EP4562297A1 - Elastische drehlagerung für zwei-blattrotoren von windkraftanlagen - Google Patents

Elastische drehlagerung für zwei-blattrotoren von windkraftanlagen

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EP4562297A1
EP4562297A1 EP23750911.2A EP23750911A EP4562297A1 EP 4562297 A1 EP4562297 A1 EP 4562297A1 EP 23750911 A EP23750911 A EP 23750911A EP 4562297 A1 EP4562297 A1 EP 4562297A1
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EP
European Patent Office
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cone
rotor
bearing according
layers
elastic
Prior art date
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Pending
Application number
EP23750911.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Mitsch
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FM Energie GmbH and Co KG
Original Assignee
FM Energie GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by FM Energie GmbH and Co KG filed Critical FM Energie GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
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    • F05B2280/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05B2280/5007—Hardness

Definitions

  • the invention relates to an elastic rotary bearing for two-blade rotors, which are suitable for high load cycles and are used in wind turbines.
  • the invention relates in particular to a new type of rotor hub for elastically mounted
  • the invention relates in particular to a corresponding rotor hub, which is constructed in such a way that a torsionally elastic element and an axially elastic element are arranged in a small space in such a way that at the same time high axial and radial force is applied to the
  • Two-blade rotors are still the exception as they generate larger alternating loads.
  • two-blade rotors have the following advantages, particularly when used offshore:
  • WO 2012/076892 discloses a rocker bearing, whose structure is not described in detail, for rotors of wind turbines using cylindrical and conical elastic stop elements.
  • the rocker bearing allows a rocker angle of +20° to -20° and is arranged in such a way that axial forces can only be transmitted slightly.
  • WO 2010/054808 describes a machine or gearbox bearing which represents a combination of an elastic sandwich bearing with an elastic cone bearing, with a plurality of such bearings providing a circumferential elastic connection, for example between the rotor shaft
  • the cone elements used are designed to be relatively flat, i.e. have a wider cone angle of up to 50°, as they also have to transmit high axial forces.
  • the cones and the sandwich elements are attached in such a way that they do not experience any torsional forces depending on the task to be solved
  • Received at EPO via web form on Jul 21, 2023 can be transmitted, and therefore no angle of rotation, such as pendulum movements of the rotor.
  • the task is therefore to provide an elastic bearing for a two-blade rotor, which has a reversible torsional movement and a rotation angle of the rotor blades
  • the weight of the 100 - 3001 heavy two-blade rotor causes an alternating axial load with every revolution of the rotor
  • the rotor makes a constant pendulum movement to compensate for the pitch and yaw loads, so that the torsional loads also occur here with very large cycles.
  • the cone bearing must be designed for large load cycles. This requires the smallest possible diameter and a small cone angle, which leads to the transmission of the
  • the subject of the invention is therefore an elastic rotary bearing for a rotor hub with high load cycles for an elastically mounted two-blade rotor of a wind turbine, or a rotor hub with an elastic rotary bearing, the rotor being able to perform a pendulum movement with high axial and radial forces at the same time to perform a rotation angle of at least 3°.
  • the rotary bearing according to the invention as part of a new rotor hub comprises a first inner component, which is firmly connected to the rotor shaft and thus to the structure of the wind turbine, and a second outer movable component, which has connection areas for two opposite rotor blades, the first
  • a rotor hub comprises two swivel joint units according to the invention, which are arranged opposite one another within the rotor hub and are firmly connected to one another.
  • Each of the two swivel joint units is essentially constructed from:
  • Cone bushing comprising 10 layers for absorbing forces acting predominantly radially to the cone axis, which has the smallest possible cone angle, for example of no more than 15°, preferably less than 10°, due to the small available space requirement, as well as
  • the elastic layers are connected to each other by inelastic, solid layers, for example sheets
  • the cone bushings can be designed to be removable. Bending moments are transferred by means of a central screw or several screws arranged in a circle. The radial power transmission takes place through an annular, detachable guide (recess element) and correspondingly shaped cone elements.
  • the joint units according to the invention are designed in such a way that
  • the first inner, solid component for example in the form of a support plate, which is attached to
  • the second outer, movable component is firmly connected to the outermost layer of the respective cone bushing, so that a reversible torsional effect occurs under the action of force
  • the rotor hub with the rotary bearing according to the invention usually has two
  • the two cone elements and the two layer spring elements are preferably arranged along one and the same axis, with each of the two cone elements having at least one layer spring element with which it forms a structural unit.
  • These cone-layer spring units are preferably connected via connecting elements, for example bolts or at the end in accordance with the cone
  • the layer springs which are primarily intended to transmit the axial forces, can according to the invention be designed as flat sandwich elements or as hemispherical elements.
  • the flat layer spring In the radial direction, the flat layer spring is very soft, so that no significant radial loads are transmitted. These are completely accommodated by the radially significantly stiffer cone bushing.
  • the cone angle defined above and below as a half cone angle, and thus also the torsional movement in the elastomer
  • Hemispherical elements are not quite as soft and can also transmit axial forces to a certain extent.
  • a flat sandwich element of the cone-layer spring unit is replaced by two opposing, preferably interconnected, hemispherical elements. These are very stiff in the axial direction and have a small diameter, so that a large angle of rotation is possible with just a few layers. The radial displacement is thus made possible by the gimbal deformation of the two hemispherical elements that are separated from one another by a pivot point distance.
  • the subject of the invention is therefore a corresponding rotary bearing for a two-blade rotor, in which the outer elastic layers of the cone bushing have a smaller Shore hardness than the inner elastic layers.
  • the Shore hardness increases continuously from layer to layer from the outside to the inside, for example per layer
  • such rotary bearings are particularly advantageous in which the inner elastic layers of the cone bushing have a greater thickness than the outer elastic layers.
  • the thickness of the layers decreases continuously from the inside to the outside, for example by 5-10% per layer.
