CN114080497A - 用于风能设备的转子叶片、转子叶片部段、风能设备和用于制造转子叶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风能设备(100)的转子叶片(108)，所述转子叶片具有：纵向方向(L)，转子叶片(108)在所述纵向方向上延伸；具有第一端侧(12)的至少一个第一转子叶片部段(10，10')；以及具有第二端侧(22)的至少一个第二转子叶片部段(20)，其中第一转子叶片部段(10，10')在纵向方向(L)上在端侧与第二转子叶片部段(20)耦联，其中第一转子叶片部段和第二转子叶片部段(10，10'，20)分别包括：具有多个压层材料层(16)的叶片压层(14，24)，所述多个压层材料层在型廓厚度方向(D)上堆叠地设置；以及在端侧设置的多个安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)，其用于将第一转子叶片部段(10，10')与第二转子叶片部段(20)耦联，其中安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)中的每个安装元件在纵向方向(L)上延伸并且具有两个接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c)，所述两个接触面横向于、尤其正交于纵向方向(L)以相对于彼此在端侧非线性减小的间距设置。

Description

用于风能设备的转子叶片、转子叶片部段、风能设备和用于制 造转子叶片的方法
技术领域
本发明涉及一种用于风能设备的转子叶片、一种用于转子叶片的转子叶片部段、一种风能设备以及一种用于制造转子叶片的方法。
背景技术
开始提及的类型的风能设备是已知的。风能设备的当前最常见的类型是所谓的水平轴线风能设备，所述水平轴线风能设备通常构造有三个转子叶片，其中具有一个、两个、四个或更多个转子叶片的风能设备也是可行的。
除了在吊舱处设置的转子之外，风能设备通常还包括塔，在所述塔上设置有具有可以围绕基本上竖直定向的轴线旋转的转子的吊舱。除了开始所述的转子叶片中的至少一个转子叶片之外，转子还包括毂，在所述毂处设置有至少一个转子叶片。在此，在转子叶片上不仅作用有由于转子叶片的自身重量引起的静态负载，而且也作用有在旋转时产生的离心力。
风能设备具有越来越大的结构形式，以便一方面可以实现更高的额定功率并且另一方面可以实现风的更好的利用。由于越来越大的结构形式，风能设备的转子叶片通常分段式制造，其中多个转子部段彼此连接。这种分段出于运输的原因尤其是强制性必要的。
通过转子叶片的分段，在连接部位上尤其作用有高的静态力和动态力。在此，由于越来越大的结构方式，与较小的设备相比，静态力和动态力增加。因此，随着转子叶片的结构尺寸增加，对连接部位的要求也增加。
此外，在所述连接部位处通常考虑高的安全系数，以便尽可能排除转子叶片的破裂。转子叶片的破裂一方面引起风能设备本身的损坏，然而此外可能引起风能设备的环境中的明显另外损坏。
在这种连接部位中通常使用安装元件。所述安装元件可以作为呈螺栓形式的附加元件被提供，所述螺栓拧入或层压到转子叶片部段中并且可以与相邻的转子叶片部段处的相对应的容纳部接合。为了可以吸收出现的负载，这种安装元件的尺寸必须对应地确定从而引起转子叶片明显过重。
德国专利商标局在关于本申请的优先权申请中检索了如下现有技术：US 8 348622 B2、US 2008/0 069 699 A1、US 2016/0 341 177 A1、US 2017/0089 324 A1、US 2018/0 298 879 A1、WO 2003/0 78 833 A1。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于风能设备的转子叶片、一种用于这种转子叶片的转子叶片部段、一种风能设备以及一种用于制造这种转子叶片部段的方法，其避免或消除所提及的缺点中的一个或多个缺点。本发明的目的尤其是提供一种可以实现转子叶片部段的容易的和可靠的连接的解决方案。
根据本发明的第一方面，开始提及的目的通过一种用于风能设备的转子叶片实现，所述转子叶片具有：纵向方向(L)，转子叶片在所述纵向方向上延伸；具有第一端侧的至少一个第一转子叶片部段；以及具有第二端侧的至少一个第二转子叶片部段，其中第一转子叶片部段在纵向方向上在端侧与第二转子叶片部段耦联，其中第一转子叶片部段和第二转子叶片部段分别包括：具有多个压层材料层(Laminatschicht)的叶片压层，所述多个压层材料层在型廓厚度方向(D)上堆叠地设置；以及在端侧设置的多个安装元件，其用于将第一转子叶片部段与第二转子叶片部段耦联，其中安装元件中的每个安装元件在纵向方向上延伸，所述安装元件中的每个安装元件具有两个接触面，所述两个接触面横向于、尤其正交于纵向方向(L)以相对于彼此在端侧非线性减小的间距设置。
通过接触面的间距的这种非线性减小，可以减少安装元件的尖端处的应力过高。因此，尖端处的受负载的区域中的应力可以通过接触面相对于彼此的间距的相对小的、尤其平缓的减小而减小。例如，在安装元件的受较小负载的中间边沿区域(mittlerenFlankenbereich)中，间距的减小然后可以更急剧地增加，因为在所述区域中，连接的负载相对小。因此，通过安装元件，提供相邻的转子叶片部段的容易的和可靠的连接。
此外，本发明基于如下知识：通过在此描述的设计方案，可以克服从远的技术领域、例如木结构中已知的指状接头连接(Keilzink-Verbindung)的缺点，否则所述缺点阻碍对于大的风能设备的转子叶片的应用。
