JP2014507599A - Rotor arrangement for axial turbines - Google Patents
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Abstract
本発明は、軸方向と周方向とを規定した、対応した回転軸を備えた駆動シャフトと、複数ロータブレードを具備し、各ロータブレードは軸方向において作用されることが可能なプロファイルロータブレードセクションと、ブレード固定セクションと、を具備したロータと、を具備し、各ブレード固定セクションは第1接触領域と第2接触領域とを具備し、第1接触領域は第1の隣接したロータブレードのブレード固定セクションに少なくとも部分的にサポートされ、第2接触領域は第2の隣接したロータブレードのブレード固定セクションに少なくとも部分的にサポートされたロータ配列に関する。本発明は、ブレード固定セクションがフォームフィット接続の態様においておよび/またはネジ接続を利用して駆動シャフトに固定され、ロータブレードと駆動シャフトとの間の接続は、組み立てられた位置にある場合に、駆動シャフトの軸端面に対向して位置したブレード固定セクションの軸端面に形成されており、各ロータブレードのプロファイルロータブレードセクションとブレード固定セクションとの間の結合は、くびれの無い外側輪郭を備えている。 The present invention comprises a profiled rotor blade section comprising a drive shaft with a corresponding rotational axis and a plurality of rotor blades, wherein each rotor blade can be acted on in the axial direction, defining an axial direction and a circumferential direction. And a rotor having a blade fixing section, each blade fixing section having a first contact area and a second contact area, wherein the first contact area is a blade of a first adjacent rotor blade. The second contact region relates to a rotor arrangement that is at least partially supported by the fixed section and at least partially supported by the blade fixed section of the second adjacent rotor blade. The present invention provides that when the blade securing section is secured to the drive shaft in a form fit connection manner and / or utilizing a screw connection, and the connection between the rotor blade and the drive shaft is in the assembled position, Formed on the shaft end face of the blade fixing section located opposite the shaft end face of the drive shaft, the connection between the profile rotor blade section and the blade fixing section of each rotor blade has a constricted outer contour Yes.
Description
本発明は、特に水平回転軸を備えた潮力発電プラントまたは風力発電プラントのためのプロペラ形状のロータを備えた軸流タービンのためのロータアセンブリ、およびその組み付け方法に関する。 The present invention relates to a rotor assembly for an axial flow turbine having a propeller-shaped rotor for a tidal power plant or a wind power plant particularly equipped with a horizontal rotating shaft, and an assembling method thereof.
ナセル上で回転し且つプロペラ形状のタービンによって駆動される、水平に並べられた駆動シャフトを備えた潮力発電プラントは既知であり、水平ロータ構造の風力発電プラントのデザインに相当する。潮力発電プラントに関して、このタイプの軸流タービンのロータは、それらの周りに自由流れを有するユニットとして実施されるか、または流れの加速のためのベンチュリ形状を備えたジャケットハウジングによって収容されている。これ以降に記載されたロータアセンブリは、例えばファンのようなさらなる軸流の流体機械に置き換えられてもよい。 Tidal power plants with horizontally aligned drive shafts rotating on a nacelle and driven by a propeller-shaped turbine are known and correspond to the design of a horizontal rotor structure wind power plant. With regard to tidal power plants, the rotors of this type of axial turbine are implemented as units with free flow around them or are accommodated by a jacket housing with a venturi shape for flow acceleration . The rotor assembly described hereinafter may be replaced by a further axial fluid machine such as a fan.
連続した海流または潮流のような、水域における緩やかな流れの効果的なエネルギ利用のために、大型のロータが必要とされている。一致する要求は、特に沖合のプラントのための風力発電の分野に生じている。高い力およびトルクは、駆動シャフトに回転するように固定接続された、ハブにおけるロータブレード取付部の領域から生じる。それに対応して、月の満ち欠けに起因した潮流の周期変動が気象の影響によって強力に重ねられるので、ロータブレード取付部のための高負荷を受ける構成部品は、潮力発電プラントのために十分に安全な余裕をもって設計されなければならない。したがって、個々のプラントのロケーションに関する波、風の方向、および水域の既存の海底地形に依存して、気象的に影響された流れが生じ、これがロータに変動負荷を生じる。 Large rotors are required for effective energy utilization of slow currents in water bodies, such as continuous ocean currents or tidal currents. Consistent demands are arising especially in the field of wind power generation for offshore plants. High forces and torques arise from the area of the rotor blade attachment in the hub that is fixedly connected to the drive shaft for rotation. Correspondingly, the high-load components for the rotor blade mounting are sufficient for the tidal power plant because the tidal current fluctuations due to moon phases are strongly superimposed by the influence of weather. It must be designed with a safe margin. Thus, depending on the wave, wind direction and the existing seafloor topography of the body of water for the location of the individual plant, a meteorologically influenced flow occurs, which creates a fluctuating load on the rotor.
さらに、堅固に連結されたロータブレードを備えた、簡素化されたプラント構想は、より困難な保守作業のためのアクセス性のために、潮力発電プラントに関して好適である。多くの場合、プラントを垂直軸の周りに回転するためのデバイスがさらに除外され、その代わりに双方向入力流れを有することが可能なロータブレードを備えたロータが使用される。このことは、一般的に風力発電プラントのために使用されるデザインである場合に、過負荷が生じた際に、ロータブレードが翼位置におけるピッチ角調節を利用して動かされることが不可能であるという結果となる。プラント全体も流れによって回転されることが不可能である。したがって、高い標準規格が潮力発電プラントのためのロータブレード取付部の構造的な安定性に関して生じ、重く、大型の、および高価な締結部品をもたらす。 Furthermore, a simplified plant concept with firmly connected rotor blades is preferred for tidal power plants because of the accessibility for more difficult maintenance operations. In many cases, the device for rotating the plant around a vertical axis is further excluded, and instead a rotor with rotor blades that can have bidirectional input flow is used. This means that when the design is typically used for wind power plants, the rotor blades cannot be moved using pitch angle adjustment at the blade position in the event of overload. As a result. The entire plant cannot be rotated by the flow. Thus, high standards arise with regard to the structural stability of the rotor blade mounting for tidal power plants, resulting in heavy, large and expensive fasteners.
従来知られている潮力発電プラントの軸流タービンのためのロータデザインは、モジュール構成されたロータに向けられており、個々のロータブレードはハブに別々に組み付け可能である。この目的のために、ハブはロータブレードのロータブレード締結セクションのための受容部を備えている。そのようなブレード締結セクションは一般的に円筒に形成されており、流れ場と相互作用し、高い構造的安定性を備えたプロファイルロータブレードセクションへの遷移領域が設けられている。この目的のために、例えば特許文献1が参照される。円筒形のブレード締結セクションは、直接隣接したプロファイルロータブレードセクションの弦長よりも小さく且つこの領域におけるプロファイルの厚さよりも大きい直径を一般的に有する。したがって、くびれが存在し、そこからノッチ効果がロータブレードに負荷をかける事象を生じており、このくびれは追加の構造的な補強によって保護されなければならない。 Conventionally known rotor designs for tidal power plant axial turbines are directed to modular rotors, and individual rotor blades can be assembled separately to the hub. For this purpose, the hub is provided with a receptacle for the rotor blade fastening section of the rotor blade. Such blade fastening sections are generally formed in a cylinder and are provided with a transition region to a profile rotor blade section that interacts with the flow field and has a high structural stability. For this purpose, reference is made, for example, to US Pat. Cylindrical blade fastening sections typically have a diameter that is less than the chord length of the immediately adjacent profile rotor blade section and greater than the thickness of the profile in this region. Thus, there is a constriction from which the notch effect creates an event that loads the rotor blades, and this constriction must be protected by additional structural reinforcement.