  • the outer layers of the cone bushings are shorter than the inner ones and have a lower rigidity or Shore hardness than the inner, longer layers with higher rigidity.
  • the outer layers of the cone bushings are shorter and have a smaller thickness than the inner layers.
  • Another embodiment of the invention combines shorter, thinner and softer ones
  • cone bushings 20 outer layers with longer, thicker and harder inner elastic layers of cone bushings.
  • Such a cone bushing is optimized with regard to its radial and torsional deformation when force is applied to the rotary bearing according to the invention.
  • the rotary bearing according to the invention is designed so that the movable part of the rotor hub can strike the fixed part, at least during strong pendulum movements.
  • stop devices according to the invention for example in the form of elastic dampers.
  • the stops 30 can be arranged, for example, between the fixed and the movable components of the rotary bearing or the rotor hub. If the angle is too large, the stops have the task of gently absorbing shocks.
  • hydraulic damper cylinders from the prior art can be used.
  • the rotary bearings according to the invention described as an integral part of the rotor hubs of two-blade rotors allow a reversible pendulum movement of the two-blade rotor in the direction of the structure or the tower of the wind turbine with a rotation angle of 3 - 5, even with high axial and radial loads occurring on the two-blade rotor °.
  • This bearing which is mounted in the rotor hub itself, only requires a small amount of space because the cone angle can be kept small.
  • the elastomer layers experience little torsional movement, which enables a high number of torsion cycles with relatively few elastic layers.
  • Fig. 1 shows a typical rotor hub according to the invention in a perspective view.
  • a rotor shaft (1) is firmly connected to a fixed component, in the example shown in the form of a carrier plate (3).
  • the carrier plate (3) rotates with the rotor shaft.
  • the carrier plate (3) is connected to two opposing joint units (5) (only one is shown).
  • the joint units are connected to a component (2) that is movable relative to the rotor axis and is designed in such a way that it accommodates the carrier plate (3) and the end piece of the rotor shaft in its interior.
  • the component (2) which forms the outer shape of the rotor hub, is movably attached to the joint units (5) and, when force is applied to the rotor blades, leads the desired rotational movements in the direction
  • the rotor blades of the two-blade rotor (not shown) are attached to the connecting pieces (7) of the movable component (2).
  • the component (2) with the two rotor blades, which only moves around the axis of rotation, is limited in its movement compared to the fixed component (3) by elastic stop devices (4).
  • Fig. 2 shows the rotary bearing according to the invention or rotor hub artag analogous to Fig. 1 with more details in a side view (a) and another perspective view (b).
  • Fig. 2 shows in particular the arrangement and design of the two opposing joint units (5) on the support plate (3).
  • Each joint unit (5) consists of a cone bushing (5.1) and a layer spring element (5.2).
  • the cone bushings (5.1) are like this
  • a flat layer spring element (5.2) is arranged outwards above the narrow cone base and can thus absorb and transmit the axial forces.
  • the connection between the carrier plate (3) and the joint elements (5.1)(5.2) is made via
  • FIG. 3 (a) shows a perspective view of a rotor shaft (1) with the firmly connected support plate (3).
  • the carrier plate (3) is in turn connected to the two joint units (5), in such a way that the inner elastic cone surface is connected via the connecting pins (6) shown in FIG. 2 (not shown here).
  • the movable part (2) which is connected to the respective outer cone surface of the two cone bushings (5.1), is not shown.
  • the illustration also shows three of four pairs of stop devices (4) for the movable part (2) and their arrangement on the carrier plate (3).
  • Fig. 3b shows a top view of the carrier plate (3) with two opposite joint units (5) according to the invention and their fastening, the movable component (2) again being omitted for the sake of clarity.
  • Fig. 4 shows a detailed representation of a joint unit (5) according to the invention in a perspective view (a) and as a side view (b)(c).
  • a multi-layered cone element (5.1) with a cone angle (5.1.4) firmly encloses with its inner surface a correspondingly shaped pin or bolt (6) in this area,
  • the cone bushing can also be firmly but releasably connected to the pin (6) via a correspondingly shaped removable cone element (5.1.5) by means of a clamping screw (5.1.7), whereby the socket and the pin can be easily replaced.
  • the removable cone element (5.1.5) rests in a circular guide (recess) (5.1.6).
  • a layer spring element (5.2) is arranged as a multi-layered sandwich element (5.2.1) so that the axes of the two components are identical.
  • the axially effective layer spring element (5.2) and the cone bushing (5.1) are surrounded by a housing (5.3).
  • the housing (5.3) is on the one hand inwardly connected to the outer surface of the cone
  • Fig. 5 (a)(b) shows another embodiment of the invention.
  • the flat sandwich element (5.2) is replaced by two hemispherical shells (5.2.2) lying opposite each other in the axial direction, which have one
  • This arrangement allows additional axial and radial displacement of the elastic components.
  • Fig. 6 shows in detail a cone bushing (5.1) as part of the rotary bearing according to the invention in a side view as it is used in an optimized embodiment of the invention.
  • the cone bushing consists of eight elastic layers (18) (a - h), which are separated from each other by firmly connected sheets. In principle, sockets with 6 - 10 layers are also suitable. The thickness of each layer decreases from the inside to the outside from layer to layer. The innermost layer a therefore has the greatest thickness (16),
  • the cone length (14) of the innermost layer a is larger than the subsequent layer b, which in turn is larger than the further outer layer c, etc.
  • the innermost layer a can therefore be up to 30% longer in length (14). have than the length (15) of the outermost layer h.
  • the different layers (18) also have different Shore hardnesses, with the Shore hardness of the layers (18) increasing from the outside to the inside by 2 - 5% per layer.
  • Such bushings have optimal properties with regard to radial and torsional deformation of the individual elastic layers.
