本发明专利技术涉及一种风能设施转子叶片(1、1’、1”)，所述风能设施转子叶片具有：叶根和叶尖(5)；设置在叶根侧的法兰(7)，用于将所述转子叶片固定在风能设施的转子毂上；和用于调节所述转子叶片的迎角(β)的变桨轴承(9a、9b)。根据本发明专利技术提出，所述转子叶片具有非变桨的承载件(11)，在所述非变桨的承载件上构成有法兰(7)，其中所述变桨轴承(9a、9b)固定在所述承载件(11)上并且朝向所述叶尖(5)的方向与所述法兰(7)间隔开。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风能设施转子叶片和具有风能设施转子叶片的风能设施
本专利技术涉及一种风能设施转子叶片，所述风能设施转子叶片具有叶根和叶尖、设置在叶根侧的法兰，用于将转子叶片固定在转子毂上、和用于调节转子叶片的迎角以及用于吸收叶片载荷的变桨轴承。本专利技术还涉及一种风能设施，所述风能设施具有：发电机，优选同步发电机；转子毂，所述转子毂与发电机耦联，以驱动发电机；和固定在转子毂上的一个或多个转子叶片，用于驱动转子毂。
技术介绍
上述类型的转子叶片或转子叶片装置是普遍已知的。将叶片载荷理解为通过转子叶片的自重和通过作用的风载荷引起的力。已知的转子叶片装置通常是直接设置在叶根上的变桨轴承，其中所述变桨轴承借助第一轴承环直接地或经由法兰与转子毂连接，并且在另一侧上借助第二轴承环与转子叶片连接。经由变桨轴承的外侧或内侧，或者经由另一构件，整个转子叶片直接在变桨轴承上在其相对于风的迎角方面进行调节。现代的风能设施越来越大。目前常见的转子叶片的叶片长度明显超过50米标记。由于伴随于此的高的质量并且由于作用到转子叶片上的高的力，变桨轴承也承受相应高的载荷。这包括径向力、轴向力和倾斜力矩。因此产生高的轴承摩擦。由于高的摩擦和高的质量以及要吸收的高的负载，需要高的驱动力来驱动变桨运动。还观察到，转子叶片联接到转子毂上与高的成本相关联，因为为了转子叶片在转子毂上的精确配合，转子毂必须被精确地加工，这有时由于转子毂的高的构件复杂性而被视为是困难的。通常伴随大型风能设施发生的另一问题是所需的间隙，即在转子叶片的旋转平面和风力设施塔的塔表面之间的水平距离。因为大多数塔部分地轻微锥形地构成，所以最大的转子叶片长度是受限制的。由于上述认知存在用于改进已知的转子叶片的需求。
技术实现思路
本专利技术所基于的目的是，尽可能消除在现有技术中发现的、上文提及的缺点。尤其，本专利技术所基于的目的是，在变桨轴承负载方面对转子叶片装置进行改进，并且此外尤其对于转子叶片装置和对于具有这样的转子叶片装置的风能设施整体上能够实现成本降低。在开始提及类型的风能设施转子叶片的情况下，本专利技术实现了其所基于的目的，其方式为：转子叶片具有承载件，在所述承载件上构成有法兰，其中变桨轴承固定在承载件上并且朝向叶尖的方向与法兰间隔开。本专利技术基于如下认知：由于风力而作用到变桨轴承上的倾斜力矩是所发生的轴承磨损以及轴承摩擦的主要原因，进而是大尺寸的变桨轴承和变桨驱动器的必要性的主要原因。按照这种方式，本专利技术的目的在于，减小作用到变桨轴承上的引起的倾斜力矩。本专利技术通过如下方式实现该目的：变桨轴承朝向叶尖的方向与法兰间隔开。因此，基本上两个面积矩作用到变桨轴承上；一方面是归因于表面力的面积矩，所述表面力从变桨轴承朝向叶尖的方向延伸。另一方面，反向力矩沿另一方向作用到变桨轴承上，所述反向力矩归因于在变桨轴承和叶根之间的表面力。这两个力矩部分地相互抵消，使得与传统的解决方案相比，作用到变桨轴承上的引起的倾斜力矩明显减小，在所述传统的解决方案中变桨轴承在内端部上在叶根侧上设置在转子叶片上。这随之带来一系列优点。由于所产生的较小的倾斜力矩能够使用更小尺寸的变桨轴承，这减小了由风能设施塔承载的吊舱连同转子叶片的重量。