WO2025132003A1 - Rotorblattlagerung für unterwasserturbine - Google Patents

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WO2025132003A1
WO2025132003A1 PCT/EP2024/085984 EP2024085984W WO2025132003A1 WO 2025132003 A1 WO2025132003 A1 WO 2025132003A1 EP 2024085984 W EP2024085984 W EP 2024085984W WO 2025132003 A1 WO2025132003 A1 WO 2025132003A1
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rotor hub
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Marcel Alfred Memmel
Matthias Hofmann
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Definitions

  • the present invention relates to a rotor blade bearing arrangement for an underwater turbine according to the preamble of claim 1, as well as a rotor hub arrangement with such a rotor blade bearing arrangement.
  • the rotor blades of underwater turbines are typically attached to a rotor hub and can be mounted so they can rotate relative to the rotor hub. By rotating or pivoting the rotor blades, the drive power can be varied. Furthermore, the rotor blade pitch control rotates the rotor blades in such a way that no torque is transferred from the rotor blades to the rotor hub, allowing the turbine to come to a complete standstill. In some designs, the blade pitch control is used to adapt to changing water flow directions without having to rotate the entire underwater turbine.
  • the advantage of the modular design is the simplified assembly of the bearing units, as this can be carried out outside the rotor hub housing with good accessibility and, as mentioned above, can be inserted into the rotor hub pre-adjusted and pre-loaded.
  • the individual modules can also be replaced very quickly for service work and in the event of damage.
  • the first and/or second plain bearing is fluid-lubricated, wherein the fluid is preferably a corrosion-inhibiting fluid, in particular deionized and/or demineralized water.
  • Fluid lubrication of the plain bearings enables a further reduction of friction on the sliding surfaces and can simultaneously provide cooling.
  • a special form of fluid lubrication can also be provided, namely lubrication with water.
  • seawater can also be used. If seawater is used, a complex seawater seal can be dispensed with, since it is precisely desired that seawater enters the space between the rotor blade shaft and the rotor hub housing section in order to lubricate the plain bearings arranged there.
  • seawater is relatively corrosive, it is preferable to perform fluid lubrication with a corrosion-inhibiting fluid.
  • deionized and/or demineralized water is particularly suitable.
  • the lubricating fluid should have a density similar to water.
  • a further aspect of the present application is therefore directed to a rotor hub assembly for an underwater turbine having a rotor hub housing that is designed to be non-rotatably connected to a main rotor shaft for driving a generator, and is designed to accommodate and rotatably support at least one rotor blade shaft, wherein a rotor blade bearing assembly as described above is used to support the rotor blade shaft.
  • the rotor hub assembly in turn, is usually non-rotatably connected to a main rotor shaft, which in turn drives a generator to generate electricity. It is particularly preferred if the interior of the rotor hub housing is flooded with a fluid that simultaneously serves as a lubricant for the plain bearings.
  • the fluid has a density similar to water, or if the fluid is water, in particular sea water, but preferably deionized and demineralized water.
  • a relatively simple sealing arrangement is arranged between the rotor blade shaft and the rotor hub housing.
  • a sealing arrangement can be a sealing arrangement that merely fulfills a dirt-retaining function to protect the plain bearings and drive components from dirt particles.
  • the sealing arrangement can also be a sealing arrangement with a pressure-equalizing function, which ensures that, in the event of negative or positive pressure in the rotor hub housing, Pressure equalization with the environment can occur. This minimizes wear on the seal, as it does not have to work against pressure.
  • the rotor hub assembly comprises at least two opposing rotor blades, which are attached to rotor blade shafts, which in turn are each supported and attachable by means of the rotor blade bearing assembly.
  • the rotor blade shafts each have a first seaward end, which can be attached to the rotor blade in a rotationally fixed manner, and a second rotor hub-side end, which projects into an interior of the rotor hub.
  • the opposing rotor blade shafts are arranged in the rotor hub with the aid of the rotor blade bearing assembly in such a way that a diameter X of a circle described by the rotor hub-side ends of the rotor blade shafts and a diameter Y of a circle described by the seaward ends of the rotor blade shafts satisfy the following relationship:
  • a so-called spinner is also arranged on the rotor hub, which is designed to improve the flow dynamics of the turbine.
  • a spinner is a streamlined fairing mounted in the center of the rotor hub. Spinners make the turbine more streamlined overall, thereby reducing flow resistance and smoothing the flow path.
  • the spinner can also be designed to accommodate drive components of the rotor blade adjustment system, for example, the geared motor for the bevel gear drive or the linear drive for the.
  • the rotor hub arrangement and/or the underwater turbine as a whole is also protected against corrosion by providing a corrosion-protective coating and/or at least one sacrificial anode.
  • Fig. 1 to Fig. 23 schematic sectional views of various different preferred embodiments of an underwater turbine.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an underwater turbine 1.
  • the underwater turbine 1 comprises, as its main components, a rotor hub 2, which is designed to support and support rotor blades 4, as well as a rotor main shaft 6, which is rigidly connected to the rotor hub 2 and extends into a nacelle 8, in which a generator 10 for power generation is accommodated.
  • the rotor main shaft 6 can be attached to the rotor hub 2, for example, by means of fastening means, in particular screws 5.
  • the rotor blades 4 are subjected to a water current, thereby causing the rotor hub 2 to rotate.
  • Rotor 12 can be attached directly to the main rotor shaft 6, but it is also possible for a gearbox (not shown) to be arranged between the main rotor shaft 6 and the generator 10, which converts the slow rotation of the main rotor shaft 6 into a fast rotation for power generation.
  • the bearing units 14, 16 are particularly designed to accommodate axial and radial loads.
  • the main rotor shaft 6 can be mounted on axial and radial bearing units.
  • a two-bladed rotor which has two opposing rotor blades 4-1; 4-2.
  • Figures 2 to 23 show various details and embodiments of the underwater turbine 1.
  • Figures 2 to 5 show various basic designs of a rotor hub assembly 200.
  • the rotor hub assembly 200 typically comprises a rotor hub housing 202 into which a rotor blade shaft 204 is inserted.
  • the rotor blade shafts 204-1, 204-2 each have a seaward end 207 and a rotor hub end 208.
  • the seaward end 206 is designed to be connected to the actual rotor blades 4, while the rotor hub end 208 projects into an interior space 210 of the rotor hub assembly 200 and is designed to be connected to a preferably central rotor blade twisting device 300.
  • the rotor blade shafts 204 are rotatably mounted relative to the housing 202 of the rotor hub 2 by means of a rotor blade bearing assembly 214.
  • the rotor blade shafts 204 themselves define a length L of the rotor blade shaft 204 between their seawater-side end 207 and their rotor hub-side end 208.
  • the two rotor hub-side ends 208-1 and 208-2 and the two seawater-side ends 207-1, 207-2 are in turn spaced apart by a distance X and Y, respectively. If more than two rotor blades are present, the rotor hub-side ends 207 and the seawater-side ends 208 each lie on a circle with a diameter X and Y, respectively.
  • the rotor blade bearing assembly 214 further comprises a first offshore bearing unit 220 and a second rotor hub-side bearing unit 230.
  • the bearing units 220 and 230 can be designed as rolling bearing units 221, 231, as shown in Figures 2 to 5. However, it is also possible, as shown in Figures 6 to 8, to design the bearing units 214 as plain bearing units 225; 235.
  • bearing units 220; 230 are designed as rolling bearings 221; 231, they each have an inner ring 222; 232 and an outer ring 223; 233, which define a bearing interior between them in which rolling elements 224; 234 are arranged.
  • the rolling elements 224; 234 can optionally be guided in a rolling bearing cage (not shown).
  • bearing units 220; 230 are designed as plain bearings 225; 235, plain bearing bushes 226; 236 can be provided, which ensure particularly good plain bearing support.
  • the inner diameters d11, d21 are typically dimensioned such that they overlap with an outer diameter of the rotor blade shaft 204, so that the bearing inner rings 222, 232 or the plain bearing bushings 226; 236 can be fastened to the rotor blade shaft 204 with a press fit.
  • the bearing outer rings 223, 233 are non-rotatably mounted on a rotor hub housing section 252; 262.
  • the rotor hub housing section 252 can be designed as an integral component of the rotor hub housing 202 (see, for example, Figs. 2 and 3), but it is also possible for the rotor hub housing section 262 to be a separate housing section that is connected to the rotor hub housing by means of fastening means 264 (see, for example, Figs. 4 and 5).
  • an inner diameter of the rotor hub housing from section 252, 262 is usually dimensioned such that it has an overlap with an outer diameter of the bearing outer rings 223, 233 or the plain bearing bushes 226; 236, so that the bearing outer rings 223, 233 or the plain bearing bushes 226; 236 can be fastened with a press fit in the rotor hub housing section 252; 262.
  • the rotor hub assembly 200 has a preferably dynamic seawater sealing assembly 240 which is designed to seal a gap 242 between the rotor blade shaft 204 and the housing 202 in order to prevent water from entering the interior of the rotor hub 2.
  • the first bearing unit 220 and the second bearing unit 230 are furthermore arranged in a specific bearing spacing W, measured from the center of the bearing unit (see Figs. 2, 3 and 6, 7).
  • the bearing spacing W is set in relation to the inner diameter dli of the inner bore 227 of the offshore bearing unit 220, so that 0.8*dli ⁇ W ⁇ 2*dli, preferably l*dli ⁇ W ⁇ l.5*dli.
  • This also makes it possible to compensate for the possible thermal growth of the rotor blade shaft 204, as well as the ring growth of the warm bearing inner rings 222 compared to the colder bearing outer rings 223, in rolling bearings 221; 231, particularly in tapered roller bearings, which ensures jam-free operation of the bearing units 220, 230. Furthermore, this also makes it possible to counteract a loss of preload in the bearing arrangement—provided the bearing units 220, 230 are installed with a preload, as is common with tapered roller bearings, for example.
  • the special spaced arrangement of the bearing units 220, 230 further allows the rotor blade shaft 204 to be longer and thus extend further into the interior 210 of the rotor hub 2. Furthermore, the diameter of the rotor blade shaft 204 can be reduced, since the forces exerted by the rotor blade 4 on the rotor blade shaft 204 and on the bearings 220, 230 are distributed over a longer distance.
  • the smaller shaft diameter allows the seawater-side seal assemblies 240, which seal the rotor hub, to also have a smaller diameter. This reduces the relative movement of the seals, which contributes to the overall slower wear of the seals.
  • a length L of the rotor blade shaft 204 is adapted such that a distance X of the rotor hub-side ends 208-1, 208-2 of two opposing rotor blade shafts 204-1, 204-2 and a distance of the seawater-side ends 207-1, 207-2 of the opposing rotor blade shafts 204-1, 204-2 (or alternatively the diameters X, Y of the circles described by the corresponding ends 208 and 207, respectively) satisfy the following relationship: X: Y ⁇ 6: 1.
  • Fig. 6 shows an embodiment in which, analogous to an O-arrangement of a tapered roller bearing, tapered plain bearing bushes are used, which are also arranged in an O-arrangement.
  • the rotor blade shaft 204 can have a tapered plain bearing bush receiving surface (or sliding surface) 205; however, it is also possible for an additional bearing element, such as an inner ring 286, to be arranged on the rotor blade shaft 204.
  • This bearing element supports the tapered plain bearing bush 236 or serves as a sliding surface for the tapered plain bearing bush.
  • the angle of attack of the tapered plain bearing arrangement is again selected such that force can be introduced into the reinforcing ribs 250.
  • the plain bearing bushings 226, 236 can also form cylindrical sliding surfaces, as shown in Fig.
