DE102011053403B4

DE102011053403B4 - Windkraftanlagenflügel mit verbesserter Hinterkantenverbindung

Info

Publication number: DE102011053403B4
Application number: DE102011053403.2A
Authority: DE
Inventors: Kavala Venkateswara Rao
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: DE102011053403A1; US8038407B2; US20110142668A1; DK201170500A; DK178048B1; CN102400846A; CN102400846B

Abstract

Windkraftanlagenflügel (16) mit einer Vorderkante (24) und einer Hinterkante (26), wobei der Flügel aufweist:ein oberes Schalenelement (20) und ein unteres Schalenelement (22), wobei das obere Schalenelement und das untere Schalenelement jeweils eine an der Flügelvorderkante verbundene Vorderkante und eine Hinterkante (19, 21) aufweisen; undeine steife Verbindungskappe (50), die in vorgegebener Größe und Gestalt derart vorgeformt ist, dass sie wenigstens einen außen freiliegenden Teil der Hinterkante des Flügels definiert, wobei die Verbindungskappe einander gegenüberliegend orientierte Schenkelelemente (52) aufweist, die an die jeweilige Hinterkante (19 bzw. 21) des oberen und des unteren Schalenelementes so angefügt sind, dass sie den freiliegenden Teil der Hinterkante des Flügels definieren und mit dem oberen und dem unteren Schalenelement im Wesentlichen bündig sind;wobei die steife Verbindungskappe eine außenliegende Hauptverbindungsbrücke zwischen der jeweiligen Hinterkante des oberen und des unteren Schalenelements bildet; undder außerdem ein inneres Kissenpolster (54) aufweist, das zwischen den Hinterkanten (19, 21) des oberen und des unteren Schalenelements (20, 22) angeordnet ist, wobei das Kissenpolster hauptsächlich Zerstörungen des oberen und des unteren Schalenelements längs der Hinterkanten verhütet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Windkraftanlagen und mehr im Einzelnen Windkraftanlagenflügel mit einer verbesserten Verbindungsausführung längs der Verbindungslinie an der Hinterkante.
Hintergrund der Erfindung
Windkraftanlagenflügel sind die hauptsächlichsten Elemente von Windkraftanlagen zur Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie. Die Flügel haben das Querschnittsprofil einer Tragfläche, wobei im Betrieb Luft über den Flügel strömt, die eine Druckdifferenz zwischen dessen Seiten erzeugt. Demgemäß wirkt eine Auftriebskraft, die von der Druckseite zu der Saugseite hin gerichtet ist, auf den Flügel. Die Auftriebskraft erzeugt ein Drehmoment an der Hauptrotorwelle, die getriebemäßig zur Erzeugung von elektrischer Energie an einen Generator angekuppelt ist.
Die Windkraftanlagenflügel bestehen typischerweise aus einer oberen (saugseitigen) Schale und einer unteren (druckseitigen) Schale, die längs Klebefugen entlang der Hinter- und der Vorderkante des Flügels miteinander verbunden sind. Die Klebefugen werden üblicherweise dadurch gebildet, dass eine geeignete Klebepaste oder -verbindung längs der Klebefuge mit einer konstruktiv minimalen Klebefugenbreite zwischen die Schalenelemente eingebracht wird. Diese Klebefugen, insbesondere jene an der Hinterkante des Flügels, bilden eine kritische Konstruktionsrandbedingung der Flügel. Eine beträchtliche Anzahl Ausfälle von Windkraftanlagenflügeln sind klebefugenbedingt, wobei Ausfälle an der Hinterkante am Häufigsten auftreten. Eine Auftrennung der Klebefuge längs der Hinterkante eines im Betrieb befindlichen Windkraftanlagenflügels kann zu einem katastrophalen Ausfall und zu einer Beschädigung der Windkraftanlage führen.
Darüber hinaus ist der Verbindungsprozess an der Hinterkante eine schwierige und zeitaufwendige Aufgabe. Das Aufbringen der Verbindungspaste, um die erforderliche Klebedicke und -breite zu erzielen, ist schwierig. Eine Nachbearbeitung der Hinterkante nach der Herstellung der Verbindung zum Entfernen überschüssiger Verbindungspaste, Zurichten von Verstärkungsmaterial, usw., ist ein zeitaufwendiger und teurer Vorgang. Selbst nach dem Zurichtvorgang ist es oft erforderlich, anschließend Reparaturen/Änderungen an der Hinterkante vorzunehmen, bevor der Flügel betriebsbereit ist.
