DE10015287A1

DE10015287A1 - Windkraftanlage

Info

Publication number: DE10015287A1
Application number: DE10015287A
Authority: DE
Inventors: Roland Weitkamp
Original assignee: Tacke Windtechnik GmbH
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: DE10015287C2

Abstract

Die Windkraftanlage (10) ist mit einem Turm (12) und einem drehbar an dem Turm (12) gelagerten Maschinengehäuse (14) versehen, das unter anderem eine hohle Antriebswelle (22, 22') und ein Getriebe (26) mit einer mit der Antriebswelle (22, 22') lösbar verbindbaren Getriebewelle (24, 24') aufweist. Ferner weist die Windkraftanlage (10) einen Rotor (16) mit einer mit der Antriebswelle (22, 22') verbundenen Nabe (18) und zwei diametral gegenüberliegenden und mit der Nabe (18) verbindbaren Rotorblättern (20) auf. Die hohle Antriebswelle (22, 22') weist an ihrem der Nabe (18) abgewandten getriebeseitigen Ende (30) innerhalb zweier diametral gegenüberliegender und um 90 DEG gegenüber den Rotorblättern (20) versetzter Wandbereiche (50) jeweils mindestens einen Aufnahmeraum (58) zur Aufnahme eines Verbindungselements (62) zur rotationskraftschlüssigen Verbindung der Antriebswelle (22, 22') mit der Getriebewelle (24, 24') auf. Das der Antriebswelle (22, 22') zugewandte Ende der Getriebewelle (24, 24') weist bezüglich der Lage der Aufnahmeräume (58) der Antriebswelle (22, 22') korrespondierende Aufnahmeräume (66) für die Verbindungselemente (62) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Windkraftanlage, die eine neue Verbindung der vom Rotor angetriebenen Antriebswelle mit der Getriebewelle aufweist.

Bei Windkraftanlagen treibt der Rotor eine Antriebswelle an (Hauptantriebswelle), die mit der Eingangswelle eines Getriebes gekoppelt ist, dessen ausgangsseitige Welle mit dem Generator verbunden ist. Um die ein zelnen Komponenten einer Windkraftanlage im Bedarfsfalle austauschen zu können, ist es wünschenswert, dass sich die mechanischen Verbindungen auf einfache Weise und möglichst unkompliziert lösen lassen. Dies gilt insbeson dere für die Verbindung zwischen der vom Rotor angetriebenen Antriebswelle und der eingangsseitig des Getriebes angeordneten Getriebewelle. Im Stand der Technik ist es bisher üblich, diese Verbindung durch Spannsätze oder ver schraubte Ringflansche mit gegebenenfalls zusätzlicher Verstiftung zu reali sieren. Das Problem bei Spannsätzen besteht darin, dass diese sich festziehen und nur schwer lösbar sind, während die Verbindung durch verschraubte Flan sche mitunter mit Platzproblemen verbunden ist. Auch die Verstiftung keilt sich im Laufe der Zeit fest, ist also nur mit großem Aufwand wieder zu lösen. Da die Wartungs- und Reparaturkosten insbesondere auch durch die Zeitdauer für Ein- und Ausbau der Komponenten bestimmt ist, ist es also wünschenswert, den Zeitaufwand für das Trennen und Verbinden der einzelnen Komponenten zu verkürzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Windkraftanlage zu schaffen, die über eine im Hinblick auf die Verbindung der Antriebswelle mit der Getrie bewelle sowie der Trennung dieser Verbindung vereinfachte Konstruktion ver fügt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Windkraftanlage vorge schlagen, die versehen ist mit

- einem Turm,
- einem drehbar an dem Turm gelagerten Maschinengehäuse, das unter anderem eine hohle Antriebswelle und ein Getriebe mit einer mit der An triebswelle lösbar verbindbaren Getriebewelle aufweist, und
- einem Rotor mit einer mit der Antriebswelle verbundenen Nabe und zwei diametral gegenüberliegenden und mit der Nabe verbindbaren Rotorblät tern.

