DE102014000044B3 - Device for guiding a wiring harness within a hollow shaft - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Leitungsstrangs innerhalb einer Hohlwelle einer Windenergieanlage, aufweisend mindestens zwei voneinander in Leitungslängsrichtung beabstandete Führungselemente, die jeweils lösbar mit dem Leitungsstrang verbindbar sind, wobei die Führungselemente jeweils ein Schalungselement aufweisen, das in der Gebrauchsstellung des Führungselements zumindest bereichsweise an einer Innenwandung der Hohlwelle anliegt und den Leitungsstrang gegen die Innenwandung abstützt, wobei das Schalungselement in der Gebrauchsstellung des Führungselements den Leitungsstrang in dessen Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließt.The invention relates to a device for guiding a wiring harness within a hollow shaft of a wind turbine, comprising at least two guide elements spaced apart from one another in the longitudinal direction of the pipe, which are each detachably connectable to the wiring harness, wherein the guide elements each comprise a formwork element, at least partially in the position of use of the guide element an inner wall of the hollow shaft rests and supports the wiring harness against the inner wall, wherein the formwork element in the use position of the guide element surrounds the wiring harness in the circumferential direction thereof at least partially.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Leitungsstrangs innerhalb einer Hohlwelle einer Windenergieanlage mit mindestens zwei voneinander in Leitungslängsrichtung beanstandeten Führungselementen, die jeweils lösbar mit dem Leitungsstrang verbindbar sind und die jeweils ein Schalungselement aufweisen, das in der Gebrauchsstellung des Führungselements zumindest bereichsweise an einer Innenwandung der Hohlwelle anliegt und den Leitungsstrang gegen die Innenwandung abstützt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Hohlwelle mit einer Vorrichtung zur Führung eines Leitungsstrangs sowie eine Windenergieanlage mit einer Hohlwelle ausgestattet mit einer Vorrichtung zur Führung eines Leitungsstrangs.The present invention relates to a device for guiding a wiring harness within a hollow shaft of a wind turbine with at least two spaced apart in the longitudinal direction of the guide elements, each releasably connectable to the wiring harness and each having a formwork element, in the position of use of the guide element at least partially on an inner wall the hollow shaft rests and supports the wiring harness against the inner wall. Furthermore, the invention relates to a hollow shaft with a device for guiding a wiring harness and a wind turbine with a hollow shaft equipped with a device for guiding a wiring harness.
Vorrichtungen der genannten Art werden vorzugsweise für die feste Verlegung von Kabelbäumen in einer Hohlwelle von Windenergieanlagen eingesetzt. Als Hohlwelle in einer Windenergieanlage kommt beispielsweise ein Pitchrohr in Frage. Für gewöhnlich müssen Versorgungsleitungen unterschiedlichster Art durch sich drehende oder stehende Hohlwellen geführt werden, um verschiedene Bereiche der Windenergieanlage beispielsweise mit elektrischer Energie oder Hydraulikflüssigkeit zu versorgen. Auch Datenleitungen wie insbesondere Lichtwellenleiter gehören zu den zu führenden Kabeln. Besonders relevant sind derartige Kabelführungen beispielsweise bei der Versorgung des Pitchsystems oder anderer Verbraucher im Rotor, wie z. B. Blattheizungen, Blattsensoren und/oder CMS Systeme (Condition Monitoring Systeme), wobei dazu z. B. ein Kabelbaum durch das Hauptgetriebe oder durch einen Generator der Windenergieanlage geführt werden kann. Hierbei werden z. B. elektrische Leitungen mit einem ersten Ende an einen Schleifringübertrager angeschlossen, der elektrische Signale und elektrische Energie von einem stehenden Teil der Windenergieanlage in einen rotierenden Teil der Windenergieanlage überträgt. Von dem rotierenden Teil des Schleifringübertragers ausgehend wird der Kabelbaum durch das Pitchrohr hindurch zum Pitchsystem geführt. Alternativ ist auch eine umgekehrte Führung denkbar. Einen solchen allgemeinen Stand der Technik zeigen z. B. die
Für die Führung eines Kabelbaums in einer drehenden Hohlwelle ist bekannt, einen Kabelstrang über seine gesamte Länge mit einem Aufdickungs- bzw. Isolationsmaterial zu umwickeln und in eine Welle derart einzuführen, dass der Kabelstrang durch das aufgetragene Material klemmend in der Hohlwelle gehalten wird. Zur Vereinfachung der Einführung des Kabelbaumes in die Hohlwelle kann das Aufdickungsmaterial an einem Kabelende durch straffe Verklebung etwa spitz zulaufend um das Kabel gewickelt sein. Der Kabelstrang mit dem Aufdickungsmaterial wird von außen mit einem Gleitmittel wie zum Beispiel Vaseline eingerieben und anschließend in die Hohlwelle eingeschoben.For the guidance of a wire harness in a rotating hollow shaft is known to wrap a wire harness over its entire length with a thickening or insulation material and to introduce into a shaft such that the wire harness is clamped by the applied material in the hollow shaft. In order to simplify the introduction of the cable harness into the hollow shaft, the thickening material may be wound around the cable at one end of the cable by tight adhesive bonding. The wiring harness with the thickening material is rubbed from the outside with a lubricant such as vaseline and then inserted into the hollow shaft.
