CN112682249A - 在风能设备的转子的转子叶片的纵向部分之间的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在风能设备的转子的转子叶片的区段之间的连接结构，所述转子叶片横向于所述转子叶片的纵轴线是分开的，其中，转子叶片具有包括低压侧的壁壳和超压侧的壁壳的空心的翼型以及具有在壁壳之间的空腔中沿叶片纵向方向延伸的梁，所述梁与壁壳通过梁的面向壁壳的带部件相连接。根据本发明的连接结构的特征在于，转子叶片区段的梁的带部件在连接区域中加宽，同时形成相互对置的接合面，在接合面中的至少一个接合面中打开凹槽以用于容纳突出于相对置的接合面的连接元件，并且连接元件材料锁合地锚定在容纳凹槽中。

Description

在风能设备的转子的转子叶片的纵向部分之间的连接结构

技术领域

本发明涉及一种在风能设备的转子的叶片的区段之间的连接结构，所述叶片横向于所述叶片的纵轴线是分开的，其中，所述转子叶片具有包括低压侧的壁壳和超压侧的壁壳的空心的翼型以及具有在所述壁壳之间的空腔中沿叶片纵向方向延伸的梁，该梁与壁壳通过梁的面向壁壳的带部件相连接。

背景技术

随着转子叶片长度越来越大，通过横向分开得出在运输和制造技术上的优点。由转子叶片区段组成的转子叶片例如由EP 1 761 702B1、US 9,506,452B2、EP 2 740 583B1以及EP 2 264 310B1已知。

发明内容

利用本发明实现一种开头所述类型的在转子叶片的区段之间的新的连接结构，其特征在于，所述转子叶片区段的梁的带部件在连接区域中加宽，同时形成相互对置的接合面，在所述接合面的至少一个接合面中打开凹槽以用于容纳突出于相对置的接合面的连接元件，并且所述连接元件材料锁合地锚定在容纳凹槽中。

壁壳在很大程度上包含没有承载功能的填充材料，而主要决定转子叶片的稳定性的是梁。按照本发明，将所述梁的在连接区域中加宽的带部件包含在连接结构内，使得所述带部件用作用于多个连接元件的支架，通过这些连接元件将转子叶片区段的接合端部集合在一起。因此，按照本发明的转子叶片以与连续的转子叶片相同的方式能通过拉动和推动来加载。

在本发明的一个实施形式中，所述连接元件与形成另外的接合面的带部件一件式地连接。备选地，所述连接元件是单独的部件，所述连接元件延伸进入到彼此成对对齐的在两个接合面中打开的容纳凹槽中。

有针对性地，所述连接元件在当前的实施形式中构成为具有优选圆形的横截面的销连接元件，所述销连接元件可以嵌入到形成容纳凹槽的孔中，所述孔具有对应的横截面。

有针对性地，与所述带部件中之一一件式连接的连接元件具有扁的横截面，并且所述连接元件嵌入到构成为窄的凹口的容纳凹槽中。

与所述带部件中之一一件式连接的连接元件例如可以通过层压层形成，所述层压层突出于与其相连接的带部件。

在另一实施形式中，所述连接元件除了材料锁合的锚定之外附加地可以形锁合地锚定在容纳凹槽中，其中，所述容纳凹槽是侧凹的，并且所述连接元件为了导入到容纳凹槽中例如可以变形。

在本发明的另一实施形式中，加宽的带部件中的至少一个加宽的带部件通过预制的、完全与梁的其余部分粘接的构件形成。

壁壳的厚度在与带部件连接的区域中被有针对性地减小，从而基于所述壁壳的厚度，带部件在该区域中局部地一同承担壁壳的功能。在极端情况下，壁壳的厚度在该区域中可能接近零。

有针对性地，上述提到的各孔在加宽的带部件中分别接近壁壳地设置在与所涉及的壁壳的横截面轮廓平行延伸的线中。

形成用于壁壳的支撑面的带部件可以在宽度和/或厚度上加宽，其中，所述孔例如设置在不仅一个、而且多个与所涉及的壁壳外轮廓平行的行中。

在一个实施形式中，所述梁的带部件通过层压结构加宽，该层压结构与带部件的其余部分的末端、优选与通过斜面固定

而逐渐变细的末端相连接。于是，形成加宽部的层压结构是反向斜面固定的。在再次反向斜面固定的情况下，加宽部的端部区域的厚度可以朝接合面少量减小。

有针对性地，所述梁具有双T形型材和/或框形型材。于是，所述带部件由双T形型材的T形腿部或框形型材的相互对置的腿部形成。在连接区域中，与壁壳平行的加宽的带部件可以通过与梁的其余部分相对置的连接元件来支撑，所述连接元件承受附加的推力。

