WO2025132011A1 - Rotorblattlagerung für unterwasserturbine - Google Patents

Rotorblattlagerung für unterwasserturbine Download PDF

Info

Publication number
WO2025132011A1
WO2025132011A1 PCT/EP2024/085994 EP2024085994W WO2025132011A1 WO 2025132011 A1 WO2025132011 A1 WO 2025132011A1 EP 2024085994 W EP2024085994 W EP 2024085994W WO 2025132011 A1 WO2025132011 A1 WO 2025132011A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
rotor blade
bearing
designed
rotor hub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/085994
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Hofmann
Michael Baumann
Marcel Alfred Memmel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of WO2025132011A1 publication Critical patent/WO2025132011A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/14—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load specially adapted for operating in water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/36—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers
    • F16C19/364—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/546—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
    • F16C19/547—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings
    • F16C19/548—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings in O-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/56—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction in which the rolling bodies of one bearing differ in diameter from those of another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00—Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/02—Propeller-blade pitch changing actuated by control element coaxial with propeller shaft, e.g. the control element being rotary
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/70—Diameters; Radii

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.
  • such an arrangement and spacing can compensate for the thermal growth of the rotor blade shaft as well as the growth of the bearing inner rings compared to the bearing outer rings, thus reducing the risk of preload loss in the bearing.
  • the rotor hub itself preferably has a rotor hub housing that defines an interior space.
  • the rotor hub housing can be further reinforced with stiffening ribs arranged in the interior space and increasing the structural stability of the rotor hub housing.
  • an assembly opening can be provided in the rotor hub housing, ensuring accessibility to the interior of the rotor hub.
  • the rotor blade bearing assembly is then designed as a module that is simply inserted into the rotor hub.
  • the module then preferably has pre-adjusted and/or pre-loaded bearing units and can be inserted into the rotor hub without further adjustment.
  • the rotor hub bearing module can also, as further preferred embodiments show, also have the rotor blade shaft and/or a seawater seal and/or possibly other drive components (e.g. gears), etc., which are pre-assembled outside the rotor hub in the separate housing and installed in the rotor hub as a unit in a further assembly step.
  • the advantage of the modular design is the simplified assembly of the bearing units, since this can be carried out outside the hub housing with good accessibility, and as mentioned above, They can be adjusted and pre-tensioned and inserted into the rotor hub.
  • the individual modules can also be replaced very quickly for service work or in the event of damage.
  • the rotor blade bearing assembly further comprises at least one seawater seal assembly with at least one sealing lip, wherein the seawater seal assembly is designed to provide a seal between the housing and the rotor blade shaft.
  • the seawater seal assembly is designed to be attachable to the housing and the at least one sealing lip abuts the rotor blade shaft.
  • the seawater seal assembly is a redundant lip seal for long maintenance intervals and can include a relubrication function and a condition monitoring system.
  • the rotor blade bearing assembly is preferably designed as a module and can advantageously also include the rotor blade shaft in addition to the housing and the bearing units.
  • the rotor blade shaft itself typically has a first rotor-hub end designed to be received in an interior of the rotor hub and a second seaward end designed to be non-rotatably fastened to a rotor blade.
  • the rotor blade bearing module can comprise the housing and the seawater seal.
  • the rotor blade shaft regardless of whether it is a module or not, can have at least one drive component at its first rotor hub-side end, which is designed to interact with a central drive for rotating the rotor blade shaft. Since the rotor shaft extends relatively far into the interior of the rotor hub due to the above-mentioned relationship, the rotor shaft is particularly well suited for central adjustment drives. In this case, all rotor blades are connected via a mechanism and controlled centrally via an actuator (e.g., electric motor, hydraulic cylinder). In other words, the rotor blades are not adjusted individually, but together.
  • an actuator e.g., electric motor, hydraulic cylinder
  • the drive components are bevel gears, wherein the adjustment drive is preferably driven by an electric gear motor or a hydraulic motor and the torque distribution takes place via a central bevel gear transmission.
  • the central drive wheel distributes the torque to the individual rotor blades via a bevel gear stage, with the size of the bevel gears ensuring torque multiplication.
  • a small central drive wheel and larger output wheels are provided on the rotor blade shaft.
  • the drive component is a push rod connected to the rotor blade shafts via a connecting rod/crank pulley mechanism.
  • the push rod itself is axially movable by means of a linear drive and ensures adjustment of the rotor blade shafts.
  • a rotor hub assembly for an underwater turbine, comprising a rotor hub and a rotor blade bearing assembly received within the rotor hub, as discussed above.
  • the rotor blade bearing assembly is configured to support and secure the rotor blade to the rotor hub.
