CN106164481A - 用于将锯齿状后缘安装在转子叶片的叶片后缘上的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将锯齿状后缘(6)安装在风能设备的转子叶片(1)的叶片后缘(2)上的方法，所述转子叶片具有压力侧(14)和抽吸侧(12)。该方法包括如下步骤：将锯齿状后缘(6)借助紧固部段设置在叶片后缘(2)的表面(10)上，并且将锯齿状后缘(6)在紧固部段的区域中借助于粘接剂紧固在转子叶片(1)上，其中锯齿状后缘(6)设置在抽吸侧(12)上，并且附加地通过将用于覆盖的材料条带(18)安装在压力侧(14)上来固定，并且将材料条带(18)在压力侧(14)和锯齿状后缘(6)上设置成，使得所述材料条带覆盖在叶片后缘(2)和锯齿状后缘(6)之间的过渡部，或者其中将锯齿状后缘(6)设置在压力侧(14)上，并且附加地通过将用于覆盖的材料条带(18)安装在抽吸侧(12)上来固定，并且将材料条带(18)在抽吸侧(12)和锯齿状后缘(6)上设置成，使得所述材料条带覆盖在叶片后缘(2)和锯齿状后缘(6)之间的过渡部。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将锯齿状后缘安装在风能设备的转子叶片上的方法。此外，本发明涉及这种锯齿状后缘以及一种具有这种锯齿状后缘的转子叶片。本发明还涉及一种具有至少一个转子叶片的风能设备，所述转子叶片具有锯齿状后缘。
背景技术
用于风能设备、尤其所谓的水平轴式风能设备的转子叶片的锯齿状后缘是已知的。所述锯齿状后缘在转子叶片的叶片后缘上至少设置在一个部段中，并且随后在那里基本上形成转子叶片的后缘。该新型的后缘、即该锯齿状后缘因此实现尤其具有长的尖形的锯齿的锯齿轮廓，由此在该区域中影响空气动力学性能。对于这种锯齿状后缘，通常也使用术语“锯齿状突起”。
已经表明，这种锯齿状突起能够正面地影响转子叶片的空气动力学性能，使得如今越来越多的转子叶片构成有这种锯齿状突起。对于较老的风能设备而言期望对其进行改装。在其后缘的区域中具有在内部沿着后缘伸展的空腔的转子叶片中，能够将空腔锯开并且将这种锯齿状后缘插入到由此形成的开口中。另一可能性在于：锯齿形的后缘被设计为大致V形的型材，以便其借助V形的开口插到转子叶片的当前的后缘上。该当前的后缘对此必须相应地在压力侧和抽吸侧进行铣削，以便实现与该型材相匹配。例如，德国专利申请DE197 43 694A1在图1中示出这种V形的型材，当然并非用于锯齿状后缘，而是用于没有锯齿的后缘。
如果不存在所描述的前提、如纵向伸展的空腔，或者尤其出于成本和时间原因应将用于改装这种锯齿状后缘的耗费保持得低，那么上述用于改装的方法是不利的。
因此，本发明基于如下目的：消除上述问题中的至少一个。特别地，应寻找一种尽可能简单且成本适宜的变型形式，以在转子叶片上改装锯齿状后缘。至少应提出一种对如今已知的解决方案的替选方案。
德国专利和商标局在本PCT申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 197 43694 A1、DE 10 2008 007 908 A1、DE 10 2011 052 930 A1、DE 10 2012 109 989 A1、EP 2667 019 A2和WO 2014/048 437 A1。
发明内容
根据本发明，提出一种根据权利要求1的方法。因此，将锯齿状后缘用作为可安置的构件，所述构件具有紧固部段并且当然还具有锯齿部段。紧固部段基本上也形成共同的基底或共同的基底的一部分，经由所述基底将各个锯齿彼此连接。
借助紧固部段，锯齿状后缘、即所述构件随后紧固在叶片后缘的表面上。锯齿状后缘在该紧固部段的区域中在转子叶片上的紧固借助于粘接剂来进行。在这方面，锯齿状后缘能够以简单的方式和方法进行设置和紧固。
