WO2012059476A2

WO2012059476A2 - Vorrichtung und verfahren zur montage eines rotors an den triebstrang einer windturbine

Info

Publication number: WO2012059476A2
Application number: PCT/EP2011/069165
Authority: WO
Inventors: Johannes Fischer
Original assignee: Suzlon Energy Gmbh
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-05-10
Also published as: WO2012059476A3; DE102010043199A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hebevorrichtung für die Montage eines Rotors an einen Triebstrang einer Windturbine, wobei der Rotor eine Nabe, an der Nabe befestigte Rotorblätter und an der Nabe angebaute Aufnahmemittel umfasst. Die Hebevorrichtung wird dabei als selbstschließende Hebezange ausgelegt, wobei die Hebezange über einen ersten Hebel und einen zweiten Hebel verfügt, die über einen Drehpunkt verbunden sind. Mindestens der erste Hebel ist durch die Anordnung des Drehpunktes in einen Zugschenkel und einen Greifschenkel unterteilt, wobei der Zugschenkel einen Anhängepunkt für einen Lastenheber, z.B. einen Kran, aufweist. Der zweite Hebel umfasst mindestens einen Greifschenkel. Ein Endabschnitt der beiden Greifschenkel ist als Befestigungsmittel ausgebildet, so dass im Montagefall die Endabschnitte der Greifschenkel in ein Aufnahmemittel in einer Nabe eines Rotors greifen kann. Des Weiteren sind der erste Hebel, der zweite Hebel, der Drehpunkt und der Anhängepunkt geometrisch derart ausgebildet und zueinander angeordnet, dass durch die Wirkung der Gewichtskraft des Rotors eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen Hebevorrichtung und Rotor herstellbar ist, wobei die Verbindung in einer Anhubposition, in einer Montageposition und in einer Zwischenposition wirksam ist. Die Erfindung betrifft auch eine Nabe einer Windturbine, eine Windturbine, ein System für die Montage einer Windturbine und ein Verfahren für die Montage einer Windturbine.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Montage eines Rotors an den Triebstrang einer Windturbine

Die Erfindung betrifft ein System für die Montage eines Rotors einer Windturbine an einen Triebstrang der Windturbine. Das System umfasst eine Nabe mit daran befestigbaren Rotorblättern, wobei die Nabe Aufnahmemitteln für eine Hebevorrichtung aufweist, und eine Hebevorrichtung mit Endabschnitten zum Eingreifen in den Aufnahmemitteln der Nabe. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Montage eines Rotors an einer Windturbine mit dem oben genannten System.

Es ist bekannt, bei der Montage von Windturbinen den gesamten Rotor - umfassend eine Nabe und Rotorblätter - auf dem Boden liegend vorzumontieren und mit einem Großkran in einem Stück an das auf dem bereits errichteten Turm befindlichen Maschinenhaus heran zu heben. Hierfür muss der anfangs liegende Rotor auf Gondelhöhe gehoben werden und oftmals zusätzlich um einen Winkel aus der horizontalen in die senkrechte Lage gedreht werden. Da die Rotationsachse des Antriebsstrangs meist in einem Winkel zur Horizontalen liegt, muss auch der Rotor zum Zeitpunkt der Befestigung an dem Flansch der Hauptwelle möglichst exakt in dieser Ausrichtung hängen. Um diese Bewegung des Rotors zu vollführen, ist aus dem Stand der Technik bekannt, den Rotor an zwei Blattwurzeln mit starkem Nylon-Gurtband zu umschlingen und diese Nylon-Gurtbänder an einem Haken des Großkranes zu befestigen. Ein zusätzlicher Kleinkran unterstützt das dritte Rotorblatt während des gesamten Hub-, Dreh- und Montagevorgangs und wird vor allem dazu verwendet, die Nabe in einem mit der Hauptwelle korrespondierenden Winkel gegenüber der horizontalen Ebene auszurichten. Eine Ausrichtung um die vertikale Achse erfolgt mit an den Rotorblättern befestigten Steuerseilen, die von am Boden stehenden Personen bedient werden.

