WO2020144199A1 - Windkraftanlage mit befestigungselementen für ein rotorblatt und ein verfahren zur herstellung einer windkraftanlage - Google Patents

Windkraftanlage mit befestigungselementen für ein rotorblatt und ein verfahren zur herstellung einer windkraftanlage Download PDF

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WO2020144199A1
WO2020144199A1 PCT/EP2020/050249 EP2020050249W WO2020144199A1 WO 2020144199 A1 WO2020144199 A1 WO 2020144199A1 EP 2020050249 W EP2020050249 W EP 2020050249W WO 2020144199 A1 WO2020144199 A1 WO 2020144199A1
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rotor blade
wind turbine
fastening elements
distances
blade root
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PCT/EP2020/050249
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Enno Eyb
Hendrik Mester
Vitor Pinto
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Senvion Gmbh
Ria Blades, Sa
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    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a wind power plant with a rotor hub with at least one rotor blade bearing with a first contact surface and at least one rotor blade with a second contact surface, which is fastened to the rotor blade bearing by means of fastening elements, the first and second contact surfaces abutting one another.
  • the invention also relates to a method for producing a wind turbine with a rotor hub with at least one rotor blade bearing with a first contact surface and at least one rotor blade with a second contact surface, which is fastened to the rotor blade bearing by means of fastening elements, and the first and second contact surfaces lie against one another.
  • Wind turbines usually have three rotor blades.
  • the rotor blades each include a rotor blade root with a contact surface that bears against a contact surface of a rotor blade bearing.
  • the rotor blade bearing is part of a rotor hub, the rotor hub is a rotatable component which is rotatably attached to the nacelle of the wind turbine and on which the three rotor blades can be rotated on the one hand by rotating the rotor hub about a longitudinal axis of the rotor hub or the nacelle; on the other hand, each of the rotor blades is attached to the rotor blade bearing so as to be rotatable about its own longitudinal axis.
  • a rotor blade is fastened to a rotor blade bearing by means of bolts.
  • the bolts are guided through an outer ring of the rotor blade bearing and screwed into internal threads in block inserts at the rotor blade root of the rotor blade or inserted into holes in the laminate of the rotor blade root and locked by cross bolts in the form of an Amazon lock.
  • EP 3 121 441 B1 discloses a rotor blade with block inserts spaced at different distances from one another.
  • the rotor blade has the disadvantage that it allows only a very limited variability in the distribution of the block inserts and thus the load capacity. Due to the non-continuous distribution of the inserts, individual block inserts can be overloaded or significantly more inserts must be used.
  • the adjacent fastening elements have different distances from one another along the first and second contact surfaces, and the distances in sectors with smaller loads are greater than in sectors with larger loads.
  • “Sector” here means a ring section of the first or second contact surface.
  • the distances between adjacent fastening elements are selected differently along the two abutting contact surfaces or along a circumference of the rotor blade bearing, specifically in that the distances of the adjacent fastening elements are chosen to be larger in sectors with a lower load than in sectors with a higher load.
  • the fastening elements are preferably at a smaller distance apart from one another in diametrically opposite sections of the rotor blade root than in sections which are arranged offset by 90 ° thereto.
  • the fastening elements advantageously have a distance from one another which rises twice continuously or in stages over the circumference of the rotor blade root and decreases again.
  • the fastening elements on a front edge or rear edge of the rotor blade have a smaller distance from one another than on a suction side or a pressure side of the rotor blade.
  • the fastening elements on a front edge or rear edge of the rotor blade have a smaller distance from one another than on a suction side or a pressure side of the rotor blade.
  • Fastening elements in sections between the front edge and the suction side and between the rear edge and the pressure side are at a smaller distance from one another than on a suction side or a pressure side of the rotor blade. It was found that the load for certain rotor blades is particularly high, in particular on the pressure side and the suction side of the rotor blade, so that in a preferred embodiment of the invention the fastening elements on the pressure side and the suction side of the rotor blade are at a smaller distance from one another than at a front edge or trailing edge of the rotor blade.
  • the load is particularly high, in particular on the front edge or rear edge of the rotor blade, so that in a preferred embodiment of the invention the fastening elements on the front edge or rear edge of the rotor blade are at a smaller distance from one another than on the pressure side and the suction side of the rotor blade.
  • the load in particular in the area between the front edge and the suction side and between the rear edge and the pressure side of the rotor blade, is particularly high, so that in a preferred embodiment of the invention the fastening elements are at a smaller distance from one another in these areas than on the pressure side and the suction side of the rotor blade.
  • the distribution of the block inserts can be adapted to the distribution of the respective loads.
  • the fastening elements have bolts which run between the rotor blade bearing and the rotor blade root.
