DE102017106875A1

DE102017106875A1 - Wind turbine and method for its assembly

Info

Publication number: DE102017106875A1
Application number: DE102017106875.9A
Authority: DE
Inventors: Lutz Beyland
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: DE102017106875B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einer Rotornabe und mindestens einem Rotorblatt, dessen Blattwurzel mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln an einem Pitchlager befestigbar ist, welche mit der Rotornabe verbunden oder verbindbar ist, sodass mittels des Pitchlagers das Rotorblatt relativ zur Rotornabe um seine Längsachse drehbar ist. Die Befestigungsmittel sind dabei gabelförmige Befestigungselemente, zwischen denen die Blattwurzel eingeschoben und mit Hilfe eines Querbolzens verspannt wird.The invention relates to a wind turbine with a rotor hub and at least one rotor blade whose blade root is fastened with a plurality of fastening means to a pitch bearing, which is connected to the rotor hub or connectable, so that by means of the pitch bearing, the rotor blade is rotatable relative to the rotor hub about its longitudinal axis. The fastening means are fork-shaped fastening elements, between which the blade root is inserted and clamped by means of a transverse bolt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage mit einer Rotornabe und mindestens einem Rotorblatt, dessen Blattwurzel mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln an einem Pitchlager befestigt oder befestigbar ist, welches mit einer Rotornabe verbunden oder verbindbar ist, so dass mittels des Pitchlagers das Rotorblatt relativ zu der Rotornabe um seine Längsachse drehbar ist. Die Erfindung betrifft ebenso ein Montageverfahren zur Montage des Rotorblattes an der Rotornabe hierzu.The invention relates to a wind turbine with a rotor hub and at least one rotor blade whose blade root is fastened or attachable to a pitch bearing with a plurality of fastening means which is connected or connectable to a rotor hub, so that the rotor blade can be moved relative to the rotor hub by means of the pitch bearing Longitudinal axis is rotatable. The invention also relates to an assembly method for mounting the rotor blade on the rotor hub for this purpose.

Aufgrund der hohen gewichtsspezifischen Festigkeit weisen Faserverbundbauteile die Eigenschaft auf, in die durch die Faseranordnung vorgegebene Richtung eine besonders hohe Festigkeit und Steifigkeit bei einem relativ niedrigen Gewicht aufzuweisen. Daher eignen sich derartige Faserverbundbauteile insbesondere für den Leichtbau, um so Energieressourcen zu sparen. Die Verwendung von Faserverbundbauteilen findet daher nicht nur in der Luft- und Raumfahrt immer mehr Zuspruch, sondern auch in der Automobilindustrie und bei Technologien im Bereich der erneuerbaren Energie, wie beispielsweise Windkraftanlagen.Due to the high weight-specific strength, fiber composite components have the property to have a particularly high strength and rigidity at a relatively low weight in the direction predetermined by the fiber arrangement. Therefore, such fiber composite components are particularly suitable for lightweight construction, so as to save energy resources. The use of fiber composite components is therefore becoming more and more popular not only in the aerospace industry, but also in the automotive industry and in renewable energy technologies, such as wind turbines.

Faserverbundbauteile werden dabei aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt, der ein Fasermaterial und ein Matrixmaterial aufweist. Das Fasermaterial wird dabei in das Matrixmaterial eingebettet, wobei dann das Matrixmaterial durch Aushärten eine integrale Einheit mit dem Fasermaterial bildet. Als Fasermaterial kommen hierbei insbesondere Kohlenstofffasern oder Glasfasern zum Einsatz, während bei Matrixmaterialien insbesondere thermoplastische und duroplastische Matrixkunststoffe Anwendung finden. Faserverbundwerkstoffe können neben dem Fasermaterial und dem Matrixmaterial noch andere Materialien enthalten. Unter einem Faserverbundwerkstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere auch Faserverbund-Hybridwerkstoffe verstanden, die beispielsweise zusätzliche Metallschichten bzw. Metallfolien aufweisen (beispielsweise GLARE).Fiber composite components are made of a fiber composite material having a fiber material and a matrix material. The fiber material is thereby embedded in the matrix material, in which case the matrix material forms an integral unit with the fiber material by curing. In particular, carbon fibers or glass fibers are used as the fiber material, while in the case of matrix materials, in particular thermoplastic and thermosetting matrix plastics are used. Fiber composites may contain other materials in addition to the fiber material and the matrix material. In the context of the present invention, a fiber composite material is also understood as meaning, in particular, fiber composite hybrid materials which have, for example, additional metal layers or metal foils (for example GLARE).

Es ist bekannt, Rotorblätter für Windkraftanlagen aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen, um so bei immer größer werdenden Abmessungen der Rotorblätter und Windkraftanlagen ein dennoch niedrigeres Gewicht zu erreichen als bei klassischen isotropen Werkstoffen (beispielsweise Aluminium). Aufgrund der anisotropen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen werden jedoch an die Anbindungs- und Verbindungskonzepte höhere Anforderungen gestellt, wodurch sich mitunter negative Effekte feststellen lassen und die Vorteile, die durch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen erzielt werden sollen, geschmälert werden.It is known to produce rotor blades for wind turbines from a fiber composite material so as to achieve ever-increasing dimensions of the rotor blades and wind turbines nevertheless a lower weight than classic isotropic materials (such as aluminum). Due to the anisotropic properties of fiber composites, however, higher demands are placed on the connection and connection concepts, as a result of which negative effects can sometimes be identified and the advantages that are to be achieved through the use of fiber composites are diminished.

So ist es bei sehr großen Rotorblättern notwendig, diese für den Transport zu segmentieren und am jeweiligen Einsatzort zusammenzusetzen. Aus der nachveröffentlichten DE 10 2016 123 346.3 ist ein Verbindungskonzept zum Verbinden von segmentierten Rotorblättern bekannt, bei dem mithilfe einer Spannbuchse eine Vorspannung in der Bohrung des Faserverbundwerkstoffes zum Hindurchführen des Befestigungsbolzens erzeugt wird. Die Spannbuchse liegt dabei auch bei Lastwechseln immer vollständig an der Innenwandung der Bohrung an und kann so die Kraft, die auf diese Verbindung wirkt, besser ableiten, wodurch insbesondere Out-of-plane-Effekte an den Außenrändern verhindert werden.So it is necessary for very large rotor blades to segment them for transport and put together at the respective site. From the post-published DE 10 2016 123 346.3 is a connection concept for connecting segmented rotor blades known in which by means of a clamping bushing a bias in the bore of the fiber composite material for passing the fastening bolt is generated. The clamping bush is always completely against the inner wall of the bore, even during load changes, and can better dissipate the force acting on this connection, which in particular prevents out-of-plane effects on the outer edges.

Rotorblätter von Windkraftanlagen werden des Weiteren über ihre Blattwurzel an dem sogenannten Pitchlager der Windkraftanlage verschraubt. Das Pitchlager ist wiederum mit der Rotornabe der Windkraftanlage verbunden. Zweck des Pitchlagers ist es, das Rotorblatt in seine Längsachse zu verdrehen, um dadurch den Anstellwinkel des Rotorblattes gegenüber der umströmten Luft zu verändern. Daher sind in der Regel das Pitchlager und auch die Blattwurzel des Rotorblattes zylindrisch gestaltet.Rotor blades of wind turbines are further bolted via their blade root to the so-called pitch bearing of the wind turbine. The pitch bearing is in turn connected to the rotor hub of the wind turbine. Purpose of the pitch bearing is to rotate the rotor blade in its longitudinal axis, thereby changing the angle of attack of the rotor blade against the air flow around. Therefore, as a rule, the pitch bearing and also the blade root of the rotor blade are cylindrical.

Die Verbindung von Blattwurzel und Pitchlager muss dabei sehr hohe Betriebslasten übertragen können, die auf das Rotorblatt einwirken. Dabei handelt es sich vor allem um Biegemomente quer zur Längsachse des Rotorblattes. Aus der EP 1 959 129 A2 ist eine Windkraftanlage bekannt, bei der zwischen dem Pitchlager und der Blattwurzel in Form eines Ringes angeordnet ist, um so die auftretenden Kräfte besser ableiten zu können.The connection of blade root and pitch bearing must be able to transmit very high operating loads, which act on the rotor blade. These are mainly bending moments transverse to the longitudinal axis of the rotor blade. From the EP 1 959 129 A2 is a wind turbine is known in which is arranged between the pitch bearing and the blade root in the form of a ring so as to be able to better derive the forces occurring.