Während des Hubvorgangs dreht sich der Rotor um die Achse, die sich durch die Punkte erstreckt, an denen die Rotorblätter an den Nylon-Gurtbänder befestigt sind, in den Schlingen und rutscht in diesen je nach Reibungsverhältnis und je nach Unterstützung des Kleinkranes in eine der Senkrechten nahe Position. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass der Rotor sich zu weit dreht, da sich der Schwerpunkt des Rotors in einem Abstand von dem Kreuzungspunkt der Blattachsen bzw. in einem Abstand zu der gedachten Drehachse befindet und die Kranführer nicht wie erforderlich das dritte Rotorblatt ziehen. Während der Rotation besteht jedoch die Gefahr, dass die Blattoberfläche im Bereich der Bandschlingen durch die Reibung beschädigt wird. Hinzu kommt noch die Gefahr, dass die Blattkanten und/oder die Blattstruktur während der Versuche, den Rotor mit weiteren Steuerseilen gegen ein zu weites Drehen zu sichern oder den Rotor nach einem zu weitem Drehen wieder auszurichten, beschädigt werden.

Die DE 10 2007 062428 offenbart eine Hebevorrichtung und ein Verfahren zur Montage von einem Rotor oder einer Nabe eines Rotors an einen Triebstrang einer Windturbine. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, eine Hub- und Kippeinrichtung formschlüssig, z.B. durch Schrauben, an der Rotornabe zu befestigen. Nachteilig dabei ist der hohe Arbeits- und Zeitaufwand für die Montage der Hub- und Kippeinrichtung an der auf dem Boden liegenden Rotornabe und die Demontage der Hub- und Kippeinrichtung an der auf den Triebstrang montierten Rotornabe.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Hebevorrichtung anzugeben, welche unter anderem die Nachteile des Stands der Technik vermeidet. Insbesondere soll dabei eine Hebevorrichtung angegeben werden, die eine einfachere Montage des Rotors ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem System zur Montage eines Rotors nach Anspruch 1 , einer Hebevorrichtung nach Anspruch 3 und einem Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.

Das System umfasst eine Nabe eines Rotors, wobei die Nabe Aufnahmemittel zur Aufnahme von Endabschnitten einer Hebevorrichtung aufweist, und eine Hebevorrichtung, wobei die Hebevorrichtung Endabschnitten zum Eingreifen in die Aufnahmemitteln der Nabe aufweist.

Die Hebevorrichtung ist dabei als selbstschließende Hebezange ausgelegt und verfügt über einen ersten Hebel und einen zweiten Hebel, die über einen Drehpunkt verbunden sind. Dabei ist mindestens der erste Hebel durch die Anordnung des Drehpunktes in jeweils einen Zugschenkel und einen Greifschenkel unterteilt, wobei der Zugschenkel einen Anhängepunkt für einen Lastenheber, z.B. einen Kran, aufweist. Der zweite Hebel umfasst mindestens einen Greifschenkel. Durch die Ausbildung der Hebel werden die Greifschenkel der Hebezange beim Ziehen an den Zugschenkel aneinander geführt und die Hebezange wird dadurch geschlossen. An den von dem Drehpunkt gegenüber stehenden Enden der Greifschenkel sind die Endabschnitte, die als Befestigungsmittel ausgebildet sind, angeordnet. Die Endabschnitte werden bei der Montage der Hebevorrichtung an der Nabe in dort vorgesehene und dazu ausgebildete Aufnahmemittel der Nabe eingeführt. Die Hebevorrichtung ist für das voran beschriebene System ausgebildet, sodass eine präzise Passung zwischen den Endabschnitten der Hebevorrichtung und die Aufnahmemitteln der Nabe sichergestellt ist.