Bei dieser bekannten Kabelführung hat sich gezeigt, dass es sehr aufwendig ist, einen gleichmäßigen Durchmesser der Außenisolierung des Kabelstrangs über seine Gesamtlänge herzustellen. Desweiteren hat sich gezeigt, dass die Umwicklung des Kabelstrangs mit Aufdickumgsmaterial erheblich die Flexibilität des Kabelbaums verringert. Außerdem hat ein derart bearbeiteter Kabelbaum ein sehr hohes Gewicht. Die Vorbereitung und das Einschieben des Kabels in eine Hohlwelle ist sehr zeit- und arbeitsaufwendig. Hinzu kommt der überdurchschnittliche Materialaufwand, der bei der Vorbereitung und Einführung des Kabels in der beschriebenen Weise anfällt. Als Aufdickungsmaterial werden für gewöhnlich flexible Ummantelungsmaterialen auf Schaumstoffbasis wie z. B. das Material Armaflex verwendet. Es hat sich gezeigt, dass derartige Materialien durch den Kontakt mit Öl beschädigt werden können. Dies kann zu weiteren Schäden an den Kabeln führen und einen Ausfall der Versorgungs- und Steuerleitung nach sich ziehen. Darüberhinaus hat sich bei der bekannten Kabelführung in der Praxis gezeigt, dass die Kabel aufgrund von hohen Zugkräften beschädigt werden können. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kabel teilweise schlecht oder ungenügend mit Isolationsmaterial umwickelt sind und beim Einziehen in die Hohlwelle hohe Zugkräfte auf den Kabelbaum ausgeübt werden müssen. Bei fehlerhafter Umwicklung des Kabelbaums kann es zudem zu Schäden an den Kabeln und Kontakten kommen, z. B. wenn der Kabelbaum aufgrund schlechter Umwicklung zu viel Bewegungsfreiheit innerhalb der Hohlwelle hat, also ungenügend der Drehung folgt, und bei einer Rotation der Welle an den Innenwandungen der Welle reibt oder einer dauernden Bewegung ausgesetzt ist.In this known cable guide has been found that it is very expensive to produce a uniform diameter of the outer insulation of the wire harness over its entire length. Furthermore, it has been found that the wrapping of the cable harness with Aufdickumgsmaterial significantly reduces the flexibility of the wiring harness. In addition, such a processed harness has a very high weight. The preparation and insertion of the cable into a hollow shaft is very time consuming and laborious. Added to this is the above-average cost of materials, which is incurred in the preparation and introduction of the cable in the manner described. As a thickening material usually flexible foam-based sheathing materials such. B. the material used Armaflex. It has been found that such materials can be damaged by contact with oil. This can lead to further damage to the cables and a failure of the supply and control line. Moreover, it has been found in the known cable guide in practice that the cables can be damaged due to high tensile forces. This is due to the fact that the cables are partially poorly or insufficiently wound with insulation material and when pulling into the hollow shaft high tensile forces must be exerted on the wiring harness. Incorrect wrapping of the wiring harness can also cause damage to the cables and contacts, eg. B. if the wiring harness has too much freedom of movement within the hollow shaft due to poor wrapping, so insufficiently follows the rotation, and rubs in a rotation of the shaft on the inner walls of the shaft or is exposed to continuous movement.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Führung eines Leitungsstrangs zur Verfügung zu stellen, die eine Verlegung des Leitungsstrangs in einer Hohlwelle einer Windenergieanlage vereinfacht und die genannten Probleme beseitigt.Object of the present invention is to provide a device for guiding a wiring harness available, which simplifies a laying of the wiring harness in a hollow shaft of a wind turbine and eliminates the problems mentioned.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.This object is solved by the subject matter of independent claim 1. The dependent of the claim 1 dependent claims show advantageous developments of the invention.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Führung eines Leitungsstranges innerhalb einer Hohlwelle einer Windenergieanlage mindestens zwei voneinander in Leitungslängsrichtung beanstandete Führungselemente auf, die jeweils lösbar mit dem Leitungsstrang verbindbar sind, wobei die Führungselemente jeweils ein Schalungselement aufweisen, das in der Gebrauchsstellung des Führungselements zumindest bereichsweise an einer Innenwandung der Hohlwelle anliegt und den Leitungsstrang gegen die Innenwandung abstützt, wobei das Schalungselement in der Gebrauchsstellung des Führungselements den Leitungsstrang in dessen Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließt. Die Gebrauchsstellung des Führungselements ist die Stellung, die für die Führung des Leitungsstrangs innerhalb einer Hohlwelle vorgesehen ist, in der also die Führungselemente innerhalb der Hohlwelle angeordnet sind, während sie den Leitungsstrang halten. Es ist vorgesehen, dass das Führungselement in seiner Gebrauchsstellung bei der Führung des Leitungsstrangs diesen zumindest bereichsweise umgreift. Für eine stabile Halterung des Leitungsstrangs kann vorgesehen sein, dass das Führungselement bzw. das Schalungselement den Leitungsstrang in dessen Umfangsrichtung zumindest über einen Bereich von 180 Grad oder mehr umschließt.According to the invention, the device for guiding a cable harness within a hollow shaft of a wind energy plant has at least two spaced apart from one another in the longitudinal direction of the cable Guide elements, which are each releasably connectable to the wiring harness, wherein the guide elements each comprise a formwork element, which rests in the position of use of the guide element at least partially against an inner wall of the hollow shaft and the wiring harness supported against the inner wall, wherein the formwork element in the position of use of the guide element surrounds the wiring harness in the circumferential direction at least partially. The use position of the guide element is the position which is provided for the guidance of the wiring harness within a hollow shaft, in which therefore the guide elements are arranged within the hollow shaft while holding the wiring harness. It is envisaged that the guide element in its position of use in the leadership of the wiring harness this surrounds at least partially. For a stable mounting of the wiring harness it can be provided that the guide element or the formwork element surrounds the wiring harness in its circumferential direction at least over a range of 180 degrees or more.
