特許 6068631 監視される部材結合部、風力発電装置、結合状態にある部材結合部の望まれない弛緩について該部材結合部を監視する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6068631

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】監視される部材結合部、風力発電装置、結合状態にある部材結合部の望まれない弛緩について該部材結合部を監視する方法

(51)【国際特許分類】

   F03D 17/00 20160101AFI20170116BHJP

【ＦＩ】

   F03D17/00

【請求項の数】21

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-518904(P2015-518904)

(86)(22)【出願日】2013年4月18日

(65)【公表番号】特表2015-521711(P2015-521711A)

(43)【公表日】2015年7月30日

(86)【国際出願番号】EP2013058088

(87)【国際公開番号】WO2014005735

(87)【国際公開日】20140109

【審査請求日】2015年2月16日

(31)【優先権主張番号】102012211566.8

(32)【優先日】2012年7月3日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】512197272

【氏名又は名称】ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＷＯＢＢＥＮ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 潔人

(74)【代理人】

【識別番号】100119415

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 充

(72)【発明者】

【氏名】イェプセン、トルシュテン

(72)【発明者】

【氏名】ケリンク、ラルフ

【審査官】 山本 崇昭

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６０５９５００（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００１９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０５０３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０９４６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７６９８９４９（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 米国特許第０４８０６９１３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｄ １／００−８０／８０

Ｆ１６Ｂ ３１／０４

Ｇ０１Ｆ １／３４

Ｇ０１Ｍ ３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

保持部材を構成する第１部材と、受容部材を構成する第２部材と、前記第１部材に前記第２部材を結合状態において保持する継手部材とを備えた、監視される部材結合部であって、前記継手部材は、前記受容部材の結合受容部内へ係合しており、
結合状態にある該部材結合部の望まれない結合弱部の監視のために、
前記結合受容部は、検査圧を作用可能であり、
前記継手部材は、通過部を有し、該通過部は、検査圧作用のために圧力源と接続可能であり、前記結合受容部に通じており、
前記検査圧は、結合状態にある該部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差について監視可能であること
を特徴とする、監視される部材結合部。

【請求項2】

前記通過部は、前記継手部材の全長にわたって延在すること
を特徴とする、請求項１に記載の、監視される部材結合部。

【請求項3】

前記通過部は、前記継手部材の部分長にわたって又は前記継手部材の外面部において延在すること
を特徴とする、請求項１に記載の、監視される部材結合部。

【請求項4】

前記継手部材と、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも１つとの間の中間空間が通過部を構成し、該通過部は、検査圧作用のために圧力源と接続可能であり、前記結合受容部に通じていること
を特徴とする、請求項１に記載の、監視される部材結合部。

【請求項5】

前記継手部材は、ねじないしねじボルトであること
を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の、監視される部材結合部。

【請求項6】

該部材結合部は、フランジとフランジ支承部との間のねじ込み結合部の形式の支承部結合部であること
を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の、監視される部材結合部。

【請求項7】

前記受容部材は、回転支承部を受容するために構成されていること
を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の、監視される部材結合部。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の、監視される部材結合部を備え、タワーと、ナセルと、発電機と結合された該ナセル内のシャフトとを備えた風力発電装置であって、
前記シャフトは、ハブを介して前記シャフトと結合された、ロータの所定数のロータブレードを介して駆動可能であり、
ロータブレードは、ブレード支承部を介してハブアダプタと結合されていること
を特徴とする風力発電装置。

【請求項9】

前記監視される部材結合部は、前記ロータ、又は前記ハブ、又は前記ロータと前記ハブに構成されていること
を特徴とする、請求項８に記載の風力発電装置。

【請求項10】

前記保持部材は、ブレードフランジの形式で構成され、前記受容部材は、ブレードフランジ支承部の形式で構成され、前記継手部材は、前記ブレードフランジと前記ブレードフランジ支承部との間のねじ込み継手の形式で構成されていること
を特徴とする、請求項８又は９に記載の風力発電装置。

【請求項11】

結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法であって、
保持部材を構成する少なくとも１つの第１部材と、受容部材を構成する少なくとも１つの第２部材と、前記第１部材に前記第２部材を結合状態において保持する少なくとも１つの継手部材とを備えた部材結合部が設けられており、前記継手部材は、前記受容部材の結合受容部内へ係合しており、
以下のステップ、即ち、
検査圧を前記結合受容部に作用させるステップ、但し前記継手部材は、通過部を有し、該通過部は、検査圧作用のために圧力源と接続可能であり、前記結合受容部に通じていること、
結合状態にある該部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差について前記検査圧を監視するステップ
を含むことを特徴とする方法。

【請求項12】

前記検査圧は、正圧であること
を特徴とする、請求項１１に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項13】

前記検査圧は、負圧であること
を特徴とする、請求項１１に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項14】

前記検査圧は、気体圧であること
を特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項15】

前記検査圧は、液体圧であること
を特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項16】

前記結合受容部は、間欠的に検査圧を作用させること
を特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項17】

前記検査圧は、予め定められた振幅で持続的に加えられ、
前記振幅を保持するために、容積流が所定の容積閾値より高いところにくる場合には、欠陥偏差が検知される、及び／又は、
欠陥閾値に達したか否か又はその他の場合、最初に加えられた検査圧が実質的に保持されているか否かが検査されること
を特徴とする、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項18】

前記検査圧は、予め定められた振幅で一度だけ加えられ、該振幅からの前記検査圧の低下特性が監視され、該低下特性が時間的に及び／又は数値的に勾配閾値を超える場合には、欠陥偏差が検知されること
を特徴とする、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項19】

欠陥偏差がある場合にはセンタ検査箇所に検査信号を送信するステップ、及び／又は欠陥偏差がある場合には風力発電装置を自動的に停止するステップを含むこと
を特徴とする、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法。