Diese Windkraftanlage ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

- dass die hohle Antriebswelle an ihrem der Nabe abgewandten getriebe seitigen Ende innerhalb zweier diametral gegenüberliegender und um 90° gegenüber den Rotorblättern versetzter Wandbereiche jeweils mindestens einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Verbindungselements zur rota tionskraftschlüssigen Verbindung der Antriebswelle mit der Getriebewelle aufweist und
- dass das der Antriebswelle zugewandte Ende der Getriebewelle bezüglich der Lage der Aufnahmeräume der Antriebswelle korrespondierende Auf nahmeräume für die Verbindungselemente aufweist; so dass sich im ge kuppelten Zustand beider Wellen die Verbindungselemente durch jeweils zwei Aufnahmeräume der Wellen erstrecken.

Alternativ ist die Windkraftanlage dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe- und/oder die Antriebswelle die insbesondere integral ausgebildeten Verbin dungselemente aufweist, die dann im gekuppelten Zustand in Aufnahmeräume der jeweils anderen Welle eingetaucht sind. Für die Anordnung der Aufnah meräume und Verbindungselemente der Antriebswelle gilt das oben im Zu sammenhang mit der Positionierung der Aufnahmeräume der Antriebswelle Gesagte.

Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen der vom Rotor angetriebenen hohlen Antriebswelle und der eingangsseitig angeordneten Getriebewelle setzt einen Rotor mit zwei diametral gegenüberliegenden Rotorblättern (Zwei-Blatt- Rotor) voraus. Die Verbindung der Antriebswelle mit der Getriebewelle erfolgt erfindungsgemäß nämlich durch in Aufnahmeräume der Wandung der Welle eingebrachte Verbindungselemente, die an dem der Nabe abgewandten ge triebeseitigen Ende der Antriebswelle angeordnet sind. Da die Aufnahmeräume in die Wandung der hohlen Antriebswelle eingebracht sind, wird die Wandung in diesem Bereich "geschwächt". Dennoch muss die hohle Antriebswelle die im Betrieb der Windkraftanlage über den Rotor auf sie einwirkenden Biegemo mente aufnehmen. Die größten derartigen Biegemomente treten bei vertikal stehenden Rotorblättern auf, und zwar beispielsweise dann, wenn in diesem Zustand auf das obere Rotorblatt infolge des Winddrucks Kraft ausgeübt wird. Das bedeutet, dass die Wandung der Antriebswelle in denjenigen Quadranten, innerhalb derer die Rotorblätter von der Nabe abstehen, ausreichend dick sein muss. Befindet sich der Rotor hingegen in Horizontalstellung, so können in den nunmehr oben- und untenliegenden Quadrantenbereichen der Antriebswelle keine übermäßig großen Biegekräfte mehr auftreten, da hier maximal das Biegemoment aufgrund des Eigengewichts des Rotors für derartige Biegekräfte verantwortlich ist. Mit anderen Worten kann also die Wandung der An triebswelle innerhalb der beiden außerhalb der Rotorblätter liegenden Quadranten entlang ihrer axialen Achse schwächer, d. h. dünnwandiger ausge bildet sein. Daher ist es möglich, bei einem Zwei-Blatt-Rotor die Verbindungs elemente zur rotationskraftschlüssigen Verbindung der Antriebswelle mit der Getriebewelle in diesen weniger stark beanspruchten Wandbereichen der An triebswelle anzuordnen. Mit anderen Worten befinden sich also die beiden dia metral gegenüberliegend angeordneten Gruppen von Verbindungselementen um 90° versetzt zur Erstreckung der Rotorblätter.