Der erste Hebel, der zweite Hebel, der Drehpunkt und der Anhängepunkt sind geometrisch derart ausgelegt und zueinander angeordnet, dass im Montagefall die Endabschnitte der Greifhebel in die Aufnahmemittel der Nabe eingreifen können und durch die Wirkung der Gewichtskraft des Rotors eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen Hebevorrichtung und Nabe herstellbar ist. Die Verbindung ist dabei in einer Anhubposition, in einer Montageposition und in einer Zwischenposition wirksam. Die Anhubposition wird eingenommen, wenn der Rotor vor der Montage auf dem Boden liegt und die Längsachsen der Rotorblätter im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind. Die Montageposition wird eingenommen, wenn der Rotor am Kran in der Luft hängt und der Rotor sich so gedreht hat, dass die Längsachsen der Rotorblätter im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind, die Drehachse des Rotors im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Triebstrangs verläuft und den selben Winkel zur Horizontalebene aufweist wie die Drehachse des Triebstrangs. Die Drehachse des Triebstrangs kann dabei einen Winkel zur Horizontalebene aufweisen. Dieser Winkel beträgt zwischen 2° und 8°, vorteilhafterweise zwischen 3° und 5° und besonders vorteilhaft 4°. Die Zwischenposition wird eingenommen, während sich der Rotor aus der Anhubposition in die Montageposition dreht.

Im Wesentlichen erfolgt beim heben des Rotors der Kraftfluss von der Hebezange auf den Rotor über die reib- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den Endabschnitten der Greifschenkel und die Aufnahmemittel der Nabe. Zum Erhöhen des Reibwerts können die Endabschnitte der Greifschenkel und die Innenseiten der Aufnahmemittel der Nabe zum Beispiel mit einer Verzahnung und/oder eine reibungserhöhenden Beschichtung versehen sein. Die Endabschnitte der Greifschenkel können auch mit einer Nase ausgebildet sein, um die Richtung der Kraftkomponenten der Hebekraft zu verändern. Um ein Herausrutschen der Endabschnitte aus den Aufnahmemitteln in einem unbelasteten Zustand zu verhindern, können die Endabschnitte zusätzlich eine Arretierungsvorrichtung aufweisen. Eine Vielzahl von Ausführungen der Arretierungsvorrichtung ist denkbar, z.B. können die Endabschnitte der Greifschenkel und/oder die Nabe mit Bohrungen und/oder Aussparungen versehen sein, in die Bolzen oder Sicherheitspins eingeführt werden können um die Greifschenkel in der Nabe vor einem Ausrutschen zu sichern. Der Bolzen kann auch mit einer in radialer Richtung durchgehender Bohrung versehen sein, sodass der Bolzen mit einem Sicherheitspin vor Ausrutschen aus der Bohrung gesichert werden kann. Der Bolzen und/oder Sicherheitspin hat den Vorteil, dass die Montage und Sicherung der Hebevorrichtung an der Nabe ohne Werkzeug durchführbar ist. Es wäre auch denkbar die Endabschnitte mit einem Gewinde auszubilden, auf dem eine Mutter zur Sicherung des Greifschenkels aufschraubbar ist. Die Arretierungsvorrichtungen sollen dazu dienen, im Wesentlichen keine Kräfte aufzunehmen und sollen lediglich zur Sicherung der Greifschenkel in den Aufnahmemitteln der Nabe dienen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung lehrt, dass der erste Hebel, der zweite Hebel, der Drehpunkt und der Anhängepunkt der Hebevorrichtung geometrisch so ausgelegt sind und/oder die Aufnahmemittel der Nabe derart angeordnet sind, so dass der Rotor bei Erreichen der Montageposition einen vordefinierten Montagewinkel und eine stabile Gleichgewichtslage einnimmt. Dieser Montagewinkel wird erreicht, wenn die Rotationsachse des Rotors, d.h. die Achse, um die sich der Rotor in dem späteren Betriebszustand dreht, parallel zur Rotationsachse des Antriebstrangs liegt und die stabile Gleichgewichtslage wird eingenommen, wenn der Anhängepunkt auf der Schwerelinie des um den Montagewinkel ausgerichteten Rotors liegt. In dieser Lage wirken keine Drehmomente auf den Rotor.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch der zweite Hebel einen Zugschenkel und einen Anhängepunkt aufweisen. Die Schließkraft wird dadurch über beide Hebel in die Hebezange geleitet, wobei ein sicherer form- und/oder reibschlüssiger Verbund gewährleistet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Greifschenkel und die Zugschenkel unterschiedliche Längen auf. Vorteilhafter Weise kann der erste Greifschenkel kürzer als der zweite Greifschenkel und der zweite Zugschenkel kürzer als der erste Zugschenkel ausgebildet sein. Dadurch kann die Schließkraft optimiert werden, sodass einen sicheren form- und/oder reibschlüssigen Verbund zwischen Hebevorrichtung und Nabe gewährleistet ist. In einer weiteren Ausführungsform schließen die Greifschenkel und die Endabschnitte einen Winkel ein. Durch die Verwinkelung der Greifschenkel kann ein sicheres Greifen der Nabe gewährleistet werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Nabe für eine Windturbine mit einem auf einem Turm drehbar gelagerten Maschinenhaus, wobei mindestens ein Rotorblatt an der Nabe befestigbar ist, und die Nabe an einer im Maschinenhaus drehbar gelagerten Rotorwelle befestigbar ist, wobei die Nabe Aufnahmemittel für eine Hebevorrichtung, wie voran stehend beschrieben, aufweist. Die Aufnahmemittel sind dabei derart mit den Endabschnitten der Hebevorrichtung abgestimmt, sodass eine präzise Passung zwischen den Aufnahmemitteln und den Endabschnitten sichergestellt ist. Dabei kann eine Änderung der bestehenden Konstruktion einer Nabe gering gehalten werden, z.B. kann die Nabenverkleidung mit kleinen zusätzlichen Luken und der Gusskörper der Nabe mit Bohrungen oder Anbauteilen für die Aufnahme der Endabschnitte der Greifhebel der Hebezange ausgestattet werden. Die Anbauteile können dabei entweder während des Gießvorgangs in den Gußkörper der Nabe integriert oder nachträglich - denkbar auch temporär - an der Nabe angebracht sein.