  • crank disc Connecting rod-rotor blade shaft connecting element; crank disc

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Abstract

Offenbart wird Rotorblattlageranordnung (214) für eine Unterwasserturbine (1), wobei die Rotorblattlageranordnung (214) dazu ausgelegt ist, eine Rotorblattwelle (204) drehbar in einem Rotornabengehäuse (202) zu lagern, wobei die Rotorblattwelle (204) ein seeseitiges Ende (207), das dazu ausgelegt ist drehfest mit einem Rotorblatt (4) verbunden zu werden, und ein rotornabenseitiges Ende (208), das dazu ausgelegt ist von einer Rotornabe (2) aufgenommen zu werden, aufweist, und wobei die Rotorblattlageranordnung (214) die Rotorblattwelle (204) und eine erste seeseitige Lagereinheit (220) und eine zweite rotornabenseitige Lagereinheit (230) aufweist, wobei die erste und die zweite Lagereinheit (220; 230) voneinander in einem Abstand W angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Lagereinheit (220; 230) als Gleitlager (225; 235) ausgebildet sind, die jeweils eine innere Gleitfläche (282; 292) und eine äußere Gleitfläche (281; 291) aufweisen, wobei die innere Gleitfläche (292) des ersten Gleitlagers (225) an dem seeseitigen Ende (207) der Rotorblattwelle (204) ausgebildet ist und die innere Gleitfläche (282) des zweiten Gleitlagers (235) an dem rotornabenseitigen Ende (208) der Rotorblattwelle (204) ausgebildet ist, und wobei die äußeren Gleitflächen (281; 291) des ersten und des zweiten Gleitlagers (225; 235) von einem Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262) ausgebildet sind, wobei der Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262) hohlrohrförmig ausgeformt ist und ein seeseitiges Ende (255), an dem die Gleitschicht (291) für das erste Gleitlager (225) ausgebildet ist, und ein rotornabenseitiges Ende (254), an dem die Gleitschicht (281) für das zweite Gleitlager (235) ausgebildet ist, aufweist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Rotorblattlagerung für Unterwasserturbine
Technisches Gebiet
Vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorblattlageranordnung für eine Unterwasserturbine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie eine Rotomabenanordnung mit einer solchen Rotorblattlageranordnung.
Technischer Hintergrund
Rotorblätter von Unterwasserturbinen sind üblicherweise an einer Rotornabe befestigt und können bezüglich der Rotornabe drehbar gelagert sein. Durch Verdrehen, beziehungsweise Verschwenken der Rotorblätter kann die Antriebsleistung variiert werden. Darüber hinaus dient die Rotorblattverstellung dazu, die Rotorblätter derart zu drehen, dass kein Drehmoment von den Rotorblättern in die Rotornabe eingeleitet wird, und damit die Turbine insgesamt zum Stillstand kommen kann. In einigen Ausführungen wird die Blattverstellung genutzt, um sich an wechselnde Wasserströmungsrichtungen anpassen zu können, ohne dass die gesamte Unterwasserturbine gedreht werden muss.
Die von den Rotorblättern induzierten Lasten, insbesondere das hohe Biegemoment, führen jedoch zu einer hohen Belastung der Rotorblattlager, und damit zu einem hohen Risiko von Schäden an den Rotorblattlagern, was wiederum zu langen Ausfallzeiten der Turbine führt. Darüber hinaus wirken aufgrund des Wasserdrucks gewaltige Kräfte auf die Blattlager ein.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Rotorblattlageranordnung bereitzustellen, die hohen Belastungen während der Betriebsdauer standhalten kann. Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Rotorblattlageranordnung gemäß Patentanspruch 1, sowie eine Rotornabe gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Im Folgenden wird eine Rotorblattlageranordnung für eine Unterwasserturbine vorgestellt, wobei die Rotorblattlageranordnung dazu ausgelegt ist, eine Rotorblattwelle drehbar in einem Rotomabengehäuse zu lagern. Die Rotorblattwelle weist ein seeseitiges Ende, das dazu ausgelegt ist, drehfest mit einem Rotorblatt verbunden zu werden, und ein rotomabenseitiges Ende, das dazu ausgelegt ist, von einer Rotornabe aufgenommen zu werden, auf. Die Rotorblattlageranordnung umfasst die Rotorblattwelle, eine erste seeseitige Lagereinheit und eine zweite rotomabenseitige Lagereinheit, wobei die erste und die zweite Lagereinheit voneinander in einem Abstand W angeordnet sind.
Um eine Rotorblattlageranordnung bereitzustellen, die den hohen Belastungen und den großen Temperaturunterscheiden standhält, wird vorgeschlagen, dass die erste und die zweite Lagereinheit als Gleitlager ausgebildet sind, die jeweils eine innere Gleitfläche und eine äußere Gleitfläche aufweisen, wobei die innere Gleitfläche des ersten Gleitlagers an dem seeseitigen Ende der Rotorblattwelle ausgebildet ist und die innere Gleitfläche des zweiten Gleitlagers an dem rotornabenseitigen Ende der Rotorblattwelle ausgebildet ist, und wobei die äußeren Gleitflächen des ersten und des zweiten Gleitlagers von einem Rotornabengehäuseabschnitt ausgebildet sind, wobei der Rotornabengehäuseabschnitt hohlrohrförmig ausgeformt ist und ein seeseitiges Ende, an dem die Gleitschicht für das erste Gleitlager ausgebildet ist, und ein rotomabenseitiges Ende, an dem die Gleitschicht für das zweite Gleitlager ausgebildet ist, aufweist.
Die Rotornabe selbst weist vorzugsweise ein Rotornabengehäuse auf, das einen Innenraum definiert. Um die Gehäusewand möglichst dünn auszugestalten, aber dennoch eine hohe Steifigkeit zu erreichen, so dass die Unterwasserturbine auch hohen Wasserdrücken und Rotorblattlasten standhalten kann, kann das Rotomabengehäuse weiterhin mit Versteifungsrippen verstärkt werden, die in dem Innenraum angeordnet sind und die strukturelle Stabilität des Rotomabengehäuses verstärken. Darüber hinaus kann, wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, in dem Rotomabengehäuse eine Montageöffnung vorgesehen sein, die eine Zugänglichkeit zu dem Innenraum der Rotornabe gewährleistet. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Rotornabengehäuse einen holrohr- förmigen Rotornabengehäuseabschnitt auf, der integral mit dem Rotornabengehäuse ausgebildet ist und der dazu ausgelegt ist, mit den äußeren Gleitflächen ausgestattet zu werden.
Alternativ wird deshalb ein Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, bei dem der Rotornabengehäuseabschnitt als ein von dem Rotornabengehäuse separater Gehäuseabschnitt ausgebildet ist, der zusammen mit der Rotorblattlageranordnung und der Rotorblattwelle in ein Rotornabengehäuse einbaubar ist. Der Rotornabengehäuseabschnitt wird dann beispielsweise mittels Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben an dem Rotornabengehäuse befestigt. Alternativ kann der Rotornabengehäuseabschnitt auch in eine entsprechend ausgestaltete Aufnahme am Rotornabengehäuse eingepresst werden.
Dadurch ist die Rotorblattlageranordnung als Modul ausgeführt, das einfach in die Rotomabe eingesetzt wird. Das Modul weist vorzugsweise fertig eingestellte und/oder fertig vorgespannte Lagereinheiten auf und kann ohne weitere Einstellungen in die Rotornabe eingesetzt werden. Das Rotornabenlagermodul kann weiterhin, wie weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, auch eine Seewasserdichtung und/oder ggf. weitere Rotorblattwellenverstellkomponenten (z.B. Zahnräder) etc. aufweisen, die außerhalb der Rotornabe an der Rotorblattlageranordnung vormontiert werden und in einem weiteren Montageschritt als eine Einheit in die Rotornabe montiert werden. Der Vorteil der modularen Bauweise besteht in der vereinfachten Montage der Lagereinheiten, da diese außerhalb des Rotornabengehäuses mit guter Zugänglichkeit erfolgen kann, und, wie oben erwähnt, fertig eingestellt und vorgespannt in die Rotornabe eingesetzt werden können. Auch können die einzelnen Module für Servicearbeiten und im Schadenfall sehr schnell ausgetauscht werden.
Um eine ideale Kippsteifigkeit und damit eine hohe Belastbarkeit zu erzielen und gleichzeitig die Auswirkungen der thermischen Unterschiede in der Rotorblattlageranordnung zu kompensieren, wird vorgeschlagen, die erste Lagereinheit und die zweite Lagereinheit in einem Lagerabstand W derart zueinander beabstandet anzuordnen, dass für den Lagerabstand W gilt: O,8*D1 < W < 2*D1, vorzugsweise 1*D1 < W < 1,5*D1, wobei Dl einen Durchmesser der Rotorblattwelle an dem Ort der ersten seeseitigen Lagereinheit angibt. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die erste Lagereinheit einen größeren Lagerdurchmesser auf als die zweite Lagereinheit. Durch die kleinere Ausführung der zweiten Lagereinheit kann diese kostengünstiger hergestellt werden und die Montage der ersten Lagereinheit auf die Welle wird vereinfacht.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist zumindest eine der Gleitflä- chen eine Gleitbeschichtung auf. Da üblicherweise sowohl die Rotorblattwelle als auch der Rotomabengehäuseabschnitt aus Stahl gefertigt ist, würde bei den als Gleitlager ausgebildeten Lagereinheiten eine Stahl-Stahl-Gleitpaarung vorliegen, die relativ schlechte Gleiteigenschaften hat. Ist dagegen eine der Gleitflächen mit einer Gleitbeschichtung beschichtet, kann dies die Gleitfähigkeit deutlich verbessern. Besonders bevorzugt ist dabei eine Gleitbeschichtung mit einem Kunststoff oder einem Faserverbundmaterial, wobei das Faserverbundmaterial insbesondere Gleitfasern aufweist. Der Kunststoff oder das Faserverbundmaterial kann insbesondere PTFE als Gleitmaterial umfassen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist mindestens ein Gleitlager radiale Gleitflächen auf, die keglig ausgebildet sind. Dadurch kann auch bei Gleitlagern eine Lageranordnung bereitgestellt werden, die eine O-Anordnung zeigt. Dadurch kann eine hohe Biegesteifigkeit erreicht werden und eine verbesserte Krafteinleitung von der Rotorwelle über die Lagereinheit in die Rotornabe und/oder eine an der Rotornabe ausgebildeten Versteifungsrippe. Die Idee des stetigen Kraftflussverlaufs ist ebenso an der Kontur von möglichen inneren Versteifungsrippen ausgeführt, die an dem Rotornabengehäuse ausgebildet sind. Auch hier kann dann eine Kraftflussübertragung von der Rotorblattwelle auf das innere Lager und dann über die speziell geformten Versteifungsrippen auf die äußere Kontur der Nabe erfolgen. Die theoretischen Kraftlinien vereinen sich am Flanschanschluss zwischen Rotomabe und Rotorhauptwelle und werden hier in die Umgebungskonstruktion (Rotorhauptwelle) eingebracht.
Alternativ weist mindestens ein Gleitlager radiale Gleitflächen auf, die zylindrisch ausgebildet sind. Diese Art von Gleitlagern lässt sich besonders einfach und gut herstellen, da an Rotorblattwelle bzw. an dem Rotornabengehäuseabschnitt lediglich zylindrische Gleitflächen mit einem einzigen Durchmesser ausgebildet werden müssen und nicht darauf geachtet werden muss, dass die Neigungswinkel der Gleitflächen exakt aufeinander abgestimmt sind. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rotorblattwelle an ihrem seeseitigen Ende eine Anschlagsstufe mit einer ersten seeseitigen ringförmigen axialen Gleitfläche auf, die mit einer an dem Rotomabengehäuseabschnitt ausgebildeten ersten komplementären ringförmigen axialen Gleitfläche zusammenwirkt.
Alternative oder zusätzlich kann die Rotorblattwelle auch an ihrem rotornabenseitigen Ende eine Anschlagsstufe aufweisen, die dazu ausgelegt ist, mit einem ein- oder mehrteiligen Befestigungsring, insbesondere einer Wellenmutter mit Anlauf scheibe, zusammenzuwirken, um die Rotorblattwelle in dem Rotornabengehäuseabschnitt mit einer definierten Einbaulage zu befestigen, wobei der Befestigungsring eine zweite rotomabenseitige ringförmige axiale Gleitfläche aufweist, die mit einer an dem Rotornabengehäuseabschnitt ausgebildeten zweiten komplementären ringförmigen axialen Gleitfläche zusammenwirkt.