  • the rotor hub assembly in turn, is typically non-rotatably connected to a rotor main shaft, which in turn drives a generator for power generation.
  • the rotor hub arrangement comprises at least two rotor blades arranged opposite one another, which are fastened to rotor blade shafts, which in turn are each mounted and fastenable by means of the rotor blade bearing arrangement.
  • the rotor blade shafts each have a first end, which projects into an interior of the rotor hub, and a second seaward end, which is rotatably fastenable to the rotor blade.
  • the opposing rotor blade shafts are arranged in the rotor hub with the aid of the rotor blade bearing arrangement in such a way that a diameter X of a circle described by the first ends of the rotor blade shafts and a Diameter Y of a circle described by the second ends of the rotor blade shafts satisfies the following relation:
  • a central bevel gear stage (central drive gear) driven by an electric or hydraulic motor (drive motor) can preferably be integrated into the system solution. It is particularly preferred if the drive motor is integrated into the main shaft to achieve greater compactness and a higher degree of modularization.
  • Each rotor blade is driven by the central drive gear, which meshes with the bevel gear mounted on the rotor blade shaft.
  • the rotor blade bearing arrangement is thus designed for maximum compactness, allowing for a significant reduction in the seawater seal, resulting in a significant cost reduction for the overall design.
  • the rotor hub assembly comprises a push rod which is axially movable by means of a linear drive and which is connected to the hub-side ends of the rotor blade shafts via a connecting rod-crank pulley mechanism.
  • a so-called spinner is 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 pattern.
  • the spinner can also be designed to accommodate the gear motor for the bevel gear drive or the linear drive for the push rod.
  • the above-mentioned features provide a compact and cost-effective centralized rotor blade pitch system for an underwater turbine.
  • the modularization of the rotor blade bearing assembly and the rotor hub assembly allows for easy assembly and disassembly.
  • the system's susceptibility to failure is reduced because the pitching mechanism is centralized and thus contains as few components as possible.
  • the bevel gear drive also enables 360° pitching of the rotor blades, which is not possible with conventional pitching mechanisms.
  • 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.
  • the first bearing unit of the rotor shaft bearing arrangement is arranged in such a way that a continuous force flow path occurs from the rotor shaft via the bearing unit into the rotor hub and/or a stiffening rib formed on the rotor hub.
  • the rotor hub arrangement has an outer bearing seat for the first bearing unit, wherein the rotor hub has a special contour on the outer bearing seat, which enables a continuous force flow from the rotor blade via the shaft to the bearing and thus into the hub.
  • the idea of a continuous force flow is also implemented in the contour of possible internal stiffening ribs that are formed on the rotor hub.
  • a force flow transfer can take place from the rotor blade shaft to the inner bearing and then via the specially shaped stiffening ribs to the outer contour of the hub.
  • the theoretical force lines converge at the flange connection between the rotor hub and the main rotor shaft and are introduced here into the surrounding structure (main rotor shaft).
  • 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 mount rotor blades 4, and a main rotor shaft 6 which is rigidly connected to the rotor hub 2 and extends into a nacelle 8 in which a generator 10 for generating electricity is accommodated.
  • the main rotor shaft 6 can be fastened 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 flow, thereby causing the rotor hub 2 to rotate.
  • the 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 designed in particular to be able to absorb axial and radial loads.
  • the main rotor shaft 6 can be mounted on axial and radial bearing units.
  • the rotor blades 4 are preferably also mounted so that they can be adapted to the respective flow direction without having to rotate the entire nacelle 8.
  • the adjustment of the rotor blades 4 also allows the rotor blades 4 to be rotated into the so-called feathered position, in which the flow does not cause the rotor hub 2 to rotate. This allows the underwater turbine 1 to be shut down entirely.
  • the rotor blades 4 themselves are usually arranged symmetrically to one another and, in the case of two rotor blades 4-1, 4-2, are arranged directly opposite one another, for example. With more than two rotor blades, such as three or four rotor blades 4, these can be arranged at a distance of 120° or 90° from one another.
  • 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 shaft 204 is designed to be connected to the actual rotor blades 4 (see Fig. 1) and can be constructed in one piece or in multiple parts. It is also possible for the rotor blade shaft to be designed as a shaft stub.
  • the two-part design, rotor blade 4 and rotor blade shaft 204 allows the rotor hub assembly 200 to be transported pre-assembled, and the rotor blades to be connected to the rotor hub assembly 200, and more precisely to the rotor blade shaft 204, only at the site of use. In some embodiments, it is even possible to mount the rotor blades on the rotor blade shaft underwater. For this purpose, it is particularly advantageous if a rotor hub interior 210 is sealed off from the water into which the underwater turbine is installed.