  • the bolts are the actual connection elements between the rotor hub and the rotor blade.
  • the bolts are preferably guided through an outer ring of the rotor blade bearing.
  • the outer ring of the rotor blade bearing is rotatably mounted around an inner ring of the rotor blade bearing.
  • the bolts are screwed into an internal thread of a block insert of the rotor blade root.
  • the bolts preferably have an external thread and the block inserts have the internal thread.
  • the bolts pass through an outer ring of the rotor blade bearing, and they are each inserted into a longitudinal bore in the laminate wall of the rotor blade root.
  • the bolts each have a transverse bore, and the rotor blade root has an associated transverse bore at each longitudinal bore, which is guided into the associated longitudinal bore, so that the bolt inserted into the longitudinal bore is guided by a transverse bolt that passes through the transverse bore in the laminate wall and the Cross bore is guided in the bolt, can be screwed tight.
  • This form of connection is also known as an Amazon closure.
  • the bolts are preferably guided through an inner ring of the rotor blade bearing.
  • the inner ring of the rotor blade bearing is rotatably supported around an outer ring of the rotor blade bearing.
  • the bolts are screwed into an internal thread of a block insert of the rotor blade root.
  • the bolts preferably have an external thread and the block inserts have the internal thread.
  • the bolts pass through an inner ring of the rotor blade bearing, and they are each inserted into a longitudinal bore in the laminate wall of the rotor blade root.
  • the bolts each have a transverse bore
  • the rotor blade root has an associated transverse bore at each longitudinal bore, which is guided into the associated longitudinal bore, so that the bolt inserted into the longitudinal bore is guided by a transverse bolt that passes through the transverse bore in the laminate wall and the Cross bore is guided in the bolt, can be screwed tight.
  • This form of connection is also known as an Amazon closure.
  • the method and the methods listed below are suitable for producing one of the wind turbines mentioned above.
  • the above-mentioned wind turbines are preferably manufactured by the method listed above or by one of the methods listed below.
  • loads on the fastening elements are first determined, which are uniformly distributed along a circumference of a rotor blade root of the rotor blade, preferably distributed equidistantly.
  • Distances between fastening elements according to the invention are then determined by selecting the distances between fastening elements that are subject to greater stress than the distances between fastening elements that are subject to less stress. A wind turbine with the distances according to the invention is thus produced.
  • Wind turbines with fastening elements for the rotor blade on the associated rotor blade bearing are known in the prior art.
  • the fastening elements are evenly distributed along the circumference of the rotor blade bearing.
  • the loads on the fastening elements for example tensile loads, but also torques which act on the fastening elements, can be measured numerically or also by measuring sensors.
  • the loads in operation in various load situations are measured and average loads or the maximum load are determined. It has emphasized that the loads that act on the fasteners are different along the circumference of the contact surface of the rotor blade.
  • FIG. 1 is a perspective view of a rotor blade root according to the invention
  • Fig. 2 is a perspective view of a rotor hub according to the invention.
  • a rotor blade root 1 according to the invention shown in FIG. 1 is provided on an end of a rotor blade 2 on the rotor hub side.
  • the rotor blade 2 is circular along its outer wall and also inner wall at the rotor hub-side end perpendicular to a longitudinal direction L.
  • the rotor blade root 1 is a laminate component with the same wall thickness d all round.
  • An end face of the rotor blade root 1, which is referred to here as the second contact face 3, is formed by a sequence of block inserts 4 and spacer components 6.
  • the block inserts 4 have an internal thread 7 in the center on their end face.
  • the block inserts 4 are elongated in the longitudinal direction L and glued into the wall of the rotor blade root 1.
  • one, two or more spacer components 6 are provided; advantageously, between adjacent block inserts 4, exactly one of the spacer components 6 is provided, which on the one hand is adapted to the circular shape of the second contact surface 3, that is to say is longer on its rotor blade outer side than on it Rotor blade inside, on the other hand, the spacer components 6 are also different from one another with different sector-shaped Cross sections formed.
  • the spacer components 6 have a different width along the circumference of the rotor blade root 1 at the same radial distance from a center point M of the rotor blade root 1, so that the spacing between the adjacent block inserts 4 can be changed by selecting spacer components 6 of different widths.
  • the distances between the block inserts 4 and thus the distances between the internal threads 7 on the pressure side of the rotor blade root 1 and on the suction side of the rotor blade root 1 are smaller than at the front edge and the rear edge of the rotor blade root 1.
  • Bolts 8 with an external thread are screwed into the block inserts 4.
  • the bolts 8 are guided through an outer ring 9 of a rotor blade bearing 11 of a rotor hub 12.
  • FIG. 2 shows the rotor hub 12 according to the invention with three rotor blade bearings 11.
