CN110100076A - 用于制造风能设备转子叶片的方法和风能设备转子叶片 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于制造风能设备转子叶片(200)的方法。所述风能设备转子叶片(200)具有至少一个内叶片部段(210)和外叶片部段(220)以及连接元件(600)。所述内叶片部段(210)缠绕到缠绕模上，所述缠绕模具有第一缠绕部段和第二缠绕部段。所述第一缠绕部段和第二缠绕部段经由旋接部可脱开地固定在彼此上。所述第二缠绕部段锥形地设计，使得在缠绕所述内叶片部段(210)之后在所述内叶片部段(210)的端部处产生套筒。

Description

用于制造风能设备转子叶片的方法和风能设备转子叶片
技术领域
本发明涉及一种用于制造风能设备转子叶片的方法以及一种风能设备转子叶片。
背景技术
US 2007/0253824 A1示出一种风能设备的模块化的转子叶片。转子叶片两件式地设计并且具有内叶片部段以及外叶片部段。内叶片部段和外叶片部段可借助于连接元件固定在彼此上或彼此固定。通过转子叶片的多件式的设计方案，能够显著简化转子叶片的运输。内叶片部段和外叶片部段的连接通过真空灌注实现。然而，在该部位上的真空灌注是困难且耗时的。
德国专利商标局在优先权德国专利申请中检索了下述文献：US 2007/0253825A1、DE 32 39 804 A1、DE 10 2008 055 513 B4和US 2014/0169978 A1。
发明内容
因此，本发明的目的是，提出一种风能设备转子叶片，所述风能设备转子叶片多件式地设计并且至少部分地消除上述缺点。特别地，本发明的目的是，提出一种风能设备转子叶片，所述风能设备转子叶片多件式地设计并且具有在相应的部件之间的改进的连接。
该目的通过根据权利要求1所述的用于制造风能设备转子叶片的方法以及根据权利要求5所述的风能设备转子叶片来实现。
由此，提出一种用于制造风能设备转子叶片的方法。风能设备转子叶片具有至少一个内叶片部段和外叶片部段以及连接元件。内叶片部段缠绕在缠绕模上，所述缠绕模具有第一和第二缠绕部段。第一和第二缠绕部段经由旋接部可脱开地固定在彼此上。第二缠绕部段锥形地设计，使得在缠绕内叶片部段之后在内叶片部段的端部处产生套筒。
根据本发明的一个方面，连接元件缠绕在缠绕模上。连接元件具有第一和第二部段。
根据本发明的另一方面，在缠绕层压片硬化之前，将具有锥形的内部形状的模推到连接元件的第一部段上，以便给锥形地设计的第一部段设置光滑的表面。
根据本发明的另一方面，至少一个内部部段和至少一个外部部段能够经由连接元件彼此粘接或者彼此可脱开地连接。
本发明同样涉及一种风能设备转子叶片，所述风能设备转子叶片具有内叶片部段、外叶片部段和用于连接内叶片部段和外叶片部段的连接元件。内叶片部段在第一端部处具有套筒，所述套筒通过内叶片部段的缠绕实现。至少一个内叶片部段和至少一个外叶片部段能够通过旋接部彼此固定，使得内叶片部段经由连接元件固定在外叶片部段上。
根据本发明的另一方面，内叶片部段能够具有至少一个粘上的第一接片。连接元件以其第一端部引入到内叶片部段的套筒中，所述第一端部具有粘入的第二接片。连接元件的第二端部能够粘入在外叶片部段的端部中。
风能设备转子叶片至少两件式地设计并且具有内叶片部段和外叶片部段。内叶片部段例如具有转子叶片根部并且固定在风能设备的毂上。在相对置的端部上，内叶片部段具有容纳单元或套筒，连接元件能够部分地引入所述容纳单元或套筒中。转子叶片还具有外叶片部段，所述外叶片部段借助于连接元件能够固定在内叶片部段上。
借助于根据本发明的风能设备转子叶片能够避免在叶片分离部位的两侧上的耗费的铣削加工。此外，能够避免在外叶片的区域中的耗费的法兰层压片。
