NL8800283A

NL8800283A - Blade securing system for wind turbine - uses number of fixing bolts to attach box section blade to hub

Info

Publication number: NL8800283A
Application number: NL8800283A
Authority: NL
Original assignee: Hendrikus Julianus Bouma
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-09-01

Abstract

The hub of the turbine has as many flat outer surfaces as there are blades, e.g., a three-bladed turbine has a triangular hub. The box section support for the blade (1) has a closed end which is placed on one face of the hub (2) of the turbine. The support is secured by putting nuts (7) onto threaded studs (6) which protrude from an internal carrying plate (4) and pass through the box wall and a pressure plate (3), welded onto the hub face. An additional pressure plate (5) on the 'floor' of the box section is secured by bolts which pass through the hub face and floor and thread into tapped holes (8) in the second pressure plate.

Description

-1 i 4-1 i 4

Rotorbladbevestigingsconstructie voor windturbines.Rotor blade mounting construction for wind turbines.

De uitvinding heeft betrekking op de bevestiging van rotorbladen uit metaal, kunststof of hout aan een rotorkop, die het mogelijk maakt dat de rotorbladen kunnen roteren om de draaiingsas van de rotorkop.The invention relates to the attachment of rotor blades of metal, plastic or wood to a rotor head, which makes it possible for the rotor blades to rotate about the axis of rotation of the rotor head.

5 Bij windturbines wordt de bevestiging het zwaarst belast door het achteroverbuigen van de rotorbladen in normale bedrijfssituatie, waarbij de wind als het ware op het vooroppervlak drukt, zodat aan de voet van zo'n rotorblad een zeer hoog buigend moment ontstaat, die het 10 rotorblad van de rotorkop af wil scheuren.5 In wind turbines, the attachment is most heavily loaded by the backward bending of the rotor blades in normal operating situation, where the wind presses, as it were, on the front surface, so that at the foot of such a rotor blade a very high bending moment is created, which the rotor blade want to tear off the rotor head.

Een veel toegepaste constructie in de windenergie is, dat de rotorbladvoet cirkelvormig wordt uitgevoerd, waarbij door middel van een flensverbinding het rotorblad op de rotorkop wordt bevestigd, waarbij rondom bouten op moment 15 worden getrokken.A commonly used construction in the wind energy is that the rotor blade base is designed in a circular manner, whereby the rotor blade is fixed to the rotor head by means of a flange connection, whereby bolts are pulled around moment 15.

De nadelen van deze bekende bevestigingsconstructie zijn, dat hierbij de bouten verschillend worden belast, bouten die de grootste afstand hebben tot de buigingslijn moeten meer oprekken dan dichterbij gelegen bouten. Dit 20 geeft ongelijke belastingen. Tevens worden enkele bouten wisselend op trek belast, wat een zeer grote vermoeiing geeft. Beide fenomenia zijn zeer ongunstig voor een van de belangrijkste bevestigingen in een windturbineconstructie.The drawbacks of this known fastening construction are that the bolts are loaded differently, bolts that have the greatest distance from the bending line have to stretch more than closer bolts. This gives uneven loads. Also, some bolts are subjected to varying tensile loads, which gives very great fatigue. Both phenomena are very unfavorable for one of the most important fixings in a wind turbine construction.

Het doel van de uitvinding is een dusdanige 25 bevestiging te creëren die deze nadelen niet heeft. Dit doel wordt bereikt doordat de rotorbladbevestiging volgens de uitvinding een rechthoekige rotorbladvoetconstructie heeft, waarbij aan de vlakke voorkant van de rotorbladvoet een of meerdere rijen bouten zijn geplaatst, die het rotorblad 30 tegen een vast flensgedeelte, dat star aan de rotorkop zit, trekt. Aan de onderkant, voorbij het midden, zitten ook een of meerdere rechte rijen bouten, die de onderkant van de rotorbladvoet tegen de rotorkop drukt.The object of the invention is to create such an attachment that does not have these drawbacks. This object is achieved in that the rotor blade attachment according to the invention has a rectangular rotor blade base construction, in which one or more rows of bolts are placed on the flat front of the rotor blade base, which pulls the rotor blade 30 against a fixed flange section which sits rigidly on the rotor head. At the bottom, past the center, there are also one or more straight rows of bolts that press the bottom of the impeller base against the rotor head.