  • Each rotor blade bearing 11 has an inner ring 13 and the outer ring 9, the outer ring 9 being freely rotatable about the inner ring 13 in both directions.
  • An outer surface of the outer ring 9 forms a first contact surface which bears on the second contact surface 3.
  • Bores 14 are guided through the outer ring 9, a distance between adjacent bores 14 also differing along the circumference.
  • Through each of the bores 14, one of the bolts 8 with the external thread is guided at its free end.
  • Each bolt 8 is intended to be screwed into one of the internal threads 7 of one of the block inserts 4.
  • the spacing of all adjacent bolts 8 are thus exactly adapted to the spacing of the internal thread 7 of the associated neighboring block inserts 4; the mask formed by the bolts 8 corresponds to the mask formed by the block inserts 4, so that the rotor blade 2 with its rotor blade root 1 can be placed on the rotor blade bearing 11 in a predetermined relative position and exactly one external thread in the internal thread 7 of each block insert 4 the bolt 8 can be screwed in.
  • the distances between the bolts 8 from one another are determined numerically or experimentally.
  • the inner ring and outer ring are interchanged.
  • Conventional wind turbines usually have rotor blade bearings 11 and associated rotor blade roots 1 which have bolts 8 spaced equidistantly from one another or block inserts 4 spaced equidistantly from one another.
  • the loads on each of the bolts 8 are measured or calculated experimentally or numerically with an equidistant arrangement. In particular, tensile loads on the bolt 8 in the longitudinal direction L and torques on the bolt 8 are determined or calculated. It has been found that the loads on the bolts 8 are different during operation. The loads on the bolts 8 on the pressure side and the suction side are different than the load on the Leading edge or trailing edge of the rotor blade 2. This finding is taken into account by changing the spacing of the bolts 8 from one another. Distances between adjacent bolts 8 are increased if the loads on the bolts 8 are small with an equidistant spacing. Distances are shortened or kept at a constant short distance when the load on the equidistantly spaced bolts 8 is high.
  • the rotor blade root 1 is fastened by means of the bolts 8, which have the external thread and which are screwed into the associated internal thread 7.
  • the bolts 8 can then be guided through the outer ring 9 of the rotor blade bearing 11 and inserted into the bore of the laminate.
  • the bolts 8 have a transverse hole, into which a transverse bolt, which holds the bolt in the laminate, is guided from the outside through the laminate of the rotor blade root 1 through a further transverse hole.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einer Rotornabe (12) mit wenigstens einem Rotorblattlager (11) mit einer ersten Anlagefläche und wenigstens einem Rotorblatt (2) mit einer zweiten Anlagefläche (3), das mittels Befestigungselementen (8) am Rotorblattlager (11) befestigt ist, und die erste und zweite Anlagefläche (3) liegen aneinander, wobei benachbarte Befestigungselemente (8) entlang der ersten und der zweiten Anlagefläche (3) verschiedene Abstände zueinander aufweisen und die Abstände in Sektoren kleinerer Belastung größer sind als in Sektoren größerer Belastung.

Description

Windkraftanlage mit Befestigungselementen für ein Rotorblatt und ein Verfahren zur
Herstellung einer Windkraftanlage
Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einer Rotornabe mit wenigstens einem Rotorblattlager mit einer ersten Anlagefläche und wenigstens einem Rotorblatt mit einer zweiten Anlagefläche, das mittels Befestigungselementen am Rotorblattlager befestigt ist, wobei die erste und zweite Anlagefläche aneinanderliegen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Windkraftanlage mit einer Rotornabe mit wenigstens einem Rotorblattlager mit einer ersten Anlagefläche und wenigstens einem Rotorblatt mit einer zweiten Anlagefläche, das mittels Befestigungselementen am Rotorblattlager befestigt ist, und die erste und zweite Anlagefläche liegen aneinander.
Windkraftanlagen weisen üblicherweise drei Rotorblätter auf. Die Rotorblätter umfassen jeweils eine Rotorblattwurzel mit einer Anlagefläche, die an einer Anlagefläche eines Rotorblattlagers anliegt. Das Rotorblattlager ist Teil einer Rotornabe, die Rotornabe ist ein drehbares Bauteil, das am Maschinenhaus der Windkraftanlage drehbar angebracht ist und an dem die drei Rotorblätter zum einen durch Drehung der Rotornabe um eine Längsachse der Rotornabe bzw. des Maschinenhauses drehbar sind; zum anderen ist jedes der Rotorblätter um seine eigene Längsachse am Rotorblattlager drehbar angebracht.
