專利名稱：帶有轉子轂心的風能裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有轉子轂心的風能裝置，該轉子轂心上配備有 至少一個螺距軸承。
技術背景螺距軸承(pitch bearing )是一種滾動軸承，其具有內圏和外圏， 其中一個軸承圏與轉子轂心相連，另一軸承圏與轉子葉片相連。因而， 借助于螺距驅動件，使得轉子葉片繞自身的縱向軸線轉動，從而可將 葉片的迎角調整為朝向來風。轉子轂心的現(xiàn)有構造是由帶有凸緣的鑄造體構成的，其中的凸緣 用于連接螺距軸承。在文獻"Windkraftanlagen Grundlagen Technik Einsatz Wirtschaftlichkeit 3th edition. Springer Verlag Berlin"的7.5 章節(jié)中，Erich Hau介紹了這樣的內容除了對轉子葉片的正確設計 制造之外，轉子葉片的質量和重量基本上是由葉片與轉子轂心的接合 結構所決定的。葉片在轉子轂心上實現(xiàn)連接的結構屬于轉子葉片領域 技術進展中最為迫切的目標。在連接轉子葉片的不同實現(xiàn)形式中，存 在一種雙側鋼制凸緣的結構，在該結構中，葉片的根部被夾置在內部 凸緣與外部凸緣之間，且兩凸緣利用螺紋相互連接起來。然后，利用 位于外部的搭接凸緣進行與轉子轂心的接合。已被證明能特別減輕重 量的另一個設計概念是疊層的連接螺栓，其被直接疊壓到轉子葉片的 根部結構中。另 一種設計概念是在轉子葉片的根部中設置航空型的疊 層凸緣或緊固套筒，以便于將轉子葉片與轉子轂心接合起來。從文獻DE 102004023773 B3可了解到i殳計具有內圏和外圏的螺 距軸承，其中的內圏被固定連接到轉子轂心上，外圏與轉子葉片固定 連接。外圏具有外輪齒，其與用于調節(jié)轉子葉片的驅動鏈輪相嚙合。專利文獻DE 102004017323 Al公開了 一種用于轉子葉片的葉片連接件，在該連接件中設置了阻抑裝置，其使得轉子葉片在預定的轉 角位置上不存在沖闖齒隙。專利文獻WO 2004/090326公開了一種轉子轂心，其具有位于轉 子葉片連接件區(qū)域中的、被制成一體的三臂式加強件。 發(fā)明內容本發(fā)明是基于如下的目的而提出的為將轉子葉片安裝到轉子轂 心上而提供一種葉片連接件，其利用簡單的裝置防止了在螺距軸承上 作用太大的栽荷。根據(jù)本發(fā)明，利用權利要求1的特征實現(xiàn)了該目的。有利的實施 方式構成了各個從屬權利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的風能裝置具有轉子轂心，其上配備了至少一個螺距 軸承。另外，設置了至少一個轉子葉片，該葉片的根部具有用于與螺 距軸承進行連接的法蘭。根據(jù)本發(fā)明，設置了加強元件，其被布置在 位于葉片根部的凸緣與螺距軸承之間。特別是，加強元件特別地增強 了葉片根部區(qū)域的徑向剛度，而該區(qū)域的徑向剛度通常明顯低于螺距 軸承區(qū)域處轂心的徑向剛度一這是由于轉子葉片的材料選擇所致。在 此情況下，利用連接裝置將加強元件保持在螺距軸承與轉子葉片根部 之間，在將轉子葉片直接固定到螺距軸承上的情況下也使用其中的那 些連接裝置。本發(fā)明是基于如下的發(fā)現(xiàn)而完成的不均等的剛度對螺 距軸承具有不利影響，并導致在螺距軸承中出現(xiàn)不利的作用力傳遞。 由于這樣的情況，使得螺距軸承的滾動軸承沒有必要地受到強烈的應 力作用，從而縮短其工作壽命。根據(jù)本發(fā)明而設置的加強元件改善了 螺距軸承中作用力的傳遞，從而提高了螺距軸承對于極端負載情況的 工作壽命以及誤差容限。在一種優(yōu)選實施方式中，加強元件被設計成環(huán)形或板體。其還可 被設計成桶體。板體或桶體具有封閉的底部，或者可以帶有一個或數(shù) 個開口 。在一種優(yōu)選的擴展方式中，根據(jù)本發(fā)明的加強元件是用金屬制成。 在這種情況下，可使用鋼材或鑄造材料。對于鑄造材料，優(yōu)選地是采用球墨鑄鐵，例如對應于DIN EN 1563的材料(例如EN-GJS-400-18 )。 在一種特別優(yōu)選的實施方式中，與葉片根部相連的加強元件的剛度與螺距軸承和轉子轂心結合區(qū)域處的剛度相對應。轉子轂心與螺距軸承之間接合區(qū)域的剛度來源于設置在轂心側的材料、以及轂心側接合區(qū)域的幾何結構。加強元件可起到承載元件的作用，其可承載著螺距系統(tǒng)的各個部件。在一種優(yōu)選實施方式中，在螺距軸承的轂心側設置了承栽元件， 其與轉子轂心以及螺距軸承相連接。在此情況下，承載元件具有兩個任務在一方面，其材料和幾何結構可被設計成使得螺距軸承的轂心 側接合部分區(qū)域的剛度對應著轉子葉片側接合部的剛度。在另 一方面， 承載元件還可被用作螺距驅動件和/或螺距控制單元的承載體。