  • 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.
  • the rotor hub-side 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 d1i, d2i are usually 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 bushes 226; 236 can be fastened to the rotor blade shaft 204 with a press fit.
  • the housing section 252 has, in particular, a first rotor hub-side section 254 and a second seaside section 255, which are designed as outer sliding surfaces 281, 291.
  • the inner sliding surfaces 282; 292 are formed by the plain bearing bushes 226; 236.
  • the inner and outer sliding surfaces 281, 291, 282, 292 are designed as radial sliding surfaces that serve to radially support the rotor blade shaft 204 with respect to the rotor hub housing section 252.
  • the second end 336 can extend through the entire rotor shaft 6, but it is also possible, as shown in particular in Figure 15, for the nacelle-side end 336 of the push rod 332 to also be received in the rotor main shaft 6.
  • the second end 336 of the push rod 332 is subjected to axial force directly or indirectly by means of a linear drive 400.
  • the push rod 332 is designed at its second end 336 as a hydraulic piston 402, which is received in a hydraulic cylinder 404.
  • the hydraulic cylinder 404 is received in the housing section 272, while in the embodiment of Figure 15, the hydraulic cylinder is inserted into the rotor main shaft 6.
  • any other linear drive 400 can be used, e.g. a pneumatic linear drive or a worm drive.
  • the push rod-piston connecting housing 426 of the embodiments illustrated in Figures 19 to 23 is also stationary, while in the embodiment of Figures 20, 21 it rotates together with the rotor main shaft 6, the linear drive housing 428, and the push rod 332.
  • the linear drive 400 is also designed as a hydraulic piston drive in this exemplary embodiment.
  • the piston 402 is guided in a cylinder 404 and, together with the cylinder, forms a first working chamber 406 and a second working chamber 408, which are alternately supplied with hydraulic fluid by means of a hydraulic fluid provided by the hydraulic pump 410 in order to move the piston 402 from a first position I to a second position II.
  • the piston 402 has a flange 405 at the cylinder-housing-side end 422, with which the piston 402 is sealingly guided in the piston housing 404 and separates the working chambers 406, 408 from one another.
  • Rotor hub housing section Rotor hub-side first housing section Sea-side second housing section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Offenbart wird Rotorblattlageranordnung (214) für eine Unterwasserturbine (1) mit einer ersten Lagereinheit (220; 230) mit einem ersten Außenring (223; 233), der dazu ausgelegt ist, in einem Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262) aufgenommen zu werden, und einem ersten Innenring (222; 232), der dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorblattwelle (204) drehfest verbunden zu sein, und mit einer zweiten Lagereinheit (220; 230) mit einem zweiten Außenring (223; 233), der dazu ausgelegt ist, in dem Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262), aufgenommen zu werden, und einem zweiten Innenring (222; 232), der dazu ausgelegt ist, mit der Rotorblattwelle (204) drehfest verbunden zu sein, wobei der erste Innenring (222; 232) eine erste Innenringbohrung (227; 237) mit einem ersten Innenringbohrungsdurchmesser (d1i) aufweist, und die erste Lagereinheit (220; 230) und die zweite Lagereinheit (220; 230) in einem Lagerabstand (W) zueinander angeordnet sind, wobei für den Lagerabstand W gilt: 0,8*d1i ≤ W ≤ 2*d1i, vorzugsweise 1*d1i ≤ W ≤ 1,5*d1i.

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 Rotornabenanordnung 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 Rotorblättem in die Rotomabe 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 Rotorblättem 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. Die Rotorblattlageranordnung umfasst eine erste Lagereinheit und eine zweite Lagereinheit. Die erste Lagereinheit umfasst einen ersten Außenring, der dazu ausgelegt ist, in einem Gehäuse aufgenommen zu werden, und einen ersten Innenring, der dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorblattwelle drehfest verbunden zu sein. Analog umfasst die zweite Lagereinheit einen zweiten Außenring, der dazu ausgelegt ist, in dem Gehäuse aufgenommen zu werden, und einen zweiten Innenring, der dazu ausgelegt ist, mit der Rotorblattwelle drehfest verbunden zu sein.
Um eine ideale Kippsteifigkeit und damit eine hohe Belastbarkeit zu erzielen und gleichzeitig auch Auswirkungen von thermischen Unterschieden 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: 0,8*dli < W < 2*dli, vorzugsweise 1 *dli < W < 1,5 *dli, wobei dli der Innenringbohrungsdurchmesser des ersten Innenrings ist.
Als Lagereinheiten kommen bevorzugt insbesondere Kegelrollenlager oder Gleitlager zum Einsatz. Dabei ist insbesondere eine Lageranordnung bevorzugt, bei der die erste und die zweite Lagereinheit als Kegelrollenlager ausgebildet sind, die in O-Anordnung angeordnet sind.
