DE3922199C1 - Shell-type blade root for wind energy rotor - is angularly and pivotably connected with tubular centre body of rotor to encircling hub via wedge-connected roller bearing - Google Patents

Shell-type blade root for wind energy rotor - is angularly and pivotably connected with tubular centre body of rotor to encircling hub via wedge-connected roller bearing

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Abstract

Wind energy rotor shell type blade root is angularly and pivotally connected together with the tubular centre body of the rotor to an encircling hub via a roller bearing. The inside dia. of the inner ring (3.1) of the bearing should exceed the outside dia.of the rotor centre body (1.2), using offset equi-spaced thrust wedges (4) to form a wedge connection between them. The wedges are driven in between conforming planar surfaces (1.2.1) of the inner ring and centre body and located by screws (5) passed right through. USE/ADVANTAGE - Renewable energy sources, wind power. Thrust wedges join bearing to rotor body despite tolerance, thus easing assembly.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.The invention relates to a rotor according to the preamble of the patent saying 1.

Bei einem derartigen sog. Einblattrotor beispielsweise der Windenergie­ anlage Monopteros (M 400) in Bremerhaven ist das durch die DE-PS 31 03 710 bekannte Rotorblatt aus faserverstärktem Kunststoff an einen Rotor­ zentralkörper aus Metall angeschlossen. Abgesehen von einem entsprechend hohen Gewicht des Rotorzentralkörpers hat dieser stofflich verschiedene Aufbau den Nachteil eines beträchtlichen Aufwandes an Maßnahmen und Mitteln für die Verbindung des Rotorblattes mit dem Rotorzentralkörper. Dieser Aufwand ließe sich zwar bei stoffgleicher Ausbildung durch eine Vereinigung des Rotorzentralkörpers mit dem Rotorblatt zu einer Bauein­ heit einsparen, welche jedoch bei größeren Rotoren zu voluminös würde, um eine Minderung der Maßgenauigkeit (gegenüber einem gesonderten Rotorzentralkörper aus Metall) ausschließen zu können. Folglich kann nicht ohne weiteres eine definierte bzw. reproduzierbare Position des Rotorzentralkörpers (der Baueinheit) in der Rotornabe über das Wälzlager sichergestellt werden. Hierzu muß nämlich auch bei einer solchen Baueinheit (aus Rotorblatt und Rotorzentralkörper) der Innenring des Wälzlagers mit dem Rotorzentralkörper zusammenpassen.With such a so-called single-bladed rotor, for example of wind energy Plant Monopteros (M 400) in Bremerhaven is this through DE-PS 31 03 710 known rotor blade made of fiber-reinforced plastic to a rotor central body connected from metal. Except for one accordingly The high weight of the rotor central body has different materials Build up the disadvantage of a considerable amount of measures and Means for connecting the rotor blade to the central rotor body. In the case of training of the same substance, this effort could be achieved through a Union of the rotor central body with the rotor blade to form a unit save, which would be too voluminous with larger rotors, to reduce the dimensional accuracy (compared to a separate Central rotor body made of metal). Hence can not easily a defined or reproducible position of the Central rotor body (of the unit) in the rotor hub via the rolling bearing be ensured. To do this, you have to do this Unit (from rotor blade and rotor central body) the inner ring of the Fit the rolling bearing with the central rotor body.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Rotor der eingangs genannten Art das Zusammenpassen des Wälzlager-Innenringes und Rotorzentralkörpers auch bei herstellungsbedingten Maßabweichungen desselben sicherzustellen.The invention is therefore based on the object in a rotor type mentioned the matching of the inner bearing ring and Central rotor body even with manufacturing-related dimensional deviations ensure the same.

Diese Aufgabe ist für einen gattungsgemäßen Rotor mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach wird auch eine Pas­ sung der zu paarenden Teile "Rotorzentralkörper" und "Wälzlager-Innen­ ring" ganz verzichtet und stattdessen von dem Verbindungsmittel "Schub­ keil" derart Gebrauch gemacht, daß die Forderung nach Maßgenauigkeit auf definierte Flächenbereiche des Rotorzentralkörpers und Wälzlager-Innen­ ringes beschränkt und deren Position zueinander zwangsläufig eindeutig vorgegeben ist. Die Sicherung der betreffenden Keilverbindung läßt sich auf Schraubverbindungsmittel beschränken. Zudem wird durch zweckmäßige Ausgestaltungen der in den Unteransprüchen gekennzeichneten Art eine einfache Handhabung bei der Montage und Demontage des Rotors gewährlei­ stet.This task is for a generic rotor with the mark solved the features of claim 1. Accordingly, a pas Solution of the parts to be paired "rotor central body" and "rolling bearing inside ring "completely dispensed with and instead of the lanyard" thrust wedge "used in such a way that the requirement for dimensional accuracy Defined surface areas of the rotor central body and inside of the roller bearing ringes limited and their position relative to each other necessarily  is specified. The wedge connection concerned can be secured limit to screw fasteners. In addition, by appropriate Refinements of the kind characterized in the subclaims guarantee easy handling during assembly and disassembly of the rotor continuous