Die erfindungsgemäße Verbindung von Antriebswelle und Getriebewelle durch sich in Aufnahmen räumen an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten beider Wellen befindenden Verbindungselementen ist sehr montagefreundlich, da es zu keinerlei Verkeilungen und selbsttätigen Verklemmungen kommen kann. Die Verbindung muss ganz überwiegend für die Übertragung der Rota tionskräfte der Antriebswelle auf die Getriebewelle ausgelegt sein (rotationskraftschlüssige Verbindung zur Übertragung der Torsionsmomente), wohingegen ein Kraftschluss in axialer Richtung über Verschraubungen erfolgt, die auf dem verbleibenden Umfang der Welle angeordnet sind und die auch die hohen Biegemomente in den Quadranten der Rotorblätter auf die Getriebewelle übertragen.

Die Aufnahmeräume, von denen vorteilhafterweise pro Stirnflächenwelle zwei diametral gegenüberliegende Aufnahmeräumen vorgesehen sind, erstrecken sich vorteilhafterweise in axialer Richtung, sind also ausschließlich zur betref fenden Stirnfläche hin offen. Die Aufnahmeräume können nach Art von "Sacklochbohrungen", aber auch als durchgehende Aufnahmeräume ausgebil det sein. Zweckmäßigerweise befinden sich die Aufnahmeräume im Bereich von von der Innenseite der Hohlwelle vorstehenden Innenvorsprüngen, die lediglich am getriebeseitigen Ende der Antriebswelle ausgebildet sind. Ein sol cher Vorsprung könnte also bei einem zweiseitig offenem axial verlaufenden Aufnahmeraum zum einen zur Stirnseite der Antriebswelle hin und zum ande ren zum Innern der Antriebswelle hin offen sein.

Bei axialer Erstreckung der Aufnahmeräume sind die Verbindungselemente nach Art von Stiften, Bolzen, Passfedern o. dgl. ausgebildet, deren Quer schnittsform gleich der Querschnittsform der Aufnahmeräume ist. Die Passung der Aufnahmeräume und der Verbindungselemente und insbesondere die Dimensionierung der Aufnahmeräume und Verbindungselemente sowie die Dimensionierung der Wandstärke der Antriebswelle im Bereich der Aufnahme räume und die Dimensionierung der Getriebewelle sind derart aufeinander abgestimmt, dass die zu erwartenden Torsions- und Biegemomente von der Verbindung der beiden Wellen übertragen werden können.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Aufnah meräume nicht nur zu den stirnseitigen Enden der Wellen sondern auch in radialer Richtung zu ihren außenliegenden Außenmantelflächen hin offen. Bei aneinander anliegenden Enden der beiden Wellen und Ausrichtung ihrer Aus sparungen entstehen dann radiale Aufnahmeräume, die sich beidseitig der radialen Kontaktebene der Stirnflächen beider Wellen erstrecken. In diese Auf nahmeräume lassen sich nun Einsatzteile (auch als Passfederelemente be zeichnet) einsetzen, deren Querschnittsform gleich der Querschnittsform der Aufnahmeräume ist. Die Einsatzteile sorgen dann für die rotationskraftschlüs sige Verbindung zwischen Antriebswelle und Getriebewelle. Sie sind gegen ein unbeabsichtigtes Herausfallen aus den Aufnahmeräumen gesichert, wie dies bei Passfederverbindungen an sich bekannt ist.

Wie oben dargelegt, muss die Antriebswelle in ihren um 90° gegenüber den Rotorblättern versetzten Wandbereichen weniger große axiale Biegemomente aufnehmen. Zur Einsparung von Material und Gewicht ist es daher zweckmä ßig, die Dicke der Wand in diesen Umfangsbereichen geringer als in den an deren Umfangsbereichen zu wählen. Insbesondere bietet sich eine Antriebs welle an, die eine im wesentlichen zylindrische Außenmantelfläche und eine im wesentlichen elliptische Innenmantelfläche aufweist. Der längste Durchmesser der Ellipse ist dabei um 90° gegenüber der Radialerstreckung der Rotorblätter angeordnet. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Antriebswelle und die Nabe des Rotors integral ausgebildet sind. Die Antriebswelle und die Nabe sind also ein einteiliges (Guss-)Bauteil. Dies hat den Vorteil, dass auf eine mechanische Verbindung von Nabe und Antriebs welle verzichtet werden kann. Dabei ist zu beachten, dass damit auch korro sionsanfällige Wartungsstellen entfallen. Außerdem ist der Kraftfluss und Nabe und Antriebswelle optimal. Schließlich verringert sich der Bearbeitungsaufwand an der Antriebswelle und an der Nabe, da diese nun nicht mehr zur Verbindung beider Teile speziell bearbeitete Berührungsflächen mit Bohrungen u. dgl. aufweisen.

