CN104832376A - 由预应力混凝土制成的叶片根部区段 - Google Patents
由预应力混凝土制成的叶片根部区段 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104832376A CN104832376A CN201510062772.2A CN201510062772A CN104832376A CN 104832376 A CN104832376 A CN 104832376A CN 201510062772 A CN201510062772 A CN 201510062772A CN 104832376 A CN104832376 A CN 104832376A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- root end
- hub
- axial end
- root
- blade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011513 prestressed concrete Substances 0.000 title abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 11
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 9
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 8
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007430 reference method Methods 0.000 description 1
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2280/00—Materials; Properties thereof
- F05B2280/30—Inorganic materials not otherwise provided for
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明涉及由预应力混凝土制成的叶片根部区段。用于风力涡轮的叶片的根部末端装置（100）包括：根部末端元件（101），其包括沿纵向长度（102）的第一轴向末端（103）和与第一轴向末端相反地设置的第二轴向末端（104）。第一轴向末端可联接到风力涡轮的毂（130）并且第二轴向末端可联接到叶片区段（120）以用于经由根部末端元件在毂和叶片区段之间传递压缩力。至少一个张力元件（105）在根部末端元件处被设置在第一轴向末端和第二轴向末端之间，其中张力元件包括第一固定区段和第二固定区段，以致第一固定区段可联接到风力涡轮的毂，并且第二固定区段可联接到叶片区段，以用于经由张力元件在毂和叶片区段之间传递张力。
Description
技术领域
本发明涉及用于风力涡轮的叶片的根部末端装置。此外，本发明涉及用于制造用于风力涡轮的叶片的方法。
背景技术
风力涡轮叶片主要由纤维增强的复合材料制成，该复合材料例如玻璃纤维增强的环氧树脂塑料或者碳纤维增强的环氧树脂塑料。
大多数产品在真空辅助树脂转移模塑技术（也被称为VARTM）中被生产。例如若干玻璃纤维织物在模具中被放置成堆。模具是闭合的并且借助于真空泵被抽空成低压。之后，液体树脂被灌注到模具腔内的层压堆并且静置固化。在固化之后，例如风力涡轮叶片的物品能够从模具被取出并且被精整。
叶片通常以单件被制成并且额外的材料被置于腹板部分结束所在的过渡区域内以及叶片区段从圆角形状（圆筒形部分）改变成翼型轮廓的叶片的叶片根部区段的区域内。在树脂注入过程中玻璃纤维浸润不足的情况下，通过手动铺放新玻璃纤维材料来修复叶片。此外，在非常大型且复杂的风力涡轮叶片的树脂转移模塑过程期间难以控制树脂注入。
在叶片的根部末端装置中，在圆筒形部分、叶片的空气动力形中间区段和末端叶片之间的力传递呈现复杂的应力形态，这通常导致裂纹和故障并且甚至导致事故。
发明内容
目标可以是提供一种坚固的根部末端装置。
这个目标是通过用于风力涡轮的叶片的根部末端装置、风力涡轮和用于制造用于风力涡轮的叶片的方法来实现的。
根据本发明的第一方面，描述了用于风力涡轮的叶片的根部末端装置。根部末端装置包括根部末端元件，其包括沿纵向长度的第一轴向末端和与第一轴向末端相反地设置的第二轴向末端。第一轴向末端可联接到风力涡轮的毂，并且第二轴向末端可联接到叶片区段，以用于经由根部末端元件在毂和叶片区段之间传递压缩力。根部末端装置进一步包括至少一个张力元件（例如张力杆或者张力线缆），其被设置在第一轴向末端和第二轴向末端之间在根部末端元件（具体地沿着叶片根部元件的整个长度）处，其中张力元件包括第一固定区段和第二固定区段，以致第一固定区段可联接到风力涡轮的毂，并且第二固定区段可联接到叶片区段，以用于经由张力元件在毂和叶片区段之间传递张力。