Bei den erfindungsgemäßen Führungselementen hat sich gezeigt, dass ein zu verlegender Leitungsstrang in einfacher Weise für die Führung innerhalb einer Hohlwelle vorbereitet werden kann. Es entfällt z. B. das material- und zeitaufwendige Anlegen von Aufdickungsmaterial an den Kabelstrang gemäß der eingangs beschriebenen Führungsart.In the case of the guide elements according to the invention, it has been found that a cable line to be laid can be prepared in a simple manner for the guidance within a hollow shaft. It is omitted z. B. the material and time consuming application of thickening material to the cable harness according to the type of guide described above.
Der Leitungsstrang kann mit einer unterschiedlichen Anzahl von Führungselementen ausgestattet sein, so dass sich hinsichtlich der Flexibilität des Leitungsstrangs unterschiedliche Biegesteifigkeiten des Strangs einstellen lassen. Eine erhöhte Flexibilität ermöglicht eine einfache und schnelle Montage in einer beengten Umgebung, wie zum Beispiel innerhalb einer Gondel einer Windenergieanlage. Eine erhöhte Steifigkeit kann sich z. B. vorteilhaft beim Einschieben in die Hohlwelle auswirken. Die Verwendung einzelner Führungselemente hat zudem den Vorteil, dass bei der Wartung eines Kabelstrangs einzelne Elemente bei Bedarf ausgetauscht werden können, ohne die gesamte Führungsvorrichtung zu ersetzen. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung mehrteiliger Schalungselemente.The wiring harness can be equipped with a different number of guide elements, so that can be set in terms of flexibility of the wiring harness different bending stiffness of the strand. Increased flexibility allows easy and quick installation in a confined environment, such as within a nacelle of a wind turbine. An increased rigidity can z. B. advantageous when inserting into the hollow shaft. The use of individual guide elements also has the advantage that in the maintenance of a wire harness individual elements can be replaced if necessary, without replacing the entire guide device. This is especially true when using multi-part formwork elements.
Ein Leitungsstrang ist insbesondere ein Bündel aus Versorgungs- oder Steuerleitungen, wobei der Strang eine beliebige Kombination oder eine Einzelauswahl aus der Gruppe Kabel für elektrische Energieversorgung, Kabel für elektrische oder pneumatische Steuersignale, Lichtwellenleiter, Hydraulikleitungen, Flüssigkeitsleitungen, Gasleitungen, Druckleitungen, Schläuche oder dergleichen umfassen kann. Weitere Typen von Versorgungs- und Steuerleitungen sind denkbar.In particular, a wiring harness is a bundle of power or control wiring, the wiring comprising any combination or single choice of electrical power cables, electric or pneumatic control cable cables, optical fibers, hydraulic lines, fluid lines, gas lines, pressure lines, hoses, or the like can. Other types of supply and control cables are conceivable.
Vorteilhaft ist, wenn die Führungselemente gleichmäßig über die Länge des Leitungsstrangs verteilt an dem Strang angeordnet sind. Weiter vorteilhaft ist, wenn das Führungselement mit dem Schalungselement im Außenmaß dem Innendurchmesser der Hohlwelle angepasst ist. Für einen stabilen Halt des Leitungsstrangs an dem Führungselement kann das Innenmaß des für die Führung des Leitungsstrangs vorgesehenen Teils des Führungselements an den Außendurchmesser des Leitungsstrangs angepasst sein. Bei angepasstem Außenmaß des Führungselements bzw. des Schalungselements kann eine stabile Halterung des Leitungsstrangs innerhalb der Hohlwelle erzielt werden. Zudem ist die Halteposition des Kabelstrangs innerhalb der Hohlwelle durch eine geeignete Ausbildung der Halteposition innerhalb der Führungselemente einstellbar.It is advantageous if the guide elements are arranged distributed uniformly over the length of the wiring harness on the strand. It is also advantageous if the guide element is adapted to the formwork element in the outer dimension of the inner diameter of the hollow shaft. For a stable hold of the wiring harness on the guide element, the internal dimension of the part of the guide element provided for guiding the wiring harness can be adapted to the outer diameter of the wiring harness. With an adapted outer dimension of the guide element or of the formwork element, a stable mounting of the wiring harness within the hollow shaft can be achieved. In addition, the holding position of the cable harness within the hollow shaft is adjustable by a suitable design of the holding position within the guide elements.