Beide Anschlagsflächen dienen dazu, die Rotorblattwelle in einer bestimmten Position hinsichtlich dem Rotornabengehäuseabschnitt und damit in einer bestimmten Lage in der Rotornabe zu sichern. Dadurch kann eine exakte Ausrichtung der Komponenten erfolgen, was für die Anbindung an einen Antriebsmechanismus erforderlich ist.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die inneren Gleitflächen des ersten und des zweiten Gleitlagers von jeweils einer ersten und einer zweiten Gleitbuchse ausgebildet sind, wobei die erste Gleitbuchse an dem seeseitigen Ende der Rotorblattwelle, und die zweite Gleitbuchse an dem rotornabenseitigen Ende der Rotorblattwelle angebracht sind. Dadurch kann auf eine Beschichtung der Rotorblattwelle bzw. des Rotornabengehäuseabschnitts verzichtet werden. Die Gleitbeschichtung ist teilweise weniger robust als eine Gleitbuchse und es ist deutlich aufwendiger eine derartige Beschichtung bereitzustellen. Die Gleitbuchse selbst ist üblicherweise aus einem Faserverbundmaterial gefertigt und weist Fasern, insbesondere Gleitfasern, auf, die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Zusätzlich kann der Faserverbundstoff auch Festschmierstoffpartikel aufweisen, die die Gleiteigenschaften unterstützen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gleitbuchse auch aus einem Kunststoff gefertigt sein, der Festschmierstoff umfasst.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die Gleitbuchse auf die Rotorblattwelle aufgepresst, wobei die Rotorwelle und die Gleitbuchse derart ausgeführt sind, dass zwischen dem Außendurchmesser der Rotorblattwelle und dem Innendurchmesser der Gleitbuchse eine Überdeckung bereitgestellt ist. Dadurch kann ein sicherer Sitz der Gleitbuchse auf der Rotorblattwelle sichergestellt werden. Die inneren ersten und zweiten Gleitflächen werden hierbei von den Außenmantelflächen der Gleitbuchsen dargestellt. Die beiden äußeren Gleitflächen, welche mit den inneren Gleitflächen in Gleitkontakt gebracht werden können, werden vom Rotomabengehäuseabschnitt ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, die erste und zweite Gleitbuchse in den Rotornabengehäuseabschnitt einzupressen, sodass die äußeren ersten und zweiten Gleitflächen von einer Innenmantelfläche der Gleitbuchsen gebildet werden und die inneren ersten und zweiten Gleitflächen vom Außendurchmesser der Rotorblattwelle gebildet werden. Auch ist es denkbar, dass eine von den beiden Gleitbuchsen auf die Rotorblattwelle aufgepresst ist und die andere Gleitbuchse in den Rotomabengehäuseabschnitt eingepresst ist.
Auch die axialen Gleitflächen können, wie oben beschrieben mit einer Gleitbeschichtung beschichtet sein. Es ist jedoch bevorzugt, auch bei den axialen Gleitflächen, statt der Beschichtung eine Gleitscheibe vorzusehen, die die axiale Gleitfläche bereitstellt. Besonders bevorzugt ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem die radiale und axiale Gleitfläche über eine Gleitbuchse bereitgestellt wird, wobei an der Gleitbuchse dann ein Flansch ausgebildet ist, der die axiale Gleitfläche bereitstellt. Derartige Gleitbuchsen können einfach an der Rotorwelle angebaut werden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rotorblattlageranordnung weiterhin mindestens eine Seewasserdichtungsanordnung mit mindestens einer Dichtlippe auf, wobei die Seewasserdichtungsanordnung dazu ausgelegt ist, eine Abdichtung zwischen Rotomabengehäuseabschnitt und Rotorblattwelle bereitzustellen, wobei vorzugsweise die Seewasserdichtungsanordnung an dem Rotomabengehäuseabschnitt befestigbar ausgebildet ist und die mindestens eine Dichtlippe an der Rotorblattwelle anläuft. Bevorzugt ist die Seewasserdichtungsanordnung eine redundante Lippendichtung für lange Wartungsintervalle und kann eine Nachschmierfunktion und ein Zustandsüberwachungssystem enthalten.
Durch eine derartige Befestigung kann die Seewasserdichtung auch im zusammengebauten Zustand der Unterwasserturbine leicht ausgetauscht werden. Darüber hinaus erlaubt die Ausgestaltung der Rotorblattlageranordnung gemäß der oben genannten Relation zwischen Lagerabstand und Rotorblattwellendurchmesser, dass die Rotorblattwelle insgesamt einen kleineren Durchmesser aufweisen kann, was wiederum auch zu einem kleineren Durchmesser der dynamischen Seewasserdichtung führt. Dies wiederum ermöglicht, dass die Relativbewegung der Dichtung reduziert wird, was wiederum den Verschleiß der Seewasserdichtung reduziert.
Wie oben bereits erwähnt ist die Rotorblattlageranordnung vorzugsweise als Modul ausgebildet ist, und kann vorteilhafterweise neben der Rotorblattwelle und den Lagereinheiten auch den Rotornabengehäuseabschnitt und die Seewasserdichtung umfassen. Dadurch kann das gesamte Model leicht ausgetauscht werden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Rotorblattwelle unabhängig davon, ob sie als Modul vorliegt oder nicht, an ihrem ersten rotomabenseitigen Ende mindestens eine Antriebskomponente aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit einem zentralen Antrieb zum Verdrehen der Rotorblattwelle zusammen zu wirken. Da die Rotorwelle durch die oben diskutierte Lageranordnung relativ weit in den Innenraum der Rotornabe hineinreicht, ist die Rotorwelle besonders gut für zentrale Verstellantriebe geeignet. Dabei werden alle Rotorblätter über einen Mechanismus verbunden und über einen Aktuator (z.B. Elektromotor, Hydraulikzylinder) zentral angesteuert. Mit anderen Worten werden die Rotorblätter nicht einzeln sondern gemeinsam verstellt.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Antriebskomponenten Kegelzahnräder, wobei der Verstellantrieb vorzugsweise durch einen elektrischen Getriebemotor oder einen Hydraulikmotor angetrieben wird und die Drehmomentverteilung über ein zentrales Kegelradgetriebe erfolgt. Alternativ kann die Antriebskomponente auch eine Schubstange sein, die über einen Pleuelstangen-ZKurbelscheibenmechanismus mit den Rotorblattwellen verbunden ist. Die Schubstange selbst ist mit Hilfe eines Linearantriebs axial beweglich und sorgt für eine Verstellung der Rotorblattwellen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erste und/oder zweite Gleitlager fluidgeschmiert, wobei vorzugsweise das Fluid ein korrosionsverhindemdes Fluid, insbesondere deionisiertes und/oder entmineralisiertes Wasser ist. Eine Fluidschmierung der Gleitlager ermöglicht eine weitere Reduktion der Reibung an den Gleitflächen und kann gel- ichzeitig für eine Kühlung sorgen. Dabei kann auch eine besondere Form der Fluidschmierung vorgesehen sein, nämlich die Schmierung mit Wasser. So kann beispielsweise auch Seewasser verwendet werden. Wird Seewasser verwendet, so kann auch auf eine aufwendige Seewasserdichtung verzichtet werden, da es ja gerade gewünscht ist, dass Seewasser in den Raum zwischen Rotorblattwelle und Rotornabengehäuseabschnitt eindringt, um die dort angeordneten Gleitlager zu schmieren.
Da jedoch Seewasser relativ korrosiv ist, ist es bevorzugt, die Fluidschmierung mit einem kor- rosionsverhindemden Fluid durchzuführen. Aus Umweltgründen ist dabei deionisiertes und/oder entmineralisiertes Wasser besonders geeignet.
Um jedoch möglichst wenig Fluidaustausch in das umgebende Seewasser zuzulassen und auch um den Auftrieb der Unterwasserturbine zu verringern, ist weiterhin bevorzugt das Rotornabengehäuse insgesamt mit dem Schmierfluid zu fluten. Dabei sollte das Schmierfluid eine ähnliche Dichte wie Wasser aufweisen.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Anmeldung richtet sich deshalb auf eine Rotomabenanord- nung für eine Unterwasserturbine mit einem Rotomabengehäuse, das dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorhauptwelle zum Antrieb eines Generators drehfest verbunden zu werden, und dazu ausgelegt ist, die mindestens eine Rotorblattwelle aufzunehmen und drehbar zu lagern, wobei für die Lagerung der Rotorblattwelle eine Rotorblattlageranordnung, wie oben beschrieben verwendet wird. Die Rotornabenanordnung wiederum wird üblicherweise drehfest mit einer Rotorhauptwelle verbunden, die wiederum einen Generator zu Stromerzeugung antreibt. Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn der Innenraum des Rotomabengehäuses mit einem Fluid geflutet ist, das gleichzeitig als Schmiermittel für die Gleitlager dient.
Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn das Fluid eine Dichte aufweist, die eine ähnliche Dichte hat wie Wasser, oder wobei das Fluid Wasser, insbesondere Seewasser, vorzugsweise aber deionisiertes und entmineralisiertes Wasser ist.
Bei einer solchen Ausgestaltung könnte zwar auf die Seewasserdichtungen komplett verzichtet werden, es ist jedoch vorteilhaft, wenn zwischen Rotorblattwelle und Rotomabengehäuse eine relative einfache Dichtungsanordnung angeordnet ist. Eine derartige Dichtungsanordnung kann eine Dichtungsanordnung sein, die lediglich eine Schmutzrückhaltefunktion erfüllt, um die Gleitlager und Antriebskomponenten vor Schmutzpartikeln zu schützen. Alternativ oder zusätzlich kann die Dichtungsanordnung auch eine Dichtungsanordnung mit Druckausgleichsfunktion sein, die dafür sorgt, dass bei Unter- oder Überdruck im Rotomabengehäuse ein Druckausgleich mit der Umgebung erfolgen kann. Hierdurch wird ein Verschleiß an der Dichtung minimiert, da diese nicht gegen einen Druck arbeiten müssen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rotornabenanordnung mindestens zwei einander gegenüberliegend angeordnete Rotorblätter auf, die an Rotorblattwellen befestigt sind, die wiederum jeweils mittels der Rotorblattlageranordnung gelagert und befestigbar sind. Wie oben erwähnt weisen die Rotorblattwellen jeweils ein erstes seeseitiges Ende, das drehfest an dem Rotorblatt befestigbar ist, und ein zweites rotornabenseitiges Ende, das in einen Innenraum der Rotornabe ragt, auf. Weiterhin sind die einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen mit Hilfe der Rotorblattlageranordnung derart in der Rotornabe angeordnet, dass ein Durchmesser X eines von den rotomabenseitigen Enden der Rotorblattwellen beschriebenen Kreises und ein Durchmesser Y eines von den seeseitigen Enden der Rotorblattwellen beschriebenen Kreises folgender Relation genügt:
X:Y ~ 6:1.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem zwei einander gegenüberliegende Rotorwellen verwendet werden, bedeutet dies, dass ein Abstand X zwischen den rotornabenseitigen Enden der zwei einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen und der Abstand Y zwischen den seeseitigen Enden der zwei einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen der genannten Relation genügt.