In der Praxis werden derzeit zwei verschiedene Arten von Blattverschraubungen eingesetzt, mit denen die Blattwurzel an dem Pitchlager fest verbunden wird. Dies sind zum einen eine sogenannte T-Bolzenverschraubung und zum anderen eine Insertverschraubung. Bei der T-Bolzenverschraubung wird ein Querbolzen in eine Bohrung eingeführt, der über eine entsprechende Bohrung in Längsachse des Rotorblattes (quer zum Querbolzen) verfügt. In diese Bohrung ist ein Gewinde eingeschnitten, in das ein Bolzen eingeschraubt werden kann, der die Blattwurzel dann mit dem Pitchlager verbindet. Bei der Insertverschraubung werden metallische Hülsen mit einem Innengewinde verwendet, welche in die Blattwurzel eingebettet werden. Ein Längsbolzen verschraubt die metallische Hülse dann mit dem Pitchlager.In practice, two different types of leaf glands are currently used, with which the blade root is firmly connected to the pitch bearing. These are on the one hand a so-called T-bolt connection and on the other hand an insert screw connection. In the T-bolt connection, a cross bolt is inserted into a hole, which has a corresponding hole in the longitudinal axis of the rotor blade (transverse to the cross bolt). In this hole a thread is cut into which a bolt can be screwed, which then connects the blade root with the pitch bearing. The insert fitting uses metallic sleeves with an internal thread, which are embedded in the blade root. A longitudinal bolt then screws the metallic sleeve to the pitch bearing.

In beiden Fällen muss die Laminatdicke an der Blattwurzel jedoch aufgedickt werden, was in der Regel zu einem höheren Gewicht und zu einem größeren Außendurchmesser des Rotorblattes an der Blattwurzel führt. Bei der Verwendung von T-Bolzen und einem typischen Längsbolzendurchmesser von M36 muss das Laminat an der Blattwurzel auch ca. 100 mm aufgedickt werden. Dennoch ist die Tragfähigkeit pro Bauraum bei dieser Art der Verschraubung relativ gering. In both cases, however, the laminate thickness at the root of the blade must be thickened, which usually leads to a higher weight and a larger outer diameter of the rotor blade at the blade root. When using T-bolts and a typical longitudinal bolt diameter of M36, the laminate at the blade root must also be thickened about 100 mm. Nevertheless, the load capacity per space is relatively low in this type of screwing.

Zwar wird durch eine Vergrößerung des Wurzeldurchmessers die Belastung pro Verbindungselement des Blattanschlusses reduziert, allerdings nimmt bei zunehmender Blattlänge die Belastung pro Verbindungselement auf der anderen Seite stärker zu. Hier sind insbesondere die zyklischen Lasten ausschlaggebend, die in etwa proportional zum Blattgewicht sind. Soll die Last pro Verbindungselement konstant bleiben, so muss der Wurzeldurchmesser schneller steigen als die Blattlänge, so dass in der Praxis bei zunehmender Blattlänge der Wurzeldurchmesser im Verhältnis zur Blattlänge immer größer wird (typische bei T-Bolzen und Insertverschraubung). Dies führt jedoch zu erheblichen Transport- und Fertigungsproblemen.Although the load per connecting element of the blade connection is reduced by an increase in the root diameter, the load per connecting element on the other side increases more rapidly as the blade length increases. In particular, the cyclical loads, which are approximately proportional to the weight of the sheet, are decisive here. If the load per fastener remains constant, the root diameter must increase faster than the blade length, so in practice, with increasing blade length, the root diameter in relation to the blade length is always larger (typical for T-bolt and insert screw). However, this leads to significant transport and manufacturing problems.

Eine kritische Grenze für den Wurzeldurchmesser von Onshore-Windkraftanlagen stellt die Brückenhöhe auf Autobahnen und Bundesstraßen dar, welche in Deutschland in der Regel 4,5 m beträgt. Können diese Brücken nicht unterfahren werden, so kann der Transport der Rotorblätter zum Errichtungsstandort, selbst wenn sie segmentiert sind, nicht mehr über das Straßennetz erfolgen. Mit etwas Toleranzabzug ist also 4,0 bis 4,3 m das absolute Höchstmaß für den Wurzeldurchmesser. Gegenwärtig haben Rotorblätter von 60 bis 70 m einen Wurzeldurchmesser von 2,5 bis 3 m. Bei einer Blattlänge von ca. 90 m erreicht der Wurzeldurchmesser der Blattwurzel ein kritisches Maß von 4,15 m (Mittelwert aus 4 und 4,3 m), so dass bei einer optimistischen Abschätzung, welche Technologiesprünge wie Gewichtseinsparungen am Rotorblatt oder sonstige lastsenkende Maßnahmen voraussetzt, wodurch der Wurzeldurchmesser nur proportional zur Blattlänge wachsen würde, die kritische Blattlänge bei ca. 100 m liegt.A critical limit for the root diameter of onshore wind turbines is the bridge height on motorways and federal highways, which is usually 4.5 m in Germany. If these bridges can not be negotiated, the rotor blades can no longer be transported to the construction site, even if segmented, via the road network. With some tolerance deduction, 4.0 to 4.3 m is the absolute maximum for the root diameter. Currently rotor blades from 60 to 70 m have a root diameter of 2.5 to 3 m. At a leaf length of about 90 m, the root root diameter reaches a critical level of 4.15 m (average of 4 and 4.3 m), so that in an optimistic estimate, which technology leaps such as weight savings on the rotor blade or other load-reducing measures requires , whereby the root diameter would only grow proportionally to the leaf length, the critical leaf length is about 100 m.

Bei der Verwendung einer T-Bolzenverschraubung sind die Längsbolzen hohen statischen und zyklischen Belastungen ausgesetzt. Eine Vergrößerung des Längsbolzens, d.h. die Wahl eines größeren Schraubendurchmessers, um dessen Beanspruchung zu reduzieren, ist strukturell und wirtschaftlich meist nicht sinnvoll. Strukturell erhöht sich das sogenannte Kräfteverhältnis für die Verschraubung, wenn der Schraubendurchmesser steigt. Dadurch bleibt die Schraubenspannung durch Betriebslast auch bei einem größeren Längsbolzen annährend konstant. Um dem entgegenzuwirken, müssten alle anderen Komponenten auch vergrößert werden, d.h. die Wandstärke des Laminats und der Querbolzen bzw. des Inserts, was aber zu erhöhten Kosten und fertigungstechnischen Problemen durch die dicken Laminate führt, wie insbesondere vorstehend beschrieben.When using a T-bolt connection, the longitudinal bolts are exposed to high static and cyclic loads. An enlargement of the longitudinal bolt, i. the choice of a larger screw diameter to reduce its stress, is structurally and economically usually not useful. Structurally, the so-called balance of forces increases for the screw when the screw diameter increases. As a result, the bolt tension remains approximately constant due to operating load even with a larger longitudinal bolt. To counteract this, all other components would also have to be increased, i. the wall thickness of the laminate and the transverse bolt or the insert, but this leads to increased costs and manufacturing problems by the thick laminates, in particular as described above.

Ein Blattanschluss mit einer Insertverschraubung ist außerdem schwierig zu fertigen. Oftmals kommt es beim Aushärten der Blattwurzel oder beim Verkleben der Halbschalen zu einer Abweichung der Bolzenachse vom idealen Teilkreis (Ovalisierung oder Versatz), die im Extremfall eine Verschraubung mit dem Pitchlager unmöglich macht. Außerdem traten in der Vergangenheit immer wieder Havarien von Rotorblättern mit Inserts auf, welche durch ein Herausreißen der Inserts aus dem Wurzellaminat verursacht wurden. Aus diesem Grund wurden und werden die meisten Rotorblätter mit T-Bolzenverschraubungen und nicht mit einer Insertverschraubung gefertigt und an dem Pitchlager angeordnet.A blade connector with an insert fitting is also difficult to manufacture. Often, when curing the blade root or when gluing the half shells to a deviation of the pin axis of the ideal pitch circle (ovalization or offset), which makes a screw with the pitch bearing impossible in extreme cases. In addition, in the past there have been repeated accidents involving rotor blades with inserts caused by tearing out of the inserts from the root laminate. For this reason, most rotor blades have been and are being manufactured with T-bolted couplings and not with an insert fitting and placed on the pitch bearing.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Windkraftanlage mit einem verbesserten Verbindungskonzept der Rotorblätter an die Rotornabe anzugeben, das insbesondere auch für große Rotorblätter geeignet ist, ohne hierbei einen kritischen Blattwurzeldurchmesser zu überschreiten.It is therefore an object of the present invention to provide an improved wind turbine with an improved connection concept of the rotor blades to the rotor hub, which is particularly suitable for large rotor blades, without exceeding a critical blade root diameter.

