DE102011054904B4

DE102011054904B4 - Verbindungsbauform für Rotorblattsegmente einer Windturbine

Info

Publication number: DE102011054904B4
Application number: DE102011054904.8A
Authority: DE
Inventors: Scott Gabell Riddell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: LM WIND POWER A/S, DK
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2019-11-28
Anticipated expiration: 2031-10-29
Also published as: DE102011054904A1; DK201170582A; CN102454539A; CN102454539B; US7922454B1; DK178056B1

Abstract

Ein Blattsegment (22, 24) einer Rotorblattanordnung (20), die aus zwei oder mehr Blattsegmenten gebildet ist, wobei das Blattsegment (22, 24) umfasst:eine Körperaußenschale (48), die ein im Allgemeinen aerodynamisches Profil festlegt;einen Holmsteg (50), der sich in Längsrichtung innerhalb der Körperaußenschale (48), erstreckt, wobei der Holmsteg (50) angeordnet ist zwischen gegenüberliegenden Holmgurten (52, 54);ein Befestigungsglied (26, 28), das wenigstens teilweise innerhalb der Körperaußenschale (48) angeordnet ist, wobei das Befestigungsglied (26, 28) konfiguriert ist, mit einem entsprechenden Befestigungsglied (26, 28) eines zweiten Blattsegments (22, 24) zusammenzupassen, und,ein Holmglied (56), das sich nach außen hin von den Holmgurten (52, 54) erstreckt, wobei das Holmglied (56) konfiguriert ist, das Befestigungsglied (26, 28) innerhalb der Körperaußenschale (48) zu stützen,wobei eine profilsehnenwärtige Breite (94) des Holmglieds (56) mit zunehmender Erstreckung des Holmglieds (56) von den Holmgurten (52, 54) derart auseinanderläuft, dass das Holmglied (56) mit wenigstens einem Teil eines äußeren Umfangs des Befestigungsglieds (26, 28) in Eingriff steht.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Rotorblätter für eine Windturbine, und insbesondere eine Verbindungsbauform zum Verbinden von Blattsegmenten einer Rotorblattanordnung einer Windturbine. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Windturbine und ein Verfahren zum industriellen oder händischen Herstellen eines Rotorblattsegments, eines Rotorblattes, oder einer Windturbine.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Windenergie wird als eine der saubersten und umweltfreundlichsten der derzeit verfügbaren Energiequellen angesehen, und Windturbinen haben diesbezüglich erhöhte Aufmerksamkeit erfahren. Eine moderne Windturbine umfasst typischerweise einen Turm, einen Generator, ein Getriebe, eine Gondel, und ein oder mehrere Rotorblätter. Die Rotorblätter entnehmen dem Wind kinetische Energie basierend auf bekannten Profilprinzipien. Die Rotorblätter übertragen die kinetische Energie in der Form von Rotationsenergie, indem sie eine Welle drehen, die die Rotorblätter mit einem Getriebe, oder wenn kein Getriebe genutzt wird, direkt mit dem Generator verbinden. Der Generator wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie um, die in ein Energieversorgungsnetz eingespeist werden kann.
Die Größe der Rotorblätter ist ein signifikanter Faktor, der zur Energieeffizienz einer Windturbine beiträgt. Insbesondere führt eine Vergrößerung der Rotorblattgröße im Allgemeinen zu einem allgemeinen Anstieg der Energieerzeugung einer Windturbine. Entsprechend helfen Bemühungen, die Rotorblattgröße zu erhöhen, dem andauernden Wachstum der Windturbinentechnologie von Windenergie als eine alternative Energiequelle. Mit dem Anwachsen der Rotorblätter, die in den Windturbinen benutzt werden, wachsen jedoch auch die entsprechenden Kosten der Herstellung, des Transportierens, und des Zusammenbauens solcher Rotorblätter. So können zum Beispiel die Kosten des Vor-Formens, des Transportierens, und des Aufbauens von signifikant langen Rotorblättern einen signifikanten Einfluss auf den ökonomischen Vorteil einer größeren Windturbine haben.
Eine bekannte Strategie zum Reduzieren der Kosten des Vor-Formens, Transportierens, und Aufstellens von Windturbinen mit Rotorblättern von wachsender Größe ist es, die Rotorblätter in Blattsegmenten herzustellen. Die Blattsegmente können dann zusammengefügt werden, um das Rotorblatt zu bilden, nachdem beispielsweise die individuellen Blattsegmente zum Aufstellort transportiert wurden. Bekannte Verbindungsbauformen zum Verbinden der Blattsegmente miteinander weisen typischer Weise jedoch eine Vielzahl von Nachteilen auf. Zum Beispiel stellen viele bekannte Verbindungsbauformen keine ausreichende Ausrichtung der Blattsegmente zur Verfügung. Damit wird ein signifikanter Zeitanteil mit dem Ausrichten der Blattsegmente für das Zusammenbauen des Rotorblatts verschwendet. Darüber hinaus umfassen viele bekannte Verbindungsbauformen verschiedene komplexe Verbindungskomponenten, womit die benötigte Menge an Zeit, um die Blattsegmente zusammenzubauen, erhöht wird.