Bei der Montage von den bis zu 100 Tonen schweren und mit sensibler Technik ausgestatteten Rotoren ist es besonders wichtig einen sicheren Halt der Hebevorrichtung an der Nabe zu gewährleisten. Die Rotoren werden bei der Montage auf bis zu 120 Meter Höhe gehoben und können während des Hubvorgangs Windböen ausgesetzt sein, gleichzeitig befindet sich auch Montagepersonal am Boden unter den gehobenen Rotor. Ein Abrutschen der Hebevorrichtung und ein herunterfallen des Rotors würde erstens den Rotor und die darin verbaute Technik beschädigen, schlimmer noch ist das hohe Verletzungsrisiko des sich am Boden unter dem Rotor befindenden Montagepersonals. Durch das System von Nabe mit Aufnahmemitteln die zur Aufnahme der Endabschnitte der Hebevorrichtung ausgebildet sind und die Hebevorrichtung mit Endabschnitten die zum Eingreifen in den an der Nabe angeordneten Aufnahmemitteln, wird eine präzise Passung der Endabschnitte in den Aufnahmemitteln sichergestellt. Somit lässt sich die Hebevorrichtung nur in einer bestimmten Position an der Nabe montieren, was einen optimalen form- und/oder reibschlüssigen Verbund zwischen Hebevorrichtung und Nabe garantiert, so dass auch bei starken Windböen ein abrutschen der Hebevorrichtung von der Nabe wirksam verhindert wird.