さらに、既知のブレード締結セクションは一般的にハブ側端部に締結フランジを備えており、このフランジはロータブレードのブレード締結セクションとそれに隣接した回転ユニットのハブ部との間のネジ接続を形成するために使用される。そのようなロータブレード締結部は、例えば特許文献2によって風力発電プラントのために開示されている。潮力発電プラントのハブのロータブレードのための対応した締結フランジは特許文献3に由来しており、プロファイルロータブレードセクションと一体に形成されたフランジ形状のブレード締結セクションは、ハブ部に固定するための締結リングを利用してカバーされている。さらなるロータブレード取付部に関して、特許文献4および特許文献5が参照される。 In addition, known blade fastening sections typically comprise a fastening flange at the hub end, which forms a screw connection between the blade fastening section of the rotor blade and the hub portion of the rotating unit adjacent thereto. Used for. Such a rotor blade fastening part is disclosed for example in US Pat. Corresponding fastening flanges for rotor blades of hubs in tidal power plants are derived from US Pat. No. 6,057,049, and the flange-shaped blade fastening sections formed integrally with the profile rotor blade sections are fixed to the hub part. Covered with a fastening ring. For further rotor blade attachments, reference is made to US Pat.
本発明は、個々に組み付け可能な複数のロータブレードを備えた軸流タービンのためのロータアセンブリを特定する目的に基づいており、ロータブレード締結部の高い構造的安定性ならびに隣接した駆動シャフトへの効率的な力およびトルク伝達によって識別される。それに加えて、ロータブレードのデザインは、個々のロータブレードの容易な交換を可能にすることが望まれている。さらに、ロータアセンブリは特に潮力発電プラントを作動するために使用され、好適に双方向入力流れを有することが可能な軸流タービンを実施するために適している。ロータ配列は、個々のロータブレードに作用するのみの特に非対称な荷重ピークを緩和することが可能でなければならず、且つ設計および製造の両方において簡素化されなければならない。さらに、そのようなロータブレードアセンブリの組み付け方法が追及される。 The present invention is based on the object of identifying a rotor assembly for an axial turbine with a plurality of individually mountable rotor blades, which provides a high structural stability of the rotor blade fasteners as well as adjacent drive shafts. Identified by efficient force and torque transmission. In addition, the rotor blade design is desired to allow easy replacement of individual rotor blades. Furthermore, the rotor assembly is particularly suitable for implementing an axial turbine that can be used to operate a tidal power plant and can preferably have a bidirectional input flow. The rotor arrangement must be able to mitigate particularly asymmetric load peaks that only act on the individual rotor blades and must be simplified in both design and manufacture. Furthermore, a method for assembling such a rotor blade assembly is sought.
本発明は独立請求項の特徴によって実現される。発明者は、個々のロータブレードをハブに締結する代わりに、ロータブレードマウントの荷重許容量が、一体化されたハブの構成部品を省略することによって増大することを認識した。本発明によれば、個々のハブセグメントは交換可能なロータブレードに割り当てられている。これらのハブセグメントは、少なくとも周方向においておよび少なくとも間接的に互いに相互サポートするブレード締結セクションを形成している。 The invention is realized by the features of the independent claims. The inventor has recognized that instead of fastening individual rotor blades to the hub, the load capacity of the rotor blade mount is increased by omitting the integrated hub components. According to the invention, individual hub segments are assigned to replaceable rotor blades. These hub segments form blade fastening sections that mutually support each other at least circumferentially and at least indirectly.
好適に、双方向入力流れを有することが可能なロータに関して、ブレード締結セクション間の周方向における圧力が仲介されるだけでなく、むしろ周方向における追加のけん引力と軸方向の力の成分とが、隣接したブレード締結セクションの取り外し可能な接続によって緩和される。ネジ接続および/またはフォームフィット接続(formfitting connection)が取り外し可能な接続として好適に考慮され、プラント保守の場合には、個々のロータブレードは別々に調節または交換されることが可能である。有利な実施形態に関して、ブレード締結セクションは、個々の隣接したブレード締結セクションとの相互作用のために、駆動シャフトへの組み付けの実行の後に、分割ハブ部を形成している。 Preferably, for a rotor capable of having a bi-directional input flow, not only is circumferential pressure between the blade fastening sections mediated, but rather there is additional traction and axial force components in the circumferential direction. Alleviated by the removable connection of adjacent blade fastening sections. Screw connections and / or formfitting connections are preferably considered as removable connections, and in the case of plant maintenance, the individual rotor blades can be adjusted or replaced separately. For an advantageous embodiment, the blade fastening section forms a split hub after the assembly to the drive shaft for interaction with individual adjacent blade fastening sections.
本発明によるロータブレードアセンブリの各ロータブレードは、プロファイルブレードセクションと、そこに実質的に好適に結合されたブレード締結セクションと、を具備し、ブレード締結セクションは隣接したロータの対応したブレード締結セクションにサポートされ、および/または取り外し可能に接続されている。ロータブレードのプロファイルロータセクションは、使用可能な態様において流れ場と相互作用するロータブレードの一部を現している。したがって、水域における流れによって作動する場合、プロファイルロータブレードセクションは適合したブレードプロファイルを備えたロータブレードの流体力学的な活性部である。潮力発電プラントのための双方向入力流れを有することが可能なロータの場合、対称プロファイルがこの目的のために使用され、例えば楕円形状が二軸対称プロファイルのために与えられることが可能である。代替的に、プロファイル隆起、すなわち反り返った後縁プロファイルを備えた点対称プロファイルが使用可能である。 Each rotor blade of a rotor blade assembly according to the present invention comprises a profile blade section and a blade fastening section substantially suitably coupled thereto, the blade fastening section being a corresponding blade fastening section of an adjacent rotor. Supported and / or removably connected. The profile rotor section of the rotor blade represents the portion of the rotor blade that interacts with the flow field in a usable manner. Thus, when operated by flow in water, the profile rotor blade section is the hydrodynamically active part of the rotor blade with a matched blade profile. In the case of a rotor capable of having a bi-directional input flow for tidal power plants, a symmetrical profile can be used for this purpose, for example an elliptical shape can be given for a biaxial symmetrical profile . Alternatively, a point symmetric profile with a profile ridge, ie, a curved trailing edge profile, can be used.
各ロータブレードは、特に好適に割り当てられたプロファイルロータブレードセクションおよび割り当てられたブレード締結セクションの一部品の形態を有する。ロータブレードはGFRP(グラスファイバ強化プラスチック)もしくはCFRP(カーボンファイバ強化プラスチック)または鋼から製造されており、隣接したロータブレードのブレード締結セクションに力を伝達するために使用されるブレード締結セクションの接触領域は、例えば金属製のカップリング要素等の耐摩耗材料を埋め込むことによって好適に補強されている。さらに有利なデザインに関して、ブレード締結セクションは鋳造部品として製造されている。鋼、CFRP、またはGFRPから製造されたプロファイルロータブレードセクションは、その上に実質的に結合されている。 Each rotor blade has the form of a one-part, particularly preferably assigned profile rotor blade section and assigned blade fastening section. The rotor blades are made of GFRP (glass fiber reinforced plastic) or CFRP (carbon fiber reinforced plastic) or steel and are used to transfer force to the blade fastening section of the adjacent rotor blade. Are preferably reinforced by embedding an anti-wear material such as a metal coupling element. With regard to a further advantageous design, the blade fastening section is manufactured as a cast part. A profile rotor blade section made from steel, CFRP, or GFRP is substantially bonded thereon.
