WO2025132007A1

WO2025132007A1 - Unterwasserturbine

Info

Publication number: WO2025132007A1
Application number: PCT/EP2024/085990
Authority: WO
Inventors: Marcel Alfred Memmel; Matthias Hofmann
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2023-12-21
Filing date: 2024-12-12
Publication date: 2025-06-26
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: DE102023213223A1

Abstract

Offenbart wird Unterwasserturbine (1) mit einer Rotornabe (2), die drehfest mit einer Rotorhauptwelle (6) verbunden ist und dazu ausgelegt ist, die Rotorhauptwelle (6) anzutreiben, wobei sich die Rotorhauptwelle (6) in eine über die Rotorhauptwelle (6) mit der Rotornabe (2) verbundenen Gondel (8) erstreckt und dort einen darin aufgenommenen Generator (10) antreibt, wobei die Rotornabe (2) weiterhin dazu ausgelegt ist, zumindest ein Rotorblatt (4) zu tragen, wobei das mindestens eine Rotorblatt (4) an einer Rotorblattwelle (204) befestigt ist und wobei die Rotorblattwelle (204) drehbar an der Rotornabe (2) gelagert ist und ein erstes rotornabenseitiges Ende (208), das in einen Innenraum der Rotornabe (2) ragt, und ein zweites seeseitiges Ende (207), das drehfest an dem jeweiligen Rotorblatt (4) befestigbar ist, aufweist, wobei jeweils das rotornabenseitige Ende (208) der Rotorblattwellen (204) dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorblattverstellanordnung (300) zusammenzuwirken, um die mindestens eine Rotorblattwelle (204) zu drehen, wobei die Rotorblattverstellanordnung (300) weiterhin eine translatorisch bewegbare Schubstange (332) aufweist, die ein erstes rotornabenseitiges Ende (334) aufweist, das dazu ausgelegt ist, in die Rotornabe (2) der Unterwasserturbine (1) hineinzuragen und mindestens eine Verbindungsvorrichtung (340) aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit der Rotorblattwelle (204) derart verbindbar zu sein, dass die translatorische Bewegung der Schubstange (332) in eine rotatorische Bewegung der mindestens einen Rotorblattwelle (204) umgesetzt wird, und wobei die Schubstange (332) ein zweites gondelseitiges Ende (336) aufweist, das dazu ausgelegt ist, sich in Richtung der Gondel (8) der Unterwasserturbine (1) zu erstrecken, wobei die Rotorblattverstellanordnung (330) weiterhin eine Verriegelungsvorrichtung (480) aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Schubstange (332) in zumindest einer vorgegebenen translatorischen Position zu fixieren.

Description

B e s c h r e i b u n g

Unterwasserturbine

Technisches Gebiet

Vorliegende Erfindung betrifft eine Unterwasserturbine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Technischer Hintergrund

Rotorblätter von Unterwasserturbinen sind üblicherweise an einer Rotornabe befestigt und können bezüglich der Rotornabe drehbar gelagert sein. Durch Verdrehen 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 wechselnden Wasserströmungsrichtungen anpassen zu können, ohne dass die gesamte Unterwasserturbine gedreht werden muss.

Dazu wird an den Rotorblättern oder an den Rotorblattwellen eine Antriebseinheit vorgesehen, die eine Verdrehung der Rotorblätter erlaubt.

Derartige Antriebseinheiten sind jedoch relativ ausladend und beanspruchen deshalb viel Bauraum, der insbesondere bei kleineren Anlagen nicht vorhanden ist.

Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Rotomabenanordnung bereitzustellen, die auch bei kleineren Unterwasserturbinen eine Blattverstellung ermöglicht.