Die Aufgabe wird mit der Windkraftanlage gemäß Anspruch 1 sowie dem Montageverfahren gemäß Anspruch 11 erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved with the wind turbine according to claim 1 and the assembly method according to claim 11 according to the invention.

Gemäß Anspruch 1 wird eine Windkraftanlage mit einer Rotornabe und mindestens einem Rotorblatt vorgeschlagen, wobei die Blattwurzel des Rotorblattes mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln an einem Pitchlager befestigt oder befestigbar ist. Das Pitchlager wiederum ist mit der Rotornabe verbunden oder verbindbar, so dass mittels des Pitchlagers das Rotorblatt relativ zu der Rotornabe um seine Längsachse drehbar ist.According to claim 1, a wind turbine with a rotor hub and at least one rotor blade is proposed, wherein the blade root of the rotor blade with a plurality of fastening means attached to a pitch bearing or can be fastened. The pitch bearing in turn is connected or connectable to the rotor hub, so that by means of the pitch bearing the rotor blade is rotatable about its longitudinal axis relative to the rotor hub.

In der Regel ist zum Verdrehen des Rotorblattes relativ zu der Rotornabe um seine Längsachse ein Pitchantrieb vorgesehen, der in einem gegenüber der Rotornabe drehbaren Teil des Pitchlagers eingreift und diesen so relativ zur Rotornabe verdrehen kann. Der nicht-drehbare Teil ist dabei fest mit der Rotornabe verbunden und nicht gegenüber der Rotornabe relativ verdrehbar. Das Rotorblatt ist dabei an dem drehbaren Teil des Pitchlagers angeordnet, so dass mithilfe des Pitchantriebes der drehbare Teil gegenüber der Rotornabe relativ verdreht wird, wodurch auch das Rotorblatt relativ zur Rotornabe in seine Längsachse wird.As a rule, a pitch drive is provided for rotating the rotor blade relative to the rotor hub about its longitudinal axis, which engages in a part of the pitch bearing which is rotatable relative to the rotor hub and can thus rotate it relative to the rotor hub. The non-rotatable part is firmly connected to the rotor hub and not relative to the rotor hub relatively rotatable. The rotor blade is on the rotatable part arranged of the pitch bearing, so that by means of the pitch drive of the rotatable member relative to the rotor hub is relatively rotated, whereby the rotor blade is relative to the rotor hub in its longitudinal axis.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Befestigungsmittel gabelförmige Befestigungselemente sind, die mit dem gegenüber der Rotornabe drehbaren Teil des Pitchlagers verbunden oder verbindbar sind und die jeweils zwei Gabelschenkel aufweisen, die sich von dem Pitchlager in Richtung Blattwurzel erstrecken (ausgehend vom verbundenen Zustand mit dem Pitchlager). Zwischen den sich erstreckenden Gabelschenkeln wird eine Gabelöffnung gebildet, die meist eine U-förmige Form hat. According to the invention, it is now provided that the fastening means are fork-shaped fastening elements which are connected or connectable to the part of the pitch bearing which is rotatable relative to the rotor hub and which each have two fork legs which extend from the pitch bearing in the direction of the blade root (starting from the connected state with the pitch bearing ). Between the extending fork legs a fork opening is formed, which usually has a U-shaped form.

In diese Gabelöffnung ist die Blattwurzel des Rotorblattes eingeschoben oder einschiebbar, wobei für jedes gabelförmige Befestigungselement mindestens ein Querbolzen vorgesehen ist, der durch Gabelschenkelöffnungen in den jeweiligen Gabelschenkeln des jeweiligen gabelförmigen Befestigungselementes und einer entsprechenden Blattwurzelöffnung der Blattwurzel hindurchgeführt oder hindurchführbar ist, um so die Blattwurzel mit dem jeweiligen gabelförmigen Befestigungselement zu verbinden. Die Querbolzen liegen dabei quer zur Längsachse des Rotorblattes, insbesondere senkrecht zu dieser.In this fork opening, the blade root of the rotor blade is inserted or inserted, wherein for each fork-shaped fastening element at least one transverse pin is provided, which is passed through fork leg openings in the respective fork legs of the respective fork-shaped fastener and a corresponding blade root opening of the blade root or guided, so as the leaf root to connect the respective fork-shaped fastener. The transverse pin lie transverse to the longitudinal axis of the rotor blade, in particular perpendicular to this.

Damit wird die Blattwurzel nicht direkt mit dem Pitchlager verschraubt, beispielsweise durch Querbolzen, die aus dem Pitchlager herausstehen, sondern mithilfe eines Zwischenelementes, das aufgrund seiner gabelförmigen Geometrie eine stabile Querbolzenverbindung erlaubt, mit der die entstehenden statischen und dynamischen Kräfte deutlich besser abgetragen werden können.Thus, the blade root is not bolted directly to the pitch bearing, for example, by cross bolts, which protrude from the pitch bearing, but using an intermediate element that allows a stable cross-bolt connection due to its fork-shaped geometry with which the resulting static and dynamic forces can be significantly better removed.

Hierdurch wird es möglich, auch bei relativ großen Rotorblättern (größer als 100 m) einen gegenüber der Rotorblattlänge verhältnismäßig kleinen Blattwurzeldurchmesser (im Gegensatz zum Stand der Technik) herzustellen, wodurch auch große Rotorblätter die kritische Blattwurzelgröße für den Straßentransport nicht überschreiten, ohne hierbei negative Auswirkungen auf die Stabilität befürchten zu müssen.This makes it possible, even with relatively large rotor blades (greater than 100 m) to produce a relative to the rotor blade length relatively small blade root diameter (in contrast to the prior art), which also large rotor blades do not exceed the critical blade root size for road transport, without negative effects to fear for stability.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in eine, mehrere oder in alle Blattwurzelöffnungen eine Buchse eingesetzt oder einsetzbar, die formschlüssig mit ihrer Außenwandung an eine Innenwandung der Blattwurzelöffnung anliegt, wenn sie in die Blattwurzelöffnung eingesetzt ist.In an advantageous embodiment, in one, several or in all blade root openings, a bushing is inserted or used, which rests positively with its outer wall against an inner wall of the blade root opening when it is inserted into the blade root opening.

In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der eingesetzten oder einsetzbaren Buchse um eine Spannbuchse zur kraftschlüssigen Verbindung der Buchse in der Blattwurzelöffnung. Die Spannbuchse hat hierfür einen axial geschlitzten Außenring, der im eingesetzten Zustand mit seiner Mantelfläche an der Innenwandung der Blattwurzelöffnung anliegt und eine axialkonisch ausgebildete Innenwandung aufweist. Des Weiteren weist die Spannbuchse mindestens einen Innenring auf, der eine axialkonisch ausgebildete Mantelfläche aufweist, die mit der axialkonisch ausgebildeten Innenwandung des Außenrings derart zusammenwirkt, dass eine auf den Innenring und/oder Außenring wirkende axiale Kraft, die durch mindestens ein Spannelement aufgebracht wird, in eine in Richtung der Innenwandung der Blattwurzelöffnung wirkende radiale Kraft für die kraftschlüssige Verbindung umgewandelt wird.In an advantageous embodiment, the inserted or insertable bushing is a clamping bushing for non-positive connection of the bushing in the blade root opening. The clamping bush has for this purpose an axially slotted outer ring, which rests in the inserted state with its lateral surface on the inner wall of the blade root opening and has an axially conical inner wall. Furthermore, the clamping bush has at least one inner ring, which has an axially conical lateral surface, which cooperates with the axially conical inner wall of the outer ring such that an axial force acting on the inner ring and / or outer ring, which is applied by at least one clamping element a force acting in the direction of the inner wall of the blade root opening radial force is converted for the frictional connection.