  • the cone bushing (5.1) is further characterized by the specified smaller and larger inner and outer diameters (10)(11)(12)(13).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elastische Drehlagerung für Zweiblattrotoren, welche in Windkraftanlagen für hohe Lastzyklen zur Anwendung kommen. Die Erfindung betrifft insbesondere eine neuartige Rotornabe für insbesondere elastisch gelagerte Zweiblattrotoren von Windkraftanlagen, in welche eine elastische Drehlagerung integriert ist, die wiederum aus zwei Drehgelenkeinheiten aus Schicht- und Konuselementen aufgebaut ist.

Description

Elastische Drehlagerung für Zwei-Blattrotoren von Windkraftanlagen
Die Erfindung betrifft eine elastische Drehlagerung für Zweiblattrotoren, welche für hohe Lastzyklen geeignet sind und in Windkraftanlagen zur Anwendung kommen.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine neuartige Rotornabe für elastisch gelagerte
5 Zweiblatt-Rotoren von Windkraftanlagen, in welche eine elastische Drehlagerung für den Rotor integriert ist.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine entsprechende Rotornabe, welche so aufgebaut ist, dass ein drehelastisches Element und ein axial-elastisches Element auf kleinem Raum so angeordnet sind, dass bei gleichzeitig hoher axialer und radialer Krafteinwirkung auf die
10 Rotorblätter im Betrieb eine reversible Pendelbewegung derselbigen in Richtung der Struktur der Windkraftanlage stattfinden kann.
Die meisten derzeitig verbauten und errichteten Windkraftanlagen haben drei in einer Ebene gleichmäßig verteilte Rotorblätter, so dass bei jeder Umdrehung eine weithegend einheitliche Belastung auftritt.
15 Zweiblatt-Rotoren sind hingegen eher noch die Ausnahme, da sie größere Wechsellasten erzeugen.
Insbesondere bei der im Offshore Anwendung haben Zweiblatt-Rotoren jedoch folgende Vorteile:
• Geringere Kosten, da weniger Rotorblätter;
20 • einfacher Transport, da mehrere Rotoren parallel auf dem Transportschiff gelagert werden können, während ein Dreiblatt-Rotor im montierten Zustand eine extreme Fläche beansprucht. Daher müssen die Rotorblätter einzelnen montiert werden, was einen erheblichen Zeitaufwand bedeutet;
• einfache Montage, da der fertig montierte Rotor wie ein horizontal liegender „Balken“ hochgehoben werden kann.
Ein großer Nachteil von Zweiblattrotoren ist hingegen die ungleichmäßige Belastung während jeder Umdrehung des Rotors.
Bei senkrecht befindlichen Rotorblättern führen vertikale Scherwinde zu einer Nick Bewegung, während horizontale Scherwinde keinen oder nur einen geringen Einfluss haben.
30 Bei horizontal befindlichen Rotorblättern führen horizontal unterschiedliche Schwerwinde zu Belastungen in Gier Richtung. Gleichzeitig ändert sich das Massenträgheitsmoment des Rotors und damit der gesamten Anlage permanent während jeder Umdrehung.
Diese ständigen Last- und Trägheits-Wechsel bringen erhebliche Lasten in alle, dem Rotor folgenden Elemente, wie Rotornabe, Rotorwelle, Rotorlager, Getriebe, Generator und Turm.
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 Auch führt der Einfluss des Turmschattens zu größeren Belastungen, als es beim Dreiblatt Rotor der Fall ist.
Um diese Belastungen zu verhindern, ist es sinnvoll den Rotor pendelnd zu lagern, sodass dieser Nick- und Gier-Kräfte nicht mehr überträgt. Somit sollen idealerweise nur noch die
5 gewünschten Torsionskräfte zum Antrieb des Generators übertragen werden.
Dazu wurde bislang der Einsatz von kreisförmigen elastischen Lagerelementen vorgeschlagen, welche eine Pendelbewegung des Rotors ermöglichen.
Ein bekanntes Beispiel wurde in der MOD-2 Zweiblatt-Windkraftanlage realisiert (Solar Energy Research Institute, 1980, SERI/ SP 738-728): Das kreisförmige Schichtelement ist dabei so angeordnet, dass es im Wesentlichen nur radiale Kräfte aufnimmt. Um die radialen Lasten zu übertragen benötigt dieses kreisförmig angeordnete Elemente jedoch einen großen Durchmesser, welcher mit zunehmender Anlagengröße aufgrund höherer Lasten und Gewichte ansteigt. Die in den elastomeren Schichten auftretenden Schubbewegungen vergrößern sich bei gleicher Winkelbewegung auf den erforderlichen größeren
15 Durchmessern, so dass diese nicht mehr mit vertretbarem Aufwand von den Elastomerelementen aufgenommen werden können. Aus der zitierten Beschreibung und den diesbezüglichen Abbildungen ist nicht eindeutig zu entnehmen, ob das besagte elastische Schichtelement der MOD-2 Anlage so ausgelegt ist, dass es auch größere axiale Kräfte übertragen kann. Überdies scheinen die kreisförmigen Schichtelement großen Durchmesser
20 zu besitzen, benötigen also einen erheblichen Platzbedarf innerhalb der Rotornabe.
Die WO 2012/076892 offenbart ein im Aufbau nicht näher beschriebenes Wipp-Lager für Rotoren von Windkraftanlagen unter Verwendung von zylindrischen und konusförmigen elastischen Anschlagelementen. Das Wipp-Lager ermöglicht einen Wipp-Winkel von +20° bis -20° und ist so angeordnet, dass axiale Kräfte nur geringfügig übertragen werden können.