Insbesondere bei Kegelrollenlagern kann eine derartige Anordnung und Beabstandung ermöglichen, dass das thermische Wachsen der Rotorblattwelle, sowie das Lagerringwachsen der Lagerinnenringe gegenüber den Lageraußenringen kompensiert wird und somit das Risiko eines Vorspannungsverlustes in der Lagerung reduziert wird.
Dabei ist vorzugsweise die erste Lagereinheit seeseitig angeordnet. Gerade bei der seeseitigen Lagereinheit ist der Unterschied bei wechselnden Wassertemperaturen bzw. allgemein in der thermischen Ausdehnung zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring im Vergleich zu der rotornabenseitigen Lagereinheit besonders groß. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Rotorblattanordnung in die Rotornabe einsetzbar ausgebildet und das Gehäuse ist über die Rotomabe ausgebildet. Somit kann die Rotorblattlageranordnung als integrierte Lösung in die Rotornabe vorgesehen werden, wobei die tragende Struktur der Rotornabe gleichzeitig das Gehäuse der Lagereinheiten (Blattlager) abbildet. Der Vorteil der integrierten Lösung besteht in der geringeren Anzahl von Bauteilen und zu bearbeitenden und abzudichtenden Flächen, die mögliche Leckagestellen darstellen. Allerdings erfordert die Montage ein hohes Maß an Genauigkeit und kann sehr komplex sein, da die Lageraußenringe der ersten und zweiten Lagereinheit in die Rotomabe eingepasst und die erste und zweite Lagereinheit zueinander eingestellt werden müssen.
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 Rotornabengehäuse weiterhin mit Versteifungsrippen verstärkt werden, die in dem Innenraum angeordnet sind und die strukturelle Stabilität des Rotornabengehäuses 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.
Alternativ wird deshalb ein Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, bei dem die Rotorblattanordnung in die Rotomabe einsetzbar ausgebildet ist, und das Gehäuse an der Rotornabe befestigbar ausgebildet ist.
Dabei ist die Rotorblattlageranordnung dann als Modul ausgeführt, das einfach in die Rotornabe eingesetzt wird. Das Modul weist dann vorzugsweise fertig eingestellte und/oder fertig vorgespannte Lagereinheiten auf und kann ohne weitere Einstellungen in die Rotomabe eingesetzt werden. Das Rotornabenlagermodul kann dabei weiterhin, wie weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, auch die Rotorblattwelle und/oder eine Seewasserdichtung und/oder ggf. weitere Antriebskomponenten (z.B. Zahnräder) etc. aufweisen, die außerhalb der Rotornabe in das separate Gehäuse vormontiert werden und in einem weiteren Montageschritt als eine Einheit in die Rotomabe montiert werden. Der Vorteil der modularen Bauweise besteht in der vereinfachten Montage der Lagereinheiten, da diese außerhalb des Nabengehäuses mit guter Zugänglichkeit erfolgen kann, und wie oben erwähnt fertig eingestellt und vorgespannt in die Rotomabe eingesetzt werden können. Auch können die einzelnen Module für Servicearbeiten und im Schadenfall sehr schnell ausgetauscht 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 Gehäuse und Rotorblattwelle bereitzustellen, wobei vorzugsweise die Seewasserdichtungsanordnung an dem Gehäuse 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 Zu- standsüb erwachungs sy stem 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 Abstand und Bohrung, 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, und kann vorteilhafterweise neben dem Gehäuse und den Lagereinheiten auch die Rotorblattwelle umfassen. Die Rotorblattwelle selbst hat üblicherweise ein erstes rotomabenseitiges Ende, das dazu ausgelegt ist, in einem Innenraum der Rotornabe aufgenommen zu sein, und ein zweites seeseitiges Ende, das dazu ausgelegt ist, drehfest an einem Rotorblatt befestigbar zu sein. Weiterhin kann das das Rotorblattlagermodul das Gehäuse und die Seewasserdichtung aufweist.
Wie ebenfalls oben erwähnt, kann die Rotorblattwelle unabhängig davon, ob sie als Modul vorliegt oder nicht, an ihrem ersten rotornabenseitigen 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 erwähnte Relation 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.