Dadurch reichen die Rotorblattwellen, wie oben erwähnt, weit in den Innenraum der Rotornabe und ermöglichen ein vollständig integriertes, zentralisiertes Rotorblattverstellsystem, was eine kompakte Bauweise mit Kosteneffizienz verbindet.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist an der Rotomabe weiterhin ein sogenannter Spinner angeordnet, der dazu ausgelegt ist, die Strömungsdynamik der Turbine verbessern. Ein Spinner ist eine stromlinienförmige Verkleidung, die in der Mitte der Rotornabe angebracht ist. Spinner machen die Turbine insgesamt stromlinienförmiger, wodurch der Strömungswiderstand verringert wird, und glätten den Strömungsverlauf. Der Spinner kann weiterhin dazu ausgelegt sein, Antriebskomponenten des Rotorblattverstellsystems, beispielsweise den Getriebemotor für den Kegelradantrieb bzw. den Linearantrieb für die aufzunehmen. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Rotornabenanordnung und/oder die Unterwasserturbine insgesamt zudem vor Korrosion geschützt, indem eine Korrosionsschützende Beschichtung und/oder mindestens eine Opferanode vorgesehen ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Kurze Figurenbeschreibung
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 23: schematische Schnittansichten verschiedener unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsbeispiele für eine Unterwasserturbine.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Unterwasserturbine 1. Die Unterwasserturbine 1 umfasst als Hauptbestandteile eine Rotornabe 2, die dazu ausgelegt ist, Rotorblätter 4 zu lagern und zu tragen, sowie eine mit der Rotornabe 2 fest verbundene Rotorhauptwelle 6, die sich in eine Gondel 8 erstreckt, in der ein Generator 10 zur Stromerzeugung aufgenommen ist. Die Rotorhauptwelle 6 kann beispielsweise mittels Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben 5, an der Rotornabe 2 befestigt sein. Die Rotorblätter 4 werden von einer Wasser Strömung angeströmt und bedingen dadurch eine Drehung der Rotornabe 2. Durch die drehfeste Verbindung der Rotomabe 2 mit der Rotorhauptwelle 6 wird wiederum ein drehfest mit der Rotorhauptwelle 6 verbundener Rotor 12 des Generators 10 angetrieben. Der Rotorl2 kann direkt an der Rotorhauptwelle 6 befestigt sein, es ist jedoch auch möglich, dass zwischen Rotorhauptwelle 6 und Generator 10 ein Getriebe (nicht dargestellt) angeordnet ist, das die langsame Rotation der Rotorhauptwelle 6 in eine schnelle Rotation für die Stromerzeugung umsetzt. Die Rotorhauptwelle 4 wiederum ist drehbar mittels Lagereinheiten 14, 16 in der Gondel 8 gelagert. Die Lagereinheiten 14, 16 sind insbesondere derart ausgebildet, dass sie axiale und radiale Lasten aufnehmen können. So kann die Rotorhauptwelle 6 beispielsweise über Axial- und Radiallagereinheiten gelagert sein.
Die Rotorblätter 4 werden vorzugsweise ebenfalls drehbar gelagert, damit sie an die jeweilige Strömungsrichtung angepasst werden können, ohne dass die gesamte Gondel 8 gedreht werden muss. Darüber hinaus ermöglicht die Verstellung der Rotorblätter 4 auch, dass die Rotorblätter 4 in die sogenannte Fahnenstellung gedreht werden, bei der die Strömung nicht zu einer Rotation der Rotornabe 2 führt. Dadurch kann die Unterwasserturbine 1 insgesamt stillgelegt werden.
Die Rotorblätter 4 selbst sind üblicherweise zueinander symmetrisch angeordnet und sind im Fall von zwei Rotorblättem 4-1, 4-2 bspw. einander direkt gegenüberliegend angeordnet. Bei mehr als zwei Rotorblättern, wie bspw. drei oder vier Rotorblättern 4 können diese in einem 120° Abstand bzw. in einem 90° Abstand zueinander angeordnet sein.
In den in den Figuren 1 bis 23 dargestellten Ausführungsbeispielen ist jeweils ein zweiblättriger Rotor dargestellt, der zwei einander gegenüberliegende Rotorblätter 4-1; 4-2 aufweist.
Weiterhin zeigen die Figuren 2 bis 23 verschiedene Details und Ausführungsbeispiele der Unterwasserturbine 1. Insbesondere zeigen die Figuren 2 bis 5 verschiedene Grundausgestaltungen einer Rotomabenanordnung 200. Die Rotornabenanordnung 200 umfasst üblicherweise ein Rotornabengehäuse 202 in das eine Rotorblattwelle 204 eingesetzt wird.
Die Rotorblattwelle 204 wiederum ist dazu ausgelegt, mit den eigentlichen Rotorblättern 4 verbunden zu werden (siehe Fig. 1) und kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Ebenfalls ist möglich, dass die Rotorblattwelle als Wellenstummel ausgebildet ist. Die Zweigeteilt- heit in Rotorblatt 4 und Rotorblattwelle 204 ermöglicht, dass die Rotornabenanordnung 200 vormontiert transportiert werden kann und die Rotorblätter erst am Einsatzort mit der Rotornabenanordnung 200 und genauer mit der Rotorblattwelle 204 verbunden werden. Dabei ist bei manchen Ausgestaltungen sogar eine Montage der Rotorblätter an der Rotorblattwelle unter Wasser möglich. Dazu ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein Rotornabeninnenraum 210 gegenüber dem Wasser, in das die Unterwasserturbine eingebracht wird, abgedichtet ist.
Bei dem in den Fig. 2 bis 5 dargestellten zweiblättrigen Rotor weisen die Rotorblattwellen 204-1, 204-2 jeweils ein seeseitiges Ende 207 und ein rotornabenseitiges Ende 208 auf. Das seeseitige Ende 206 ist dazu ausgelegt, mit den eigentlichen Rotorblättern 4 verbunden zu werden, während das rotomabenseitige Ende 208 in einen Innenraum 210 der Rotornabenanordnung 200 hineinragt und dazu ausgelegt ist, mit einer vorzugsweise zentralen Rotorblattverdrehvorrichtung 300 verbunden zu werden. Um eine Verdrehung der Rotorblätter bzw. der Rotorblattnaben 204 zu ermöglichen, sind die Rotorblattwellen 204 mithilfe einer Rotorblattlageranordnung 214 drehbar bezüglich des Gehäuses 202 der Rotornabe 2 gelagert.
Die Rotorblattwellen 204 selbst definieren zwischen ihrem seewasserseitigen Ende 207 und ihrem rotornabenseitigen Ende 208 eine Länge L der Rotorblattwelle 204. Die beiden rotornabenseitigen Enden 208-1 und 208-2 und die beiden seewasserseitigen Enden 207-1, 207-2 sind wiederum mit einem Abstand X bzw. Y beabstandet. Sind mehr als zwei Rotorblätter vorhanden, liegen die rotornabenseitigen Enden 207 und die seewasserseitigen Enden 208 jeweils auf einem Kreis mit einem Durchmesser X bzw. Y.
Die Rotorblattlageranordnung 214 umfasst weiterhin eine erste seeseitige Lagereinheit 220 und eine zweite rotornabenseitigen Lagereinheit 230. Die Lagereinheiten 220, und 230 können als Wälzlagereinheiten 221, 231 ausgebildet sein, wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, wie in den Figuren 6 bis 8 dargestellt, die Lagereinheiten 214 als Gleitlagereinheiten 225; 235 auszugestalten.
Sind die Lagereinheiten 220; 230 als Wälzlager 221; 231 ausgebildet, weisen sie jeweils einen Innenring 222; 232 und einen Außenring 223; 233 auf, die zwischen sich einen Lagerinnenraum definieren, in dem Wälzkörper 224; 234 angeordnet sind. Die Wälzkörper 224; 234 können optional in einem Wälzlagerkäfig (nicht dargestellt) geführt sein.
Sind die Lagereinheiten 220; 230 als Gleitlager 225; 235 ausgebildet, können Gleitlagerbuchsen 226; 236 vorgesehen sein, die für eine besonders gute Gleitlagerung sorgen. Die Lagerinnenringe 222; 232, genauer eine Innenbohrung 227, 237 der Lagerinnenringe222; 232, bzw. die Gleitlagerbuchsen 226; 236 weisen jeweils einen Innendurchmesser dli, d2i auf, der derart dimensioniert ist, dass die Lagerinnenringe 222, 232 bzw. die Gleitlagerbuchsen 226; 236 drehfest mit der jeweiligen Rotorblattwelle 204 verbunden werden können. Dabei werden üblicherweise die Innendurchmesser dli, d2i derart dimensioniert, dass sie eine Überdeckung zu einem Außendurchmesser der Rotorblattwelle 204 aufweisen, sodass die Lagerinnenringe 222, 232 bzw. die Gleitlagerbuchsen 226; 236 mit Presspassung an der Rotorblattwelle 204 befestigt werden können.
Die Lageraußenringe 223, 233 sind drehfest an einem Rotomabengehäuseabschnitt 252; 262 angebracht. Der Rotornabengehäuseabschnitt 252 kann als integraler Bestandteil des Rotornabengehäuses 202 ausgeführt sein (siehe bspw. Fig. 2 und 3), es ist jedoch auch möglich, dass der Rotomabengehäuseabschnitt 262 als separater Gehäuseabschnitt vorliegt, der mittels Befestigungsmittel 264 mit dem Rotomabengehäuse verbunden wird (siehe bspw. Fig. 4 und 5).
Selbstverständlich ist es genauso möglich, die Gleitlagerbuchsen 226; 236 mit dem Rotornabengehäuseabschnitt 252; 262 drehfest zu verbinden, vorzugsweise in den Rotornabengehäuseabschnitt 252; 262 einzupressen.
Für die drehfeste Verbindung wird üblicherweise ein Innendurchmesser des Rotomabenge- häuseab Schnitts 252, 262 derart dimensioniert, dass er eine Überdeckung zu einem Außendurchmesser der Lageraußenringe 223, 233 bzw. der Gleitlagerbuchsen 226; 236 aufweisen, sodass die Lageraußenringe 223, 233 bzw. die Gleitlagerbuchsen 226; 236 mit Presspassung in dem Rotomabengehäuseabschnitt 252; 262 befestigt werden können.
Weiterhin weist die Rotomabenanordnung 200 eine vorzugsweise dynamische Seewasserdichtungsanordnung 240 auf, die dazu ausgelegt ist, einen Spalt 242 zwischen der Rotorblattwelle 204 und dem Gehäuse 202 abzudichten, um zu verhindern, dass Wasser in den Innenraum der Rotornabe 2 gelangt.
Um eine ideale Kippsteifigkeit und damit eine hohe Belastbarkeit zu erzielen und gleichzeitig die Auswirkungen der thermischen Unterschiede in der Rotorblattlageranordnung 214 zu kompensieren, ist weiterhin die erste Lagereinheit 220 und die zweite Lagereinheit 230 in einem bestimmten Lagerabstand W, jeweils gemessen von der Mitte der Lagereinheit, (siehe Fig. 2, 3 und 6, 7) zueinander beabstandet angeordnet. Dabei wird der Lagerabstand W in Relation zu dem Innendurchmesser dli der Innenbohrung 227 der seeseitigen Lagereinheit 220 gesetzt, sodass gilt, 0,8*dli < W < 2*dli, vorzugsweise l*dli < W < l,5*dli.
Damit kann zudem bei Wälzlagern 221; 231, insbesondere bei Kegelrollenlagern, das mögliche thermische Wachsen der Rotorblattwelle 204, sowie das Ringwachsen der warmen Lagerinnenringe 222 gegenüber den kälteren Lageraußenringen 223 kompensiert werden, was zu einem klemmfreien Betrieb der Lagereinheiten 220, 230 sorgt. Darüber hinaus kann damit auch - sofern die Lagereinheiten 220, 230 mit einer Vorspannung eingebaut sind, wie z. B. bei Kegelrollenlagern üblich - einem Vorspannungsverlust in der Lagerung begegnet werden.
Die spezielle beabstandete Anordnung der Lagereinheiten 220, 230 ermöglicht weiterhin, dass die Rotorblattwelle 204 länger ausgebildet sein kann und damit weiter in den Innenraum 210 der Rotornabe 2 reicht. Außerdem kann dadurch der Durchmesser der Rotorblattwelle 204 reduziert werden, da die Kräfte, die vom Rotorblatt 4 auf die Rotorblattwelle 204 und auf die Lager 220, 230 ausgeübt werden, auf eine längere Strecke verteilt werden. Der kleinere Wellendurchmesser wiederum ermöglicht, dass die seewasserseitigen Dichtungsanordnungen 240, die die Rotomabe abdichten, ebenfalls einen kleineren Durchmesser aufweisen. Dadurch wird die Relativbewegung der Dichtungen reduziert, was dazu beiträgt, dass die Dichtungen insgesamt weniger schnell verschleißen.
Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass eine Länge L der Rotorblattwelle 204 derart angepasst ist, dass ein Abstand X der rotornabenseitigen Enden 208-1, 208-2 zwei einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen 204-1, 204-2 und ein Abstand der seewasserseitigen Enden 207-1, 207-2 der einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen 204-1, 204-2 (oder alternativ die Durchmesser X, Y der von den entsprechenden Enden 208 bzw. 207 beschriebenen Kreise) der folgenden Relation genügen: X: Y “ 6: 1.