Elastische Lager, die radiale wie axiale Kräfte aufnehmen können, sind im Stand der Technik ebenfalls bekannt, jedoch für andere technische Aufgaben. So beschreibt beispielsweise die WO 2010/054808 ein Maschinen- oder Getriebelager, welches eine Kombination eines elastischen Sandwichlagers mit einem elastischen Konuslager darstellt, wobei eine Vielzahl solcher Lager eine umlaufende elastische Verbindung beispielsweise zwischen Rotorwelle
30 und Maschinenträger einer Windkraftanlage herstellen. Die eingesetzten Konus-Elemente sind relativ flach gestaltet, weisen also einen breiteren Kegelwinkel bis zu 50° auf, da sie auch hohe axiale Kräfte übertragen müssen. Die Konusse und die Sandwich-Elemente-sind dabei so angebracht, dass sie entsprechend der zu lösenden Aufgabe, keine Torsionskräfte
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 übertragen können, und somit auch keine Drehwinkel, wie beispielsweise Pendelbewegungen des Rotors.
Somit besteht die Aufgabe, ein elastisches Lager für einen Zweiblatt-Rotor zur Verfügung zu stellen, welches eine reversible Torsionsbewegung und einen Drehwinkel der Rotorblätter auf
5 möglichst kleinem Durchmesser, bzw. unter Beanspruchung eines möglichst kleinen Platzbedarfs innerhalb einer Rotornabe zulässt, und dabei in der Lage ist, radiale wie auch axiale Lasten aufzunehmen, um die vom Durchmesser und Drehwinkel abhängigen Verformungen möglichst gering zu halten. Die Gewichtslast von 100 - 3001 schweren Zweiblattrotors verursacht bei jeder Umdrehung des Rotors eine Wechsellast in axialer
10 Richtung des Lagers. Insbesondere offshore Anlagen müssen über die gesamte Lebensdauer von mindestens 30Jahren wartungsfrei sein. Da die benötigten axialen Lastzyklen während der Lebensdauer mit ca.1,5 108 Zyklen für Elastomerbauteile sehr hoch sind, dürfen in axialer Richtung nur geringe Verformungen im Elastomer auftreten. Diese können durch ein für eine optimale Drehverformung optimiertes Konuslager nicht übertragen werden.
Gleichermaßen macht der Rotor eine ständige Pendelbewegung um die Nick- und Gier- Lasten auszugleichen, so dass auch hier die Torsionslasten mit sehr großen Zyklen auftreten. Dadurch muss das Konuslager für große Lastzyklen ausgelegt werden, Das erfordert möglichst kleine Durchmesser und einen kleinen Kegelwinkel, was zur Übertragung der
20 axialen Kräfte ungeeignet wäre. Zur Übertragung der axialen Kräfte bei kleinen Elastomer- Verformungen müsste der Durchmesser und der Konuswinkel groß sein, was wiederum schlecht für die hohen Torsionslasten wäre.
Die Aufgabe wurde durch die Drehlagerung, bzw. die Rotornabe wie unten und in den Ansprüchen detailliert beschrieben gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine elastische Drehlagerung für eine Rotornabe mit hohen Lastzyklen für einen elastisch gelagerten Zwei-Blatt-Rotor einer Windkraftanlage, bzw. eine Rotornabe mit einer elastischen Drehlagerung, wobei der Rotor befähigt ist, bei gleichzeitig hoher axialer und radialer Krafteinwirkung eine Pendelbewegung um einen Drehwinkel von mindestens 3° durchzuführen.
30 Die erfindungsgemäße Drehlagerung als Bestandteil einer neuartigen Rotornabe umfasst ein erstes inneres Bauteil, welches mit der Rotorwelle und damit mit der Struktur der Windkraftanlage fest verbunden ist, und ein zweites äußeres bewegliches Bauteil, welches Anschlussbereiche für zwei gegenüberliegende Rotorblätter aufweist, wobei das erste
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 festverbundene innere Bauteil und das zweite bewegliche äußere Bauteil über jeweils zwei gegenüberliegenden, zur Aufnahme von Torsionskräften befähigte Drehgelenkeinheiten so mit einander verbunden sind, dass die mit der Rotornabe verbundenen Rotorblätter bei Krafteinwirkung in Richtung der drehenden Struktur der Windkraftanlage oder von ihr weg
5 reversibel bewegbar sind.
Erfindungsgemäß umfasst eine Rotornabe zwei erfindungsgemäße Drehgelenkeinheiten, welche innerhalb der Rotornabe gegenüber angeordnet und miteinander fest verbunden sind. Jede der beiden Drehgelenkeinheiten ist im Wesentlichen aufgebaut aus :
(a) mindestens einer jeweils mehrere, vorzugsweise sechs bis zehn elastische
10 Schichten umfassenden Konus-Buchse zur Aufnahme von vorwiegend radial zur Konus- Achse wirkenden Kräften, welche aufgrund eines geringen verfügbaren Platzbedarfs einen möglichst kleinen Konus-Winkel, beispielsweise von nicht mehr als 15° vorzugsweise von kleiner 10°, aufweist, sowie
(b) mindestens einer, vorzugsweise zwei, vorzugsweise aus vier bis acht Schichten bestehenden elastischen Schichtfeder, welche so angeordnet ist, dass sie eine gemeinsame Achse mit der Konus-Buchse aufweist und jene axial wirkenden Kräfte aufnimmt, welche von der Konus-Buchse nicht aufgenommen werden können.
Sowohl bei den Konus-Elementen als auch den Schichtfeder-Elementen sind die elastischen Schichten durch unelastische, feste Schichten, beispielsweise Bleche, miteinander
20 verbunden.
Um das erste innere Bauteil in das zweite äußere bewegliche Bauteil einbauen zu können, müssen die äußeren Abmessungen des inneren Bauteiles klein gehalten werden. Dazu können in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform die Konus- Buchsen demontierbar gestaltet werden. Biegemomente werden dabei mittels einer zentralen- oder mehreren Kreisförmig angeordneten Schrauben übertragen. Die radiale Kraftübertragung erfolgt durch eine ringförmige lösbare Führung (Rezess-Element) sowie entsprechend geformten Kegelelementen.