根据本发明的另一方面，提出一种风力涡轮。风力涡轮包括毂和叶片，该叶片包括叶片区段和如上所述的根部末端装置。根部末端元件的第一轴向末端联接到毂，并且第二轴向末端联接到叶片区段，以用于经由根部末端元件在毂和叶片区段之间传递压缩力。毂进一步被联接到张力元件的第一固定区段，并且另一叶片主体被进一步联接到张力元件的第二固定区段，以用于经由张力元件在毂和叶片区段之间传递张力。
具体地，第一固定区段和第二固定区段被成形以用于被联接到毂和这叶片区段，以致根部末端元件在毂和叶片区段之间可预张紧（即预加应力）。
根据本发明的另一方面，描述了一种用于制造用于风力涡轮的叶片的方法。根据该方法，提供根部末端元件，其包括沿纵向长度的第一轴向末端和与第一轴向末端相反地设置的第二轴向末端。第一轴向末端被联接到风力涡轮的毂，并且第二轴向末端被联接到叶片区段，以用于经由根部末端元件在毂和叶片区段之间可传递压缩力。至少一个张力元件在根部末端元件处被设置在第一轴向末端和第二轴向末端之间。张力元件包括第一固定区段和第二固定区段。第一固定区段被联接到风力涡轮的毂，并且第二固定区段被联接到叶片区段，以致能够经由张力元件在毂和叶片区段之间可传递张力。
风力涡轮包括容纳风力涡轮发电机的机舱。风力涡轮发电机的旋转轴被连接到安装有风力涡轮的叶片的可旋转毂。
作用在叶片上的风力进一步导致每个叶片的弯曲。作用在叶片的根部末端装置处的弯曲和相应弯曲力矩导致在根部末端装置的一侧处的张紧和在根部末端装置的相反侧处的压缩。这导致叶片的根部末端装置具有复杂应力。
通过本发明的方法，风力涡轮的叶片包括形成叶片的根部末端区段的上述根部末端装置。根部末端装置被联接到叶片区段。叶片区段包括例如叶片的中间部分和/或自由端。此外，叶片区段例如具有空气动力学轮廓。空气动力学轮廓限定空气动力学主体的形状，如果空气沿空气动力学主体的表面流动则其适于产生升力。空气动力学轮廓包括例如前边缘（鼻部）（其中空气对着主体流动）以及后边缘（空气由此流动离开主体）。
根部末端装置进一步适于被联接到风力涡轮的毂。换言之，根部末端装置形成在毂和叶片的（空气动力学轮廓的）叶片区段之间的过渡元件。
根据本发明的根部末端装置包括根部末端元件，其根据本发明的示例性实施例例如包括管状中空形状。根部末端元件沿着纵向长度延伸，该纵向长度限定具体地从毂到叶片的尖端的方向。
根部末端元件包括第一轴向末端和第二轴向末端。第一轴向末端（根部末端元件使用其可联接到毂）可以包括圆形横截面，其中在第二轴向末端（根部末端元件使用其可联接到叶片区段）处的横截面包括椭圆形横截面（即适应于叶片区段的空气动力学轮廓）。
另外，根部末端装置包括一个张力元件或者多个张力元件，其被设置且（例如可滑动地）联接到根部末端元件。张力元件可以是张力杆或者张力线缆。张力杆比（例如，柔性）张力线缆更硬。在张力元件的相应相反末端，相应的张力元件包括第一和第二固定区段。固定区段适于分别被联接且固定到毂和叶片区段。此外，固定区段被成形为使得张力元件分别空间上固定到毂和叶片区段，以致在毂和叶片区段之间可以传递张力。此外，张力元件可以沿朝向毂的方向拉动叶片区段。因此，张力元件可以将叶片区段压抵于根部末端元件的第二轴向末端并且将根部末端元件压抵于毂。这导致：通过将张力元件固定到毂和叶片区段，根部末端元件可以在毂和叶片区段之间被预加应力。
另外，这导致（几乎所有的）压缩力经由被夹持在毂和叶片区段之间的根部末端元件从叶片区段被传递到毂。否则，这进一步导致（几乎所有的）张力经由被第一固定区段固定到毂且被第二固定区段固定到叶片区段的至少一个张力元件从叶片区段被传递到毂。因此，在本发明的示例性实施例中，所述至少一个张力元件被联接到毂和叶片区段，以致根部末端元件在毂和叶片区段之间被预加应力。
根据另一示例性实施例，第一固定区段沿着纵向长度从第一轴向末端突出且/或其中第二固定区段沿着纵向长度从第二轴向末端突出。例如，毂和/或叶片区段分别包括接收孔以用于接收张力元件的相应突出固定区段。
根据另一示例性实施例，第一固定区段和/或第二固定区段包括外部螺纹或者内部螺纹。毂和/或叶片区段分别包括例如螺纹孔，以致在毂、张力元件和叶片区段之间产生螺接连接和固定以用于在彼此之间传递张力。
大体而言，根部末端元件可以由包括比张力元件的材料更高抗压缩强度的材料制成。此外，根据末端元件的材料可以包括比张力元件的材料更小的抗拉强度。
根据另一示例性实施例，根部末端元件由混凝土材料制成。例如，混凝土可以是混凝土M40，具体是来自公司DensitD的Ducorit D4或者来自公司Novacem的低CO2水泥（低碳镁硅酸盐水泥）。
根据另一示例性实施例，张力元件由钢材料或增强塑料材料制成，例如螺栓钢（8.8）、玻璃增强塑料（GRP）、玻璃纤维增强塑料（GFRP）、环氧树脂或者玻璃增强环氧树脂（GRE）或者聚亚安酯材料。