在此，锯齿状后缘设置和紧固在转子叶片的抽吸侧上。补充于此，用于覆盖的材料条带设置在压力侧上，以便由此附加地固定锯齿状后缘。该材料条带设置在压力侧上且关于锯齿状后缘设置成，使得所述材料条带覆盖叶片后缘和锯齿状后缘之间的过渡部。在此，叶片后缘是当前的后缘，即在安置锯齿状后缘之前的后缘。通过这种覆盖，不仅在锯齿状后缘与抽吸侧之间，而且在锯齿状后缘与压力侧之间形成牢固的连接。因此，用于覆盖的材料条带实现附加的稳定，并且该材料条带连同锯齿状后缘一起基本上形成V形的结构。那么，该V形的结构看上去基本上如从后部安置到叶片后缘上。
替选地，锯齿状后缘也能够安置在压力侧上并且相应地借助材料条带进一步固定在抽吸侧上，如上面关于压力侧所描述的那样。但是通常，当所述锯齿状后缘设置在抽吸侧上并且基本上尤其抽吸侧的表面朝后延长时，锯齿状后缘更好地匹配于叶片的流动性能。
优选地，借助于双面粘接带将锯齿状后缘紧固在叶片后缘的叶片表面上。因此，在锯齿状后缘和叶片表面之间的粘接能够以简单的方式和方法通过设置双面粘接带来实现。在此，认识到：使用双面粘接带能够实现期望的稳定性。一方面认识到：叶片表面和锯齿状后缘的紧固部段的表面极其平坦和扁平地构成，并且也整体实现大的面积。由于该大的面积，通过使用双面粘接带实现整体上强的附着。此外，通过使用双面粘接带提供均匀厚的粘接层。这也考虑如下已知的事实：在此将两个大的平坦的表面彼此粘接。
优选地，材料条带是形状稳定的，尤其构成为塑料型材。在此，所述材料条带能够匹配于在转子叶片和锯齿状后缘之间的过渡区域的形状。由此，不仅实现将锯齿状后缘固定且更好地紧固在转子叶片上，而且也实现稳定锯齿状后缘。这对于避免振动也能够起到正面的影响。
根据一个实施方式提出：材料条带借助于粘接剂、尤其双面粘接带粘接成覆盖叶片后缘和锯齿状后缘之间的过渡部。基本上，材料条带在此直接地安置在该过渡区域上，并且与叶片后缘还有锯齿状后缘粘接。即使使用双面粘接带，在此也能够分别为相应的区域设有双面粘接带，即一个用于紧固在叶片后缘上和一个用于紧固在锯齿状后缘上。替选地，也能够设有唯一的双面粘接带。这也包括，必要时将双面粘接带的长度分割，例如以米间距分割。因此，材料条带在此尽可能精确匹配地装入到该过渡区域中。在此要注意的是：在叶片后缘和锯齿状后缘之间的该过渡区域构成基本上有角度的。所述材料条带优选刚好匹配于该有角度的过渡部。
粘贴也能够借助于填料进行。通过该填料能够填充过渡部的一部分并且填料能够在安置材料条带时也用作为补偿料。此外，也能够在材料条带的棱边的区域中执行填塞，以便在那里补偿甚至小的阶梯部，即从材料条带到锯齿状后缘的或转子叶片的相应的表面的过渡部。
替选于或除了使用填料，能够使用持久弹性的PU密封料(例如Terostat MS 930)。持久弹性的PU密封料能够正如上述填料那样使用。
优选地，材料条带在转子叶片上的紧固能够与材料条带在锯齿状后缘的紧固不同。该不同尤其能够在于使用不同的粘接剂。这也包括在此同样起粘接剂作用的不同的填料或树脂(或持久弹性的PU密封料)。也能够使用不同的双面粘接带，或者例如仅针对两个区域中的各一个使用双面粘接带。由此能够实现：粘贴能够匹配于转子叶片或后缘的材料。也能够实现：例如在粘接至锯齿状后缘时选择尤其强的粘接，使得锯齿状后缘与材料条带共同地实际上形成形状稳定的单元。
根据一个实施方式提出：在将锯齿状后缘借助其紧固部段设置在转子叶片的表面上之前，即设置在抽吸侧上或在替选的情况下设置在压力侧上之前，在那里在表面中加工出阶梯部。例如能够铣出这种阶梯部并且锯齿状后缘能够粘接到那里。替选于或除了阶梯部的铣削之外，阶梯部例如能够通过在模具中的偏移在制造转子叶片时实现。这具有的优点是：不再需要铣削。由此能够减少或甚至完全避免在锯齿状后缘和表面之间的阶梯部。这种阶梯部的铣削是相对耗费的，但是在任何情况下对于改装，由于可实现的效果也能够是有利的，尤其对此的耗费能够是合理的。对此的总耗费因此相对小，因为仅设有一个阶梯部，即仅必须在一侧铣削。
