Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ROTOR BLADE CONNECTION WITH INSERT AND EXPANDABLE SLEEVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/032230
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rotor blade connection for a rotor blade body (1) to a rotor hub or a blade bearing of a wind turbine, having a plurality of inserts (3) which are arranged in the rotor blade body (1) in the blade root region (2) in a mutually spaced manner in the axial direction relative to the rotor blade body (1) and via which a respective connection to a corresponding attachment point on the rotor hub or the rotor blade can be produced under pretension using a pin (7). A respective expandable sleeve (5) is arranged in the connection between the pin (7) and the adhered insert (3), wherein an expandable sleeve (5) adjoins a region (4) of the insert (3), which is adhered to the rotor blade body (1), in the direction of the blade tip and is followed by an inner thread section (6) in order to produce the connection to the pin (7).

Inventors:
SADOWSKI TORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2020/000160
Publication Date:
February 25, 2021
Filing Date:
July 06, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WINDNOVATION ENG SOLUTIONS GMBH (DE)
International Classes:
F03D1/06
Foreign References:
DE102014008558A12015-12-03
DE602004008070T22008-04-24
DE102014008558A12015-12-03
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWALTSKANZLEI MANFRED KIETZMANN (DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Rotorblattanschluss für einen Rotorblattkörper (1) an einer Rotornabe oder einem Blattlager einer Windkraftanlage aufweisend eine Vielzahl von Inserts (3), die in axialer Richtung zum Rotorblattkörper (1) und beabstandet zueinander im Blattwurzelbereich (2) im Rotorblattkörper (1) angeordnet sind und über die jeweils eine Verbindung zu einem entsprechenden Anschluss an der Rotornabe oder dem Blattlager unter Vorspannung mittels eines Bolzens (7) herstellbar ist, wobei in der Verbindung zwischen dem Bolzen (7) und dem verklebten Inserts (3) jeweils eine Dehnhülse (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Richtung Blattspitze an einen Bereich (4) des Inserts (3), der mit dem Rotorblattkörper (1) verklebt ist, eine Dehnhülse (5) anschließt, gefolgt von einem Innengewindeabschnitt (6) zur Herstellung der Verbindung mit dem Bolzen (7).

2. Rotorblattanschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülse (5) und der Innengewindeabschnitt (6) Bestandteil des Inserts (3) sind.

3. Rotorblattanschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3), die Dehnhülse (5) und der Innengewindeabschnitt (6) getrennte in axialer Richtung aufeinanderliegende Bauteile sind.

4. Rotorblattanschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülse (5) Bestandteil des Inserts (3) ist und der Innengewindeabschnitt (6) sich in Richtung Blattspitze an die Dehnhülse (5) als gesondertes Bauteil anschließt.

5. Rotorblattanschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülse (5) und der Innengewindeabschnitt (6) ein Bauteil sind und sich in Richtung Blattspitze an das Inserts (3) anschließen.

6. Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines Kontaktes zwischen der Dehnhülse (5) sowie dem Innengewindeabschnitt (6) jeweils mit dem Rotorblattkörper (1) der Innengewindeabschnitt (6) und die Dehnhülse (5) außen mit einer Kappe (8) oder einem Mantel versehen sind.

7. Rotorblattanschluss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) oder der Mantel aus einem nachgiebigen Material bestehen.

8. Rotorblattanschluss nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) oder der Mantel aus Kunststoff bestehen.

9. Rotorblattanschluss nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innengewindeabschnitt (6) im Außendurchmesser gegenüber dem der Dehnhülse (5) vergrößert und damit verstärkt ist.

10.Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Insert (3) im Bereich (4) der Verklebung mit dem Rotorblattkörper (1) außen Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.

11.Rotorblattanschluss nach der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Überganges zwischen dem verklebten Bereich (4) des Inserts (3) und der Dehnhülse (5) entsprechend den Anforderungen aus der Verklebung und der Festigkeit des Inserts (3) ausgebildet ist.

12.Rotorblattanschluss nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom größeren Au endurchmesser des verklebten Bereiches (4) des Inserts (3) zur Dehnhülse (5) mit dem kleineren Außendurchmesser eine Hinterschneidung (10) aufweist.

13.Rotorblattanschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Längenänderung der Dehnhülse (5) das Kräfteverhältnis auf den für die Betriebsdauer erforderlichen Wert einstellbar ist.