【請求項20】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の、監視される部材結合部を複数個と、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の風力発電装置を複数個と、検査信号を受信するために構成されたセンタ検査箇所とを備えた検査ネットワーク。

【請求項21】

検査監視システムから監視される部材結合部への検査信号を無線で受信する、及び／又は欠陥偏差がある場合には風力発電装置が自動的に停止する、請求項２０に記載の検査ネットワーク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の上位概念に記載した監視される部材結合部、並びに風力発電装置に関する。更に本発明は、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特に負荷にさらされる部材又は部材結合部をこれらが取り外された後に個別に検査及びテストすることは基本的に知られている。部材又は部材結合部が正常に機能するのであれば、これらはそのような検査又はテストの後に再び設備へ又は他の技術的な装置へ取り付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】US 3,820,381 A

【特許文献2】US 5,770,794 A

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし部材ないし部材結合部の取り外しが高いコストと結び付いているのみならず、それに加え、既に技術的に手間がかかり或いは場合によりそれどころか技術的な装置又は設備の運転にとって不利になるであろう技術的な装置又は設備においては、そのやり方が適しているとは言えない。このことは、特に回転部材又は回転部材用の支承部材に該当し、また特に支承部材（軸受部材）においては、該支承部材が運転に馴染んでおり取り外しとそれに続く新たな取り付けが装置又は設備の更なる運転にとってむしろ不利となる可能性があることを前提としなくてはならない。

【0005】

本来の位置において監視される部材結合部、ないし結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法が望まれ、この際、特に部材が取り付けられている設備において運転中の監視が可能であることが望まれる。

【0006】

従って本発明の課題は、特に有利に実現可能である、監視される部材結合部、風力発電装置、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部（弱い箇所 Schwaeche）について該部材結合部を監視する方法を提供することである。特に当該部材結合部、当該風力発電装置、ないし当該監視方法は、設備のもつ実情、特に風力発電装置のもつ実情を利用するが、有利な実現化を可能とすべきである。また本発明の更なる課題は、当該部材結合部、当該風力発電装置、ないし当該監視方法を、できるだけ簡単にしかも信頼性をもって実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