Die erfindungsgemäßen Gelenkeinheiten sind so gestaltet, dass
- das erste innere, feste Bauteil, beispielsweise in Form einer Trägerplatte vorliegt, welche an
30 zwei gegenüberliegenden Seiten mit der innersten Schicht der jeweiligen Konus-Buchse fest verbunden ist, wobei die Konus-Achsen senkrecht zur Achse der Rotorwelle angeordnet ist, und
- das zweite äußere, bewegliche Bauteil mit der äußersten Schicht der jeweiligen Konus- Buchse fest verbunden ist, so dass unter Krafteinwirkung eine reversible torsionale
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 Verformung der einzelnen elastischen Schichten der Konus-Buchse sowie ggf. eine axiale / radiale Verformung der jeweiligen Schichtfeder erfolgt. Dadurch wird die besagte Pendelbewegung des Zweiblatt-Rotors ermöglicht.
Die Rotornabe mit der erfindungsgemäßen Drehlagerung weist in der Regel zwei
5 Drehgelenkeinheiten auf, die sich gegenüber liegen. Die beiden Konuselemente sowie die beiden Schichtfeder-Elemente sind vorzugsweise längs ein und derselben Achse angeordnet, wobei zu jedem der beiden Konuselemente mindestens ein Schichtfeder-Element gehört, mit dem es eine bauliche Einheit bildet. Diese Konus-Schichtfeder-Einheiten sind vorzugsweise über Verbindungselemente, beispielsweise Bolzen oder endständig entsprechend der Konus-
10 Buchsen geformte Zapfen, fest mit dem starren nicht beweglichen Bauteil, beispielsweise eine Trägerplatte, verbunden. Dabei sind beiden gegenüberliegenden Konus-Buchsen so stark gegeneinander verspannt, dass auch bei einer Wechselbelastung durch das Rotorgewicht des Zweiblatt-Rotors in jedem Zustand eine Restvorspannung erhalten bleibt.
Die Schichtfedern, welche hauptsächlich die axialen Kräfte übertragen sollen, können erfindungsgemäß als flache Sandwichelemente oder als Halbkugelelemente ausgebildet sein. In radialer Richtung ist die flache Schichtfeder sehr weich, so dass keine nennenswerten radialen Lasten übertragen werden. Diese werden gänzlich von der radial deutlich steiferen Konus-Buchse aufgenommen. Somit kann der Konus-Winkel, oben und im Folgenden definiert als halber Kegel- Winkel, und damit auch die Torsionsbewegung in den Elastomer-
20 Elementen klein gehalten werden, insbesondere zwischen 5 und 15°.
Halbkugelelemente hingegen sind nicht ganz so weich und können im gewissen Umfang auch axiale Kräfte übertragen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein flaches Sandwichelement der Konus-Schichtfeder-Einheit durch zwei gegenüberliegende, vorzugsweise miteinander verbundene Halbkugelelemente ersetzt. Diese sind in axialer Richtung sehr steif und haben einen kleinen Durchmesser, so dass ein großer Drehwinkel mit wenigen Schichten möglich ist. Die radiale Verschiebung wird somit durch die kardanische Verformung der beiden mit einem Drehpunkt-Abstand voneinander entfernten Halbkugelelemente möglich.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass man die erfindungsgemäße Drehlagerung in
30 ihrer Effektivität in Bezug auf radiale und torsionale Verformung optimieren kann, wenn man Schichtdicken, Schichtlängen, und Steifigkeiten, bzw. Shore-Härten des Materials gezielt verändert.
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 Somit ist Gegenstand der Erfindung eine entsprechende Drehlagerung für einen Zweiblatt- Rotor, bei welcher die äußeren elastischen Schichten der Konus-Buchse eine kleinere Shore- Härte aufweisen als die inneren elastischen Schichten. Vorzugsweise nimmt die Shore-Härte von Schicht zu Schicht von außen nach innen kontinuierlich zu, beispielsweise pro Schicht
5 um 2 - 5%.
Ferner sind solche Drehlagerungen besonders vorteilhaft, bei denen die inneren elastischen Schichten der Konus-Buchse eine größere Dicke aufweisen als die äußeren elastischen Schichten. Vorzugsweise nimmt die Dicke der Schichten von innen nach außen kontinuierlich ab, beispielsweise pro Schicht um 5 - 10%.
10 Weiterhin hat sich gezeigt, dass es auch im Sinne der beengten Platzverhältnisse innerhalb der Rotornabe vorteilhaft ist, wenn die äußeren Schichten der Konus-Buchsen kürzer sind als die inneren Schichten, wobei eine Verkürzung der drei vier äußeren Schichten ausreichend ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind so die äußeren Schichten der Konus-Buchsen kürzer als die inneren und weisen eine geringere Steifigkeit, bzw. Shore-Härte auf als die inneren längeren Schichten mit höherer Steifigkeit.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die äußeren Schichten der Konus- Buchsen kürzer und weisen eine geringere Dicke auf als die inneren Schichten.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kombiniert kürzere, dünnere und weichere
20 äußere Schichten mit längeren, dickeren und härteren inneren elastischen Schichten der Konus-Buchsen. Eine solche Konus-Buchse ist bezüglich ihrer radialen und torsionalen Verformung bei Krafteinwirkung auf die erfindungsgemäße Drehlagerung optimiert.
Die erfindungsgemäße Drehlagerung ist so ausgelegt, dass zumindest bei starken Pendelbewegungen der bewegliche Teil der Rotornabe an den fixierten Teil anschlagen kann. Um Schäden und unerwünschte Rückschlageffekte zu vermeiden, ist es günstig, erfindungsgemäß Anschlagvorrichtungen, beispielsweise in Form von elastischen Dämpfern vorzusehen.