优选地，将丙烯酸酯粘接剂用于粘接剂或双面粘接带。这不仅适用于在锯齿状后缘和叶片表面之间的直接的紧固，而且也适用于将材料条带紧固在转子叶片上或锯齿状后缘上。由此，能够使用相对简单实现的粘接剂，并且能够利用加工这种粘接剂的经验。尤其当转子叶片由纤维复合材料、如玻璃纤维复合层材料制成时，所述粘接剂良好地适合用于这样的转子叶片，并且存在关于其持久性的经验值。
替选于丙烯酸酯粘接剂，能够使用聚氨酯或环氧树脂(例如粘胶树脂类型g,S 25,V10)。此外，同样能将层压树脂用作为粘接剂。
根据本发明，还提出一种转子叶片，所述转子叶片具有锯齿状后缘，所述锯齿状后缘根据上述实施例中的至少一个实施例的方法设置在转子叶片上。此外或者替选地，转子叶片具有锯齿状后缘，所述锯齿状后缘形成防雷保护系统的至少一部分。因此，这种锯齿状后缘能够实施双重功能，即改进转子叶片的流动特性并且还提供防雷保护装置的一部分或补充防雷保护系统，或者尤其在当前的防雷保护系统已遭到雷击时，修补防雷保护系统。优选地，提出一种锯齿状后缘，所述锯齿状后缘完全地或部分地由金属制成，并且此外或替选地，具有用于在雷击的情况下引导电流的电导线。以该方式和方法能够实现锯齿状后缘适合作为防雷保护装置或防雷保护装置一部分。
根据一个实施方式，锯齿状后缘配备用于在雷击的情况下导出电流。对此，在转子叶片中存在从锯齿状后缘到配备的雷击部位的电连接。这种雷击部位尤其能够是转子叶片的金属尖部。但是也能够在转子叶片上设有其他的击中点并且与锯齿状后缘电连接。
此外或替选地，提出一种从锯齿状后缘到转子叶片的叶根区域的电连接，以便在雷击的情况下经由所述电连接转移电流，以至最后将所述电流引导至地。于是，从转子叶片的根部区域起设有措施，以便也经由转动连接装置(叶片调节装置、发电机和方位角调节装置)来转移电流。
此外，根据本发明提出一种锯齿状后缘，所述锯齿状后缘配备用于形成防雷保护装置的一部分。锯齿状后缘为此如上面结合转子叶片的相应的实施方式中的防雷保护描述的那样构成。特别地，锯齿状后缘部分地或完全地由金属制成，并且此外或替选地具有用于在雷击的情况下引导电流的电导线。
此外，根据本发明，提出一种风能设备，所述风能设备具有至少一个根据上述实施方式中的至少一个实施方式的转子叶片，并且所述风能设备此外或替选地具有根据上述实施方式中任一个实施方式的锯齿状后缘。
附图说明
下面，根据实施方式示例地参考所附的附图详细阐述本发明。
图1示出风能设备的立体图。
图2示出在转子叶片上改装的锯齿状后缘的一个可能性的示意的侧剖面图。
图3示出在转子叶片上改装锯齿状后缘的另一可能性的示意的剖面图。
图4示出根据本发明改装的锯齿状后缘的示意的侧剖面图。
图5示出根据图4的改装的锯齿状后缘的立体图。
图6示出根据本发明的锯齿状后缘的示意的剖面图。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和整流罩110。转子106在运行时通过风置于旋转运动从而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有已安置的后缘202的转子叶片200的后部部分。图2还有图3和4示出侧剖面图，其中为了更加清晰，不是全部剖面都以阴影线的方式示出。后缘202最初逐渐变尖，如虚线204仍要表明的那样。后缘202也具有内部的空腔206。为了紧固锯齿状后缘208，已安置的后缘202被锯开，使得可进入空腔206。锯齿状后缘208因此装入空腔206中并且紧固在那里。
图3示出如下变型形式，其中在没有空腔的情况下将后缘202安置在叶片200上。因此，不如同在图2中所示，进行锯齿状后缘208的后续紧固。一个可能性在于：将V形型材210用作为用于锯齿状后缘208的承载件。替选地，锯齿状后缘208本身能够具有、形成或包含这种V形型材。