Bezüglich des Standes der Technik wird beispielhaft auf die Druckschiften US 2009/0155084 A1 , US 2009/0162206 A1 , US 2010/0310379 A1 , US 7186086 B2 und WO 2010/026903 A1 verwiesen. Die Druckschrift US 2009/0155084 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Zusammenbauen großer Windkraftanlagenschaufeln, das das Bereitstellen mehrerer Windkraftanlagenschaufelsegmente umfasst. Eine Klebstoffverteilungsanordnung ist auf einer Oberfläche von mindestens einem der mehreren Windkraftanlagenblattsegmente angeordnet. Die Klebstoffverteilungsanordnung umfasst ein Haftgitter mit mehreren Klebstoffverteilungsöffnungen. Die Windturbinenblattsegmente sind zusammengerichtet und es wird ausreichend Klebstoff auf das Verbindungsgitter aufgebracht, um einen Bereich zwischen den Windturbinensegmenten im Wesentlichen auszufüllen. Der Klebstoff wird dann zu einer Klebeverbindung ausgehärtet, wobei das Klebegitter in die Klebeverbindung eingearbeitet wird. Ein Verbindungsgitter zur Verwendung mit dem Verfahren und dem System und ein segmentiertes Windkraftanlagenblatt sind ebenfalls offenbart. Die Druckschrift US 2009/0162206 A1 beschreibt ein Windkraftanlagenblatt mit mehreren Segmenten umfassend mindestens zwei Blattsegmente. Ein erstes Schaufelsegment umfasst eine Außenhaut, eine Trennwand und erste Ausrichtungsklammern, die entfernbar mit der Außenhaut des ersten Schaufelsegments verbunden sind. Ein erster Abschnitt eines Flansches der Trennwand ist mit dem ersten Schaufelsegment verbunden, und ein zweiter Abschnitt des Flansches der Trennwand ragt aus dem ersten Schaufelsegment heraus. Ein zweites Schaufelsegment umfasst eine Außenhaut und zweite Ausrichtungshalterungen, die entfernbar mit der Außenhaut des ersten Schaufelsegments verbunden sind. Die erste und die zweite Ausrichtungsklammer sind ausrichtbar, wenn die Außenseite des zweiten Messersegments über den zweiten Abschnitt des Flansches der Trennwand eingeführt wird. Die Druckschrift US 2010/0310379 A1 beschreibt eine selbstausrichtende Blattverbindungsstruktur, um die Montage und Klemmung von Windkraftanlagenblattabschnitten zu erleichtern, die auf einem Transporter getragen werden. Die Schaufelverbindungsstruktur umfasst Ausrichtungsstifte an einer Endschottwand eines Schaufelkörperabschnitts an der Verbindung und komplementäre Buchsen an einer Schottwand eines benachbarten Schaufelkörperabschnitts, um eine feine Ausrichtung der Verbindung zu ermöglichen.. Die Druckschrift US 7186086 B2 beschreibt eine teilbare Schaufel für eine Windkraftanlage, wobei die teilbare Schaufel in einem Mittelteil derselben in Längsrichtung in einen inneren Schaufelabschnitt entsprechend einer Schaufelfußseite und einen äußeren Schaufelabschnitt entsprechend einem Schaufelendabschnitt unterteilt ist. Die Druckschrift WO 2010/026903 A1 beschreibt eine Windradschaufel, wobei die Windradschaufel effizient in einem zufriedenstellenden Zustand montiert wird, indem der Eintritt von Fremdkörpern in die Schaufel während des Transports minimiert wird. Die Windradschaufel ist mit einer langen hohlen Außenhaut versehen, wobei ein Hauptträger in Längsrichtung in die Außenhaut eingesetzt ist und die Außenhaut von innen verstärkt. Der Hauptträger ist in einen Schaufelbasishauptträger und einen Schaufeloberhauptträger unterteilt, die in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Der Schaufelbasishauptträger und der Schaufeloberteilhauptträger weisen einen Verbindungsabschnitt auf, an dem die Hauptträger miteinander verbunden sind. Die Außenhaut ist in eine Gelenkabschnittsaußenhaut unterteilt, die an einer Position angeordnet ist, die dem Gelenkabschnitt entspricht, eine Schaufelbasisaußenhaut und eine Schaufeloberseitenaußenhaut Öffnungsabschnitte, die in der Schaufelbasisaußenhaut und der Schaufeloberseitenaußenhaut ausgebildet sind, sind durch Verschlussplatten abgedichtet. Dementsprechend wird eine Verbindungsbauform für Windturbinenrotorblattsegmente benötigt, die das Zusammenbauen der Blattsegmente zu einem