EP2545273A2 - Drehverbindung eines rotorblattes mit der rotornabe einer windkraftanlage - Google Patents

Drehverbindung eines rotorblattes mit der rotornabe einer windkraftanlage

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Publication number
EP2545273A2
EP2545273A2 EP11706571A EP11706571A EP2545273A2 EP 2545273 A2 EP2545273 A2 EP 2545273A2 EP 11706571 A EP11706571 A EP 11706571A EP 11706571 A EP11706571 A EP 11706571A EP 2545273 A2 EP2545273 A2 EP 2545273A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
bearing
component
blade
rotor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11706571A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Iffland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2545273A2 publication Critical patent/EP2545273A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a rotary joint of a rotor blade with the rotor hub of a wind turbine, with a designed as a large rolling bearing with a bearing inner ring and a bearing outer ring pivot bearing whose bearing ring is connected to the blade root of the rotor blade and the other bearing ring with the rotor hub, and formed with a as a gear transmission with a segmented sprocket and a pinion connected to the drive shaft of a servomotor blade angle adjustment, the sprocket arranged on the one bearing ring and the servomotor is attached to the connected to the other bearing ring component.
  • Wind turbines with a horizontal rotor axis usually have a nacelle, which is rotatably mounted via an azimuth pivot bearing on a tower anchored in the ground via a foundation.
  • a rotor shaft is rotatably mounted, which is the input side connected to a arranged outside the nacelle and usually three rotor blades bearing rotor hub and the output side via a transmission or directly to an arranged inside the nacelle electric generator.
  • the rotor blades are in order its longitudinal axis rotatably mounted in the rotor hub.
  • the rotor By a rotation of the rotor blades about their longitudinal axis in their feathered position, the rotor is largely torque-free and braked under the action of resistance moments automatically or by using a braking device to a standstill.
  • large bearings such as double-row deep groove ball bearings are used, each having a bearing inner ring, a bearing outer ring and a plurality of circumferentially distributed between the bearing rings arranged rolling elements.
  • One of the two bearing rings is connected via a screw with the blade root of the rotor blade and the other bearing ring corresponding to the rotor hub.
  • the rotary bearing is designed as a large roller bearing, the bearing outer ring is bolted to the blade root of the rotor blade and the bearing inner ring with the rotor hub.
  • the Blattwinkelver- position is formed as a gear transmission with an internally toothed ring gear and connected to the drive shaft of a servo motor pinion, wherein the teeth of the ring gear is incorporated over the entire circumference in the bearing inner ring, and the servomotor within the blade root of the rotor blade arranged and at a bearing flange of the blade root is screwed.
  • a rotary joint of a rotor blade with the rotor hub of a wind turbine is known from WO 1999/023 384 A1.
  • the pivot bearing is formed in all variants as a large roller bearing whose bearing inner ring is bolted to the blade root of the rotor blade and the bearing outer ring with the rotor hub.
  • the blade angle adjustment of the embodiments according to the local figures 2 and 3 is designed as a gear transmission with an internally toothed ring gear and connected to the drive shaft of a servo motor pinion, wherein the teeth of the ring gear over the entire circumference is incorporated in the bearing inner ring, and the servo motor within the rotor hub is arranged and bolted to a hub-fixed bearing flange.
  • toothing incorporated only over a limited circumferential area into a bearing ring leads to an increased and also asymmetrical distortion of the bearing ring, which requires an increased outlay in mechanical reworking, eg by straightening and fine grinding.
  • the replacement of the entire rolling bearing is required in a damaged toothing of the segmented sprocket as in a fully toothed design.
  • the invention is therefore based on the object to propose a rotary joint of a rotor blade with the rotor hub of a wind turbine of the type mentioned, which allows the use of a segmented ring gear with a lower manufacturing cost and a higher ease of service.
  • the invention is based on the finding that the segmented toothed ring does not necessarily have to be a constituent part of one of the two bearing rings of the slewing bearing, but is first of all produced as a separate component and subsequently with the relevant one Bearing ring can be connected.