此外，本发明也基于如下知识：在提出在转子叶片中应用的现有指状接头连接如US 8 348 622 B2和US 2016341177 A1的情况下，每个指状接头的尖端处的应力过高尤其是不利的，所述应力过高由于刚性跳跃集中在所述部位处。所述应力过高引起连接和尤其粘合部位的巨大负载，并且增强粘合应力，并且引起叶片压层的邻接区域中的切口应力集中效应。通过指状接头的尖端处的所述应力过高，可能引起粘合剂的脱离，从而引起连接失败。本发明降低所述缺点。
当前，相应安装元件的接触面的间距的非线性减小尤其意味着，安装元件在纵向方向上从叶片压层开始渐缩。安装元件的渐缩在此是非线性的。
这种转子叶片优选地具有根部区域和叶片尖端，其中转子叶片在纵向方向(L)上在根部区域与叶片尖端之间延伸。此外，这种转子叶片优选地具有基本上在纵向方向上延伸的前边缘以及在转子叶片的型廓深度方向(Q)上间隔开且在纵向方向上延伸的后边缘。当前，型廓厚度方向(D)尤其不理解为转子叶片的全局方向，而是局部地在各一个安装元件或多个相邻的安装元件的区域中分别优选地理解为通过压层材料层形成的平面的法线。因此，例如在柱形的转子叶片部段的情况下，型廓厚度方向(D)对应于转子叶片部段的各一个径向。
优选地，多个安装元件在正交于纵向方向(L)的平面(E)中彼此相邻地设置，并且其中在两个相邻的安装元件之间分别构成自由空间，在所述自由空间中容纳有相对应的安装元件，使得所容纳的安装元件的接触面与两个相邻的安装元件的接触面中的各一个接触面贴靠。通过安装元件的这种设置，多个安装元件尤其可以在转子叶片部段之间面式地传输力。在此在本发明的意义上，安装元件不仅在型廓深度方向(Q)上彼此间隔开地彼此相邻地设置，而且安装元件在型廓厚度方向(D)上彼此间隔开地彼此相邻地设置。
平面(E)当前通过型廓深度方向(Q)和型廓厚度方向(D)限定，其中纵向方向(L)是平面(E)的面法线。
更优选地，所容纳的安装元件的接触面与两个相邻的安装元件的处于贴靠的接触面中的各一个接触面材料配合地连接，尤其借助于粘合剂配合地连接，所述粘合剂施加到两个相邻的安装元件的接触面和/或所容纳的安装元件的接触面上。借助于接触面的材料配合的连接提供面式的接合从而符合材料的(materialgerecht)或符合纤维复合材料的(faserverbundgerecht)接合。借助于粘合剂的接合在此尤其是有利的，因为可以补偿生产引起的和材料相关的形状偏差和位置偏差。
根据一个优选的实施变型方案，第一转子叶片部段和第二转子叶片部段分别包括：用于吸收纵向力的至少一个增强结构，所述增强结构沿着转子叶片部段在纵向方向(L)上延伸，其中安装元件分别在端侧设置在相应的增强结构的区域中，并且第一转子叶片部段的增强结构与第二转子叶片部段的增强结构耦联。这种增强结构通常吸收在纵向方向上作用的力中的大部分。通过增强结构的借助于安装元件的耦联确保相邻的转子叶片部段之间的力传输通过增强结构来确保。
更优选地，增强结构具有由单向织物构成的至少一个压层材料层、优选多个压层材料层，所述多个压层材料层分别在纵向方向(L)上定向，并且其中多个安装元件集成地模制在增强结构上。在由这种单向织物构成的纤维复合材料中，所有纤维基本上在一个方向上定向，其中纤维在不同的方向上延伸仅用于固定。具有这种单向织物的纤维复合材料关于刚性和强度呈现纤维特性的最优利用。因此，通过纤维的各向异性的、尤其正交各向异性的特性，来自作用到转子叶片上的弯矩的法向力可以被最优地吸收并且借助于安装元件传输。
根据一个优选的实施方式，安装元件具有压层侧部段和端侧部段，并且其中接触面在压层侧部段和/或端侧部段中相对于纵向方向(L)的延伸通过切向边界条件限定。因此减小压层侧部段和/或端侧部段中的粘合应力。此外，安装元件的接触面逐渐接近叶片压层或增强结构的纤维定向(Faserorientierung)，使得实现优化的力引入和力传输。特别有利的是在安装元件的接触面彼此粘合的情况下的安装元件的这种构成方案。在此尤其通过符合材料的和符合生产的力引入来降低粘合应力。
根据一个优选的改进方案，安装元件具有压层侧部段和端侧部段或上述压层侧部段和端侧部段，其中接触面的间距是至少部段地恒定的。通过接触面相对于彼此的部段地恒定的间距减小所述区域中的粘合应力并且局部地减轻第一转子叶片部段的相应的安装元件和第二转子叶片部段的相应的安装元件在所述区域中的耦联。此外，平行于纤维定向延伸的接触面可以实现优化的力传输。
因此，同样在本发明的意义上，例如，压层侧部段首先具有带有接触面的恒定间距的子部段和如下另一子部段：在所述另一子部段中，接触面的间距通过切向初始条件限定。因此，例如可行的是，在部段地彼此平行地延伸的两个相邻的安装元件的接触面之间构成自由空间，并且具有通过切向边界条件限定的端侧部段的安装元件可以引入到所述自由空间中。因此在平行的接触面之间提供公差范围，使得可以补偿引入自由空间中的安装元件的生产引起的和温度引起的形状偏差和位置偏差。
根据一个优选的改进方案，接触面在型廓厚度方向(D)上彼此间隔开，其中接触面中的每个接触面在端侧逐渐接近叶片压层的压层材料层或逐渐接近平行于压层材料层延伸的平面。通过在型廓厚度方向(D)上的这种逐渐接近，安装元件的相应的接触面紧贴到叶片压层或增强结构的纤维定向上。因此，确保将符合材料的和符合生产的(fertigungsgerecht)力引入到叶片压层或增强结构中，并且减小粘合应力、尤其端侧部段中的粘合应力，使得防止安装元件的尖端处的应力过高。
根据一个优选的改进方案，接触面在型廓厚度方向(D)上彼此间隔开，其中间距是至少部段地恒定的，并且接触面部段地平行于叶片压层的压层材料层和/或增强结构延伸。安装元件的其中接触面的间距恒定的压层侧部段或端侧部段提供上述优点、尤其符合生产的和符合材料的力引入，并且同时可以以简单的方式生产。
优选地，压层侧部段具有纵向延伸L1，并且端侧部段具有纵向延伸L2，并且其中纵向延伸L1大于纵向延伸L2，并且邻接压层侧部段构成公差范围。