Aus der WO 2009/132612 A1 ist bekannt, dass ein Rotorblatt an einem Rotorblattlager mittels Bolzen befestigt ist. Die Bolzen sind durch einen Außenring des Rotorblattlagers geführt und in Innengewinde in Blockinserts an der Rotorblattwurzel des Rotorblattes eingeschraubt oder in Bohrungen im Laminat der Rotorblattwurzel eingeführt und durch Querbolzen in Form eines Ikea-Verschlusses verriegelt.
Im Stand der Technik sind äquidistant voneinander beabstandete Rotorblattinserts auch aus der WO 03/057457 A1 bekannt.
Aus der EP 3 121 441 B1 ist ein Rotorblatt mit voneinander unterschiedlich weit beabstandeten Blockinserts bekannt. Das Rotorblatt hat den Nachteil, dass es nur eine sehr eingeschränkte Variabilität bezüglich der Verteilung der Blockinserts und damit der Tragfähigkeit erlaubt. Aufgrund der nicht kontinuierlichen Verteilung der Inserts kann es zu Überlastungen einzelner Blockinserts kommen bzw. müssen deutlich mehr Inserts verwendet werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Windkraftanlage zur Verfügung zu stellen, die gegenüber dem Stand der Technik hohen Windbelastungen standhält und dennoch kostengünstiger ist. Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer obengenannten Windkraftanlage zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Windkraftanlage durch eine eingangs genannte Windkraftanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.
Erfindungsgemäß weisen die benachbarten Befestigungselemente entlang der ersten und zweiten Anlagefläche verschiedene Abstände zueinander auf, und die Abstände in Sektoren kleinerer Belastungen sind größer als in Sektoren größerer Belastungen. Unter„Sektor“ wird hier ein Ringabschnitt der ersten bzw. zweiten Anlagefläche verstanden. Die Abstände benachbarter Befestigungselemente werden erfindungsgemäß entlang der beiden aneinanderliegenden Anlageflächen bzw. entlang eines Umfanges des Rotorblattlagers unterschiedlich gewählt und zwar dahingehend, dass in Sektoren kleinerer Belastung die Abstände der benachbarten Befestigungselemente größer gewählt werden als in Sektoren größerer Belastung. Vorzugsweise weisen die Befestigungselemente in sich diametral gegenüberliegenden Abschnitten der Rotorblattwurzel einen geringeren Abstand voneinander auf als in Abschnitten, die um 90° versetzt dazu angeordnet sind. Es wurde festgestellt, dass die Belastungen sich entlang des Umfanges der Rotorblattwurzel je nach Rotorblatttyp und auch Auslegung der Windkraftanlage, z. B. in Abhängigkeit vom Aufstellungsort, unterschiedlich verteilen. Vorteilhafterweise stellt sich aber in der Regel eine Verteilung dahingehend ein, dass Belastungen in sich an der Rotorblattwurzel diametral gegenüberliegenden Abschnitten höher sind als in anderen Abschnitten, insbesondere in Abschnitten die entlang des Umfanges der Rotorblattwurzel um etwa 90° versetzt dazu angeordnet sind.
Die Befestigungselemente weisen günstigerweise einen Abstand voneinander auf, der über den Umfang der Rotorblattwurzel zweimal kontinuierlich oder in Stufen ansteigt und wieder abnimmt.
Besonders bevorzugt weisen die Befestigungselemente an einer Vorderkante oder Hinterkante des Rotorblattes einen geringeren Abstand voneinander auf als an einer Saugseite oder einer Druckseite des Rotorblattes. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die
Befestigungselemente in Abschnitten zwischen Vorderkante und Saugseite sowie zwischen Hinterkante und Druckseite einen geringeren Abstand voneinander auf als an einer Saugseite oder einer Druckseite des Rotorblattes. Es wurde festgestellt, dass die Belastung für bestimmte Rotorblätter insbesondere an der Druckseite und der Saugseite des Rotorblattes besonders hoch ist, so dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Befestigungselemente an der Druckseite und der Saugseite des Rotorblattes einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als an einer Vorderkante oder Hinterkante des Rotorblattes.
Es wurde darüber hinaus festgestellt, dass für andere Rotorblätter die Belastung insbesondere an der Vorderkante oder Hinterkante des Rotorblattes besonders hoch ist, so dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Befestigungselemente an der Vorderkante oder Hinterkante des Rotorblattes einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als an der Druckseite und der Saugseite des Rotorblattes.
Für wiederum andere Rotorblätter wurde festgestellt, dass die Belastung insbesondere im Bereich zwischen der Vorderkante und der Saugseite sowie zwischen der Hinterkante und der Druckseite des Rotorblattes besonders hoch ist, so dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Befestigungselemente in diesen Bereichen einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als an der Druckseite und der Saugseite des Rotorblattes.