在下表中，给出了根部末端元件和张力元件的上述材料的示例性抗压缩和抗拉强度值：
| 材料 | 抗压缩强度 [MPa] | 抗拉强度 [MPa] | 密度 [g/cm3] |
| Densit Ducorit D4 | 200 | 10 | 2.7 |
| 混凝土M40 | 40 | 4 | 2.5 |
| Novacem（低CO2水泥）) | 40 - 60 | - | - |
| 螺栓钢（8.8） | - | 800 | 7.8 |
| 玻璃纤维 | - | 2200 | 2.6 |
| 环氧树脂 | - | 70 | 1.2 |
| 玻璃增强环氧树脂-GRE（复合材料） | ~ 700 | ~ 1000 | 2.0 |
根据另一示例性实施例，根部末端元件包括在第一和第二轴向末端之间延伸的凹槽，其中张力元件被设置在凹槽内。张力元件例如在凹槽内与根部末端装置松动接触或摩擦接触，以致在张力元件和根部末端元件之间可以产生相对运动/滑动。
根据另一示例性实施例，（管状）根部末端元件包括内表面，其中凹槽被形成在该内表面内。
根据另一示例性实施例，根部末端元件包括外表面，其中凹槽被形成在该外表面内。
根据另一示例性实施例，根部末端元件包括在第一轴向末端和第二轴向末端之间延伸的通孔（即通路或通道），其中张力元件被设置在该通孔内。
为了容易进行移除，预应力张力元件能够位于在根部末端元件的外侧（外表面）上的纵向腔（凹槽或通孔）内或者在根部末端元件的内侧（内表面）上的腔（凹槽或通孔）内。因此，张力元件可拆卸地设置在腔（凹槽或者通孔）内。
根据另一示例性实施例，根部末端元件包括在第一轴向末端和第二轴向末端之间延伸的壳。壳包括维修开口，通过该维修开口可接近张力元件。
为了移除，可以例如通过根部末端元件蒙皮（壳）内的小舱口（维修开口）从内侧根部腔（凹槽、通孔）取出张力元件。例如，要被更换的张力元件可以被推入毂中半途且然后通过维修开口被拉出。但是，也可以通过根部末端元件的第一轴向末端和第二轴向末端将张力元件拉出或推离腔（凹槽、通孔）。
根据另一的示例性实施例，根部末端装置包括空气动力学元件以用于改进（例如偏转）沿空气动力学元件流动的气流，其中空气动力学元件被安装到根部末端元件。空气动力学元件可以具有空气动力学轮廓。此外，空气动力学元件可以是轻质材料而没有在毂和叶片区段之间传递张力或压缩力。
总而言之，叶片根部元件例如以高强度混凝土（例如Densit或者Novacem“低碳”水泥）被铸造。高强度混凝土具有大的抗压缩强度并且因此传递由叶片的弯曲力矩所产生的压缩力。因为混凝土材料具有小的抗拉强度，所以张力元件被设置成延伸通过叶片根部元件的整个长度。根部末端元件可以包括全部叶片长度的近似20%至30%。当张力元件可以被预紧时，所有张力均可以由这些张力元件来处理。混凝土主体（根部末端元件）可以仅传递压缩应力。
因为每个张力元件均将叶片毂连接于中心叶片部分（叶片区段），所以根部末端元件仅用作在毂和叶片区段之间的压缩部分。
因为张力元件可以例如比大约10米更长，所以张力元件会是昂贵和笨重的。因此，张力元件可以被制造成玻璃纤维增强环氧树脂杆或管。在张力元件（或管）的每个末端处，螺纹钢筒可以被胶粘到（例如玻璃纤维）张力元件上以用于形成第一和/或第二固定区段。钢筒能够具有内部或者外部螺纹。
如上所述，张力元件可以被取出并更换。张力元件可以被放置在叶片根部元件外侧上的纵向腔（凹槽）内和可以从外部可见。替代性地，张力元件可以被放置在叶片根部元件内侧上的纵向腔（凹槽）内，其中叶片根部壳中的小舱口（维修开口）允许取出张力元件。此外，张力元件可以延伸通过根部末端元件中的通孔并且被移动到叶片区段且穿过例如叶片根部元件的壳内的小舱口（维修开口）。
根据本发明，因为叶片根部元件可以以单件被铸造并且然后用张力元件被预加应力，所以内部预铸造部分不需要表面处理。
长的张力元件由于其长度而具有良好的疲劳特性。张力元件张紧将保持多年不变，且一旦被预加应力则几乎不需要检查。
在没有纵向腹板的情况下，叶片区段的纤维增强壳结束于根部区域内。所有的张力由长的张力元件处理。所有的压缩力由单件铸造混凝土部分处理。
因为叶片根部元件可以在简单模具中由例如混凝土铸造，所以不必要放置增强纤维，以致制造过程在时间上缩短了和在成本上降低了。
因为张力负荷沿着全部通过根部末端元件的纵向张力元件，所以在根部末端元件的第一轴向末端的后缘处的过渡区域内预期不产生裂纹。
张力元件可以是长的张力杆或张力线缆，其由钢或玻璃增强塑料制成。可以通过经由单个钢或甚至经由芳纶/凯夫拉绳来拉动张力元件从而获得预应力。可以由安装在根部末端元件的末端处或在毂处和在例如叶片区段内的另一端处的滑轮或线轴来驱动绳。因此，来自预应力绳的张力将叶片区段、根部末端元件和毂一起压在叶片根部元件的每侧上。