根据本发明的一个方面，叶片分离部位也能够向外移动。由此能够实现运输单元的更好的划分。此外，低成本的内叶片生产能够通过缠绕层压片扩展。此外，能够实现在施工现场更快的安装。最后，也能够避免如在传统的横向螺栓连接中那样的型材增厚。
根据本发明的一个方面，在内叶片部段的套筒和插接体(连接元件)之间的接触平面以特定的角度锥形地设计，以便实现所述连接的清洁的接合和断开。由此，能够限定在内叶片和外叶片之间的间隙。这涉及在插接在一起和拉紧之后叶片部件沿着纵向方向的位置。此外，接触平面的横截面可并非圆形设计而是例如椭圆地设计，以便也能够改进地传输扭转负荷，而不必仅依赖摩擦力。此外，接触平面能够设计为，使得沿着纵向方向在起始处和末尾处的仅两个区域具有接触部。由此能够更明确并且更可预见地进行负荷去除。减少高精度的区域并且通过预紧提高夹紧作用。由于套筒通过精确制成的缠绕模而精确地成型，能够实现：面具有所期望的形状，而不必精铣。
插接体(连接元件)的精确的成型能够通过精确地制成的阴模实现，所述阴模被推到刚刚缠绕的并且尚未硬化的缠绕层压片上，而不必使面在硬化之后铣削成所期望的形状。
本发明的其它设计方案是从属权利要求的主题。
附图说明
本发明的优点和实施例接下来参照附图详细阐述。
图1示出根据本发明的风能设备的示意性视图，
图2示出在内叶片部段的制造期间所述内叶片部段的示意性横截面，
图3示出在连接元件的制造期间所述连接元件的示意性剖视图，
图4示出在连接元件的制造期间所述连接元件的示意性剖视图，
图5示出风能设备转子叶片的一部分的示意性剖视图，
图6示出在内叶片部段的制造期间所述内叶片部段的示意性剖视图，
图7示出在内叶片部段的制造期间所述内叶片部段的示意性剖视图，
图8示出在内叶片部段的制造期间所述内叶片部段的示意性剖视图，
图9示出在内叶片部段的制造期间所述内叶片部段的示意性剖视图，
图10示出在连接元件的制造期间所述连接元件的示意性剖视图，
图11示出在连接元件的制造期间所述连接元件的另一示意性剖视图，以及
图12示出在连接元件的制造期间所述连接元件的另一示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出风能设备的示意性视图。风能设备100具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片300和导流罩110的转子106。转子106在运行时通过风置于旋转运动并且驱动吊舱104中的发电机以便产生电能。
转子叶片200具有至少两个部分，即内叶片部段210和外叶片部段220。外叶片部段220固定在内叶片部段210上。
图2示出在内叶片部段的制造期间所述内叶片部段的示意性剖视图。内叶片部段210根据本发明被缠绕。为此，设有缠绕芯300，所述缠绕芯具有第一缠绕模310和第二缠绕模320，所述第一缠绕模和第二缠绕模经由接口330彼此固定或者固定在彼此上。第一缠绕模部段310经由支承件340a支承而第二缠绕模部段320经由另一支承件340b支承，使得缠绕模300能够旋转。
第一缠绕部段320具有第一端部311和第二端部312。第一端部311与支承件340a耦联。第二端部312经由连接接口330耦联在第二缠绕部段320的第一端部321上。第一和第二缠绕部段310、320例如能够经由旋接部可脱开地固定在彼此上。可选地，第一缠绕部段310的直径从第一端部311朝向第二端部312减小。第二缠绕部段320的直径能够从第一端部321朝向第二端部322增加。由此，缠绕模300在接口330的区域中能够具有最小的直径。通过缠绕单元300的这种设计方案能够实现：能够制造具有底切部213的内叶片部段。
纤维复合织物缠绕到缠绕模310、320上。在已经制成内叶片部段210之后，旋接部能够在接口330的区域中松开并且第一和第二缠绕部段310、320能够脱开，使得仅剩余尤其具有底切部213的内叶片部段210。内叶片部段210具有第一端部211和第二端部212。在第一端部211的区域中能够设置缠绕材料的加厚部或法兰增厚部以用于横向螺栓连接(例如至转子毂)。