Je nachdem ob die Anstrengungen der Struktur des Rotorblattes durch Extremlasten oder durch zyklische Last höher sind, kann die Verteilung der Blockinserts der Verteilung der jeweiligen Lasten angepasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Befestigungselemente Bolzen auf, die zwischen Rotorblattlager und Rotorblattwurzel verlaufen. Die Bolzen sind die eigentlichen Verbindungselemente zwischen der Rotornabe und dem Rotorblatt.
Vorzugsweise sind die Bolzen durch einen Außenring des Rotorblattlagers geführt. Der Außenring des Rotorblattlagers ist drehbar um einen Innenring des Rotorblattlagers gelagert. Die Bolzen sind in einem Innengewinde eines Blockinserts der Rotorblattwurzel eingeschraubt. Die Bolzen weisen dafür vorzugsweise ein Außengewinde auf und die Blockinserts das Innengewinde.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung gehen die Bolzen durch einen Außenring des Rotorblattlagers, und sie sind jeweils in eine Längsbohrung in der Laminatwandung der Rotorblattwurzel eingeführt. Die Bolzen weisen jeweils eine Querbohrung auf, und die Rotorblattwurzel weist an jeder Längsbohrung eine zugehörende Querbohrung auf, die jeweils in die zugehörende Längsbohrung hineingeführt ist, so dass der in die Längsbohrung eingeführte Bolzen durch einen Querbolzen, der durch die Querbohrung in der Laminatwandung und die Querbohrung im Bolzen geführt ist, festgeschraubt werden kann. Diese Anschlussform ist auch als Ikea-Verschluss bekannt. Vorzugsweise sind die Bolzen durch einen Innenring des Rotorblattlagers geführt. Der Innenring des Rotorblattlagers ist drehbar um einen Außenring des Rotorblattlagers gelagert. Die Bolzen sind in einem Innengewinde eines Blockinserts der Rotorblattwurzel eingeschraubt. Die Bolzen weisen dafür vorzugsweise ein Außengewinde auf und die Blockinserts das Innengewinde.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung gehen die Bolzen durch einen Innenring des Rotorblattlagers, und sie sind jeweils in eine Längsbohrung in der Laminatwandung der Rotorblattwurzel eingeführt. Die Bolzen weisen jeweils eine Querbohrung auf, und die Rotorblattwurzel weist an jeder Längsbohrung eine zugehörende Querbohrung auf, die jeweils in die zugehörende Längsbohrung hineingeführt ist, so dass der in die Längsbohrung eingeführte Bolzen durch einen Querbolzen, der durch die Querbohrung in der Laminatwandung und die Querbohrung im Bolzen geführt ist, festgeschraubt werden kann. Diese Anschlussform ist auch als Ikea-Verschluss bekannt.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein eingangs genanntes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 erfüllt.
Das Verfahren und die nachfolgend aufgeführten Verfahren eignen sich zur Herstellung einer der obengenannten Windkraftanlagen. Die obengenannten Windkraftanlagen werden vorzugsweise durch das oben aufgeführte oder eines der nachfolgend aufgeführten Verfahren hergestellt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Windkraftanlage werden zunächst Belastungen der Befestigungselemente ermittelt, die entlang eines Umfanges einer Rotorblattwurzel des Rotorblattes gleichverteilt, vorzugsweise äquidistant verteilt sind. Es werden dann erfindungsgemäße Abstände zwischen Befestigungselementen bestimmt, indem die Abstände zwischen stärker belasteten Befestigungselementen kleiner gewählt werden als Abstände zwischen schwächer belasteten Befestigungselementen. Es wird somit eine Windkraftanlage mit den erfindungsgemäßen Abständen hergestellt.
Windkraftanlagen mit Befestigungselementen für das Rotorblatt an dem zugehörenden Rotorblattlager sind im Stand der Technik bekannt. Die Befestigungselemente sind entlang des Umfanges des Rotorblattlagers gleichverteilt. Numerisch oder auch durch Messsensoren können die Belastungen der Befestigungselemente, beispielsweise Zugbelastungen, aber auch Drehmomente, die auf die Befestigungselemente wirken, gemessen werden. Es werden die Belastungen in Betrieb in verschiedenen Belastungssituationen gemessen und Durchschnittsbelastungen oder jeweils die Höchstbelastung ermittelt. Es hat sich herausgestellt, dass die Belastungen, die auf die Befestigungselemente wirken, entlang des Umfanges der Anlagefläche des Rotorblattes unterschiedlich sind.