Zusammenfassung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch eine Unterwasserturbine gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Im Folgenden wird eine Unterwasserturbine vorgestellt, die eine Rotomabe aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Rotorhauptwelle anzutreiben, wobei sich die Rotorhauptwelle in eine über die Rotorhauptwelle mit der Rotomabe verbundenen Gondel erstreckt und dort einen darin aufgenommenen Generator antreibt. Dabei kann beispielsweise die Rotorhauptwelle mittels Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, drehfest an der Rotornabe angebracht sein.

Weiterhin ist die Rotornabe dazu ausgelegt, zumindest ein Rotorblatt zu tragen, wobei das Rotorblatt an einer Rotorblattwelle befestigt ist und wobei die Rotorblattwelle drehbar an der Rotomabe gelagert ist und ein erstes rotornabenseitiges Ende, das in einen Innenraum der Rotomabe ragt, und ein zweites seeseitiges Ende, das drehfest an dem jeweiligen Rotorblatt befestigbar ist, aufweist, wobei jeweils das rotornabenseitige Ende der Rotorblattwellen dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorblattverstellanordnung zusammenzuwirken, um die mindestens eine Rotorblattwelle zu drehen.

Um auch bei kleineren Unterwasserturbine, die wenig Bauraum zur Verfügung stellen eine Rotorblattverstellanordnung vorzusehen, weist die Rotorblattverstellanordnung selbst eine translatorisch bewegbare Schubstange auf, die ein erstes rotornabenseitiges Ende hat, das dazu ausgelegt ist, in die Rotornabe der Unterwasserturbine hineinzuragen und mindestens eine Verbindungsvorrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit der Rotorblattwelle, derart verbindbar zu sein, dass die translatorische Bewegung der Schubstange in eine rotatorische Bewegung der mindestens einen Rotorblattwelle umgesetzt wird, und wobei die Schubstange ein zweites gondelseitiges Ende aufweist, das dazu ausgelegt ist, sich in Richtung der Gondel der Unterwasserturbine zu erstrecken.

Um nicht unnötig Energie aufwenden zu müssen, um die Rotorblätter in einer bestimmten Position zu halten oder um beispielsweise bei einem Stromausfall oder einer Störung sicherzustellen, dass die Unterwasserturbine automatisch stillgelegt wird, ist , wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Unterwasserturbine weiterhin eine Verriegelungsvorrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Schubstange in zumindest einer vorgegebenen translatorischen Position zu fixieren. Dadurch können die Rotorblätter in einer bestimmten Position, beispielsweise einer Fahnenstellung, in der von der Strömung kein Drehmoment auf die Rotorblätter ausgeübt werden kann, festgelegt werden. Bei Wartungsarbeiten, oder wenn beispielweise eine Energiezufuhr zur Rotorblattverstellung ausfällt, ist es vorteilhaft, wenn die gesamte Unterwasserturbine stillgelegt ist. Deshalb ist insbesondere bevorzugt, eine Sperrvorrichtung zu verwenden, die in die Fahnenstellungsposition vorgespannt ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Verriegelungsvorrichtung mindestens ein verstellbares Sperrelement auf, das mit der Schubstange oder einer die Schubstange translatorisch bewegenden Komponente des Linearantriebs zusammenwirkt, um die Schubstange in ihrer translatorischen Position zu fixieren. Da sich die Schubstange durch fast die gesamte Unterwasserturbine erstreckt, kann eine Sperrvorrichtung an vielen Orten vorgesehen sein, an denen ein Bauraum vorhanden ist. So kann auch bei kompakten Unterwasserturbinen eine Sperrvorrichtung vorgesehen werden.

Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Schubstange an ihrer Mantelfläche mindestens eine Aussparung aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit dem Sperrelement zusammenzuwirken. Dadurch kann das Sperrelement direkt auf die Schubstange einwirken.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Sperrelement des mindestens einen Sperrelements an der Rotorhauptwelle angeordnet.

Alternativ oder zusätzlich ist ein Sperrelement des mindestens einen Sperrelements an einem den Linearantrieb umgebenden Linearantriebsgehäuse oder dem Linearantrieb selbst angeordnet. Dabei ist vorzugsweise das Linearantriebsgehäuse drehfest an der Rotorhauptwelle angebracht.