相互对置的接合面可以相互贴靠并且必要时在转子叶片内部空间密封的情况下相互粘接。然而，在接合面之间优选形成小的间隔，从而在连接位置上加宽的带部件以及特别是壁壳的端部不会相互产生影响。在连接位置上的间隙可以通过包围转子叶片的薄的盖板来封闭。

在本发明的另一实施形式中，所述销连接元件具有加厚部，特别是在连接区域中相互对置的接合面设置在该加厚部的区域中。所述加厚部在销连接元件的质量较小的情况下用于提高拉动和推动稳定性。优选地，销连接元件的加厚部在避免阶梯凸肩的情况下在端部上分别成型为锥形。

所述加厚部可以通过安装到销基体上且特别是通过粘接紧固的至少一个套筒形成。销基体和套筒材料可作为成品使用。用于制造这样的销连接元件的费用相应小。

在另一实施形式中，分别将朝叶片内侧或外侧打开的用于压入粘接剂的通道以及用于对在销连接元件与孔壁之间间隙的填充进行控制的通道通入到盲孔中。优选地，控制通道是引入到接合面中的槽。备选地，可以将对于粘接足够的粘接剂量定量地填充到在接合面中打开的容纳凹槽中。

用于使销元件在孔之内定心的间隔保持件可以沿径向突出于销连接元件。

所述连接元件和容纳凹槽在连接结构之内可以在形状、尺寸和材料上不同。

所述连接元件、包括加宽部和/或壁壳的加强带优选由纤维复合材料组成。加宽的带部件以及必要时壁壳特别是相应地涉及纤维复合结构。

所述转子叶片区段优选涉及具有转子叶片的自由端的区段和具有转子叶片的叶片根部的区段。但是上述区段中至少一个区段也可以在两个端部上与另一个转子叶片区段相连接。

在另一实施形式中，所述转子叶片区段在连接端部上可以分别具有保护转子叶片区段的内部空间的盖板。

附图说明

以下根据实施例和与这些实施例相关的附图进一步阐明本发明。图中：

图1局部地示出由按照本发明连接的转子叶片区段组成的转子叶片；

图2以俯视图示出在图1中示出的转子叶片区段的连接端部；

图3示出按照图1的转子叶片的剖切平面I-I的横剖视图；

图4以局部示出按照本发明通过销连接元件的连接结构的实施例；

图5示出用于图4的连接结构中的销连接元件；

图6和7示出按照本发明的连接结构的另一实施例的细节；

图8和9以不同的视图示出转子叶片区段的按照本发明加宽的带部件的实施例；以及

图10至12示出按照本发明的连接结构的另外的实施例。

具体实施方式

风能设备的转子的在图1中局部示出的转子叶片1被横向分开(所述风能设备的其余部分未示出)，并且所述转子叶片在该示例中具有两个转子叶片区段2和3，所述两个转子叶片区段的一个转子叶片区段包括叶片根部，而另一个转子叶片区段包括自由的叶片端部(叶片根部和端部不可见)。在4处形成在转子叶片区段2、3之间的连接区域。

所述转子叶片区段2、3具有在图3中以横剖视图示出的空心的翼型，所述翼型包括在低压侧上的壁壳5和在超压侧上的壁壳6。图1以俯视图示出相应的低压侧。

在壁壳5、6之间延伸有横穿所述翼型的空腔的且沿叶片纵向方向延伸的梁7。在图3中以横剖视图示出的梁7具有双T形型材，所述双T形型材包括与壁壳5、6平行的带部件8、9。所述带部件8、9分别嵌入到壁壳5、6中的凹槽中并且全面地与所述壁壳5、6粘接。在该示例中，所述双T形型材的竖直腿部形成两个板条10。

在连接区域4中，所述带部件8、9朝转子叶片区段2、3的连接端部加宽并且必要时局部加厚。在相应的连接端部上，与壁壳5、6相连接的被加宽的带部件8、9分别形成接合面11和12。