通过该V形的型材210能够将锯齿状后缘208套装到后缘202上。为了避免相对于后缘202的有棱角的阶梯部，能够在那里在过渡部212中进行填塞。填塞也能够在朝锯齿状后缘208的过渡部214处进行。
但是，根据图3的这种类型的改装能够是耗费的，并且根据本发明提出根据图4、图5和图6的解决方案。在转子叶片1上，其中仅示出其后部部分，在也称作为叶片后缘的后缘2的区域中可选铣出凹部4作为阶梯部。替选于此，阶梯部或凹部能够通过在用于制造转子叶片的模具中的偏移产生。因此，阶梯部或凹部不必再被后续加工或者铣削。为了简化进而也加速改装过程，也能够弃用该凹部4。现在，锯齿状后缘6装入到该凹部4中并且与第一双面粘接带8牢固粘贴。在没有凹部4的情况下，锯齿状后缘6代替于此能够直接粘贴到转子叶片1的表面10上，这至少也根据一个实施方式提出。在图4的和图5的所示出的该实施方式中，表面10是转子叶片1的抽吸侧12，并且相应地在转子叶片1的另一侧上是压力侧14。
为了进一步固定锯齿状后缘6，现在存在第二双面粘接带16。所述第二双面粘接带叠置地在转子叶片的压力侧14上粘贴到转子叶片1上和锯齿状后缘6上。为了进一步固定和稳定，设有材料条带18，所述材料条带基本上粘贴到第二双面粘接带16，进而也将转子叶片1的压力侧14和锯齿状后缘6在相同的侧上连接。材料条带18和第二双面粘接带16也能够构成为共同的元件，例如构成为相应加强的粘接条带。
图6示出根据本发明的锯齿状后缘的示意的剖面图。锯齿状后缘6具有第一端部6a和第二端部6c。在第二端部6c的区域中设有锯齿。第一端部6a用于：紧固在转子叶片的后缘中或其上。锯齿状后缘6在其中部区域中并且朝第二端部2c具有第一厚度6e。锯齿状后缘6还在后缘梳状部上具有加厚部6b。加厚部6b具有第二厚度6d，所述第二厚度大于第一厚度6e。可选地，朝第一端部6a、即朝紧固在转子叶片的后缘中或其上的那个端部，设有阶梯部，使得锯齿状后缘6的第一端部6a的厚度6f小于第二厚度6d。锯齿状后缘能够朝第一端部6a渐缩。可选地，第一端部6a直至存在阶梯部的部位能够被引入到转子叶片的后缘2中的凹部4a中。在后缘2中能够设有凹部4a，锯齿状后缘6的第一端部6a能够引入到所述凹部中，以便紧固在那里。这能够如上所述通过粘接进行。
可选地，锯齿状后缘能够构成为转子叶片的防雷保护系统的一部分。对此，锯齿状后缘能够完全地或部分地由金属制成，和/或能够具有用于在雷击的情况下引导电流的电导线。
优选地，材料条带18如示出的那样是刚性型材，所述刚性型材具有所示出的角20作为刚性角。此外，在该部位处的层压结构能够取代或部分取代具有第二双面粘接带16的材料条带18。
作为补充的措施，图4和图5示出用于支持的粘接条带22，所述粘接条带能够实现附加的固定。在该部位处的层压结构也能够取代或至少部分取代所述粘接条带22。优选地，当不设有凹部4且相反在锯齿状后缘6和表面10之间的部位处存在阶梯部时，在该部位处也设有该粘接条带22，所述阶梯部能够通过该用于支持的粘接条带22补偿并且由此至少部分地取代层压结构。
Claims (13)
1.一种用于将锯齿状后缘(6)安装在风能设备的转子叶片(1)的叶片后缘(2)上的方法，所述转子叶片具有压力侧(14)和抽吸侧(12)，所述方法包括如下步骤：
-将所述锯齿状后缘(6)借助紧固部段设置在所述叶片后缘(2)的表面(10)上，以及
-将所述锯齿状后缘(6)在所述紧固部段的区域中借助于粘接剂紧固在所述转子叶片(1)上，
-其中将所述锯齿状后缘(6)设置在所述抽吸侧(12)上，并且附加地通过将用于覆盖的材料条带(18)安装在所述压力侧(14)上来固定所述锯齿状后缘，并且
-将所述材料条带(18)在所述压力侧(14)和所述锯齿状后缘(6)上设置成，使得所述材料条带覆盖在所述叶片后缘(2)和所述锯齿状后缘(6)之间的过渡部，或者