第二缠绕部段320能够设置为套筒模，以便将套筒设置在内叶片部段的第二端部212的区域中。该套筒尤其用于，容纳连接元件的一端。
根据本发明的一个方面，第一和第二缠绕部段310、320能够由金属例如钢制成。这尤其是有利的，因为由此能够实现第一和第二缠绕部段310、320的光滑的表面。特别地，通过第一和/或第二缠绕部段320的光滑的表面能够实现光滑的内面215、216并且尤其实现在内叶片部段的第二端部212的区域中的套筒部段，所述套筒部段同样是光滑的。
图3示出在制造连接元件时所述连接元件的示意性剖视图。为了制造例如能够设计为连接梁的连接元件600，设有缠绕模700。缠绕模700具有第一和第二端部701、702以及过渡部段703。在第一端部701的过渡部和过渡区域703之间的区域中，缠绕模700的外直径增大。纤维变暗的材料能够通过缠绕模700的旋转而缠绕到缠绕模700上，所述缠绕模例如借助于支承件710支承在基座400上。
连接元件600具有第一端部611和第二端部621。此外，连接元件600具有在第一端部611的区域中的第一部段310和在第二部段610、620的区域中的第二部段620。在这两个部段610、620之间设置有中间部段630。
为了实现第一部段610的光滑的表面，能够将钢模500例如设置在多个轮520上。钢模500具有内直径510，所述内直径朝向闭合的端部530变窄。在连接元件600已被缠绕之后并且在材料硬化之前，钢模500被推到第一端部610上，使得钢模的内侧贴靠在第一部段610上。由此能够非常光滑地制造第一部段610的外部区域。
图4示出在制造连接元件期间所述连接元件的示意性剖视图。在图4中可以看到，钢模500如何被推到连接元件600的第一部段610上，而连接元件600的缠绕材料仍位于缠绕模700上。
图5示出风能设备转子叶片的一部分的示意性剖视图。在图5中尤其示出在内叶片部段210和外叶片部段220之间的叶片分离部位。在内叶片部段210和外叶片部段220之间的连接经由连接单元600实现。连接单元600具有第一部段610，所述第一部段如在图3和4中所描述的那样制造并且优选具有光滑的表面。第一部段610引入到内叶片部段210的套筒212中。
连接元件600能够具有粘入的接片650。在加厚部或底切部213的区域中，能够粘入另一接片250。这两个接片650、250能够借助于横向螺栓260固定或旋接在彼此上。连接单元的第二部段620推入外叶片220的打开的端部中并且优选借助于黏胶810粘接。
在套筒的区域中，可选地能够设有滑动覆层660。连接元件的第一端部由此能够推入到套筒部段212中并且借助于接片250、650和横向螺栓260固定。
由此，能够实现内叶片部段和外叶片部段的可逆的固定可行性。
图6示出在制造内叶片部段期间所述内叶片部段的示意性剖视图。在图6中示出相对于图2的缠绕模替选的缠绕模340。图2的缠绕模由钢构成，而根据图6的缠绕模340例如由纤维复合材料构成。缠绕模340不必从内叶片部段中移除，而是能够保留在其中。由此缠绕模340是丢失式的缠绕模，因为其保留在内叶片部段中。
缠绕模340具有第一端部341和第二端部342，以及钢连接部344，经由所述钢连接部使缠绕模与支承件340a连接。支承件340a能够设置在基座400上。缠绕模340例如能够具有多个横向加固部343。因为缠绕模340不必从叶片部段移除，所以内叶片部段210的第一端部211表现得更宽，使得能够设置法兰增厚部例如用于横向螺栓连接。内叶片部段210的材料能够缠绕到缠绕模340上。缠绕模340例如能够经由旋接部与第二缠绕模320耦联。第二缠绕模320在此对应于根据图2的缠绕模320。通过该缠绕模，尤其应当制造内叶片的套筒模。在已经制成内叶片部段210之后，第二套筒模320能够通过旋接部的松开而被取出。可选地，钢连接部344能够保留在缠绕模340中或者被移除。