更优选地，公差范围具有通过差L1-L2限定的纵向延伸和宽度b，其中差L1-L2≥3b。因此，在通过两个相邻的安装元件构成的自由空间中，在纵向方向(L)上提供公差范围，使得在纵向方向(L)上容许生产引起的和材料引起的形状偏差和位置偏差并且防止叶片压层、邻接的叶片压层和安装元件的损坏。
更优选地，安装元件具有纵向延伸L3，其中接触面的最大间距(h)与纵向延伸L3的比例为L3≥5h。因此提供安装元件的足够大的纵向延伸从而确保接触面的间距的平缓减小，以便减少或避免应力过高。
优选地，纵向延伸L3是至少一个第一安装元件的第一纵向延伸L3.1，并且第一转子叶片部段和第二转子叶片部段还分别包括具有的第二纵向延伸L3.2的至少一个第二安装元件，所述第二纵向延伸大于纵向延伸L3.1。因此，安装元件优选地在第一区域中、尤其在第一增强结构的区域中具有第一纵向延伸L3.1，并且在第二增强结构的区域中具有第二纵向延伸L3.2，其中第一纵向延伸L3.1大于第二纵向延伸L3.2。因此，通过安装元件在纵向方向上彼此错开来引入力，使得避免或减少应力峰值。
多个安装元件优选地在纵向方向上彼此错开地或间隔开地设置。因此，在纵向方向上彼此错开地实现力引入，使得避免或减少应力峰值。
两个相邻的安装元件的接触面的最小间距(b)优选地≥1mm。因此，安装元件仍可以以传统的生产方法、如水射流切割以简单的方式生产。此外，1mm的间距仍可以实现足够的间隙，例如用于排放粘合剂。
根据一个优选的实施例，增强结构包括梁带(holmgurt)和/或前边缘增强件
Figure BDA0003454446200000061
和/或后边缘增强件。
如上所述，本发明在第一方面中通过转子叶片实现。本发明在第二方面涉及一种用于风能设备的这种转子叶片的转子叶片部段。本发明在第二方面通过转子叶片部段实现所基于的目的，所述转子叶片部段具有：端侧，其中转子叶片部段可以在纵向方向上在端侧与相邻的转子叶片部段耦联；具有多个压层材料层的叶片压层，所述多个压层材料层在型廓厚度方向(D)上堆叠；以及在端侧设置的多个安装元件，其可以与相邻的转子叶片部段的相对应的多个安装元件接合，以用于将第一转子叶片部段与第二转子叶片部段耦联，其中安装元件中的每个安装元件在纵向方向上延伸并且具有两个接触面，所述两个接触面横向于纵向方向(L)以相对于彼此在端侧非线性减小的间距设置。根据本发明的转子叶片的优选的实施方式和优点同时是用于这种转子叶片的转子叶片部段的优选的实施方式和优点。
根据本发明的第三方面，开始提及的目的通过具有至少一个根据本发明的第一方面的转子叶片的风能设备来实现。根据本发明的转子叶片的优选的实施方式和优点同时是具有这种转子叶片的风能设备的优选的实施方式和优点。
根据本发明的另一方面，开始提及的目的通过用于制造根据本发明的第一方面的用于风能设备的转子叶片的方法来实现，所述方法包括如下步骤：提供根据本发明的第二方面的第一转子叶片部段；提供至少一个根据本发明的第二方面的第二转子叶片部段；以及将第一转子叶片部段的在端侧设置的多个安装元件与第二转子叶片部段的相对应的安装元件接合。通过根据本发明的上述方面提供第一转子叶片部段和第二转子叶片部段，说明用于制造分段式转子叶片的方法，所述方法可以实现转子叶片部段彼此的可靠的和容易的连接。
根据本发明的方法及其可行的改进方案具有如下特征或方法步骤：所述特征或方法步骤使所述方法尤其适合于，用于根据上述方面及其相应的改进方案的转子叶片或转子叶片部段。对于所述其他方面及其可行的改进方案的其他优点、实施变型方案和实施方案细节，参考上文对于转子叶片部段转子叶片部段和转子叶片的对应的特征和改进方案的描述。
根据一个优选的改进方案，多个安装元件在正交于纵向方向(L)的平面(E)中彼此相邻地设置，其中在两个相邻的安装元件之间分别构成自由空间，并且其中接合的步骤还包括：将相对应的安装元件中的各一个相对应的安装元件容纳在自由空间中的每个自由空间中，使得每个所容纳的安装元件的接触面分别与两个相邻的安装元件的接触面贴靠。通过安装元件的这种设置，多个安装元件可以将力尤其面式地从而符合材料地引入到相应的转子叶片部段的叶片压层或增强结构中。因此，力传输尽可能平行于叶片压层的压层材料层或增强结构的纤维定向进行。通过第一转子叶片部段的两个相邻的安装元件和第二转子叶片部段的相对应的安装元件的接触面的贴靠，确保第一转子叶片部段与第二转子叶片部段的紧凑的连接。因此，转子叶片部段的连接从外部是不可见的，因为第二转子叶片部段的各一个安装元件完全引入到自由空间中。在此以相同的方式，第一转子叶片部段的安装元件同样完全容纳在第二转子叶片部段的各一个自由空间中。
更优选地，在接合的步骤之前，所述方法还包括如下步骤：将粘合剂施加到第一转子叶片部段和/或第二转子叶片部段的接触面中的每个接触面上。安装元件彼此的粘合在此尤其可以实现安装元件从而转子叶片部段的可靠的和符合材料的连接或接合。
附图说明
示例性地根据附图阐述优选的实施例。附图示出：
图1示出风能设备的一个示例性实施方式的示意性三维视图；
图2示出根据图1的风能设备的转子叶片的局部的示意性三维视图；
图3示出根据图2的转子叶片的转子叶片部段的示意性二维侧视图；
图4示出根据第一优选的实施例的转子叶片部段的示意性三维视图；
图5示出根据第二优选的实施例的转子叶片部段的示意性三维视图；
图6示出根据用于根据图4的转子叶片部段的第一实施方式的多个安装元件的示意性二维视图；
图7示出根据用于根据图4的转子叶片部段的第二实施方式的多个安装元件的示意性二维视图；
图8示出根据第一实施方式的多个安装元件的示意性二维视图，所述多个安装元件设置在根据图4的转子叶片部段的增强结构的区域中；
图9示出根据第三实施方式的多个安装元件的示意性二维视图，所述多个安装元件设置在根据图4的转子叶片部段的增强结构的区域中；