Für eine zusätzliche Zugentlastung des Leitungsstrangs kann beispielsweise ein eingangsseitiger Anschluss an einen Schleifringübertrager und/oder eine ausgangsseitige Kabelverlegung im Nabenbereich oder in der Rotorwelle dienen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat sich als Vorteil gezeigt, dass die Führungselemente beim Einführen bzw. Entfernen des Leitungsstrangs in bzw. aus einer Hohlwelle nicht verkanten. Dies wird insbesondere durch eine kugelförmige Geometrie der Schalungselemente erzielt.For an additional strain relief of the wiring harness, for example, an input-side connection to a slip ring transformer and / or an output-side cable routing in the hub region or in the rotor shaft can be used. In the device according to the invention has proved to be an advantage that the guide elements do not tilt during insertion or removal of the wiring harness in or out of a hollow shaft. This is achieved in particular by a spherical geometry of the formwork elements.
Für eine besonders einfaches Einführen bzw. Entfernen des Leitungsstrangs in bzw. aus einer Hohlwelle kann das Material der Führungselemente bzw. der Schalungselemente so gewählt sein, dass der Reibwert zwischen den Führungselementen und der Innenwandung der Hohlwelle besonders gering ist. Damit ist ein nahezu kraftloses Einziehen bzw. Entfernen des Leitungsstrangs in bzw. aus der Hohlwelle ermöglicht. Das Auswechseln eines Versorgungsstrangs bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit besonders schonend beziehungsweise mit Einsatz nur geringer Zugkräfte ausgeführt werden. Dies verhindert Schäden an der Isolierung von Leitungen innerhalb des Kabelstrangs. Dies verhindert auch Schäden an Steckkontakten, die an einzelnen Versorgungsleitungen des Leitungsstrangs vorgesehen sein können.For a particularly simple insertion or removal of the wiring harness in or out of a hollow shaft, the material of the guide elements or the shuttering elements may be selected so that the coefficient of friction between the guide elements and the inner wall of the hollow shaft is particularly low. This allows a nearly powerless retraction or removal of the wiring harness in or out of the hollow shaft. The replacement of a supply line when using the device according to the invention can thus be carried out particularly gently or with the use of only low tensile forces. This prevents damage to the insulation of wires inside the wiring harness. This also prevents damage to plug contacts, which may be provided on individual supply lines of the wiring harness.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl für drehende als auch für stehende Hohlwellen geeignet. Für gewöhnlich ist die für die Führung von Versorgungsleitungen vorgesehene Hohlwelle eine gerade, starre Welle. Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für gebogene Hohlwellen vorgesehen sein. Ohne Weiteres ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für Hohlwellen geeignet, die innenseitig kein zylindrisches Wandungsprofil, sondern beispielsweise ein ovales oder eckiges Profil aufweisen. Ggf. können die Führungselemente z. B. unterschiedliche Außenkonturen aufweisen und/oder in unterschiedlicher Größe gefertigt sein.The device according to the invention is suitable for both rotating and stationary hollow shafts. Usually, the hollow shaft provided for the guidance of supply lines is a straight, rigid shaft. Alternatively, the device according to the invention can also be provided for curved hollow shafts. Without further ado, the device according to the invention is also suitable for hollow shafts, which on the inside have no cylindrical wall profile but, for example, an oval or angular profile. Possibly. can the guide elements z. B. have different outer contours and / or be made in different sizes.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Schalungselement derart mehrteilig ausgebildet, dass mindestens zwei Teile des Schalungselements relativ zueinander beweglich sind. Dies hat den Vorteil, dass die Führungselemente in einfacher Weise an dem Leitungsstrang angeordnet werden können. Denkbar ist, dass das Schalungselement beispielsweise zweiteilig ausgebildet ist. Bei einer mehrteiligen Ausbildung des Schalungselements kann ein erster Teil an einen zweiten Teil mittels eines Scharniers angelenkt sein, wobei der Begriff mehrteilig auch für ein z. B. im Spritzgussverfahren, insbesondere mit einem Folienscharnier einteilig hergestellten Element Anwendung findet, insbesondere wenn die beiden z. B. über das Folienscharnier miteinander verbundenen Teile zueinander beweglich einstellbar sind. Dies kann den Vorteil haben, dass das Führungselement besonders schnell und besonders einfach mit dem Leitungsstrang verbunden werden kann. Die Möglichkeit der Relativbewegung der Teile eines mehrteiligen Schalungselements zueinander ermöglicht zudem bei der Gebrauchsstellung der Führungselemente eine Anpassung der Außenmaße des Führungselements an unterschiedliche Innendurchmesser einer oder verschiedener Hohlwellen.In an advantageous embodiment of the invention, the formwork element is designed in such a multi-part, that at least two parts of the formwork element are movable relative to each other. This has the advantage that the guide elements can be arranged in a simple manner on the wiring harness. It is conceivable that the shuttering element is formed, for example, in two parts. In a multi-part design of the formwork element, a first part may be hinged to a second part by means of a hinge, wherein the term multipart for a z. B. in injection molding, especially with a film hinge integrally manufactured element application, especially if the two z. B. on the film hinge interconnected parts are mutually movably adjustable. This can have the advantage that the guide element can be connected to the wiring harness particularly quickly and particularly simply. The possibility of relative movement of the parts of a multi-part formwork element to each other also allows in the position of use of the guide elements to adapt the outer dimensions of the guide element to different inner diameter of one or different hollow shafts.