Hierdurch wird erreicht, dass die Buchse kraftschlüssig in die Blattwurzelöffnung gedrückt wird, so dass sich auf die Spannbuchse einwirkende Kräfte gleichmäßig um den gesamten Mantelumfang verteilen und entsprechend im gesamten Umfang der Innenwandung der Blattwurzelöffnung abgetragen werden. Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten T-Bolzenverbindung beträgt die tragende Lochleibungsfläche nur Bohrungsdurchmesser x Wandstärke. Mit der Widerspannbuchse kann die tragende Lochleibungsfläche um den Faktor π vergrößert werden, so dass bei geringerer Wandstärke der Blattwurzel und bei einem geringeren Blattwurzeldurchmesser dennoch die hohen Kräfte abgetragen werden können.This ensures that the bushing is pressed non-positively into the blade root opening, so that forces acting on the clamping bush evenly distributed around the entire shell circumference and are correspondingly removed in the entire circumference of the inner wall of the blade root opening. In a known from the prior art T-bolt connection, the bearing Lochleibungsfläche only bore diameter x wall thickness. With the antireflection bushing, the bearing bearing surface area can be increased by a factor of π, so that with lower wall thickness of the blade root and with a smaller blade root diameter, the high forces can nevertheless be removed.

Durch eine relative Bewegung des Innenrings gegenüber dem Außenring, sei es dass der Innenring bewegt wird oder sei es, dass der Außenring bewegt wird, wird aufgrund der konischen, ineinandergreifenden Flächen nicht nur eine relative axiale Verschiebung bewirkt, sondern auch eine radiale, die sich beim Einsetzen der Spannbuchse in die Blattwurzelöffnung in einer radialwirkenden Vorspannkraft bemerkbar macht.By a relative movement of the inner ring relative to the outer ring, be it that the inner ring is moved or that the outer ring is moved, not only a relative axial displacement is caused due to the conical, interlocking surfaces, but also a radial, the Insertion of the clamping bush in the blade root opening in a radially acting biasing force noticeable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Buchse einen axialgeschlitzten Spannring zur kraftschlüssigen Verbindung auf, der im eingesetzten Zustand mit seiner Mantelfläche an der Innenwandung der Blattwurzelöffnung anliegt und eine axialkonisch ausgebildete Innenwandung aufweist. Der Querbolzen weist dem gegenüber eine axialkonisch ausgebildete Mantelfläche auf, die mit der axialkonisch ausgebildeten Innenwandung des Spannrings beim Hindurchführen des Querbolzens derart zusammenwirkt, dass eine auf den Querbolzen wirkende axiale Kraft, die durch mindestens ein Spannelement aufgebracht bzw. aufbringbar ist, in eine in Richtung der Innenwandung der Blattwurzelöffnung wirkende radiale Kraft für die kraftschlüssige Verbindung umgewandelt wird.In a further advantageous embodiment, the bushing has an axially slotted clamping ring for non-positive connection, which bears in the inserted state with its lateral surface against the inner wall of the blade root opening and has an axially conical inner wall. The transverse pin has the opposite an axialkonisch trained lateral surface which cooperates with the axialkonisch formed inner wall of the clamping ring when passing the transverse pin such that an acting on the transverse bolt axial force applied by at least one clamping element or applied is converted into acting in the direction of the inner wall of the blade root opening radial force for the frictional connection.

Befindet sich der Querbolzen in seiner Endposition, so wurde er gegen den Widerstand der Blattwurzelöffnung mithilfe der zusammenwirkenden konischen Flächen gedrückt, so dass der axialgeschlitzte Spannring in Form einer Buchse eine auf die Blattwurzel ausübende radiale Kraft bewirkt. Sowohl der Querbolzen als auch der Spannring sind somit kraftschlüssig fest in die Blattwurzelöffnung eingepresst, wodurch die Kräfte über den gesamten Umfang des Querbolzens und somit über den gesamten Umfang der Innenwandung der Blattwurzelöffnung abgetragen werden. Mithilfe der gabelförmigen Befestigungselemente entsteht so eine feste Verbindung, mit der Rotorblätter sicher an einer Rotornabe befestigt werden können. Des Weiteren wird durch die gabelförmigen Befestigungselemente und den Gabelschenkeln erreicht, dass insbesondere auch ein Out-Off-Plane-Versagen des Laminats an der Bohrung verhindert wird, wenn diese mittelbar oder unmittelbar an der Blattwurzel anliegen und dort durch den Querbolzen entsprechend angepresst sind.When the cross pin is in its final position, it has been pressed against the resistance of the blade root opening by means of the cooperating conical surfaces, so that the axially slotted clamping ring in the form of a bushing causes a radial force exerted on the blade root. Both the transverse pin and the clamping ring are thus firmly pressed firmly into the blade root opening, whereby the forces are removed over the entire circumference of the transverse pin and thus over the entire circumference of the inner wall of the blade root opening. The fork-shaped fasteners create a solid connection that allows rotor blades to be securely fastened to a rotor hub. Furthermore, it is achieved by the fork-shaped fastening elements and the fork legs that in particular an out-off-plan-failure of the laminate is prevented at the bore when they bear directly or indirectly on the blade root and are pressed there by the cross bolt accordingly.

Denkbar ist hierbei auch, dass die Buchse an mindestens einer Seite der Blattwurzel (vorzugsweise an beiden Seiten) einen Flansch hat, der oder die an einem Randbereich der Blattwurzelöffnung der Blattwurzel des Rotorblattes formschlüssig anliegen, wenn die Buchse mit den Flanschen ihrer Endposition eingesetzt ist. Auch hierdurch kann ein entsprechendes Out-Off-Plane-Versagen des Laminates im Blattwurzelbereich, insbesondere im Blattwurzelöffnungsbereich vermieden werden.It is also conceivable here for the bushing to have at least one side of the blade root (preferably on both sides) a flange which positively abuts against the edge of the leaf root opening of the blade root of the rotor blade when the bush is inserted with the flanges of its end position. This also makes it possible to avoid a corresponding out-of-plane damage of the laminate in the leaf root area, in particular in the leaf root opening area.

Ist die Blattwurzel schließlich in die Gabelöffnungen eingeschoben und der Querbolzen durch die entsprechenden Öffnungen hindurchgeführt und in seiner Endposition lösbar arretiert, so liegen der oder die Flansche der Buchse an einer Innenseite der Gabelschenkel formschlüssig an, um so eine bestmögliche Kraftübertragung erreichen zu können.If the blade root finally inserted into the fork openings and the cross bolt passed through the corresponding openings and releasably locked in its final position, so are the or the flanges of the socket on an inner side of the fork legs form-fitting, so as to achieve the best possible power transmission can.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Querbolzen an einem axialen Ende einen Flansch auf, dessen Querschnittsausdehnung größer ist als die Querschnittsausdehnung der Gabelschenkelöffnung und der an einer Außenseite der Gabelschenkel formschlüssig anliegt, wenn der Querbolzen mit dem Flansch in seine Endposition eingesetzt und arretiert ist.In a further advantageous embodiment, the transverse bolt has at one axial end a flange whose cross-sectional dimension is greater than the cross-sectional dimension of the fork leg opening and which engages positively on an outer side of the fork leg when the transverse bolt is inserted and locked with the flange in its end position.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat der Querbolzen an wenigstens einem axialen Ende ein Innen- oder Außengewinde, in oder auf das ein Gewindeflansch geschraubt oder schraubbar ist, dessen Querschnittsausdehnung größer ist als die Querschnittsausdehnung der Gabelschenkelöffnung und der an einer Außenseite der Gabelschenkel formschlüssig anliegt, wenn der Querbolzen mit dem Gewindeflansch in seine Endposition eingesetzt und arretiert ist.In a further advantageous embodiment, the transverse bolt has at least one axial end an internal or external thread, into or screwed onto a threaded flange or screwable, whose cross-sectional dimension is greater than the cross-sectional dimension of the fork leg opening and which engages positively on an outer side of the fork legs, if the cross bolt is inserted and locked with the threaded flange in its final position.

Ein Arretieren im Sinne der vorliegenden Erfindung meint hierbei insbesondere ein kraftschlüssiges Arretieren.A locking in the sense of the present invention means in this case in particular a non-positive locking.