代替的な実施形態に関して、プロファイルロータブレードセクションの第1部分を形成したブレードスタブは、ブレード締結セクションに実質的に結合されており、プロファイルロータブレードセクションの第2部分はブレードスタブに取り外し可能に接続されている。プロファイルロータブレードセクションの第1部分から第2部分への遷移部は、過負荷の場合の深刻な破壊からプラント全体を保護するための所望の破壊点として実施されることが可能である。さらに、ロータブレードの曲げ−回転連結を実施するために、弾性を備えたこの遷移領域を設ける可能性が存在する。 For an alternative embodiment, the blade stub that formed the first portion of the profile rotor blade section is substantially coupled to the blade fastening section, and the second portion of the profile rotor blade section is removably connected to the blade stub. Has been. The transition from the first part to the second part of the profile rotor blade section can be implemented as a desired break point to protect the entire plant from severe breakage in case of overload. Furthermore, there is the possibility of providing this transition region with elasticity in order to carry out the bending-rotation connection of the rotor blades.
ブレード締結セクションは、フォームフィット接続の態様においておよび/またはネジ接続を利用してロータアセンブリの駆動シャフトに締結され、個々の各ロータブレードは駆動シャフトに回転するように固定される態様において接続されている。この接続は1つ以上の中間要素を介して形成されることが可能であり、ロータブレードの回転するように固定されたリンクが少なくとも間接的に設けられている。本発明により実施されたロータブレードアセンブリに関して、プロファイルロータブレードセクションから誘起される力およびトルクの一部のみが、駆動シャフトへのロータブレードの個々の接続部に伝達される。これは力の作用のさらなる部分は隣接したブレード締結セクションの相互サポートによって緩和されるためである。 The blade fastening section is connected in a form-fit connection manner and / or in a manner that is screwed to the drive shaft of the rotor assembly and each individual rotor blade is fixed to the drive shaft for rotation. Yes. This connection can be made via one or more intermediate elements, at least indirectly provided with a link fixed for rotation of the rotor blade. For a rotor blade assembly implemented in accordance with the present invention, only a portion of the force and torque induced from the profile rotor blade section is transmitted to the individual connection of the rotor blade to the drive shaft. This is because a further part of the force action is mitigated by the mutual support of adjacent blade fastening sections.
好適な実施形態に関して、ロータブレードと駆動シャフトとの間の接続は、組み付け位置において駆動シャフトの軸端面に向き合った、ロータブレード締結セクションの軸端面において実施されている。ロータブレードへの入力流れのために、特にせん断負荷が軸方向に生じ、隣接したブレード締結セクションの接触領域の周方向における力の成分をもたらす。この理由のために、本発明の有利な実施形態に関して、各ブレード締結セクションは第1接触領域および第2接触領域、ならびに駆動シャフトと接触する上述の第3接触領域を具備している。第1接触領域と第2接触領域とは好適に空間的に分割されている。第1接触領域と第2接触領域とは互いに交互に隣接し、互いに結合している。 With respect to the preferred embodiment, the connection between the rotor blade and the drive shaft is made at the axial end face of the rotor blade fastening section, facing the axial end face of the drive shaft in the assembled position. Due to the input flow to the rotor blades, in particular shear loads are generated in the axial direction, resulting in a force component in the circumferential direction of the contact area of the adjacent blade fastening section. For this reason, with respect to an advantageous embodiment of the invention, each blade fastening section comprises a first contact area and a second contact area, and a third contact area as described above in contact with the drive shaft. The first contact area and the second contact area are preferably spatially divided. The first contact region and the second contact region are alternately adjacent to each other and are coupled to each other.
第1接触領域と第2接触領域とは直接隣接したロータブレードと個々に相互作用することによって固定されている。第1実施形態に関して、第1接触領域は、直接隣接した第1ロータブレードのブレード締結セクションに少なくとも間接的にサポートされており、第2接触領域は、それに応じて直接隣接した第2ロータブレードのブレード締結セクションに少なくとも間接的にサポートされている。したがって、軸方向からの軸流を有する軸流タービンのロータは、下流操作において実施されることが可能である。下流操作および上流操作の両方が可能な、双方向入力流れを有することが可能なロータに関して、第1接触領域と第2接触領域とは隣接したロータブレードの個々の隣接したブレード締結セクションに取り外し可能に接続するための手段を好適に備えている。これらの手段はネジ接続および/またはフォームフィット接続の形式として実施されることが可能である。 The first contact area and the second contact area are fixed by individually interacting with directly adjacent rotor blades. With respect to the first embodiment, the first contact area is at least indirectly supported by the blade fastening section of the directly adjacent first rotor blade, and the second contact area is accordingly corresponding to the directly adjacent second rotor blade. Supported at least indirectly in the blade fastening section. Thus, an axial turbine rotor having axial flow from the axial direction can be implemented in downstream operation. For rotors capable of both bidirectional operation and capable of bidirectional input flow, the first contact area and the second contact area can be removed into individual adjacent blade fastening sections of adjacent rotor blades. Means for connecting to are preferably provided. These means can be implemented as a form of screw connection and / or form fit connection.
接触領域は、特に好適に機械的負荷がより少ない中間ブレード領域内に移動されている。したがって、これらの中間ブレード領域は、隣接したロータブレード間の分割面に対する周方向におけるそれらの領域の角度的なオフセットが、最大でも±30°、好適に最大でも±15°で形成されている。分割面は隣接したロータ面の間の中央に延びており、ロータ面は個々のロータブレードに割り当てられており、駆動シャフトの回転軸およびプロファイルロータブレードセクションからブレード締結セクションへの遷移部に関して特徴付けられたさらなる直線によって個々に広がっている。もっとも簡単な場合において、径方向梁形状を備えたロータブレードが設けられ、すなわちプロファイルロータブレードセクションのネジ切りラインが径方向において直線に従っている。この場合、ロータ面はネジ切りラインと回転軸とによって規定されている。 The contact area is particularly preferably moved into the intermediate blade area with less mechanical load. Accordingly, these intermediate blade regions are formed such that the angular offset of these regions in the circumferential direction with respect to the dividing surface between adjacent rotor blades is ± 30 ° at the maximum, and preferably ± 15 ° at the maximum. The dividing plane extends in the middle between adjacent rotor faces, the rotor faces being assigned to individual rotor blades and characterized with respect to the rotational axis of the drive shaft and the transition from the profile rotor blade section to the blade fastening section. It is spread individually by additional straight lines. In the simplest case, a rotor blade with a radial beam shape is provided, i.e. the threading line of the profile rotor blade section follows a straight line in the radial direction. In this case, the rotor surface is defined by the threading line and the rotating shaft.
しかしながら、プロファイルロータブレードセクションが鎌形状に延びる場合も生じ得る。したがって、プロファイルロータブレードセクションが回転軸に軸対称として形成されたロータ面内に延びているが、ネジ切りラインが直線に従っていない実施形態が考えられる。さらに、プロファイルロータブレードセクションが湾曲され、プロファイルロータブレードセクションがロータ面から離れることが考えられる。そのような、場所をとるような、適用されたプロファイルロータブレードセクションに関して、特徴的な点、例えば半分のプロファイル深さにおける翼弦線上の点が、ブレード締結セクションからプロファイルロータブレードセクションへの遷移部内における所定のプロファイルセクション上にロータ面を規定するように選択される。その結果、この点を通って径方向に延びた直線および回転軸もロータ面を形成している。 However, it may also occur when the profile rotor blade section extends in a sickle shape. Thus, an embodiment is conceivable in which the profile rotor blade section extends in the rotor plane formed as being axially symmetric with respect to the axis of rotation, but the threading line does not follow a straight line. Furthermore, it is conceivable that the profile rotor blade section is curved and the profile rotor blade section leaves the rotor surface. With respect to such a profiled, applied profile rotor blade section, a characteristic point, for example a point on the chord line at half profile depth, is within the transition from the blade fastening section to the profile rotor blade section. Is selected to define the rotor face on a predetermined profile section. As a result, the straight line and the rotary shaft extending radially through this point also form the rotor surface.