由于更小的变桨轴承尺寸，必须移动更小的轴承转动阻力(轴承摩擦)和更小的质量，以用于调节迎角，由此也能够使用更小尺寸的变桨驱动器。这总体上引起在根据本专利技术的风能设施转子叶片和风能设置的制造和购置方面的成本降低。根据本专利技术，在变桨轴承和法兰之间的承载件具有相对于变桨轴线成角度的承载件轴线，使得在转子叶片的安装在风能设施中的状态下，变桨轴线离风能设施的塔轴线比离法兰更远。可以说，转子叶片在这样的实施形式中在变桨平面中具有弯折部。由于弯折部，与在叶片轴承平面上具有锥角的传统的转子叶片相比，外部结构进一步向前突出于吊舱。因此，在风能设施的塔和转子叶片之间的间隙增大，这能够实现使用与至今为止已知的相比更长的转子叶片。在变桨轴线和承载件轴线之间的角度优选在1°至15°的范围中，更优选在2°至10°的范围中，并且特别优选在3°至5°的范围中。根据本专利技术，承载件应理解为结构构件，所述结构构件例如栓形或杆形地构成，并且优选具有至少部段地多边形或柱形的横截面。所述承载件优选至少部段地构成为截锥形。当在本专利技术的范围中谈及在法兰和变桨轴承之间的距离时，因此在这方面应理解为在0.5m或更多的范围中的距离。在优选的实施方案中，所述距离为5m或更多，特别优选为10m或更多。本专利技术有利地以如下方式改进：转子叶片还具有外部结构，在所述外部结构上构成有由风环流的空气动力学的叶片表面，其中所述外部结构借助于变桨轴承围绕变桨轴线可转动地支承在承载件上。这实现，为了稳定性完全地设计不移动的、静止地固定在转子毂上的承载件，因为空气动力学功能主要由外部结构承担。根据所使用的支承件，载荷被引入承载件中并且转移到毂中。因此载荷也由承载件支承。替选地或附加地，但是也能够将承载件以空气动力学的方式构成在其外面上，只要其在运行中被风环流。在本专利技术的一个优选的实施形式中，变桨轴承具有唯一的轴承，所述轴承吸收在外部结构和承载件之间的轴向负载、径向负载和弯曲负载。这样的轴承优选构成为力矩轴承，或者构成为尤其多排的、四点式轴承。在一个替选的优选设计方案中，变桨轴承具有第一轴承，所述第一轴承至少吸收轴向负载，优选至少吸收轴向负载和径向负载，特别优选吸收轴向负载、径向负载和倾斜力矩，并且所述变桨轴承附加地具有第二轴承作为支撑轴承，所述支撑轴承吸收径向载荷。根据支承件设计，第二轴承，尤其在固定轴承-浮动轴承解决方案中以及在支撑支承件中(O形布置或X形布置)设立用于，吸收径向载荷和轴向载荷。在另一优选的实施形式中，第二轴承构成为用于吸收径向载荷的滑动面。所述滑动面优选构成在承载件和/或叶片上，例如通过相应地安置由铜合金或白合金构成的条带。滑动面的平均粗糙度Ra优选位于Ra≤1.0μm的范围内，例如根据ISO25178:2009来确定。在一个这样的实施形式中，第一轴承优选是力矩轴承或四点式轴承，或者替选地是传统的固定支承件或由固定和浮动支承件构成的组合，而第二轴承作为支撑轴承例如能够是径向轴承。当在上文中谈及具有第一和第二轴承的实施形式时，第一轴承是与如上限定的法兰间隔开的轴承。第二轴承比第一轴承更靠近叶根设置。第二轴承优选地设置在距法兰平面小于0.5m的距离处，特别优选直接设置在法兰平面中。在另一优选的实施形式中，转子叶片具有变桨平面，所述变桨平面朝向叶尖的方向与叶根间隔开，并且所述转子叶片沿着变桨平面被分为非变桨部分和变桨部分。所述实施形式一方面允许，将承载件和外部结构并排设置，其中，基于转子叶片的环周运动，所述承载件在径向内侧、在毂侧上设置在风能设施上，并且外部结构经由变桨轴承在所述风能设施的径向外部安装在所述风能设施上。在第一优选的实施形式中，外部结构与变桨轴承的内环耦联。在该实施方案中，轴端部例如能够固定在外部结构上，所述轴端部由变桨轴承容纳并且支承在承载件内部。