图10示出根据用于根据图5的转子叶片部段的第一实施方式的多个安装元件的示意性二维视图；
图11示出根据用于根据图5的转子叶片部段的第二实施方式的多个安装元件的示意性二维视图；
图12示出根据第一实施方式的多个安装元件的示意性二维视图，所述多个安装元件设置在根据图5的转子叶片部段的增强结构的区域中；
图13示出根据第三实施方式的多个安装元件的示意性二维视图，所述多个安装元件设置在根据图5的转子叶片部段的增强结构的区域中，
图14示出根据图3或图4的转子叶片部段的多个压层材料层的示意性二维视图。
具体实施方式
在附图中，相同或基本上功能相同或功能相似的元件用相同的附图标记表示。
图1示出风能设备100的示例性实施方式的示意性三维视图。图1尤其示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104处设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于旋转运动并且由此驱动吊舱104中的发电机。
转子106的转子叶片108中的至少一个转子叶片在此可以构成为具有至少两个转子叶片部段10、20的两件式或多件式转子叶片(参见图2)。
图2示出具有第一端侧12的第一转子叶片部段10和具有第二端侧22的第二转子叶片部段20。第一转子叶片部段10和第二转子叶片部段20在纵向方向(L)上在端侧彼此耦联。
第一转子叶片部段10包括具有多个压层材料层16的叶片压层14(参见图14)。转子叶片10还包括设置在转子叶片部段10的吸力侧11.1上的第一增强结构17.1和设置在压力侧11.2上的第二增强结构17.2。增强结构17.1、17.2在纵向方向(L)上延伸。
第二转子叶片部段20包括具有多个压层材料层(未示出)的叶片压层24和在纵向方向(L)上延伸的增强结构27。此外，第二转子叶片部段20的构造对应于第一转子叶片部段10的构造。
图3在侧视图中示出第一转子叶片部段10的端侧端部12。
转子叶片部段10具有前边缘18和后边缘19，所述前边缘和后边缘横向于纵向方向(L)彼此间隔开地设置。
增强结构17.1、17.2在此嵌入到叶片压层14中并且在纵向方向(L)上延伸。增强结构17.1、17.2优选地包括单向织物，所述单向织物的纤维在纵向方向(L)上定向。在端侧12处，在增强结构17.1、17.2的区域中优选地设置有多个安装元件30.1、30.2。
如尤其根据图4的转子叶片部段10的三维视图所示，多个安装元件30.1、30.2在纵向方向(L)上延伸。安装元件30.1、30.2在此在端侧端部12处设置在转子叶片部段的增强结构17.1、17.2的区域中。
根据在图4中示出的优选的实施例，安装元件30.1设置在第一增强结构17.1处，并且安装元件30.2设置在第二增强结构17.2处，并且所述安装元件30.1和所述安装元件30.2在型廓深度方向(Q)(参见图6和图7)上彼此间隔开地设置。
所述安装元件30.1、30.2设立用于，与第二转子叶片部段20(参见图2)的相对应的安装元件40(参见图6至图9)耦联。
在图5中示出的根据本发明的转子叶片部段10'的实施例与在图4中示出的实施例的不同之处在于，安装元件30.1'和30.2'在型廓厚度方向(D)上彼此相邻地设置(参见图10至图13)。安装元件30.1'在端侧12处设置在增强结构17.1的区域中并且在纵向方向(L)上延伸。安装元件30.2'在端侧12处设置在增强结构17.2的区域中并且在纵向方向(L)上延伸。
图6至图9示出安装元件30a、30b、30c的实施例，其中安装元件30a、30b、30c在平面(E)中尤其在型廓深度方向(Q)上彼此间隔开。
如根据图6的细节示图所示，安装元件30a构成为，使得在两个相邻的安装元件30a之间分别构成自由空间，第二转子叶片部段20(参见图2)的相对应的安装元件40a容纳到所述自由空间中。
安装元件40a分别具有根据本示意图在型廓深度方向(Q)上向上指向的接触面42a和向下指向的接触面44a。
安装元件40a中的每个安装元件在此容纳在相邻的安装元件30a的自由空间中，使得接触面42a、44a与两个相邻的安装元件30a的接触面32a、34a中的各一个接触面贴靠。
粘合剂50施加到安装元件30a的接触面32a、34a和/或安装元件40a的接触面42a、44a上，所述粘合剂将第一转子叶片部段10(参见图1)的安装元件30a与第二转子叶片部段20(参见图2)的安装元件40a接合。
在此，安装元件30a、40a在端侧尤其集成地构成在叶片压层14、24处，使得叶片压层的层的纤维定向对应于安装元件30a、40a的层的纤维定向，并且反之亦然。替选地，安装元件30a、40a可以集成地构成在增强结构17.1、17.2(参见图4、图5)处。
安装元件30a分别具有端侧部段36a，在所述端侧部段中，接触面32a、34a的间距是恒定的。
安装元件30a还分别具有压层侧部段，在所述压层侧部段中，接触面32a、34a的间距是恒定的。因此，接触面32a、34a至少部段地平行于叶片压层14(参见图2)或增强结构17(参见图4)的纤维定向延伸。
接触面42a、44a在安装元件40a的型廓深度方向(Q)上的间距对应于接触面32a、34a的延伸而延伸。
接触面32a、34a和42a、44a中的各两个接触面的最小间距通过间距(b)限定。接触面32a、34a和42a、44a中的各两个接触面的最大间距通过间距(h)限定。
根据图7的示意性细节视图示出根据本发明的安装元件30b、40b的另一实施例。