3つ以上のロータブレードを備えたロータの場合、中間ブレード領域は、互いに隣接して配置されたロータ面を備えた、ロータ面のセクションによって形成された角度の、好適に40%〜60%の角度インターバル内にある。実質的にねじり力よりもより高いせん断力が作用するロータに関して、中間ブレード領域はブレード締結セクションの残りの領域に関してより低い負荷を受ける。隣接したロータブレードのブレード締結セクションのための接続要素は、有利にこの領域内に位置している。これらは例えばフォームフィット接続の態様において相互ロックし、且つロータの軸方向における相対移動によって互いに締結可能な構成部品を現している。 In the case of a rotor with more than two rotor blades, the intermediate blade region is preferably between 40% and 60% of the angle formed by the sections of the rotor face with the rotor faces arranged adjacent to each other Within an angular interval. For rotors where shear forces substantially higher than torsional forces are applied, the intermediate blade region is subjected to lower loads with respect to the remaining region of the blade fastening section. The connecting element for the blade fastening section of the adjacent rotor blade is preferably located in this region. These represent, for example, components that are interlocked in a form-fit manner and can be fastened together by relative movement in the axial direction of the rotor.
有利な実施形態によれば、弾性中間層が隣接したブレード締結セクションの間に、特に互いに向き合った接触領域の間に設けられている。一般的に耐海水の滑り軸受を実施するために使用される、高い荷重許容量を有するエラストマ材料は、この目的のために考慮に入ってくる。これらの材料は一般的に圧力によって負荷可能であり、ハード/ソフトの一組に関して高い耐摩耗性を備えている。衝撃荷重のために発生するロータブレードの所定の相対移動は、弾性中間層によって補償されることが可能である。 According to an advantageous embodiment, an elastic intermediate layer is provided between adjacent blade fastening sections, in particular between the contact areas facing each other. Elastomer materials with high load tolerance, commonly used to implement seawater slide bearings, take into account for this purpose. These materials are generally loadable by pressure and have a high wear resistance for a hard / soft set. The predetermined relative movement of the rotor blades that occurs due to the impact load can be compensated by the elastic intermediate layer.
改良のために、追加の中間要素によって隣接したロータブレードのブレード締結セクションの間の取り外し可能な接続を仲介することが考えられる。しかしながら、既知のハブの構成部品に対して、これらは一体構造を形成するものではなく、むしろ空間的に分割されて配列された別々の構成部品として実施される。本発明の改良のために、これらの中間要素は個々の位置に対するロータブレードの組み付け配置を適合させることが可能である。このことは、標準化されたロータブレードの使用およびロータブレードの幾何形状、特に中間要素の対応した選択によるプロファイルロータブレードセクションの当たり角の変更を可能にしている。 For improvement, it is conceivable to mediate a removable connection between the blade fastening sections of adjacent rotor blades with additional intermediate elements. However, for known hub components, these do not form a unitary structure, but rather are implemented as separate components arranged in a spatially divided manner. Due to the improvements of the invention, these intermediate elements can be adapted to the assembly arrangement of the rotor blades for the individual positions. This makes it possible to change the hit angle of the profile rotor blade section by the use of standardized rotor blades and the corresponding selection of rotor blade geometry, in particular intermediate elements.
実施形態は、締結された状態にあるロータのロータブレード締結セクション全体が中央開放領域を収容し、中央開放領域がロータに隣接した駆動シャフトのシャフト部を収容するために使用されることに関して特に好適である。中央開放領域の輪郭は、この領域が円形輪郭から逸脱し、相補的に実施された対応するシャフト接続部とフォームフィット接続を通じて、ロータから発生した駆動トルクを伝達するように、特に好適に設計されている。 Embodiments are particularly suitable with respect to the fact that the entire rotor blade fastening section of the rotor in the engaged state accommodates the central open area, which is used to accommodate the shaft portion of the drive shaft adjacent to the rotor. It is. The contour of the central open region is particularly well designed so that this region deviates from the circular contour and transmits the drive torque generated from the rotor through a correspondingly fitted shaft connection and form-fit connection. ing.
より低い荷重を受ける中間ブレード領域への接続要素の移動に加えて、本発明によるデザインは、プロファイルロータブレードセクションからロータブレード締結セクションへの遷移部におけるノッチ効果の減少を可能にしている。このことは、ハブ部の受容部内に収容するためのブレード締結セクションの従来の一般的な円筒形デザインが、個々のロータブレードへのハブセグメントの割り当てによって置き換えられたために達成されている。大型のブレード締結セクションは、ロータブレードの一体的な結合によって生じた、分割ハブ部無しにサイズが大型化することに由来している。 In addition to the movement of the connecting element to the intermediate blade region subject to lower loads, the design according to the invention makes it possible to reduce the notch effect at the transition from the profile rotor blade section to the rotor blade fastening section. This is achieved because the conventional common cylindrical design of the blade fastening section for accommodation within the hub receptacle has been replaced by the assignment of hub segments to individual rotor blades. The large blade fastening section is derived from the increase in size without the split hub portion caused by the integral coupling of the rotor blades.
ノッチ効果を減少するために、プロファイルロータブレードセクションとロータブレード締結セクションとの間の遷移領域を規定したロータブレードの径セクションの領域内のくびれが、好適に存在していない。径方向外向きの方向において限定的な半径を超えたロータブレードの連続的なテーパをもたらす遷移領域は、特に好適である。代替的な実施形態も考えられ、その実施形態では、構造的安定性に関して本質的なプロファイル領域、すなわちプロファイルラグがプロファイルロータブレードセクション上におけるブレード締結セクションの横断範囲上に幾分突出している。この取付領域内のプロファイル翼弦は、生じるノッチ効果の実質的な増大無しに、ブレード締結セクションの横断範囲を20%以上超えることが可能である。 In order to reduce the notch effect, there is preferably no constriction in the region of the rotor blade radial section that defines the transition region between the profile rotor blade section and the rotor blade fastening section. A transition region that results in a continuous taper of the rotor blade beyond a limited radius in the radially outward direction is particularly suitable. Alternative embodiments are also conceivable, in which the essential profile region with respect to structural stability, i.e. the profile lug, projects somewhat above the cross-sectional area of the blade fastening section on the profile rotor blade section. The profile chord in this attachment region can exceed the cross-range of the blade fastening section by more than 20% without a substantial increase in the resulting notch effect.
例示的な実施形態が、図内の記載に基づいて、これ以降より詳細に説明される。 Exemplary embodiments will now be described in more detail based on the description in the figures.