应该注意到，已经参考不同主题描述了本发明实施例。具体地，已经参考方法权利要求描述了一些实施例，而已经参考产品权利要求描述了另一些实施例。但是，除非另有提示，否则本领域的技术人员将从上述和下述描述中得出，属于一种主题类型的特征的任意组合以及涉及不同主题的特征之间的任意组合（具体地，产品权利要求的特征和方法权利要求的特征之间的任意组合）被认为被本申请所公开。
附图说明
本发明的上述方面和其他方面从下面描述的实施例的示例中将被显而易见到，并且将参考实施例的示例进行解释。此后，将参考实施例的示例更加具体地描述本发明，但是本发明不限于这些示例。
图1示意性示出根据本发明的示例性实施例的毂、根部末端装置和叶片区段，
图2A至2C示意性示出根据本发明的示例性实施例的图1的根部末端装置，
图3A至3C示意性示出根据本发明的示例性实施例的张力元件的示例性实施例，
图4示意性示出根据本发明的示例性实施例的包括在外表面处的凹槽的根部末端元件的壳，以及
图5示意性示出根据本发明的示例性实施例的包括在内表面处的凹槽的根部末端元件的壳。
具体实施方式
附图中的图示是示意性形式。应该注意在不同附图中，类似或相同的元件具有相同的附图标记。
图1示意性示出根据本发明的示例性实施例的毂130、根部末端装置100和叶片区段120。根部末端装置100包括根部末端元件101，其包括沿纵向长度102的第一轴向末端103和与第一轴向末端103相反地设置的第二轴向末端104。第一轴向末端103可联接到风力涡轮的毂130，并且第二轴向末端104可联接到叶片区段120，以用于经由根部末端元件101在毂130和叶片区段120之间传递压缩力。至少一个张力元件（例如张力杆或张力线缆）被设置在根部末端元件101处位于第一轴向末端103 和第二轴向末端104之间。其中张力元件105包括第一固定区段106和第二固定区段107，以致第一固定区段106可联接到风力涡轮的毂130，并且第二固定区段107可联接到叶片区段120，以用于经由张力元件105在毂130和叶片区段120之间传递张力。
风力涡轮包括容纳风力涡轮发电机的机舱。风力涡轮发电机的旋转轴被连接到安装有风力涡轮的叶片的可旋转毂130。作用在叶片上的风力分别导致毂130和旋转轴的旋转。作用在叶片上的风力进一步导致每个叶片的弯曲。作用在叶片的根部末端装置100处的弯曲和相应弯曲力矩导致在根部末端装置100的一侧处的张紧和在根部末端装置100的相反侧处的压缩。这导致对于叶片的根部末端装置100来说的复杂应力。
根部末端装置100被联接到叶片区段120。叶片区段120包括例如叶片的中间部分和/或自由端。此外，叶片区段120例如具有空气动力学轮廓。空气动力学轮廓限定空气动力学主体的形状，如果空气沿空气动力学主体的表面流动则其适于产生升力。空气动力学轮廓包括例如前边缘（鼻部）（其中空气对着主体流动）以及后边缘（空气由此流动离开主体）。
根部末端装置100进一步适于被联接到风力涡轮的毂130。换言之，根部末端装置100形成在毂130和叶片的（空气动力学轮廓的）叶片区段120之间的过渡元件。
根部末端装置100包括根部末端元件101，其包括例如如图2中更具体示出的管状中空形状。根部末端元件101沿着纵向长度102延伸，该纵向长度102限定具体地从毂130到叶片的尖端的方向。
另外，根部末端装置100包括一个张力元件105或者多个张力元件105，其被设置且（例如可滑动地）联接到根部末端元件101。为了简明，在图1中多个张力元件105中的仅一个被标注有相应的附图标记。
张力元件105可以是张力杆或者张力线缆。张力杆比（例如，柔性的）张力线缆更硬。在张力元件101的相对于纵向长度102的相应相反末端处，相应的张力元件105包括第一和第二固定区段106、107。固定区段106、107适于分别被联接且固定到毂130和叶片区段120。此外，固定区段106、107被成形成使得张力元件105分别空间上固定到毂130和叶片区段120，以致在毂130和叶片区段120之间可以传递张力。此外，张力元件105可以沿朝向毂130的方向拉动叶片区段120。因此，张力元件105将叶片区段120压抵于根部末端元件101的第二轴向末端104并且将根部末端元件101压抵于毂120。这导致：通过张力元件105到毂130和叶片区段120的固定，根部末端元件101可以在毂130和叶片区段120之间被预加应力。
这导致压缩力经由被夹持在毂130和叶片区段120之间的根部末端元件101而从叶片区段120被传递到毂130。否则，经由被第一固定区段106固定到毂130且被第二固定区段107固定到叶片区段120的至少一个张力元件105，张力从叶片区段120被传递到毂130。
如图1所示，第一固定区段106沿着纵向长度102从第一轴向末端103突出，且第二固定区段107沿着纵向长度102从第二轴向末端104突出。例如，毂130和/或叶片区段120分别包括接收孔，以用于接收张力元件105的相应突出固定区段106、107。