Gebräuchliche Ausbildungen der Hinterkantenverbindung sind außerdem gegen Erosion beim Feldbetrieb in hohem Maße anfällig, was zu teuren und aufwendigen Feldreparaturen führt.
Die US 7 637 721 B2 ( DE 10 2006 034 831 A1 ) schlägt vor, eine Hinterkantenkappe vorzusehen, die über die konstruktive Hinterkante eines Windkraftanlagenflügels gefügt ist, um das an der Hinterkante erzeugte Geräusch zu verringern. Die Kappe ist so aufgebaut, dass sie sich gut über die ursprüngliche Hinterkante des Flügels erstreckt und im Vergleich zu der ursprünglichen Hinterkante eine verringerte Hinterkantendicke ergibt. Die Kappe ist flexibel und so ausgelegt, dass sie an eine Vielzahl verschieden großer und unterschiedlich gestalteter Windkraftanlagenflügel angepasst ist. Wenngleich diese Hinterkantenkappe Vorteile hinsichtlich geringerer Geräuschentwicklung geben kann, spricht sie doch nicht die oben erläuterten strukturellen Verbindungsprobleme an der Hinterkante an.
Daneben ist aus der DE 10 2008 007 908 A1 ein Rotorflügel für eine Windkraftanlage bekannt, der eine mit einem Abströmkantenabschnitt verbundene, spitz zulaufende und eine Abströmkante enthaltende Abströmkantenanordnung aufweist, die sich bündig an ein oberes Schalenelement und ein unteres Schalenelement des Rotorflügels anschließt. Eine im Prinzip ähnliche Konstruktion eines Rotorflügels eines Hubschraubers ist in der US 2 963 094 A beschrieben. Der dort geoffenbarte Rotorflügel ist auf seiner Abströmseite mit einer im Querschnitt im Wesentlichen keilförmigen Strukturkomponente versehen, die die Abström- oder Hinterkante des Flügels enthält und aus Stahl oder Leichtmetall besteht, um u.a. zum Gewichtsausgleich des Flügels beizutragen.
Für die Industrie wäre eine verbesserte Verbindungsausbildung von Vorteil, die preisgünstig, zeitsparend und so beschaffen ist, dass sie eine verbesserte strukturelle Verbindung, insbesondere längs der Hinterkante des Windkraftanlagenflügels ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der Windkraftanlagenflügel gemäß der Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung erläutert oder ergeben sich naheliegend aus der Beschreibung oder können aus der Ausführung der Erfindung gewonnen werden.
Gemäß Gesichtspunkten der Erfindung ist ein Windkraftanlagenflügel geschaffen, der eine Vorderkante und eine Hinterkante aufweist. Der Flügel verfügt über ein oberes Schalenelement und ein unteres Schalenelement, wobei jedes der Schalenelemente eine an der Vorderseite des Flügels verbundene Vorderkante und eine Hinterkante aufweist. Es ist eine steife Verbindungskappe vorgesehen, die in einer zweckentsprechenden Größe und Gestalt so vorgeformt ist, dass sie wenigstens einen Teil der Hinterkante des Flügels definiert. Die Verbindungskappe weist im Wesentlichen einander gegenüberliegend orientierte Schenkelteile auf, die an die jeweilige Hinterkante der Schalenelemente so angefügt sind, dass sie mit dem oberen und dem unteren Schalenelement im Wesentlichen bündig sind. Die Verbindungskappe erstreckt sich von den Schalenelementen aus und definiert wenigstens einen Teil der sich in Längsrichtung erstreckenden Hinterkante des Flügels. Die Verbindungskappe bildet eine externe Brücke, die die hauptsächliche Abdichtung zwischen dem oberen und dem unteren Schalenelement an der jeweiligen Hinterkante bildet.
Der Flügel weist ein inneres Kissenpolster auf, das zwischen den Hinterkanten des oberen und unteren Schalenelements angeordnet ist. Diese Komponente dient hauptsächlich dazu, einen zerstörerischen Aufprall („Zerbrechen“) der Schalenelemente längs ihrer Hinterkanten zu verhüten. Das Kissenpolster kann ein kompressibles, elastisch nachgiebiges Element sein, wie etwa ein gummiähnliches Material, oder in einer alternativen Ausführungsform kann es ein steifes Material sein, wie etwa ausgehärtete Verbindungspaste. Bei der Ausführungsform mit Verbindungspaste, liefert die Verbindungspaste außerdem eine zusätzliche Verbindung zwischen den Hinterkanten der Schalenelemente und kann sich auch über die Hinterkanten hinaus erstrecken und wenigstens teilweise die Verbindungskappe ausfüllen.