部材結合部に関する課題は、請求項１に記載の監視される部材結合部を用いた発明により解決される。当該発明は、請求項８に記載の風力発電装置にも、請求項２０に記載の検査ネットワークにも通じるものである。また方法に関する課題は、請求項１１に記載の方法を用いた発明により解決される。
即ち本発明の第１の視点により、保持部材を構成する第１部材と、受容部材を構成する第２部材と、前記第１部材に前記第２部材を結合状態において保持する継手部材とを備えた、監視される部材結合部であって、前記継手部材は、前記受容部材の結合受容部内へ係合しており、結合状態にある該部材結合部の望まれない結合弱部の監視のために、前記結合受容部は、検査圧を作用可能であり、前記継手部材は、通過部を有し、該通過部は、検査圧作用のために圧力源と接続可能であり、前記結合受容部に通じており、前記検査圧は、結合状態にある該部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差について監視可能であることを特徴とする、監視される部材結合部が提供される。
更に本発明の第２の視点により、前記監視される部材結合部を備え、タワーと、ナセルと、発電機と結合された該ナセル内のシャフトとを備えた風力発電装置であって、前記シャフトは、ハブを介して前記シャフトと結合された、ロータの所定数のロータブレードを介して駆動可能であり、ロータブレードは、ブレード支承部を介してハブアダプタと結合されていることを特徴とする風力発電装置が提供される。
更に本発明の第３の視点により、前記監視される部材結合部を複数個と、前記風力発電装置を複数個と、検査信号を受信するために構成されたセンタ検査箇所とを備えた検査ネットワークが提供される。
更に本発明の第４の視点により、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法であって、保持部材を構成する少なくとも１つの第１部材と、受容部材を構成する少なくとも１つの第２部材と、前記第１部材に前記第２部材を結合状態において保持する少なくとも１つの継手部材とを備えた部材結合部が設けられており、前記継手部材は、前記受容部材の結合受容部内へ係合しており、以下のステップ、即ち、検査圧を前記結合受容部に作用させるステップ、但し前記継手部材は、通過部を有し、該通過部は、検査圧作用のために圧力源と接続可能であり、前記結合受容部に通じていること、結合状態にある該部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差について前記検査圧を監視するステップを含むことを特徴とする方法が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記される場合の図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）保持部材を構成する第１部材と、受容部材を構成する第２部材と、前記第１部材に前記第２部材を結合状態において保持する継手部材とを備えた、監視される部材結合部であって、前記継手部材は、前記受容部材の結合受容部内へ係合しており、結合状態にある該部材結合部の望まれない結合弱部の監視のために、前記結合受容部は、検査圧を作用可能であり、前記検査圧は、結合状態にある該部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差について監視可能であること。
（形態２）前記監視される部材結合部において、前記継手部材は、通過部を有し、該通過部は、検査圧作用のために圧力源と接続可能であり、前記結合受容部に通じていることが好ましい。
（形態３）前記監視される部材結合部において、前記通過部は、前記継手部材の全長にわたって延在することが好ましい。
（形態４）前記監視される部材結合部において、前記通過部は、特に前記継手部材の外面部において、前記継手部材の部分長にわたって延在することが好ましい。
（形態５）前記監視される部材結合部において、前記継手部材と、前記第１部材及び／又は前記第２部材の少なくとも１つとの間の中間空間が通過部を構成し、該通過部は、検査圧作用のために圧力源と接続可能であり、特に前記結合受容部に通じていることが好ましい。
（形態６）前記監視される部材結合部において、前記継手部材は、ねじないしねじボルト、特にねじロッドであることが好ましい。
（形態７）前記監視される部材結合部において、該部材結合部は、特にリングの形式の、特にフランジとフランジ支承部との間のねじ込み結合部の形式の、支承部結合部であることが好ましい。
（形態８）前記監視される部材結合部において、前記受容部材は、ボール回転結合部やローラ回転結合部やそのような回転支承部を受容するために構成されていることが好ましい。
（形態９）前記監視される部材結合部を備え、特にタワーと、ナセルと、発電機と結合された該ナセル内のシャフトとを備えた風力発電装置であって、前記シャフトは、ハブを介して前記シャフトと結合された、ロータの所定数のロータブレードを駆動可能であり、ロータブレードは、ブレード支承部を介してハブアダプタと結合されており、前記監視される部材結合部は、前記ロータ及び／又は前記ハブに構成されていること。
（形態１０）前記風力発電装置において、前記保持部材は、ブレードフランジの形式で構成され、前記受容部材は、ブレードフランジ支承部の形式で構成され、前記継手部材は、前記ブレードフランジと前記ブレードフランジ支承部との間のねじ込み継手の形式で構成されていることが好ましい。
（形態１１）結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法であって、保持部材を構成する少なくとも１つの第１部材と、受容部材を構成する少なくとも１つの第２部材と、前記第１部材に前記第２部材を結合状態において保持する少なくとも１つの継手部材とを備えた部材結合部が設けられており、前記継手部材は、前記受容部材の結合受容部内へ係合しており、以下のステップ、即ち、検査圧を前記結合受容部に作用させるステップ、結合状態にある部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差について前記検査圧を監視するステップ、特に欠陥偏差がある場合にはセンタ検査箇所に検査信号を送信するステップ、及び／又は欠陥偏差がある場合には風力発電装置を自動的に停止するステップを含むこと。
（形態１２）形態１１の方法において、前記検査圧は、正圧であることが好ましい。
（形態１３）形態１１の方法において、前記検査圧は、負圧であることが好ましい。
（形態１４）形態１１の方法において、前記検査圧は、気体圧であることが好ましい。
（形態１５）形態１１の方法において、前記検査圧は、液体圧であることが好ましい。
（形態１６）形態１１の方法において、前記結合受容部は、特に一週間か一日か一時間につき少なくとも一度、好ましくは定期的に、間欠的に検査圧を作用させることが好ましい。
（形態１７）形態１１の方法において、前記検査圧は、予め定められた振幅で持続的に加えられ、前記振幅を保持するために、容積流が所定の容積閾値より高いところにくる場合には、欠陥偏差が検知される、及び／又は、好ましくは所定の時間後に、欠陥閾値に達したか否か又はその他の場合、最初に加えられた検査圧が実質的に保持されているか否かが検査されることが好ましい。
（形態１８）形態１１の方法において、前記検査圧は、予め定められた振幅で一度だけ加えられ、該振幅からの前記検査圧の低下特性が監視され、該低下特性が時間的に及び／又は数値的に勾配閾値を超える場合には、欠陥偏差が検知されることが好ましい。
（形態１９）結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法であって、保持部材を構成する少なくとも１つの第１部材と、受容部材を構成する少なくとも１つの第２部材と、前記第１部材に前記第２部材を結合状態において保持する少なくとも１つの継手部材とを備えた部材結合部が設けられており、以下のステップ、即ち、検査尺度を前記第１部材と前記第２部材との間の測定ブリッジに作用させるステップ、結合状態にある前記部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差について前記検査尺度を監視するステップ、特に、好ましくは所定の時間後に、前記検査尺度が欠陥閾値を超過したか否か又は最初の検査尺度が実質的に保持されているか否かを監視するステップを含むこと。
（形態２０）形態１９の方法において、前記測定ブリッジは、前記第１部材と前記第２部材と前記継手部材の少なくとも２つの部材の間に構成されており、特に前記測定ブリッジは、前記第２部材に構成されていることが好ましい。
（形態２１）形態１９の方法において、前記継手部材は、前記受容部材の結合受容部内へ係合しており、前記測定ブリッジは、特に形態１１〜１８のいずれか１つに記載の、前記結合受容部により構成されていることが好ましい。
（形態２２）形態１９の方法において、前記検査尺度は、前記測定ブリッジにおいて特に定置の測定装置を用いて記録され、前記測定装置は、電気的な及び／又は磁気的な抵抗測定ユニットを含むことが好ましい。
（形態２３）形態１９の方法において、前記検査尺度は、間隔尺度であり、該間隔尺度が欠陥間隔を超過するか否かが監視され、該間隔尺度は、前記測定ブリッジにおける特に定置の測定装置を用いて記録されることが好ましい。
（形態２４）形態１９の方法において、前記測定装置は、超音波測定ユニット及び／又は伸び測定ユニット及び／又は接触測定ユニットを含むことが好ましい。
（形態２５）形態１〜８のいずれかに記載の監視される部材結合部を複数個と、特に形態９又は１０に記載の風力発電装置を複数個と、検査信号を受信するため、特に検査監視システムから監視される部材結合部への検査信号を無線で受信するために構成されたセンタ検査箇所とを備えた検査ネットワーク。

【0009】

本発明は、上記の形式の監視方法にとって考慮対象となる部材結合部（Bauteilverbindung）が、保持部材を構成する第１部材と、受容部材を構成する第２部材と、第１部材に第２部材を結合状態において保持する継手部材（結合保持部材 Verbindungsteil）とから構成されているという考察から出発する。本発明により、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部の監視のために、継手部材が係合する受容部材の結合受容部を、本発明のコンセプトにより有利に利用できることが認識された。更に本発明により、結合受容部に検査圧を作用（印加）し、該検査圧が、結合状態にある部材結合部の結合弱部を示すのに十分な欠陥偏差（欠陥に基づく基準圧力からのずれ Fehlabweichung）について監視可能であることが認識された。