図1は、駆動シャフト1と、3つのロータブレード2.1、2.2、2.3を備えたロータ20と、を備えた本発明によるロータアセンブリの概略的に簡略化された図を示している。駆動シャフト1は、軸方向22および周方向23を規定した回転軸21を具備している。各ロータブレード2.1、2.2、2.3は流れ場と相互作用するためのプロファイルロータブレードセクション3.1、3.2、3.3およびブレード締結セクション4.1、4.2、4.3を具備している。ブレード締結セクション4.1、4.2、4.3は回転するように固定される態様において駆動シャフト1に接続されている。第1軸端面24のボアホール17.1〜17.nはこの目的のために使用され、駆動シャフト1の軸端面26のネジ穴27.1〜27.nと対応している。
FIG. 1 shows a schematic simplified view of a rotor assembly according to the invention with a
ロータブレード2.1に関して、プロファイルロータブレードセクション3.1は、図示された好適なデザインに関して、割り当てられたブレード締結セクション4.1に実質的に結合されている。さらなるロータブレード2.2、2.3は、結果的に、個々のプロファイルロータブレードセクション3.2、3.3とブレード締結セクション4.2、4.3との間の材料の結合が存在するようにデザインされている。ロータブレード2.1、2.2、2.3は異なった構造材料から生産されることが可能である。鋳造部品に加えて、GFRPおよびCFRPをベースとした、鋼とファイバとの複合材料がこの目的のために考慮される。ロータブレード2.1、2.2、2.3の実施のために異なった材料を接続することも考えられる。 With respect to the rotor blade 2.1, the profile rotor blade section 3.1 is substantially coupled to the assigned blade fastening section 4.1 for the preferred design shown. The further rotor blades 2.2, 2.3 result in a material bond between the individual profile rotor blade sections 3.2, 3.3 and the blade fastening sections 4.2, 4.3. Designed to be The rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 can be produced from different structural materials. In addition to cast parts, steel and fiber composites based on GFRP and CFRP are considered for this purpose. It is also conceivable to connect different materials for the implementation of the rotor blades 2.1, 2.2, 2.3.
各ブレード締結セクション4.1、4.2、4.3は第1軸端面24と第2軸端面25とを具備し、それらの面は互いに離間されたプレート状の要素によって形成されている。プレート状の要素は末端プレートによって接続されており、末端プレートは第1接触領域7.1、7.2、7.3において、および第2接触領域8.1、8.2、8.3において、組み付けられた状態では駆動シャフト1の軸断面内に延びており、軽量構造であるが耐ねじり構造となっており、ボックス構造の側方開口部32を通じて組み付け作業のための容易なアクセス性に寄与している。
Each blade fastening section 4.1, 4.2, 4.3 comprises a first
組み付けられた状態において、第1ロータブレード2.1、2.2、2.3に関する第1接触領域7.1、7.2、7.3は、直接隣接した個々のロータブレード2.1、2.2、2.3のブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の第2接触領域8.1、8.2、8.3に向かい合っている。組み付けられた状態において互いに向かいあった第1接触領域7.1、7.2、7.3と第2接触領域8.1、8.2、8.3とは、周方向23においてブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の相互サポートのために使用される。 In the assembled state, the first contact areas 7.1, 7.2, 7.3 for the first rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 are directly adjacent individual rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 facing the second contact areas 8.1, 8.2, 8.3 of the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. The first contact areas 7.1, 7.2, 7.3 and the second contact areas 8.1, 8.2, 8.3 facing each other in the assembled state are the blade fastening section in the circumferential direction 23. Used for mutual support of 4.1, 4.2, 4.3.
図1に示された入力流れ28に関して、ロータ20は下流側にある。結果的に、プロファイルロータブレードセクション3.1、3.2、3.3に生じたせん断力30.1、30.2、30.3は、ブレード締結セクション4.1、4.2、4.3内において周方向23に作用する概要が示された力の成分29.1、29.2を発生させ、それらの力の成分はブレード締結セクション4.1および4.3の相互接触によって緩和される。
With respect to the
図2は、双方向入力流れを有することが可能なロータアセンブリに関する本発明の改良を示しており、力の成分29.3、29.4によって概要を示した交互に作用する圧縮力およびけん引力を緩和するために、締結手段が第1接触領域7.1、7.2、7.3と第2接触領域8.1、8.2、8.3とに設けられている。蟻継ぎ形状の締結要素10.1〜10.5はこの目的のための例として示されており、それらは個々のロータブレード2.1、2.2、2.3のすでに組み付けられた構成部品に対する軸方向の移動によって、ブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の一体的な結合を可能にしている。ボルトが追加のブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の取り外し可能な接続として使用される。締結要素6はこの目的のための例として図2に示されている。 FIG. 2 illustrates the improvement of the present invention with respect to a rotor assembly capable of having bi-directional input flow, alternating compressive and traction forces outlined by force components 29.3, 29.4. In order to alleviate this, fastening means are provided in the first contact areas 7.1, 7.2, 7.3 and the second contact areas 8.1, 8.2, 8.3. The dovetail-shaped fastening elements 10.1 to 10.5 are shown as examples for this purpose, and they are already assembled components of the individual rotor blades 2.1, 2.2, 2.3. The axial movement with respect to the blade allows the integral connection of the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. Bolts are used as removable connections for the additional blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. The fastening element 6 is shown in FIG. 2 as an example for this purpose.
さらなる実施形態が図3に示されている。この図は、図5にその概要が示された、駆動シャフト1に締結されるためのボアホール17.1〜17.nを備えたブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の第1軸端面24の平面図を示している。図4は、ブレード締結セクション4.2の第2接触領域8.2とブレード締結セクション4.3の第1接触領域7.3とを、プロファイルロータブレードセクション3.1、3.2、3.3の長手軸9.1、9.2、9.3によって規定された面内のセクションとして拡大して示している。接触領域8.2、7.3はボルト11.1、11.2によって取り外し可能に接続されており、そこは弾性中間要素13を収容し且つ予備張力を与えている。弾性滑り軸受材料がこの目的のために適切であり、それは例えばエラストマ材料のオルコット(登録商標)などである。弾性中間要素13は、非対称負荷の場合の、ロータブレード2.1、2.2、2.3の所定の動きやすさを可能にしている。
A further embodiment is shown in FIG. This figure shows boreholes 17.1-17.17 for fastening to the
さらに、図示された好適な実施形態に関して、側方開口部31はボックス形状のブレード締結セクション4.2、4.3に設けられており、ロータブレード取付部の重量を減少し、組み付けに関して、シャフト取付部品のために使用されるボアホール17.1〜17.nへのアクセスを可能にしていることが、図4から明白である。
Furthermore, with respect to the preferred embodiment shown, the
さらに、図4は、ブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の相互サポートの点がプロファイルロータブレードセクション3.1、3.2、3.3への遷移部における力導入領域の間の中間ブレード領域18.1、18.2、18.3内に適用されていることを示している。明確化のために、分割面32はブレード締結セクション4.1の第2接触領域8.2と、ブレード締結セクション4.2の第1接触領域7.2と、の間に概要が示されており、分割面はプロファイルロータブレードセクション3.1、3.2の長手軸9.1と9.2との間の角度を半分に分割し、長手軸は図の面に垂直な(軸方向)面とともにロータブレード2.1、2.2に関するロータ面を規定している。ロータ20の動作の際にブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の残りの部分に関して、より弱い荷重が負荷されるそれらの領域は、最大で±15°のオフセット角度によって規定された中間ブレード領域18.1、18.2、18.3内に位置している。
Furthermore, FIG. 4 shows that the point of mutual support of the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3 is the force introduction area at the transition to the profile rotor blade sections 3.1, 3.2, 3.3. It is shown that it is applied in the intermediate blade regions 18.1, 18.2, 18.3. For the sake of clarity, the dividing
さらなる構造的な補強は、プロファイルロータブレードセクション3.1、3.2、3.3とブレード締結セクション4.1、4.2、4.3との間の遷移領域19.1、19.2、19.3の有利なデザインに起因している。図3による有利な実施形態はくびれの無い外側輪郭を示しており、ロータブレード取付部におけるノッチ効果が減少されている。ブレード締結セクションからプロファイルロータブレードセクション3.1、3.2、3.3への径方向外側に向かった連続的なテーパは、特定の半径から特に好適に設けられている。 Further structural reinforcements can be found in the transition areas 19.1, 19.2 between the profile rotor blade sections 3.1, 3.2, 3.3 and the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. , Due to the advantageous design of 19.3. The advantageous embodiment according to FIG. 3 shows a non-necked outer contour, and the notch effect in the rotor blade mounting is reduced. A continuous taper radially outward from the blade fastening section to the profile rotor blade section 3.1, 3.2, 3.3 is particularly preferably provided from a specific radius.
