CN101970860B - 制造转子叶片的叶片接头的方法、叶片接头和用于叶片接头的固定元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造用于风能设备的转子叶片的叶片接头的方法，其具有设置在圆弧上的优选彼此等距地设置的多个固定元件，用于将叶片接头固定在毂部上。此外本发明涉及一种叶片接头和用于叶片接头的固定元件。本发明的目的在于改善转子叶片在风能设备的毂部上的固定以及改善合适的叶片接头的制造和/或准备。上述目的根据本发明如此实现，即成块构成的固定元件设置在所述圆弧上并且利用间隔元件彼此隔开布置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造用于风能设备的转子叶片的叶片接头的方法，其具有在圆弧上优选彼此等距地设置的多个固定元件，用于将叶片接头固定在一个毂部上。
此外本发明涉及一种叶片接头和用于叶片接头的固定元件。
背景技术
由EP1486415A1原则上已知一种上述类型的方法、叶片接头和固定元件。
发明内容
本发明的目的在于改善转子叶片在风能设备的毂部上的固定以及改善合适的叶片接头的制造和/或准备。
上述目的在方法方面根据本发明如此实现，即成块(stückig/inpieces)构成的固定元件设置在所述圆弧上并且利用间隔元件彼此隔开。
在此应当指出，“圆弧”并非必须精确地遵循圆形分布，特别是在制造根据本发明的叶片接头时不是绝对圆形的。虽然期望的是，结果提供一种尽可能圆形的且完全圆形的叶片接头，因为它是特别稳定的且可以确保在连接平面中各向同性的力传递及力矩传递，然而在制造叶片接头时(其特别是也可由多个部分圆制成和接合在一起)有利的是，在制造形状方面选择一个与圆弧偏离的形状、特别是扩张的形状，以便考虑到在叶片接头的制造时和/或以后出现的形状改变，即，通过巧妙的制造形状选择，叶片接头件的可能的形状改变而后自动导致理想的圆形形状。
通常转子叶片的叶片接头具有这样的目的，即，将转子叶片的力和力矩导入和传递到毂部中。根据本发明的叶片接头特别好地适合于这个目的，其中它此外能够相对简单和便宜制造，特别是大批量地成批制造。
特别是能够在圆弧上分布地通过紧密的布置在一个圆弧长度上安装多个固定元件，其中根据本发明优选有利地各一个固定元件和一个间隔保持器在圆弧的走向中交替。由此叶片接头在毂部上的固定能够更加稳定，或者能够传递更多的力，或者在同等数量的固定元件的情况下能够选择较小的圆弧半径并且因此节省材料。固定元件的特别有利的布置和紧密的排列根据本发明的进一步构造是可能的，即其特征在于，使用这样的固定元件，其在连接平面(Anschlussebene)或与之平行的平面中具有基本上大致四边形的、优选矩形的横截面，或者使用这样的固定元件，其具有基本上大致正方形的横截面或者梯形的横截面，其具有在圆弧径向内部的缩小侧，和/或使用基本上大致条形的间隔元件，其大致垂直于一个连接平面定向，其中间隔元件可以具有大致T形的或马掌钉形状的横截面或大致梯形的横截面。
在各个固定元件之间的间隔保持器在转子叶片的椭圆化或其它的受载变形时吸收其受载变形。间隔保持器为此应当在其厚度方向上具有较小的刚度，从而它在变形时产生小的应力并且补偿变形。同时在纵向方向上的高刚度是有利的，从而间隔保持器同样将负载从转子叶片传递到固定元件中。
在固定元件的矩形的或正方形的横截面时，间隔保持器通过合适的造型特别是提及的梯形形状确保在设置在圆弧上的各个固定元件之间的均匀的间隙宽度。
此外这种造型具有优点，即固定元件和间隔保持器在此构成光滑的外表面和内表面，从而它们能够特别是(如根据本发明的一个进一步构造规定)特别好地和简单地通过层压(Laminieren)彼此连接，其中优选可以足够的是，(仅仅)在结构的径向内侧上和径向外侧上安装层压塑料(Laminat)。在这种层压塑料中可以优选使用已知的玻璃纤维和/或碳纤维结构。附加地可以优选规定，至少一个固定元件和至少一个间隔元件利用在由它们构成的间隙中的树脂填充而彼此连接，特别是粘结，以便附加赋予该作为复合体的结构以耐久性作为并且进一步改善力和力矩的导入以及传递。在制造时可以特别是规定，设置至少一个密封件，用于不希望有树脂进入的区域的树脂阻挡，为此能够例如在合适的位置设置密封件例如O形圈形式。