Dies ermöglicht eine kurze Distanz der Rotorblattwellen 204-1, 204-2 zueinander bei einem verhältnismäßig großen Rotorblattabstand. Fig. 9 zeigt weiterhin, dass das Rotornabengehäuse 202 Rippenstrukturen 250 aufweist, die das Gehäuse 202 strukturell verstärken und ermöglichen, ein relativ dünnwandiges Gehäuse 202 bereitzustellen, das jedoch hohen Belastungen standhält, insbesondere auch einen hohen Wasserdruck in größeren Tiefen.
Wie insbesondere den Fig. 2 bis 6 zu entnehmen sind die Lagereinheiten derart angeordnet, dass sie eine O-Anordnung bilden, wobei die O-Anordnung derart ausgelegt ist, dass ein Kraftfluss von den Rippenstrukturen 250, die in dem Gehäuse 202 angeordnet sind, aufgenommen werden kann und an die Rotorhauptwelle 6 übertragen wird. Dies ist sowohl bei Wälzlagereinheiten, insbesondere Kegelrollenlagern, als auch bei einer entsprechenden Gleitlagerausgestaltung (siehe Fig. 6) möglich.
Weiterhin zeigen die Figuren 2, 3 und 6 bis 8, dass die Rotorblattwelle 204 zusammen mit den Lagereinheiten 220 und 230 in das Rotomabengehäuse 202 eingesetzt werden kann, wobei das Rotornabengehäuse 202 in diesem Ausführungsbeispiel den integral mit dem Rotornabengehäuse ausgebildeten sich rohrförmig nach innen erstreckenden Rotomabengehäu- seabschnitt 252 aufweist, der als Lagersitz für die Außenringe 223; 233 bzw. als Gleitfläche oder Sitz für die Gleitlagerbuchsen 226; 236 ausgebildet sein kann.
Alternativ können jedoch auch die Rotorblattwelle 204 und die Lagereinheiten 220 und 230 als Modul 260 ausgeführt sein, das in seiner Gesamtheit in das Rotornabengehäuse 202 eingesetzt werden kann (siehe dazu insbesondere die Figuren 4 und 5). Dazu weist das Modul 260 weiterhin den ebenfalls rohrförmigen ausgestalteten separaten Rotomabengehäuseabschnitt 262 auf, der im Folgenden als Modul-Gehäuseabschnitt 262 bezeichnet wird und als Lagersitz für die Außenringe 223; 233 bzw. als Gleitfläche oder Sitz für die Gleitlagerbuchsen 226; 236 für die Lagereinheiten 220 bzw. 230 ausgebildet ist. Der rohrförmige Modul-Gehäuseab- schnitt 262 kann mittels Befestigungselementen 264 an dem Gehäuse 202 der Rotornabenanordnung befestigt werden. Die Ausbildung als Modul 260 hat den Vorteil, dass die Lagereinheiten 220 und 230 fertig montiert und, falls erforderlich, fertig vorgespannt bereitgestellt werden können und lediglich in das Gehäuse eingesetzt werden müssen. Weiterhin kann in diesem Fall bereits die Seewasserdichtung 240 an dem Modul 260 befestigt sein, sodass die Montageschritte beim Zusammenbau des Moduls 260 in das Rotornabengehäuse 202 deutlich vereinfacht werden können. Als Lagerungseinheiten 220; 230 sind insbesondere Kegelrollenlager geeignet, da diese in O- Anordnung eine hohe externe Last, speziell Biegemomente, aufnehmen können und eine stetige Krafteinleitung in die Rotorhauptwelle 6 ermöglichen. Dadurch können die Lager insgesamt aber auch kleiner dimensioniert werden.
Alternativ zeigen die Fig.6 bis 8 die oben erwähnte Gleitlagerung der Rotorblattwelle 204, wobei in den Figuren 6 bis 8 eine Rotorwelle 204 dargestellt ist, die in das Gehäuse 202 der Rotornabe 2 eingesetzt wird, wobei zwischen dem rohrförmigen Gehäuseabschnitt 252 des Rohmabengehäuses 202, bzw. der Modul-Gehäuseabschnitt 262 und der Rotorblattwelle 204 eine Gleitpaarung ausgestaltet, die jeweils eine erste seeseitig Gleitflächenpaarung 280 und eine rotomabenseitige Gleitflächenpaarung 290 ausbildet. In den Figuren 6 bis 8 ist lediglich die integrierte Ausführung mit einem Gehäuseabschnitt 252 und nicht die modulare Ausführung dargestellt. Das im Folgende gesagte gilt jedoch analog.
Zum Ausbilden der rotornabenseitigen Gleitflächenpaarung 280 bzw. der seewasserseitigen Gleitflächenpaarung 290 mit äußeren Gleitflächen 281; 291 und inneren Gleitflächen 282, 292 weist der Gehäuseabschnitt 252 insbesondere einen ersten rotornabenseitigen 254 und zweiter seeseitigen Abschnitt 255 auf, die als äußere Gleitflächen 281, 291, ausgestaltet sind. Die inneren Gleitflächen 282; 292 werden in diesem Ausführungsbeispiel von den Gleitlagerbuchsen 226; 236 ausgebildet. Die inneren und äußeren Gleitflächen 281, 291, 282, 192 sind dabei als radiale Gleitflächen ausgebildet, die einer Radiallagerung der Rotorblattwelle 204 bzgl. des Rotornabengehäuseabschnitts 252 dienen.
Analog kann als Gegengleitflächen eine äußere Mantelfläche 203 der Rotorblattwelle 204 dienen. In Fig. 8 ist die eine derartige Ausführung illustriert, bei der die Gleitlagerbuchsen 226, 236 in den Rotornabengehäuseabschnitt 252 eingepresst sind und die Rotorblattwelle 204 einen ersten Mantelflächenabschnitt 203-1 und einen zweiten Mantelflächenabschnitt 203-2 aufweist, die als innere Gleitflächen 282, 292 ausgebildet sind.
Zusätzlich können auch axiale Gleitflächen 283, 293 (äußere); 284, 294 (innere)vorgesehen sein. Die axialen Gleitflächen 283, 293; 284, 294 ermöglichen, dass beispielsweise die Rotorblattwelle 204 an ihrem seeseitigen Ende 207 mit einer Anschlagsfläche 206 ausgestattet ist, die mit einer entsprechenden Gegenanschlagsfläche 256 an dem Rotornabengehäuseabschnitt 252 zusammenwirkt, um eine definierte Einschublage der Rotorblattwelle 204 in das Rotornabengehäuse 202 zu definieren. An der Anschlagsfläche 206 ist dann die äußere axiale Gleitfläche 293 ausgebildet, während an der Gegenanschlagsfläche 256 des Rotomabenge- häuseab Schnitts 252 die innere axiale Gleitfläche 294 ausgebildet ist.
Analog kann auch an dem rotornabenseitigen Ende 208 der Rotorblattwelle 204 bzw. dem rotornabenseitigen Ende 254 des Rotornabengehäuseabschnitt 252 eine axiale Gleitlagerung ausgebildet sein. In den dargestellten Ausführungsbeispielen der Fig. 7 und 8 ist an der Rotornabengehäuseabschnitt 252 auch rotornabenseitig eine Anschlagsfläche 257 ausgebildet, die als äußere axiale Gleitfläche 283 für das rotomabenseitige Gleitlager 235 ausgebildet ist. An dieser Gleitfläche 283 kann beispielsweise eine Wellenmutter 246, die mit einer innere Gleitfläche 284 ausgestattet ist Zusammenwirken. Die Wellenmutter 246 dient beispielsweise dazu die Rotorblattwelle 204 in dem Rotornabengehäuse 202 zu sichern.
Statt der ein den Figuren dargestellten Gleitlagerbuchsen 226; 236 können die entsprechenden Gleitflächen 281, 291; 282, 292; 283; 293; 284; 294 auch mit einer Gleitbeschichtung zu versehen, beispielsweise aus einem Faserverbundstoff, um eine Stahl-Stahl-Gleitpaarung zu vermeiden. Auch die Gleitlagerbuchse 226; 236 kann aus einem Faserverbundmaterial hergestellt sein. Ein derartiges Faserverbundmaterial umfasst bevorzugt eine Gleitfaser und/oder eine Kunststoffmatrix aus einem gleitfähigen Material, wie bspw. PTFE.
Bei den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen werden Gleitlagerbuchsen 226; 236 eingesetzt, die drehfest an der Rotorblattwelle 204 befestigt sind, während in Fig. 8 die Gleitlagerbuchsen in den Rotomabengehäuseabschnitt 252 eingepresst sind.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem analog zu einer O-Anordnung eines Kegelrollenlagers, kegelförmige Gleitlagerbuchsen verwendet werden, die ebenfalls in O-Anordnung angeordnet sind. Dabei kann die Rotorblattwelle 204 eine kegelige Gleitlagerbuchsenaufnah- mefläche (oder Gleitfläche) 205 aufweisen, es ist jedoch auch möglich, dass an Rotorblattwelle 204 ein zusätzliches Lagerelement, wie beispielsweise ein Innenring 286 angeordnet ist, der die kegelige Gleitlagerbuchse 236 trägt oder als Gleitfläche für die kegelige Gleitlagerbuchse dient. Der Anstellwinkel der kegeligen Gleitlageranordnung ist wiederum so gewählt, dass eine Krafteinleitung in die Verstärkungsrippen 250 ermöglich ist. Die Gleitlagerbuchsen 226, 236 können, wie Fig. 7 und Fig. 8 zeigen, auch zylinderförmige Gleitflächen ausbilden. Weiterhin ist in Fig. 7 und 8 gezeigt, dass die Gleitlagerbuchsen 226; 236 einen als Radiallagerung dienenden zylindrischen Hülsenabschnitt 228; 238, mit Hilfe dessen die radialen Gleitflächen 281, 291; 282, 292 ausgebildet werden, und einen als Axiallagerung dienenden Flanschabschnitt 229, 239, mit Hilfe dessen die axialen Gleitflächen 283, 293, 284, 294 ausgebildet werden, aufweisen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Gleitlagerung zudem fluid- insbesondere wassergeschmiert. Dazu kann vorzugsweise der gesamte Innenraum 210 der Rotornabe 2 mit einem Fluid geflutet sein, sodass nicht nur die Gleitlagerbuchsen 226; 236, wie in den Figuren 6 bis 8 dargestellt, mit dem Fluid geschmiert werden, sondern ebenfalls andere in dem Rotornabeninnenraum 210 angeordnete Lagereinheiten. Das Fluid kann Wasser sein, insbesondere ein deionisiertes und demineralisiertes Wasser, das, verglichen mit Seewasser, korrosionsvermindernde Eigenschaften hat, oder auch ein Fluid, das eine analoge Dichte zu Wasser aufweist.
Wird Wasser als Fluid verwendet, kann weiterhin auf die Seewasserdichtung 240, die den Zwischenraum 242 zwischen Rotorgehäuse 202 und Rotorblattwelle 204 vollständig abdichtet, verzichtet werden und lediglich eine einfache Dichtung 244 mit einer Schmutzrückhaltefunktion vorgesehen werden (siehe Fig. 7). Da sowohl im Rotomabeninnenraum 210 als auch in dem umgebenden Medium der gleiche Druck herrscht, wird diese Dichtung 244 nicht stark belastet und sorgt lediglich für ein Rückhalten von Schmutzpartikeln, die die Gleitlagerpaarung zwischen Rotorgehäuse 202 und Rotorblattwelle 204 gefährden könnten.