In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Führungselemente jeweils Klemmmittel auf, derart, dass die Führungselemente in ihrer Gebrauchsstellung mittels der Klemmmittel den Leitungsstrang haltern. Damit wird ein stabiler Sitz des Leitungsstrangs an den Führungselementen ermöglicht. Bei einer einteiligen Ausbildung des Schalungselements kann das Klemmmittel z. B. das Schalungselement sein, das z. B. federnd umfangsaufweitend hergestellt sein kann, wobei z. B. die Rückstellkraft des Schalungselements in seine Ruhestellung zum Klemmen des Leitungsstrangs dient. Bei der einteiligen Ausbildung kann eine Umfangsunterbrechung derart vorgesehen sein, dass das Führungselement mit dem Schalungselement quer zur Leitungsstranglängsrichtung auf den Leitungsstrang aufsteckbar ist. Alternativ oder zusätzlich können die Klemmmittel Rast und/oder Schraubverbindungen umfassen. Bei einer einteiligen oder mehrteiligen Ausbildung des Schalungselements können die Rast- und/oder Schraubverbindungsmittel derart an dem Führungselement angeordnet sein, dass in einer Schraubstellung beziehungsweise einer Raststellung der Klemmmittel das Schalungselement den Leitungsstrang an dessen Umfang klemmend hält.In a further embodiment, the guide elements each have clamping means, such that the guide elements in their position of use by means of the clamping means support the wiring harness. This allows a stable fit of the wiring harness to the guide elements. In a one-piece design of the formwork element, the clamping means z. B. be the formwork element, the z. B. may be produced resiliently widening circumferentially, wherein z. B. the restoring force of the shuttering element is used in its rest position for clamping the wiring harness. In the one-piece design, a circumferential interruption can be provided such that the guide element with the formwork element can be plugged onto the wiring harness transversely to the line strand longitudinal direction. Alternatively or additionally, the clamping means may comprise latching and / or screw connections. In a one-piece or multi-part design of the formwork element, the latching and / or screw connection means may be arranged on the guide element such that in a screwing or a detent position of the clamping means the formwork element holds the wiring harness at the periphery by clamping.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Führungselemente jeweils ein Federelement derart auf, dass die Führungselemente in ihrer Gebrauchsstellung federnd mindestens gegen zwei etwa gegenüberliegende Bereiche der Innenwandung der Hohlwelle abgestützt sind. Bei der Abstützung gegen die Innenwandung der Hohlwelle ist der Abstand des Leitungsstrangs von der Innenwandung der Hohlwelle voreinstellbar. Auf zusätzliche Befestigungsmittel für die Führungselemente entlang der Innenwandung der Hohlwelle kann verzichtet werden. Durch eine federnde Abstützung können zudem Vibrationen der Hohlwelle gedämpft werden, sodass die mechanischen Belastungen des von den Führungselementen gehalterten Leitungsstrangs verringert sind. Unregelmäßigkeiten im Innenmaß der Hohlwelle können durch die federnde Abstützung ebenfalls ausgeglichen werden. Für die federnde Abstützung kann z. B. eine Druckfeder und/oder eines elastisches Schaumstoffmaterial vorgesehen sein, das z. B. leitungsstrangseitig innerhalb des Führungselementes zwischen Leitungsstrang und Schalungselement angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Federelemente derart zwischen zwei gegeneinander beweglichen Teilen des Schalungselements angeordnet sind, dass bei der Abstützung innerhalb der Hohlwelle kein Druck auf den Leitungsstrang ausgeübt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Leitungsstrang keine zusätzliche mechanische Belastung durch die Abstützung erfährt.In a further advantageous embodiment, the guide elements each have a spring element in such a way that the guide elements are resiliently supported in their position of use at least against two approximately opposite regions of the inner wall of the hollow shaft. In the support against the inner wall of the hollow shaft, the distance of the wiring harness from the inner wall of the hollow shaft can be preset. Additional fastening means for the guide elements along the inner wall of the hollow shaft can be dispensed with. By a resilient support also vibrations of the hollow shaft can be attenuated, so that the mechanical loads of content Erten by the guide elements stranded wire harness are reduced. Irregularities in the internal dimension of the hollow shaft can also be compensated by the resilient support. For the resilient support z. B. a compression spring and / or an elastic foam material may be provided, the z. B. line strand side is disposed within the guide element between the wiring harness and formwork element. Alternatively or additionally, it is conceivable that the spring elements are arranged between two mutually movable parts of the formwork element, that in the support within the hollow shaft no pressure is exerted on the wiring harness. This has the advantage that the wiring harness experiences no additional mechanical stress through the support.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Leitungsstrang bei der Führung in der Hohlwelle jeweils federnd an den Führungselementen gelagert. Die federnde Lagerung des Leitungsstrangs innerhalb der Führungselemente kann für einen verbesserten Halt der gehaltenen Leitungen an den Führungselementen sorgen. Eine federnde Lagerung ist beispielsweise durch Federelemente wie z. B. eine Druckfeder oder ein elastisches Schaumstoffmaterial herstellbar. Bei der federnden Lagerung des Leitungsstrangs kann eine von dem Schalungselement zumindest teilweise umschlossene Leitungsschelle als Lagermittel vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Leitungsschelle zweiteilig ausgebildet ist. Denkbar ist weiter, dass ein Teil der Schelle integral mit dem Schalungselement ausgebildet ist. In zumindest einer Ausgestaltung ist daran gedacht, dass mindestens ein Teil der Schelle in der Gebrauchsstellung des Führungselements den Kabelstrang jedenfalls bereichsweise