  • the bearing ring in question can be made smaller without restricting its strength, whereby space and weight can be saved.
  • the ServicePFkeit the rotary joint increases considerably, since the sprocket can now be replaced without disassembly of the large roller bearing and the rotor blade in case of damage to the teeth.
  • the object of the invention is therefore achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the sprocket component is part of a separate ring segment component, which is connected to the associated bearing ring and / or connected to the bearing ring member, and its Circumference largely corresponds to the angular range of the toothing.
  • the invention is therefore based on a rotary joint of a rotor blade with the rotor hub of a wind turbine, which comprises a rotary bearing of the rotor blade in the rotor hub and a blade angle adjustment of the rotor blade relative to the rotor hub.
  • the pivot bearing is designed as a large roller bearing with a bearing inner ring and a bearing outer ring, one bearing ring is connected to the blade root of the rotor blade and the other bearing ring with the rotor hub.
  • the blade angle adjustment is designed as a gear transmission with a segmented sprocket and connected to the drive shaft of a servo motor pinion whose sprocket arranged on the one bearing ring and the servomotor is attached to the connected to the other bearing ring component.
  • the ring segment component distributed circumferentially arranged through holes and the associated bearing ring with appropriately arranged threaded holes for pre-assembly of the ring segment component are provided on the bearing ring by means of screws.
  • the ring segment component provided with the toothed ring can be preassembled on the slewing bearing and, together with this, inserted into the rotor hub and fastened thereto.
  • the ring segment component For resilient attachment of the ring segment component this is advantageously provided with through holes, which are aligned with the through holes of the associated bearing ring and common connection of the ring segment component and the bearing ring with the relevant component, ie the rotor hub or the blade root of the rotor blade, are provided by means of threaded bolts. Since the usable pivot range of the rotor blades between the full load position and the feathered position is approximately 90 °, the circumferential dimension of the ring segment component and the ring gear suitably corresponds to an angle range between 90 ° and 120 °. To achieve a technically and economically effective production of such ring segment components, these are advantageously each cut out of a component originally made as a circumferentially completely toothed ring.
  • the circumferential dimension of the ring segment component and the ring gear preferably corresponds to an angular range of 90 ° or 120 °. In this Case yields a circumferentially completely toothed ring without a waste four or three toothed ring segment components.
  • Fig. 1 shows a bearing inner ring of a slewing bearing with a toothed
  • FIG. 2 shows the bearing inner ring with the ring segment component according to FIG. 1 in an axial plan view according to the viewing direction A of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged radial sectional view of the bearing inner ring and the ring segment component according to the section line B - B of Fig. 2,
  • Fig. 5 shows a known rotary joint of a rotor blade with the rotor hub of a wind turbine in a sectional view
  • FIG. 6 is an enlarged detail view of the rotary joint according to FIG. 5 according to the detail D of FIG. 5.
  • the rotary bearing is designed as a large roller bearing 4 'in the form of a double row deep groove ball bearing with a bearing inner ring 5' and a bearing outer ring 6.
  • the bearing inner ring 5 ' is threaded over a plurality of threaded bolts 7, the circumferentially distributed in the blade root 8 of the rotor blade 2 arranged threaded transverse pin 9 and guided through corresponding through holes 10 of the bearing inner ring 5', screwed to the rotor blade 2.
  • the bearing outer ring 6 is guided through a plurality of screws 1 1, which are distributed through circumferentially arranged on the bearing outer ring 6 through holes 12 and inserted into corresponding arranged in the housing edge 13 of the rotor hub 3 threaded holes 14, screwed to the rotor hub 3.
  • the blade angle adjustment is formed as a gear transmission with a ring gear 15 'and connected to the drive shaft of a servo motor pinion.
  • the sprocket 15 ' is presently formed as an internal toothing 16 which is incorporated in the bearing inner ring 5' and extends over the entire circumference. But it could also be provided an external toothing.
