsachse des Triebstranges (4) angeordnete Stiftfedern (20) aufweist.