所示出的实施例与在图6中示出的实施例的不同之处在于，接触面32b、34b在安装元件30b的型廓深度方向(Q)上的相应间距在端侧减小，使得接触面32b、34b中的每个接触面在端侧部段36b中在型廓深度方向(Q)上逐渐接近叶片压层14(参见图2)的压层材料层16(参见图14)或逐渐接近平行于压层材料层延伸的平面。此外，接触面在型廓深度方向(Q)上的间距在压层侧增加，使得接触面32b、34b中的每个接触面在压层侧部段38b中在型廓深度方向(Q)上逐渐接近叶片压层14或增强结构17(参见图2)的纤维定向。
接触面42b、44b在安装元件40a的型廓深度方向(Q)上的间距对应于接触面32b、34b的延伸而延伸。
如从图6、图7、图8和图9中可看出，接触面32a、32b、32c和34a、34b、34c以及42a、42b、42c和44a、44b、44c中的各两个接触面的最小间距通过间距(b)限定。接触面32a、32b、32c和34a、34b、34c以及42a、42b、42c和44a、44b、44c中的各两个接触面的最大间距通过间距(h)限定。
从图6、图7、图8和图9中还可看出，压层侧部段38a、38b具有纵向延伸L1，并且端侧部段36a、36b具有纵向延伸L2，其中纵向延伸L1大于纵向延伸L2。
此外，压层侧部段48a、48b具有纵向延伸L1，并且端侧部段46a、46b具有纵向延伸L2，其中纵向延伸L1大于纵向延伸L2。
因此，如在图6和图7中可看出，分别构成公差范围39、49，通过所述公差范围来补偿材料引起的和生产引起的形状偏差和位置偏差。
根据在图8中示出的实施例，安装元件30b、40b集成地构成在增强结构17.1、17.2处，并且端侧部段36a、46a平缓地延伸到压层侧部段38a、48a中，使得粘合剂50的粘合应力减小。实施例的设计方案在其他情况下对应于在图7中示出的实施例。
在图9中示出的安装元件30c、40c的实施例与在图8中示出的实施例的不同之处在于，安装元件30、40不仅在型廓深度方向(Q)上彼此间隔开或彼此相邻地设置，而且也在纵向方向(L)上彼此错开地设置。安装元件30c在此具有根据图9中的示图在型廓深度方向(Q)上向上指向的接触面32c，并且还具有在型廓深度方向(Q)上向下指向的第二接触面34c，其中上接触面32c比下接触面34c更短。
此外，第二安装元件40c也分别具有根据图9中的示图在型廓深度方向(Q)上向上指向的接触面42c，并且还具有在型廓深度方向(Q)上向下指向的第二接触面44c，其中上接触面42c比下接触面44c更长。
通过安装元件30c、40c的不对称构成，所述安装元件在纵向方向(L)上彼此错开地设置，使得应力沿着纵向方向(L)分布并且避免应力峰值。
图10至图13示出安装元件30'a、30'b、30'c的实施例，其中安装元件30'a、30'b、30'c在平面(E)中尤其在型廓厚度方向(D)上彼此间隔开。
如根据图10的细节示图所示，安装元件30'a构成为，使得在两个相邻的安装元件30'a之间分别构成自由空间，第二转子叶片部段20(参见图2)的相对应的安装元件40'a容纳到所述自由空间中。
安装元件40'a分别具有根据本示意图在型廓厚度方向(D)上向上指向的接触面42'a和向下指向的接触面44'a。
安装元件40'a中的每个安装元件在此容纳在相邻的安装元件30'a的自由空间中，使得接触面42'a、44'a与两个相邻的安装元件30'a的接触面32'a、34'a中的各一个接触面贴靠。
粘合剂50施加到安装元件30'a的接触面32'a、34'a和/或安装元件40'a的接触面42'a、44'a上，所述粘合剂将第一转子叶片部段10(参见图1)的安装元件30'a与第二转子叶片部段20(参见图2)的安装元件40'a接合。
在此，安装元件30'a、40'a在端侧尤其集成地构成在叶片压层14、24处，使得叶片压层的层的纤维定向对应于安装元件30'a、40'a的层的纤维定向，并且反之亦然。替选地，安装元件30'a、40'a可以集成地构成在增强结构17.1、17.2(参见图4、图5)处。
安装元件30'a分别具有端侧部段36'a，在所述端侧部段中，接触面32'a、34'a的间距是恒定的。
安装元件30'a还分别具有压层侧部段38'a，在所述压层侧部段中，接触面32'a、34'a的间距是恒定的。
接触面42'a、44'a在安装元件40'a的型廓厚度方向(D)上的间距对应于接触面32'a、34'a的延伸而延伸。
因此，接触面32'a、34'a至少部段地平行于叶片压层14(参见图2)的压层材料层16(参见图14)延伸。
根据图11和图12的示意性细节视图示出根据本发明的安装元件30'b、40'b的另一实施例。
所示出的实施例与在图10中示出的实施例的不同之处在于，接触面32'b、34'b在安装元件30'b的型廓厚度方向(D)上的相应间距在端侧减小，使得接触面32'b、34'b中的每个接触面在端侧部段36'b中在型廓厚度方向(D)上逐渐接近叶片压层14(参见图2)的压层材料层16(参见图14)或逐渐接近平行于压层材料层延伸的平面。此外，接触面在型廓厚度方向(D)上的间距在压层侧增加，使得接触面32'b、34'b中的每个接触面在压层侧部段38'b中在型廓厚度方向(D)上逐渐接近叶片压层14(参见图2)的压层材料层16(参见图14)或逐渐接近平行于压层材料层延伸的平面。
接触面42'b、44'b在安装元件40'a的型廓厚度方向(D)上的间距对应于接触面32'b、34'b的延伸而延伸。
如从图10、图11、图12和图13中可看出，接触面32'a、32'b、32'c和34'a、34'b、3'4c以及42'a、42'b、42'c和44'a、44'b、44'c中的各两个接触面的最小间距通过间距(b)限定。接触面32a、32b、32c和34'a、34'b、34'c以及42'a、42'b、42'c和44'a、44'b、44'c中的各两个接触面的最大间距通过间距(h)限定。