在制造本发明的叶片接头时有利优选如此设置，即用于(优选在固定元件的固定之前和固定期间)定位至少一个固定元件的至少一个定位装置设置在叶片接头中。固定元件在此优选在叶片接头的制造期间以合适的方式定位和保持，直至它在叶片接头中是牢固的。为此优选基本上使用一种树脂注入技术或真空注射技术，从而固定元件能够被定位和保持，直至基本上大致套筒形的壳体形状的叶片接头或叶片接头件硬化并且由此固定元件被定位地固定。定位装置能够例如包含一个法兰，固定元件相对于该法兰密封。法兰能够例如也具有至少一个用于固定元件的配合部。
本发明的一个另外的进一步构成规定，定位装置布置在为树脂注入技术所需要的真空区域或负压区域的外部并且并不参与其密封并且为叶片接头设置的制造区域因此在一定意义上被自给自足地密封。特别是对此可以足够的是，例如通过从一个固定元件的接头侧的端侧直至下一个固定元件的端侧的密封桥，将它们之间的间隙向外密封，即特别是位于它们之间的间隔元件和位于间隔元件和固定元件的间隙，以及与外部的层压塑料层的间隙。
本发明的一个接下来的进一步构成规定，所述固定元件或每个固定元件总体上由金属制成。根据本发明的各元件有利地总体上由实心材料构成为块状的，从而它们可以更加简单制造、更好和更简单地定位、更好和更简单地固定、结合或被嵌入层压塑料并且更加稳定。
本发明的一个优选的实施方式的特征在于，使用在朝向转子叶片尖端的方向上逐渐缩小的固定元件和/或间隔元件，从而这些元件特别是在转子叶片的分布方向上更好地紧靠到和扎根在各层压塑料层之间。这能够通过形锁合成型还得到支持。这种逐渐缩小优选分别通过一个设置在径向内侧上的倾斜的侧面实现。
本发明的接下来的一个进一步构成规定，使用这样的固定元件，其具有螺栓孔用于导入连接元件和/或定位元件。
原则上固定元件可以具有凸出的构造，即例如业已具有螺栓用于将叶片接头与毂部连接，或者具有凹入的构造，即它如前述的优选的构造包含一个螺栓孔，或者它可以首先具有中性的构造并且在叶片接头的制造后例如利用螺纹刀具获得螺纹孔。凹入的形状然而出于结构和制造技术的原因是优选的。
为了将叶片接头固定在毂部上在所述优选存在的螺栓孔中可以拧入一个螺栓或例如所谓的T螺栓。在制造过程中螺栓孔优选用于固定元件的定位和保持，即通过在那儿导入一个定位芯体或类似件，其优选具有圆锥形状。为了可靠导入，螺栓孔可以在背对连接平面的端部上具有穿孔或沉割部，即例如不是本身构成为盲孔。此外沉割部减小可能出现的缺口应力。特别是必须在真空注射时规定，该螺栓孔被保护和密封，防止树脂进入。这能够通过基本上O形的与螺栓孔和定位芯体同轴的且与之隔开间距的密封件实现。
螺栓孔可以如业已所述具有一个内螺旋螺纹。其可以被切割或变形，以便特别是通过加入压力内应力来获得高的动态的强度。
首先考虑使用钢作为用于固定元件的金属。
本发明的一个另外的进一步构成带来特别的优点，即叶片接头预制成为作为以后待制造的转子叶片的部件，特别是作为内装件或附装件。特别是优选在一个自身的树脂注入模具中能够预制多个这种类型的构件，并且而后作为制成的构件在转子叶片制造时与转子叶片结合和与之连接，特别是嵌入一个用于转子叶片的树脂注入模具中。
如业已在之前多次提及，可以根据本发明规定，可以选择一个封闭的圆或一个部分圆、特别是半圆作为用于叶片接头的圆弧。
相应地，可以根据本发明规定，根据叶片接头的圆弧，转子叶片包含一个或多个这种类型的叶片接头，使得制成的转子叶片具有整圆的连接根部用于连接至毂部。
本发明的一个另外的进一步构成的特征在于，叶片接头从一个连接平面出发朝向转子叶片尖端方向关于一个圆弧轴线不对称地构成。特别是根据本发明可以有利地规定，叶片接头作为内装件或附装件在其自由的端部区域内业已提供用于转子叶片的或转子叶片的支承面形状或翼形状(Flügelform)的一部分。
本发明的另外的进一步构成规定，叶片接头在其制造时至少在一个部分区域中设有分离薄膜，所述分离薄膜在其重新撕脱后留下连续的但是粗糙的表面，该表面能够被进一步处理、特别是上漆。
对于用于风能设备的转子叶片的叶片接头本身要求被保护，其具有在一个圆弧上优选彼此等距地设置的多个固定元件，用于将叶片接头固定在一个毂部上，其在本发明的上述目的的解决方案中的特征在于，成块构成的固定元件设置在所述圆弧上并且利用间隔元件彼此隔开。由本发明的方案及其进一步构成得出的优点业已合理地充分利用之前的本发明的方法和其进一步构成进行阐述了。