Nachfolgend wird dies anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung weiter verdeutlicht. Dabei zeigt die Zeichnung inThis is explained below using an exemplary embodiment of the invention further clarified. The drawing shows in

Fig. 1 von einem Einblattrotor in einer Perspektive nur den Bereich des Blattanschlusses an einer Rotornabe. Fig. 1 of a single-bladed rotor in a perspective only the area of the blade connection on a rotor hub.

Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1, Fig. 2 shows the section II-II of Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt III-III der Fig. 1. Fig. 3 shows the section III-III in FIG. 1.

Bei einem Einblattrotor z.B. einer Windenergieanlage ist das nicht dar­ gestellte Rotorblatt entsprechend demjenigen der DE-PS 31 03 710 in Schalenbauweise ausgeführt, wobei gemäß Fig. 1 die Blattwurzel über ihr im Profilquerschnitt zu einem Kreisring geformtes Blattanschlußende 1.1 mit einem rohrförmigen Rotorzentralkörper 1.2 zu einer Baueinheit vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff vereinigt ist. Der Rotor­ zentralkörper 1.2 hat an diesem Anschlußende 1.1 vorzugsweise eine hiervon ausgehend sich verjüngende Form eine Kegelstumpfes infolge einer sog. Einschnürung seines Profils als Einbauraum für einen nicht dargestellten Blattwinkelverstellhebel. Die Verbindung dieser Baueinheit mit einer den Rotorzentralkörper 1.2 umgreifenden gabelförmigen Rotorna­ be 2 ist, wie insbesondere Fig. 2 und 3 zeigen, über ein Wälzlager 3 hergestellt, welches die Blatteinstellwinkelverstellung ermöglicht. Da es bei dieser Verbindung nicht nur auf eine sichere Halterung des Rotor­ zentralkörpers 1.2 (bzw. Rotorblattes) ankommt, sondern auch auf eine definierte, reproduzierbare Position desselben im Wälzlager 3 bzw. in dessen Innenring 3.1, ist dessen Innendurchmesser größer gewählt als der Außendurchmesser des Rotorzentralkörpers 1.2. Folglich spielen zum einen bei deren Zusammenfügung Maßungenauigkeiten des Rotorzentralkörpers 1.2 keine Rolle. Zum anderen ermöglicht die gewählte Durchmesserdifferenz das Herstellen einer Keilverbindung zwischen dem Rotorzentralkörper 1.2 und Wälzlagerinnenring 3.1. Diese Keilverbindung umfaßt (mindestens) drei über den Umfang des Rotorzentralkörpers 1.2 und Wälzlager-Innen­ ringes 3.1 zueinander gleichmäßig versetzt angeordnete gleich große Schubkeile 4, welche zwischen dazu passenden planen Flächen 1.2.1 und 3.1.1 des Rotorzentralkörpers 1.2 bzw. Innenringes 3.1 eingetrieben sind. Dabei liegen die planen (Paß-)Flächen 1.2.1 des Rotorzentralkör­ pers 1.2 entsprechend seiner Gestaltung parallel zur Kegelmantellinie, wogegen die planen (Paß-)Flächen 3.1.1 des Wälzlager-Innenringes 3.1 die Grundflächen axialer Nuten desselben sind, also senkrecht zur Kraftwir­ kungsrichtung des zugeordneten Schubkeils 4 liegen. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, werden der Wälzlager-Innenring 3.1 und Rotorzentralkörper 1.2 mittels zweier Schraubenbolzen 5 je Schubkeil 4 zusammengehalten, welche in eine an der Innenseite des Rotorzentralkörpers 1.2 (z.B. schon bei dessen Fertigung) angeordnete Konterplatte 6 eingeschraubt sind; zu deren Fixierung sind gemäß Fig. 3 im Rotorzentralkörper 1.2 Senkkopf­ schrauben 7 eingelassen. Damit schließlich der Wälzlager-Innenring 3.1 und die Schubkeile 4 auf dem Rotorzentralkörper 1.2 gegen axiales Verschieben gesichert, also schubbelastbar sind, werden darin gemäß Fig. 3 je Schubkeil 4 (vorzugsweise vier) Paßstifte 8 angeordnet. Folglich ist für die Schraubenbolzen 5 im zugehörigen Schubkeil 4 radiales Spiel vorgesehen, damit sie von einer Belastung in Axialrichtung des Schub­ keils 4 ausgenommen sind. Demnach könnte u.U. bei der Verwendung von Paß-Schraubenbolzen auch auf die gesonderten Paßstifte 8 verzichtet