-其中将所述锯齿状后缘(6)设置在所述压力侧(14)上，并且附加地通过将用于覆盖的材料条带(18)安装在所述抽吸侧(12)上来固定所述锯齿状后缘，并且
-将所述材料条带(18)在所述抽吸侧(12)和所述锯齿状后缘(6)上设置成，使得所述材料条带覆盖在所述叶片后缘(2)和所述锯齿状后缘(6)之间的过渡部。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述锯齿状后缘(6)借助于双面粘接带(8)在所述锯齿状后缘(6)和叶片表面(10)之间紧固在所述叶片后缘(2)的所述叶片表面(10)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述材料条带(18)是形状稳定的，尤其构成为塑料型材。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料条带(18)借助于粘接剂、尤其双面粘接带(16)粘接成覆盖在叶片后缘(2)和锯齿状后缘(6)之间的过渡部，或者所述材料条带借助于填料填塞。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料条带(18)在所述转子叶片(1)上的紧固，尤其粘接，不同于所述材料条带在所述锯齿状后缘(6)的紧固，尤其是使用不同的粘接剂。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述锯齿状后缘(6)借助其紧固部段设置在所述表面(10)上之前，在所述表面(10)中设有阶梯部，尤其是在所述表面(10)中铣出阶梯部，并且将所述锯齿状后缘(6)借助其紧固部段装入到所述阶梯部中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-用于紧固所述锯齿状后缘(6)的粘接剂和/或双面粘接带(8)和/或
-用于将所述材料条带(18)紧固在叶片后缘(2)和锯齿状后缘(6)之间的过渡部中的粘接剂、双面粘接带(16)和/或填料
是丙烯酸酯粘接剂、聚氨酯粘接剂、环氧树脂粘接剂或层压树脂，或者包含丙烯酸酯粘接剂、聚氨酯粘接剂、环氧树脂粘接剂或层压树脂，或者具有丙烯酸酯粘接剂、聚氨酯粘接剂、环氧树脂粘接剂或层压树脂。
8.一种风能设备的转子叶片(1)，所述转子叶片具有压力侧(14)、抽吸侧(12)和叶片后缘(2)，其中锯齿状后缘(6)设置在所述叶片后缘(2)上，以及
-所述锯齿状后缘(6)形成防雷保护系统的至少一部分，和/或
-所述锯齿状后缘(6)根据上述权利要求中任一项所述的方法设置在所述转子叶片(1)上。
9.根据权利要求8所述的转子叶片(1)，其特征在于，所述锯齿状后缘(6)完全地或部分地由金属制成，和/或具有在雷击的情况下用于引导电流的电导线。
10.根据权利要求8或9所述的转子叶片，其特征在于，所述锯齿状后缘(6)为了在雷击的情况下导出电流
-具有到所述转子叶片(1)中的配备的雷击部位的电连接、尤其到所述转子叶片(1)的金属的尖部的电连接，以便在雷击的情况下，从所述配备的雷击部位导出电流，和/或
-具有到所述转子叶片(1)的叶根区域的电连接，以便在雷击的情况下引导电流，以进一步导出至叶根区域。
11.一种锯齿状后缘(6)，其具有用于紧固在转子叶片(1)上的紧固部段，其中所述锯齿状后缘(6)配备用于形成雷击保护装置的一部分。
12.根据权利要求11所述的锯齿状后缘(6)，其特征在于，所述锯齿状后缘完全地或部分地由金属制成，和/或具有用于在雷击的情况下引导电流的电导线。
13.一种风能设备，其具有
-根据权利要求8至10中任一项所述的转子叶片(1)，和/或
-根据权利要求11或12所述的锯齿状后缘(6)。
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