Je nach Ausgestaltung der Unterwasserturbine kann ein oder mehrere Sperrelement vorgesehen sein, die auch an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein können. Dadurch kann ein zu Verfügung stehender Bauraum optimal ausgenutzt werden.

Die drehfeste Anbindung des Linearantriebsgehäuse an die Rotorhauptwelle sorgt dabei weiterhin dafür, dass die Kraft, die nötig ist, um für eine Verstellung der Rotorblätter zu sorgen, direkt an der Rotorhauptwelle statt an der Gondel abgestützt werden kann. Dadurch müssen die Lagereinheiten, mit denen die Rotorhauptwelle in der Gondel drehbar gelagert ist, nicht dazu ausgelegt sein, diese Kraft aufzunehmen, was bei einer gondelseitigen Abstützung des Linearantriebs nötig wäre. Dadurch können die Lagereinheit der Rotorhauptwellenlagerung kleiner dimensioniert werden und können allein auf die Aufgabe die Rotorhauptwellen zu lagern optimiert sein.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Linearantrieb weiterhin einen translatorischen auf die Schubstange einwirkenden Kolben auf, der ein rotornabenseitiges Ende, mit dem er auf die Schubstange einwirkt, und ein gondelseitiges Ende, das mittels des Linearantriebs mit Kraft beaufschlagt wird, aufweist. Weiterhin sind das gondelseitige Ende der Schubstange und das rotornabenseitige Endes des Kolbens in einem translatorisch in dem Linearantriebsgehäuse verschiebbaren Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse aufgenommen.

Dadurch kann eine besonders einfache Kopplung zwischen Schubstange und Kolben geschaffen werden, die eine direkte Krafteinleitung der translatorischen Kraft des Kolbens auf die Schubstange ermöglicht.

Dabei ist vorzugsweise der Linearantrieb ein hydraulischer oder pneumatischer Linearantrieb ist und der Kolben mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Arbeitsfluids translatorisch bewegbar. Dadurch kann eine große Kraft auf die Schubstange ausgeübt werden, die auch gegen einen hohen Wasserdruck, der auf die Rotorblätter wirkt, für eine Verstellung der Rotorblätter sorgen kann.

Um bei einem hydraulischen oder pneumatischen Linearantrieb eine Verstellung des Kolbens zu ermöglichen ist weiterhin bevorzugt, dass der Kolben in einem Kolbengehäuse aufgenommen ist, das den Kolben umgibt, und dazu ausgelegt ist, zumindest einen ersten Arbeitsraum für den Kolben zu definieren, wobei bei Beaufschlagung des ersten Arbeitsraums mit einem Arbeitsfluid der Kolben derart auf die Schubstange einwirkt, dass die Schubstange von einer ersten in eine zweite Position bewegbar ist.

Die erste Position kann eine sogenannte Fahnenstellung der Rotorblätter sein, also die Stellung, in der von den Rotorblättem kein Drehmoment übertragen wird. Mit anderen Worten sind die Rotorblätter aus der Strömung gedreht. Die Vorspannung in die erste Position sorgt dabei vorteilhafterweise dafür, dass bei einem Stromausfall, oder bei einem Problem mit dem hydraulischen oder pneumatischen Linearantrieb, z. B. bei einer Störung der Pumpe, die Unterwasserturbine stillgelegt ist, so dass Wartungs- oder Reparaturarbeiten vorgenommen werden können.

Weiterhin kann zudem an dem Kolben ein Rückstellelement, insbesondere eine Feder, vorgesehen sein, die dazu ausgelegt ist, den Kolben in die erste Position vorzuspannen.