Die Verbindungskappe kann an den Schalenelementen in verschiedener Weise anhaften. Bei einer speziellen Ausführungsform weisen die Hinterkanten der Schalenelemente jeweils eine Nut verringerter Dicke auf, wobei die Schenkel der Verbindungskappe in den Nuten längs der Hinterkanten beispielsweise mit einer Verbindungspaste befestigt sind. Die Nutstruktur kann in einem strukturellen Verstärkungselement ausgebildet sein, das die Hinterkanten der Schalenelemente bildet.
Die Verbindungskappe kann verschiedene Gestaltungen und Ausbildungen im Rahmen der Erfindung annehmen. Bei einer speziellen Ausführungsform ist die Verbindungskappe ein durchgehendes Strukturelement, das ein offenes Ende und einen geschlossenen Scheitel aufweist, wie etwa eine V-förmige Gestalt, eine C-förmige Gestalt, eine U-förmige Gestalt und dergleichen. Die Verbindungskappe ist mit Abmessungen und in einer Gestalt so vorgeformt, dass sie ein konstruktiv bestimmtes Hinterkantenprofil des jeweiligen Windkraftanlagenflügels ergibt.
Bei einer Ausführungsform, bei der der Windkraftanlagenflügel eine Anzahl Flügelsegmente aufweist, kann die Verbindungskappe ein Einzelelement sein, das für alle Flügelsegmente gemeinsam ist und diese überbrückt. Bei einer alternativen Ausführungsform können die einzelnen Flügelsegmente jeweils über einen Teil von ihnen eine entsprechende Verbindungskappe aufweisen, wobei zwischen aneinander anstoßenden Flügelsegmenten eine Brückenverbindungskappe vorgesehen ist.
Die Erfindung umfasst auch eine Windkraftanlage, die einen oder mehrere Windkraftanlagenflügel aufweist, welche mit der hier beschriebenen neuartigen Verbindungslinienausbildung ausgestattet sind.
Das Verständnis dieser und anderer Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung, wird durch die nachfolgende Beschreibung und die angefügten Patentansprüche erleichtert. Die beigefügte Zeichnung, die hier mit eingearbeitet ist und einen Teil der Beschreibung bildet, veranschaulicht Ausführungsformen der Erfindung und dient zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
Figurenliste
Eine vollständige und ausführliche Darstellung der Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsform ist für den Fachmann in der Beschreibung dargelegt, die sich auf die beigefügten Figuren bezieht, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer gebräuchlichen Windkraftanlage ist;
2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines gebräuchlichen Windkraftanlagenflügels ist;
3 eine Querschnittdarstellung eines beispielhaften Windkraftanlagenflügels, gemäß Gesichtspunkten der Erfindung ist;
4 ein vergrößertes Schnittbild und eine Komponentendarstellung der Ausbildung der Hinterkantenverbindung ist;
5 ein vergrößertes Schnittbild der Ausbildung der Hinterkantenverbindung ist;
6 ein vergrößertes Schnittbild der Ausbildung der Hinterkantenverbindung ist;
7 eine teilweise perspektivische Darstellung eines mehrsegmentigen Windkraftanlagenflügels mit einer durchgehenden einzigen Verbindungskappe ist; und
8 eine teilweise perspektivische Darstellung eines mehrsegmentigen Windkraftanlagenflügels mit jeweils mehreren Verbindungskappen ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der Erfindung eingegangen, von der ein oder mehrere Ausführungsbeispiele in der Zeichnung veranschaulicht sind. Jedes Ausführungsbeispiel ist zu Erläuterungszwecken der Erfindung vorgestellt.
1 veranschaulicht eine Windkraftanlage 10 üblicher Bauart. Die Windkraftanlage 10 weist einen Mast 12 mit einer darauf montierten Gondel 4 auf. Mehrere Windkraftanlagenflügel 16 sind an einer Rotornabe 18 befestigt, die ihrerseits mit einem Hauptflansch verbunden ist, welcher eine Hauptrotorwelle antreibt. Die Leistungserzeugungs- und Steuerkomponenten der Windkraftanlage sind in der Gondel 14 untergebracht. Die Darstellung nach 1 dient lediglich Zwecken der Veranschaulichung, um die vorliegende Erfindung in ein beispielhaftes Einsatzgebiet einzufügen. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine spezielle Type eines Windkraftanlagenaufbaus beschränkt ist.