werden. Das radiale Spiel der Schraubenbolzen 5 im Schubkeil 4 hat allerdings den Vorteil, daß nach der Montage des Wälzlagers 3 bei gelösten Schraubenbolzen 5 noch eine genaue Lageeinstellung des Innenringes 3.1 möglich ist durch entsprechendes Verschieben der Schubkeile 4 je nach den auszugleichenden Maßabweichungen des Rotorzentralkörpers 1.2.In the case of a single-bladed rotor, for example a wind energy installation, the rotor blade (not shown) is designed in a shell construction in accordance with that of DE-PS 31 03 710, with the blade root according to FIG. 1 having a blade connection end 1.1 shaped in a profile cross section to form a circular ring with a tubular rotor central body 1.2 to form a structural unit is preferably made of fiber-reinforced plastic. The rotor central body 1.2 has at this connection end 1.1 preferably a tapered shape starting therefrom a truncated cone as a result of a so-called constriction of its profile as an installation space for a blade angle adjustment lever, not shown. The connection of this unit with a fork-shaped rotor arm 2 encompassing the rotor central body 1.2 is, as shown in particular in FIGS . 2 and 3, made via a roller bearing 3 , which enables the blade pitch angle adjustment. Since this connection not only depends on a secure mounting of the rotor central body 1.2 (or rotor blade), but also on a defined, reproducible position of the same in the rolling bearing 3 or in its inner ring 3.1 , its inner diameter is chosen to be larger than the outer diameter of the Central rotor body 1.2 . Consequently, dimensional inaccuracies of the rotor central body 1.2 do not play a role in their assembly. On the other hand, the selected diameter difference enables a wedge connection to be made between the rotor central body 1.2 and the inner bearing ring 3.1 . This wedge connection comprises (at least) three over the circumference of the rotor central body 1.2 and rolling bearing inner ring 3.1 equally spaced equally large thrust wedges 4 , which are driven between matching planar surfaces 1.2.1 and 3.1.1 of the rotor central body 1.2 or inner ring 3.1 . The flat (fitting) surfaces 1.2.1 of the rotor central body 1.2 are parallel to the cone surface line according to its design, whereas the flat (fitting) surfaces 3.1.1 of the inner race of the rolling bearing 3.1 are the same as the base surfaces of axial grooves, i.e. perpendicular to the force direction of the associated push wedge 4 lie. As shown in FIG. 2 in particular, the roller bearing inner ring 3.1 and the rotor central body 1.2 are held together by means of two screw bolts 5 per thrust wedge 4 , which are screwed into a counter plate 6 arranged on the inside of the rotor central body 1.2 (eg already during its manufacture); they are set 1.2 countersunk head are shown in Fig. 3 in the rotor central body screw 7 inserted. Thus, finally, the rolling bearing inner ring 3.1 and the thrusting wedges 4 secured on the rotor central body 1.2 against axial displacement, are thus thrust loads are used therein as shown in FIG. 3 each thrust wedge 4 arranged (preferably four) dowel pins. 8 Consequently, in the accompanying radial thrust wedge 4 clearance is provided for the bolts 5, so that they are excluded from a load in the axial direction of the thrust wedge. 4 Accordingly possibly could be with the use of pass-bolts also dispenses with the separate locating pins. 8 The radial play of the bolts 5 in the thrust wedge 4 has the advantage, however, that after the rolling bearing 3 has been loosened, when the bolts 5 have been loosened, an exact positional adjustment of the inner ring 3.1 is still possible by correspondingly shifting the thrust wedges 4 depending on the dimensional deviations to be compensated for in the rotor central body 1.2 .