图7示出在制造内叶片部段期间所述内叶片部段的示意性剖视图。在图7中尤其示出，材料如何缠绕到缠绕模310、320上。可选地，缠绕模310能够具有定位栓310a而第二缠绕模320能够具有定位栓310b。根据本发明，因此能够将缠绕层压片施加到缠绕模上。
在缠绕层压片的第一层已施加到缠绕模具上之后，能够施加由单向UD粗纱构成的至少一个层。在这种情况下，粗纱能够围绕定位栓310a、310b施加。
可选地，第一缠绕层压片层的外侧能够基本上直线地设计，使得单向UD粗纱能够简单地安置在其上。
图9示出在制造内叶片部段期间所述内叶片部段的示意性剖视图。
图10示出在制造连接元件期间所述连接元件的示意性剖视图。
在图10至12中尤其示出连接元件600的制造。缠绕层压片FKW1的第一层被施加到缠绕模700上，使得在外侧上设置直线。单向UD粗纱能够借助于粗纱设置在其上。特别地，粗纱能够围绕定位栓700a、700b缠绕。紧接着，能够施加缠绕层压片FKV的第二层。

Claims (6)

1.一种用于制造风能设备转子叶片的方法，所述风能设备转子叶片具有至少一个内叶片部段(210)和至少一个外叶片部段(220)以及用于将所述至少一个内叶片部段(210)与所述至少一个外叶片部段(220)连接的连接元件(600)，所述方法具有下述步骤：
将所述内叶片部段(210)缠绕到缠绕模(310)上，所述缠绕模具有第一缠绕部段和第二缠绕部段(310，320)，其中所述第一缠绕部段和第二缠绕部段(310，320)固定在彼此上，
其中所述第二缠绕部段(220)锥形地设计，使得在缠绕所述内叶片部段(210)之后在所述内叶片部段(210)的端部处产生套筒。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法具有如下步骤：
将用于连接所述内叶片部段(210)和所述外叶片部段(220)的连接元件(600)缠绕到缠绕模(700)上，
其中所述连接元件(600)具有第一部段和第二部段(610，620)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中
在缠绕层压片硬化之前，具有锥形的内部形状的模(500)被推到所述连接元件(600)的第一部段上，以便给锥形地设计的第一部段(610)设置光滑的表面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
所述至少一个内叶片部段(210)和所述至少一个外叶片部段(220)经由所述连接元件(600)彼此粘接或者彼此能脱开地连接。
5.一种风能设备转子叶片(200)，具有
至少一个内叶片部段(210)，
至少一个外叶片部段(220)，和
用于使所述内叶片部段(210)与所述外叶片部段(220)连接的连接元件(600)，
其中所述内叶片部段(210)在第一端部上具有套筒(216)，所述套筒通过缠绕所述内叶片部段(210)来实现，
其中所述至少一个内叶片部段(210)和至少一个外叶片部段(220)能脱开地彼此固定，使得所述内叶片部段(210)经由所述连接元件(600)固定在所述外叶片部段(220)上。
6.根据权利要求5所述的风能设备转子叶片，
其中所述内叶片部段(210)具有至少一个粘入的第一接片(250)，
其中所述连接元件(600)以其第一端部(260)引入到所述内叶片部段的套筒(216)中，所述第一端部具有粘入的第二接片(650)，
其中所述连接元件(600)的第二端部(620)粘入外叶片部段(220)的第一端部中。
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