如图2能看出，在转子叶片区段2、3的在连接结构中相互镜像对置的接合面11、12中打开孔13，这些孔13按照沿壁壳5、6的轮廓延伸的线设置。在转子叶片区段2、3之间的连接位置上，转子叶片区段2的所涉及的孔13与转子叶片区段3的相应的孔13相对于各转子叶片区段沿轴向对齐地相对置。

在相互对齐的各孔13中分别嵌入有销连接元件14，在示出的示例中每个销连接元件例如分别以其长度的一半嵌入。销连接元件14材料锁合地固定在孔13中。

与图2不同地，除了梁7的进入到连接区域4中优选直线延伸的板条10之外，在加宽的带部件8、9之间可以建立附加的、承受推力的连接结构，如在图2中虚线示出的那样。

在所述示例中，不仅销连接元件14、而且转子叶片区段2、3的所有示出的部件优选由纤维复合材料(包括碳纤维复合材料)组成，特别是梁7连同加宽部构成为纤维复合结构。

在图1中示意示出的销连接元件14可以具有按照图4和图5的加厚部。在该示例中设置在销连接元件14的纵向中部的加厚部15在该示例中相对于在相互连接的转子叶片区段2、3之间的接合位置对称地设置。按照图4，所述销连接元件14在相互镜像对置的孔13中通过硬化的粘接层16固定。在该示例中在接合面11、12之间还形成粘接层17，在所述接合面中用于容纳销连接元件14的相互镜像对置的孔13打开。

在该示例中，在图4中示出的销连接元件14的加厚部15由被推到销基体18上且通过粘接固定的套筒19形成。所述套筒19在其端部上分别具有锥形的渐缩部20。所述销连接元件14的横截面是连续的圆。

有利地，根据加厚部15而加宽的孔13可以在单个工作过程中借助于相应成型的钻孔工具制造。

按照图6，通向转子叶片区段2、3的外侧的通道22可以通入容纳销连接元件14的孔13中，粘接剂可以穿过所述通道压入到销连接元件14与孔13的壁之间的间隙中。有针对性地，所述通道22通入孔13的封闭的端部上。在打开的端部上，至少一个通向转子叶片区段2或3的外侧的控制通道可以通入孔13中。有针对性地，作为所述控制通道形成引入到接合面11或12中的槽23。不言而喻地，通道22或槽23也可以朝转子叶片内侧打开。

按照图7，四个这样的槽23例如可以在分布在孔13的周向上的位置上通入到孔13中。从槽通道23向外流出的粘接剂16表明：在销连接元件14与孔壁之间的粘接间隙完全被粘接剂填充。

在销连接元件14上例如可以安装有从支撑环径向突出的间隔保持件，所述间隔保持件使销连接元件14在孔13之内定心并且引起四周足够的间隙厚度以用于容纳粘接剂。

图8和9示出带部件8或9的加宽区域21的实施例。在加宽区域21中，带部件的具有恒定横截面积的其余部分的区域过渡到具有减小的厚度的端部区段25中。厚度的减小通过层压层的数量的逐步减小(所谓的斜面固定)来实现。

斜面固定的端部区段25与反向斜面固定的层压结构26相连接，通过所述反向斜面固定的层压结构使带部件8或9不仅在厚度上、而且在宽度上方面增大直至具有接合面11或12的端部区域27。在层压结构26的各层之间的端部区段25旁边存在例如由泡沫或轻木制成的占位填充物29。

端部区域27还具有如端部区段25那样的斜面固定部，亦即其厚度朝接合面11或12少量减小。

在示出的示例中，带部件8或9的宽度从0.7米增大到1米，而厚度从23毫米增大到100毫米。

加宽区域21也可以完全被预制并且与梁粘接为整体。

现在参照图10至12，其中相同或作用相同的部件用与在上述各图中同一附图标记表示并且给相关的附图标记添加字母a或b。

在图10和11中示出的实施例使用榫式的连接元件14a代替销连接元件14，所述榫式的连接元件与梁7a的加宽的带部件8a和9a一件式地连接。

如从图11可得知的那样，所述榫式的连接元件14a在横剖视图中构成为扁的并且嵌入到在转子叶片区段2a的梁7a’的相应加宽的带部件中的缝隙形的容纳凹槽13a中。通过事先所引入和硬化的粘接剂将连接元件14a锚定在容纳凹槽13a中。