Bei einteiliger Ausbildung von Nabe und Weile weist die Nabe diametral gegenüberliegende Öffnungen für die Anordnung der Rotorblätter und der Rotorblattverstellantriebe auf, wobei die Ränder dieser Öffnungen zweckmäßi gerweise radial über die Außenmantelfläche der Antriebswelle überstehen. Hinter dem "Nabenteil" der Antriebswelle weist diese bis zu ihrem getriebesei tigen Ende einen gleich bleibenden bzw. leicht sich verringernden Außen durchmesser auf. Eine derartige einteilige Antriebswellen-Naben-Konstruktion lässt sich von der Vorderseite des Maschinengehäuses durch das dort ange ordnete ringförmige Antriebswellenlager hindurchschieben. An einem derarti gen Ringlager zur Lagerung der Antriebswelle kann also auch bei einteiliger Ausbildung von Antriebswelle und Rotornabe festgehalten werden.

Je nach Größe (Innendurchmesser) der Antriebswelle ist es von Vorteil, wenn die Nabe anstatt durch eine Öffnung in der Nabe selbst über die Antriebswelle begehbar ist. Die Antriebswelle müsste also über ein radiales Mannloch verfü gen. Dies ist bei der für die erfindungsgemäße Verbindung von Antriebswelle und Getriebewelle ausgelegte Antriebswelle möglich, indem innerhalb eines um 90° gegenüber den Rotorblättern versetzten Umfangsbereich der Wandung der Antriebswelle diese mit einem Mannloch versehen wird. Denn in diesen Be reichen muss die Antriebswelle geringeren axialen Biegemomenten standhal ten als in den hierzu um 90° verdreht angeordneten Wandbereichen (s. oben). Der Vorteil der Begehung der Nabe über die hohle Antriebswelle ist insbeson dere in der nunmehr einfacheren und risikoloseren Zugänglichkeit zu sehen, da man nicht mehr notwendigerweise über eine in der Stirnfläche der Nabe ange ordnete Öffnung sondern über eine innerhalb des Maschinengehäuses befind liche Mannlochöffnung der Antriebswelle in die Nabe gelangt.

Die Nabe des Rotors einer Windkraftanlage ist im allgemeinen mit Stellantrie ben für die Rotorblattverstellung sowie Schaltschränken und Akkumulatoren ausgestattet. Diese Komponenten sind in der Nabe jahreszeitabhängig starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Insbesondere tiefe Temperaturen ver ringern das Leistungsvermögen der Akkumulatoren. Vorteilhaft insoweit ist es, wenn die Akkumulatoren und die Schaltschränke innerhalb des Maschinenge häuses angeordnet werden können, da in dem Maschinengehäuse wegen der Eigenerwärmung der einzelnen Komponenten auch in der kalten Jahreszeit angenehme Temperaturen herrschen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, Teile der (elektrischen oder hydraulischen) Blattverstell einrichtungen (z. B. die Akkumulatoren und Schaltschränke) in der Hohlwelle oder außen auf der hohlen Antriebswelle anzuordnen und im letztgenannten Fall die Kabelverbindung durch radiale Öffnungen in der Antriebswelle zu führen, wobei diese Öffnungen wiederum in den für geringere Biegemomente auszulegenden Wandbereiche der Antriebswelle angeordnet sind.