2 ist eine mehr detaillierte Darstellung eines Windkraftanlagenflügels 16. Der Flügel 16 weist ein oberes Schalenelement 20 und ein unteres Schalenelement 22 auf. Das obere Schalenelement 20 kann so ausgebildet sein, dass es die saugseitige Oberfläche des Flügels bildet, während das untere Schalenelement 22 so ausgebildet sein kann, dass es die druckseitige Oberfläche des Flügels bildet. Der Flügel 16 weist eine Vorderkante 24 und eine Hinterkante 26, einen Fußteil 28 und einen Spitzenteil 30 auf. Wie an sich bekannt, sind das obere Schalenelement 20 und das untere Schalenelement 22 an der Vorderkante 24 und der Hinterkante 26 miteinander verbunden. Der Flügel enthält einen innen liegenden Hohlraum 25, in dem verschiedene Strukturelemente, wie Holmgurte 32 und Streben 33 enthalten sind.
Bezugnehmend auf 3 weisen die Schalenelemente 20, 22 jeweilige Vorderkanten, die an einer Vorderkantenverbindungslinie 36 miteinander verklebt sind, und eine Hinterkantenverbindungsausbildung 37 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung auf, die hier in näheren Einzelheiten beschrieben ist. Die Vorderkantenverbindungslinie 36 und Gesichtspunkte der Hinterkantenverbindungsausbildung 37, können eine gebräuchliche Verbindungspaste verwenden. Es versteht sich, dass der Ausdruck „Verbindungspaste“ hier als gattungsmäßiger Begriff verwendet ist, so dass er jegliche Art von Klebstoff oder Verbindungsmaterial mit umfasst. Die spezielle Art der Verbindungspaste ist für die vorliegende Erfindung nicht besonders wesentlich und es kann jede geeignete Art Epoxidharz, irgendeine Verbindung oder ein anderes Material für diesen Zweck verwendet werden.
Ein Vorderkantenstrukturelement 42, das ein entsprechend gestaltetes, verstärktes Verbundwerkstoffelement sein kann, kann längs der Vorderkantenverbindungslinie 36 vorgesehen sein, um der Vorderkante 24 zusätzliche Steifigkeit und Festigkeit zu verleihen, wie dies an sich bekannt ist.
Allgemein bezugnehmend auf die 3, 4 ist eine steife Verbindungskappe 50 als Komponente vorgesehen, die die Hinterkante 26 des Flügels 16 definiert. Die Verbindungskappe 50 ist eine steife Komponente, die mit der konstruktiv vorgegebenen Größe und Gestalt der Hinterkante 26 vorgeformt und an den Hinterkanten 19, 21 des oberen und des unteren Schalenelementes 20 bzw. 22 so befestigt ist, dass sie wenigstens über einen Teil des Flügels 16 die Hinterkante 26 bildet. Darauf hinzuweisen ist, dass die Verbindungskappe keine Schutzabdeckung ist, die auf eine vorhandene Hinterkante eines Flügels aufgesetzt ist, sondern dass sie eine steife Strukturkomponente ist, die sich von den Hinterkanten 19, 21 aus erstreckt, um das konstruktiv vorgegebene Hinterkantenprofil des Flügels 16 zu bilden. Die Verbindungskappe 50 bildet eine außenliegende Verbindungsbrücke, die die hauptsächliche Abdichtung zwischen dem oberen und dem unteren Schalenelement 20 bzw. 22 der jeweiligen Hinterkante 19 bzw. 21 darstellt.