  • the servo motor not shown, the pinion gear with the ring gear 15 'is permanently in meshing engagement, is disposed within the rotor hub 3 and fixed there at a suitable location.
  • the rotary joint 1 of the invention differs from the described known solution in that the Sprocket 15 executed only over a limited circumferential angular range 17 of presently about 120 ° and part of a separate ring segment component 18, which is connected to the bearing inner ring 5, and the circumferential dimension largely corresponds to the angular range 17 of the internal teeth 16.
  • the ring segment component 18 is provided with through holes 19 distributed circumferentially and the bearing inner ring 5 with correspondingly arranged threaded holes 20 for pre-assembly of the ring segment component 18 on the bearing inner ring 5 provided by means of screws 21.
  • the annular segment component 18 provided with the toothed rim 15 can be preassembled on the slewing bearing and used together with the latter in the rotor hub 3 and fastened thereto.
  • ring segment member 18 is provided with through holes 22 which are aligned with the through holes 10 of the bearing inner ring 5 and the common connection of the ring segment component 18 and the bearing inner ring 5 are provided with the blade root 8 of the rotor blade 2 by means of threaded bolts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung eines Rotorblattes (2) mit der Rotornabe (3) einer Windkraftanlage, mit einer als ein Großwälzlager (4) mit einem Lagerinnenring (5) und einem Lageraußenring (6) ausgebildeten Drehlagerung, deren einer Lagerring (5) mit der Blattwurzel (8) des Rotorblattes (2) und deren anderer Lagerring (6) mit der Rotornabe (3) verbunden ist, und mit einer als ein Zahnradgetriebe mit einem segmentweise ausgeführten Zahnkranz (15) und einem mit der Triebwelle eines Stellmotors verbundenen Ritzel ausgebildeten Blattwinkelverstellung, deren Zahnkranz (15) an dem einen Lagerring (5) angeordnet und deren Stellmotor an dem mit dem anderen Lagerring (6) verbundenen Bauteil (3) befestigt ist. Zur Verringerung des Fertigungsaufwands und zur Verbesserung der Servicefreundlichkeit der Drehverbindung ist vorgesehen, dass der Zahnkranz (15) Bestandteil eines separaten Ringsegmentbauteils (18) ist, das mit dem zugeordneten Lagerring (5) und/oder mit dem mit dem Lagerring (5) verbundenen Bauteil (2) verbunden ist, und dessen Umfangsabmessung weitgehend dem Winkelbereich (17) der Verzahnung (16) entspricht.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Drehverbindung eines Rotorblattes mit der Rotornabe einer Windkraftanlage
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung eines Rotorblattes mit der Rotornabe einer Windkraftanlage, mit einer als ein Großwälzlager mit einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring ausgebildeten Drehlagerung, deren einer Lagerring mit der Blattwurzel des Rotorblattes und deren anderer Lagerring mit der Rotornabe verbunden ist, und mit einer als ein Zahnradge- triebe mit einem segmentweise ausgeführten Zahnkranz und einem mit der Triebwelle eines Stellmotors verbundenen Ritzel ausgebildeten Blattwinkelverstellung, deren Zahnkranz an dem einen Lagerring angeordnet und deren Stellmotor an dem mit dem anderen Lagerring verbundenen Bauteil befestigt ist.