【0010】

特に有利には本発明は、結合受容部を、第１部材と第２部材を結合するためのみならず、監視機能の枠内で検査圧を作用させるためにも相乗的に（二重の機能性のために）利用する。更にこのコンセプトは、検査圧の作用（印加ないし付勢）を介し、実際に結合受容部への同じアクセス（Zugang）により検査圧監視が実現可能であるという利点を有する。つまり換言すると、本発明のコンセプトは、部材自体に別のセンサや検査機構を設ける必要がないので、比較的簡単に実現可能であり、更に部材結合部のもつ実情が、部材結合部を制限又は明らかに弱化させることなく、監視及び検査のために利用される。

【0011】

本発明のコンセプトは、風力発電装置（風力エネルギー設備）において、ロータとハブとの間、特にブレードフランジとブレードフランジ支承部との間の部材結合部の監視に関し、特に有効であると実証されている。この際、ブレードフランジ及び／又はブレードフランジ支承部及び／又は継手部材の検査のための取り外しが多大の手間と費用をもってのみ考慮可能であろうことは明らかである。

【0012】

本発明の有利な更なる構成は、下位請求項から読みとることができ、これらは、本発明の課題の枠内で並びに更なる利点に関して上述のコンセプトを実現するための個々の有利な可能性を示している。

【0013】

特に本発明のコンセプトの枠内で、止まり穴（めくら穴 Sachloch）を用いたねじ込み結合部との関連で部材のねじ込み結合部の亀裂監視が行われるという更なる構成が有利であると実証されている。このことは、特にボール回転結合部やローラ回転結合部やそのような軸受け支承部（ベアリング）に該当する部材結合部又はそれらの継手部材、即ち、ねじ、ボルト、ねじロッドなどに当てはまる。亀裂としては、実際に部材の機能を危うくすることになる、特に亀裂開口部ないし口を開いた亀裂やそのような構造体開口部として理解される。従って監視される部材結合部の監視機能、ないし当該監視方法は、監視される部材結合部を有する技術的な装置又は設備の比較的重度の損傷や場合によりそれらの破壊を回避するために、安全措置として本質的であると実証されている。

【0014】

本発明の更なる構成の枠内で、特にねじ込み結合された部材の止まり穴の領域における疲労亀裂、又はねじ（ないしねじボルト）自体の疲労亀裂の検知が、技術的な装置又は設備の比較的大きな損傷を回避するために特に有効であることが分かった。特に本発明のコンセプトの上記の措置、ないし更なる構成のうちの１つの上記の措置は、設備又は技術的な装置の完全な停止の前に確認されるべきである。

【0015】

止まりねじ穴（止まり穴にねじ山のあるもの）に特に正圧又は負圧で圧力を印加することは特に有利である。その結果として、亀裂や、口を開いた亀裂や、他の損傷開口部は、圧力監視により検知可能である漏れ（圧力漏れ）をもたらすことになるだろう。従って検査圧に対する欠陥偏差としては、結合状態にある部材結合部の結合弱部を示すのに十分な、定義圧力からの各々の偏差（ずれ）として理解される。部材結合部の結合弱部としては、基本的に、部材結合部を引き離すか、開くか、部分的に緩める亀裂間隙や開口形成として理解される。

【0016】

特に監視方法の枠内で、定期的な監視サイクルを有する実質的な常時監視を可能とするために、周期的な圧力印加、特に一日に一度の圧力印加を行うことが可能である。

【0017】

特に圧力供給は、かかる負荷の比較的少ない周囲部材を介して横方向からか、又は中空に穿孔された継手部材を介して中央からか、又はねじ付きボルトなどのような継手部材を介しても行うことが可能である。

【0018】

本発明の更なる構成の枠内で、欠陥に起因する漏れだけが検査圧を変化させるように結合受容部を密閉する１つの又は複数のシール又はシーリングが設けられている。結合受容部は、特に高い負荷のかかる又は特に高い危険性のある幾つかの領域のうちの１つの領域であり、これらの領域には、全般的に有利に検査圧を加えることが可能であり、従って特に監視可能であり、場合により欠陥偏差が確認される。この際、例えば、ねじ込み継手、特にねじボルト又はねじは、結合受容部内のそのねじ山領域において、例えばシールバンドなどにより密閉（シール）することが可能である。

【0019】

部材の監視は、設備や装置の運転中、部材の機能不全による損傷事態からの保護の役割を果たす。特に風力発電装置の場合には、例えばブレードの破壊などを適時に防止することが可能である。必要な監視インターバルは、設備の老朽化状態に応じ、場合により延長又は短縮することが可能である。

【0020】

以下、添付の図面に関連し、本発明の実施例を説明する。これらの図面は、実施例を必ずしも縮尺どおりに図示するものではなく、つまり説明のために用いられるこれらの図面は、図式的な形で及び／又は僅かに歪んだ形で描かれている。図面から直接的に見ることのできる教示内容の補足分に関しては、関連の従来技術が参照される。この際、本発明の全般的なアイディアから逸脱することなく、実施形態の形状及び詳細に関して多岐にわたる修正及び変更が可能であることが考慮される。明細書、図面、請求項において開示された本発明の特徴は、本発明の更なる構成のために単独としても任意の組み合わせとしても本質的な内容であり得る。更に明細書、図面、及び／又は請求項において開示された特徴の少なくとも２つからなる全ての組み合わせは、本発明の枠内に含まれる。本発明の全般的なアイディアは、図示されて以下に説明される有利な実施例の正確な形状又は詳細に限定されるものではなく、また請求項の請求対象と比べて限定されるであろう対象に限定されるものでもない。また記載された測定範囲については、言及された限界値の範囲内にある値も、非平衡値として開示されており、任意に使用可能であり、従って請求可能とすべきである。本発明の更なる利点、特徴、詳細は、有利な実施例の以下の説明、並びに図面に関する説明から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一風力発電装置の概略図を示す図である。