Dies ist für den Fall sinnvoll, dass der Drehwinkel durch äußere Einflüsse wie extreme Windböen oder auch Regelungs-Fehler zu groß wird (z.B. > 4°). Die Anschläge können
30 beispielsweise zwischen dem fixierten und den beweglichen Bauteilen der Drehlagerung, bzw. der Rotornabe angeordnet sein. Im Falle zu großer Winkel haben die Anschläge dann die Aufgabe, Stöße sanft abzufangen. Dazu können beispielsweise Hydraulik-Dämpfer Zylinder des Standes der Technik verwendet werden.
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 Die beschriebenen erfindungsgemäßen Drehlagerungen als integraler Bestandteil von Rotornaben von Zweiblatt-Rotoren erlauben selbst bei hohen auftretenden axialen wie radialen Lasten am Zwei-Blatt-Rotor eine reversible Pendelbewegung desselbigen in Richtung der Struktur, bzw. des Turms der Windkraftanlage mit einem Drehwinkel von 3 - 5°.
5 Diese Lagerung, die in der Rotornabe selbst angebracht ist, benötigt dabei nur einen geringen Platzbedarf, da der Konuswinkel klein gehalten werden kann. Überdies erfahren die Elastomerschichten aufgrund des kleinen Durchmessers der Konus-Buchse eine geringe Torsionsbewegung, wodurch eine hohe Torsions-Zyklenzahl bereits mit relative wenigen elastischen Schichten ermöglicht wird.
10 Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein typische Rotornabe gemäß der Erfindung in perspektivischer Sicht. Eine Rotorwelle (1) ist mit einem festen Bauteil, im gezeigten Beispiel in Form einer Trägerplatte (3), fest verbunden. Die Trägerplatte (3) rotiert also mit der Rotorwelle. Die Trägerplatte (3) ist mit zwei gegenüberliegenden Gelenk-Einheiten (5) (gezeigt ist nur eine) verbunden. Ferner sind die Gelenk-Einheiten mit einem gegenüber der Rotor-Achse beweglichen Bauteil (2) verbunden, welches so gestaltet ist, dass es in seinem Inneren die Trägerplatte (3) sowie das Endstück der Rotorwelle aufnimmt. Das Bauteil (2), welches die äußere Form der Rotornabe bildet, ist beweglich an den Gelenk-Einheiten (5) befestigt und führt bei Krafteinwirkung auf die Rotorblätter die gewünschten Drehbewegungen in Richtung
20 der Struktur der Windkraftanlage aus. Die Rotorblätter des Zweiblatt-Rotors (nicht gezeigt) sind an den Anschlussstücken (7) des beweglichen Bauteils (2) angebracht. Das nur um die Drehachse bewegliche Bauteil (2) mit den beiden Rotorblättern ist gegenüber dem festen Bauteil (3) in seinem Inneren durch elastische Anschlagvorrichtungen (4) in seiner Bewegung begrenzt.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Drehlagerung, bzw. Rotornabe artag analog Fig. 1 mit mehr Einzelheiten in einer Seitenansicht (a) und einer erneuten perspektivischen Sicht (b). Fig. 2 zeigt insbesondere die Anordnung und Gestaltung der beiden gegenüberliegenden Gelenk-Einheiten (5) an der Trägerplatte (3). Jede Gelenk-Einheit (5) besteht aus einer Konus-Buchse (5.1) und einem Schichtfeder-Element (5.2). Die Konus-Buchsen (5.1) sind so
30 angeordnet, dass ihre breite Basis jeweils nach innen und ihre schmale Basis nach außen weisen, wobei die Konus-Achse identisch mit der Längsachse der Trägerplatte (3) ist. Ein hier planes Schichtfeder-Element (5.2) ist jeweils nach außen oberhalb der schmalen Konus- Basis angeordnet, und kann so die axialen Kräfte aufnehmen und übertragen. Die Verbindung zwischen Trägerplatte (3) und Gelenk-Elementen (5.1 )(5.2) erfolgt über
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 entsprechend der Konus-Form folgend, geformte Zapfen oder Bolzen (6), welche in Verlängerung der Trägerplatte (3) angebracht sind. Die Zapfen (6) der fixierten Trägerplatte (3) sind mit der Innenfläche der Konus-Buchse (5.1) verbunden, während die Außenfläche der Konus-Buchse mit dem beweglichen Teil (2) verbunden sind, so dass durch reversible
5 torsionale Verformung der elastischen Konus-Buchsen eine Drehung der Bauteile (2) und (3) gegeneinander, und somit der Rotorblätter gegenüber der Struktur, möglich gemacht wird. Zwischen den Bauteilen (2) und (3) sind Anschlagvorrichtungen (4) vorgesehen, welche die eindimensionale Bewegung der am Bauteil (2) angebrachten Rotorblätter (nicht gezeigt) begrenzen.
10 Fig. 3 (a) zeigt eine perspektivische Sicht einer Rotorwelle (1) mit der fest verbundenen Trägerplatte (3). Die Trägerplatte (3) ist wiederum mit den beiden Gelenk-Einheiten (5) verbunden, und zwar in der Weise, dass jeweils die innere elastische Konus-Fläche über die bei Fig. 2 dargestellten Verbindungszapfen (6) (hier nicht gezeigt) verbunden ist. Aus Gründen der bessren Übersicht, ist das bewegliche Teil (2), welches mit der jeweiligen äußeren Konus-Fläche der beiden Konus-Buchsen (5.1) verbunden ist nicht dargestellt. Die Abbildung zeigt weiterhin drei von vier Paaren von Anschlagvorrichtungen (4) für das bewegliche Teil (2) und deren Anordnung an der Trägerplatte (3).
Fig. 3b zeigt eine Draufsicht der Trägerplatte (3) mit zwei gegenüberliegenden erfindungsgemäßen Gelenk-Einheiten (5) und deren Befestigung, wobei wiederum das bewegliche Bauteil (2) der Übersicht halber weggelassen wurde.
Fig. 4 zeigt eine detaillierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Gelenk-Einheit (5) in perspektiver Sicht (a) und als Seitenansicht (b)(c).