Bei einer derartigen fluidgeschmierten Lagerung kann weiterhin auf Dichtungsvorrichtungen, an dem rotornabenseitigen Ende 208 der Rotorblattwelle 204 verzichtet werden. Üblicherweise wird nämlich sowohl ein Innenraum von der Rotorblattwelle 204 als auch vom Rotorblatt 4 mit Wasser gefüllt, um ein Aufschwimmen bzw. einen Auftrieb aufgrund von eingeschlossener Luft zu verhindern. Dadurch kann die Rotorblattwelle 204, wie insbesondere Figur 8 zeigt, insgesamt als Hohlwelle ausgeführt werden, die beispielsweise lediglich mithilfe von Kurbel scheib en abgeschlossen wird. Selbstverständlich ist ebenfalls möglich, die Rotorblattwelle 204, wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt, nicht vollständig als Hohlwelle auszubilden. Weiterhin zeigen die Ausführungsbeispiele der Figuren 2, 4 und 10 bis 13, dass als zentrale Rotorblattverdrehvorrichtung 300 zum Verstellen der Rotorblattwellen 204 ein Kegelradantrieb 310 zum Einsatz kommt. Für eine Verstellung mithilfe eines Kegelradantriebs 310 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen an der Rotorblattwelle 204 an dem rotornabenseitigen Ende 208 jeweils ein Kegelrad 312-1 bzw. 312-2 angebracht, die mit einem zentralen Kegelrad 314 kämmen. Das zentrale Kegelrad 314 wird wiederum über eine Antriebseinheit 316 bzw. einen Elektromotor angetrieben und ermöglicht eine Verstellung der Rotorblätter um 360°. Diese Lösung ist sowohl bei einem modularen Aufbau wie in Figur 4 dargestellt als auch bei einem Einbau der Rotorblattwelle in das Gehäuse 202 selbst möglich (siehe Fig. 2 und 10 bis 13). Der Elektromotor 316 kann kompakt ausgestaltet ein und in dem Innenraum 210 und Rotornabe 2 (siehe Fig. 11) bzw. in der als Hohlwelle ausgebildeten Rotorhauptwelle 6 (siehe Fig. 12) angeordnet sein.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist der Antriebsmotor 316 kompakt ausgestaltet und kann deshalb das benötigte Drehmoment direkt übertragen. Um das benötige Drehmoment an der Rotorblattwelle 204 bereitzustellen, wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Kegelrad 312 und der Rotorblattwelle 204 ein Getriebe 317 vorgesehen. Die Kegelräder 312-1, 312-2 sind hierbei mit einer Getriebeeingangswelle 318 gekoppelt. Über eine Übersetzungsstufe 319 wird die Drehzahl reduziert und das Drehmoment erhöht. An der Getriebeausgangsseite ist die Rotorblattwelle drehfest angebracht. Das Getriebe 317 ist vorzugsweise mit ein oder mehrere Planetenstufen ausgebildet.
Ist der Elektromotor 316 baulich jedoch relativ ausladend, kann weiterhin vorgesehen sein, an dem Gehäuse 202 der Rotornabenanordnung 200 einen zusätzlichen Gehäuseabschnitt 272 vorzusehen, der dazu ausgelegt ist, den Elektromotor 316 aufzunehmen. Um in diesem Fall die Stromlinienförmigkeit der Unterwasserturbine 1 nicht zu beeinträchtigen bzw. die Anströmung an die Rotorblätter 4 zu verbessern, kann an dem Gehäuseabschnitt 272 ein sogenannten Spinner 274 angebracht sein (siehe insbesondere Fig. 2, 10 and 13).
Statt eines Elektromotors 316 kann der Gehäuseabschnitt 272 selbstverständlich auch andere Arten von Antriebseinheiten aufnehmen.
Weiterhin zeigen insbesondere die Fig. 4, 10 und 12, dass die Rotorhauptwelle 6 hohl ausgebildet ist und Kabel 270 durch sie führbar sind, die für eine Ansteuerung des Elektromotors 316 eingesetzt werden können. Weiterhin zeigen die Figuren 2, 4 und 10 bis 13, dass auch die Rotorblattwellen 204 eine Bohrung 209 aufweisen können, durch die Kabel 270 geführt werden können, um bspw. Sensoren (nicht dargestellt) zu bestromen und Signale zu leiten, die bspw. eine Verformung der Rotorblätter 4 und/oder eine Last, die auf die Rotorblätter 4 wirkt, detektieren.
Da sich die Rotorblätter nicht ständig an neue Positionen bewegen müssen und es manchmal sinnvoll ist, die Rotorblätter in eine sogenannte Fahnenstellung zu bewegen und dort zu halten, in der kein Drehmoment von der Wasser Strömung auf die Rotorblätter übertragen werden kann, bspw. zu Wartungszwecken, ist es weiterhin sinnvoll, eine Sperrvorrichtung 320 vorzusehen, die die Rotorblätter in einer bestimmten Position festsetzt. Dazu kann, wie in Figur 13 dargestellt, eine drehfest an dem Rotornabengehäuse 202 befestigte Sperreinrichtung 320 vorgesehen sein, die ebenfalls ein Kegelrad 322 aufweist, das mithilfe von Betätigungselementen 324 mit den Kegelrädern 312-1 und 312-2 in Eingriff gebracht werden kann, um diese an ihrer weiteren Drehung zu hindern. Ist das Sperrkegelrad 322 mit den Kegelrädern 312 in Eingriff, so kann die Antriebseinheit 316 stromlos geschaltet werden und muss nicht ständig die Kegelräder 312 und damit die jeweiligen Rotorblattwellen 204 in ihrer Position halten. Dies ist auch energetisch vorteilhaft. Weiterhin kann die Sperrvorrichtung 320 derart ausgelegt sein, dass im Fall eines Stromausfalls das Sperrkegelrad 322 erst dann in Eingriff mit den Kegelrädern 312 geht, wenn die Rotorblätter 4 aufgrund der Wasserströmung und aufgrund, dass keine Kraft die Rotorblätter in die Wasser Strömung dreht, in Fahnenstellung gehen. Die Sperrvorrichtung 320 sorgt dann dafür, dass ein weiteres Verdrehen der Rotorblätter 4 nicht möglich ist.
Statt einer Kegelradanordnung kann als zentrale Rotorblattverdrehvorrichtung 300 auch eine Schubstangenanordnung 330 eingesetzt werden.
Die Figuren 3, 5 und 14 bis 23 zeigen als alternative zentrale Rotorblattverdrehvorrichtung 300 die Schubstangenanordnung 330 mit einer Schubstange 332, die axial beweglich ist und mit der Rotorblattwelle 204 zusammenwirkt, um diese zu verdrehen. Die Schubstange 332 weist üblicherweise ein erstes rotornabenseitiges Ende 334 und ein zweites gegenüberliegendes Ende 336 auf, und erstreckt sich durch eine Bohrung 60 in der Rotorhauptwelle 6. Diese Bohrung kann im Fall einer gefluteten Rotornabe mit Hilfe einer Dichtung 374 (siehe Fig. 17) abgedichtet sein. Die Schubstange 332 wird mit Hilfe eines Linearantriebs 400 axial bewegt, wobei der Linearantrieb 400 direkt mit der Schubstange Zusammenwirken kann (siehe Fig. 14 und 15), aber auch als separates Bauteil indirekt auf die Schubstange einwirken kann (siehe Fig. 16).
Wie insbesondere den Figuren 17 und 18 zu entnehmen, ist die Schubstange 332 ist mit Hilfe einer Verbindungsvorrichtung 340 mit dem rotomabenseitigen Ende 208 der Rotorblattwelle 204 verbunden.
Dabei weist die Verbindungsvorrichtung 340 pro Rotorblattwelle 204 ein Pleuel 342 auf. Jedes Pleuel 342 umfasst eine Pleuelstange 344 an deren Enden 346; 348 jeweils ein Auge 350; 352 ausgebildet ist. Die Augen 350; 352 dienen als Gleitlager für Bolzen 354; 356, die für eine drehbare Befestigung der Pleuel 342 sorgen.
Das Pleuel 342 ist an seinem erste Ende 346 mittels der Bolzen 354 drehbar mit einem Pleuel - Schubstangen-Verbindungselement, insbesondere einem Pleuelhalter 358 verbunden, das wiederum drehfest an der Schubstange 332 angebracht ist.
Auf der zweiten Seite 348 sind die jeweiligen Pleuel 342-1, 242-2 mittels Bolzen 356 drehbar an Pleuel-Rotorblattwelle-Verbindungselement, beispielsweise Kurbel scheib en 360-1, 360-2 angebracht, wobei jede Kurbelscheibe 360 wiederum drehfest mit der entsprechenden Rotorblattwelle 204 verbunden ist, wobei beispielsweise Befestigungselemente 362 verwendet werden können.
Der Schnittansicht von Fig. 8 ist insbesondere eine weitere Ausgestaltung der Pleuel-Rotorblattwelle-Verbindung gezeigt, wobei hier ebenfalls eine Kurbelscheibe 360 zum Einsatz kommt, die mit Befestigungselementen 362 an dem Rotorblattwelle 204 befestigt sind. Weiterhin ist diesem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, dass die Pleuel 342-1, 342-2 in ihren zweiten Pleuelaugen 352 jeweils eine sphärische Lagereinheit 380-1, 380-2 aufweisen, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als sphärisches Gleitlager ausgebildet ist. Die sphärische Lagereinheit 380 weist wiederum einen Außenring 381 und einen Innenring 382 auf, die gleitend aneinander angeordnet sind. Das sphärische Gleitlager 380 kann beispielsweise mit Hilfe eines Bolzen 384, der das Lager trägt, in das Pleuelauge 352 eingepresst werden und mit der Kurbelscheibe 360 verbunden werden. Weiterhin ist in Fig. 8 zu sehen, dass zwischen Kurbelscheibe 360 und Rotorblattwelle 204 ein O-Ring 390 als Dichtung eingesetzt sein kann, der Beispielsweise eine geflutet Rotorblattwelle gegen einem trocken ausgeführten Rotornabeninnenraum abdichtet.
Wird die Schubstange axial bewegt, wie in den Figuren 18, A, B, und C, dargestellt, so kann die Rotorblattwelle 204 von einer ersten Maximalposition I (siehe Figur 11 A) in eine zweite Maximalposition II (siehe Figur 1 IC) verdreht werden. Bei der in Figur 11B dargestellten Mittelposition ist das Pleuel 342 maximal winklig angestellt. Weiterhin ist bevorzugt, dass die erste Maximalposition I einer Fahnenstellung bzw. und die zweite Maximalposition II einer maximalen Kraftaufnahmeposition der Rotorblätter 4 in der Wasserströmung entsprechen.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Schubstange 332 in die Fahnenstellungposition I vorgespannt ist, sodass nur bei aktiver Bewegung der Schubstange 332 das Rotorblatt 4 in eine Position bewegt wird, in der die Wasserströmung ein Drehmoment auf die Rotorblätter 4 ausübt.
Die Schubstange 332 kann, wie in den Figuren 15 bis 23 dargestellt, in der als Hohlwelle ausgebildeten Rotorhauptwelle 6 aufgenommen sein, es ist jedoch auch möglich, dass die Schubstange 332, wie in Figur 14 dargestellt, auf einer der Rotorhauptwelle 6 entgegengesetzten Seite der Rotornabe 2 angeordnet ist. In diesem Fall ist analog zu dem Kegelradantrieb der Figuren 2 und 3 ein Gehäuse 272 vorgesehen, das den Schubstangenmechanismus 330 umgibt und das Gehäuse 272 kann wiederum mit einem Spinner 274 als Strömungsoptimierungselement ausgestattet sein.
Erstreckt sich die Schubstange 332 durch die als Hohlwelle ausgebildete Rotorhauptwelle 6, wie in den Figuren 3, 5 und 15 bis 23 dargestellt, so ist weiterhin an der Rotorhauptwelle 6 eine Linearlagereinheit 370 in Form einer Lagerbüchse 372 angeordnet, die die Schubstange 332 hinsichtlich der Rotorhauptwelle 6 lagert und für eine axiale Beweglichkeit der Schubstange 332 sorgt. Die Schubstange 332 selbst hat, wie oben erwähnt, ein rotornabenseitiges Ende 334 und ein zweites Ende, das in den Fig. 3, 5 und 15 bis 23 als gondelseitiges Ende 336 ausgebildet ist. Das zweite Ende 336 kann sich, durch die gesamte Rotorwelle 6 erstrecken, es ist jedoch auch möglich, wie insbesondere in Figur 15 dargestellt, dass auch das gondelseitige Ende 336 der Schubstange 332 in der Rotorhauptwelle 6 aufgenommen ist. Um die Schubstange 332 axial zu bewegen, wird, wie oben erwähnt das zweite Ende 336 der Schubstange 332 direkt oder indirekt mithilfe eines Linearantriebs 400 axial mit Kraft beaufschlagt. In dem in den Figuren 14 und 15 dargestellten Ausführungsbeispielen ist dafür die Schubstange 332 an ihrem zweiten Ende 336 als ein Hydraulikkolben 402 ausgebildet, der in einem Hydraulikzylinder 404 aufgenommen ist. In Fig. 14 ist der Hydraulikzylinder 404 in dem Gehäuseabschnitt 272 aufgenommen, während in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 15, der Hydraulikzylinder in die Rotorhauptwelle 6 eingesetzt ist.