从图10、图11和图12中还可看出，压层侧部段38'a、38'b具有纵向延伸L1，并且端侧部段36'a、36'b具有纵向延伸L2，其中纵向延伸L1大于纵向延伸L2。
此外，压层侧部段48'a、48'b具有纵向延伸L1，并且端侧部段46'a、46'b具有纵向延伸L2，其中纵向延伸L1大于纵向延伸L2。
因此，如在图10和图11中可看出，分别构成公差范围39'、49'，通过所述公差范围来补偿材料引起的和生产引起的形状偏差和位置偏差。
根据在图12中示出的实施例，安装元件30'b、40'b集成地构成在增强结构17.1、17.2处，并且端侧部段36'a、46'a平缓地延伸到压层侧部段38'a、48'a中，使得粘合剂50的粘合应力减小。实施例的设计方案在其他情况下对应于图11中示出的实施例。
在图13中示出的安装元件30'c、40'c的实施例与在图12中示出的实施例的不同之处在于，安装元件30'c、40'c不仅在型廓厚度方向(D)上彼此间隔开地或相邻地设置，而且也在纵向方向(L)上彼此错开地设置。安装元件30'c在此具有根据图13中的示图在型廓厚度方向(D)上向上指向的接触面32'c，并且还具有在型廓厚度方向(D)上向下指向的第二接触面34'c，其中上接触面32'c比下接触面34'c更短。
此外，第二安装元件40'c也分别具有根据图13中的示图在型廓厚度方向(D)上向上指向的接触面42'c，并且还具有在型廓厚度方向(D)上向下指向的第二接触面44'c，其中上接触面42'c比下接触面44'c更长。
通过安装元件30'c、40'c的不对称构成，所述安装元件在纵向方向(L)上彼此错开地设置，使得应力沿着纵向方向(L)分布并且避免应力峰值。
图14在示意性视图中示出叶片压层14的局部。根据所述视图明显的是，压层材料层16基本上彼此平行地在型廓厚度方向(D)上堆叠并且设置在基本上平行于纵向方向(L)延伸的平面中。压层材料层16优选地由纤维复合材料构成，其中由于波动、例如织物增强的纤维复合材料中的波动而出现波动。
在本发明的意义上，压层材料层应理解为基本上平行于纵向方向(L)延伸的层，其中通过在公差范围的范围内的织物结构，在压层材料层中存在波动。
这种由在型廓厚度方向(D)上堆叠的压层材料层构成的层构造同样在增强结构17(参见图3和4)的区域中给出，其中压层材料层由单向织物形成，所述单向织物的纤维定向在纵向方向(L)上延伸。
附图标记列表
100 风能设备
102 塔
104 吊舱
106 转子
108 转子叶片
110 整流罩
10、10' 第一转子叶片部段
11.1、11.2 压力侧，吸力侧
12 第一端侧
14 叶片压层
16 压层材料层
17、17.1、17.2 增强结构
18 前边缘
19 后边缘
20 第二转子叶片部段
22 第二端侧
24 叶片压层
27 增强结构
30a、30b、30c、30a'、30b'、30c'、30.1、30.2 安装元件
32a、32b、32'a、32'b 第一接触面
34a、34b、34'a、34'b 第二接触面
36a、36b 端侧部段
38a、38b 压层侧部段
39 公差范围
40a、40b、40c、40、40'a、40'b、40'c 安装元件
42、42a、42b、42c、42、42'a、42'b、42'c 第一接触面
44a、34b、44'a、44'b 第二接触面
46a、46b 端侧部段
48a、48b 压层侧部段
49 公差范围
L 纵向方向
L1 纵向延伸
L2 纵向延伸
L3 纵向延伸
Q 型廓深度方向
D 型廓厚度方向
E 平面
b 最小间距
h 最大间距

Claims (20)

1.一种用于风能设备(100)的转子叶片(108)，所述转子叶片具有：
-纵向方向(L)，所述转子叶片(108)在所述纵向方向上延伸，
-具有第一端侧(12)的至少一个第一转子叶片部段(10，10')，以及
-具有第二端侧(22)的至少一个第二转子叶片部段(20)，其中所述第一转子叶片部段(10，10')在纵向方向(L)上在端侧与所述第二转子叶片部段(20)耦联，
其中所述第一转子叶片部段和所述第二转子叶片部段(10，10'，20)分别包括：
-具有多个压层材料层(16)的叶片压层(14，24)，所述多个压层材料层在型廓厚度方向(D)上堆叠地设置，以及
-在端侧设置的多个安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)，其用于将所述第一转子叶片部段(10，10')与所述第二转子叶片部段(20)耦联，
其中所述安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)中的每个安装元件在纵向方向(L)上延伸并且具有两个接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c，42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)，所述两个接触面横向于、尤其正交于所述纵向方向(L)以相对于彼此在端侧非线性减小的间距设置。
2.根据权利要求1所述的转子叶片(108)，
其中所述多个安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)在正交于所述纵向方向(L)的平面(E)中彼此相邻地设置，并且
在两个相邻的安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c)之间分别构成自由空间，在所述自由空间中容纳有相对应的安装元件(40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)，使得所容纳的安装元件(40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)的接触面(42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)与所述两个相邻的所述安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c)的接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c)中的各一个接触面贴靠。