Description:
Rotorblattanschluss mit Insert und Dehnhülse

Die Erfindung betrifft einen Rotorblattanschluss, insbesondere für laminierte Rotorblätter an der Rotornabe von Windenergieanlagen unter Nutzung von in der Rotorblattwurzel angeordneten Inserts mit Dehnhülse, die mit Bolzen in axialer Richtung zum Rotorblatt verlaufend bei der Montage unter Vorspannung mit der Rotornabe oder einem Blattlager verbunden werden.

Ein Rotorblattanschluss mit einem Insert ist aus der DE 60 2004 008 070 T2 bekannt. Hier werden Inserts aus Metall, hochfestem Kunststoff oder aus Polymer-Verbundwerkstoffen von zylindrischer Form mit einem querschnittverjüngten Verlängerungsabschnitt in axialer Richtung zum Rotorblatt in der Rotorblattwurzel durch Verkleben angeordnet. Durch einen gewindefreien Abschnitt eingangsseitig in die Inserts werden die eingeschraubten Bolzen bei der Montage unter Zugspannung gesetzt und sorgen so für eine feste Verbindung mit der Rotornabe. Nachteilig ist, dass diese Form der Verbindung zu Stauchungen des Inserts führt.

Dieser Rotorblattanschluss wurde durch die DE 102014 008 558 Al deshalb dahingehend verbessert, dass die Verbindung zwischen dem Bolzen und dem Insert über eine Dehnhülse hergestellt ist, und die Dehnhülse eine Verbindung mit dem Insert im blattwurzelendseitigen Bereich des Inserts aufweist. So können Stauchungen des Inserts ausgeschlossen werden. Die Dehnhülse stützt sich dabei innen im Insert auf einer fußseitigen Wulst des Inserts ab oder ist mit diesem verschraubt oder aus einem Stück mit dem Insert gefertigt. Das bedeutet, dass ein Teil des Querschnittes des Inserts für die Dehnhülse genutzt wird, was die Gestaltungsmöglichkeiten für die Dehnhülse einschränkt. Aufgabe der Erfindung ist es, die Möglichkeiten der Dehnhülse für eine Verbesserung des Kräfteverhältnisses der Bolzenverbindung zu verbreitern, um so das Kräfteverhältnis auf den für die Betriebsdauer erforderlichen Wert optimal einzustellen. Des Weiteren wird die Fertigung des Inserts vereinfacht .

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche .

Für einen Rotorblattanschluss für ein Rotorblatt an einer Rotornabe oder einem Blattlager einer Windkraftanlage aufweisend eine Vielzahl von Inserts, die in axialer Richtung zum Rotorblatt und beabstandet zueinander im Blattwurzelbereich im Rotorblatt angeordnet sind und über die jeweils eine Verbindung zu einem entsprechenden Anschluss an der Rotornabe oder dem Blattlager unter Vorspannung mittels eines Bolzens herstellbar ist, wobei in der Verbindung zwischen dem Bolzen und dem verklebten Insert jeweils eine Dehnhülse angeordnet ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass sich in Richtung Blattspitze an einen Bereich des Inserts, der mit dem Rotorblattkörper verklebt ist, eine Dehnhülse anschließt, gefolgt von einem Innengewindeabschnitt zur Herstellung der Verbindung mit dem Bolzen.

Der verklebte Bereich des Inserts, die Dehnhülse und der Innengewindeabschnitt sind somit in Reihe angeordnet und können funktionsorientiert optimiert werden. So lässt sich z.B. durch eine Längenänderung der Dehnhülse das Kräfteverhältnis auf den für die Betriebsdauer erforderlichen Wert einstellen. Für diese Reihenanordnung sind verschiedene Ausführungen vorgesehen.

So sieht eine erste Ausführung vor, dass die Dehnhülse und der Innengewindeabschnitt Bestandteil des Inserts sind. Das Insert muss dabei bezogen auf die Länge insbesondere den Außendurchmesser -bei einem zylindermantelförmigen Insert- ändern. Bei dünnwandigen Dehnhülsen kann dies im Innengewindeabschnitt zu Problemen führen. Deshalb wäre eine Verstärkung der Dehnhülse im Bereich des Innengewindeabschnitts vorzusehen.

Eine weitere Reihenanordnung wird erreicht, indem das Insert, die Dehnhülse und der Innengewindeabschnitt getrennte in axialer Richtung aufeinanderliegende Bauteile sind. Aufwendiger ist hier das Einlaminieren bei der Rotorblattherstellung.

Eine dritte Reihenanordnung wird erreicht, wenn die Dehnhülse Bestandteil des Inserts ist und der Innengewindeabschnitt sich in Richtung Blattspitze als gesondertes Bauteil anschließt.