Hintergrund der Erfindung
Windkraftanlagen mit einer horizontalen Rotorachse weisen üblicherweise eine Gondel auf, die über ein Azimut-Drehlager drehbar auf einem über ein Fundament im Erdboden verankerten Turm befestigt ist. In der Gondel ist eine Rotorwelle drehbar gelagert, die eingangsseitig mit einer außerhalb der Gondel angeordneten und zumeist drei Rotorblätter tragenden Rotornabe und ausgangsseitig über ein Getriebe oder unmittelbar mit einem innerhalb der Gondel angeordneten elektrischen Generator verbunden ist. Zur Rege- lung der Rotordrehzahl und zum Abstellen der Windkraftanlage, welches bei starkem Wind als Überlastungsschutz und für die Durchführung von War- tungs- und Reparaturarbeiten vorgenommen wird, sind die Rotorblätter um ihre Längsachse drehbar in der Rotornabe gelagert. Durch eine Drehung der Rotorblätter um ihre Längsachse in ihre Segelstellung wird der Rotor weitgehend drehmomentfrei und unter der Wirkung von Widerstandsmomenten selbsttätig oder unter Nutzung einer Bremseinrichtung bis zum Stillstand abgebremst. Zur Drehlagerung der Rotorblätter an der Rotornabe kommen Großwälzlager, wie z.B. zweireihige Rillenkugellager zur Anwendung, die jeweils einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring und mehrere umfangs- seitig verteilt zwischen den Lagerringen angeordnete Wälzkörper aufweisen. Einer der beiden Lagerringe ist über eine Verschraubung mit der Blattwurzel des Rotorblattes und der andere Lagerring entsprechend mit der Rotornabe verbunden.
Zur Blattwinkelverstellung, d.h. zur Drehung der Rotorblätter in dem jeweiligen Drehlager um ihre Längsachse, können kombinierte oder individuell wirksame Stelleinrichtungen, z.B. in Form von Gestängevorrichtungen zur Anwendung kommen. Vorliegend wird jedoch von einer besonders Platz sparenden und kostengünstigen individuellen Blattwinkelverstellung ausgegangen, die für jedes Rotorblatt ein Zahnradgetriebe mit einem segmentweise, d.h. nur über einen begrenzten Umfangsbereich, ausgeführten Zahn- kränz und einem mit der Triebwelle eines vorzugsweise als Elektromotor ausgebildeten Stellmotors verbundenen Ritzel vorsieht. Der Zahnkranz ist jeweils an dem einen Lagerring angeordnet, und der Stellmotor jeweils an dem mit dem anderen Lagerring verbundenem Bauteil, d.h. der Rotornabe oder dem Rotorblatt, befestigt.
Bislang ist es bei derartigen Blattwinkelverstellvorrichtungen üblich, dass die Verzahnung des Zahnkranzes durch Fräsen in den entsprechend groß dimensionierten Lagerring eingearbeitet ist und über den gesamten Umfang verläuft, obwohl der praktisch nutzbare Schwenkbereich nur auf etwa 90° beschränkt ist. Hierdurch ist eine weitgehend automatisierte und somit kostengünstige Herstellung der Verzahnung möglich. Ebenfalls fallen dadurch die durch eine Oberflächenhärtung der Zahnflanken hervorgerufenen Ver- formungen des Lagerrings insgesamt niedrig und rotationssymmetrisch aus, so dass sich die erforderliche mechanische Nachbearbeitung, z.B. durch Richten und Feinschleifen, in Grenzen hält. Eine gattungsgemäße Drehverbindung eines Rotorblattes mit der Rotornabe einer Windkraftanlage ist in der DE 196 34 059 C1 beschrieben. Bei dieser bekannten Drehverbindung ist die Drehlagerung als ein Großwälzlager ausgebildet, deren Lageraußenring mit der Blattwurzel des Rotorblattes und deren Lagerinnenring mit der Rotornabe verschraubt ist. Die Blattwinkelver- Stellung ist als ein Zahnradgetriebe mit einem innen verzahnten Zahnkranz und einem mit der Triebwelle eines Stellmotors verbundenen Ritzel ausgebildet, wobei die Verzahnung des Zahnkranzes über den gesamten Umfang in den Lagerinnenring eingearbeitet ist, und der Stellmotor innerhalb der Blattwurzel des Rotorblattes angeordnet sowie an einem Lagerflansch der Blattwurzel verschraubt ist.