Die Verbindungskappe 50 weist bei den dargestellten Ausführungsformen im Wesentlichen einander gegenüberliegend orientierte Schenkelelemente 52 auf, die an die jeweilige Hinterkante 19, 21 der Schalenelemente 20, 22 so angefügt wird, dass sie mit dem oberen und dem unteren Schalenelement im Wesentlichen bündig sind, wie dies in den 5, 6 dargestellt ist. Diese Ausbildung verringert die Geräuschbildung und die Möglichkeit des Auftretens von von der Verbindungskappe 50 ausgehenden schädlichen aerodynamischen Effekten. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist die bündige Ausbildung durch eine Nut 40 erreicht, die in den Hinterkanten 19, 21 der Schalenelemente 20, 22 vorgesehen ist. Die Nut 40 weist eine im Vergleich zu dem anschließenden Teil des jeweiligen Schalenelementes 20 bzw. 22 verringerte Dicke auf, so dass jeweils ein Schenkelelement 52 der Verbindungskappe 50 an die Oberfläche der Nut 40 (d.h. mit einer Schicht Verbindungspaste 48, wie in den 5, 6 dargestellt) angefügt und im Wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Außenoberfläche des jeweiligen Schalenelements 20, 22 liegen kann. Darauf hinzuweisen ist, dass der Ausdruck „Nut“ hier so verwendet ist, dass er jede zweckentsprechende Art, Ausnehmung oder Anlagefläche mit umfasst, die an den Hinterkanten 19, 21 zur Aufnahme der Schenkelelemente 52 ausgebildet ist.
Die Verbindungskappe 50 kann im Rahmen der Erfindung abhängig von dem jeweils angestrebten Profil der Hinterkante 26 bei einem speziellen Flügel 16 verschiedene Gestalten und Ausbildungen annehmen. Bei einer speziellen Ausführungsform ist die Verbindungskappe 50 ein durchgehendes Strukturelement, das ein offenes Ende aufweist, welches von den beiden divergierenden Schenkelelementen 52 und einem geschlossenen Scheitel 53 begrenzt ist. Die Verbindungskappe 50 kann beispielsweise eine V-förmige Gestalt, eine C-förmige Gestalt, eine U-förmige Gestalt, usw. haben. Die Verbindungskappe 50 ist aus irgendeinem geeigneten steifen Material, einer Zusammensetzung, einem Verbundwerkstoff oder dergleichen vorgeformt, das bzw. der der Hinterkante 26, die angestrebten strukturellen Eigenschaften verleiht.
Die Verbindungskappe 50 kann an den Hinterkanten 19, 21 in verschiedener Weise einschließlich mechanischer Mittel, Verbindungspaste, usw. angebracht sein. Wie erwähnt, ist bei den hier veranschaulichten Ausführungsformen eine Schicht Verbindungspaste 48 dazu verwendet, die Schenkelelemente 52 an den Nuten 40 verringerter Dicke an den Hinterkanten 19, 21 der Schalenelemente 20, 22 zu befestigen.
Um eine erhöhte Steifigkeit und Festigkeit zu erreichen, können die Hinterkanten 19, 21 der Schalenelemente 20, 22 durch strukturelle Verstärkungselemente 38 definiert sein, die an der Haut des oberen und unteren Schalenelements 20 bzw. 22 befestigt sind. Diese Verstärkungselemente 38 können aus irgendeinem geeigneten Faserverbundwerkstoff hergestellt sein, der eine steife Verbindungsstelle für die Verbindungskappe 50 abgibt. Die vorstehend erörterte Nut 40 kann in den strukturellen Verstärkungselementen 38 ausgebildet sein, wie dies in den 5, 6 dargestellt ist.
Wie in den 5, 6 veranschaulicht, weist der Flügel 6 ein innenliegendes Kissenpolster 54 auf, das zwischen den Hinterkanten 19, 21 des oberen und unteren Schalenelements 20 bzw. 22 angeordnet ist. Diese Kissenpolsterkomponente 54 dient vorzugsweise dazu, einen zerstörerischen Aufschlag („Zerbrechen“) der Schalenelemente 20, 22 längs der Hinterkanten 19, 21 während des Betriebs der Windkraftanlage zu verhüten. Bei einer speziellen Ausführungsform, wie sie in 6 dargestellt ist, kann das Kissenpolster 54 ein zusammendrückbares, elastisches Element 56 sein, wie etwa ein gummiähnliches Material oder ein Schaummaterial, das an der Innenfläche der Hinterkanten 19, 21 (z.B. an den inneren Flächen der strukturellen Verstärkungselemente 38) angeklebt oder sonst wie befestigt ist. Diese Art Material erlaubt ein gewisses relatives Maß der Zusammendrückung der Schalenelemente 20, 22 (und der Verbindungskappe 50) längs der Hinterkanten 19, 21, was bei bestimmten Flügelkonstruktionen erwünscht sein kann.