Ein vielschichtiges Konuselement (5.1) mit einem Konus-Winkel (5.1.4) umschließt fest mit seiner Innenfläche einen in diesem Bereich entsprechend geformten Zapfen oder Bolzen (6),
25 welcher wiederum mit der unterhalb gezeigten Trägerplatte (3) fest verbunden ist.
Alternativ kann, wie in Fig. 4 (c) gezeigt, die Konus-Buchse auch über ein entsprechend geformtes abnehmbares Kegelelement (5.1.5) mit dem Zapfen (6) mittels einer Spannschraube (5.1.7) fest aber lösbar verbunden sein, wodurch ein leichtes Auswechseln der Buchse und des Zapfens ermöglicht wird. Das abnehmbare Kegelelement (5.1.5) ruht dabei in einer kreisförmigen Führung (Rezess) (5.1.6).
Oberhalb der Konus-Buchse ist ein Schichtfeder-Element (5.2) als vielschichtiges Sandwich- Element (5.2.1) so angeordnet, dass die Achsen der beiden Bauteile identisch sind. Das axial wirksame Schichtfeder-Element (5.2) sowie die Konus-Buchse (5.1) sind von einem Gehäuse (5.3) umgeben. Das Gehäuse (5.3) ist einerseits nach innen mit der Außenfläche der Konus-
35 Buchse (5.1) und andrerseits nach außen mit dem beweglichen Bauteil (2) fest verbunden.
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 Somit kann am Konus eine elastische Torsions-/Drehbewegung des beweglichen Teils (2) gegenüber dem festen Teil (3) bei Krafteinwirkung stattfinden, was gleichbedeutend ist mit einer Drehbewegung des Zweiblatt-Rotors gegenüber der Achse der Rotorwelle in Richtung der drehenden Struktur der Windkraftanlage. Fig. 4 zeigt ferner die für eine optimale Wirkung
5 weitere wesentlichen geometrischen Maße (5.1.1)(5.1 ,2)(5.1.3) der verwendeten Konus- Buchsen.
Fig. 5 (a)(b) zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Im Unterschied zur Darstellung gemäß Fig. 4 ist das flache Sandwich-Element (5.2) ersetzt durch zwei in axialer Richtung gegenüberliegenden Halbkugel-Schalen (5.2.2), die über einen
10 entsprechend geformten Kern oder Bolzen (9.2) miteinander verbunden sind. Der Abstand der Halbkugel-Drehpunkte ist durch die Position (9.1) angegeben.
Diese Anordnung erlaubt eine zusätzliche axiale wie radiale Verschiebung der elastischen Komponenten.
Fig. 6. zeigt im Detail eine Konus-Buchse (5.1) als Bestandteil der erfindungsgemäßen Drehlagerung in Seitenansicht wie sie in einer optimierten Ausführungsform der Erfindung zum Einsatz kommt. Die Konus-Buchse besteht aus acht elastischen Schichten (18) ( a - h), welche durch fest verbundene Bleche voneinander getrennt sind. Prinzipiell sind auch Buchsen mit 6 - 10 Schichten geeignet. Die Dicke jeder Schicht verringert sich von Schicht zu Schicht von innen nach außen. Die innerste Schicht a hat somit die größte Dicke (16),
20 während die äußerste Schicht h die geringste Dicke (17) aufweist. Ferner ist die Konus-Länge (14) der innersten Schicht a größer als die nachfolgende Schicht b, welche wiederum größer ist als die weiter außen liegende Schicht c, usw. Die innerste Schicht a kann somit eine bis zu 30% größere Länge (14) aufweisen als die Länge (15) der äußersten Schicht h.
In einer besonderen Ausführungsform derartiger Konus-Buchsen weisen weiterhin die verschiedenen Schichten (18) unterschiedliche Shore-Härten auf, wobei die Shore-Härte der Schichten (18) von außen nach innen pro Schicht um 2 - 5% zunimmt. Derartige Buchsen zeigen optimale Eigenschaften in Bezug auf radiale wie torsionale Verformung der einzelnen elastischen Schichten. Die Konus-Buchse (5.1) ist ferner durch die angegebenen kleineren und größeren, inneren und äußeren Durchmesser (10)(11)(12)(13) gekennzeichnet.
30
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Claims

Patentansprüche:
1. Drehlagerung für hohe Lastzyklen als integraler Bestandteil einer Rotornabe für einen elastisch gelagerten Zweiblattrotor einer Windkraftanlage, welcher bei gleichzeitig hoher
5 axialer und radialer Krafteinwirkung befähigt ist, eine Pendelbewegung des Rotors um einen Drehwinkel von mindestens 3° durchzuführen, umfassend ein erstes inneres Bauteil (3), welches mit der Rotorwelle (1) und damit mit der drehenden Struktur Windkraftanlage fest verbunden ist, und ein zweites äußeres bewegliches Bauteil (2), welches Anschlussbereiche (7) für zwei gegenüberliegende Rotorblätter (7a, 7b) aufweist,
10 wobei das erste starrverbundene innere Bauteil (3), und das zweite bewegliche äußere Bauteil (2) über Drehgelenkeinheiten (5) so mit einander verbunden sind, dass die mit der Rotornabe verbundenen Rotorblätter (7a, 7b) bei Krafteinwirkung in Richtung der Struktur der Windkraftanlage oder von ihr weg reversibel bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) mindestens zwei Drehgelenkeinheiten (5) gegenüberliegend angeordnet und miteinander fest verbunden sind und jede Drehgelenkeinheit im Wesentlichen aufgebaut ist aus
(a) mindestens einer jeweils mehrere elastische Schichten (18) umfassenden Konus-Buchse (5.1) zur Aufnahme von vorwiegend radial zur Konus-Achse wirkenden Kräften, welche einen Konus-Winkel (5.1.4) aufweist, der so gewählt ist, dass die im Betrieb auftretende Torsionsbelastung minimiert wird, wobei die mindestens eine Konus- Buchse (5.1) der ersten Drehgelenkeinheit (5) über eine bolzenartige Verbindung (6) mit der mindestens einen Konus-Buchse (5.1) der zweiten Drehgelenkeinheit (5) fest verbunden ist, sowie
25 (b) mindestens einer elastischen Schichtfeder (5.2), welche so angeordnet ist, dass sie eine gemeinsame Achse mit der mindestens einen Konus-Buchse aufweist und jene axial wirkenden Kräfte aufnimmt, welche von der Konus-Buchse nicht aufgenommen werden können,
(ii) das erste innere, Bauteil (3), welches fest mit der Rotorwelle (1) verbunden ist, an zwei gegenüberliegenden Seiten mit der innersten Schicht der Konus-Buchse (5.1) jeweils einer Drehgelenkeinheit (5) fest verbunden ist, wobei die Konus-Achsen senkrecht zur Achse der Rotorwelle (1) angeordnet sind, und
(iii) das zweite äußere, bewegliche Bauteil (2) mit der äußersten Schicht der mindestens einen-Konus-Buchse (5.1) jeweils einer Drehgelenkeinheit (5) fest verbunden
35 ist, so dass unter Krafteinwirkung eine reversible torsionale Verformung der einzelnen elastischen Schichten (18) der Konus-Buchsen (5.1) sowie ggf. eine torsionale
Received at EPO via Web-Form on Jul 21, 2023 Verformung der jeweiligen Schichtfedern (5.2) erfolgt, wodurch die besagten Pendelbewegung des Zwei-Blatt-Rotors ermöglicht wird.