下文將借助于附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式作詳細介紹，在附圖中圖1中的縱向透視圖表示了帶有加強元件的轉子葉片根部和螺距軸承；圖2中的縱向透視圖表示螺距軸承、承栽元件、以及轉子轂心；以及圖3表示了加強元件、螺距軸承、以及其上帶有螺距驅動件和控 制單元的承載元件。
具體實施方式
圖l表示了葉片根部區(qū)域的轉子葉片10。在轉子葉片根部的轂心 側，設置了加強元件12。加強元件12被設計成環(huán)形的，并具有孔洞 14，這些孔洞14沿著圓形分布，轉子葉片10的緊固螺栓穿過這些孔 洞而受到引導?？锥丛诩訌娫妮S向方向上延伸。加強元件12具有 均勻的厚度。作為備選方案，也可設置成在徑向方向上的厚度是變化 的。加強元件的內徑小于葉片根部的內徑。轉子葉片10通過環(huán)形的螺距軸承16與轉子轂心相連。螺距軸承16是由帶有內圏18和外圏20的滾動軸承構成的。兩軸承圏上都設置 有孔洞。在圖示的實施例中，加強元件12上孔洞的直徑、布局、以及 距離與螺距軸承16內圏18上的孔洞是對應著的。加強元件12的外徑 對應著內圏18的外徑。內圏18與加強元件12和轉子葉片螺紋連接到 一起。外圏20被設計成利用其孔洞22與轉子轂心上對應的緊固孔洞 相連接。在圖2所示的結構實例中，轉子轂心被設計成四個部件。轉子轂 心具有承載元件26和轉子轂心體28。外圏20與承載元件26和轉子 轂心體通過螺紋連接到一起。例如從圖2中的透視圖可看出，轉子轂 心被設計成其上連接三個轉子葉片。此外，轉子轂心在區(qū)域30處與風 能裝置的轉子軸連接，以便于將轉子葉片接收的扭矩傳遞到轉子軸。圖3是從轂心側對承載體26進行觀察所得的視圖。承載體26具 有通道開孔31,螺距驅動件32經該開孔從轉子轂心中伸出。螺距驅 動件32具有驅動齒輪，其與設置在內側的螺距軸承16的輪齒17相嚙 合。利用該螺距驅動件，可對內圏與外圏之間的相對位置進行調節(jié)， 使得轉子葉片繞著其縱向軸線轉動。另外，在承載元件26上為螺距系 統(tǒng)設置了變換器柜34和蓄電池柜36。總而言之，整個螺距系統(tǒng)可被 預先安裝到承載元件26上。因而，由于對承載元件的測試可獨立于轉 子轂心殼體的安裝，所以還顯著簡化了安裝過程。
權利要求
1.一種風能裝置，其具有轉子轂心，該轉子轂心與至少一個螺距軸承(16)相連接，該風能裝置具有至少一個轉子葉片(10)，該轉子葉片的葉片根部可通過連接裝置與螺距軸承相連接。其特征在于設置了加強元件(12)，其被布置在轉子葉片根部與螺距軸承(16)之間，且通過連接裝置與螺距軸承相連。
2. 根據(jù)權利要求l所述的風能裝置，其特征在于加強元件(12) 具有環(huán)形。
3. 根據(jù)權利要求1所述的風能裝置，其特征在于加強元件(12) 被實現(xiàn)成板體。
4. 根據(jù)權利要求l所述的風能裝置，其特征在于加強元件(12) 被實現(xiàn)為桶體。
5. 根據(jù)權利要求3或4所述的風能裝置，其特征在于加強元件 (12)上設置有一個或數(shù)個開口。
6. 根據(jù)權利要求l到5中任意一項所述的風能裝置，其特征在于 加強元件(12)是用金屬制成的。
7. 根據(jù)權利要求1到6中任意一項所述的風能裝置，其特征在于 轉子葉片與加強元件(12)接合部的剛性與螺距軸承和轉子轂心接合 區(qū)域的剛度相對應。
8. 根據(jù)權利要求1到7中任意一項所述的風能裝置，其特征在于 加強元件(12)被設置成作為螺距系統(tǒng)組成部件的承載元件。
9. 根據(jù)權利要求1到8中任意一項所述的風能裝置，其特征在于 在螺距軸承的轂心側設置了承載元件，其與轉子轂心相連接并且與螺 距軸承相連接。
10. 根據(jù)權利要求9所述的風能裝置，其特征在于轉子葉片的 螺距系統(tǒng)的部件被設置在轉子轂心側的承栽元件上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種風能裝置，其具有轉子轂心，該轉子轂心與至少一個螺距軸承相連，風能裝置具有至少一個轉子葉片，葉片的根部可通過連接裝置與螺距軸承相連，其中，設置了加強元件，其被布置在轉子葉片根部與螺距軸承之間，且通過連接裝置與螺距軸承相連。
文檔編號F03D1/06GK101245761SQ20071019975
公開日2008年8月20日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權日2007年2月14日
發(fā)明者烏爾夫·格普費特, 卡斯滕·科普, 延斯·基希納 申請人:諾德克斯能源有限公司