Selbstverständlich kann neben dem hier dargestellten hydraulischen Linearantrieb 400 auch jeder andere Linearantrieb 400 zum Einsatz kommen, bspw. ein pneumatischer Linearantrieb oder auch ein Schneckenantrieb.
Die als Koben ausgestaltet ausgestaltete Schubstange 332 weist an ihrem zweiten Ende einen Flansch 405 auf, der dichtend in dem Kolbengehäuse 404 geführt ist und somit einen ersten Arbeitsraum 406 und einen zweiten Arbeitsraum 408 ausbildet. Der erste Arbeitsraum 406 und zweiten Arbeitsraum 408, können jeweils mit Hydraulikfluid beaufschlagt werden, um den Schubstangenkolben 402 und damit die Schubstange 332 von der ersten Position I in die zweite Position II zu bewegen. Für die Beaufschlagung mit Hydraulikfluid ist weiterhin ein Pumpenaggregat 410 vorgesehen, das in dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel drehfest in der Gondel 8 aufgenommen ist und über einen Drehdurchführung 412 drehbar an dem Hydraulikzylinder 404 befestigt ist. Derartige Drehdurchführungen 412 sind im Stand der Technik bekannt und werden deshalb nicht weiter ausgeführt.
Die Drehdurchführung 412 ist wiederum mithilfe eines Befestigungselements 414 drehfest an der Gondel 8 befestigt. Weiterhin sind Steuergeräte 416 stationär in der Gondel 8 aufgenommen. Dabei zeigt Figur 15, dass eine Kabeldurchführung für das Kabel 270 vorgesehen ist, das von der Gondel 8 bzw. den Steuergeräten 416 durch die Rotorhauptwelle 6 verläuft und sich bis in die Rotorblätter 4 erstreckt, um beispielsweise Sensoren zu bestromen und/oder Signale zu leiten. Auch dieses Kabel 270 ist über eine Drehdurchführung 419 am Ende der Rotomabe 6 mit den stationären Elementen 416; 410 in der Gondel 8 verbunden.
Die Figuren 16 bis 23 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen sich das gondelseitige Ende 336 der Schubstange 332 in den Gondelinnenraum 802 erstreckt. Auch in diesen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Schubstange 332 mittels eines hydraulischen Linearantriebs 400 von der ersten I in die zweite Position II bewegt. Im Gegensatz zu dem in Figur 12 dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei den in Figur 16 bis 23 dargestellten Ausführungsbeispielen jedoch nicht die Schubstange 332 bzw. ihr gondelseitiges Ende 336 direkt mit einem Hydraulikfluid beaufschlagt, sondern das gondelseitige Ende 336 der Schubstange 332 wird mithilfe einer separaten Linearantriebseinheit 400, die drehfest in der Gondel 8 befestigt ist, von der ersten I in die zweite II Position bewegt. Da sich jedoch die Schubstange 332 genauso wie die Rotorhauptwelle 6 mit der Rotornabe 2 drehen, der Linearantrieb 400 jedoch stationär ist, muss eine Drehentkopplung zwischen der Schubstange 332 und dem Linearantrieb 400 bereitgestellt werden.
Weiterhin zeigen die Figuren, dass der Linearantrieb 400 wiederum einen sich axial bewegenden Kolben 402 aufweist, der allerdings jetzt als separates Element ausgestaltet ist und auf das gondelseitige Ende 336 der Schubstange 332 einwirkt. Dazu weist der Kolben 402 ein schubstangenseitiges Ende 420 und ein gondelseitiges Ende 422 auf. Das gondelseitige Ende 422 des Kolbens 402 ist in einem Kolbenzylindergehäuse 404 aufgenommen und ist dazu ausgelegt mit Hydraulikfluid beaufschlagt zu werden. Dazu ist wiederum ein erster Arbeitsraum 406 und ein zweiter Arbeitsraum 408 bereitgestellt, die analog zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Hydraulikfluid, das von dem Pumpenaggregat 410 geliefert wird, beaufschlagt wird, um den Kolben 402 von der ersten Position I in die zweite Position II zu bewegen.
Weiterhin zeigen insbesondere die Figuren 16, 19 und 20, 21, dass das schubstangenseitige Ende 420 des Kolbens 402 und das gondelseitige Ende 336 der Schubstange 332 in einem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 aufgenommen ist. Das Schubstangen-Kol- ben-Verbindungsgehäuse 426 ist wiederum axial verschiebbar in einem Linearantriebsgehäuse 428 aufgenommen, das wiederum drehfest mit der Rotorhauptwelle 6 gekoppelt ist. Dabei kann der Kolben 402, genauer das schubstangenseitige Ende 420 des Kolbens 402, drehfest mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 verbunden sein (siehe Fig. 16, 19), es ist jedoch auch möglich, wie in den Figuren 20 und 21 dargestellt, dass das gondelseitige Ende 336 der Schubstange 332 drehfest mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsge- häuse 426 gekoppelt ist.
In beiden Fällen ist zu berücksichtigen, dass das Linearantriebsgehäuse 428 und die
Schubstange 332 zusammen mit der Rotorhauptwelle 6 rotieren, während der Kolben 402 des Linearantriebs 400 stationär ausgebildet ist. Aus diesem Grund ist in dem Schubstangen-Kol- ben-Verbindungsgehäuse 426 eine erste und eine zweite Lagereinheit 430, 440 angeordnet. Die Lagereinheiten 430; 440 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Wälzlager mit einem Innenring 432; 442, einem Außenring 434; 444 und dazwischen angeordneten Wälzkörpern 436; 446 ausgebildet, kann aber auch ein Gleitlager sein. Wie insbesondere den Detailansichten der Figuren 19, 20 und 21 zu entnehmen ist, sind die Lagerinnenringe 432 bzw. 442 drehfest an der Schubstange 332 (siehe Figur 19) oder drehfest an dem Kolben 402 (siehe Figur 20, 21) befestigt, während die Außenringe 434; 444 drehfest von dem Schubstangen- Kolben-Verbindungsgehäuse 426 aufgenommen sind.
Durch das Vorsehen der Lagereinheiten 430 und 440 in dem Schubstangen-Kolben-Verbin- dungsgehäuse 426 kann eine Drehentkopplung zwischen der sich drehenden Schubstange 332 und dem stationären Kolben 402 erreicht werden. Dementsprechend ist das Schubstangen- Kolben-Verbindungsgehäuse 426 der in den Figuren 19 bis 23 dargestellten Ausführungsbeispiele ebenfalls stationär, während es sich in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 20, 21 zusammen mit der Rotorhauptwelle 6, dem Linearantriebsgehäuse 428 und der Schubstange 332 dreht.
Wie weiterhin in den Figuren 3, 5 und 16 bis 23 dargestellt und oben erwähnt, ist der Linearantrieb 400 auch in diesem Ausführungsbeispiel als hydraulischer Kolbenantrieb ausgebildet. Dabei wird der Kolben 402 in einem Zylinder 404 geführt und bildet mit diesem einen ersten Arbeitsraum 406 und einen zweiten Arbeitsraum 408, die abwechselnd mittels eines Hydraulikfluids, das über die Hydraulikpumpe 410 bereitgestellt ist, mit Hydraulikfluid beaufschlagt werden, um den Kolben 402 von einer ersten I in eine zweite Position II zu bewegen. Dazu weist der Kolben 402 an dem zylindergehäuseseitigen Ende 422 einen Flansch 405 auf, mit dem der Kolben 402 dichtend in dem Kolbengehäuse 404 geführt ist und die Arbeitsräume 406, 408 voneinander trennt. Das Kolbengehäuse 404 wird einerseits mithilfe eines Befestigungsmittels 414 drehfest in der Gondel abgestützt und wird zumindest teilweise von dem Linearantriebsgehäuse 428 umfasst. Dadurch kann eine definierte Lage und Befestigung des Linearantriebs 400 in der Gondel gewährleistet werden.
Da jedoch, wie oben erwähnt, das Linearantriebsgehäuse 428 drehfest mit der Rotorhauptwelle 6 verbunden ist und deshalb sich ebenfalls dreht, das Kolbengehäuse 404 jedoch stationär ausgebildet ist, muss auch zwischen dem Kolbengehäuse 404 und dem Linearantriebsgehäuse 428 eine Drehentkopplung bereitgestellt werden. In den in den Figuren 16 und 19 bis 23 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt diese Drehentkopplung über zwei Lagereinheiten 450, 460, die analog zu den Lagereinheiten 420, 430 als Wälzlager, insbesondere Kegelrollenlager, ausgebildet sind und jeweils einen Innenring 452, 462, einen Außenring 454; 464 und dazwischen angeordnete Wälzkörper 456; 466 aufweisen. Die Innenringe 452, 462 sind drehfest an dem Kolbengehäuse 424 angeordnet, während die Außenringe 454, 464 drehfest in dem Lineargehäuse 428 angeordnet sind. Selbstverständlich kann auch hier ein Gleitlager zum Einsatz kommen oder die Lagereinheiten anders angeordnet sein.
Wie weiterhin den Detailansichten der Figuren 19, 20 und 21 zu entnehmen, ist weiterhin an dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 ein Vorspannungselement 470 in Form einer Feder angeordnet, das für eine Vorspannung der Schubstange 332 in eine erste Position I sorgt (siehe insbesondere Fig. 21). Dabei ist die erste Position I vorzugsweise die Fahnenstellung, sodass bei einem Stromausfall oder einer Nichtbeaufschlagung mit Hydraulikfluid die Rotorblätter 4 aus der Strömung gedreht werden, sodass kein Drehmoment in die Unterwasserturbine 1 eingeleitet wird. Ist das Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 drehfest mit dem Kolben 402 verbunden, so stützt sich die Feder, wie Figur 19 zu entnehmen, vorzugsweise einerseits am Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 und andererseits am Kolbengehäuse 404 ab. Ist dagegen das Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 drehfest mit der Schubstange 332 verbunden (siehe Fig. 20, 21), dreht es sich mit der Schubstange 332 und dem Linearantriebsgehäuse 428 mit, sodass sich das Federrückstellelement 470 einerseits am Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 und andererseits an dem Linearantriebsgehäuse 428 abstützen kann, wie in den Figuren 21 und 22 dargestellt.
Neben dem Vorspannungselement 470, das die Schubstange 332 in eine bestimmte Position vorspannt, ist weiterhin vorteilhaft, wenn zudem eine Sperrvorrichtung 480 vorgesehen ist, die die Linearbewegung der Schubstange 332 blockiert. Dabei kann die Sperrvorrichtung 480 Sperrelemente bspw. in Form von Bolzen 482, 484 aufweisen, die, wie in den Figuren 19 bis 21 dargestellt, mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse 426 in Eingriff gehen und dieses in einer bestimmten Position festlegen. Dazu weist das Schubstangen-Kolben-Verbin- dungsgehäuse 426 eine Öffnung 486 auf, in die der Bolzen 482 bzw. 484 eingeschoben werden kann und die Schubstange 332 in einer bestimmten vorgegebenen Position hält. Dabei kann die erste Position I (siehe Fig. 21) wiederum die Fahnenstellung der Rotorblätter sein, während die zweite Position II (siehe Fig. 20) einer optimalen Drehmomentübertragungsposition der Rotorblätter 6 entsprechen kann. Selbstverständlich können auch mehrere Sperrbolzen vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich zu den Bolzen 482, 484, die mit dem S chub stangen-Kolb en- Verbindungsgehäuse 426 Zusammenwirken, kann, wie dem Ausführungsbeispiel der Fig. 22 und 23 zu entnehmen, ebenfalls vorgesehen sein, dass die Sperrvorrichtung 480 direkt auf die Schubstange 332 einwirkt. So kann bspw. ein Bolzen 488 an der Rotorhauptwelle 6 angeordnet sein, der sich durch eine Bohrung 490 in der Rotorhauptwelle 6 in Richtung der Schubstange 332 erstreckt und dort mit einer in der Schubstange 332vorgesehenen Bolzenaufnahme 492 zusammenwirkt, um die Schubstange 332 in einer bestimmten Position zu sichern. Auch in diesem Fall ist vorteilhaft, dass diese Position der Fahnenstellung der Rotorblätter 4 entspricht, da in diesem Fall sichergestellt ist, dass auch bei einem Stromausfall bzw. einer nicht aktiven Ansteuerung der Rotorblätter, diese aus der Strömung gedreht bleiben und kein weiteres Drehmoment in die Unterwasserturbine einleiten.