Eine weitere derartige Drehverbindung eines Rotorblattes mit der Rotornabe einer Windkraftanlage ist aus der WO 1999 / 023 384 A1 bekannt. Bei dieser Drehverbindung ist die Drehlagerung bei allen Ausführungsvarianten als ein Großwälzlager ausgebildet, deren Lagerinnenring mit der Blattwurzel des Rotorblattes und deren Lageraußenring mit der Rotornabe verschraubt ist. Die Blattwinkelverstellung der Ausführungsvarianten gemäß den dortigen Figuren 2 und 3 ist als ein Zahnradgetriebe mit einem innen verzahnten Zahnkranz und einem mit der Triebwelle eines Stellmotors verbundenen Ritzel ausgebildet, wobei die Verzahnung des Zahnkranzes über den gesamten Umfang in den Lagerinnenring eingearbeitet ist, und der Stellmotor innerhalb der Rotornabe angeordnet sowie an einem nabenfesten Lagerflansch verschraubt ist. Nachteilig an vollständig verzahnten Lagerringen ist jedoch das unnötig hohe Gewicht durch die nicht benötigten Verzahnungsabschnitte. Zudem ist bei einer beschädigten Verzahnung des Zahnkranzes der Austausch des gesamten Wälzlagers erforderlich, der aufgrund der hierzu nötigen Demontage des betreffenden Rotorblattes extrem aufwendig ist. In der DE 196 34 059 C1 wird jedoch in dem dortigen Anspruch 4 vorgeschlagen, dass die entsprechende Innenverzahnung auch als ein Zahnteilringsegment ausge- führt sein kann. Da der betreffenden Druckschrift weitere Informationen zur Ausbildung und Anordnung des Zahnteilringsegmentes nicht zu entnehmen sind, muss davon ausgegangen werden, dass die segmentweise Innenverzahnung wie die in der dortigen Fig. 1 abgebildete Vollverzahnung ein Bestandteil des Lagerinnenrings ist bzw. in diesen eingearbeitet ist. Eine nur über einen begrenzten Umfangsbereich in einen Lagerring eingearbeitete Verzahnung führt jedoch aufgrund der erforderlichen Wärmebehandlung beim Härten der Zahnflanken zu einem erhöhten und zudem asymmetrischen Verzug des Lagerringes, was einen erhöhten Aufwand bei der mechanischen Nachbearbeitung, z.B. durch Richten und Feinschleifen, erfor- dert. Zudem ist bei einer beschädigten Verzahnung des segmentweise ausgeführten Zahnkranzes wie bei einer vollständig verzahnten Ausführung auch der Austausch des gesamten Wälzlagers erforderlich.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehverbindung eines Rotorblattes mit der Rotornabe einer Windkraftanlage der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche die Verwendung eines segmentweise ausgeführten Zahnkranzes mit einem geringeren Fertigungsaufwand und einer höheren Servicefreundlichkeit ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der segmentweise ausge- führte Zahnkranz nicht zwangsläufig ein Bestandteil eines der beiden Lagerringe des Großwälzlagers sein muss, sondern in geeigneter Weise zunächst als separates Bauteil hergestellt und anschließend mit dem betreffenden Lagerring verbunden werden kann. Hierdurch kann der betreffende Lagerring ohne eine Einschränkung seiner Festigkeit kleiner dimensioniert werden, wodurch Bauraum und Gewicht eingespart werden können. Zudem erhöht sich die Servicefreundlichkeit der Drehverbindung erheblich, da der Zahnkranz bei einer Beschädigung der Verzahnung nun ohne eine Demontage des Großwälzlagers und des Rotorblattes ausgetauscht werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist demzufolge in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Zahnkranz Be- standteil eines separaten Ringsegmentbauteils ist, das mit dem zugeordneten Lagerring