Das zentrale Antriebsrad verteilt das Drehmoment über eine Kegelradstufe auf die einzelnen Rotorblätter, wobei die Größe der Kegelzahnräder ist für eine Drehmomentvervielfachung sorgt. Dabei ist ein kleines zentrales Antriebsrad und größere Abtriebsräder an der Rotorblattwelle vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Antriebskomponente eine Schubstange, die über einen Pleuelstangen-/Kurbelscheibenmechanismus mit den Rotorblattwellen verbunden ist. Die Schubstange selbst ist mit Hilfe eines Linearantriebs axial beweglich und sorgt für eine Verstellung der Rotorblattwellen.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft eine Rotornabenanordnung für eine Unterwasserturbine mit einer Rotornabe und einer in der Rotomabe aufgenommenen Rotorblattlageranordnung, wie oben besprochen, wobei die Rotorblattlageranordnung dazu ausgelegt ist, das Rotorblatt an der Rotornabe zu lagern und zu befestigen. Die Rotornabenanordnung wiederum wird üblicherweise drehfest mit einer Rotorhauptwelle verbunden, die wiederum einen Generator zur Stromerzeugung antreibt.
Gemäß einem 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 Ende, das in einen Innenraum der Rotornabe ragt, und ein zweites seeseitiges Ende, das drehfest an dem Rotorblatt befestigbar ist, auf. Weiterhin sind die einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen mit Hilfe der Rotorblattlageranordnung derart in der Rotornabe angeordnet, dass ein Durchmesser X eines von den ersten Enden der Rotorblattwellen beschriebenen Kreises und ein Durchmesser Y eines von den zweiten Enden der Rotorblattwellen beschriebenen Kreises folgender Relation genügt:
X:Y ~ 6:1.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem zwei einander gegenüberliegende Rotorwellen verwendet werdet werden, bedeutet dies, dass ein Abstand X zwischen den ersten Enden der zwei einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen und der Abstand Y zwischen den zweiten Enden der zwei einander gegenüberliegenden Rotorblattwellen der genannten Relation genügt.
Dadurch reichen die Rotorblattwellen weit in den Innenraum der Rotornabe und ermöglichen ein vollständig integriertes, zentralisiertes Rotorblattverstellsystem, was eine kompakte Bauweise mit Kosteneffizienz verbindet.
Wie oben erwähnt kann bevorzugt in die Systemlösung eine zentrale Kegelradstufe (zentrales Antriebrad) integriert, die von einem Elektro- oder Hydraulikmotor (Antriebsmotor) angetrieben wird. Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn der Antriebsmotor in die Hauptwelle integriert wird, um eine größere Kompaktheit und einen höheren Grad an Modularisierung zu erreichen.
Jedes Rotorblatt wird über das zentrale Antriebsrad, das mit dem an der Rotorblattwelle angebrachten Kegelradstufe kämmt, angetrieben. Die Rotorblattlageranordnung ist somit auf höchste Kompaktheit ausgelegt, wodurch die Seewasserdichtung erheblich reduziert werden kann, was zu einer erheblichen Kostenreduzierung der Gesamtkonstruktion führt.
Alternativ weist die Rotornabenanordnung eine mit Hilfe eines Linearantriebs axial bewegliche Schubstange auf, die über einen Pleuelstangen-Kurbelscheibenmechanismus mit den nabenseitigen Enden der Rotorblattwellen verbunden ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist an der Rotornabe 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, den Getriebemotor für den Kegelradantrieb bzw. den Linearantrieb für die Schubstange aufzunehmen.
Vorteilhafterweise kann durch die oben genannten Eigenschaften ein kompaktes und kosteneffizientes zentrales Rotorblattverstellsystem für eine Unterwasserturbine bereitgestellt werden. Durch die Modularisierung der Rotorblattlageranordnung und der Rotornabenanordnung kann eine einfache Montage und Demontage erreicht werden. Darüber hinaus kann eine Störanfälligkeit des Systems reduziert werden, da der Verstellmechanismus zentralisiert ausgebildet ist und dadurch so wenig Bauteil wie möglich enthält. Der Kegelradantrieb ermöglicht zudem eine 360° Verstellung der Rotorblätter, was bei den üblichen Verstellmechanismen nicht möglich ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Rotomabenanordnung und/oder die Unterwasserturbine insgesamt zudem vor Korrosion geschützt, indem eine Korrosionsschützende Beschichtung und/oder mindestens eine Opferanode vorgesehen ist.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die die erste Lagereinheit der Rotorwellenlageranordnung derart angeordnet ist, dass ein stetiger Kraftflussverlauf von der Rotorwelle über die Lagereinheit in die Rotomabe und/oder eine an der Rotomabe ausgebildeten Versteifungsrippe erfolgt.