根部末端元件101由相对于张力元件105的材料来说具有更高抗压缩强度的材料制成。此外，根部末端元件101的材料可以具有比张力元件105的材料更小的抗拉强度。
例如，根部末端元件101由混凝土材料制成。张力元件105可以由钢材料或者增强塑料材料制成。
为了容易进行移除，预应力张力元件105可以位于在根部末端元件101的外侧（外表面403（见图4））上的纵向腔（凹槽401（见图4或图5））或通孔（见图2B、图2C）内或者在根部末端元件101的内侧（内表面402（见图4））上的腔内。因此，张力元件105可拆卸地设置在腔内。
如图1所示，根部末端元件101包括在第一轴向末端103和第二轴向末端104之间延伸的壳。壳包括维修开口109，通过该维修开口109可接近张力元件105。此外，壳可以包括多个维修开口109，其中每个维修打开109被指定给一个相应张力杆105。
为了移除，可以例如通过根部末端元件蒙皮（壳）内的小舱口（维修开口109）从内侧根部腔取出张力元件105。例如，要被更换的张力元件105可以沿朝毂130的方向被推到半途且然后通过维修开口190被拉出。
根部末端装置100包括空气动力学元件108以用于改进气流，其中空气动力学元件108被安装到根部末端元件101。空气动力学元件108可以具有适应于叶片区段120的空气动力学轮廓。
图2A至图2C示意性示出了图1的根部末端装置100，其中在图2B中示出了叶片根部元件101在第一轴向末端103处的横截面，并且其中图2C示出了叶片根部元件101在第二轴向末端104处的横截面。
第一轴向末端103（根部末端元件101利用其可联接到毂130）包括圆形横截面，其中在第二轴向末端104（根部末端元件101利用其可联接到叶片区段120）处的横截面包括椭圆形横截面（即适应于叶片区段120的空气动力学轮廓）。
在图2A至图2C所示的示例性实施例中，根部末端元件101包括在第一轴向末端103和第二轴向末端104之间延伸的多个通孔201（即通路或通道），其中张力元件105被设置在通孔201内。
此外，示出了空气动力学元件108形成在根部末端元件101的第二轴向末端104处的后缘部分。空气动力学元件108可以不由混凝土形成而是可以由轻质（例如增强塑料）材料形成，或者也可以由混凝土形成。
图3A至图3C示意性示出了张力元件105的示例性实施例，例如张力杆。第一固定区段106和/或第二固定区段107包括例如外部螺纹或者内部螺纹。毂130和/或叶片区段120分别包括例如母螺纹和螺纹孔，以致在毂130、张力元件105和叶片区段120之间产生螺接连接和固定以用于在彼此之间传递张力。
在图3A中，张力元件105可以是张力杆，其中张力杆的相应固定区段106、107包括杆外部螺纹301。
在图3B中，张力元件105可以是纤维玻璃增强塑料杆或管，其中例如钢元件（例如护套）的螺纹元件302被固定（例如胶粘）到固定区段106、107上。
在图3C中，张力元件105可以由钢或增强塑料材料制成，其中具有内侧螺纹或外侧螺纹的衬套303被固定（例如胶粘或焊接）到固定区段106、107上。
图4和图5示出了根部末端元件101的壳，其中凹槽401在第一和第二轴向末端103、104之间延伸。张力元件105被设置在凹槽401内。张力元件105例如在凹槽401内侧与根部末端元件100摩擦接触或松动接触，以致在张力元件105和根部末端元件101之间可以产生相对运动/滑动。
在图4中，根部末端元件101包括内表面402和外表面403，其中凹槽401被形成在内表面402内。
在图5中，凹槽401被形成在外表面403内。
应该注意到，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。同样，与不同实施例相关的元件可以相结合。还应该注意到，权利要求中的附图标记不意味着限制权利要求的范围。
Claims (15)
1. 一种用于风力涡轮的叶片的根部末端装置（100），所述根部末端装置（100）包括：
根部末端元件（101），其包括沿纵向长度（102）的第一轴向末端（103）和与所述第一轴向末端（103）相反地设置的第二轴向末端（104），其中所述第一轴向末端（103）可联接到所述风力涡轮的毂（130），并且所述第二轴向末端（104）可联接到叶片区段（120），以用于经由所述根部末端元件（101）在所述毂（130）和所述叶片区段（120）之间传递压缩力，以及
至少一个张力元件（105），其被设置在所述根部末端元件（101）处位于所述第一轴向末端（103）和所述第二轴向末端（104）之间，
其中所述张力元件（105）包括第一固定区段（106）和第二固定区段（107），以致所述第一固定区段（106）可联接到所述风力涡轮的所述毂（130），并且所述第二固定区段（107）可联接到所述叶片区段（120），以用于经由所述张力元件（105）在所述毂（130）和所述叶片区段（120）之间传递张力。
2. 根据权利要求1所述的根部末端装置（100），