組み付けられた状態において、互いに取外し可能に接続されたロータブレード2.1、2.2、2.3のブレード締結セクション4.1、4.2、4.3は、有利な実施形態に関して中央開放領域14を備えた分割ハブ部5を形成している。図3に示された実施形態に関して、中央開放領域14はロータ面内のセクションに関連して三角形である。円形から逸脱した分割ハブ部5のそのような中央開放領域14は、ロータ20のすべてのロータブレード2.1、2.2、2.3が連続的に組み付けられた後で、ロータブレードが、フォームフィット接続が生じる駆動シャフト1の相補的なシャフト接続部16に押し付けられることを可能にしている。これは、ロータ20の第2軸端面25の平面図として図5に示されている。ボアホール17.1〜17.n(図5においては図示略)を備えた、隠れた第1軸端面24は、締結のために駆動シャフト1の軸端面26に対して押し付けられる。この態様において組み付けられたロータ20は保守目的のために部分的に組み付けられることが可能であり、個々のロータブレード2.1、2.2、2.3はさらなるロータの構成部品に対する、または駆動シャフト1に対する相対的な配置に関して別々に交換され、または再調節される。この目的のために、ボアホール17.1〜17.nは長穴を使用する方法によって所定の組み付けの自由度を許容することが考えられる。改良(詳細は示されていない)のために、駆動シャフト1に取り外し可能に接続された固定要素がシャフト接続部16に隣接し、固定要素は組み付けられた位置においてブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の第2軸端面25を覆い、且つ軸方向に固定する。
In the assembled state, the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3 of the rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 removably connected to one another are centrally open with respect to the advantageous embodiments. A divided hub portion 5 having a region 14 is formed. With respect to the embodiment shown in FIG. 3, the central open region 14 is triangular with respect to the sections in the rotor plane. Such a central open region 14 of the split hub portion 5 deviating from the circle is such that after all the rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 of the
図6に示された例示的な実施形態に関して、中間要素13.1、13.2、13.3はブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の取り外し可能な接続を実施するために使用されている。これらは、空間的に分割されて配列され、且つロータブレード2.1、2.2、2.3を連結するために使用された、分離した構成部品を示している。改良(図中には示されていない)のために、中間要素13.1、13.2、13.3は駆動シャフト1のシャフト接続部16とフォームフィット接続することが可能である。
With respect to the exemplary embodiment shown in FIG. 6, the intermediate elements 13.1, 13.2, 13.3 are used to implement the removable connection of the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. Is used. These show separate components that are spatially divided and used to connect the rotor blades 2.1, 2.2, 2.3. For improvement (not shown in the figure), the intermediate elements 13.1, 13.2, 13.3 can be in a form-fit connection with the
さらに、ロータブレード2.1、2.2、2.3の傾けられた設定を実施する、プラントのために特に適応された中間要素13.1、13.2、13.3が使用される実施形態が考えられる。この場合に隣接した駆動シャフト1に面したロータ20の端面に結果的に生じる不規則性は、確実な接触のために適切に適応した楔要素でサポートされなければならない。さらなる実施形態は以下の保護クレームに起因している。
In addition, implementations using intermediate elements 13.1, 13.2, 13.3 specially adapted for plants, which implement the tilted setting of the rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 Possible forms. The resulting irregularities at the end face of the
1 ・・・駆動シャフト
2.1,2.2,2.3 ・・・ロータブレード
3.1,3.2,3.3 ・・・プロファイルロータブレードセクション
4.1,4.2,4.3 ・・・ブレード締結セクション
5 ・・・分割ハブ部
6 ・・・締結要素
7.1,7.2,7.3 ・・・第1接触領域
8.1,8.2,8.3 ・・・第2接触領域
9.1,9.2,9.3 ・・・長手軸
10.1〜10.6 ・・・フォームフィット締結要素
11.1,11.2 ・・・ボルト
12.1、12.2、12.3 ・・・弾性中間層
13.1,13.2,13.3 ・・・中間ブレード領域
14 ・・・中央開放領域
16 ・・・シャフト接続部
17.1〜17.n ・・・ボアホール
18.1,18.2,18.3 ・・・ロータブレード中間領域
19.1,19.2,19.3 ・・・遷移領域
20 ・・・ロータ
21 ・・・回転軸
22 ・・・軸方向
23 ・・・周方向
24 ・・・第1軸端面
25 ・・・第2軸端面
26 ・・・軸端面
27.1〜27.n ・・・ネジ穴
28 ・・・入力流れ
29.1,29.2,29.3,29.4 ・・・力の成分
30.1,30.2,30.3 ・・・せん断力
31 ・・・側方開口部
32 ・・・分割面
33 ・・・オフセット角度
DESCRIPTION OF
本発明は、特に水平回転軸を備えた潮力発電プラントまたは風力発電プラントのためのプロペラ形状のロータを備えた軸流タービンのためのロータアセンブリに関する。 The present invention relates to a particular rotor assemblies for an axial flow turbine with a rotor of a propeller shape for horizontal shaft tidal power plants or wind power plant equipped with.
従来知られている潮力発電プラントの軸流タービンのためのロータデザインは、モジュール構成されたロータに向けられており、個々のロータブレードはハブに別々に取り付け可能である。この目的のために、ハブはロータブレードのロータブレード締結セクションのための受容部を備えている。そのようなブレード締結セクションは一般的に円筒に形成されており、流れ場と相互作用し、高い構造的安定性を備えたプロファイルロータブレードセクションへの遷移領域が設けられている。この目的のために、例えば特許文献1が参照される。円筒形のブレード締結セクションは、直接隣接したプロファイルロータブレードセクションの弦長よりも小さく且つこの領域におけるプロファイルの厚さよりも大きい直径を一般的に有する。したがって、くびれが存在し、そこからノッチ効果がロータブレードに負荷をかける事象を生じており、このくびれは追加の構造的な補強によって保護されなければならない。 Conventionally known rotor designs for tidal power plant axial turbines are directed to modular rotors, and individual rotor blades can be separately attached to the hub. For this purpose, the hub is provided with a receptacle for the rotor blade fastening section of the rotor blade. Such blade fastening sections are generally formed in a cylinder and are provided with a transition region to a profile rotor blade section that interacts with the flow field and has a high structural stability. For this purpose, reference is made, for example, to US Pat. Cylindrical blade fastening sections typically have a diameter that is less than the chord length of the immediately adjacent profile rotor blade section and greater than the thickness of the profile in this region. Thus, there is a constriction from which the notch effect creates an event that loads the rotor blades, and this constriction must be protected by additional structural reinforcement.