Dabei ist es auch denkbar, dass mithilfe des Innen- oder Außengewindes eine Spannhilfe ein oder aufschraubbar ist, um den eingesetzten Querbolzen von einer Anfangsposition in eine Endposition zu bewegen und so kraftschlüssig zu arretieren.It is also conceivable that by means of the internal or external thread a tensioning aid is or can be screwed in order to move the transverse pin used from an initial position to an end position and to lock so non-positively.

Vorzugsweise weist das gabelförmige Befestigungselement mindestens einen sich von den Gabelschenkeln in die entgegengesetzte Richtung erstreckenden Befestigungsbolzen auf, der in eine Pitchlageröffnung in dem drehbaren Teil des Pitchlagers eingeschoben und befestigt bzw. einschiebbar und befestigbar ist, um so die gabelförmigen Befestigungselemente an dem drehbaren Teil des Pitchlagers form- und kraftschlüssig befestigen zu können. Der Befestigungsbolzen kann hierfür an seinem axialen Ende ein Außengewinde aufweisen, um so nach dem Einsetzen des gabelförmigen Befestigungselementes in die Pitchlageröffnung dann aus Richtung der Rotornabe das gabelförmige Befestigungselement an dem drehbaren Teil des Pitchlagers zu verschrauben.Preferably, the fork-shaped attachment member has at least one fastening bolt extending from the fork legs in the opposite direction, which is inserted into a pitch bearing opening in the rotatable part of the pitch bearing and fastened and fastened, so as to form the fork-shaped fastening elements on the rotatable part of the pitch bearing to secure positive and non-positive. For this purpose, the fastening bolt can have an external thread at its axial end in order then to screw the fork-shaped fastening element on the rotatable part of the pitch bearing after inserting the fork-shaped fastening element into the pitch bearing opening from the direction of the rotor hub.

Vorteilhafterweise ist das Rotorblatt mit der Blattwurzel aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt.Advantageously, the rotor blade is made with the blade root of a fiber composite material.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Montageverfahren gemäß Anspruch 11 gelöst, wobei mithilfe des Montageverfahrens ein Rotorblatt an einer Rotornabe zur Herstellung einer Windkraftanlage angeordnet wird. Erfindungsgemäß werden hierfür zunächst eine Rotornabe, mindestens ein Pitchlager und mindestens ein Rotorblatt bereitgestellt. Darüber hinaus wird eine Mehrzahl von gabelförmigen Befestigungselement bereitgestellt, bei denen sich jeweils zwei Gabelschenkel erstrecken, zwischen denen eine Gabelöffnung gebildet wird.Incidentally, the object is also achieved with the assembly method according to claim 11, wherein a rotor blade is arranged on a rotor hub for producing a wind power plant with the aid of the assembly method. According to the invention, a rotor hub, at least one pitch bearing and at least one rotor blade are initially provided for this purpose. In addition, a plurality of fork-shaped fastening element is provided, in each case two fork legs extend, between which a fork opening is formed.

Die Blattwurzel des Rotorblattes wird in die Gabelöffnung der jeweiligen gabelförmigen Befestigungselemente eingeschoben und dann mindestens ein Querbolzen durch Gabelschenkelöffnungen in den Gabelschenkeln und Blattwurzelöffnung in der Blattwurzel des Rotorblattes hindurchgeführt, um so die Blattwurzel mit den jeweiligen gabelförmigen Befestigungselementen mit Hilfe des Querbolzens fest zu verbinden. The blade root of the rotor blade is inserted into the fork opening of the respective fork-shaped fasteners and then at least one transverse bolt passed through fork leg openings in the fork legs and blade root opening in the blade root of the rotor blade, so as to firmly connect the blade root with the respective fork-shaped fasteners using the cross bolt.

Anschließend werden die gabelförmigen Befestigungselemente an einem gegenüber der Rotornabe drehbaren Teil des Pitchlagers befestigt, sofern dies nicht bereits zuvor geschehen ist.Subsequently, the fork-shaped fastening elements are fastened to a part of the pitch bearing which is rotatable relative to the rotor hub, if this has not already been done before.

In einer vorteilhaften Verfahrensausführung wird, sofern noch nicht werkseitig geschehen, das Pitchlager mit dem nichtdrehenden Teil an der Rotornabe befestigt. Die gabelförmigen Befestigungselemente werden mit Hilfe ihres Befestigungsbolzen an dem drehbaren Teil des Pitchlagers befestigt, sodass dann die Blattwurzel der Rotorblätter über die Gabelöffnung der jeweiligen gabelförmigen Befestigungselementen an dem drehbaren Teil des Pitchlagers befestigt und mit Hilfe des Querbolzens fest fixiert ist.In an advantageous embodiment of the method, if not done at the factory, the pitch bearing with the non-rotating part attached to the rotor hub. The fork-shaped fastening elements are fastened by means of their fastening bolt to the rotatable part of the pitch bearing, so that then the blade root of the rotor blades is fastened via the fork opening of the respective fork-shaped fastening elements on the rotatable part of the pitch bearing and firmly fixed by means of the transverse pin.

Dabei kann vor dem Einschieben der Blattwurzel in die Gabelöffnungen in jede Blattwurzelöffnung, durch die der entsprechende Querbolzen hindurchgeführt werden soll, eine Buchse (Spannring, Spannbuchse) eingesetzt werden und ggf. mit einer Unterlegscheibe und einem Gewindering fixiert werden.In this case, before inserting the blade root in the fork openings in each blade root opening through which the corresponding cross bolt is to be passed, a bushing (clamping ring, clamping bush) are used and possibly fixed with a washer and a threaded ring.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Montageverfahrens wird nach dem Einschieben der Blattwurzel des Rotorblattes in die Gabelöffnung der Querbolzen durch die Gabelschenkelöffnungen und die Blattwurzelöffnung, in der sich die Buchse, die zuvor eingesetzt wurde, befindet, eingeschoben, wobei dann anschließend mit Hilfe eines Spannelementes der Querbolzen von einer Anfangsposition in eine Endposition axial gezogen wird und so eine entsprechende radiale Vorspannkraft auf die Buchse in der Blattwurzelöffnung ausübt.In a further advantageous embodiment of the assembly method is inserted after inserting the blade root of the rotor blade in the fork opening of the transverse bolt through the fork leg openings and the blade root opening in which the socket, which was previously used, is inserted, then then with the aid of a clamping element of Cross pin is pulled axially from an initial position to an end position and thus exerts a corresponding radial biasing force on the socket in the blade root opening.

Nachdem der Querbolzen in seine Endposition sich befindet, kann vorteilhafterweise an seinem einen Ende, an dem beispielsweise das Spannelement angeordnet war, ein Gewindering aufgeschraubt werden, um so den Spannbolzen sicher zu arretieren.After the transverse pin is in its final position, can advantageously be screwed at its one end, on which, for example, the clamping element was arranged, a threaded ring, so as to securely lock the clamping bolt.

Das Spannelement kann beispielsweise ein Spannflansch sein, an dessen Kragen sich Spannschrauben befinden, die in axialer Richtung zu dem Querbolzen gegen einen der Gabelschenkel gedreht werden kann. Durch Einschrauben der Spannschrauben an dem Spannflansch wird dadurch der Querbolzen in seine Endposition gezogen, wobei hierbei vorteilhafterweise die radiale Vorspannkraft auf die Blattwurzelöffnung ausgeübt wird.The clamping element may be, for example, a clamping flange, on whose collar clamping screws are located, which can be rotated in the axial direction to the cross bolt against one of the fork legs. By screwing the clamping screws on the clamping flange of the cross bolt is thereby pulled into its final position, in which case advantageously the radial biasing force is exerted on the blade root opening.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:

1 - schematische Querschnittsdarstellung durch eine Rotornabe mit befestigter Blattwurzel eines Rotorblattes;
2 - schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Verbindung;
3 - schematische Darstellung eines Ablaufs beim erfindungsgemäßen Montageverfahren.

The invention will be explained by way of example with reference to the attached figures. Show it:

1 - Schematic cross-sectional view through a rotor hub with attached blade root of a rotor blade;
2 - Schematic representation of a cross section through a connection;
3 - Schematic representation of a process in the assembly process according to the invention.