【図2】ブレード支承部（ここでは例として図１の風力発電装置のもの）を平面図（Ｂ）として並びに切断線Ａ-Ａに沿った、側面から見た断面図（Ａ）として示す図である。

【図3】図３（Ａ）においては、ブレードフランジとブレードフランジ支承部を有する断面図として図２（Ａ）の詳細部Ｘが示され、図３（Ｂ）においては、通過部を有するねじボルトの形式の結合手段が示され、図３（Ｃ）においては、ブレードフランジ支承部及び／又はブレードフランジに対して密閉（シール）されたねじロッドのねじ山が示されている。

【図4】図３の実施形態に対する一変形例を示す図である。

【図5】図３又は図４の実施形態に対する別の一変形例を示す図である。

【図6】更に図３〜図５の実施形態に対する別の一変形例を示す図である。

【図7】図７（Ｉ）においては、部材結合部を監視する検査監視システムの概略図が示され、図７（ＩＩ）［ＩＩＡ、ＩＩＢ、ＩＩＣ］においては、図２〜図６の監視される部材結合部において接続可能である検査監視システムの特殊な一実施形態が示されている。

【図8】結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法、特に部材結合部の保持を直接的に危うくする、口を開けた亀裂やそのような重度の構造弱部を検知する方法について、フローチャートとして図示された第１プロセスパターン（Ａ）と第２プロセスパターン（Ｂ）を示す図である。

【図9】結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する他の可能性を説明するための（ここでは例として風力発電装置における）監視される部材結合部の更なる一変形例を示す図である。

【図10】結合状態にある部材結合部の望まれない結合欠陥について該部材結合部を監視する他の可能性を説明するための（ここでは例として風力発電装置における）監視される部材結合部の更なる２つの変形例（ＡとＢ）を示す図である。

【図11】結合状態にある部材結合部の望まれない結合欠陥について該部材結合部を監視する他の可能性を説明するための（ここでは例として風力発電装置における）監視される部材結合部の更なる一変形例を示す図である。

【図12】結合状態にある部材結合部の望まれない結合欠陥について該部材結合部を監視する他の可能性を説明するための（ここでは例として風力発電装置における）監視される部材結合部の更なる一変形例を示す図である。

【実施例】

【0022】

図１は、タワー１と、ナセル２と、ロータ３とを備えた風力発電装置（風力エネルギー設備）１０００を示しており、ロータ３には、ここでは所定数で３つのロータブレード３.１、３.２、３.３が設けられている。これらのロータブレードは、スピナ４を介し、図１の詳細部（Ａ）に示されたハブ５へ結合されており、ハブ５は、電流を発生させるために発電機７を駆動する。例として図１の詳細部（Ａ）には、ハブ５におけるロータブレード３.１の取付状態が示されている。ロータブレード３.１は、ブレード支承部（ブレードベアリング）８を介してハブアダプタ９と結合されている。この結合部の実施形態が以下の図２〜図１２において詳細に説明される。

【0023】

図２は、第１ブレード３.１のための例として、図２（Ｂ）においてブレードフランジ３０を示しており、該ブレードフランジ３０は、本発明のコンセプトによる第１部材として保持部材を構成している。更にブレードフランジ３０に設けられた多数のねじボルトの形式の一連の継手部材（結合保持部材 Verbindungsteil）２０が見てとれる。これらの継手部材２０は、同心の円周上の列としてブレードフランジ３０に沿って配設されている。図２（Ａ）の詳細部Ｘは、拡大されて図３（Ａ）に図示されており、詳細として、保持部材を構成する第１部材の実施形態であるブレードフランジ３０の下側端部と、受容部材を構成する第２部材の実施形態であるブレードフランジ支承部１０においてブレードフランジ３０を保持するねじボルトの形式の継手部材２０とを示している。この際、監視される部材結合部１００は、ブレードフランジ支承部１０と、ねじボルト２０と、ブレードフランジ３０とにより構成される。図３（Ａ）から、結合受容部７０（ここでは止まり穴）の下側領域において亀裂５０ができていることが見てとれ、この際、亀裂５０は、以下、部材結合部１００、１０１〜１０８において例として示されているように、ブレードフランジ支承部１０の高精度箇所において発生する可能性がある。それに対応し、以下に説明される措置は、詳細には示されていない他の部材結合部のためにも同様に使用可能である。また同一の又は類似の部材、或いは同一の又は類似の機能を有する部材には、統一して同じ符号が使用されている。

【0024】

第１バリエーションのコンセプトによると、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）において図３（Ａ）の詳細部Ｙ、Ｚのために詳細に図示されたねじボルトの形式の継手部材（結合部材）には、継手部材２０の中心軸線６１に沿って継手部材２０の全長にわたって延在する通過部６０が設けられている。従って通過部６０は、止まり穴の（下端部ないし底部の）あいた領域を継手部材２０の（上端部の）開口端部に接続させている。結合受容部７０（ここでは止まり穴の形式）の境界領域７０’において継手部材２０は、図３（Ｃ）に図示されているようにシーリング（ここではテフロン（登録商標）バンド）を用いて密閉（シール）されている。この際、テフロン（登録商標）バンドは、ねじボルトのねじ山に巻かれ、それによりシーリング領域８０において結合受容部７０を密閉する。従って通過部６０を介して送り込まれた検査圧Ｐは、止まり穴の形式の結合受容部７０の下側領域に留まり、止まり穴の領域に亀裂５０やそのような開口部が発生する場合にのみ限り漏れ出すことになる。（勿論、通過部は、継手部材２０の中心軸線６１に沿った貫通穴に限らず、１つ又は複数として継手部材２０の周部に設けることも可能である。また通過部の長さは、継手部材２０の全長だけに限らず、部分長さにわたることも可能である。）