Wie in 5 dargestellt, kann das Kissenpolster 54 durch ein steifes und verhältnismäßig unkompressibles Material 58 gebildet sein. Dieses steife Material 58 kann z.B. ein Aufrag von Verbindungspaste sein, der zwischen den Hinterkanten 19, 21 (z.B. zwischen den strukturellen Verstärkungselementen 38) aufgetragen ist. Die Verbindungspaste 58 kann sich über die Hinterkanten 19, 21 hinaus erstrecken, so dass sie wenigstens teilweise die Verbindungskappe 50 ausfüllt und kann auch aus dem gleichen Material bestehen, das zur Befestigung der Verbindungskappe 50 an den Hinterkanten 19, 21 verwendet ist, wie dies in 5 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform trägt die ausgehärtete Verbindungspaste 58 zu der strukturellen Steifigkeit der Verbindungskappe 50 (und der gesamten Hinterkante 26) bei und liefert außerdem eine weitere Verbindung zwischen den Hinterkanten 19, 21 der Schalenelemente.
Bezugnehmend auf die 7, 8 kann der Windkraftanlagenflügel 16 aus einer Anzahl Flügelsegmente 60 zusammengesetzt sein, wie dies an sich bekannt ist. Bei dieser Art Flügelausbildung kann die Verbindungskappe 50 in verschiedener Weise angefügt sein. Beispielsweise kann, bezugnehmend auf die Ausführungsform nach 7, die Verbindungskappe 50 ein Einzelelement sein, das allen Flügelsegmenten 60 gemeinsam ist und mehrere (oder alle) derselben überbrückt. Bei dieser Ausführungsform sind die einzelnen Flügelsegmente 60 nicht mit einzelnen Verbindungskappen ausgestattet, sondern nach dem Zusammenbau der Flügelsegmente 60 zu einem Flügel, kann die einzige Verbindungskappe 50 so angebracht werden, dass sie, wie oben erörtert, die Hinterkante 26 des Flügels 16 bildet.
Bei einer alternativen Ausführungsform, die in 8 dargestellt ist, weisen die einzelnen Flügelsegmente 60 jeweils eine Flügelverbindungskappe 61 auf, die sich längs eines Teiles von ihnen erstreckt. Mit anderen Worten weist jedes Flügelsegment 60 eine Teilhinterkante auf, die durch eine individuelle Flügelverbindungskappe 61 definiert ist. Eine Brückenverbindungskappe 62 ist dazu benutzt, bei zusammengebautem Flügel zwischen benachbarten Flügelsegmenten 60 zu überdecken.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Ausführungsform einer Windkraftanlage 10 (1), bei der wenigstens einer der Flügel 16 mit den neuartigen Vorteilen der Erfindung ausgebildet ist, wie sie im Vorstehenden erörtert wurden.
Wenngleich der vorliegende Gegenstand unter Bezugnahme auf spezielle beispielhafte Ausführungsformen und zugehörige Verfahren im Einzelnen beschrieben worden ist, so versteht sich doch, dass der Fachmann in Kenntnis des Vorstehenden leicht Veränderungen oder Abwandlungen solcher Ausführungsformen herstellen kann. Demgemäß ist die vorliegende Darlegung nur beispielhaft.
Ein Windkraftanlagenflügel 16 weist eine Vorderkante 24 und eine Hinterkante 26 auf. Der Flügel verfügt über ein oberes Schalenelement 20 und ein unteres Schalenelement 22, wobei jedes der Schalenelemente eine an der Flügelvorderkante mit der jeweils anderen Vorderkante verbundene Vorderkante und eine Hinterkante 19, 21 aufweist. Eine steife Verbindungskappe 50 ist in der Größe und Gestalt der Flügelhinterkante vorgeformt. Die Verbindungskappe weist einander gegenüberliegend orientierte Schenkelelemente 52 auf, die an die Hinterkante des jeweiligen Schalenelementes so angefügt sind, dass sie mit dem oberen und dem unteren Schalenelement im Wesentlichen bündig sind. Die starre Verbindungskappe definiert wenigstens einen Teil der Flügelhinterkante und eine äußere Hauptverbindungsbrücke zwischen dem oberen und dem unteren Schalenelement an deren Hinterkante.