此外和同样，用于风能设备的转子叶片的叶片接头的固定元件本身要求被保护，其在本发明的上述目的的解决方案中的特征在于在一个连接平面或与之平行的平面中基本上四边形的、优选大致矩形的横截面。
附图说明
由其得出本发明的其它特征的实施例在附图中示出，本发明的保护范围然而不限于这些实施例。附图示出：
图1沿着根据本发明的叶片接头的连接面或连接平面的剖视图；
图2根据本发明的固定元件的一个实施例沿着在附图3中以II-II表示的线的纵向剖视图；
图3根据图2的固定元件的俯视图；
图4在图2框起来的细节IV的放大图；
图5用于根据本发明的间隔元件的一个实施例的制造坯件的侧视图；以及
图6根据本发明的间隔元件的另外一个实施例的端视图。
具体实施方式
图1示出沿着根据本发明的叶片接头的连接面的剖视图。所示出的剖视图遵循一个部分圆。在该部分圆上设置多个根据本发明的固定元件1，固定元件在其示出的端视图中基本上大致正方形或块状地构成。每个固定元件1包含一个钻孔2，其具有内螺纹用于拧入螺栓或固定螺钉。在各两个固定元件1之间分别设置一个间隔元件4，在图1中示出间隔元件的两个实施例，即一个具有大致T形端面的第一实施例4a和一个具有大致马掌钉形状的端面的第二实施例4b。在间隔元件4和固定元件1之间分别保留一个间隙，其例如能够被填充树脂。
为了连接和固定由固定元件1和间隔元件4构成的边框(Kranz)，设置一个连接材料3(例如玻璃纤维材料)的一个内部层和一个外部层，该连接材料例如利用树脂浸透并且与其它所述的元件连接，例如借助于注入方法和注射方法。
图2中示出根据本发明的固定元件1的一个实施例沿着在附图3中以II-II表示的线的纵向剖视图。同样的构件如在其它的附图中以相同的附图标记表示。
在图2中特别是看到钻孔2的剖视图，以及一个较小的用于可能的配合螺钉的第二钻孔6。此外在图2中看到，固定元件1朝其自由端部方向优选沿着一个斜坡5逐渐缩小，该斜坡优选关于圆弧设置在固定元件1的径向内侧上。
图3示出根据图2的固定元件1的俯视图。
图4示出在图2框起来的细节IV的放大图。由图4可以看出，固定元件1借助于一个固定螺钉7用于将叶片接头固定在一个毂部上和/或也可能在制造叶片接头时固定在一个法兰状的保持部8上。在钻孔6中设置一个可能的配合螺钉以及可能的用于密封的环绕的槽9、10。
图5示出用于根据本发明的间隔元件4的一个实施例的制造坯件的侧视图。间隔元件4构成为细长的并且同样沿着斜坡5逐渐缩小。因此各两个间隔元件4点对称地由坯件中切出，如图所示，其中仅仅产生小的脚料11。类似的坯件同样也可以用于固定元件1。
图6示出间隔元件的一个端侧的第三实施例4c，其大致为双马掌钉形状的。相应地例如也可以观察到双T形的端视图。这种轮廓特别是考虑，当固定元件1具有T形的端面时，从而在间隔元件4和固定元件1构成的结构时更容易形成圆形。
Claims (29)
1.用于制造用于风能设备的转子叶片的叶片接头的方法，其具有设置在圆弧上的多个固定元件(1)，用于将叶片接头固定在一个毂部上，其特征在于，使用成块构成的固定元件(1)，并且固定元件(1)在一个连接平面或与之平行的平面中具有基本上大致四边形的横截面，并且所述固定元件设置在所述圆弧上且利用基本上条形的间隔元件(4a，4b)彼此隔开布置，所述间隔元件大致垂直于所述连接平面定向并且具有大致T形的或马掌钉形的或大致梯形的横截面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定元件是彼此等距地设置的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固定元件(1)的所述横截面是大致矩形的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固定元件(1)的所述横截面是正方形的。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，固定元件(1)的所述横截面是梯形的。