【0025】

この際、ブレードフランジ支承部１０は、ハブアダプタ３００に連結する回転支承部２００を支持するリング部材である。またハブアダプタ３００は、図１において模式的に図示されたハブ５に結合している。

【0026】

図４は、基本的に同一の又は類似の部材、或いは同一の又は類似の機能を有する部材に同じ符号を用いた一バリエーションにおいて、ここでも検査圧Ｐを用いて監視することのできる部材結合部１０１を示している。この際、検査圧Ｐは、横方向から、継手部材２０とブレードフランジ３０との間の中間空間に送り込まれる。検査圧Ｐは、継手部材２０とブレードフランジ支承部１０との間の境界領域９０において結合受容部７０の止まり穴の下側端部に達する。そして欠陥偏差に基づき、亀裂５０を検知することが可能である。

【0027】

図５は、別の一バリエーションとして、部材結合部１０２において検査圧Ｐを直接的に潤滑穴９１へ加えることのできる可能性を示している。１つの又は複数の箇所において１つの潤滑穴９１を介し或いは所定数の潤滑穴を介し、支承部内部空間を僅かに正圧下に置くことが可能であろう。検査圧Ｐの検査圧検知を介し、漏れ空気流の尺度（因子ないし特性値 Mass）を獲得することが可能である。このことは、基本的に既存の支承部シーリングに漏れは殆んどないものと想定できるので、有利な可能性と見ることができる。

【0028】

図６は、監視される部材結合部１０３の別の一バリエーションとして、検査圧Ｐを、付勢された吸盤（圧力吸引ないし圧力導入）９２を介し、部材結合部の装着可能な領域、ここではブレードフランジ支承部１０に取り付けるという可能性を示している。亀裂５０が入り込んでいる、負圧に印加（付勢）された吸盤９２、或いはまた正圧に印加（付勢）された吸盤９２は、明らかに検知可能な漏れを有する。一連の複数の吸盤を共通の圧力供給ラインに接続することも可能であろう。圧力センサを有する中央ポンプを介し、複数の吸盤のうちの１つに亀裂が延びているか否かが確認される。例えば毎日行われる周期的な監視で十分であろう。また吸盤は、基本的な漏れを僅かに保つために、むしろシーリングエッジに接着することも可能であろう。

【0029】

図７は、図７（Ｉ）において、監視される部材結合部の原理構造を示しており、ここでも、同一の又は類似の部材、或いは同一の又は類似の機能を有する部材には同じ符号が使われており、それらの部材については上記の説明が参照される。追加として通過部６０への圧力ライン４１０を有する検査システム４００が示されている。他方において圧力ライン４１０は、コンプレッサやそのような圧力源４２０へ接続されており、該圧力源４２０は、切替弁４３０の位置に応じ、圧力ライン４１０を介して通過部６０に検査圧を付勢することが可能である。検査圧Ｐは、圧力測定装置４４０を介して読み取ることが可能である。圧力ライン４１０に類似する所定数の更なる圧力ラインの圧力印加は、例えば弁分配器（バルブディストリビュータ）など（ここでは分配器４５０として記載）のような分配スイッチやそのような圧力切替要素を介して行うことが可能である。このようにして所定数の複数の更なる通過部を、通過部６０に追加し、圧縮空気を用いて付勢することが可能である。結合受容部７１、７２〜７９、又はここでは非図示の結合受容部を設けることが可能であり（例えば１２個の結合受容部）、これらの結合受容部は、所定の角度分配（例えば３０°ごとに１つの結合受容部）に対応して選ばれている。

【0030】

図７は、図７（ＩＩＡ）〜（ＩＩＣ）において、図７（Ｉ）のコンポーネントの実施形態の詳細を示している。図７（ＩＩＡ）は、圧力源を構成するポンプ４２１と、圧力測定装置４４０を構成する圧力計（バロメータ）４４１とを示している。切替弁４３０を介し、ラインシステム４１１は、圧縮空気を用いて付勢可能である。ラインシステム４１１は、図７（ＩＩＢ）においてより詳細に図示されており、ねじボルトの形式の継手部材２０の各々１０番目のものを、圧縮空気を用いて各々の通過部６０と結合受容部７０を付勢するために繋いでいる。ライン接続されたねじボルト２１、２２、２３へのＴ字形部材６０.１又は終端部材６０.２の形式の接続箇所が、図７（ＩＩＢ）及び図７（ＩＩＣ）において例示されている。