Alternativ oder zusätzlich ist das Kolbengehäuse jedoch weiterhin dazu ausgelegt, einen zweiten Arbeitsraum zu definieren, wobei bei Beaufschlagung des zweiten Arbeitsraums mit einem Arbeitsfluid der Kolben in die erste Position bewegbar ist. Dadurch können auch aktiv die Rotorblätter von der zweiten Position in die erste Position gedreht werden. Weiter-hin ermöglicht diese Doppelwirkung des Kolbens, das aktiv auch jede Zwischenstellung zwischen erster und zweiter Position angesteuert werden kann. Dabei kann die Feder auch als Unterstützungselement für die Rückstellung in die erste Position gesehen werden.

Vorzugsweise ist der Kolben derart in dem Kolbengehäuse angeordnet, dass der Kolben bezüglich des Kolbengehäuses im Wesentlichen nur eine translatorische Bewegung ausführt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Linearantriebsgehäuse drehfest mit der Rotorhauptwelle verbunden, und umgibt zumindest teilweise das Kolbengehäuse, und wobei das Kolbengehäuse drehfest in der Gondel abgestützt ist, wobei zwischen Linearantriebsgehäuse und Kolbengehäuse eine erste rotationsentkoppelnde Lagereinheit angeordnet ist. Dies ermöglicht eine relativ einfache Verwendung eines hydraulischen oder pneumatischen Linearantriebs, da keine Drehdurchführung für das hydraulikfluid bzw. die Druckluft vorgesehen werden muss. Weiterhin kann mit dieser Ausgestaltung die Kraft, die von dem Hydraulik- oder Pneumatikantrieb ausgeübt wird, über das Linearantriebsgehäuse an der Rotorhauptwelle abgestützt werden.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Kolben drehfest mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse verbunden und das gondelseitige Ende der Schubstange mittels einer zweiten drehentkoppelnden Lagereinheit drehbar in dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse gelagert. Das bedeutet, dass das Schubstangen- Kolben-Verbindungsgehäuse selbst lediglich translatorisch bewegbar ist und sich im Wesentlichen nicht dreht, da der Kolben selbst nur translatorisch bewegbar ist.

Alternativ kann auch das gondelseitige Ende der Schubstange drehfest mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse verbunden sein, wobei dann der Kolben mittels einer zweiten drehentkoppelnden Lagereinheit drehbar in dem Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse gelagert ist. Das bedeutet, dass sich das Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse selbst zusammen mit der Schubstange dreht, während der Kolben nach wie vor stationär angeordnet ist.

Durch beide Ausführungsformen kann eine direkte Kraftübertragung zwischen Schubstange und Kolben realisiert werden und gleichzeitig ein lediglich translatorisch bewegbarer Kolben verwendet werden.

Ist das gondelseitige Ende der Schubstange drehfest mit dem Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse verbunden und der Kolben mittels einer zweiten drehentkoppelnden Lagereinheit drehbar in dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse gelagert, so ist vorteilhaft, wenn die Verriegelungsvorrichtung mindestens ein Sperrelement aufweist, das mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse zusammenwirkt. Da das Linearantriebsgehäuse und damit auch das Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse in der Gondel aufgenommen sind, sind sie relativ gut zugänglich, so dass, ohne dass ein zusätzlicher Bauraum benötigt wird, die Verriegelungsvorrichtung in die Unterwasserturbine integriert werden kann. Über die Einwirkung des Sperrelements auf das Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse kann direkt das Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse und damit die Schubstange an ihrer translatorischen Bewegung gehindert werden.

Ist dagegen das rotomabenseitige Ende des Kolbens drehfest mit dem Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse verbunden und das gondelseitige Ende der Schubstange mittels einer zweiten drehentkoppelnden Lagereinheit drehbar in dem Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse gelagert, ist vorteilhaft, wenn die Verriegelungsvorrichtung an dem Linearantrieb beispielsweise an einem Kolbengehäuse, das zumindest einen Arbeitsraum für den Kolben definiert angeordnet ist und mindestens ein Sperrelement aufweist, das mit dem Kolben zusammenwirkt. Würde ein Sperrelement zwischen einem sich drehenden Linearantriebsgehäuse und einem rotationsfesten Kolben wirken, müsste die Verriegelungsvorrichtung derart ausgebildet sein, dass sie auch bei Scherbelastung zuverlässig verriegelt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verriegelungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, die Schubstange an mehreren translatorischen Positionen zu fixieren.

