NO324967B1 - Rotorbladnav - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår et rotorbladnav for et vindkraftanlegg. Et slikt nav tilveiebringer en mekanisk forbindelse mellom den (horisontale) rotorakselen (rotoraksen) og rotorbladene. Herav følger at samtlige krefter som opptrer på rotorbladene, så sant det ikke er krefter i selve rotorbladet, også opptrer på navet. Dette er ved siden av rotasjonskreftene (som man vil ha) bl.a. også sentrifugalkrefter og krefter, belastninger og momenter som følger av vindtrykket på rotorbladene.

Rotornavet er etter dette en av de mest belastede delene i et vindkraftanlegg og som forbindelse mellom rotorbladene og "resten av anlegget" det elementet hvis styrke må garantere at ikke noe rotorblad kan rive seg løs fra anlegget.

Derfor blir rotorbladnav etter teknikkens stand i de fleste tilfeller fremstilt som et hele i en støpning, fortrinnsvis et stykke av støpejern med kulegrafitt.

Fra US 4 790 722 er det kjent et multippelrotorblad for et vindkraftanlegg hvor rotorbladene via respektive rullelagre er forbundet med rotornavet.

Det er derfor oppgaven til den foreliggende oppfinnelsen å angi et rotorbladnav som med de påkrevde dimensjoner tilfredsstiller alle kravene for en sikker drift av et vindkraftanlegg, og som muliggjør en sikker og minst mulig arbeidskrevende transport til byggeplassen for vindkraftanlegget.

Anleggene som skal opprettes i nærmeste fremtid oppnår slike dimensjoner at det påkrevde tekniske forløp for fremstilling av et rotorbladnav i ett stykke neppe kan mestres lenger og faren for svake punkter, f.eks. i form av hulrom, stiger betraktelig. Dermed er imidlertid en sikker fremstilling av feilfrie rotorbladnav ikke lenger mulig.

Videre kan i det minste en transport til lands av store rotorbladnav med tilsvarende mål utføres bare med store (uforholdsmessige) anstrengelser og krever ekstraordinært omfattende logistikk- og organiseringsforberedelser.

Ifølge oppfinnelsen foreslås et rotorbladnav med de særtrekk som er angitt i krav 1, og en fremgangsmåte for fremstilling av et rotorbladnav med de særtrekk som er angitt krav 4.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er antallet enkeltstykker av rotorbladnavet minst én større enn antall rotorblader i vindkraftanlegget. Enkeltstykkene har en slik størrelse at de kjente tekniske metoder beherskes på sikker måte. På den andre siden er slik oppdeling av rotorbladnavet i enkeltstykker mulig på en slik måte at arten av belastning for de enkelte delene bedre kan bli tatt hensyn til enn for den hittil kjente oppdelingen av rotorbladnavet som støpedel.

I en spesielt foretrukket utførelse av oppfinnelsen er det så vel på navkjernen som også på navytterdelene anordnet festemidler som tillater en varig forbindelse mellom navytterdelene og navkjernen.

Denne varige forbindelsen kan skapes ved hjelp av skrue- eller nagleforbindelser. Også en formtilpasset forbindelse (f.eks. ved sveising, klebing, sammenføyning av tilsvarende profilerte deler som passer til hverandre (kjerne og ytterdel) (eller en kombinasjon av de forannevnte forbindelsesløsningene) av navkjernen med ytterdelene er mulig, hvorved det må passes på at det hele tiden er sørget for en tilstrekkelig fast forbindelse mellom navkjerne og ytterdel.

I det følgende skal en mulig utførelsesform av oppfinnelsen forklares nærmere. Her viser figur 1 et frontriss av en navkjerne og de fra denne atskilt fremstilte navytterdeler, figur 2 viser navkjernen sett fra siden, figur 3 viser en navytterdel sett fra siden, og figur 4 viser et nav sett fra siden.

Figur 1 viser en (sett forfra i alt vesentlig utformet trekantet) navkjerne 10 med en hylse 14 til å holde akseltappen (ikke vist). Med denne hylsen 14 blir rotorbladnavet satt på rotoraksen (f.eks. akseltappen). Med liten avstand fra navkjernen 10 er det vist tre navytterdeler 12 som blir (og er) festet varig på navkjernen 10 med den viste orienteringen, og på disse igjen blir så rotorbladene (ikke vist) festet på kjent måte. (Til dette, se: Erich Hau "Windkraftanlagen").