und/oder mit dem mit dem Lagerring verbundenen Bauteil verbunden ist, und dessen Umfangsabmessung weitgehend dem Winkelbereich der Verzahnung entspricht. Die Erfindung geht demnach aus von einer Drehverbindung eines Rotorblattes mit der Rotornabe einer Windkraftanlage, die eine Drehlagerung des Rotorblattes in der Rotornabe und eine Blattwinkelverstellung des Rotorblattes gegenüber der Rotornabe umfasst. Die Drehlagerung ist als ein Großwälzlager mit einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring ausgebildet, deren einer Lagerring mit der Blattwurzel des Rotorblattes und deren anderer Lagerring mit der Rotornabe verbunden ist. Die Blattwinkelverstellung ist als ein Zahnradgetriebe mit einem segmentweise ausgeführten Zahnkranz und einem mit der Triebwelle eines Stellmotors verbundenen Ritzel ausgebildet, deren Zahnkranz an dem einen Lagerring angeordnet und deren Stellmotor an dem mit dem anderen Lagerring verbundenen Bauteil befestigt ist. Durch die Anordnung des Zahnkranzes in einem separaten Ringsegmentbauteil wird die Herstellung der Drehverbindung vereinfacht sowie Bauraum und Gewicht eingespart. Ebenfalls wird hierdurch die Servicefreundlichkeit der Drehverbindung erhöht, da bei einer Beschädigung der Verzah- nung ohne eine Demontage des Großwälzlagers und des Rotorblattes nur das Ringsegmentbauteil ausgetauscht werden muss. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Drehverbindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.
Zur Vereinfachung der Montage ist zweckmäßig vorgesehen, dass das Ring- segmentbauteil mit umfangsseitig verteilt angeordneten Durchgangsbohrungen und der zugeordnete Lagerring mit entsprechend angeordneten Gewindebohrungen zur Vormontage des Ringsegmentbauteils an dem Lagerring mittels Schrauben versehen sind. Hierdurch kann das mit dem Zahnkranz versehene Ringsegmentbauteil an dem Großwälzlager vormontiert und ge- meinsam mit diesem in die Rotornabe eingesetzt sowie an dieser befestigt werden.
Zur belastbaren Befestigung des Ringsegmentbauteils ist dieses vorteilhaft mit Durchgangsbohrungen versehen, die mit den Durchgangsbohrungen des zugeordneten Lagerrings fluchten und zur gemeinsamen Verbindung des Ringsegmentbauteils und des Lagerrings mit dem betreffenden Bauteil, d.h. der Rotornabe oder der Blattwurzel des Rotorblattes, mittels Gewindebolzen vorgesehen sind. Da der nutzbare Schwenkbereich der Rotorblätter zwischen der Volllaststellung und der Segelstellung etwa 90° beträgt, entspricht die Umfangsabmes- sung des Ringsegmentbauteils und des Zahnkranzes zweckmäßig einem Winkelbereich zwischen 90° und 120°. Zur Erzielung einer technisch und wirtschaftlich effektiven Herstellung solcher Ringsegmentbauteile sind diese vorteilhaft jeweils aus einem ursprünglich als umfangsseitig vollständig verzahnten Ring hergestellten Bauteil herausgetrennt. Um hierbei möglichst keinen Verschnitt in Kauf nehmen zu müssen, entspricht die Umfangsabmessung des Ringsegmentbauteils und des Zahnkranzes bevorzugt einem Winkelbereich von 90° oder von 120°. In diesem Fall ergibt ein umfangsseitig vollständig verzahnter Ring verschnittfrei vier bzw. drei verzahnte Ringsegmentbauteile.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 einen Lagerinnenring eines Großwälzlagers mit einem verzahnten
Ringsegmentbauteil in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2 den Lagerinnenring mit dem Ringsegmentbauteil nach Fig. 1 in einer axialen Draufsicht gemäß Blickrichtung A von Fig. 1 ,