Dabei kann eine der translatorischen Positionen, wie oben erwähnt die Fahnenstellung der Rotorblätter sein. Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn die Sperrvorrichtung und/oder die Linearantriebsvorrichtung derart ausgelegt ist, dass bei einer Störung oder bei einem Stromausfall, die Sperrvorrichtung die Schubstange in ihrer ersten Position, die der Fahnenstellung der Rotorblätter entspricht fixiert.

Weiterhin ist bevorzugt, wenn eine zweite translatorische Fixierposition der Schubstange einer Rotorblattstellung entspricht, die eine maximale Rotationskraftübertragung der Strömung auf das Rotorblatt ermöglicht. Dadurch kann erreicht werden, dass die Rotorblätter gegen die Strömung gedreht bleiben, auch wenn die Rotorblattverstellanordnung nicht aktiv mit Energie versorgt ist. Dies ermöglicht einen besonders energieeffizienten Betrieb der Unterwasserturbine.

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass eine dritte translatorische Fixierposition der Schubstange einer Rotorblattstellung bereitgestellt ist, die eine definierte reduzierte Rotationskraftübertragung der Strömung auf das Rotorblatt ermöglicht. Dadurch kann beispielsweise die Unterwasserturbine in einen Notlaufbetrieb versetzt werden, bei dem zwar Strom produziert wird, aber keine übermäßige Belastung an gen Rotorblättern auftritt. Dies kann beispielsweise bei einer sturmbedingten übermäßig verstärkten Wasser Strömung der Fall sein. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die reduzierte

Rotationskraftübertragung 50% bis 90%, insbesondere 60% bis 80%, bevorzugt 70%, einer maximalen Rotationskraftübertragung der Strömung auf das Rotorblatt entspricht.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Verriegelungsvorrichtung mindestens ein Sperrelement auf, das mittels eines hydraulischen oder elektromechanischen Aktuators betätigbar ist. Dadurch kann das Sperrelement leicht in eine Sperrposition gebracht werden und auch aus ihr wieder gelöst werden. Dabei kann auch vorteilhaft sein, wenn das Sperrelement in seine Sperrposition vorgespannt ist, beispielsweise mittels eines Federelements.

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 Rotomabe 2, die dazu ausgelegt ist, Rotorblätter 4 zu lagern und zu tragen, sowie eine mit der Rotomabe 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 Rotomabe 2 befestigt sein. Die Rotorblätter 4 werden von einer Wasserströmung 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 Rotomabenanordnung 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 Zweigeteiltheit in Rotorblatt 4 und Rotorblattwelle 204 ermöglicht, dass die Rotomabenanordnung 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 Rotomabenanordnung 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 rotomabenseitigen 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 Rotomabengehäuses 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 Rotornabengehäuse verbunden wird (siehe bspw. Fig. 4 und 5).

Selbstverständlich ist es genauso möglich, die Gleitlagerbuchsen 226; 236 mit dem Rotomabengehäuseabschnitt 252; 262 drehfest zu verbinden, vorzugsweise in den Rotomabengehäuseabschnitt 252; 262 einzupressen.