Nachfolgend werden anhand der Figuren zwei Ausführungsbeispiele der Erfin dung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht den oberen Teil einer Windkraftanlage mit Maschi nengehäuse und Rotor,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Antriebswelle mit integraler Nabe ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 und 4 Querschnitts- bzw. Endansichten der Welle gemäß Fig. 2 entlang der Linien III-III bzw. in Richtung des Pfeils IV der Fig. 2,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Antriebswelle mit einteiliger Nabe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5 zur Verdeutlichung der bei diesem Ausführungsbeispiel gewählten Passfederverbindung zwi schen Antriebswelle und Getriebewelle.

In Fig. 1 ist der obere Teil einer Windkraftanlage 10 dargestellt, die einen Mast oder Turm 12 mit einem auf diesem drehbar gelagerten Maschinengehäuse 14 aufweist. An einem Ende des Maschinengehäuses 14 befindet sich ein Zwei- Blatt-Rotor 16 mit einer Nabe 18 und zwei diametral gegenüberliegend ange ordneten Rotorblättern 20. Der Rotor 16 ist mit einer Antriebswelle 22 ver bunden, die ihrerseits mit der eingangsseitigen Welle 24 eines Getriebes 26 gekoppelt ist. Ferner ist die Antriebswelle 22 durch ein Wellenlager 28 an ihrem nabenseitigen Ende in dem Maschinengehäuse 14 drehbar gelagert; an ihrem getriebeseitigen Ende 30 ist die Antriebswelle 22 über ihre Kupplung mit der eingangsseitigen Getriebewelle 24 und die Lagerung des Getriebes 26 im Maschinengehäuse 14 gelagert. Am Ausgang des Getriebes 26 befindet sich eine ausgangsseitige Welle 32, die mit einem Generator 34 gekoppelt ist. Ferner befindet sich im Maschinengehäuse 14 noch ein Schaltschrank 36 sowie andere hier nicht näher beschriebene, bei Windkraftanlagen aber übliche Kom ponenten.

Der Aufbau der Welle 22 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 bis 4 näher er läutert. Fig. 4 zeigt dabei eine Ansicht auf das getriebeseitige Ende 30 der An triebswelle 22 entsprechend der Linie IV-IV der Fig. 2. Zu erkennen ist, dass die beiden Rotorblätter 20 diametral gegenüberliegend angeordnet sind und sich bei gedanklicher Aufteilung der Antriebswelle 22 in vier Quadranten 38, 40, 42, 44 innerhalb der beiden einander gegenüberliegenden Quadranten 38, 40 befinden.

Wie man anhand von Fig. 2 erkennen kann, sind die Antriebswelle 22 und die Nabe 18 einstückig miteinander ausgebildet. Bei der Antriebswelle 22 handelt es sich um ein Gussteil, das ein die Nabe 18 bildendes vorderes Ende 38 auf weist, welches im wesentlichen diametral gegenüberliegende radiale Öffnun gen 40 sowie eine stirnseitige Öffnung 42 aufweist. In den im wesentlichen radialen Öffnungen 40 befinden sich Blattverstellantriebe und die Drehlager für die Rotorblätter, während die stirnseitige Öffnung 42 der Begehbarkeit der Nabe 18 dient. Diese Öffnung 42 ist bei betriebsbereiter Windkraftanlage 10 durch einen (nicht dargestellten) Deckel verschlossen. Die Ränder 44 der Öff nungen 40 stehen über die Außenmantelfläche 46 der Antriebswelle 22 über.