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Dehnhülse und der Innengewindeabschnitt ein Bauteil sind und sich in Richtung Blattspitze an das Inserts anschließen.

Damit die Dehnhülse zusammen mit dem Innengewindeabschnitt ihre Funktion erfüllen kann, darf kein Kontakt zwischen der Dehnhülse sowie dem Innengewindeabschnitt jeweils mit dem Rotorblattkörper bestehen. Beim Einlaminieren sind somit entsprechende Vorkehrungen zu treffen. So ist vorgesehen, dass der Innengewindeabschnitt und die Dehnhülse außen mit einer Kappe oder einem Mantel versehen sind. Das Laminat erhält so keinen Kontakt mit der Dehnhülse und dem Innengewindeabschnitt.

Querschnittsverjüngungen im Bereich der Dehnhülse können durch die Kappe bzw. den Mantel ausgeglichen werden. Vorteilhafterweise bestehen die Kappe oder der Mantel aus einem nachgiebigen Material z.B. aus einem entsprechenden Kunststoff.

Zur Erzielung der erforderlichen Festigkeit der Klebeverbindung zwischen Insert und Rotorblattkörper ist es vorteilhaft, wenn das Insert im Bereich der Verklebung mit dem Rotorblattkörper außen Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist.

Bei der oben ausgeführten ersten Ausführung der Reihenanordnung ist es vorteilhaft, wenn der Bereich des Überganges zwischen dem verklebten Bereich des Inserts und der Dehnhülse als Bestandteil des Inserts entsprechend den Anforderungen aus der Verklebung und der Festigkeit des Inserts ausgebildet ist. So kann der Übergang vom größeren Außendurchmesser des verklebten Bereiches des Inserts zur Dehnhülse mit dem kleineren Außendurchmesser eine Hinterschneidung aufweisen.

Eine vorteilhafte Anordnung der Dehnhülse im Rotorblattkörper wird in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung, bei der das Insert 3, die Dehnhülse 5 und der Innengewindeabschnitt 6 einteilig ausgeführt sind und im Blattwurzelbereich 2 des Rotorblattkörpers 1 angeordnet sind. Das Insert 3 besteht hier aus Stahl.

Die Verbindung zu einem entsprechenden Anschluss an der Rotornabe oder dem Blattlager unter Vorspannung erfolgt mittels des Bolzens 7.

In der Verbindung zwischen dem Bolzen 7 und dem verklebten Bereich 4 des Inserts 3 mit dem Rotorblattkörper 1 ist somit das Insert 3 als Dehnhülse 5 ausgebildet und weist in Richtung Blattspitze den Innengewindeabschnitt 6 zur Herstellung der Verbindung mit dem Bolzen 7 auf.

Der Bolzen 7 durchläuft dabei den Bereich 4 und die Dehnhülse 5 kontaktlos, d.h. ohne jegliche Fixierung.

Zur Vermeidung eines Kontaktes zwischen der Dehnhülse 5 sowie dem Innengewindeabschnitt 6 jeweils mit dem Rotorblattkörper 1 sind der Innengewindeabschnitt 6 und die Dehnhülse 5 außen mit einer Kappe 8 versehen. Diese ist einseitig geschlossen, so dass auch kein Harz aus dem Laminat in das Innengewinde beim Einlaminieren des Inserts 3 eindringen kann.

Der Innengewindeabschnitt 6 ist gegenüber der Dehnhülse 5 im Außendurchmesser 9 vergrößert und damit verstärkt, um eine Verformung des Innengewindes bei entsprechend hoher Belastung auszuschließen.

Außendurchmesserdifferenzen zwischen der Dehnhülse 5, dem Innengewindeabschnitt 6 und dem einlaminierten Bereich 4 lassen sich durch die Kappe 8 ausgleichen, wie in der Fig. 1 ersichtlich ist.

Der Bereich des Überganges zwischen dem verklebten Bereich 4 des Inserts 3 und der Dehnhülse 5 ist entsprechend den Anforderungen aus der Verklebung und der Festigkeit des Inserts 3 ausgebildet und weist bevorzugt eine Hinterschneidung 10 auf.

Bei dem vorgeschlagenen Rotorblattanschluss lässt sich die Dehnhülse 5 sowohl in der Länge als auch im Außendurchmesser den konkreten technischen Erfordernissen optimal anpassen.

Bezugszeichenliste

1 Rotorblattkörper

2 Blattwurzelbereich

3 Insert

4 verklebter Insertbereich

5 Dehnhülse

6 Innengewindeabschnitt

7 Bolzen

8 Kappe

9 Vergrößerter Außendurchmesser

10 Hinterschneidung