Für die drehfeste Verbindung wird üblicherweise ein Innendurchmesser des Rotomabengehäuseabschnitts 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 Rotomabe 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 Kegelrollenlagem, 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 Rotornabe 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 Rotomabengehäuse ausgebildeten sich rohrförmig nach innen erstreckenden Rotornabengehäuseabschnitt 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 Rotomabengehäuse 202 eingesetzt werden kann (siehe dazu insbesondere die Figuren 4 und 5). Dazu weist das Modul 260 weiterhin den ebenfalls rohrförmigen ausgestalteten separaten Rotornabengehäuseabschnitt 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-Gehäuseabschnitt 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 Rotomabengehäuse 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 Rotomabengehäuseabschnitts 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 Rotomabengehäuseabschnitts 252 die innere axiale Gleitfläche 294 ausgebildet ist.

Analog kann auch an dem rotornabenseitigen Ende 208 der Rotorblattwelle 204 bzw. dem rotomabenseitigen 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 Rotornabengehäuseabschnitt 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 Gleitlagerbuchsenaufnahmefläche (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 Rotomabe 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, korrosionsvermindemde 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 Kurbelscheiben 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 rotomabenseitigen 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 Wasserströmung 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 Wasserströmung 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 Rotomabe 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 Wasser Strömung 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 rotomabenseitiges 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 Rotornabe 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 Rotomabe 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- Kolben-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-Verbindungsgehäuse 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- Kolben-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- Verbindungsgehäuse 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- Verbindungsgehäuse 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 Schubstangen-Kolben- 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 Rotorblättern 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

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

1. Unterwasserturbine (1) mit einer Rotornabe (2) , die drehfest mit einer Rotorhauptwelle (6) verbunden ist und dazu ausgelegt ist, die Rotorhauptwelle (6) anzutreiben, wobei sich die Rotorhauptwelle (6) in eine über die Rotorhauptwelle (6) mit der Rotomabe (2) verbundenen Gondel (8) erstreckt und dort einen darin aufgenommenen Generator (10) antreibt, wobei die Rotomabe (2) weiterhin dazu ausgelegt ist, zumindest ein Rotorblatt (4) zu tragen, wobei das mindestens eine Rotorblatt (4) an einer Rotorblattwelle (204) befestigt ist und wobei die Rotorblattwelle (204) drehbar an der Rotornabe (2) gelagert ist und ein erstes rotomabenseitiges Ende (208), das in einen Innenraum der Rotornabe (2) ragt, und ein zweites seeseitiges Ende (207), das drehfest an dem jeweiligen Rotorblatt (4) befestigbar ist, aufweist, wobei jeweils das rotornabenseitige Ende (208) der Rotorblattwellen (204) dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorblattverstellanordnung (300) zusammenzuwirken, um die mindestens eine Rotorblattwelle (204) zu drehen, wobei die Rotorblattverstellanordnung (300) weiterhin eine translatorisch bewegbare Schubstange (332) aufweist, die ein erstes rotornabenseitiges Ende (334) aufweist, das dazu ausgelegt ist, in die Rotornabe (2) der Unterwasserturbine (1) hineinzuragen und mindestens eine Verbindungsvorrichtung (340) aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit der Rotorblattwelle (204) derart verbindbar zu sein, dass die translatorische Bewegung der Schubstange (332) in eine rotatorische Bewegung der mindestens einen Rotorblattwelle (204) umgesetzt wird, und wobei die Schubstange (332) ein zweites gondelseitiges Ende (336) aufweist, das dazu ausgelegt ist, sich in Richtung der Gondel (8) der Unterwasserturbine (1) zu erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattverstellanordnung (330) weiterhin eine Verriegelungsvorrichtung (480) aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Schubstange (332) in zumindest einer vorgegebenen translatorischen Position zu fixieren.

2. Unterwasserturbine (1) nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungsvorrichtung (480) mindestens ein verstellbares Sperrelement (482; 484; 488) aufweist, das mit der Schubstange (332) oder einer die Schubstange (332) translatorisch bewegenden Komponente (406; 426) des Linearantriebs (400) zusammenwirkt, um die Schubstange (332) in ihrer translatorischen Position zu fixieren.