本発明は、個々に取り付け可能な複数のロータブレードを備えた軸流タービンのためのロータアセンブリを特定する目的に基づいており、ロータブレード締結部の高い構造的安定性ならびに隣接した駆動シャフトへの効率的な力およびトルク伝達によって識別される。それに加えて、ロータブレードのデザインは、個々のロータブレードの容易な交換を可能にすることが望まれている。さらに、ロータアセンブリは特に潮力発電プラントを作動するために使用され、好適に双方向入力流れを有することが可能な軸流タービンを実施するために適している。ロータ配列は、個々のロータブレードに作用するのみの特に非対称な荷重ピークを緩和することが可能でなければならず、且つ設計および製造の両方において簡素化されなければならない。さらに、そのようなロータブレードアセンブリの取り付け方法が追及される。 The present invention is based on the object of identifying a rotor assembly for an axial turbine with a plurality of individually attachable rotor blades, which provides high structural stability of the rotor blade fasteners as well as adjacent drive shafts. Identified by efficient force and torque transmission. In addition, the rotor blade design is desired to allow easy replacement of individual rotor blades. Furthermore, the rotor assembly is particularly suitable for implementing an axial turbine that can be used to operate a tidal power plant and can preferably have a bidirectional input flow. The rotor arrangement must be able to mitigate particularly asymmetric load peaks that only act on the individual rotor blades and must be simplified in both design and manufacture. Furthermore, a method for attaching such a rotor blade assembly is sought.
好適に、双方向入力流れを有することが可能なロータに関して、ブレード締結セクション間の周方向における圧力が仲介されるだけでなく、むしろ周方向における追加のけん引力と軸方向の力の成分とが、隣接したブレード締結セクションの取り外し可能な接続によって緩和される。ネジ接続および/またはフォームフィット接続(formfitting connection)が取り外し可能な接続として好適に考慮され、プラント保守の場合には、個々のロータブレードは別々に調節または交換されることが可能である。有利な実施形態に関して、ブレード締結セクションは、個々の隣接したブレード締結セクションとの相互作用のために、駆動シャフトへの取り付けの実行の後に、分割ハブ部を形成している。 Preferably, for a rotor capable of having a bi-directional input flow, not only is circumferential pressure between the blade fastening sections mediated, but rather there is additional traction and axial force components in the circumferential direction. Alleviated by the removable connection of adjacent blade fastening sections. Screw connections and / or formfitting connections are preferably considered as removable connections, and in the case of plant maintenance, the individual rotor blades can be adjusted or replaced separately. For an advantageous embodiment, the blade fastening section forms a split hub portion after performing the attachment to the drive shaft for interaction with individual adjacent blade fastening sections.
好適な実施形態に関して、ロータブレードと駆動シャフトとの間の接続は、取り付け位置において駆動シャフトの軸端面に向き合った、ロータブレード締結セクションの軸端面において実施されている。ロータブレードへの入力流れのために、特にせん断負荷が軸方向に生じ、隣接したブレード締結セクションの接触領域の周方向における力の成分をもたらす。この理由のために、本発明の有利な実施形態に関して、各ブレード締結セクションは第1接触領域および第2接触領域、ならびに駆動シャフトと接触する上述の第3接触領域を具備している。第1接触領域と第2接触領域とは好適に空間的に分割されている。第1接触領域と第2接触領域とは互いに交互に隣接し、互いに結合している。 With respect to the preferred embodiment, the connection between the rotor blade and the drive shaft is made at the axial end face of the rotor blade fastening section, facing the axial end face of the drive shaft in the mounting position. Due to the input flow to the rotor blades, in particular shear loads are generated in the axial direction, resulting in a force component in the circumferential direction of the contact area of the adjacent blade fastening section. For this reason, with respect to an advantageous embodiment of the invention, each blade fastening section comprises a first contact area and a second contact area, and a third contact area as described above in contact with the drive shaft. The first contact area and the second contact area are preferably spatially divided. The first contact region and the second contact region are alternately adjacent to each other and are coupled to each other.
改良のために、追加の中間要素によって隣接したロータブレードのブレード締結セクションの間の取り外し可能な接続を仲介することが考えられる。しかしながら、既知のハブの構成部品に対して、これらは一体構造を形成するものではなく、むしろ空間的に分割されて配列された別々の構成部品として実施される。本発明の改良のために、これらの中間要素は個々の位置に対するロータブレードの取り付け配置を適合させることが可能である。このことは、標準化されたロータブレードの使用およびロータブレードの幾何形状、特に中間要素の対応した選択によるプロファイルロータブレードセクションの当たり角の変更を可能にしている。 For improvement, it is conceivable to mediate a removable connection between the blade fastening sections of adjacent rotor blades with additional intermediate elements. However, for known hub components, these do not form a unitary structure, but rather are implemented as separate components arranged in a spatially divided manner. Due to the improvement of the invention, these intermediate elements can be adapted to the mounting arrangement of the rotor blades for the individual positions. This makes it possible to change the hit angle of the profile rotor blade section by the use of standardized rotor blades and the corresponding selection of rotor blade geometry, in particular intermediate elements.
各ブレード締結セクション4.1、4.2、4.3は第1軸端面24と第2軸端面25とを具備し、それらの面は互いに離間されたプレート状の要素によって形成されている。プレート状の要素は末端プレートによって接続されており、末端プレートは第1接触領域7.1、7.2、7.3において、および第2接触領域8.1、8.2、8.3において、取り付けられた状態では駆動シャフト1の軸断面内に延びており、軽量構造であるが耐ねじり構造となっており、ボックス構造の側方開口部32を通じて取り付け作業のための容易なアクセス性に寄与している。
Each blade fastening section 4.1, 4.2, 4.3 comprises a first
取り付けられた状態において、第1ロータブレード2.1、2.2、2.3に関する第1接触領域7.1、7.2、7.3は、直接隣接した個々のロータブレード2.1、2.2、2.3のブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の第2接触領域8.1、8.2、8.3に向かい合っている。取り付けられた状態において互いに向かいあった第1接触領域7.1、7.2、7.3と第2接触領域8.1、8.2、8.3とは、周方向23においてブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の相互サポートのために使用される。 In the mounted state, the first contact areas 7.1, 7.2, 7.3 for the first rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 are directly adjacent individual rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 facing the second contact areas 8.1, 8.2, 8.3 of the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. The first contact areas 7.1, 7.2, 7.3 and the second contact areas 8.1, 8.2, 8.3 facing each other in the installed state are the blade fastening section in the circumferential direction 23 Used for mutual support of 4.1, 4.2, 4.3.
図2は、双方向入力流れを有することが可能なロータアセンブリに関する本発明の改良を示しており、力の成分29.3、29.4によって概要を示した交互に作用する圧縮力およびけん引力を緩和するために、締結手段が第1接触領域7.1、7.2、7.3と第2接触領域8.1、8.2、8.3とに設けられている。蟻継ぎ形状の締結要素10.1〜10.5はこの目的のための例として示されており、それらは個々のロータブレード2.1、2.2、2.3のすでに取り付けられた構成部品に対する軸方向の移動によって、ブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の一体的な結合を可能にしている。ボルトが追加のブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の取り外し可能な接続として使用される。締結要素6はこの目的のための例として図2に示されている。 FIG. 2 illustrates the improvement of the present invention with respect to a rotor assembly capable of having bi-directional input flow, alternating compressive and traction forces outlined by force components 29.3, 29.4. In order to alleviate this, fastening means are provided in the first contact areas 7.1, 7.2, 7.3 and the second contact areas 8.1, 8.2, 8.3. The dovetail-shaped fastening elements 10.1 to 10.5 are shown as examples for this purpose, they are already installed components of the individual rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 The axial movement with respect to the blade allows the integral connection of the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. Bolts are used as removable connections for the additional blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3. The fastening element 6 is shown in FIG. 2 as an example for this purpose.