umgreift und federnd gegen den Leitungsstrang gepresst wird.In a further advantageous embodiment of the wiring harness is in each case resiliently mounted on the guide elements in the guide in the hollow shaft. The resilient mounting of the wiring harness within the guide elements can provide improved support of the held lines on the guide elements. A resilient mounting is for example by spring elements such. B. a compression spring or an elastic foam material produced. In the resilient mounting of the wiring harness one of the shuttering element at least partially enclosed cable clamp may be provided as a bearing means. In particular, it can be provided that the cable clamp is formed in two parts. It is also conceivable that a part of the clamp is formed integrally with the formwork element. In at least one embodiment, it is envisaged that at least a part of the clamp in the position of use of the guide element surrounds the cable harness at least partially and is resiliently pressed against the wiring harness.
Bei der federnden Lagerung des Leitungsstrangs an dem Führungselement kann die Rückstellkraft des Federelements in erster Funktion zum Verklemmen des Leitungsstrangs dienen. In zweiter Funktion kann die Rückstellkraft zum federnden Abstützen des Schalungselements gegen die Innenwandung der Hohlwelle dienen. Diese Doppelfunktion kann beispielsweise dadurch erzielt sein, dass das Schalungselement zweiteilig ausgebildet ist und ein Federelement, wie z. B. eine Druckfeder, zwischen einem Klemmelement, z. B. einer Leitungsschelle, und einem Teil des Schalungselements angeordnet ist. Bei der angesprochenen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Federsystem bestehend aus mindestens einem Federelement für die Lagerung des Leitungsstrangs und die Abstützung der Schalungselemente dient. Denkbar ist allerdings auch, dass zwei unterschiedliche, insbesondere voneinander entkoppelte Federsysteme mit jeweils mindestens einem Federelement für die Lagerung des Leitungsstrangs einerseits und die Abstützung der Schalungselemente andererseits vorgesehen sind. Auch hier ist – wie bei der federnden Abstützung des Führungselementes gegen die Innenwandung der Hohlwelle – daran gedacht, dass die Federelemente z. B. als Druckfedern, insbesondere Spiralfedern und/oder einem Schaumstoff, insbesondere einem halbharten oder weichelastischen Schaumstoff ausgeführt sind.In the resilient mounting of the wiring harness to the guide element, the restoring force of the spring element in the first function can serve to jam the wiring harness. In the second function, the restoring force can be used for resilient support of the shuttering element against the inner wall of the hollow shaft. This double function can for example be achieved in that the formwork element is formed in two parts and a spring element, such as. B. a compression spring, between a clamping element, for. B. one Clamp, and a part of the formwork element is arranged. In the mentioned embodiment of the invention it is provided that a spring system consisting of at least one spring element for the storage of the wiring harness and the support of the formwork elements is used. It is also conceivable, however, that two different, in particular decoupled spring systems are each provided with at least one spring element for the storage of the wiring harness on the one hand and the support of the formwork elements on the other hand. Again, as with the resilient support of the guide member against the inner wall of the hollow shaft - thought of that the spring elements z. B. as compression springs, in particular coil springs and / or a foam, in particular a semi-hard or soft elastic foam are executed.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist mindestens ein Versteifungselement zur Versteifung des Leitungsstrangs vorgesehen, wobei sich das Versteifungselement zwischen wenigstens zwei benachbarten Führungselementen erstreckt und von diesen gehaltert ist. Mit einem Versteifungselement kann beispielsweise die Flexibilität des Leitungsstrangs eingestellt werden. Bei besonders flexiblen Leitungssträngen, wie z. B. bei Leitungssträngen, die nur oder vorwiegend aus sehr biegeelastischen Leitungen bestehen, kann es wünschenswert sein, den Leitungsstrang zu versteifen. Dies kann beispielsweise zu einer verbesserten Handhabung des Strangs bei einer Montage und/oder Demontage führen. Außerdem besteht bei einem zu flexiblem Leitungsstrang die Gefahr, dass die Kabel durch die ständige umlaufende Biegung bei einer sehr hohen Anzahl von Umdrehungen des Rotors einer Windenergieanlage über die Lebensdauer einen Ermüdungsbruch oder einen Abrieb der Leiterisolierung erleiden. Die Flexibilität des Leitungsstrangs lässt sich zudem insbesondere bei der Halterung von Versteifungselementen durch die Wahl des Abstandes zwischen den Führungselementen einstellen. Ein verringerter Abstand hat in der Regel eine höhere Steifigkeit bzw. eine verringerte Flexibilität des Leitungsstrangs zur Folge.In an advantageous further development, at least one stiffening element is provided for stiffening the wiring harness, wherein the stiffening element extends between at least two adjacent guide elements and is supported by these. With a stiffening element, for example, the flexibility of the wiring harness can be adjusted. For particularly flexible cable strands, such. As in cable strands, which consist only or mainly of very flexible elastic lines, it may be desirable to stiffen the wiring harness. This can for example lead to improved handling of the strand during assembly and / or disassembly. In addition, there is a risk in a too flexible wiring harness the risk that the cable through the constant circumferential bending at a very high number of revolutions of the rotor of a wind turbine over the life of a fatigue breakage or wear of the conductor insulation. The flexibility of the wiring harness can also be adjusted in particular in the support of stiffening elements by the choice of the distance between the guide elements. A reduced distance usually results in a higher rigidity or a reduced flexibility of the wiring harness.