3.根据权利要求2所述的转子叶片(108)，
其中所容纳的安装元件(40，40a，40b，40c，40，40'a，40'b，40'c)的处于贴靠的接触面(42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)和所述两个相邻的所述安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30c')的接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c)材料配合地彼此连接，尤其借助于粘合剂配合地彼此连接，所述粘合剂施加到所述两个相邻的安装元件的接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c)和/或所容纳的安装元件的接触面(42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，
其中所述第一转子叶片部段和所述第二转子叶片部段(10，10'，20)还分别包括：
-用于吸收纵向力的至少一个增强结构(17，17.1，17.2，27)，所述增强结构沿着所述转子叶片部段(10，10'，20)在纵向方向(L)上延伸，
其中所述安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30c')分别在端侧设置在相应的所述增强结构(17，17.1，17.2，27)的区域中，并且所述第一转子叶片部段(10，10')的增强结构(17，17.1，17.2)与所述第二转子叶片部段(20)的增强结构(27)耦联。
5.根据权利要求4所述的转子叶片(108)，
其中所述增强结构(17，17.1，17.2，27)具有由单向织物构成的至少一个压层材料层、优选多个压层材料层，所述单向织物在纵向方向(L)上定向。
6.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，
其中所述安装元件(30b，30b'，40b，40b')具有压层侧部段(38b，38'b，48b，48'b)和端侧部段(36b，36'b，46b，46'b)，并且
所述接触面(32b，32'b，34b，34'b，42b，42'b，44b，44'b)在所述压层侧部段(38b，38'b，48b，48'b)和/或所述端侧部段(38b，38'b，48b，48'b)中的相对于所述纵向方向(L)的延伸通过切向边界条件限定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的转子叶片(108)，
其中所述安装元件(30a，30a'，40a，40a')具有压层侧部段(38a，38'a，48a，48'a)和端侧部段(36a，36'a，46a，46'a)或者具有所述压层侧部段(38b，38'b，48b，48'b)和所述端侧部段(36b，36'b，46b，46'b)，并且所述接触面(32a，32'a，34a，34'a，42a，42'a，44a，44'a)在所述压层侧部段(38a，38'a，48a，48'a，38b，38'b，48b，48'b)和/或所述端侧部段(36a，36'a，46a，46'a，36a，36'a，46a，46'a)中的间距是至少部段地恒定的。
8.根据权利要求6或7所述的转子叶片(108)，
其中所述接触面(32'b，34'b，42'b，44'b)在所述型廓厚度方向(D)上彼此间隔开，并且
所述接触面(32'b，34'b，42'b，44'b)在端侧逐渐接近所述叶片压层(14，24)的压层材料层(16)或逐渐接近平行于所述压层材料层(16)延伸的平面。
9.根据权利要求6或7所述的转子叶片(108)，
其中所述接触面(32'b，34'b，42'b，44'b)在所述型廓厚度方向(D)上彼此间隔开，并且
所述间距是至少部段地恒定的，并且所述接触面(32'b，34'b，42'b，44'b)部段地平行于所述叶片压层(14，24)的压层材料层(16)和/或所述增强结构(17，17.1，17.2，27)延伸。
10.根据权利要求6至9中至少一项所述的转子叶片(108)，
其中所述压层侧部段(38a，38'a，48a，48'a，38b，38'b，48b，48'b)具有纵向延伸L1，并且所述端侧部段(36a，36'a，46a，46'a，36b，36'b，46b，46'b)具有纵向延伸L2，并且所述纵向延伸L1大于所述纵向延伸L2，其中邻接所述压层侧部段构成公差范围。
11.根据权利要求8或9中任一项所述的转子叶片(108)，
其中所述安装元件(30a，30b，40a，40b，30'a，30'b，40'a，40b')具有纵向延伸L3，并且所述接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c，42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)的最大间距(h)与所述纵向延伸的比例为L3≥5h。
12.根据权利要求10或11所述的转子叶片(108)，
其中所述纵向延伸L3是至少一个第一安装元件(30.1，40.1)的第一纵向延伸L3.1，并且