さらに、図示された好適な実施形態に関して、側方開口部31はボックス形状のブレード締結セクション4.2、4.3に設けられており、ロータブレード取付部の重量を減少し、取り付けに関して、シャフト取付部品のために使用されるボアホール17.1〜17.nへのアクセスを可能にしていることが、図4から明白である。
Further, with respect to the preferred embodiment shown,
取り付けられた状態において、互いに取外し可能に接続されたロータブレード2.1、2.2、2.3のブレード締結セクション4.1、4.2、4.3は、有利な実施形態に関して中央開放領域14を備えた分割ハブ部5を形成している。図3に示された実施形態に関して、中央開放領域14はロータ面内のセクションに関連して三角形である。円形から逸脱した分割ハブ部5のそのような中央開放領域14は、ロータ20のすべてのロータブレード2.1、2.2、2.3が連続的に取り付けられた後で、ロータブレードが、フォームフィット接続が生じる駆動シャフト1の相補的なシャフト接続部16に押し付けられることを可能にしている。これは、ロータ20の第2軸端面25の平面図として図5に示されている。ボアホール17.1〜17.n(図5においては図示略)を備えた、隠れた第1軸端面24は、締結のために駆動シャフト1の軸端面26に対して押し付けられる。この態様において取り付けられたロータ20は保守目的のために部分的に取り付けられることが可能であり、個々のロータブレード2.1、2.2、2.3はさらなるロータの構成部品に対する、または駆動シャフト1に対する相対的な配置に関して別々に交換され、または再調節される。この目的のために、ボアホール17.1〜17.nは長穴を使用する方法によって所定の取り付けの自由度を許容することが考えられる。改良(詳細は示されていない)のために、駆動シャフト1に取り外し可能に接続された固定要素がシャフト接続部16に隣接し、固定要素は取り付けられた位置においてブレード締結セクション4.1、4.2、4.3の第2軸端面25を覆い、且つ軸方向に固定する。
In the mounted state, the blade fastening sections 4.1, 4.2, 4.3 of the rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 removably connected to one another are centrally open with respect to the advantageous embodiments. A divided hub portion 5 having a region 14 is formed. With respect to the embodiment shown in FIG. 3, the central open region 14 is triangular with respect to the sections in the rotor plane. Such a central open area 14 of the split hub part 5 deviating from the circle is such that after all the rotor blades 2.1, 2.2, 2.3 of the
Claims (12)
複数のロータブレード(2.1,2.2,2.3)を備えたロータ(20)であって、前記各ロータブレードは前記軸方向(22)における入力流れを有するプロファイルロータブレードセクション(3.1,3.2,3.3)と、ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)と、を具備したロータ(20)と、
を具備し、
前記各ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)は第1接触領域(7.1,7.2,7.3)と第2接触領域(8.1,8.2,8.3)とを具備し、前記第1接触領域(7.1,7.2,7.3)は隣接した第1ロータブレードの前記ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)に少なくとも間接的にサポートされており、前記第2接触領域(8.1,8.2,8.3)は隣接した第2ロータブレード(2.1,2.2,2.3)の前記ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)に少なくとも間接的にサポートされたロータアセンブリにおいて、
前記ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)はフォームフィット接続の態様によって、および/またはネジ接続(17.1〜17.n)を利用して前記駆動シャフト(1)に締結されており、前記ロータブレードと駆動シャフトとの間の接続は、組み付けられた位置において前記駆動シャフトの軸端面に向かい合った前記ブレード締結セクションの軸端面において行われており、
前記各ロータブレード(2.1,2.2,2.3)に関して、前記プロファイルロータブレードセクション(3.1,3.2,3.3)からブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)への遷移部はくびれの無い外側輪郭を備えていることを特徴とするロータブレードアセンブリ。 A drive shaft (1) with an assigned axis of rotation (21) defining an axial direction (22) and a circumferential direction (23);
A rotor (20) with a plurality of rotor blades (2.1, 2.2, 2.3), each rotor blade having a profile rotor blade section (3) having an input flow in the axial direction (22) ., 3.2, 3.3) and a blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3), and a rotor (20),
Comprising
Each blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3) has a first contact area (7.1, 7.2, 7.3) and a second contact area (8.1, 8.2, 2). 8.3), wherein the first contact region (7.1, 7.2, 7.3) is the blade fastening section (4.1, 4.2, 4.. 3) is supported at least indirectly, and the second contact area (8.1, 8.2, 8.3) is adjacent to the second rotor blade (2.1, 2.2, 2.3). A rotor assembly supported at least indirectly by the blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3) of
Said blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3) is connected to said drive shaft (1) by means of a form-fit connection and / or using a screw connection (17.1 to 17.n) And the connection between the rotor blade and the drive shaft is made at the shaft end surface of the blade fastening section facing the shaft end surface of the drive shaft in the assembled position;
For each rotor blade (2.1, 2.2, 2.3), the profile rotor blade section (3.1, 3.2, 3.3) to the blade fastening section (4.1, 4.2, 2) 4.3) The rotor blade assembly, characterized in that the transition to (3) has a constricted outer contour.
複数のロータブレード(2.1,2.2,2.3)を備え、前記各ロータブレードは前記軸方向(22)における入力流れを有することが可能なプロファイルロータブレードセクション(3.1,3.2,3.3)と、ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)と、を具備したロータ(20)であって、前記プロファイルロータブレードセクション(3.1,3.2,3.3)から前記ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)までの遷移部は、くびれの無い外側輪郭を備えた、ロータ(20)と、
を具備し、
前記各ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)は第1接触領域(7.1,7.2,7.3)と第2接触領域(8.1,8.2,8.3)とを具備し、前記第1接触領域(7.1,7.2,7.3)は隣接した第1ロータブレードの前記ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)に対して少なくとも間接的にサポートするようにガイドされており、前記第2接触領域(8.1,8.2,8.3)は隣接した第2ロータブレード(2.1,2.2,2.3)の前記ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)に対して少なくとも間接的にサポートするようにガイドされており、
前記ブレード締結セクション(4.1,4.2,4.3)はフォームフィット接続の態様によって、および/またはネジ接続(17.1〜17.n)を利用して前記駆動シャフト(1)に締結されており、前記ロータブレードと前記駆動シャフトとの間の接続は、組み付けられた位置において前記駆動シャフトの軸端面に向かい合った前記ブレード締結セクションの軸端面において行われていることを特徴とするロータアセンブリを組付けるための方法。 A drive shaft (1) with an assigned axis of rotation (21) defining an axial direction (22) and a circumferential direction (23);
Profile rotor blade sections (3.1, 3) comprising a plurality of rotor blades (2.1, 2.2, 2.3), each rotor blade having an input flow in the axial direction (22) ., 3.3) and blade fastening sections (4.1, 4.2, 4.3), the profile rotor blade section (3.1, 3... 2, 3.3) to the blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3) the rotor (20) with a constricted outer contour;
Comprising
Each blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3) has a first contact area (7.1, 7.2, 7.3) and a second contact area (8.1, 8.2, 2). 8.3), wherein the first contact region (7.1, 7.2, 7.3) is the blade fastening section (4.1, 4.2, 4.. 3) and is guided to support at least indirectly, the second contact area (8.1, 8.2, 8.3) being adjacent to the second rotor blade (2.1, 2.. 2, 2.3) is guided to at least indirectly support the blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3),
Said blade fastening section (4.1, 4.2, 4.3) is connected to said drive shaft (1) by means of a form-fit connection and / or using a screw connection (17.1 to 17.n) Fastened and the connection between the rotor blade and the drive shaft is made at the shaft end face of the blade fastening section facing the shaft end face of the drive shaft in the assembled position. A method for assembling a rotor assembly.
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