1 zeigt einen Querschnitt durch eine Rotornabe 1, eines Pitchlagers 2 sowie einer Blattwurzel 3 eines Rotorblattes. Sowohl die Rotornabe 1 als auch das Rotorblatt mit seiner Blattwurzel 3 sind dabei nur ausschnittsweise dargestellt, um den Fokus auf die Anbindung der Blattwurzel 3 an die Rotornabe 1 zu setzen. 1 shows a cross section through a rotor hub 1 , a pitch camp 2 as well as a leaf root 3 a rotor blade. Both the rotor hub 1 as well as the rotor blade with its blade root 3 are only partially shown to focus on the connection of the leaf root 3 to the rotor hub 1 to put.

An der Rotornabe 1 ist ein Pitchlager 2 angeordnet, das einen nicht drehbaren Teil 2a und einen drehbaren Teil 2b aufweist. Der nicht drehbare Teil 2a wird dabei an der Rotornabe 1 fest, insbesondere drehfest gegenüber der Rotornabe 1 befestigt, während der drehbare Teil 2b des Pitchlagers 2 drehbar gegenüber der Rotornabe 1 ausgebildet ist.At the rotor hub 1 is a pitch camp 2 arranged, which is a non-rotatable part 2a and a rotatable part 2 B having. The non-rotatable part 2a is doing at the rotor hub 1 fixed, in particular rotationally fixed relative to the rotor hub 1 fastened while the rotatable part 2 B of the pitch camp 2 rotatable relative to the rotor hub 1 is trained.

Mit Hilfe eines nicht dargestellten Pitchantriebes, der beispielsweise in eine Verzahnung angeordnet an dem drehbaren Teil 2b des Pitchlagers 2 eingreift, kann der drehbare Teil 2b gegenüber dem nicht drehbaren Teil 2a und somit gegenüber der Rotornabe 1 relativ gedreht werden, sodass eine Verdrehung des angeordneten Rotorblattes seine Längsachse bewirkt wird. Hierdurch kann der Anstellwinkel entsprechend eingestellt werden.With the help of a pitch drive, not shown, for example, arranged in a toothing on the rotatable part 2 B of the pitch camp 2 engages, the rotatable part 2 B opposite the non-rotatable part 2a and thus be relatively rotated with respect to the rotor hub 1, so that a rotation of the arranged rotor blade its longitudinal axis is effected. As a result, the angle of attack can be adjusted accordingly.

Das Pitchlager 2 weist im Ausführungsbeispiel der 1 ein Kugellager 2c auf, das zwischen dem nicht drehbaren Teil 2a und dem drehbaren Teil 2b angeordnet ist und somit ein drehendes drehbaren Teils 2b gegenüber dem nicht drehbaren Teil 2a ermöglicht.The pitch camp 2 has in the embodiment of 1 a ball bearing 2c on that between the non-rotatable part 2a and the rotatable part 2 B is arranged and thus a rotating rotatable part 2 B opposite the non-rotatable part 2a allows.

Erfindungsgemäß ist ein gabelförmiges Befestigungselement 4 vorgesehen, das einen Befestigungsbolzen 5 sowie sich von dem Befestigungsbolzen 5 erstreckende Gabelschenkel 6a und 6b hat. Dabei ist mindestens ein erster Gabelschenkel 6a und ein zweiter Gabelschenkel 6b vorgesehen, zwischen denen eine Gabelöffnung 7 ausgebildet wird, die im Ausführungsbeispiel der 1 beispielsweise U-förmig ist. Des Weiteren weisen die Gabelschenkel 6a und 6b ein jeweils eine Gabelschenkelöffnung 8a und 8b auf, wobei in dem ersten Gabelschenkel 6a eine erste Gabelschenkelöffnung 8a und in dem zweiten Gabelschenkel 6b eine zweite Gabelschenkelöffnung 8b vorgesehen ist. According to the invention, a fork-shaped fastening element 4 provided that a fastening bolt 5 as well as from the mounting bolt 5 extending fork legs 6a and 6b has. It is at least a first fork leg 6a and a second fork leg 6b provided between which a fork opening 7 is formed, in the embodiment of the 1 for example, is U-shaped. Furthermore, the fork legs 6a and 6b in each case a fork leg opening 8a and 8b, wherein in the first fork leg 6a a first fork leg opening 8a and in the second fork leg 6b a second fork leg opening 8b is provided.

In die Gabelöffnung 7 ist nun die Blattwurzel 3 des Rotorblattes eingeschoben, sodass die Gabelschenkel 6a und 6b zumindest bereichsweise die Blattwurzel 3 überlappen. Die Blattwurzel 3 weist des Weiteren ebenfalls eine Öffnung auf, die im Sinne der vorliegenden Erfindung als Blattwurzelöffnung bezeichnet wird. Sowohl bei den Gabelschenkelöffnungen 8a, 8b als auch bei der Blattwurzelöffnung 9 kann es sich um zylindrische Bohrungen handeln, die nachträglich angebracht werden.In the fork opening 7 is now the leaf root 3 of the rotor blade inserted so that the fork legs 6a and 6b at least in certain areas the leaf root 3 overlap. The leaf root 3 also has an opening, which is referred to in the sense of the present invention as blade root opening. Both at the fork leg openings 8a . 8b as well as at the leaf root opening 9 it can be cylindrical holes that are attached later.

In der Blattwurzelöffnung 9 ist eine Buchse 10 eingesetzt, die im Ausführungsbeispiel der 1 ein Spannring ist, der eine axial konisch ausgebildete Innenwandung 11 hat. Die Mantelfläche der Buchse 10 liegt dabei an der Innenwandung der Blattwurzelöffnung 9 an und kontaktiert somit die Blattwurzel 3 direkt.In the leaf root opening 9 is a jack 10 used in the embodiment of the 1 a clamping ring which has an axially conical inner wall 11 Has. The lateral surface of the socket 10 lies against the inner wall of the blade root opening 9 and thus contacts the blade root 3 directly.

An dem einen Ende weist die Buchse 10 einen Flansch 12 auf, während an der gegenüberliegenden Seite ein Gewindering 13 ggf. mit einer Unterlegscheibe vorgesehen ist. Da die Buchse 10 in Form eines Spannringes axial geschlitzt ist und somit zum Ausüben einer Vorspannkraft ggf. den Radius der äußeren Mantelfläche erweitern kann, kann der Gewindering ggf. einen leicht größeren Innendurchmesser (Übermaß) aufweisen, sodass der Gewindering 13 erst im vorgespannten Zustand der Buchse 10 vollständig in das Gewinde der Buchse 10 eingreift. Denkbar ist aber auch, dass der Gewindering 10 hier einen Abschluss bildet und somit den radialen Spannweg an dieser Stelle begrenzt.At one end, the socket 10 a flange 12 on, while on the opposite side a threaded ring 13 possibly provided with a washer. Because the jack 10 in the form of a clamping ring is axially slotted and thus for exerting a biasing force may optionally extend the radius of the outer surface, the threaded ring may optionally have a slightly larger inner diameter (oversize), so that the threaded ring 13 only in the prestressed state of the socket 10 completely into the thread of the bush 10 intervenes. It is also conceivable that the threaded ring 10 here forms a conclusion and thus limits the radial clamping path at this point.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist durch die erste Gabelschenkelöffnung 8a, durch die Blattwurzelöffnung 9 sowie durch die zweite Gabelschenkelöffnung 8b ein Querbolzen 14 hindurchgeführt, der eine axial konische Mantelfläche 15 hat, die mit der axial konischen Innenwandung 11 der Buchse 10 derart zusammen wirkt, dass bei einer axialen Verschiebung des Querbolzens 14 eine radiale Kraft in Richtung der Innenwandung der Blattwurzelöffnung 9 bewirkt wird. Wird der Querbolzen beim Montieren in seine Endposition gebracht, so wie diese in 1 dargestellt ist, so wird hierbei die Buchse 10 radial nach außen gedrückt und liegt dann kraftschlüssig an der Innenwandung der Blattwurzelöffnung 9 an.In the embodiment of 1 is through the first fork leg opening 8a , through the leaf root opening 9 as well as through the second fork leg opening 8b a transverse pin 14 passed, which has an axially conical lateral surface 15 has that with the axially conical inner wall 11 the socket 10 acts together so that at an axial displacement of the transverse pin 14 a radial force in the direction of the inner wall of the blade root opening 9 is effected. If the cross bolt is brought to its final position during assembly, as in 1 is shown, so here is the socket 10 pressed radially outward and is then frictionally against the inner wall of the blade root opening 9 at.