其中所述第一固定区段（106）沿着所述纵向长度（102）从所述第一轴向末端（103）突出，且/或
其中所述第二固定区段（107）沿着所述纵向长度（102）从所述第二轴向末端（104）突出。
3. 根据权利要求1或2所述的根部末端装置（100），
其中所述第一固定区段（106）和/或所述第二固定区段（107）包括外部螺纹或者内部螺纹。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）由混凝土材料制成。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的根部末端装置（100），
其中所述张力元件（105）由钢材料或者增强塑料材料制成。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）包括管状形状。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）包括在第一和第二轴向末端（104）之间延伸的凹槽，以及
其中所述张力元件（105）被设置在所述凹槽内。
8. 根据权利要求7所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）包括内表面，并且
其中所述凹槽被形成在所述内表面内。
9. 根据权利要求7所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）包括外表面，并且
其中所述凹槽被形成在所述外表面内。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）包括在所述第一轴向末端（103）和所述第二轴向末端（104）之间延伸的通孔（201），并且
其中所述张力元件（105）被设置在所述通孔内。
11. 根据权利要求1-10中任一项所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）包括在所述第一轴向末端（103）和所述第二轴向末端（104）之间延伸的壳，并且
其中所述壳包括维修开口（109），通过该维修开口可接近所述张力元件（105）。
12. 根据权利要求1-11中任一项所述的根部末端装置（100），进一步包括
用于改进气流的空气动力学元件（108），
其中所述空气动力学元件（108）被安装到所述根部末端元件（101）。
13. 一种风力涡轮，包括：
毂（130），和
叶片，所述叶片包括叶片区段（120）和根据权利要求1-12中任一项所述的根部末端装置（100），
其中所述根部末端元件（101）的所述第一轴向末端（103）联接到所述毂（130）并且所述第二轴向末端（104）联接到所述叶片区段（120），以用于经由所述根部末端元件（101）在所述毂（130）和所述叶片区段（120）之间传递压缩力，并且
其中所述毂（130）进一步被联接到所述张力元件（105）的所述第一固定区段（106），并且另一叶片主体被进一步联接到所述张力元件（105）的所述第二固定区段（107），以用于经由所述张力元件（105）在所述毂（130）和所述叶片区段（120）之间传递张力。
14. 根据权利要求13所述的风力涡轮，
其中所述张力元件（105）被联接到所述毂（130）和所述叶片区段（120），以致所述根部末端元件（101）在所述毂（130）和所述叶片区段（120）之间被预加应力。
15. 一种用于制造用于风力涡轮的叶片的方法，该方法包括：
提供根部末端元件（101），所述根部末端元件包括沿纵向长度（102）的第一轴向末端（103）和与所述第一轴向末端（103）相反地设置的第二轴向末端（104），
将所述第一轴向末端（103）联接到所述风力涡轮的毂（130），并且将所述第二轴向末端（104）联接到叶片区段（120），以致经由所述根部末端元件（101）在所述毂（130）和所述叶片区段（120）之间可传递压缩力，
在所述根部末端元件（101）处在所述第一轴向末端（103）和所述第二轴向末端（104）之间设置至少一个张力元件（105），
其中所述张力元件（105）包括第一固定区段（106）和第二固定区段（107），并且
将所述第一固定区段（106）联接到所述风力涡轮的所述毂（130）并且将所述第二固定区段（107）联接到所述叶片区段（120），以致能够经由所述张力元件（105）在所述毂（130）和所述叶片区段（120）之间可传递张力。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP14154236.5A EP2905464A1 (en) | 2014-02-07 | 2014-02-07 | Blade root section made of prestressed concrete |