Dabei ist bevorzugt, dass die Rotornabenanordnung einen äußeren Lagersitz für die erste Lagereinheit aufweist, wobei die Rotornabe am äußeren Lagersitz eine spezielle Kontur aufweist, die ermöglicht, dass ein stetiger Kraftflussverlauf vom Rotorblatt über die Welle auf das Lager und damit in die Nabe erfolgen kann. Die Idee des stetigen Kraftflussverlaufs ist ebenso an der Kontur von möglichen inneren Versteifungsrippen ausgeführt, die an der Rotornabe 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 Rotornabe und Rotorhauptwelle und werden hier in die Umgebungskonstruktion (Rotorhauptwelle) eingebracht.
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 Wasserströmung angeströmt und bedingen dadurch eine Drehung der Rotornabe 2. Durch die drehfeste Verbindung der Rotornabe 2 mit der Rotorhauptwelle 6 wird wiederum ein drehfest mit der Rotorhauptwelle 6 verbundener Rotor 12 des Generators 10 angetrieben. Der Ro- torl2 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 Rotomabe 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 Rotornabenanordnung 200. Die Rotomabenanordnung 200 umfasst üblicherweise ein Rotomabengehäuse 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 rotomabenseitiges Ende 208 auf. Das seeseitige Ende 206 ist dazu ausgelegt, mit den eigentlichen Rotorblättern 4 verbunden zu werden, während das rotornabenseitige 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 rotomabenseitigen 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 Rotornabengehäuseabschnitt 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 Rotornabengehäuseabschnitt 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 Ro- tomabengehäuseabschnitt 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 Rotornabengehäuseabschnitt 252; 262 befestigt werden können.
Weiterhin weist die Rotornabenanordnung 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 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 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 rotomabenseitigen 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 Rotomabengehäuse 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 Kegelrollenlagem, 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 Rotornabengehäuse 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 Rotomabenano- rdnung 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 Rohrnabengehäuses 202, bzw. der Modul-Gehäuseabschnitt 262 und der Rotorblattwelle 204 eine Gleitpaarung ausgestaltet, die jeweils eine erste seeseitig Gleitflächenpaarung 280 und eine rotornabenseitige 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 rotomabenseitigen 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 Rotomabengehäuseabschnitt 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 Rotornabengehäuseabschnitts 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 Ro- tomabengehäuseab schnitt 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 Rotomabengehäuse 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 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 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 rotomabenseitiges 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 Kurbelscheiben 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 Rotomabeninnenraum 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 Rotomabe 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 aufgenom- men. 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 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 Linearantrieb sgehäuse 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 Drehdurchführun- gen 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 rotornabenseitiges 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
225; 235 Gleitlager ; 236 Gleitlagerbuchsen ; 237 Innenbohrung der Lagerringe ; 238 Hülsenabschnitt der Gleitlagerbuchse ; 239 optionaler Flanschabschnitt der Gleitlagerbuchse
Seewasserdichtung
Spalt zwischen Gehäuse und Rotorblattwelle
S chmutzrückhaltedi chtung
Wellenmutter
Rippenstrukturen
Rotomabengehäuseab schnitt rotornabenseitiger erster Gehäuseabschnitt seeseitiger zweiter Gehäuseabschnitt
Gegenanschi ag sfl äche
Modul rohrförmiger Modulgehäuseabschnitt
Befestigungsmittel für Modul
Kabel
Antriebsvorrichtungsgehäuse
Spinner rotornabenseitige 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 Pleuelende erstes Pleuelauge zweites Pleuelauge
Bolzen
Bolzen
Pleuel-Schubstangen-Verbindungselement; Pleuelhalter
Pleuel -Rotorblattwelle-Verbindungselement; Kurbelscheibe
Befestigungsmittel
Linearlagereinheit
Lagerbüchse sphärisches Gleitlager
Außenring
Innenring
Bolzen
O-Ring 00 Linearantrieb 02 Hydraulikkolben 03 Flansch 04 Hydraulikzylinder 06 erster Arbeitsraum 08 zweiter Arbeitsraum 10 Pumpe 12 Drehdurchführung 14 Befestigung in Gondel 16 Steuergeräte 18 Kabel 19 Schleifring 20 rotornabenseitiges Ende des Kolbens 22 gondelseitiges Ende des Kolbens 24 Kolbengehäuse = Zylinder
426 S chub stangen-Kolb en- V erbindung sgehäuse
428 Linearantriebsgehäuse
430; 440 Lagereinheiten
432; 442 Lagerinnenring
434; 444 Lageraußenring
436; 446 Wälzkörper
450; 460 Lagereinheiten
470 Rückstellelement
480 Sperrvorrichtung
482; 484 Sperrelemente=Bolzen
486 Bolzenaufnahmeöffnung
488 Bolzen
490 Bohrung
492 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. Rotorblattlageranordnung (214) für eine Unterwasserturbine (1) mit einer ersten Lagereinheit (220; 230) mit einem ersten Außenring (223; 233), der dazu ausgelegt ist, in einem Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262) aufgenommen zu werden, und einem ersten Innenring (222; 232), der dazu ausgelegt ist, mit einer Rotorblattwelle (204) drehfest verbunden zu sein, und mit einer zweiten Lagereinheit (220; 230) mit einem zweiten Außenring (223; 233), der dazu ausgelegt ist, in dem Rotornabengehäuseabschnitt (252; 262), aufgenommen zu werden, und einem zweiten Innenring (222; 232), der dazu ausgelegt ist, mit der Rotorblattwelle (204) drehfest verbunden zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenring (222; 232) eine erste Innenringbohrung (227; 237) mit einem ersten Innenringbohrungsdurchmesser (d 1 i) aufweist, und die erste Lagereinheit (220; 230) und die zweite Lagereinheit (220; 230) in einem Lagerabstand W zueinander angeordnet sind, wobei für den Lagerabstand W gilt: 0,8*dh < W < 2*dli, vorzugsweise 1 *dh < W < l,5*dli.
