Hængsler med soft-close til vindmølle­r

Tunge døre, luger og låg, der smækker i med et brag, kan give nervøse trækninger og i værste fald skader på kroppen hos de mennesker, der betjener dem til hverdag. Det gælder ikke mindst operatører på vindmøller, der ofte åbner og lukker adgangsluger og maskinlåg for at komme frem til møllens forskellige fag. Da lugerne kan veje 9-18 kg, må de ikke lukke hurtigt og ukontrolleret. ”Der er fare forbundet med det, når lugerne smækker for hårdt i. Operatøren kan få den i hovedet eller få klemt fingrene,” siger Chang Rée, teknisk chef i den københavnske grossist Megatrade. Det er et problem, som Siemens Gamesa Renewable Energy kender alt til.  Derfor kontaktede  vindmølleproducenten Megatrade med en udfordring: Kunne grossistens teknikere finde et hængsel, som sikrer, at lugerne mellem vindmøllens forskellige fag lukker i - og gør det på en dæmpet og kontrolleret måde uden risiko for operatørens liv og helbred eller skader på materiel?

Lukker som et toiletbræt

Chang Rée og hans kolleger gik i gang med at undersøge markedet for hængsler, der kunne leve op til vindmølleproducentens behov. Endnu et krav lød på, at hængslet skulle kunne klare mosten i det saltvandsmiljø, havvindmøller befinder sig i.
”Vi lavede en masse forsøg med forskellige hængsler, hvor vi gerne ville opnå den her ’soft close’-virkning, som man kender fra toiletbrættet. Vi prøvede nogle hængsler med fjedre og andre med anslagsdæmpere, men der var ikke noget, der gav den her lange og bløde lukning, som kunden ønskede,” fortæller Chang Rée. Èt hængsel skilte sig dog ud fra mængden – et kraftigt, japanskproduceret og oliedæmpet hængsel, som gav den ønskede, bløde lukning. Men saltvandskravet til hængslet endte med at dømme japanerne ude.

Når hængslet lukkes, flyttes olie fra ét kammer til et andet via små huller. Oliens viskositet gør bevægelsen langsom og blød.

”Hængslet skulle fremstilles i syrefast stål. Det snakkede vi med den japanske producent om, og det kunne de godt levere, men det ville koste 400.000 kroner i ny tooling til den støbte del af hængslet. Det kunne projektet ikke bære, da hængslet var dyrt nok i forvejen,” siger Chang Rée.

I forvejen havde Siemens Gamesa benyttet gasfjedre med lineære oliedæmpere påmonteret. Det gav to problemer - de lineære oliedæmpere var for det første skrøbelige og kunne f.eks. blive beskadiget ved at blive trådt på. For det andet var det svært at justere dem ind til at give en jævn og blød dæmpning, fordi angrebsvinklen på den lineære dæmper ændrer sig i takt med lugens bevægelse.

Gik sammen med gasfjederleverandør

Herefter var der ingen vej uden om at skabe en løsning selv.
Ligesom fjederhængsler blev lufthængsler også dømt ude, da de giver et frit fald i begyndelsen, før dæmpningen sætter ind.
”Luft kan jo komprimeres, så hvis du bare giver slip på lugen, falder den ret hurtigt den ­første halvdel af vejen. Det kunne man i princippet godt vælge at acceptere, men det er bare
ikke særligt betryggende, så det var et krav, at dæmpningen skal indtræde med det samme,” siger Chang Rée.
Grossistens leverandør af gasfjedre blev spurgt, om de kunne hjælpe med at udvikle et nyt oliedæmpet hængsel. I stedet for at påmontere en lineær oliedæmper skulle dæmpningen være en integreret del af hængslets rotation. Herefter gik Megatrades teknikere sammen med gasfjederleverandøren i gang med at udvikle et nyt hængsel. Det overordnede princip var at flytte olie mellem to forskellige kamre i hængslet via små huller, hvor oliens viskositet sørger for en blød bevægelse.
I alt blev hængslet forfinet i løbet af 11 batches:

”Der var lidt frit fald i begyndelsen, fordi der var en utæthed, som lukkede luft ind i hængslet. Og så måtte vi hone indvendigt i den støbte del af hængslet, fordi den var ujævn. Det betød at olien kunne passere mellem kamrene langs indervæggen i stedet for gennem hullerne,” forklarer Chang Rée.

Kræver færre hængsler

En anden detalje ved hængslet er, at olien kan løbe gennem flere huller i den ene af retningerne. Det betyder, at dæmpningen ikke virker, når en luge skal åbnes igen. Det færdige hængsel lukker med en hastighed på højst ni grader i sekundet og kan klare en belastning på 15 newtonmeter. Det japanske hængsel kunne klare 10 newtonmeter, og den øgede kapacitet betyder, at der skal monteres færre hængsler på en luge fremover.

Det færdige produkt har fået navnet ODH (Oil Damped Hinge), og ifølge Chang Rée har det vakt opsigt blandt kunderne, at Megatrades teknikere valgte at tage sagen i egen hånd og finde en løsning på hængselproblemet.

”Der har helt fra begyndelsen været nogle krav til hængslet, som gjorde, at vi ikke bare kunne vælge den første og bedste løsning. Det er fedt, at vi har løst problemet og rent faktisk kan levere et produkt til kunden, som er bedre end det, de har i dag.”

Hængslet er indtil videre blevet solgt til Siemens Gamesa og Vestas og er desuden ved at blive retrofittet på nogle af Ørsteds havvindmøller.