Schließlich ist zu bemerken, daß die vorbeschriebenen Vorkehrungen für einen einwandfreien Sitz des Innenringes 3.1 des Wälzlagers 3 auf dem Rotorzentralkörper 1.2 ein wesentlicher Beitrag zur Leistungssteigerung der Windenergieanlage (Leistungsausbeute des Rotorblattes) sind.Finally, it should be noted that the precautions described for a perfect fit of the inner ring 3.1 of the rolling bearing 3 on the central rotor body 1.2 are a significant contribution to increasing the performance of the wind turbine (power yield of the rotor blade).

Claims (5)

1. Rotor, insbesondere für eine Windenergieanlage, mit einem Rotor­ blatt in Schalenbauweise, dessen Blattwurzel über ein im Profilquer­ schnitt zu einem Kreisring geformtes Anschlußende im Verbund mit einem rohrförmigen Rotorzentralkörper mit einer diesen umgreifenden Rotornabe unter Zwischenfügung eines Wälzlagers drehwinkelbeweglich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Wälzla­ ger-Innenringes (3.1) größer ist als der Außendurchmesser des Rotor­ zentralkörpers (1.2) und dazwischen eine Keilverbindung mit mindestens drei über deren Umfang zueinander gleichmäßig versetzt angeordneten gleich großen Schubkeilen (4) hergestellt ist, welche zwischen dazu passenden planen Flächen (3.1.1 bzw. 1.2.1) des Wälzlager-Innenringes (3.1) und Rotorzentralkörpers (1.2) eingetrieben sind und von diese zusammenhaltenden Schraubverbindungsmitteln (5) durchquert werden.1. rotor, in particular for a wind power plant, with a rotor blade in a shell construction, the blade root of which is connected via a cross-section shaped into a circular ring into a circular connection end in conjunction with a tubular rotor central body with a rotor hub encompassing it with the interposition of a roller bearing, characterized in that that the inner diameter of the Wälzla ger inner ring ( 3.1 ) is larger than the outer diameter of the rotor central body ( 1.2 ) and in between a wedge connection is made with at least three equally spaced equally spaced thrust wedges ( 4 ), which plan between matching Surfaces ( 3.1.1 and 1.2.1 ) of the inner ring of the rolling bearing ( 3.1 ) and the rotor central body ( 1.2 ) are driven in and crossed by screw fasteners ( 5 ) holding them together. 2. Rotor nach Anspruch 1, wobei der Rotorzentralkörper sich vom Anschlußende der Blattwurzel aus zu einem Kegelstumpf verjüngt, da­ durch gekennzeichnet, daß die planen Flächen (1.2.1) des Rotorzentral­ körpers (1.2.) parallel zur Kegelmantellinie angeordnet sind.2. Rotor according to claim 1, wherein the rotor central body tapers from the connection end of the blade root to a truncated cone, characterized in that the flat surfaces ( 1.2.1 ) of the rotor central body ( 1.2. ) Are arranged parallel to the cone surface line. 3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die planen Flächen (3.1.1) des Wälzlager-Innenringes (3.1) die Grundflächen axialer Nuten sind.3. Rotor according to claim 1, characterized in that the flat surfaces ( 3.1.1 ) of the roller bearing inner ring ( 3.1 ) are the base surfaces of axial grooves. 4. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraub­ verbindungsmittel je Schubkeil (4) mindestens zwei in eine an der Innenseite des Rotorzentralkörpers (1.2) angeordnete Konterplatte (6) eingeschraubte Schraubenbolzen (5) sind. 4. Rotor according to claim 1, characterized in that the screw connection means per thrust wedge ( 4 ) are at least two screw bolts ( 5 ) arranged in a counter plate ( 6 ) arranged on the inside of the rotor central body ( 1.2 ). 5. Rotor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenbolzen (5) den zugehörigen Schubkeil (4) mit Spiel durchqueren und dieser bzw. der Wälzlager-Innenring (3.1) auf dem Rotorzentralkör­ per (1.2) gegen axiales Verschieben durch Paßstifte (8) gesichert ist.5. Rotor according to claim 1 and 4, characterized in that the screw bolts ( 5 ) cross the associated thrust wedge ( 4 ) with play and this or the rolling bearing inner ring ( 3.1 ) on the rotor central body by ( 1.2 ) against axial displacement by dowel pins ( 8 ) is secured.
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