2. Rotorblattlageranordnung (214) nach Anspruch 1, wobei die erste Lagereinheit (220) seeseitig angeordnet ist.
3. Rotorblattlageranordnung (214) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rotorblattlageranordnung (214) in die Rotornabe (2) einsetzbar ausgebildet ist und der Rotomabenge- häuseab schnitt (252) über die Rotomabe (2) ausgebildet ist
4. Rotorblattlageranordnung (214) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rotorblattlageranordnung (214) in die Rotornabe (2) einsetzbar ausgebildet ist und der Rotomabenge- häuseab schnitt (262) an der Rotornabe (2) befestigbar ausgebildet ist.
5. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorblattlageranordnung (214) weiterhin mindestens eine Seewasserdichtungsanordnung (240) mit mindestens einer Dichtlippe (242) aufweist, wobei die Seewasserdichtungsanordnung (240) dazu ausgelegt ist, eine Abdichtung zwischen Gehäuse (202) und Rotorblattwelle (204) bereitzustellen, wobei vorzugsweise die Seewasserdichtungsanordnung (240) an dem Rotomabengehäuseabschnitt (252; 262) befestigbar ausgebildet ist und die mindestens eine Dichtlippe an der Rotorblattwelle (204) anläuft.
6. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorblattlageranordnung (214) als Modul (260) ausgebildet ist, das die Rotorblattwelle (204) umfasst, wobei die Rotorblattwelle (204) ein erstes rotornabenseitiges Ende (208) aufweist, das dazu ausgelegt ist in einem Innenraum (210) der Rotornabe (2) aufgenommen zu sein, und ein zweites seeseitiges Ende (207) aufweist, das dazu ausgelegt ist, drehfest an einem Rotorblatt (4) befestigbar zu sein.
7. Rotorblattlageranordnung (214) nach Anspruch 4, 5 und 6, wobei das Rotorblattlagermodul (260) weiterhin das Gehäuse (202) und/oder die Seewasserdichtung (240) aufweist.
8. Rotorblattlageranordnung (214) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Rotorblattwelle (204) an ihrem ersten Ende (208) mindestens eine Antriebskomponente aufweist, die dazu ausgelegt ist, mit einem zentralen Antrieb (300) zum Verdrehen der Rotorblattwelle (204) zusammen zu wirken.
9. Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Lagereinheit (220; 230) als Kegelrollenlager ausgebildet sind, wobei die Kegelrollenlager eine O-Anordnung aufweisen.
10. Rotornabenanordnung (200) für eine Unterwasserturbine (1) mit einer Rotomabe (2) und einer in der Rotornabe (2) aufgenommenen Rotorblattlageranordnung (214) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorblattlageranordnung (214) dazu ausgelegt ist, das Rotorblatt (4) an der Rotornabe (2) zu lagern und zu befestigen.
11. Rotornabenanordnung (200) nach Anspruch 10, wobei die Rotomabenanordnung
(200) mindestens zwei einander beabstandet angeordnete Rotorblätter (4) aufweist, die an Rotorblattwellen (204) befestigt sind, die wiederum jeweils mittels der Rotorblattlageranordnung (214) gelagert und befestigt sind, wobei die Rotorblattwellen (204) jeweils ein erstes rotornabenseitiges Ende (208) , das in einen Innenraum (210) der Rotornabe (2) ragt, und ein zweites seeseitiges Ende (207), das drehfest an dem jeweiligen Rotorblatt (4) befestigbar ist, aufweisen, und wobei die Rotorblattwellen (204) mit Hilfe der Rotorblattlageranordnungen (214) derart in der Rotomabe (2) angeordnet sind, dass ein Durchmesser X eines von den ersten Enden der Rotorblattwellen (204) beschriebenen Kreises und ein Durchmesser Y eines von den zweiten Enden der Rotorblattwellen (204) beschriebenen Kreises folgender Relation genügt: X:Y ~ 6:1
12. Rotornabenanordnung (200) nach 10 oder 11, wobei die erste Lagereinheit (220; 230) der Rotorblattlageranordnung (214) derart angeordnet ist, dass ein stetiger Kraftflussverlauf von der Rotorblattwelle (204) über das Lager in die Rotomabe (2) und/oder eine an der Rotornabe (2) ausgebildeten Versteifungsrippe (250) erfolgt.