Fig. 3 eine vergrößerte radiale Schnittansicht des Lagerinnenrings und des Ringsegmentbauteils gemäß der Schnittlinie B - B von Fig. 2,
Fig. 4 eine vergrößerte radiale Schnittansicht des Lagerinnenrings und des Ringsegmentbauteils gemäß der Schnittlinie C - C von Fig. 2,
Fig. 5 eine bekannte Drehverbindung eines Rotorblattes mit der Rotornabe einer Windkraftanlage in einer Schnittansicht, und
Fig. 6 eine vergrößerte Detailansicht der Drehverbindung nach Fig. 5 gemäß dem Ausschnitt D von Fig. 5.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Eine bekannte Drehverbindung 1 ' eines Rotorblattes 2 mit der Rotornabe 3 einer Windkraftanlage, die in Fig. 5 in einer Schnittansicht und in Fig. 6 in einer vergrößerten Detailansicht gemäß Ausschnitt D von Fig. 5 abgebildet ist, umfasst eine Drehlagerung des Rotorblattes 2 in der Rotornabe 3 und eine Blattwinkelverstellung des Rotorblattes 2 gegenüber der Rotornabe 3. Die Drehlagerung ist als ein Großwälzlager 4' in Form eines zweireihigen Rillenkugellagers mit einem Lagerinnenring 5' und einem Lageraußenring 6 ausgebildet. Der Lagerinnenring 5' ist über mehrere Gewindebolzen 7, die in umfangsseitig verteilt in der Blattwurzel 8 des Rotorblattes 2 angeordnete Gewinde-Querbolzen 9 eingesetzt und durch entsprechende Durchgangsbohrungen 10 des Lagerinnenrings 5' geführt sind, mit dem Rotorblatt 2 verschraubt. Der Lageraußenring 6 ist über mehrere Schrauben 1 1 , die durch umfangsseitig verteilt an dem Lageraußenring 6 angeordnete Durchgangsbohrungen 12 geführt und in entsprechende in dem Gehäuserand 13 der Rotornabe 3 angeordnete Gewindebohrungen 14 eingesetzt sind, mit der Rotornabe 3 verschraubt. Die Blattwinkelverstellung ist als ein Zahnradgetriebe mit einem Zahnkranz 15' und einem mit der Triebwelle eines Stellmotors verbundenen Ritzel ausgebildet. Der Zahnkranz 15' ist vorliegend als eine Innenverzahnung 16 ausgebildet, die in den Lagerinnenring 5' eingearbeitet ist und über den gesamten Umfang verläuft. Es könnte aber auch eine Außenverzahnung vorgese- hen sein. Der nicht abgebildete Stellmotor, dessen Ritzel mit dem Zahnkranz 15' permanent in Verzahnungseingriff steht, ist innerhalb der Rotornabe 3 angeordnet und dort an geeigneter Stelle befestigt.
Wie in Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht des Lagerinnenrings 5 und des Zahnkranzes 15 und in Fig. 2 in einer axialen Draufsicht gemäß Blickrichtung A von Fig. 1 erkennbar ist, unterscheidet sich die erfindungsgemäße Drehverbindung 1 von der geschilderten bekannten Lösung dadurch, dass der Zahnkranz 15 nur über einen begrenzten Umfangswinkelbereich 17 von vorliegend etwa 120° ausgeführt und Bestandteil eines separaten Ring- segmentbauteils 18 ist, das mit dem Lagerinnenring 5 verbunden ist, und dessen Umfangsabmessung weitgehend dem Winkelbereich 17 der Innenverzahnung 16 entspricht. Wie in der in Fig. 3 dargestellten vergrößerten Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B - B von Fig. 2 erkennbar ist, sind das Ringsegmentbauteil 18 mit umfangsseitig verteilt angeordneten Durchgangsbohrungen 19 und der Lagerinnenring 5 mit entsprechend angeordneten Gewindebohrungen 20 zur Vormontage des Ringsegmentbauteils 18 an dem Lagerinnenring 5 mittels Schrauben 21 versehen. Hierdurch kann das mit dem Zahnkranz 15 versehene Ringsegmentbauteil 18 an dem Großwälzlager vormontiert und gemeinsam mit diesem in die Rotornabe 3 eingesetzt sowie an dieser befestigt werden.