Die Sperrvorrichtung 480 genauso wie andere Elemente und Sensoren können wiederum über Steuergeräte 416, die in der Gondel 8 angeordnet sind, bestromt werden bzw. angesteuert werden.
Dazu können ebenfalls Kabel 418 vorgesehen sein, die über entsprechende Drehdurchführungen sich zu den Sperrelementen oder auch den Rotorblättem erstrecken, um Signale oder Strom zu leiten.
Bezugszeichenliste
1 Unterwasserturbine
2 Rotornabe
4 Rotorblätter
5 Schrauben
6 Rotorhauptwelle
8 Gondel
802 Gondelinnenraum
10 Generator
12 Generatorrotor
14, 16 Lagereinheiten Rotorhauptwelle
200 Rotornab enanordnung
202 Rotornabengehäuse
203 Mantelfläche Rotorblattwelle
204 Rotorblattwelle
205 kegelige Auflagefläche für kegelige Gleitlagerbuchse
206 Anschlagsfläche
207 seeseitiges Ende der Rotorblattwelle
208 rotomabenseitiges Ende der Rotorblattwelle
209 Bohrung Rotorblattwelle
210 Innenraum
214 Rotorbl attl ageranordnung
220 seeseitige Rotorblattwellenlagereinheit
230 rotomabenseitige Rotorblattwellenlagereinheit
221; 231 Wälzlager
222; 232 Innenring
223; 233 Außenring
224; 234 Wälzkörper ; 235 Gleitlager ; 236 Gleitlagerbuchsen ; 237 Innenbohrung der Lagerringe ; 238 Hülsenabschnitt der Gleitlagerbuchse ; 239 optionaler Flanschabschnitt der Gleitlagerbuchse
S eewas serdi chtung
Spalt zwischen Gehäuse und Rotorblattwelle
S chmutzrückhaltedi chtung
Wellenmutter
Rippenstrukturen
Rotornab engehäuseab schnitt rotomabenseitiger erster Gehäuseabschnitt seeseitiger zweiter Gehäuseabschnitt Gegenanschlagsfläche
Modul rohrförmiger Modulgehäuseabschnitt
Befestigungsmittel für Modul
Kabel
Antriebsvorrichtungsgehäuse
Spinner rotomabenseitige Gleitflächenpaarung seeseitige Gleitflächenpaarung ; 291 äußere radiale Gleitflächen ; 292 innere radiale Gleitflächen ; 293 äußere axiale Gleitfläche ; 294 innere axiale Gleitfläche
Innenring
Rotorbl attverdrehvorri chtung
Kegelradantrieb
Kegelrad an Rotorblattwelle zentrales Kegelrad
Kegelradantrieb (Elektromotor)
Getriebe
Getriebeeingangswelle
Übersetzungsstufe
Sperrvorrichtung
Sperrkegelrad
S chub Stangenanordnung
Schubstange
Rotornabenseitiges erstes Ende zweites Ende
Halteelement
Verbindungsvorrichtung
Pleuel
Pleuelstange erstes Pleuelende zweites Pleuel ende erstes Pleuelauge zweites Pleuel äuge
Bolzen
Bolzen
Pleuel-Schubstangen-Verbindungselement; Pleuelhalter
Pleuel-Rotorblattwelle-Verbindungselement; Kurbelscheibe
Befestigungsmittel
Linearlagereinheit
Lagerbüchse sphärisches Gleitlager
Außenring
Innenring
Bolzen
O-Ring Linearantrieb
Hydraulikkolben
Flansch
Hydraulikzylinder erster Arbeitsraum zweiter Arbeitsraum
Pumpe
Drehdurchführung
Befestigung in Gondel
Steuergeräte
Kabel
Schleifring rotomabenseitiges Ende des Kolbens gondelseitiges Ende des Kolbens Kolbengehäuse = Zylinder Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse Linearantriebsgehäuse ; 440 Lagereinheiten ; 442 Lagerinnenring ; 444 Lageraußenring ; 446 Wälzkörper ; 460 Lagereinheiten
Rückstellelement
Sperrvorrichtung ; 484 Sperrelemente=Bolzen
Bolzenaufnahmeöffnung
Bolzen
Bohrung
Bolzenaufnahme X Ab stand
Y Ab stand dli Innendurchmesser d2i Innendurchmesser
W Lagerab stand
L Länge der Rotorblattwelle

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Rotorblattlagerung für Unterwasserturbine
1. Rotorblattlageranordnung (214) für eine Unterwasserturbine (1), wobei die Rotorblattlageranordnung (214) dazu ausgelegt ist, eine Rotorblattwelle (204) drehbar in einem Rotornabengehäuse (202) zu lagern, wobei die Rotorblattwelle (204) ein seeseitiges Ende (207), das dazu ausgelegt ist drehfest mit einem Rotorblatt (4) verbunden zu werden, und ein rotornabenseitiges Ende (208), das dazu ausgelegt ist von einer Rotornabe (2) aufgenommen zu werden, aufweist, und wobei die Rotorblattlageranordnung (214) die Rotorblattwelle (204) und eine erste seeseitige Lagereinheit (220) und eine zweite rotornabenseitige Lagereinheit (230) aufweist, wobei die erste und die zweite Lagereinheit (220; 230) voneinander in einem Abstand W angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Lagereinheit (220; 230) als Gleitlager (225; 235) ausgebildet sind, die jeweils eine innere Gleitfläche (282; 292) und eine äußere Gleitfläche (281; 291) aufweisen, wobei die innere Gleitfläche (292) des ersten Gleitlagers (225) an dem seeseitigen Ende (207) der Rotorblattwelle (204) ausgebildet ist und die innere Gleitfläche (282) des zweiten Gleitlagers (235) an dem rotomabenseitigen Ende (208) der Rotorblattwelle (204) ausgebildet ist, und wobei die äußeren Gleitflächen (281; 291) des ersten und des zweiten Gleitlagers (225; 235) von einem Rotomabengehäuseab- schnitt (252; 262) ausgebildet sind, wobei der Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262) hohlrohrförmig ausgeformt ist und ein seeseitiges Ende (255), an dem die Gleitschicht (291) für das erste Gleitlager (225) ausgebildet ist, und ein rotornabenseitiges Ende (254), an dem die Gleitschicht (281) für das zweite Gleitlager (235) ausgebildet ist, aufweist.
2. Rotorblattlageranordnung (214) nach Anspruch 1, wobei der Rotomabengehäuseab- schnitt (252) integral mit einem Rotomabengehäuse (202) ausgebildet ist, oder wobei der Rotornabengehäuseabschnitt (262) als ein von dem Rotomabengehäuse (202) separater Gehäuseabschnitt (262) ausgebildet ist, der zusammen mit der Rotorblattlageranordnung (214) und der Rotorblattwelle (204) in ein Rotornabengehäuse (202) einbaubar ist.
3. Rotorblattlageranordnung (214) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rotorblattwelle (204) an dem Ort der ersten seeseitigen Lagereinheit (225) einen Durchmesser Dl aufweist und wobei für den Lagerabstand W gilt: 0,8*Dl < W < 2*D1, vorzugsweise 1*D1 < W < 1,5*DL
4. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Lagereinheit (225) einen größeren Lagerdurchmesser aufweist als die zweite Lagereinheit (235).
5. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Gleitflächen (281; 291; 282; 292) eine Gleitbeschichtung aufweist.
6. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Gleitlager (225; 235) radiale Gleitflächen (281; 291; 282; 292) aufweist, die keglig ausgebildet sind, und/oder wobei mindestens ein Gleitlager (225; 235) radiale Gleitflächen (281; 291; 282; 292) aufweist, die zylindrisch ausgebildet sind.
7. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorblattwelle (204) an ihrem seeseitigen Ende (207) eine Anschlagsstufe (206) mit einer ersten seeseitigen ringförmigen axialen Gleitfläche (293) aufweist, die mit einer an dem Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262) ausgebildeten ersten komplementären ringförmigen axialen Gleitfläche (294) zusammenwirkt.
8. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorblattwelle (204) an ihrem rotornabenseitigen Ende (208) eine Anschlagsstufe aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit einem ein- oder mehrteiligen Befestigungsring, insbesondere einer Wellenmutter (246) mit Anlaufscheibe, zusammenzuwirken, um die Rotorblattwelle (204) in dem Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262) mit einer definierten Einbaulage zu befestigen, wobei der Befestigungsring (246) eine zweite rotornabenseitige ringförmige axiale Gleitfläche (284) aufweist, die mit einer an dem Rotomabengehäuseabschnitt (252; 262) ausgebildeten zweiten komplementären ringförmigen axialen Gleitfläche (283) zusammenwirkt.
9. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die inneren Gleitflächen (281, 291) des ersten und des zweiten Gleitlagers (225; 235) von jeweils einer ersten und einer zweiten Gleitbuchse (226; 236) ausgebildet sind, wobei die erste Gleitbuchse (226) an dem seeseitigen Ende der Rotorblattwelle (204), und die zweite Gleitbuchse (236) an dem rotomabenseitigen Ende der Rotorblattwelle (204) angebracht sind.
10. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei zwischen den ersten axialen Gleitflächen (293; 294) und/oder den zweiten axialen Gleitflächen (283; 284) eine Gleitscheibe angeordnet ist, wobei vorzugsweise mindestens eine der Gleitscheiben als Flansch (229; 239) der ersten und/oder zweiten Gleitbuchse (226; 236) ausgebildet ist.
11. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite Gleitlager (225; 235) fluidgeschmiert sind, wobei vorzugsweise das Fluid ein korrosionsverhinderndes Fluid, insbesondere deionisiertes und/oder entmi- neralisiertes Wasser ist.
12. Rotornabenanordnung (200) für eine Unterwasserturbine (1) mit einem Rotomabenge- häuse (202), das dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorhauptwelle (6) zum Antrieb eines Generators (10) drehfest verbunden zu werden, und dazu ausgelegt ist, mindestens eine Rotorblattwelle (204) aufzunehmen und drehbar zu lagern, wobei für die Lagerung der Rotorblattwelle (204) eine Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist.
13. Rotomabenanordnung (200) nach Anspruch 12, wobei das Rotornabengehäuse (202) mit einem Fluid geflutet ist, wobei das Fluid als Schmiermittel für das erste und zweite Gleitlager (225; 235) ausgebildet ist.
14. Rotomabenanordnung (200) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Fluid eine Dichte aufweist, die eine ähnliche Dichte hat wie Wasser, oder wobei das Fluid Wasser, insbesondere Seewasser, vorzugsweise aber deionisiertes und entmineralisiertes Wasser ist.
15. Rotomabenanordnung (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei zwischen Rotorblattwelle (204) und Rotomabengehäuse (202) eine Dichtungsanordnung (240) mit Druckausgleichsfunktion angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE666385C (de) * 1936-10-14 1938-10-18 Karlstad Mekaniska Ab Nabe mit in ihr gelagerten, waehrend des Betriebes verdrehbaren Schaufeln fuer Wasserturbinen, Pumpen oder Schiffsschrauben
US2283128A (en) * 1940-06-13 1942-05-12 Allis Chalmers Mfg Co Turbine lubrication
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DE102018214083A1 (de) * 2018-08-21 2020-02-27 Zf Friedrichshafen Ag Planetengetriebe für eine Windkraftanlage

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