榫式的在横剖视图中扁的连接元件14a由层压层区段组成，所述层压层区段从本身由层压层形成的加宽的带部件中伸出。缝隙形的容纳凹槽13a例如通过芯形成，所述芯在对相关的带部件进行层压之后被除去。

在图12中局部示出的实施例中，缝隙形的容纳凹槽13b是侧凹的，并且为了导入到所述容纳凹槽中，可变形的榫式的连接元件14b嵌入到所述容纳凹槽中。连接元件14b的可变形性通过楔形的切口30产生，所述切口在闭合的端部上具有加宽部。通过切口30形成可挤压的腿部，所述腿部在连接元件14b导入到容纳凹槽13b中之后又叉开。如图12可看出的那样，楔形的切口填充有硬化的粘接剂16b。

Claims (15)

1.在风能设备的转子的转子叶片(1)的区段(2、3)之间的连接结构，所述转子叶片横向于所述转子叶片的纵轴线是分开的，其中，所述转子叶片(1)具有包括低压侧的壁壳(5)和超压侧的壁壳(6)的空心的翼型以及具有在壁壳(5、6)之间的空腔中沿叶片纵向方向延伸的梁(7)，所述梁与壁壳(5、6)通过梁(7)的面向壁壳(5、6)的带部件(8、9)相连接，其特征在于，

所述转子叶片区段(2、3)的梁(7)的带部件(8、9)在连接区域(4)中加宽，同时形成相互对置的接合面(11、12)，在所述接合面(11、12)的至少一个接合面中打开凹槽(13)以用于容纳突出于相对置的接合面的连接元件(14)，并且所述连接元件(14)材料锁合地锚定在容纳凹槽(13)中。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述连接元件(14、14a)与形成相对置的接合面的带部件一件式地连接，或者所述连接元件延伸进入到在两个彼此相对置的带部件中的彼此成对对齐的容纳凹槽(13)中。

3.根据权利要求1或2所述的连接结构，其特征在于，所述连接元件(14)是具有优选圆形的横截面的销连接元件，并且所述容纳凹槽是孔(13)、特别是盲孔，所述孔具有优选圆形的横截面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述连接元件(14a)具有扁的横截面，而所述容纳凹槽构成为相应窄的凹口(13a)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的连接结构，其特征在于，与相对置的接合面一件式地连接的连接元件(14a)通过层压层的区段形成，所述层压层从所涉及的带部件中突出。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述连接元件(14b)还形锁合地锚定在容纳凹槽(13b)中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述容纳凹槽(13b)是侧凹的，并且所述连接元件(14b)为了导入到容纳凹槽中是可变形的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的连接结构，其特征在于，具有加宽的带部件(8、9)之中的至少一个加宽的带部件的端部区段被完全预制并且与梁(7)的其余部分粘接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述带部件(8、9)在宽度方面以及必要时在厚度方面加宽。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述带部件(8、9)通过层压结构(26)加宽，所述层压结构与带部件的其余部分的末端、特别是逐渐变细的末端(25)相连接。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述销连接元件(14)具有加厚部(15)，并且特别是在连接区域(4)中相互贴靠的接合面(11、12)设置在所述加厚部(15)的区域中，其中，所述销连接元件(14)优选包括锥形的加宽部(20)以用于形成所述加厚部(15)。

12.根据权利要求11所述的连接结构，其特征在于，所述加厚部(15)通过安装到销基体(18)上且特别是通过粘接固定的至少一个套筒(19)形成。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的连接结构，其特征在于，分别将朝叶片外侧打开的用于压入粘接剂的通道(22)以及用于对在销连接元件(14)与孔壁之间的间隙的填充进行控制的通道(23)通入到盲孔(13)中，优选地，控制通道通过引入到接合面(11、12)中的槽通道(23)形成。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述销连接元件(14)、包括加宽部和/或壁壳(5、6)的梁(7)由纤维复合材料组成，并且特别是包括加宽部的梁(7)以及必要时壁壳具有纤维复合结构。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的连接结构，其特征在于，所述转子叶片区段(2、3)在连接端部上分别具有保护转子叶片区段的内部空间的盖板，所述盖板与转子叶片区段紧固或可松脱连接。

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