Des Weiteren ist auch eine Windturbine mit einem auf einem Turm drehbar gelagerten Maschinenhaus und einem Rotor mit der voran beschriebenen Nabe Teil der Erfindung. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Montage eines Rotors, welcher eine Nabe und mindestens ein Rotorblatt umfasst, an einer Rotorwelle einer Windturbine mittels der voran beschriebenen Hebevorrichtung. Bei der Montage des Rotors an der Rotorwelle werden zuerst die Endabschnitte der Hebevorrichtung in die Aufnahmemittel der Nabe eingebracht. Danach wird der Rotor mit Hilfe eines ersten Lastenhebers, z.B. ein Großkran, der an dem Aufhängepunkt des Zugschenkels der Hebevorrichtung befestigt ist, und eines zweiten Lastenhebers, z.B. ein Kleinkran der an einem Rotorblatt befestigt ist, angehoben. Durch ein gleichzeitiges Heben der beiden Lastenheber wird der Rotor aus der auf dem Boden liegenden Position gehoben und während dem Hebevorgang ausbalanciert. Durch ein langsameres Anheben des an dem Rotorblatt befestigten Lastenhebers als des an der Hebevorrichtung befestigten Lastenhebers wird der Rotor danach von der horizontalen Anhubposition in einer senkrechten Montageposition gedreht. Nachdem der Rotor die Montageposition erreicht hat, wird der Rotor von dem an der Hebevorrichtung befestigten Lastenhebers auf die Höhe der Rotorwelle gehoben und an der Rotorwelle befestigt. Die durch die Geometrie der Hebevorrichtung erzeugte automatische Ausrichtung des frei hängenden Rotors hat den Vorteil, dass im Wesentlichen keine Nachpositionierung des Rotors durch den zweiten Lastenheber notwendig ist. Dies reduziert den Arbeitsaufwand und somit auch die benötigte Zeit für die Montage.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Endabschnitte der Hebevorrichtung nach dem Einbringen in die Aufnahmemitteln der Nabe, mittels der Arretierungsvorrichtung vor einem Ausrutschen aus den Aufnahmemitteln im unbelasteten Zustand gesichert.

Insbesondere ist die erfindungsgemäße Hebevorrichtung und Nabe so ausgebildet, dass die Hebevorrichtung ohne Werkzeug an die Nabe montierbar ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Zeichnungen anhand der Beschreibung hervor.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Windturbine,

Fig. 2 eine Hebevorrichtung auf einer Nabe eines Rotors aufgesetzt,

Fig. 3 die Belastung der Nabe eines Rotors in einer Anhubposition, Fig. 4 die Belastung der Nabe eines Rotors in einer Montageposition,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Hebevorrichtung, und

Fig. 6 eine Hebevorrichtung mit Arretierungsvorrichtungen.

In Fig. 1 ist eine Windturbine 2 mit einem Turm 3, einem auf dem Turm 3 gelagerten Maschinenhaus 4 und ein Rotor 5 mit einer Nabe 6 und drei Rotorblätter 7 dargestellt. Die Nabe 6 ist an einen in dem Maschinenhaus drehbar gelagerten und zu der Horizontalebene um einen Winkel · abgewinkelten Triebstrang befestigt. Gemäß dieser Ausführung ist die Nabe 6 mit Aufnahmemittel 8, 8' für die erfindungsgemäße Hebevorrichtung 1 ausgebildet. Fig. 2 zeigt eine Hebevorrichtung 1 für einen Rotor 5 auf einer Nabe 6 des Rotors 5 montiert, wobei die Hebevorrichtung 1 als eine selbstschließende Hebezange ausgebildet ist. Die Hebezange verfügt über einen ersten Hebel 9 und einen zweiten Hebel 10, die über einen Drehpunkt 1 1 miteinander verbunden sind. Der erste Hebel 9 ist durch den Drehpunkt 1 1 in einen Zugschenkel 12 und einen Greifschenkel 13 unterteilt. An dem Zugschenkel 12 ist ein Anhängepunkt 14 für einen Lastenheber, z.B. einen Kran, vorhanden. Der zweite Hebel 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als reiner Greifschenkel 15 ausgebildet. Die Endabschnitte 16, 16' der beiden Greifschenkel 13 und 15 sind als Befestigungsmittel ausgebildet, die in die Aufnahmemittel 8, 8' der Nabe 6 eingeschoben werden und somit eine Verbindung zwischen Nabe 6 und Hebevorrichtung 1 herstellen. Bei der Montage der Hebevorrichtung 1 an den auf dem Boden liegenden Rotor 5 werden zuerst die an einer Nabenverkleidung 17 vorhandenen Abdeckungen entfernt, und somit wird ein freier Weg zu den in der Nabe 6 integrierten Aufnahmemitteln 8, 8' geschaffen. Danach werden die Greifschenkel 13 und 15 auseinander geführt, der Endabschnitt 16' des zweiten Hebels 10 in das Aufnahmemittel 8' der Nabe 6 und der Endabschnitt 16 des ersten Hebels 9 in das Aufnahmemittel 8 der Nabe 6 eingeführt. Durch Anheben des Zugschenkels 12 schließen sich die Greifschenkel 13 und 15 unter der Gewichtskraft des zu hebenden Rotors 5.