3. Unterwasserturbine (1) nach Anspruch 2, wobei die Schubstange (332) an ihrer Mantelfläche mindestens eine Aussparung (492) aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit dem Sperrelement (482; 484; 488) zusammenzuwirken.

4. Unterwasserturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sperrelement (488) des mindestens einen Sperrelements (482; 484; 488) an der Rotorhauptwelle (6) angeordnet ist.

5. Unterwasserturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sperrelement (482; 484) des mindestens einen Sperrelements (482; 484; 488) an einem den Linearantrieb (400) umgebenden Linearantriebsgehäuse (428) oder dem Linearantrieb (400) selbst angeordnet ist.

6. Unterwasserturbine (1) nach Anspruch 5, wobei das Linearantriebsgehäuse (428) drehfest an der Rotorhauptwelle (6) angebracht ist.

7. Unterwasserturbine (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Linearantrieb (400) weiterhin einen translatorischen auf die Schubstange (332) einwirkenden Kolben (402) aufweist, der ein rotornabenseitiges Ende(420) , mit dem er auf die Schubstange (332) einwirkt, und ein gondelseitiges Ende (422), das mittels des Linearantriebs (400) mit Kraft beaufschlagt wird, aufweist, und das gondelseitige Ende (336) der Schubstange (332) und das rotornabenseitige Endes (420) des Kolbens (402) in einem translatorisch in dem Linearantriebsgehäuse (428) verschiebbaren Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse (426) aufgenommen sind.

8. Unterwasserturbine (1) nach Anspruch 7, wobei das gondelseitige Ende der Schubstange (3336) drehfest mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse (426) verbunden ist und der Kolben (402) mittels einer zweiten drehentkoppelnden Lagereinheit (430; 440) drehbar in dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse (426) gelagert ist und wobei die Verriegelungsvorrichtung (480) mindestens ein Sperrelement (482; 484) aufweist, das mit dem Schubstangen-Kolben- Verbindungsgehäuse (426) zusammenwirkt.

9. Unterwasserturbine (1) nach Anspruch 7, wobei das rotomabenseitige Ende (420) des Kolbens (402) drehfest mit dem Schubstangen-Kolben-Verbindungsgehäuse (426) verbunden ist und das gondelseitige Ende (336) der Schubstange (332) mittels einer zweiten drehentkoppelnden Lagereinheit (430; 440) drehbar in dem Schubstangen- Kolben-Verbindungsgehäuse (426) gelagert ist, und wobei die Verriegelungsvorrichtung (480) an dem Linearantrieb (400) angeordnet ist und mindestens ein Sperrelement (482; 484; 488) aufweist, das mit dem Kolben (402) zusammenwirkt.

10. Unterwasserturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verriegelungsvorrichtung (480) dazu ausgelegt ist, die Schubstange (332) an mehreren translatorischen Positionen zu fixieren.

11. Unterwasserturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste translatorische Fixierposition der Schubstange (332) einer Rotorblattstellung entspricht, in der keine Rotationskraft von der Strömung auf das Rotorblatt (4) übertragen wird.

12. Unterwasserturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zweite translatorische Fixierposition der Schubstange (332) einer Rotorblattstellung entspricht, die eine maximale Rotationskraftübertragung der Strömung auf das Rotorblatt (4) ermöglicht.

13. Unterwasserturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine dritte translatorische Fixierposition der Schubstange (332) einer Rotorblattstellung entspricht, die eine definierte reduzierte Rotationskraftübertragung der Strömung auf das Rotorblatt (4) ermöglicht, die 50% bis 90%, insbesondere 60% bis 80%, bevorzugt 70%, einer maximalen Rotationskraftübertragung der Strömung auf das Rotorblatt (4) ermöglicht.

14. Unterwasserturbine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verriegelungsvorrichtung (480) mindestens ein Sperrelement (482; 484; 488) aufweist, das mittels eines hydraulischen oder elektromechanischen Aktuators betätigbar ist.