.88002838800283

'V"V

Aa

-2-2

Het optredende moment wordt omgezet in een trekkracht aan de voorzijde van het rotorblad en een drukbelasting aan de achterzijde. De eerst genoemde rij of rijen bevestigingspunten zorgen ervoor, dat de trekkracht door middel van 5 wrijving wordt opgenomen, waarbij de bouten nauwelijks spanningsfluctuaties ondervinden, zodat er haast geen vermoeiing optreedt. Tevens liggen de bouten per rij op een rechte lijn met onderling gelijke afstanden, waardoor ze dezelfde werkingsgraad hebben. Dit laatste geldt ook voor de 10 andere rij of rij en met bouten aan de onderkant van het rotorblad. Deze worden onder bedrijfsbelasting ontlast door de verhoging van contactdruk tussen achterkant voet en de rotorkop. Vermoeiing kan hier enigszins optreden, maar doordat de bouten de belasting gelijkmatig opnemen en de 15 verbinding dusdanig van uitvoering is, dat de verhouding van veerconstantes van spanelement en omliggende constructie de uitwendige belasting sterk reduceert. Verhoging van genoemde contactdruk geeft ook een betere wrijvingskracht.The occurring moment is converted into a pulling force at the front of the rotor blade and a pressure load at the rear. The first row or rows of attachment points mentioned ensure that the tensile force is absorbed by means of friction, whereby the bolts hardly experience any tension fluctuations, so that hardly any fatigue occurs. The bolts per row are also in a straight line with mutually equal distances, so that they have the same efficiency. The latter also applies to the 10 other row or row and with bolts on the bottom of the rotor blade. These are relieved under operating load by increasing the contact pressure between the back of the foot and the rotor head. Fatigue can occur somewhat here, but because the bolts absorb the load evenly and the connection is designed in such a way that the ratio of spring constants of the tensioning element and the surrounding construction greatly reduces the external load. Increasing said contact pressure also gives better frictional force.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening, waarin 20 een uitvoeringsvoorbeeld is voorgesteld, nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment is presented.

Fig. 1 toont de bevestiging van het rotorblad aan de rotorkop, isometrisch getekend (kunststof uitvoering).Fig. 1 shows the attachment of the rotor blade to the rotor head, isometrically drawn (plastic version).

Fig. 2 toont een doorsnede aanzicht van het in fig. 1 25 getekende.Fig. 2 shows a cross-sectional view of the drawing shown in FIG. 1.

De rotorbladbevestiging volgens de uitvinding bestaat uit een aantal elementen, die nu nader worden gespecificeerd. Het rotorblad 1 staat loodrecht op een vlakke kant van de rotorkop 2. De voorkant van het rotor-30 blad, ook wel trekzijde genoemd, wordt tegen flens 3 geplaatst. Deze flens zit star en, met een goede afronding aan de voet, bevestigd aan de rotorkop 2. In de flens 3 zijn enkele gaten aanwezig, waardoor tapeinde 6 (of bouten) ruim in en uit kunnen worden geschoven. Het rotorblad 1 heeft op 35 dezelfde plaatsen ook gaten zitten. Het gat in de .8800283 -3 > rotorbladwand heeft de borstdiameter van het tapeind 6, terwijl het gat in de trekplaat 4 voorzien is van schroefdraad overeenkomstig tapeind 6. De trekplaat 4 ligt in de voorwand van de voetconstructie opgesloten; bij een 5 glasvezelversterkt polyester rotorblad bijvoorbeeld wordt de trekplaat 4 tijdens fabricage ingelamineerd.The rotor blade attachment according to the invention consists of a number of elements, which are now further specified. The rotor blade 1 is perpendicular to a flat side of the rotor head 2. The front side of the rotor blade, also called the pulling side, is placed against flange 3. This flange is rigid and, with a good rounding at the foot, attached to the rotor head 2. In the flange 3 there are some holes, so that stud 6 (or bolts) can be slid in and out. The rotor blade 1 also has holes in the same places. The hole in the .8800283 -3> impeller wall has the chest diameter of the stud 6, while the hole in the draw plate 4 is threaded in accordance with stud 6. The draw plate 4 is enclosed in the front wall of the base structure; for example, with a glass fiber reinforced polyester rotor blade, the drawing plate 4 is laminated during manufacture.