| EP14154236.5 | 2014-02-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104832376A true CN104832376A (zh) | 2015-08-12 |
Family
ID=50064490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510062772.2A Pending CN104832376A (zh) | 2014-02-07 | 2015-02-06 | 由预应力混凝土制成的叶片根部区段 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150226180A1 (zh) |
| EP (1) | EP2905464A1 (zh) |
| CN (1) | CN104832376A (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2945032C (en) * | 2014-04-07 | 2020-10-20 | Wobben Properties Gmbh | Rotor blade for a wind turbine |
| DE102015117437A1 (de) * | 2015-10-14 | 2017-04-20 | Wobben Properties Gmbh | Windenergieanlagen-Rotorblatt und Verfahren zum Herstellen eines Windenergieanlagen-Rotorblattes |
| US10626847B2 (en) * | 2017-01-05 | 2020-04-21 | General Electric Company | Method for manufacturing a wind turbine rotor blade root section with pultruded rods and associated wind turbine blade |
| EP3483428A1 (de) | 2017-11-08 | 2019-05-15 | Nordex Energy GmbH | Mittel zur erhöhung der biegesteifigkeit von tragenden komponenten einer windenergieanlage |
| DE102018103344A1 (de) * | 2018-02-14 | 2019-08-14 | Wobben Properties Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines geteilten Rotorblatts und Rotorblatt |
| PT3712424T (pt) * | 2019-03-21 | 2023-10-27 | Siemens Gamesa Renewable Energy As | Pá de turbina eólica e turbina eólica |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4915590A (en) * | 1987-08-24 | 1990-04-10 | Fayette Manufacturing Corporation | Wind turbine blade attachment methods |
| US7393184B2 (en) * | 2005-11-10 | 2008-07-01 | General Electric Company | Modular blades and methods for making same |
| DE102006022279B4 (de) * | 2006-05-11 | 2016-05-12 | Aloys Wobben | Rotorblatt für eine Windenergieanlage |
| ES2367933B1 (es) * | 2008-04-09 | 2012-09-17 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Extensor de la raíz de pala. |
| ES2371403B1 (es) * | 2008-10-16 | 2012-11-21 | Gamesa Innovation & Technology S.L. | Extensor de raíz de pala para un aerogenerador. |
-
2014
- 2014-02-07 EP EP14154236.5A patent/EP2905464A1/en not_active Withdrawn