Fig. 3 zeigt den Rotor 5 in einer Anhubposition A, am Boden liegend, mit der aufgesetzten Hebevorrichtung 1. Vor dem Anheben wird ein weiterer Lastenheber, z.B. ein Kran, an einem Rotorblatt 7 befestigt. In der Anfangsphase des Hebevorgangs wird der Rotor 5 von beiden Lastenhebern in einer Horizontallage angehoben. Ab einer gewissen Höhe wird dann die Hubgeschwindigkeit des an dem Rotorblatt 7 befestigten Lastenhebers im Vergleich zu dem anderen Lastenheber abgesenkt. Da sich der Schwerpunkt des Rotors 5 in einem Abstand von dem Anhängepunkt 14 entlang der Horizontalachse 19 versetzt befindet, entsteht eine Drehbewegung, die den Rotor 5 von der horizontalen Lage, in welcher die Längsachsen der Rotorblätter 7 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind, in eine senkrechten Lage, in welcher die Längsachsen der Rotorblätter 7 im Wesentlichen vertikal ausgerichtet sind, bewegt. Fig. 3 zeigt auch die Länge a des ersten Greifschenkels 1 3, die Länge b des zweiten Greifschenkels 15, und die Länge c des Zugschenkels 12. Fig. 4 zeigt den Rotor 5 und die darauf montierte Hebevorrichtung 1 in einer stabilen Gleichgewichtslage in der Montageposition B. In dieser Position wird der Rotor 5 nur durch die Hebevorrichtung 1 getragen ohne Beitrag von dem an einem Rotorblatt 7 angehängten zweiten Lastenheber. Da das von dem zweiten Lastenheber während dem Hebevorgang entgegenhaltende Drehmoment in dieser Position nicht vorhanden ist, muss die Hebevorrichtung 1 so ausgebildet sein, dass der Rotor 5 die stabile Gleichgewichtslage und den gewünschten Montagewinkel einnimmt. Hierzu muss der erste Greifschenkel 13 eine Länge a, der zweite Greifschenkel 15 eine Länge b und der Zugschenkel 1 2 eine Länge c aufweisen, so dass sich die Drehmomente um den Anhängepunkt 14 von den an den Aufnahmemittel 8, 8' der Nabe 6 wirkenden Komponenten Fi der Gewichtskraft des Rotors 5 mit einem Abstand e von dem Anhängepunkt 14 und F₂ der Gewichtskraft des Rotors 5 mit Abstand d von dem Anhängepunkt 14 ausgleichen. Des weiteren weisen die Endabschnitte 16, 16' der beiden Greifschenkel 13 und 15 vorzugsweise einen Winkel α und ß zu einer senkrechten Achse auf, so dass die auf einer Anlagefläche 18, 18' der Aufnahmemittel 8, 8' wirkenden Reibkräfte, die sich aus den Normalkräften zu der Anlagefläche 18, 18' und dem Reibwert zwischen Anlagefläche 1 8, 18' und Greifschenkel 13, 1 5 berechnen lassen, größer als die Querkraftkomponente der an den Aufnahmemittel 8, 8' der Nabe 6 wirkenden Komponenten F^ F₂ der Gewichtskraft des Rotors 5 sind. Ein Herausrutschen der Endabschnitte 16, 16' aus den Aufnahmemitteln 8, 8' der Nabe 6 wird somit durch die Reibkraft zwischen Greifschenkel 13, 15 und Aufnahmemittel 8, 8' verhindert.