Die Außenmantelfläche 46 ist im wesentlichen zylindrisch (siehe auch Fig. 3) und weist eine Wandung 48 auf, deren Dicke innerhalb der in den Quadranten 42 und 44 liegenden Wandbereiche 50 geringer ist als innerhalb der Wandbe reiche 52 der Quadranten 38 und 40. Dies wird bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass die Innenmantelfläche 54 der An triebswelle 22 elliptisch ist, wobei die Ellipse derart ausgerichtet ist, dass ihr größter Durchmesser 56 quer zur Erstreckung der Rotorblätter 20 verläuft. Durch diese Art der Ausgestaltung der Wandung 48 der Antriebswelle 22 kön nen Material eingespart und das Gewicht reduziert werden. Die Wanddicken abnahme in den Quadranten 42 und 44 ist deshalb tolerabel, da die ent sprechenden Wandbereiche 50 der Antriebswelle 22 für die Aufnahme gerin gerer Biegemomente ausgebildet sein muss, als die Wandbereiche 52 in den Quadranten 38 und 40, in denen auch die Rotorblätter 20 angeordnet sind. Denn die höchsten Biegemomente können dann auf die Antriebswelle 22 ein wirken, wenn der Rotor 16 vertikal ausgerichtet ist. Wirken in dieser Situation auf die beiden Rotorblätter 20 unterschiedliche Windkräfte ein, so muss die Antriebswelle 22 in vertikaler Ebene, d. h. in der Ebene, in der auch die Längs achsen der Rotorblätter 20 verlaufen, biegesteif sein, weshalb die Wandbe reiche 52 stärker ausgebildet sind. Dahingegen sind die auf die Antriebswelle 22 wirkenden Biegemomente bei horizontal stehendem Rotor 16 im wesent lichen nur durch das Eigengewicht des Rotors 16 bestimmt. Selbstverständlich muss auch die Antriebswelle 22 in dieser Situation in vertikaler Ebene biege steif sein, wird aber längst nicht den Belastungen ausgesetzt wie bei vertikal stehendem Rotor 16. Von daher können die bei horizontalem Rotor 16 oben und unten angeordneten Wandbereiche 50 dünnwandiger ausgebildet sein.

Die Erkenntnis, dass die Wandung 48 der Antriebswelle 22 innerhalb verschie dener Quadranten unterschiedlich stark sein kann, ohne dass die Axialbiege steifigkeit der Antriebswelle 22 in der kritischen Vertikalstellung des Rotors 16 leidet, kann auch zur Verbindung/mechanischen Kopplung von Antriebswelle 22 und Getriebewelle 24 ausgenutzt werden. In dem hier beschriebenen Aus führungsbeispiel weisen die gemäß obiger Erläuterung dünnwandiger auszubil denden Wandbereiche 50 axiale zylindrische Aufnahmeräume 58 auf, wobei jeweils ein derartiger Aufnahmeraum 58 in jeweils einem Wandbereich 50 an geordnet ist. Die beiden Aufnahmeräume 58, die zur Stirnfläche 60 am getrie beseitigen Ende 30 der Antriebswelle 22 hin offen sind, liegen also diametral gegenüber und sind in nach innen vorspringenden Innenvorsprungsbereichen 60 der Wandung 48 angeordnet. Diese Vorsprungsbereiche 60 verlaufen über lediglich eine kurze axiale Erstreckung an der Innenmantelfläche 54 der An triebswelle 22 (siehe auch Fig. 2). In die Aufnahmeräume 58 sind Verbin dungselemente 62 in Form von zylindrischen Bolzen 64 eingepasst, die aus den Aufnahmeräumen 58 axial herausragen und in korrespondierende Auf nahmeräume 66 der Getriebewelle 24 eintauchen. Durch diese Axialzapfenver bindung kommt es zu einer rotationskraftschlüssigen Verbindung der An triebswelle 22 mit der Getriebewelle 24. Diese Art der Zapfenverbindung lässt sich, da sie nicht selbstverkeilend bzw. selbstklemmend ist, jederzeit durch geeignete Abziehwerkzeuge lösen. Damit ist ein montagefreundlicher Aus tausch der Antriebswelle 22 bzw. des Getriebes 26 der Windkraftanlage 10 ge geben. Zusätzlich zu dieser Verbindung sind eine Vielzahl von Schrauben 67 vorgesehen, die entlang des Umfangs von Hohl- und Getriebewelle 22, 24 an geordnet sind (siehe auch Fig. 4) und der Aufnahme von Biegemomenten in den Quadranten 38, 40 der Rotorblätter 20 dienen.