所述第一转子叶片部段和所述第二转子叶片部段(10，10'，20)还分别包括具有第二纵向延伸L3.2的至少一个第二安装元件(30.2)，所述第二纵向延伸大于所述纵向延伸L3.1。
13.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，
其中所述多个安装元件(30a，30b，30c，30'a，30'b，30'c，40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)在纵向方向(L)上彼此错开地或间隔开地设置。
14.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片(108)，
其中两个相邻的安装元件(30a，30b，30c，30'a，30'b，30'c，40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)的接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c，42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)的最小间距(b)≥1.5mm。
15.根据权利要求4至14中任一项所述的转子叶片(108)，
其中所述增强结构(17，17.1，17.2，27)包括梁带和/或前边缘增强件和/或后边缘增强件。
16.一种用于风能设备(100)的转子叶片的转子叶片部段(10，10')，所述转子叶片部段具有：
-端侧(12)，
其中所述转子叶片部段(10，10')能够在纵向方向上在端侧与相邻的转子叶片部段(20)耦联，
-具有多个压层材料层(16)的叶片压层(14)，所述多个压层材料层在型廓厚度方向(D)上堆叠，以及
-在端侧设置的多个安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)，所述安装元件能够与所述相邻的转子叶片部段的相对应的多个安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)接合，以用于将所述第一转子叶片部段(10，10')与所述第二转子叶片部段(20)耦联，
其中所述安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30'c，30.1，30.2，40a，40b，40c，40a'，40b'，40'c)中的每个安装元件在纵向方向(L)上延伸并且具有两个接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c，42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)，所述两个接触面横向于、尤其正交于所述纵向方向(L)以相对于彼此在端侧非线性减小的间距设置。
17.一种具有至少一个根据权利要求1至15中至少一项所述的转子叶片的风能设备(100)。
18.一种用于制造风能设备(100)的转子叶片的方法，所述方法包括如下步骤：
-提供根据权利要求16所述的第一转子叶片部段(10，10')，
-提供至少一个根据权利要求16所述的第二转子叶片部段(20)，
-将所述第一转子叶片部段(10，10')的在端侧设置的多个安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30c')与所述第二转子叶片部段(20)的相对应的安装元件(40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)接合。
19.根据权利要求18所述的方法，
其中所述多个安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30c'，40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)在正交于所述纵向方向(L)的平面(E)中彼此相邻地设置，并且在两个相邻的所述安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30c'，40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)之间分别构成自由空间，并且
其中接合的步骤还包括：
-将所述相对应的安装元件(40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)中的各一个相对应的安装元件容纳在所述自由空间中的每个自由空间中，使得每个所容纳的安装元件(40a，40b，40c，40'a，40'b，40'c)的接触面(42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)与所述两个相邻的安装元件(30a，30b，30c，30a'，30b'，30c')的接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c)中的各一个接触面贴靠。
20.根据权利要求19所述的方法，
其中在接合的步骤之前，所述方法还包括如下步骤：
-将粘合剂施加到所述第一转子叶片部段(10，10')和/或所述第二转子叶片部段(20)的接触面(32a，32b，32c，32'a，32'b，32'c，34a，34b，34c，34'a，34'b，34'c，42a，42b，42c，42'a，42'b，42'c，44a，44b，44c，44'a，44'b，44'c)中的每个接触面上。
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