Da die Längen der Schenkel 12, 1 3, 15 abhängig von der Lage des Schwerpunkts des Rotors 5 und der Positionen der Aufnahmemittel 8, 8' an der Nabe 6 sind und die benötigten Winkel α, ß der Greifschenkel 13, 15 von dem Reibwert zwischen Endabschnitt 16, 16' und Nabe 6 und den Längen a, b, c der Schenkel 12, 13, 15 abhängig sind, lassen sich keine exakten Angaben der Längen a, b, c und Winkel a, ß machen. Die Winkel α, ß betragen jedoch zwischen 20° und 90°. Vorteilhafterweise betragen die Winkel α, ß zwischen 30° und 80°, und in einer besonders vorteilhaften Ausführung betragen die Winkel α, ß zwischen 50° und 70°. Die optimalen Längen a, b, c und Winkel α, ß können jedoch von einem Fachmann in dem Bereich Mechanik durch Aufstellen eines Kräftegleichgewichts und durch Berücksichtigung der oben genannten Bedingungen berechnet werden. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Hebevorrichtung 1 . In dieser Ausführungsform weist auch der Hebel 10 einen Zugschenkel 12' und einen Anhängepunkt 14' auf. Bei der Montage des Rotors 5 wird z. B. ein Seil oder ein Hebeband durch die Anhängepunkte 14, 14' gezogen und anschließend an einem Lastenheber, z. B. einem Kran, befestigt. Bei dem Heben des Rotors 5 wird die Schließkraft dabei über beide Hebel 9 und 10 in die Hebezange geleitet, wobei ein sicherer form- und/oder reibschlüssiger Verbund gewährleistet wird.

Die Hebevorrichtung 1 in Fig. 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform in Fig. 5, indem die Endabschnitte 16, 16' zusätzlich mit einer Arretierungsvorrichtung 21 versehen sind. Durch die Arretierungsvorrichtung 21 wird ein Ausrutschen der Endabschnitte 16, 16' aus den Aufnahmemitteln 8, 8' bei einer unbelasteten Hebevorrichtung 1. Die Arretierungsvorrichtung 21 dient dabei zur Sicherung der Greifschenkel 13, 15 in der Nabe 6 und soll im Wesentlichen keine Kräfte aufnehmen. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Arretierungsvorrichtung 21 als Gewinde 22 und Mutter 23 ausgebildet. Im eingebauten Zustand verhindert die Mutter 23 ein ausrutschen der Greifschenkel 13, 15 aus dem Aufnahmemitteln 8, 8' der Nabe 6.

Die in den beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmalskombinationen sollen nicht limitierend auf die Erfindung wirken, vielmehr sind auch die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungen miteinander kombinierbar.

Bezugszeichenliste

Hebevorrichtung F₂ Komponente der Gewichtskraft

Windturbine A Anhubposition

Turm B Montageposition

Maschinenhaus a Länge des ersten Greifschenkels

Rotor b Länge des zweiten Greifschenkels

Nabe c Länge des Zugschenkels

Rotorblätter d Abstand der Komponente F₂ der

Aufnahmemittel Gewichtskraft zu dem

Hebel Anhängepunkt

Hebel e Abstand der Komponente F^ der

Drehpunkt Gewichtskraft zu dem

Zugschenkel Anhängepunkt

Greifschenkel α Winkel zwischen Endabschnitt und

Anhängepunkt Greifschenkel

Greifschenkel ß Winkel zwischen Endabschnitt und

Endabschnitt Greifschenkel

Nabenverkleidung • Winkel zwischen Drehachse des

Anlagefläche Triebstrangs und die

Horizontalebene Horizontalebene

Senkrechte Achse

Arretierungsvorrichtung

Gewinde

Mutter

Drehachse des Triebstrangs

Hubkraft

Gewichtskraft

Komponente der Gewichtskraft

Claims

Patentansprüche

1. System zur Montage eines Rotors (5) an einen Triebstrang einer Windturbine (2),

- wobei der Rotor (5) eine an den Triebstrang montierbare Nabe (6)

- und an der Nabe (6) befestigbare Rotorblätter (7) umfasst,

- und wobei das System die Nabe (6) mit Aufnahmemitteln (8, 8') zum Aufnehmen von Endabschnitten (16) einer Hebevorrichtung (1 )

- und eine Hebevorrichtung (1 ) mit Endabschnitten (16) zum Eingreifen in den Aufnahmemitteln (8, 8') der Nabe (6) umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Hebevorrichtung (1 ) als selbstschließende Hebezange ausgebildet ist, wobei die Hebevorrichtung (1 ) über einen ersten Hebel (9) und einen zweiten Hebel (10) verfügt, die über einen Drehpunkt (1 1 ) verbunden sind,