Der Querbolzen 14 weist dabei an seinem ersten Ende eine Querschnittsausdehnung bzw. einen Durchmesser auf, der der Querschnittsausdehnung bzw. dem Durchmesser der ersten Gabelschenkelöffnung 8a in dem ersten Gabelschenkel 6a entspricht. An dem gegenüberliegenden Ende des Querbolzens 14 weist der Querbolzen 14 dabei eine Querschnittsausdehnung bzw. einen Durchmesser auf, der der Querschnittsausdehnung bzw. dem Durchmesser der zweiten Gabelschenkelöffnung 8b des zweiten Gabelschenkels 6b entspricht. Die erste Gabelschenkelöffnung 8a weist dabei in der Regel eine größere Querschnittsausdehnung bzw. Durchmesser auf als die zweite Gabelschenkelöffnung 8b.The cross bolt 14 has at its first end a cross-sectional dimension or a diameter, which is the cross-sectional dimension or the diameter of the first fork leg opening 8a in the first fork leg 6a equivalent. At the opposite end of the transverse pin 14 In this case, the transverse bolt 14 has a cross-sectional dimension or a diameter which corresponds to the cross-sectional dimension or the diameter of the second fork leg opening 8b of the second fork leg 6b equivalent. The first fork leg opening 8a As a rule, it has a larger cross-sectional dimension or diameter than the second fork leg opening 8b ,

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Querbolzen 14 schließlich an seinem schmaleren Ende (im Bereich der zweiten Gabelschenkelöffnung 8b) mit einem Gewindering 16 gegen eine axiale Verschiebung arretiert, wobei hierdurch auch eine axiale Vorspannkraft auf die Gabelschenkel 6a, 6b bewirkt werden kann, um so die Blattwurzel 3 formschlüssig an die Innenseiten der Gabelschenkel 6a, 6b zu drücken.In the embodiment of 1 is the cross bolt 14 finally at its narrower end (in the area of the second fork leg opening 8b ) locked with a threaded ring 16 against axial displacement, thereby also an axial biasing force on the fork legs 6a . 6b can be effected so as to form the blade root 3 form fit to the inner sides of the fork legs 6a . 6b to press.

Vorzugsweise weist der Querbolzen 14 einen fest angeordneten Flansch 17 auf, der an der Außenseite des ersten Gabelschenkels 6a anliegt und so eine axiale Verschiebung in die entsprechende Richtung verhindert.Preferably, the cross pin 14 a fixed flange 17 on the outside of the first fork leg 6a is applied and thus prevents axial displacement in the appropriate direction.

Im Beispiel der 2 ist die Verbindung noch einmal im Detail dargestellt. Der Schraubendurchmesser ist dabei mit d gekennzeichnet und meint hierbei den Befestigungsbolzen 5, mit dem das gabelförmige Befestigungselement 4 an dem Pitchlager 2 befestigt wird. Mit t ist dabei die Wandstärke der Blattwurzel 3 gekennzeichnet. Mit d1 ist dabei der erste Durchmesser des Querbolzens 14 definiert, während mit d2 der zweite Durchmesser des Querbolzens 14 an dem gegenüberliegenden Ende gekennzeichnet ist. Mit D ist der Bohrungsdurchmesser der Blattwurzelöffnung insgesamt bezeichnet.In the example of 2 the connection is shown again in detail. The screw diameter is characterized by d and in this case means the fastening bolt 5, with which the fork-shaped fastening element 4 is attached to the pitch bearing 2. With t is the wall thickness of the blade root 3 characterized. With d1 is the first diameter of the transverse pin 14 while with d2 the second diameter of the transverse pin 14 is marked at the opposite end. D denotes the bore diameter of the blade root opening as a whole.

In der vorliegenden Tabelle sind einige bevorzugte Maße und Bereiche dargestellt: Bohrungs-DM D > 50 mm z.B. 100 mm Bolzen-DM d1 = D - 5 mm z.B. 95 mm Bolzen-DM d2 = D/1,2 z.B. 80 mm Wandstärke GFK t = D/1,5 z.B. 65 mm Schrauben-DM d = D/1,5 z.B. M64 The following table shows some preferred dimensions and ranges: Bore-DM D> 50 mm eg 100 mm Bolt-DM d1 = D - 5 mm eg 95 mm Bolt-DM d2 = D / 1.2 eg 80 mm Wall thickness GFK t = D / 1.5 eg 65 mm Screw DM d = D / 1.5 eg M64

3 zeigt schematisch den Ablauf des Montageverfahrens, um das Rotorblatt an der Rotornabe befestigen zu können. Zunächst wird im ersten Schritt die Buchse 10 in Form eines Spannrings, der axial geschlitzt ist, in die Blattwurzelöffnung 9 eingeführt. Im zweiten Schritt wird dann, nachdem die Buchse 10 vollständig in die Blattwurzelöffnung 9 eingeschoben ist und der Flansch 12 der Buchse an einer Seite der Blattwurzel 3 formschlüssig anliegt, auf der diesem Flansch 12 gegenüberliegenden Seite ein Gewindering 13 aufgeschraubt, um so die Buchse 10 in der Öffnung 9 axial zu arretieren. Gegebenenfalls kann dabei auch eine Unterlegscheibe 13a zwischen der Blattwurzel 3 und dem Gewindering 13 vorgesehen sein. 3 shows schematically the sequence of the assembly process in order to attach the rotor blade to the rotor hub can. First, in the first step, the jack 10 in the form of a clamping ring, which is axially slotted, in the blade root opening 9 introduced. In the second step, then, after the socket 10 completely inserted into the blade root opening 9 and the flange 12 the sleeve rests positively on one side of the blade root 3, on this flange 12 opposite side a threaded ring 13 screwed on, so the socket 10 in the opening 9 to lock axially. Optionally, it can also be a washer 13a between the blade root 3 and the threaded ring 13 be provided.

Im dritten Schritt wird nun die Blattwurzel 3, die mit den Buchsen 10 bestückt ist, in die Gabelöffnung 7 eingeführt, bis die Blattwurzelöffnung 9 mit den Gabelschenkelöffnungen 8a und 8b fluchten. Ist dies der Fall, kann der Querbolzen 14 von einer Seite eingeschoben werden. Vorteilhafterweise wird der Querbolzen 14 dabei von derjenigen Seite aus in den Verbund eingeschoben, an der die Gabelschenkelöffnung am größten ist. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist dies die Gabelschenkelöffnung 8a, von der aus der Querbolzen 14 in Richtung der zweiten Gabelschenkelöffnung 8b, die kleiner ist als die Gabelschenkelöffnung 8a, eingeschoben wird.The third step is now the leaf root 3 with the jacks 10 is fitted in the fork opening 7 introduced until the leaf root opening 9 are aligned with the fork leg openings 8a and 8b. If this is the case, the cross bolt can 14 be inserted from one side. Advantageously, the transverse bolt 14 inserted from the side in the composite, where the fork leg opening is the largest. In the embodiment of 3 this is the fork leg opening 8a , from the cross bolt 14 in the direction of the second fork leg opening 8b which is smaller than the fork leg opening 8a , is inserted.

Nachdem nun der Querbolzen 14 durch sämtliche Öffnungen hindurchgeführt wurde, wir sodann im vierten Schritt ein Spannflansch auf das freie Ende des Querbolzen 14 aufgeschraubt, wobei der Spannflansch einen oder mehrere Spannschrauben 21 aufweist, um den Querbolzen 14 in seine Endposition zu ziehen. Im Schritt 4 ist in 3 dabei gezeigt, dass sich der Querbolzen 14 in einer Anfangsposition für die Vorspannung befindet. In dieser Anfangsposition ist zwischen dem Flansch 17 des Querbolzens und eine Außenseite des entsprechenden Gabelschenkels 6a ein Freiraum, der letztlich den Spannweg definiert.Now the cross bolt 14 was passed through all the openings, we then in the fourth step, a clamping flange on the free end of the cross bolt 14 screwed, wherein the clamping flange one or more clamping screws 21 has to the cross bolt 14 to pull into its final position. In step 4 is in 3 showing that the cross bolt 14 is in an initial position for the preload. In this initial position is between the flange 17 of the transverse pin and an outside of the corresponding fork leg 6a a free space that ultimately defines the tensioning path.