Je nach Rotorblatttyp sind Belastungen entlang des Umfanges der Rotorblattwurzel verschieden verteilt. Dieser Erkenntnis wird dadurch Rechnung getragen, dass die Abstände zwischen den Befestigungselementen entlang der weniger belasteten Sektoren vergrößert werden und die Abstände der Befestigungselemente entlang der höher belasteten Sektoren gleichbleiben, gegebenenfalls sogar verringert werden. Insgesamt ist es damit möglich, entlang des gesamten Umfanges der Rotorblattwurzel weniger Befestigungselemente zu benutzen, um das Rotorblatt mit einer gleichen zulässigen Maximalbelastung an dem Rotorblattlager zu befestigen. Das ist unter anderem darin begründet, dass die Befestigungselemente entlang der schwächer belasteten Sektoren im Stand der Technik überdimensioniert sind bzw. in zu großer Anzahl vorhanden sind und somit keinen zusätzlichen belastungssteigernden Effekt erzielen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in zwei Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rotorblattwurzel,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rotornabe.
Eine in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Rotorblattwurzel 1 ist an einem rotornabenseitigen Ende eines Rotorblattes 2 vorgesehen. Das Rotorblatt 2 ist entlang seiner Außenwandung und auch Innenwandung am rotornabenseitigen Ende im Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung L kreisrund ausgebildet. Die Rotorblattwurzel 1 ist ein Laminatbauteil mit einer umlaufend gleichen Wandstärke d. Eine Stirnfläche der Rotorblattwurzel 1 , die hier als zweite Anlagefläche 3 bezeichnet wird, wird durch eine Abfolge von Blockinserts 4 und Abstandsbauteilen 6 ausgebildet. Die Blockinserts 4 weisen an ihrer Stirnfläche mittig ein Innengewinde 7 auf. Die Blockinserts 4 sind in Längsrichtung L länglich ausgebildet und in die Wandung der Rotorblattwurzel 1 eingeklebt. Zwischen benachbarten Blockinserts 4 sind ein, zwei oder mehrere Abstandsbauteile 6 vorgesehen, günstigerweise ist zwischen benachbarten Blockinserts 4 genau eines der Abstandsbauteile 6 vorgesehen, das zum einen der Kreisform der zweiten Anlagefläche 3 angepasst ist, das also an seiner Rotorblattaußenseite länger ausgebildet ist als an seiner Rotorblattinnenseite, zum anderen sind die Abstandsbauteile 6 aber auch untereinander mit unterschiedlichen sektorförmigen Querschnitten ausgebildet. Insbesondere weisen die Abstandsbauteile 6 eine entlang des Umfanges der Rotorblattwurzel 1 bei gleichem radialen Abstand von einem Mittelpunkt M der Rotorblattwurzel 1 unterschiedliche Breite auf, so dass durch Wahl verschieden breiter Abstandsbauteile 6 der Abstand zwischen den benachbarten Blockinserts 4 veränderbar ist.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die Abstände der Blockinserts 4 und damit die Abstände der Innengewinde 7 an der Druckseite der Rotorblattwurzel 1 und an der Saugseite der Rotorblattwurzel 1 geringer als an der Vorderkante und der Hinterkante der Rotorblattwurzel 1 .
In die Blockinserts 4 werden Bolzen 8 mit einem Außengewinde eingeschraubt. Die Bolzen 8 sind durch einen Außenring 9 eines Rotorblattlagers 1 1 einer Rotornabe 12 geführt.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Rotornabe 12 mit drei Rotorblattlagern 1 1 . Jedes Rotorblattlager 1 1 weist einen Innenring 13 und den Außenring 9 auf, wobei der Außenring 9 um den Innenring 13 in beide Richtungen frei rotierbar ist. Eine Außenfläche des Außenringes 9 bildet eine erste Anlagefläche aus, die an der zweiten Anlagefläche 3 anliegt. Durch den Außenring 9 sind Bohrungen 14 geführt, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Bohrungen 14 ebenfalls entlang des Umfanges unterschiedlich ist. Durch jede der Bohrungen 14 ist einer der Bolzen 8 mit dem Außengewinde an seinem freien Ende geführt. Jeder Bolzen 8 ist dazu bestimmt, in eines der Innengewinde 7 eines der Blockinserts 4 eingeschraubt zu werden. Die Abstände aller benachbarter Bolzen 8 sind somit exakt den Abständen der Innengewinde 7 der zugehörenden benachbarten Blockinserts 4 angepasst; die durch die Bolzen 8 gebildete Maske entspricht der durch die Blockinserts 4 gebildeten Maske, so dass das Rotorblatt 2 mit seiner Rotorblattwurzel 1 auf das Rotorblattlager 1 1 in einer vorgegebenen relativen Position gesetzt werden kann und in das Innengewinde 7 jedes Blockinserts 4 genau ein Außengewinde eines der Bolzen 8 einschraubbar ist.