Eine zur Zapfenverbindung der Welle 22 der Windkraftanlage 10 gemäß den Fig. 1 bis 4 alternative Ausgestaltung der mechanischen Kopplung von An triebswelle und Getriebewelle ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Soweit die dort dargestellten Teile und Bereiche der Welle 22' konstruktions- bzw. funktions gleich mit den Teilen und Bereichen der Antriebswelle 22 gemäß den Fig. 1 bis 4 sind, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Unterschied zur Kopplung der Welle 22 mit der Getriebewelle 24 gemäß den Fig. 1 bis 4 sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 diese beiden Wellen 22', 24' durch eine Passfederverbindung miteinander gekoppelt. In die einander gegenüberliegenden Enden der beiden Wellen 22', 24' sind Aufnah meräume 58, 66 eingearbeitet, die wiederum um 90° versetzt zu der Anord nung der Rotorblätter 20 positioniert sind. Diese Aufnahmeräume 58 sind so wohl zu den Stirnflächen als auch zu den Radialflächen der Wellen 22', 24' hin offen. In der Draufsicht von der Seite gemäß Fig. 5 weisen die Aufnahme räume 58, 66 jeweils eine rechteckige Gestalt auf und liegt einander gegen über. In die von einem Paar von Aufnahmeräumen 58, 66 gebildete radiale Aussparung 68 ist ein Verbindungselement 70 in Form eines Einsatzteils 72 eingesetzt. Damit sind die beiden Wellen 22', 24' nach Art einer Passfederver bindung miteinander gekoppelt. Gemäß Fig. 6 existieren entlang des Umfangs zwei derartige diametral gegenüberliegende Passverbindungsstellen 74, die in den Quadranten 42 und 44, also in denjenigen Wandbereichen 50 der Welle 22' angeordnet sind, die im Hinblick auf Biegemomente weniger stark bean sprucht sind als die übrigen Wandbereich.

Anhand des Ausführungsbeispiels der Antriebswelle 22' gemäß den Fig. 5 und 6 soll nachfolgend noch auf weitere Besonderheiten eingegangen werden, die sowohl bei der Antriebswelle 22' als auch bei der Antriebswelle 22 der Fig. 1 bis 4 realisierbar sind. So ist in der Seitenansicht gemäß Fig. 5 erkennbar, dass in der Wandung 48 der Antriebswelle 22' in einem der Bereiche 50 eine Durchgangsöffnung 76 ausgebildet ist, durch die man in das Innere der An triebswelle 22' gelangen kann. Wenn die Antriebswelle 22 bzw. 22' über einen entsprechend großen Innendurchmesser verfügt, ist damit die "Innenbegehung" der Antriebswelle möglich, ohne dass man dazu, wie bisher erforderlich, durch eine in der Stirnseite der Nabe 18 ausgebildete Öffnung klettern muss.

Darüber hinaus ist es möglich, die Steuerung und Energieversorgung für die (nicht gezeigten) Blattverstellantriebe, die an einstückig mit der Nabe 18 ausgebildeten Aufnahmen 78 befestigt sind, an der Antriebswelle 22 bzw. 22' zu lagern. Hier ist es möglich, die Steuereinheit 80 und die Energieversorgung (Akkumulatoren) 82 beispielsweise an der Außenmantelfläche 46 zu positio nieren. Die Verdrahtung erfolgt dann vorteilhafterweise durch radiale Durch führungslöcher 84, die wiederum in einem der beiden bezüglich der Biege momente weniger beanspruchten Wandbereichen 50 der Antriebswelle 22 bzw. 22' ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, die Steuereinheit 80 und die Energieversorgungseinheit 82 im Innern der Antriebswelle 22, 22' unterzubrin gen.