Als Versteifungselement ist beispielsweise ein biegeelastischer bzw. biegesteifer Stab denkbar. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein längliches Mantelelement vorgesehen sein, das auf den Leitungsstrang aufsteckbar ist. Denkbar ist hierbei, dass das Mantelelement einen geschlossenen Umfang aufweist, bzw. vorteilhaft rohrförmig ausgeführt ist, sodass das Mantelelement in Leitungsstranglängsrichtung auf den Leitungsstrang aufzuziehen ist. Alternativ könnte das Mantelelement der Länge nach an seinem Umfang aufgetrennt sein, so dass es quer zur Leitungsstranglängsrichtung auf den Leitungsstrang aufsteckbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mindestens ein Versteifungselement zusammen mit dem Leitungsstrang in der Gebrauchsstellung der Führungselemente von den Führungselementen zumindest bereichsweise umgriffen wird. Zwischen einem benachbarten Paar von Führungselementen können ein oder mehrere Versteifungselemente vorgesehen sein. Ein Versteifungselement kann auch von mehr als zwei Führungselementen gehaltert sein. Es ist auch daran gedacht, dass das z. B. als Stab ausgeführte Versteifungselement in einem Radialabstand etwa parallel zur Leitungsstranglängsrichtung von den Führungselementen gehaltert ist. Eine Halterung im Abstand zum Leitungsstrang oder auf einer Seite des Leitungsstrangs kann die Flexibilität derart beeinflussen, dass der Strang in eine vorgebbare Richtung einer erhöhte Biegesteifigkeit erhält.As a stiffening element, for example, a flexurally elastic or rigid rod is conceivable. Alternatively or additionally, it is also possible to provide an elongated jacket element which can be plugged onto the wiring harness. It is conceivable here that the jacket element has a closed circumference, or is designed to be advantageously tubular, so that the jacket element is to be wound in line strand longitudinal direction on the wiring harness. Alternatively, the jacket element could be separated lengthwise at its circumference, so that it can be plugged onto the wiring harness transversely to the line strand longitudinal direction. In an advantageous embodiment, it is provided that at least one stiffening element is encompassed by the guide elements at least in regions, together with the wiring harness in the position of use of the guide elements. One or more stiffening elements may be provided between an adjacent pair of guide elements. A stiffening element can also be supported by more than two guide elements. It is also thought that the z. B. designed as a rod stiffening element is mounted in a radial distance approximately parallel to the strand line longitudinal direction of the guide elements. A bracket at a distance from the wiring harness or on one side of the wiring harness can influence the flexibility such that the strand receives in a predeterminable direction of increased bending stiffness.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Führungselemente jeweils Führungsmittel derart auf, dass in der Gebrauchsstellung des Führungselements mindestens zwei Teile des Schalungselements mittels der Führungsmittel in ihrer Relativbewegung zueinander geführt sind. Die Führung der Elemente ermöglicht ein einfaches und schnelles Zusammenführen der Teile eines Führungselements in der gewünschten Relativanordnung. Mit Führungselementen dieser Art kann z. B. eine Sicherung gegen falsche Montage des Führungselements realisiert sein. Darüber hinaus gewährleistet die Führung einen verbesserten Halt der Schalungselemente bei der Führung des Leitungsstrangs innerhalb der Hohlwelle, z. B. bei Belastungen in Achsrichtung der Hohlwelle. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung umfassen die Führungsmittel Führungsstifte und Führungsbuchsen, wobei die Führungsstifte und Führungsbuchsen derart komplementär zueinander ausgebildet sind, dass ein Führungsstift in der Gebrauchsstellung des Führungselements axial in einer Führungsbuchse geführt ist. Denkbar ist auch, dass zwei Teile des Schalungselements mittels eines Scharniers aneinander angelenkt sind. Bei dieser Lösung können die Führungsmittel z. B. als Nut und Feder ausgeführt sein.According to a further advantageous embodiment, the guide elements each guide means such that in the position of use of the guide element at least two parts of the formwork element by means of the guide means are guided in their relative movement to each other. The leadership of the elements allows a simple and quick merging of the parts of a guide element in the desired relative arrangement. With guide elements of this type can z. As a backup against incorrect installation of the guide element be realized. In addition, the guide ensures improved grip of the formwork elements in the leadership of the wiring harness within the hollow shaft, z. B. at loads in the axial direction of the hollow shaft. In an advantageous further development, the guide means comprise guide pins and guide bushes, wherein the guide pins and guide bushings are designed to be complementary to one another such that a guide pin is guided axially in a guide bush in the position of use of the guide element. It is also conceivable that two parts of the formwork element are hinged together by means of a hinge. In this solution, the guide means z. B. be designed as a tongue and groove.