Die Abstände der Bolzen 8 voneinander, insbesondere die Abstände benachbarter Bolzen 8 voneinander, werden numerisch oder experimentell bestimmt.
In alternativen Ausführungsformen sind Innenring und Außenring vertauscht.
Herkömmliche Windkraftanlagen weisen üblicherweise Rotorblattlager 1 1 und zugehörende Rotorblattwurzeln 1 auf, die äquidistant voneinander beabstandete Bolzen 8 bzw. äquidistant voneinander beabstandete Blockinserts 4 aufweisen. Experimentell oder auch numerisch werden die Belastungen an jedem einzelnen der Bolzen 8 bei einer äquidistanten Anordnung gemessen bzw. berechnet. Insbesondere werden Zuglasten am Bolzen 8 in der Längsrichtung L und Drehmomente am Bolzen 8 ermittelt bzw. errechnet. Es hat sich herausgestellt, dass die Belastungen der Bolzen 8 während des Betriebes unterschiedlich sind. Die Belastungen der Bolzen 8 an der Druckseite bzw. der Saugseite sind anders als die Belastung an der Vorderkante oder Hinterkante des Rotorblattes 2. Dieser Erkenntnis wird dadurch Rechnung getragen, dass die Abstände der Bolzen 8 voneinander geändert werden. Abstände benachbarter Bolzen 8 werden vergrößert, wenn die Belastungen der Bolzen 8 bei äquidistanter Beabstandung klein sind. Abstände werden verkürzt oder auf einem gleichbleibend kurzen Abstand gehalten, wenn die Belastung der äquidistant voneinander beabstandeten Bolzen 8 hoch ist.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist die Rotorblattwurzel 1 mittels der Bolzen 8 befestigt, die das Außengewinde aufweisen und die in das zugehörende Innengewinde 7 geschraubt sind. Es gibt aber auch noch andere Ausführungsformen des Rotorblattes 2. Insbesondere kann in das Laminat direkt eine Bohrung ohne Innengewinde eingefügt werden, und die Bolzen 8 können dann durch den Außenring 9 des Rotorblattlagers 1 1 geführt werden und in die Bohrung des Laminates eingeführt werden. Die Bolzen 8 weisen ein Querloch auf, in das von außen durch das Laminat der Rotorblattwurzel 1 durch ein weiteres Querloch ein Querbolzen geführt wird, der den Bolzen im Laminat hält. Hinsichtlich der Abstände der Bolzen 8 entlang des radialen Umfanges der Rotorblattwurzel 1 voneinander gilt für diese Ausführungsform sinngemäß das oben Gesagte genauso.
Bezugszeichenliste
I Rotorblattwurzel
2 Rotorblatt
3 zweite Anlagefläche
4 Blockinserts
6 Abstandsbauteile
7 Innengewinde
8 Bolzen
9 Außenring
I I Rotorblattlager
12 Rotornabe
13 Innenring
14 Bohrung
d Wandstärke
L Längsrichtung
M Mittelpunkt

Claims

Patentansprüche
1. Windkraftanlage mit einer Rotornabe (12) mit wenigstens einem Rotorblattlager (1 1 ) mit einer ersten Anlagefläche und wenigstens einem Rotorblatt (2) mit einer zweiten Anlagefläche (3), das mittels Befestigungselementen (8) am Rotorblattlager (1 1 ) befestigt ist, und die erste und zweite Anlagefläche (3) liegen aneinander,
dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Befestigungselemente (8) entlang der ersten und der zweiten Anlagefläche (3) verschiedene Abstände zueinander aufweisen und die Abstände in Sektoren kleinerer Belastung größer sind als in Sektoren größerer Belastung.
2. Windkraftanlage nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (8) in sich diametral gegenüberliegenden Abschnitten der Rotorblattwurzel einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als in Abschnitten, die um 90° versetzt dazu angeordnet sind.
3. Windkraftanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (8) an einer Vorderkante oder Hinterkante des Rotorblattes (2) einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als an einer Saugseite oder einer Druckseite des Rotorblattes (2).
4. Windkraftanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (8) in Abschnitten zwischen Vorderkante und Saugseite sowie zwischen Hinterkante und Druckseite einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als an einer Saugseite oder einer
Druckseite des Rotorblattes (2).
5. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (8) einen Abstand voneinander aufweisen, der über den Umfang der Rotorblattwurzel zweimal kontinuierlich oder in Stufen ansteigt und wieder abnimmt.
6. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente Bolzen (8) aufweisen, die zwischen Rotorblattlager (1 1 ) und Rotorblattwurzel (1 ) verlaufen.
7. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (8) durch einen Außenring des
Rotorblattlagers (1 1 ) geführt sind und jeweils in einem Blockinsert (4) der
Rotorblattwurzel (1 ) eingeschraubt sind.
8. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (8) durch einen Innenring des
Rotorblattlagers (1 1 ) geführt sind und jeweils in einem Blockinsert (4) der
Rotorblattwurzel (1 ) eingeschraubt sind.
9. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (8) durch den Außenring (9) des
Rotorblattlagers (1 1 ) geführt sind und jeweils in eine Bohrung der Rotorblattwurzel eingeführt sind und jeweils eine Querbohrung aufweisen, in die jeweils ein durch eine Querbohrung in der Rotorblattwurzel (1 ) geführter Querbolzen geschraubt ist.
10. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen (8) durch den Innenring (9) des
Rotorblattlagers (1 1 ) geführt sind und jeweils in eine Bohrung der Rotorblattwurzel eingeführt sind und jeweils eine Querbohrung aufweisen, in die jeweils ein durch eine Querbohrung in der Rotorblattwurzel (1 ) geführter Querbolzen geschraubt ist.
1 1. Verfahren zur Herstellung einer Windkraftanlage mit einer Rotornabe (12) mit
wenigstens einem Rotorblattlager (1 1 ) mit einer ersten Anlagefläche (9) und wenigstens einem Rotorblatt (2) mit einer zweiten Anlagefläche (3), das mittels Befestigungselementen (8) am Rotorblattlager (1 1 ) befestigt ist, und die erste und zweite Anlagefläche (9, 3) liegen aneinander, indem
Belastungen der Befestigungselemente (8) ermittelt werden, die entlang eines Umfanges des Rotorblattlagers (1 1 ) gleichverteilt sind,
Abstände zwischen den Befestigungselementen (8) bestimmt werden, indem die Abstände zwischen stärker belasteten Befestigungselementen (8) kleiner gewählt werden als die Abstände zwischen schwächer belasteten Befestigungselementen (8) und eine Windkraftanlage mit den Abständen hergestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen benachbarten
Befestigungselementen (8) desto größer gewählt wird, je kleiner die Belastungen der benachbarten Befestigungselemente (8) ist.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung benachbarter Befestigungselemente (8) der größeren Belastung eines der beiden benachbarten Befestigungselemente (8) entspricht.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003057457A1 (en) 2002-01-11 2003-07-17 Lm Glasfiber A/S An embedding element to be embedded in the end part of a windmill blade, a method of producing such an embedding element as well as embedding of such embedding elements in a windmill blade
WO2009132612A1 (de) 2008-04-29 2009-11-05 Repower Systems Ag Verfahren zur fertigung eines blattanschlusses eines rotorblatts, ein blattanschluss und ein befestigungselement für einen blattanschluss
US20100290912A1 (en) * 2008-01-14 2010-11-18 Lm Glasfiber A/S Wind turbine blade and hub assembly
US20140140850A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 General Electric Company Variable bolt parameters for a wind turbine rotor blade
DE102013003634A1 (de) * 2013-03-05 2014-09-11 Nordex Energy Gmbh Windenergieanlagenrotorblatt mit einem Blattanschlussbereich
US20170022968A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 General Electric Company Rotor blade root assembly for a wind turbine
EP3121441B1 (de) 2015-07-22 2018-07-04 General Electric Company Rotorblattwurzelanordnung für eine windturbine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19733372C1 (de) * 1997-08-01 1999-01-07 Aloys Wobben Rotorblatt und Rotor einer Windenergieanlage
DE102014202459A1 (de) * 2014-02-11 2015-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Verbindungselement zum Verbinden einer Lagereinrichtung eines mit einer Rotornabe einer Windturbine zu verbindenden Rotorblatts mit einem Montageflansch der Rotornabe

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003057457A1 (en) 2002-01-11 2003-07-17 Lm Glasfiber A/S An embedding element to be embedded in the end part of a windmill blade, a method of producing such an embedding element as well as embedding of such embedding elements in a windmill blade
US20100290912A1 (en) * 2008-01-14 2010-11-18 Lm Glasfiber A/S Wind turbine blade and hub assembly
WO2009132612A1 (de) 2008-04-29 2009-11-05 Repower Systems Ag Verfahren zur fertigung eines blattanschlusses eines rotorblatts, ein blattanschluss und ein befestigungselement für einen blattanschluss
US20140140850A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 General Electric Company Variable bolt parameters for a wind turbine rotor blade
DE102013003634A1 (de) * 2013-03-05 2014-09-11 Nordex Energy Gmbh Windenergieanlagenrotorblatt mit einem Blattanschlussbereich
US20170022968A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 General Electric Company Rotor blade root assembly for a wind turbine
EP3121441B1 (de) 2015-07-22 2018-07-04 General Electric Company Rotorblattwurzelanordnung für eine windturbine

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