Claims

1. Windkraftanlage mit
einem Turm (12),
einem drehbar an dem Turm (12) gelagerten Maschinengehäuse (14), das unter anderem eine hohle Antriebswelle (22, 22') und ein Getriebe (26) mit einer mit der Antriebswelle (22, 22') lösbar verbindbaren Ge triebewelle (24, 24') aufweist, und
einem Rotor (16) mit einer mit der Antriebswelle (22, 22') verbunde nen Nabe (18) und zwei diametral gegenüberliegenden und mit der Nabe (18) verbindbaren Rotorblättern (20),
dadurch gekennzeichnet
dass die hohle Antriebswelle (22, 22') an ihrem der Nabe (18) abge wandten getriebeseitigen Ende (30) innerhalb zweier diametral gegenüberliegender und um 90° gegenüber den Rotorblättern (20) versetzter Wandbereiche (50) jeweils mindestens einen Aufnahme raum (58) zur Aufnahme eines Verbindungselements (62) zur rota tionskraftschlüssigen Verbindung der Antriebswelle (22, 22') mit der Getriebewelle (24, 24') aufweist und
dass das der Antriebswelle (22, 22') zugewandte Ende der Getriebe weile (24, 24') bezüglich der Lage der Aufnahmeräume (58) der An triebswelle (22, 22') korrespondierende Aufnahmeräume (66) für die Verbindungselemente (62) aufweist.

2. Windkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (62) mit der Antriebswelle (22, 22') und/oder mit der Getriebewelle (24, 24') einstückig ausgebildet sind und zum Ein tauchen in einen zugehörigen Aufnahmeraum (58, 66) der Antriebswelle (22, 22') bzw. der Getriebewelle (24, 24') vorgesehen sind.

3. Windkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume (58, 66) der Antriebswelle (22, 22') und der Getriebewelle (24, 24') zu den einander gegenüberliegenden Stirnflächen (60) der Wellen (22, 22', 24, 24') hin offen sind.

4. Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf nahmeräume (58, 66) zylindrisch und die Verbindungselemente (62) Zylinderbolzen (64) sind.

5. Windkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf nahmeräume (58, 66) auch zu den Außenmantelflächen (46) der Wellen (22, 22', 24, 24') hin offen sind.

6. Windkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf nahmeräume (58, 66) der Wellen (22, 22', 24, 24') als im Querschnitt rechteckige Aussparungen ausgebildet sind und dass die Verbindungs elemente zur Querschnittsfläche zweier gegenüberliegender Aussparun gen formgleiche Einsatzteile (72) sind.

7. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Dicke der Wandung (48) der hohlen Antriebswelle (22, 22') innerhalb ihrer sich in axialer Richtung von den Aufnahmeräu men (58) zur Nabe (18) hin erstreckenden Wandbereichen (50) geringer ist als in den anderen Wandbereichen (52).

8. Windkraftanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (48) der Antriebswelle (22, 22') eine im wesentlichen zylindri sche Außenmantelfläche (46) und eine im wesentlichen elliptische Innenmantelfläche (54) aufweist, wobei der längste Durchmesser (56) der Ellipse um 90° verdreht zur Radialerstreckung der Rotorblätter (20) angeordnet ist.

9. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass in der Wandung (48) der Antriebswelle (22') ein radiales Mannloch (76) zur Innenbegehung der Antriebswelle (22') ausgebildet ist und dass das Mannloch (76) quer zur Erstreckung der Rotorblätter (20) gerichtet ist.

10. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die Nabe (18) des Rotors (16) integraler Bestandteil der Antriebswelle (22, 22') ist und dass die Antriebswelle (22, 22') an ihrem Nabenende zwei diametral gegenüberliegende Öffnungen (40) für die An ordnung der Rotorblätter (20) aufweist.

11. Windkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass Komponenten (80, 82) der Blattverstelleinrichtungen, ins besondere Energiespeicher und Steuereinrichtungen in der Hohlwelle (22) oder außen auf der Hohlwelle (22) angeordnet sind.