In einer umfangsseitig versetzten, in Fig. 4 dargestellten vergrößerten Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C - C von Fig. 2 ist erkennbar, dass das Ringsegmentbauteil 18 mit Durchgangsbohrungen 22 versehen ist, die mit den Durchgangsbohrungen 10 des Lagerinnenrings 5 fluchten und zur gemeinsamen Verbindung des Ringsegmentbauteils 18 und des Lagerinnenrings 5 mit der Blattwurzel 8 des Rotorblattes 2 mittels Gewindebolzen vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste
1 , 1 ' Drehverbindung
2 Rotorblatt
3 Rotornabe
4, 4' Großwälzlager
5, 5' Lagerinnenring
6 Lageraußenring
7 Gewindebolzen
8 Blattwurzel
9 Gewinde-Querbolzen
10 Durchgangsbohrung
1 1 Schraube
12 Durchgangsbohrung
13 Gehäuserand
14 Gewindebohrung
15, 15' Zahnkranz
16 Innenverzahnung
17 Umfangsabmessung, Winkelbereich 18 Ringsegmentbauteil
19 Durchgangsbohrung
20 Gewindebohrung
21 Schraube
22 Durchgangsbohrung
A Blickrichtung
B - B Schnittlinie
C - C Schnittlinie
D Ausschnitt

Claims

Patentansprüche
Drehverbindung eines Rotorblattes (2) mit der Rotornabe (3) einer Windkraftanlage, mit einer als ein Großwälzlager (4) mit einem Lagerinnenring (5) und einem Lageraußenring (6) ausgebildeten Drehlagerung, deren einer Lagerring (5) mit der Blattwurzel (8) des Rotorblattes (2) und deren anderer Lagerring (6) mit der Rotornabe (3) verbunden ist, und mit einer als ein Zahnradgetriebe mit einem segmentweise ausgeführten Zahnkranz (15) und einem mit der Triebwelle eines Stellmotors verbundenen Ritzel ausgebildeten Blattwinkelverstellung, deren Zahnkranz (15) an dem einen Lagerring (5) angeordnet und deren Stellmotor an dem mit dem anderen Lagerring (6) verbundenen Bauteil (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (15) Bestandteil eines separaten Ringsegmentbauteils (18) ist, das mit dem zugeordneten Lagerring (5) und/oder mit dem mit dem Lagerring (5) verbundenen Bauteil (2) verbunden ist, und dessen Um- fangsabmessung weitgehend dem Winkelbereich (17) der Verzahnung (16) entspricht.
Drehverbindung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringsegmentbauteil (18) mit umfangsseitig verteilt angeordneten Durchgangsbohrungen (19) und der zugeordnete Lagerring (5) mit entsprechend angeordneten Gewindebohrungen (20) zur Vormontage des Ringsegmentbauteils (18) an dem Lagerring (5) mittels Schrauben (21 ) versehen sind.
Drehverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringsegmentbauteil (18) mit Durchgangsbohrungen (22) versehen ist, die mit den Durchgangsbohrungen (10) des zugeordneten Lagerrings (5) fluchten und zur gemeinsamen Verbindung des Ringsegmentbauteils (18) und des Lagerrings (5) mit dem betreffenden Bauteil (2) mittels Gewindebolzen (7) vorgesehen sind.
Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsabmessung des Ringsegmentbauteils (18) und des Zahnkranzes (15) einem Winkelbereich (17) zwischen 90° und 120° entspricht.
Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringsegmentbauteil (18) aus einem ursprünglich als umfangsseitig vollständig verzahnter Ring hergestelltes Bauteil herausgetrennt ist.
Drehverbindung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsabmessung des Ringsegmentbauteils (18) und des Zahnkranzes (15) einem Winkelbereich (17) von 90° oder von 120° entspricht.
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