轴端部优选直接地或者借助于变桨轴承的内环由马达式的变桨驱动器来驱动，以调节外部结构的变桨角。承载件在该设计方案中是空心体，所述轴端部接合到该空心体中，并且所述承载件优选具有转子叶片的外表面的一部分。在第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风能设施转子叶片(1、1’、1”)，所述风能设施转子叶片具有：叶根和叶尖(5)；设置在叶根侧的法兰(7)，用于将所述转子叶片固定在风能设施的转子毂上；和用于调节所述转子叶片的迎角(β)的变桨轴承(9a、9b)，其特征在于，所述转子叶片具有非变桨的承载件(11)，在所述非变桨的承载件上构成有法兰(7)，其中所述变桨轴承(9a、9b)固定在所述承载件(11)上并且朝向所述叶尖(5)的方向与所述法兰(7)间隔开，其特征在于，所述承载件(11)在所述变桨轴承(9a、b)和所述法兰(11)之间具有相对于变桨轴线(P)成角度的部段，使得在所述转子叶片安装在风能设施上的状态下，所述变桨轴线(P)离所述风能设施(100’)的塔轴线(T)比离所述法兰(7)更远。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.10 DE 102016208051.21.一种风能设施转子叶片(1、1’、1”)，所述风能设施转子叶片具有：叶根和叶尖(5)；设置在叶根侧的法兰(7)，用于将所述转子叶片固定在风能设施的转子毂上；和用于调节所述转子叶片的迎角(β)的变桨轴承(9a、9b)，其特征在于，所述转子叶片具有非变桨的承载件(11)，在所述非变桨的承载件上构成有法兰(7)，其中所述变桨轴承(9a、9b)固定在所述承载件(11)上并且朝向所述叶尖(5)的方向与所述法兰(7)间隔开，其特征在于，所述承载件(11)在所述变桨轴承(9a、b)和所述法兰(11)之间具有相对于变桨轴线(P)成角度的部段，使得在所述转子叶片安装在风能设施上的状态下，所述变桨轴线(P)离所述风能设施(100’)的塔轴线(T)比离所述法兰(7)更远。2.根据权利要求1所述的转子叶片(1、1’、1”)，其中所述转子叶片还具有外部结构(13)，在所述外部结构上构成有由风环流的空气动力学的叶片表面，并且所述外部结构借助于所述变桨轴承(9a、9b)围绕变桨轴线(P)可转动地支承在所述承载件(11)上。3.根据权利要求2所述的转子叶片(1、1’、1”)，其中所述变桨轴承具有唯一的轴承(9a)，所述轴承吸收在外部结构(13)和承载件(11)之间的轴向负载、径向负载和倾斜力矩。4.根据权利要求1或2所述的转子叶片(1、1’、1”)，其中，所述变桨轴承具有第一轴承(9a)，所述第一轴承至少吸收轴向负载，优选吸收轴向负载和径向负载，特别优选吸收轴向负载、径向负载和倾斜力矩，并且所述变桨轴承附加地具有第二轴承(9b)作为支撑轴承，所述支撑轴承至少吸收径向载荷。5.根据权利要求4所述的转子叶片(1、1’、1”)，其中所述第一轴承(9a)离所述法兰比离所述第二轴承(9b)更远。6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子叶片(1、1’、1”)，其中所述转子叶片具有变桨平面(E1、E...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·克诺普，维尔科·古德韦尔，亚历山大·霍夫曼，萨默尔·姆陶韦格，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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