2. Drehlagerung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Konus-Winkel (5.1.4) der jeweiligen Konus-Buchsen (5) kleiner als 20°, insbesondere kleiner als 15°, vorzugsweise 8 - 12° beträgt.
3. Drehlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Konus-Buchse (5.1) sechs bis zehn Schichten (18), insbesondere acht Schichten, aufweist, welche durch unelastische Elemente voneinander getrennt sind.
4. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine axial wirkende elastische Schichtfeder (5.2) aus 3 - 8 elastischen Schichten aufgebaut ist, welche durch unelastische Elemente voneinander getrennt sind.
5. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elastische axiale Schichtfeder (5.2) ein flaches Sandwichelement (5.2.1) ist, welches eine bauliche Einheit mit einer radial wirksamen Konus-Buchse (5.1) einer Drehgelenkeinheit (5) bildet.
6. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elastische axiale Schichtfeder (5.2) durch mindestens ein axial wirksames Halbkugelelement (5.2.2) gebildet wird.
7. Drehlagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei axial mit dem Abstand (9.1) gegenüberliegende Halbkugelelemente (5.2.2) zusammen mit der jeweilig radial wirksamen Konus-Buchse (5.1) eine Drehgelenkeinheit (5) bilden, wobei die Halbkugelelemente vorzugsweise durch einen entsprechend geformten festen Kern (9.2) miteinander verbunden sind.
8. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste innere, starre Bauteil (3) über die im Bereich der Konus-Buchsen (5.1) entsprechend geformte bolzenartige Verbindungen (6) mit der innersten Schicht der besagten Konus- Buchsen der besagten Drehgelenkeinheiten (5) verbunden ist.
9. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konus-Buchsen (5.1) abnehmbar und austauschbar sind.
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10. Drehlagerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konus-Buchsen (5.1) in ihrem Inneren entsprechend geformte lose Kegelelemente (5.1.5) aufweisen, welche Einrichtungen zur Führung (5.1.6) und Verspannung (5.1.7) besitzen.
11. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren elastischen Schichten (18) der Konus-Buchse (5.1) eine kleinere Shore-Härte aufweisen als die inneren elastischen Schichten (18).
12. Drehlagerung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Shore-Härte der Schichten (18) von außen nach innen pro Schicht um 2 - 5% zunimmt.
13. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren elastischen Schichten (18) der Konus-Buchse (5.1) eine größere Dicke aufweisen als die inneren elastischen Schichten (18).
14. Drehlagerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass, die Dicke der Schichten (18) von innen nach außen pro Schicht um 5 - 10% abnimmt.
15. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Schichten (18) der Konus-Buchse (5.1) kürzer sind als die inneren Schichten.
16. Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgelenkeinheiten (5) Anschlagelemente (4) aufweisen, welche so gestaltet und angeordnet sind, dass sie die Pendel-Bewegung der Rotorblätter (7a, 7b) begrenzen.
17. Rotornabe für einen Zwei-Blatt-Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Drehlagerung nach einem der Ansprüche 1 - 16 aufweist.
18. Windkraftanlage umfassend im Wesentlichen einen Turm, einen Generator und einen zu Pendel-Bewegungen befähigten Zwei-Blatt-Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwei-Blatt-Rotor eine Rotornabe gemäß Anspruch 17 aufweist.
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5271678A (en) * 1989-12-29 1993-12-21 Caoutchouc Manufacture Et Plastiques S.A. Elastic bearing
AU2009315974B2 (en) 2008-11-17 2014-09-25 Franz Mitsch Bearing
GB201020977D0 (en) 2010-12-10 2011-01-26 Nordic Windpower Ltd Buffer device
EP2715121B1 (de) * 2011-05-10 2017-01-11 Condor Wind Energy Limited Elastomerlager für schlaggelenk
ES2727949T3 (es) * 2012-09-13 2019-10-21 Esm Energie Und Schwingungstechnik Mitsch Gmbh Cojinete oscilante elástico
JP6914953B2 (ja) * 2016-02-24 2021-08-04 エフエム・エネルギー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー 弾性ボール／振り子軸受を有する風力発電機
IT201700020849A1 (it) * 2017-02-23 2018-08-23 Seawind Ocean Tech Ip B V Giunto per il collegamento oscillante tra il rotore e l'albero di una turbina eolica

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