【0031】

図８は、図８（Ａ）において、結合状態にある部材結合部の望まれない結合弱部について該部材結合部を監視する方法の有利な第１実施形態を示している。この際、第１ステップＳＡ１において圧力検査システム４００が部材結合部（例えば図２〜図７に記載の部材結合部１００、１０１〜１０３）へ接続される。次の第２ステップＳＡ２において該システムはエア抜きされ、第３ステップＳＡ３において例えばポンプ４２１のような圧力源の稼働により部材結合部１００、１０１〜１０３の結合受容部７０に検査圧ｐが印加される。第４ステップＳＡ４において、特にここではタイムカウンタであるカウンタがスタートされ、所定の測定時間ｔの経過後に圧力Ｐ’が測定される。この圧力Ｐ’が測定時間ｔ後に検査圧ｐから、結合状態にある部材結合部の結合弱部を示すのに十分である際立った欠陥偏差分だけずれている場合には、結合状態にある部材結合部が多大な欠陥を有する、即ち口を開いた亀裂を有するか又は不当に離されてしまったことが認められる。際立った欠陥偏差は、例えば、読み取られた圧力Ｐ’がステップＳＡ３の検査圧ｐ（正圧）からステップＳＡ６において、ΔＰよりも大きい値分だけずれている場合（例えばΔＰよりも大きく検査圧未満にある場合）か、又は読み取れらた圧力Ｐ’がＰ_０という所定の閾値圧未満にある場合に存在する。その場合には、第７ステップＳＡ７において、例えば無線信号か又は固定のデータ接続部を介し、アラームか又はその他の検査信号を出力することが可能である。この場合、本方法は、好ましくは図１の風力発電装置１０００において実行することが可能であり、従ってセンタ検査箇所（検査センタ）において１つの風力発電装置の欠陥監視、或いは複数の風力発電装置１０００の欠陥監視を行うことが可能である。この際、特に複数の風力発電装置１０００の複数の監視される部材結合部１００、１０１〜１０３と、検査信号を受信するために構成されたセンタ検査箇所、特に図７の検査監視システムから監視される部材結合部への検査信号を無線受信するために構成されたセンサ検査箇所とを有する検査ネットワークを設けることが適している。

【0032】

図８（Ｂ）は、監視方法の一変形例を示しており、該変形例では、第１ステップＳＢ１において圧力検査システム４００が図２〜図７の部材結合部１００、１０１〜１０３へ接続される。第２ステップＳＢ２において、圧力検査システム４００と、部材結合部１００、１０１〜１０３、即ち結合受容部７０と、通過部６０とがエア抜きされる。第３ステップＳＢ３において、圧力検査システム４００及び結合受容部７０に検査圧ｐが印加される。第４ステップＳＢ４において、時間ｔの関数として、読み取られた検査圧ｐ’の経過曲線、即ち関数ｐ（ｔ）が記録される。勿論、一変形例として、検査圧ｐを所定の値Ｐ_０に維持することもでき、その場合には、圧力ｐをＰ_０に維持するために圧力源において所定の閾値流Ｖ_０より高いところで際立った容積流Ｖが消費される必要があるか否かを測定することが可能である。第５ステップＳＢ５において、前者の場合には、例えば、圧力低下勾配ＧＲＡＤ（ｐ）が、許される圧力勾配ＧＲＡＤ０（ｐ）より高いところにあるか否かが確認される。後者の場合には、消費すべき容積流Ｖが、所定の圧力振幅Ｐ_０を維持するために所定の閾値流Ｖ_０より高いところにあるか否かを検査することが可能である。双方においてそれらが該当する場合には、第６ステップＳＢ６において、結合状態にある部材結合部の結合弱部を示すのに十分である欠陥偏差を確認することが可能である。この場合、再びセンタなどは、風力発電装置１０００の部材結合部１００、１０１〜１０３の機能不良ないし結合弱部、又は許可されない損傷について情報を伝えることが可能である。

【0033】

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の両方の方法において、装置条件のより正確な視覚化を行うため及び場合により修理措置を開始するために、図内の「YES」の線に沿って、直接的にサービスの情報を伝える、或いは装置の停止を誘発させることも可能である。図内の「NO」の線に沿っては、他方において即ち欠陥偏差が与えられていない場合には、各ステップＳＡ２〜ＳＡ６ないしＳＢ２〜ＳＢ５を反復するサイクルを開始させることが可能である。

【0034】

図９〜図１２は、本コンセプトの複数のバリエーションによる更なる実施形態を示しており、即ち図９は、風力発電装置１０００における別の部材結合部１０４を示しており、この際、同じ符号を有する同一の又は類似の部材に関しては、図２〜図４の説明が参照される。拡張された監視方法のための図９、図１０、図１１、図１２において図示された変形例においては、第１部材３０と第２部材１０との間の測定ブリッジ（ブリッジ Bruecke）に検査尺度（検査因子 Pruefmass）を作用させることが考慮されている。それにより欠陥偏差について検査尺度の監視を行うことが可能である。結合状態にある部材結合部の結合弱部を示すのに欠陥偏差が十分に大きい場合には、修理のために風力発電装置１０００のサービス措置又は停止を行うことが可能である。この際、図９〜図１２は、実質的には、欠陥を確認するために第１部材と第２部材との間の測定ブリッジが測定の尺度となる（massgeblich）ことに基づく選択肢を示しており、従って検査尺度を用いて欠陥を確認することが可能である。このことは、特に第１部材３０と第２部材１０との間の長さ変化、即ち例えばブレードフランジとブレードフランジ支承部との間の長さ変化である。（つまり所定の検査尺度に基づく測定ブリッジを設け（図９では５１０と５１１、図１０Ａでは５２１と５２３、図１０Ｂでは５２２と５２４、図１１では５３１、図１２では５４１と５４２）、検査尺度の変化に基づき、第１部材３０と第２部材１０を連絡する測定ブリッジにおいて測定が行われる。この際、例えば第１部材３０と第２部材１０との間の間隔の変化をオンラインで確認することも可能である。検査尺度の変化としては、例えば、超音波の変化（図９）、長さの変化（図１０Ａ、１０Ｂ、図１２）、緊張状態（張力）の変化（図１１）などが挙げられる。）従って継手部材２０ないし結合受容部７０は、図９〜図１２に例示されたコンセプトにおいて、下位の役割を果たすだけである。つまりここでは、第１部材３０と第２部材１０との間の間隔、ここではブレードフランジとブレードフランジ支承部との間の間隔が測定の尺度となる。