6.如上述权利要求1至5之一项所述的方法，其特征在于，各两个彼此相邻的固定元件利用一个间隔元件彼此隔开。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述梯形的横截面具有在圆弧径向内部的缩小侧。
8.如上述权利要求1至5之一项所述的方法，其特征在于，由固定元件和间隔元件组成的结构通过层压彼此连接。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，仅仅在所述结构的径向内侧上和在径向外侧上设置层压薄膜。
10.如上述权利要求1至5之一项所述的方法，其特征在于，至少一个固定元件和至少一个间隔元件通过在由它们构成的间隙中的树脂填充而彼此连接。
11.如上述权利要求1至5之一项所述的方法，其特征在于，选择一个封闭的圆或一个部分圆作为用于叶片接头的圆弧，并且根据叶片接头的圆弧，转子叶片包含一个或多个这种类型的叶片接头，使得制成的转子叶片具有整圆的连接根部用于连接至毂部。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述部分圆是半圆。
13.如上述权利要求1至5之一项所述的方法，其特征在于，叶片接头从一个连接平面出发朝向转子叶片尖端方向关于一个圆弧轴线不对称地构成。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，内装件或附装件在其自由的端部区域内业已提供一个支承面形状或翼形状的一部分。
15.如上述权利要求1至5之一项所述的方法，其特征在于，叶片接头在其制造时至少在一个部分区域中设有分离薄膜，所述分离薄膜在其重新撕脱后留下连续的但是粗糙的表面，该表面能够被进一步处理。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该表面能够被上漆。
17.用于风能设备的转子叶片的叶片接头，其具有在一个圆弧上设置的多个固定元件(1)，以用于将叶片接头固定在一个毂部上，其特征在于，成块构成的固定元件(1)设置在所述圆弧上并且利用基本上条形的间隔元件(4a，4b)彼此隔开，所述固定元件(1)在一个连接平面或与之平行的平面中具有基本上大致四边形的横截面，所述间隔元件大致垂直于所述连接平面定向并且具有大致T形的或马掌钉形的或大致梯形的横截面。
18.如权利要求17所述的叶片接头，其特征在于，所述固定元件是彼此等距地设置的。
19.如权利要求17所述的叶片接头，其特征在于，固定元件(1)的所述横截面是大致矩形的。
20.如权利要求17所述的叶片接头，其特征在于，固定元件(1)的所述横截面是正方形的。
21.如权利要求17所述的叶片接头，其特征在于，固定元件(1)的所述横截面是梯形的。
22.如上述权利要求17至21之一项所述的叶片接头，其特征在于，由固定元件和间隔元件组成的结构通过层压彼此连接。
23.如权利要求22所述的叶片接头，其特征在于，仅仅在所述结构的径向内侧上和在径向外侧上设置层压薄膜。
24.如上述权利要求17至21之一项所述的叶片接头，其特征在于，至少一个固定元件和至少一个间隔元件通过在由它们构成的间隙中的树脂填充而彼此连接。
25.如上述权利要求17至21之一项所述的叶片接头，其特征在于，叶片接头构成为圆弧形的，作为一个封闭的圆或一个部分圆，并且根据叶片接头的圆弧，转子叶片包含一个或多个这种类型的叶片接头，使得制成的转子叶片具有整圆的连接根部用于连接至毂部。
26.如权利要求25所述的叶片接头，其特征在于，所述部分圆是半圆。
27.如上述权利要求17至21之一项所述的叶片接头，其特征在于，叶片接头从一个连接平面出发朝向转子叶片尖端方向关于一个圆弧形状轴线不对称地构成，并且内装件或附装件在其自由的端部区域内业已提供一个支承面形状或翼形状的一部分。
28.如上述权利要求17至21之一项所述的叶片接头，其特征在于，叶片接头在其制造时至少在一个部分区域中借助于分离薄膜通过分离薄膜的重新撕脱而具有连续的但是粗糙的表面，该表面能够被进一步处理。
29.如权利要求28所述的叶片接头，其特征在于，该表面能够被上漆。
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