Wie im Schritt 5 gezeigt, werden nun die Spannschrauben 21 des Spannflansches 20 angezogen bzw. gegen den Gabelschenkel 6b geschraubt, sodass der Querbolzen weiter in Richtung Spannflansch 20 gezogen wird, wodurch sich der Spannweg zwischen dem Flansch 17 und dem Gabelschenkel 6a soweit verkleinert, bis der Flansch 17 des Querbolzens 14 an der Außenseite des Gabelschenkels 6a formschlüssig anliegt.As in the step 5 now shown are the clamping screws 21 of the clamping flange 20 tightened or against the fork leg 6b screwed so that the cross bolt continues towards the clamping flange 20 is pulled, resulting in the clamping path between the flange 17 and the fork leg 6a as far as reduced, until the flange 17 of the transverse pin 14 on the outside of the fork leg 6a positive fit.

Hierbei wirken die konischen Flächen der Buchse 10 und des Querbolzens 14 so miteinander zusammen, dass während des Hineinziehens des Querbolzens 14 eine radiale Kraft in Richtung der Blattwurzel 3 wirkt, sodass die Buchse 10 bzw. der Spannring in die Blattwurzelöffnung 9 entsprechend hineingedrückt wird. Der Spannring bzw. die Buchse 10 wird somit in der Blattwurzelöffnung 9 kraftschlüssig aufgrund des Querbolzens 14 hineingepresst, sodass die auftretenden Kräfte über dem Querbolzen auf die Rotornabe abgetragen werden können.Here, the conical surfaces of the socket act 10 and the transverse bolt 14 together so that while pulling the cross bolt 14 a radial force in the direction of the blade root 3 acts, so the socket 10 or the clamping ring in the blade root opening 9 is pressed accordingly. The clamping ring or the socket 10 thus becomes in the leaf root opening 9 non-positively due to the transverse pin 14 pressed in, so that the forces can be removed above the cross bolt on the rotor hub.

Im letzten Schritt wird schließlich der Spannflansch 20 wieder demontiert und der Querbolzen 14 an dem freigewordenen Ende mit Hilfe eines Gewinderings 16 und ggf. einer Unterlegscheibe 16a axial arretiert.Finally, in the last step, the clamping flange 20 disassembled again and the cross pin 14 at the end freed by means of a threaded ring 16 and optionally a washer 16a axially locked.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 -1 -: Rotornaberotor hub
2 -2 -: Pitchlagerpitch camp
2a -2a -: drehfester Teil des Pitchlagersnon-rotating part of the pitch bearing
2b -2 B -: drehbarer Teil des Pitchlagersrotatable part of the pitch bearing
2c -2c -: Lager des PitchlagersBearing of pitch bearing
3 -3 -: Blattwurzelblade root
4 -4 -: gabelförmiges Befestigungselementfork-shaped fastening element
5 -5 -: Befestigungsbolzenmounting bolts
6a - 6a -: erste Gabelschenkelfirst fork leg
6b -6b -: zweiter Gabelschenkelsecond fork leg
7 -7 -: Gabelöffnungfork opening
8a -8a -: erste Gabelschenkelöffnungfirst fork leg opening
8b -8b -: zweite Gabelschenkelöffnungsecond fork leg opening
9 -9 -: BlattwurzelöffnungBlade root opening
10 -10 -: Buchse bzw. SpannringBushing or clamping ring
11 -11 -: axial konische Innenwandung der Buchseaxially conical inner wall of the bush
12 -12 -: Buchsenflanschbushing flange
13 -13 -: Gewindering der BuchseThreaded ring of the bush
14 -14 -: Querbolzencross bolt
15 -15 -: axial konische Mantelfläche des Querbolzenaxially conical lateral surface of the transverse bolt
16 -16 -: Gewindering des QuerbolzenThreaded ring of the cross bolt
17 -17 -: Bolzenflanschbolt flange
20 -20 -: Spannflanschclamping flange
21 -21 -: Spannschraubenturnbuckles

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102016123346 [0005]
EP 1959129 A2 [0007]

Claims

Wind turbine with a rotor hub (1) and with at least one rotor blade, the blade root (3) with a plurality of fasteners to a pitch bearing (2) is fastened or fastened, which is connected to the rotor hub (1) or connectable, so by means of the pitch bearing (2) the rotor blade is rotatable about its longitudinal axis relative to the rotor hub (1), characterized in that the fastening means are fork-shaped fastening elements (4) connected or connectable to the part of the pitch bearing (2) rotatable relative to the rotor hub (1) are and each have two fork legs (6a, 6b), between which a fork opening (7) is formed, in which the blade root (3) is inserted or inserted, wherein for each fork-shaped fastening element (4) at least one transverse pin (14) is, by a fork leg openings (8a, 8b) in the fork legs (6a, 6b) of the respective fork-shaped fastening element (4) and a Ents The leaf root (9) of the leaf root (3) can be passed or passed through in order to connect the leaf root (3) to the respective fork-shaped attachment element (4).

Wind turbine after Claim 1 , characterized in that in the respective blade root opening (9) has a bushing (10) is inserted or positively applied with its outer wall on an inner wall of the blade root opening (9) when inserted into the blade root opening (9).

Wind turbine after Claim 2 , characterized in that the bushing (10) is a clamping bush for non-positive connection, which has an axially slotted outer ring which rests in the inserted state with its lateral surface (15) on the inner wall of the blade root opening (9) and an axially conical inner wall ( 11), and has at least one inner ring having an axially conical lateral surface (15) which cooperates with the axially conically shaped inner wall (11) of the outer ring such that acting on the inner ring and / or outer ring axial force, the is applied by at least one clamping element, in a direction of the inner wall of the blade root opening (9) acting radial force is converted for the frictional connection.

Wind turbine after Claim 2 , characterized in that the bush (10) is an axially slotted clamping ring (10) for non-positive connection, which rests in the inserted state with its lateral surface (15) on the inner wall of the blade root opening (9) and an axially conical inner wall (11) has, and the transverse pin (14) has an axially conical lateral surface (15) which cooperates with the axially conical inner wall (11) of the clamping ring when passing the transverse pin (14) such that on the transverse bolt (14) acting axial Force, which is applied by at least one clamping element, is converted into an acting in the direction of the inner wall of the blade root opening (9) radial force for the frictional connection.

Wind turbine after one of the Claims 2 to 4 , characterized in that the bushing (10) on at least one side of the blade root (3), preferably on both sides, has a flange which positively abuts against an edge region of the blade root opening (9) when the bushing (10) the flange is used in its end position.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the transverse pin (14) has at one axial end a flange whose cross-sectional dimension is greater than the cross-sectional dimension of the fork leg opening (8a, 8b) and on an outer side of the fork legs (6a, 6b) positively abuts when the cross bolt (14) is inserted with the flange in its final position.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the transverse pin (14) has at least one axial end an internal or external thread, into or screwed onto a threaded flange or is screwed whose cross-sectional dimension is greater than the cross-sectional dimension of the fork leg opening (8a , 8b) and which engages positively on an outer side of the fork legs (6a, 6b) when the transverse bolt (14) is inserted with the threaded flange in its end position.

Wind power plant according to one of the preceding claims, characterized in that the transverse pin (14) has at least one axial end an internal or external thread in or on which a tensioning aid is screwed to the inserted transverse pin (14) from an initial position to an end position to move.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the fork-shaped fastening element (4) at least one of the fork legs (6a, 6b) in the opposite direction extending mounting bolt (5) which is inserted and secured in a pitch bearing opening in the rotatable part of the pitch bearing (2) or inserted and fastened.

Wind turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade with the blade root (3) is made of a fiber composite material.

Assembly method for mounting a rotor blade on a rotor hub (1) of a wind power plant, characterized by the steps: - providing a rotor hub (1), at least one pitch bearing (2) and at least one rotor blade and a plurality of fork-shaped fastening elements (4), in which each two fork legs (6a, 6b) extend, between which a fork opening (7) is formed, - insertion of the blade root (3) of the rotor blade in the fork opening (7) of the respective fork-shaped fastening elements (4), - passing at least one transverse pin (14 ) through fork leg openings (8a, 8b) in the fork legs (6a, 6b) and blade root openings (9) in the blade root (3) of the rotor blade and securing the transverse pin (14) to the blade root (3) with the respective forked attachment element (4 ), - attaching the fork-shaped fastening elements (4) on a relative to the rotor hub (1) rotatable part of the pitch bearing (2), unless already done before inserting the blade root in the fork openings.