Voor het installeren van het rotorblad op de rotor-kop 2 kunnen de tapeinden 6 eerst in het rotorblad 1 worden gedraaid, hierna kan het rotorblad tegen de flens 3 gezet 10 worden, waardoor de tapeinden 6 door de gaten in de vlakke plaat 3 heen steken en met moeren 7 kan het geheel met een specifiek aanhaalmoment worden vastgezet. Het tapeind komt zodoende ook goed geborgd in de plaat 4 te zitten.Before installing the rotor blade on the rotor head 2, the studs 6 can first be screwed into the rotor blade 1, after which the rotor blade can be placed against the flange 3, so that the studs 6 protrude through the holes in the flat plate 3 and with nuts 7 the whole can be tightened with a specific tightening torque. The stud is thus also securely secured in the plate 4.

Aan de drukzijde van het rotorblad 1, dit is de 15 rechterkant, zoals getekend in fig. 2, wordt de bevestiging gerealiseerd met een vlakke plaat, drukplaat 5, die in de onderwand van de bladvoet is gelegen. Deze rechthoekige vlakke plaat 5 heeft enkele getapte gaten, die overeenkomen met hetzelfde aantal gaten in de rotorkop 2. Een bout 8 kan 20 ruim door zo'n rotorkopgat. Na het positioneren van het rotorblad 1 op de rotorkop 2 kunnen zowel de bouten 8 als de moeren 7 geplaatst worden. De bouten 8 worden ook met een specifiek aanhaalmoment vastgezet.On the pressure side of the rotor blade 1, this is the right side, as shown in fig. 2, the attachment is realized with a flat plate, pressure plate 5, which is located in the bottom wall of the blade base. This rectangular flat plate 5 has a few tapped holes, which correspond to the same number of holes in the rotor head 2. A bolt 8 can pass through such a rotor head hole. After positioning the rotor blade 1 on the rotor head 2, both the bolts 8 and the nuts 7 can be placed. The bolts 8 are also tightened with a specific tightening torque.

.88002838800283

Claims

1. Rotor blade mounting structure for wind turbines with rectangular flat rotor blade base construction which is pressed against a rigid flange fixed to the rotor head at the front by one or more rows of bolts, studs or other tensioning structure, which engage in an internal stiffening plate. to fix a certain tightening torque.

Rotor blade mounting structure according to claim 1, characterized in that the back of the blade 10 is secured at the bottom, by means of one or more rows of bolts or studs, which engage in an internal stiffening plate, to be fixed at a specific tightening torque.

3. Rotor blade mounting construction according to claim 1 or 2, characterized in that forces and moments acting on the blade base are absorbed entirely by friction, by the correct choice of tightening torques for the relevant bolts and / or studs, thereby reducing the fatigue of these clamping elements are minimized. 20

Rotor blade mounting structure according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pulling side of the rotor blade is essentially clamped between two metal plates, one plate being part of the rotor head and the other plate lying inside the rotor blade, 25 wherein the pulling force is transferred from the rotor blade to the rotor head by means of friction. 8800283