- 2014-12-30 US US14/585,920 patent/US20150226180A1/en not_active Abandoned
-
2015
- 2015-02-06 CN CN201510062772.2A patent/CN104832376A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2905464A1 (en) | 2015-08-12 |
| US20150226180A1 (en) | 2015-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104832376A (zh) | 由预应力混凝土制成的叶片根部区段 | |
| EP2363599B2 (de) | Rotorblatt für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts | |
| EP1832733B1 (de) | Einlaufkonus aus einem Faserverbundwerkstoff für ein Gasturbinenwerk und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| US8753092B2 (en) | Rotor blade for a wind turbine and methods of manufacturing the same | |
| US9920630B2 (en) | Wind turbine blade with transition region | |
| EP3019316B1 (en) | Method and tools for manufacturing a wind turbine blade | |
| DE102011054871A1 (de) | Holmgurtanordnung für ein Rotorblatt einer Windkraftanlage | |
| DE102007036917A1 (de) | Rotorblatt für Windkraftanlagen, insbesondere für schwimmende Windkraftanlagen, sowie Windkraftanlage mit einem Rotorblatt | |
| US20160040651A1 (en) | Methods of manufacturing rotor blades of a wind turbine | |
| CN106471246B (zh) | 用于空气动力学壳体扩展件的附接的型材楔形件 | |
| EP2617555B1 (en) | Wind turbine rotor blade with trailing edge comprising rovings | |
| PL1956235T3 (pl) | Łopata dla turbiny wiatrowej | |
| JP2022538402A (ja) | 一体型引抜成形複合プロファイルおよびその製造方法 | |
| DE102007026453A1 (de) | Mehrzellige Verbundstruktur mit Wagenradprofil für Achsen und Wellen | |
| US20140127028A1 (en) | Rotor for a Wind Turbine | |
| CN108799315A (zh) | 车用复合材料传动轴及其制备方法 | |
| CN106574602B (zh) | 加强的风力涡轮机叶片部件 | |
| CN106795855A (zh) | 风能设备转子叶片 | |
| CN108883588B (zh) | 用于风轮机叶片的嵌入元件 | |
| DE102006047413B4 (de) | Zylinder aus Faserverbundwerkstoff mit metallischen Flanschkomponenten sowie Verfahren zur Herstellung | |
| CN108394154A (zh) | 杆状复合构件 | |
| CN116917138A (zh) | 由纤维-塑料复合体制成的辐条星形件 | |
| CN210372846U (zh) | 一种应用于复合材料与金属共固化结构 | |
| CN115038861B (zh) | 风力涡轮机叶片 | |
| CN116601384A (zh) | 具有抗屈曲翼梁帽的风力涡轮机叶片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150812 |