【0035】

図９によると、超音波測定ユニット５１１を備えた測定装置５１０を部材結合部１０４に設けることが可能である。つまり基本的には、ブレードフランジとブレードフランジ支承部（部材３０、１０）との間の間隔が変化したか否かを音響学的な方法を用いて検査する可能性である。音響学的な方法又は音サンプルに対応し、亀裂の入ったシステムの固有周波数の変化、又はその無線電信（Funk）の変化を認識することも可能であろう。基本的に第１部材３０と第２部材１０のブレードフランジとブレードフランジ支承部との間の間隔を確認するためには、音響学的な方法だけでなく、光学的な方法又はレーザ方法なども適している。つまり基本的には、ロータブレードのフランジ面（例えば図９の第１部材３０の下面部）とブレードフランジ支承部のフランジ面（例えば図９の第２部材１０の下面部）との間の間隔を監視することが可能である。また基準面としては、ハブアダプタ３００の所定の面を用いることも可能である。それに類似し、図９に図示の超音波方法は、例えば下方からのブレードフランジ支承部１０の照射を行うことが可能である。つまりブレードフランジ支承部１０に対するブレードフランジ３０ないしその境界部の底面エコーを検知することが可能である。場合により複数の発振器５１１を評価装置において平行して（並列的に）作動させることも可能である。選択的にワインディングヘッド（Wickelkopf）を介した検知も考慮可能である。

【0036】

図１０は、図１０のＡ及びＢにおいて、ブレードフランジ３０とブレードフランジ支承部１０との間の間隔を、パルソール（パルス波の送信器）５２１、５２２を介して確認する、２つの異なる可能性を示している。この際、測定装置５２０は、第１パルソール５２１ないし５２２と所定の測定点を有し、これらは、送信器・受信器として機能する。ハブアダプタにおいて、周部における複数のパルソールを介し、ブレードフランジに対するエッジに向かって測定を行うことが可能であろう。パルソール５２１、５２２を介し、ねじ込み結合部の破損、即ちブレードフランジ支承部１０の部材結合部１０５、１０６の破損を自動的に確認することが可能である。測定範囲（測定チェーン Messkette）は、図１０のＢに図示されているようにブレードフランジ３０の上側エッジに至るまで拡張することもできる。従ってブレードフランジねじ込み結合部内のねじ込み結合部破損も監視できるであろう。

【0037】

図１１は、例えば伸び測定帯材（ひずみゲージ）５３１を有する測定装置５３０である静電流ループ部（回路ないし帯材 Ruhestromschleife）を備えた、他の監視される部材結合部１０７を示している。観察すべき損傷領域の周りに蛇行形状の静電流ループ部を取り付けることにより監視を行うことが可能である。特に静電流ループ部は、伸び測定帯材として接着することが可能である。伸び測定帯材５３１の代わりに、例えば蒸着された導体部分などを有する簡単なフィルム支持体を使用することも可能である。

【0038】

図１２は、電気的な及び／又は磁気的な抵抗測定ユニットを含んだ測定装置５４０を備えた、更なる監視対象の部材結合部１０８を示している。特にここでは、比較的簡単に実現できるものとして、マイクロスイッチ５４１が実現されている。静電流ループ部内のマイクロスイッチを介し、亀裂と関連する経路変化を例えば１〜２ｍｍの範囲内で検知することが可能であろう。複数のマイクロスイッチを内径部及び外径部に設けることは有利である。好ましくは、比較的広い領域を監視可能とするためにプッシュロッド５４２を設けることが可能である。ブレードフランジ支承部１０内に上述の種類の亀裂５０が形成されている場合には、プッシュロッド５４２（ここでは特に回転支承部２００の危険な領域に配設されている）を有するマイクロスイッチ５４１がコンタクトを中断（開成）し、それにより欠陥を示すことになるだろう。

【符号の説明】

【0039】

０ 閾値電流
１ タワー
２ ナセル
３ ロータ
３.１、３.２、３.３ ３つのロータブレード
４ スピナ
５ ハブ
７ 発電機
８ ブレード支承部
９ ハブアダプタ
１０ 第２部材、特にブレードフランジ支承部
２０ 継手部材、特にねじボルト
２１、２２、２３ ねじボルト
３０ 第１部材、特にブレードフランジ
４０ 結合受容部
５０ 亀裂、特に亀裂形成部、開口部など
６０ 通過部
６０.１ Ｔ字形部材
６０.２ 終端部材
６１ 中心軸線
７０ 結合受容部、特に止まり穴
７０’ 結合受容部の境界領域
７１〜７９ 結合受容部
８０ シーリング領域
９０ 境界領域
９１ 潤滑穴
９２ 吸盤
１００、１０１、１０２、１０３ 部材結合部
１０４、１０５、１０６、１０７、１０８ 部材結合部
２００ 回転支承部
３００ ハブアダプタ
４００ 検査システム、特に圧力検査システム
４１０ 圧力ライン
４１１ ラインシステム
４２０ 圧力源
４２１ ポンプ
４３０ 切替弁
４４０ 圧力測定装置、特に圧力測定機器
４４１ 圧力計（バロメータ）
４５０ 分配器
５１０ 第１測定装置
５１１ 超音波測定ユニット、発振器
５２０ 第２測定装置
５２１ 第１パルソール
５２２ 第２パルソール
５２３、５２４ 測定点
５３０ 第３測定装置
５３１ 伸び測定帯材
５４０ 第４測定装置
５４１ マイクロスイッチ
５４２ プッシュロッド
１０００ 風力発電装置

ｐ 検査圧
Ｐ’ 読み取られた検査圧
Ｐ_０ 閾値圧
ΔＰ 圧力差
Ｐ_０ 圧力振幅

ＳＡ１〜ＳＡ７ 第１バリエーションの第１〜第７ステップ
ＳＢ１〜ＳＢ６ 第２バリエーションの第１〜第６ステップ
ｔ 測定時間
Ｖ 容積流
Ｖ_０ 閾値流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】