- mindestens der erste Hebel (9) durch die Anordnung des Drehpunktes (1 1 ) in einen Zugschenkel (12) und einen Greifschenkel (13) unterteilt ist,

- der zweite Hebel (10) mindestens einen Greifschenkel (15) umfasst, der Zugschenkel (12) einen Anhängepunkt (14) für einen Lastenheber, z.B. einen Kran, aufweist,

- Endabschnitte (16) der beiden Greifschenkel (13, 15) derart ausgebildet sind, so dass die Endabschnitte (16, 16') im Montagefall in die Aufnahmemitteln (8, 8') der Nabe greifen und eine präzise Passung zwischen Endabschnitt (16, 16') und Aufnahmemitteln (8, 8') hergestellt wird,

- der erste Hebel (9), der zweite Hebel (10), der Drehpunkt (1 1 ) und der Anhängepunkt (14) geometrisch derart ausgebildet und zueinander angeordnet sind,

- so dass durch die Wirkung der Gewichtskraft beim Heben des Rotors (5) eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen Hebevorrichtung (1 ) und Nabe (6) herstellbar ist, wobei die Verbindung in einer Anhubposition (A), in einer Montageposition (B) und in einer Zwischenposition wirksam ist.

2. System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (9), der zweite Hebel (10), der Drehpunkt (1 1 ) und der Anhängepunkt (14) der Hebevorrichtung (1 ) und die Aufnahmemitteln (8, 8') der Nabe (6) geometrisch derart ausgelegt und/oder angeordnet sind, so dass der Rotor (5) bei Erreichen der Montageposition (B) einen vordefinierten Montagewinkel ( ·) und eine stabile Gleichgewichtslage einnimmt.

3. Hebevorrichtung (1 ) ausgebildet für ein System nach Anspruch 1 oder 2.

4. Hebevorrichtung (1 ) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die

Greifschenkel (13, 15) der Hebevorrichtung (1 ) unterschiedliche Längen aufweisen.

5. Hebevorrichtung (1 ) nach Anspruch 3 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der

Greifschenkel (13) der Hebevorrichtung (1 ) kürzer als der Greifschenkel (15) der Hebevorrichtung (1 ) ist.

6. Hebevorrichtung (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebel (10) der Hebevorrichtung (1 ) einen zweiten Zugschenkel (12') und einen zweiten Anhängepunkt (14') umfasst.

7. Hebevorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zugschenkel (12) und der zweite Zugschenkel (12') der Hebevorrichtung (1 ) unterschiedliche Längen aufweisen.

8. Hebevorrichtung (1 ) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zugschenkel (12') kürzer als der erste Zugschenkel (12) ist.

9. Hebevorrichtung (1 ) nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass Greifschenkel (13, 15) und Endabschnitte (16, 16') einen Winkel (a, ß) einschließen und der Winkel (a, ß) zwischen 20° und 90° beträgt.

10. Verfahren für die Montage eines Rotors (5) an einer Rotorwelle einer Windturbine (2), unter Verwendung eines Systems nach einem oder mehreren der voran gestellten Ansprüche, umfassend die Schritte:

- Einbringen von den Endabschnitten (16, 16') der Hebevorrichtung nach Anspruch 1 in die Aufnahmemittel (8, 8') der Nabe (6) ,

- Befestigen von einem Lastenheber an dem Aufhängepunkt (14) an dem Zugschenkel (12, 12') der Hebevorrichtung ,

- Befestigen von einem weiteren Lastenheber an einem Rotorblatt (7),

- Gleichzeitiges Heben und Ausbalancieren des Rotors (5) durch die beiden Lastenheber,

- Drehen des Rotors (5) von der Anhubposition (A) in die Montageposition (B) durch langsameres Anheben des an dem Rotorblatt (7) befestigten Lastenhebers als des an der Hebevorrichtung (1 ) befestigten Lastenhebers,

- Heben des Rotors (5) auf die Höhe der Rotorwelle,

- Befestigen des Rotors (5) an der Rotorwelle