Bezugszeichenliste

10: Windkraftanlage
12: Mast
14: Gondel
16: Flügel
18: Rotornabe
19: Hinterkante
20: Oberes Schalenelement
21: Hinterkante
22: Unteres Schalenelement
24: Vorderkante
25: Innerer Hohlraum
26: Hinterkante
28: Fußteil
30: Spitzenteil
32: Holmgurt
33: Strebe
34: Verbindungspaste
36: Vorderkantenverbindungslinie
37: Hinterkantenverbindungsausbildung
38: Verstärkungselement
40: Nut
42: Vorderkantenstrukturelement
48: Verbindungspaste
50: Verbindungskappe
52: Schenkelelement
53: Scheitel
54: Kissenpolster
56: Elastisches Material
58: Steifes Material
60: Flügelsegmente
61: Flügelverbindungskappen
62: Brückenverbindungskappe

Claims

Windkraftanlagenflügel (16) mit einer Vorderkante (24) und einer Hinterkante (26), wobei der Flügel aufweist: ein oberes Schalenelement (20) und ein unteres Schalenelement (22), wobei das obere Schalenelement und das untere Schalenelement jeweils eine an der Flügelvorderkante verbundene Vorderkante und eine Hinterkante (19, 21) aufweisen; und eine steife Verbindungskappe (50), die in vorgegebener Größe und Gestalt derart vorgeformt ist, dass sie wenigstens einen außen freiliegenden Teil der Hinterkante des Flügels definiert, wobei die Verbindungskappe einander gegenüberliegend orientierte Schenkelelemente (52) aufweist, die an die jeweilige Hinterkante (19 bzw. 21) des oberen und des unteren Schalenelementes so angefügt sind, dass sie den freiliegenden Teil der Hinterkante des Flügels definieren und mit dem oberen und dem unteren Schalenelement im Wesentlichen bündig sind; wobei die steife Verbindungskappe eine außenliegende Hauptverbindungsbrücke zwischen der jeweiligen Hinterkante des oberen und des unteren Schalenelements bildet; und der außerdem ein inneres Kissenpolster (54) aufweist, das zwischen den Hinterkanten (19, 21) des oberen und des unteren Schalenelements (20, 22) angeordnet ist, wobei das Kissenpolster hauptsächlich Zerstörungen des oberen und des unteren Schalenelements längs der Hinterkanten verhütet.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 1, bei dem das Kissenpolster (54) eine Verbindungspaste (48) aufweist, die eine innere Verbindung zwischen den Hinterkanten (19, 21) bildet.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 2, bei dem die Verbindungspaste (48) sich über die Hinterkanten (19, 21) hinaus erstreckt und die Verbindungskappe (50) wenigstens teilweise ausfüllt.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 1, bei dem das Kissenpolster (54) ein zusammendrückbares, elastisches Material aufweist.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 1, der außerdem eine an jeder der Hinterkanten (19, 21) ausgebildete Nut (40) verringerter Dicke aufweist, wobei die Verbindungskappe (50) an den Hinterkanten an den entsprechenden Nuten angefügt ist.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 5, bei dem das obere und das untere Schalenelement (20, 22) strukturelle Verstärkungselemente (38) an der jeweiligen Hinterkante (19, 21) aufweisen, wobei die jeweilige Nut (40) in den strukturellen Verstärkungselementen ausgebildet ist.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 6, der eine Schicht Verbindungspaste (48) zwischen dem jeweiligen strukturellen Verstärkungselement (38) und dem Schenkelelement (52) der Verbindungskappe (50) aufweist.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 1, wobei der Flügel mehrere Flügelsegmente (60) aufweist und die Verbindungskappe (70) ein Einzelelement aufweist, das allen Flügelsegmenten gemeinsam ist und diese miteinander verbindet.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 1, wobei der Flügel eine Anzahl Flügelsegmente (60) aufweist, von denen jedes Segment jeweils eine eigene Flügelverbindungskappe (61) aufweist und der außerdem eine Brückenverbindungskappe (62) zwischen benachbarten Fluidsegmenten aufweist.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungskappe (50) ein durchgehendes Strukturelement mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Scheitel (53) aufweist.
Windkraftanlagenflügel (16) nach Anspruch 10, bei dem die Verbindungskappe eine V-förmige Gestalt, eine C-förmige Gestalt oder eine U-förmige Gestalt aufweist.
Windkraftanlage, wobei die Windkraftanlage eine Anzahl Windkraftanlagenflügel (16) aufweist, von denen wenigstens ein Windkraftanlagenflügel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 gestaltet ist.