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Schalungselement zumindest teilweise aus einem schmiermittelresistenten Material. Die Verwendung von schmiermittelresistenten Materialien kann die Beständigkeit der Führungselemente gegen chemische Beschädigung verbessern. Die Materialien können entsprechend der Einsatzumgebung ausgewählt werden. Schmiermittel sind z. B. Öle. Vorzugsweise besteht das Schalungselement aus einem Kunststoff.According to a further advantageous embodiment, the formwork element consists at least partially of a lubricant-resistant material. The use of lubricant resistant materials can improve the resistance of the guide members to chemical damage. The materials can be selected according to the environment of use. Lubricants are z. For example, oils. Preferably, the formwork element consists of a plastic.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Schalungselement eine der Innenwandung der Hohlwelle zugewandte zumindest bereichsweise konvex gewölbte Umfangsfläche auf. Dies dient der vereinfachten Einführung der Führungselemente in eine Hohlwelle. Die Außenkontur könnte z. B. kugelflächig ausgeführt sein, andere Arten einer balligen Außenkontur sind aber auch möglich. Durch die gewölbten Flächen einer konvexen Form wird das Führungselement beim Einführen in die Welle zentriert, womit das Einführen erleichtert wird. Bei dieser Ausgestaltung kann das Schalungselement insbesondere ringartig ausgebildet sein. Alternativ kann auch eine andere Außenform des Schalungselements vorgesehen sein. Denkbar ist z. B. eine Sternform. Die Außenform des Führungselements kann auch zylindrisch oder doppelkonisch ausgebildet sein sein. Vorteilhaft ist insbesondere eine Form, bei der die Berührungsfläche zwischen Schalungselement und Innenwandung der Hohlwelle möglichst klein ist. Somit kann z. B. einen geringer Reibwert erzielt werden. Eine Abschrägung der Außenform in Leitungsstranglängsrichtung kann das Einführen in die bzw. das Herausführen aus der Hohlwelle erleichtern.According to a further advantageous embodiment, the formwork element on one of the inner wall of the hollow shaft facing at least partially convex curved peripheral surface. This serves the simplified introduction of the Guide elements in a hollow shaft. The outer contour could z. B. be designed spherical surface, other types of spherical outer contour are also possible. By the curved surfaces of a convex shape, the guide element is centered when inserted into the shaft, whereby the insertion is facilitated. In this embodiment, the formwork element may be formed in particular ring-like. Alternatively, another outer shape of the formwork element may be provided. It is conceivable z. B. a star shape. The outer shape of the guide element may also be formed cylindrical or doppelkonisch. Particularly advantageous is a form in which the contact surface between the formwork element and the inner wall of the hollow shaft is as small as possible. Thus, z. B. a low coefficient of friction can be achieved. A chamfering of the outer shape in the line strand longitudinal direction can facilitate insertion into or out of the hollow shaft.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Leitungsstrang mittels der Führungselemente bei der Führung in der Hohlwelle etwa zentrisch in der Hohlwelle gehaltert. Eine dadurch erzielbare etwa symmetrische Gewichtsverteilung innerhalb der Hohlwelle hat z. B. den Vorteil, dass eine gewichtskraftbedingte Verlagerung des Leitungsstrangs in langsam drehenden Hohlwellen verhindert bzw. minimiert werden kann. In schnell drehenden Hohlwellen kann damit eine unwuchtbedingte Verlagerung verhindert bzw. minimiert werden.According to a further advantageous embodiment of the wiring harness is held by means of the guide elements in the guide in the hollow shaft approximately centrally in the hollow shaft. An achievable about symmetrical weight distribution within the hollow shaft has z. B. the advantage that a weight-related displacement of the wiring harness in slow-rotating hollow shafts can be prevented or minimized. In fast-rotating hollow shafts so that an unbalanced displacement can be prevented or minimized.
Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Hohlwelle mit einer Vorrichtung zur Führung eines Leitungsstrangs in einer Hohlwelle gemäß der vorbeschriebenen Art, sowie die Vorteile einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage mit einer Hohlwelle gemäß der vorbeschriebenen Art ergeben sich aus den vorbeschriebenen Vorteilen.The advantages of a hollow shaft according to the invention with a device for guiding a wiring harness in a hollow shaft according to the above-described type, as well as the advantages of a wind turbine according to the invention with a hollow shaft according to the above-described type resulting from the advantages described above.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Figuren anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigt:Further details of the invention are described in the figures with reference to schematically illustrated embodiments. Hereby shows:
Die
Radial innenliegend zwischen den zwei Teilen des Schalungselements
Wie deutlich in den
In
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