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er det i figur 1 vist et rotorbladnav for opptakelse av tre rotorblader. Derfor har rotorbladnavet tre navytterdeler, en for tilkopling av hvert rotorblad, og også navkjernen 10 som det fjerde enkeltstykket av rotorbladnavet. Dermed er rotorbladnavet dannet (sammensatt) av et antall enkeltstykker som er én større enn antall (ikke viste) rotorblader.

For å oppnå en tilstrekkelig styrke av materialet blir enkeltstykkene fortrinnsvis fremstilt i en støpefremgangsmåte og består således av støpejern i en passende sammensetning. Her har enkeltstykkene en størrelse, hvor fremstillingsmetoden for disse blir behersket sikkert. På denne måten kan det bli sikret at som følge av de feilfrie enkeltstykkene, kan også rotorbladnavet som er fremstilt av disse, oppfylle de høye kravene.

I figur 2 er det vist et sideriss av en navkjerne 10. Her er blikket rettet direkte mot en i alt vesentlig ovalt formet festeflens (holder) med skruehull 16 til feste for en navytterdel 12 på navkjernen 10. Disse skruehullene 16 er anordnet fordelt over flensen og antallet er utmålt slik at det kan opprettes en sikker forbindelse mellom navytterdelen 12 og navkjernen 10. Videre er det i figur 2 gjennom åpningen i navkjernen vist rotoraksehylsen (for anlegg på akseltappen). Festeflensen må ikke nødvendigvis være formet oval, den kan også være utført sirkelrund eller som polygon.

Figur 3 viser en navytterdel sett fra siden, som etter monteringen av rotorbladnavet 10, 12, 14 ligger an mot flensen på navkjernen 10. Også på denne navytterdelen 12 er det anordnet en i alt vesentlig ovalt formet festeflens med skruehull 16. Her tilsvarer antallet og posisjonene av skruehullene 16 dem i navkjernen, slik at disse ved en montering ligger eksakt rett overfor hverandre.

Videre er det i figur 3 antydet en mulig, i alt vesentlig sirkelformet rotorbladtilkopling for navytterdelen 12. For å bevare oversikten i figuren er her fremstillingen av festemidler utelatt.

For montering av rotorbladnavet blir navytterdelene 12 anbrakt på navkjernen 10, og så snart navytterdelene 12 har den riktige posisjonen i forhold til navkjernen blir enkeltstykkene 10, 12 forbundet varig med hverandre, idet de f.eks. blir skrudd sammen. Her er imidlertid alle kjente tekniske metoder for å forbinde slike enkeltstykker mulig, hvorved også uløselige forbindelsesteknikker, f.eks. sveising, sammenklebing, kan komme i betraktning.

Figur 4 viser i utsnitt et vindkraftanlegg med et rotorbladnav som opptar tre rotorblader. Rotorbladnavet er festet direkte på løperen til en generator og løperen roterer inne i statoren til generatoren. Så vel navet som også løperen er dreibart lagret på en akseltapp.

I det viste vindkraftanlegget handler det fortrinnsvis om et vindkraftanlegg med meget stor effekt, fortrinnsvis med mer enn tre MW. Det sammensatte navet har en diameter på mer enn 2,5 m (slik det er vist i figur 1).

Claims (5)

1. Rotorbladnav (10, 12, 14) for en rotor med minst ett rotorblad, og som er dannet av en navkjerne (10) og en eller flere ytre navdeler (12) for opptakelse av et rotorblad, karakterisert ved at navkjernen (10) og også den ytre navdel (12) har en i hovedsaken ovalt formet flens ved hjelp av hvilken den ytre navdel og navkjernen er forbundet med hverandre.

2. Rotorbladnav ifølge krav 1, karakterisert ved at antallet av enkeltstykker i rotorbladnavet (10, 12, 14) er minst én større enn antall rotorblader som navet kan oppta.

3. Rotorbladnav ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at navkjernen (10) og navytterdelene (12) er varig og/eller uløselig forbundet med hverandre.

4. Fremgangsmåte for fremstilling av et rotorbladnav (10, 12, 14) av minst to enkeltstykker som sammensettes for dannelse av navet og fortrinnsvis sammenføyes varig med hverandre, karakterisert ved at navkjernen (10) og også minst én ytre navdel (12) oppviser en i hovedsaken ovalt formet flens ved hjelp av hvilken den ytre navdel og navkjernen forbindes med hverandre.

5. Vindenergianlegg med et rotorbladnav ifølge ett av kravene 1-3.