PCT/EP2024/085994 2023-12-21 2024-12-12 Rotorblattlagerung für unterwasserturbine Pending WO2025132011A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023213221.4 2023-12-21
DE102023213221.4A DE102023213221A1 (de) 2023-12-21 2023-12-21 Rotorblattlagerung für Unterwasserturbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025132011A1 true WO2025132011A1 (de) 2025-06-26

Family

ID=94129803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2024/085994 Pending WO2025132011A1 (de) 2023-12-21 2024-12-12 Rotorblattlagerung für unterwasserturbine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102023213221A1 (de)
WO (1) WO2025132011A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB572940A (en) * 1943-09-20 1945-10-30 English Electric Co Ltd Improvements in swivelling bladed adjustable pitch propellers
DE69913655T2 (de) * 1998-02-07 2004-10-07 Futuretech Technologies Ltd Antriebssystem
EP2947339A1 (de) * 2014-05-20 2015-11-25 Eolotec GmbH Grosslager, insbesondere hauptlager für eine windkraftanlage, sowie windkraftanlage mit einem solchen grosslager

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB572940A (en) * 1943-09-20 1945-10-30 English Electric Co Ltd Improvements in swivelling bladed adjustable pitch propellers
DE69913655T2 (de) * 1998-02-07 2004-10-07 Futuretech Technologies Ltd Antriebssystem
EP2947339A1 (de) * 2014-05-20 2015-11-25 Eolotec GmbH Grosslager, insbesondere hauptlager für eine windkraftanlage, sowie windkraftanlage mit einem solchen grosslager

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023213221A1 (de) 2025-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005026141C5 (de) Windkraftanlage mit einer Lagereinheit für ein langgestrecktes Rotorblatt
DE3705026C2 (de) Blattverstellvorrichtung für ein Propellermodul eines Gasturbinentriebwerks
EP2776704B1 (de) Turbine für eine wasserkraftanlage und wasserkraftanlage
EP3550140B1 (de) Maschinenträger für eine windenergieanlage
DE202014102358U1 (de) Großlager, insbesondere Hauptlager für eine Windkraftanlage, sowie Windkraftanlage mit einem solchen Großlager
EP3721104B1 (de) Wälzlageranordnung
EP3775535A1 (de) STELLANTRIEB ZUM VERSTELLEN EINES GROßWÄLZLAGERS
DE102011011164A1 (de) Rotorlagerung für elektrische Maschine
DE102023213221A1 (de) Rotorblattlagerung für Unterwasserturbine
DE102023213225A1 (de) Rotorblattlagerung für Unterwasserturbine
EP3870869B1 (de) Wälzlageranordnung und windkraftanlage
DE102023213220A1 (de) Rotornabe für Unterwasserturbine
DE102022210559B3 (de) Linearaktuator
DE102023213223A1 (de) Unterwasserturbine
DE102023213226A1 (de) Unterwasserturbine
DE102023213227A1 (de) Unterwasserturbine
DE102022210561B3 (de) Linearaktuator
DE102023213224A1 (de) Unterwasserturbine
EP3551882B1 (de) Kolbenpumpe und ihre verwendung in einer windkraftanlage
EP4012212B1 (de) Lagergehäuse
EP3759340B1 (de) Stellantrieb zum verstellen des pitchwinkels eines rotorblatts einer windkraftanlage sowie windkraftanlage mit einem solchen stellantrieb
DE102025118372A1 (de) Lageranordnung für eine Rotorwelle einer Windenergieanlage
EP3619440A1 (de) Stützlagerung, insbesondere hauptlagerung für eine windenergieanlage, und windenergieanlage mit einer solchen stützlagerung
DE102005063678B3 (de) Verfahren zum Betrieb einer Windkraftanlage mit einer Lagereinheit für ein langgestrecktes Rotorblatt
WO2018046305A1 (de) Rotorarretiervorrichtung für eine windenergieanlage und verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24829426

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1