Rotorblatt vereinfacht und darüber hinaus ein genaueres Zusammenbauen der Blattsegmente zu einem Rotorblatt erlaubt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Blattsegment einer Rotorblattanordnung bereitgestellt, die aus zwei oder mehr Blattsegmenten gebildet ist. Das Blattsegment umfasst: eine Körperaußenschale, die ein im Allgemeinen aerodynamisches Profil festlegt; einen Holmsteg, der sich in Längsrichtung innerhalb der Körperaußenschale, erstreckt, wobei der Holmsteg angeordnet ist zwischen gegenüberliegenden Holmgurten; ein Befestigungsglied, das wenigstens teilweise innerhalb der Körperaußenschale angeordnet ist, wobei das Befestigungsglied konfiguriert ist, mit einem entsprechenden Befestigungsglied eines zweiten Blattsegments zusammenzupassen. Ferner umfasst das Blattsegment ein Holmglied, das sich nach außen hin von den Holmgurten erstreckt, wobei das Holmglied konfiguriert ist, das Befestigungsglied innerhalb der Körperaußenschale zu stützen, wobei eine profilsehnenwärtige Breite des Holmglieds mit zunehmender Erstreckung des Holmglieds von den Holmgurten derart auseinanderläuft, dass das Holmglied mit wenigstens einem Teil eines äußeren Umfangs des Befestigungsglieds in Eingriff steht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Rotorblattanordnung für eine Windturbine bereitgestellt. Die Rotorblattanordnung umfasst ein erstes Blattsegment umfassend: eine Körperaußenschale, die ein im Allgemeinen aerodynamisches Profil festlegt; einen Holmsteg, der sich in Längsrichtung innerhalb der Körperaußenschale erstreckt, wobei der Holmsteg angeordnet ist zwischen gegenüberliegenden Holmgurten; ein Herausstehglied, das einen ersten Teil umfasst, der sich nach außen hin von der Körperaußenschale erstreckt, und einen zweiten Teil, der innerhalb der Körperaußenschale angeordnet ist; und ein Holmglied, das sich nach außen hin von den Holmgurten erstreckt, wobei das Holmglied eine auseinanderlaufende profilsehnenwärtige Breite festlegt, so dass das Holmglied in Eingriff steht mit wenigstens einem Teil eines äußeren Umfangs des zweiten Teils des Herausstehglieds. Ferner umfasst die Rotorblattanordnung ein zweites Blattsegment umfassend: eine Körperaußenschale, die ein im Allgemeinen aerodynamisches Profil festlegt; einen Holmsteg, der sich in Längsrichtung innerhalb der Körperaußenschale erstreckt, wobei der Holmsteg zwischen gegenüberliegenden Holmgurten angeordnet ist; ein Ausnehmungsglied, das innerhalb der Körperaußenschale angeordnet ist, wobei das Ausnehmungsglied einen Hohlraum definiert, der konfiguriert ist, den ersten Teil des Herausstehglieds aufzunehmen; und ein Holmglied, das sich von den Holmgurten nach außen hin erstreckt, wobei das Holmglied eine profilsehnenwärtige auseinanderlaufende Breite festlegt, derart, dass das Holmglied in Eingriff steht mit wenigstens einem Teil eines äußeren Umfangs des Ausnehmungsglieds. In einem weiteren Aspekt wird eine Windturbine zur Verfügung gestellt. Die Windturbine hat zumindest eine Rotorblattanordnung, wie sie hierin beschrieben ist.
Figurenliste
Eine vollständige und für einen Fachmann ausführbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung, inklusive der besten Ausführungsart davon, wird in der Beschreibung dargestellt, die Bezug nimmt auf die angehängten Figuren, wobei:

1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Windturbine von konventioneller Bauart dar;
2 stellt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Gegenstandes dar;
3 stellt eine perspektivische Teilansichten von Ausführungsformen von einem ersten Blattsegment und einem zweiten Blattsegment der offenbarten Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Gegenstandes dar;
4 stellt eine Teilansicht von oben/von der Saugseite von Ausführungsformen der in der 3 gezeigten ersten und zweiten Blattsegmente, insbesondere die Körperaußenschale der ersten und zweiten Blattsegmente in Phantomlinien darstellend, um eine Ansicht des Inneren der Blattsegmente zur Verfügung zu stellen;
5 stellt eine perspektivische Rückansicht einer Ausführungsform eines Herausstehglieds der Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Gegenstandes dar;
6 stellt eine perspektivische Rückansicht einer Ausführungsform eines Ausnehmungsgliedes der Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Gegenstandes dar;
7 stellt eine Querschnittsansicht der in 3 gezeigten ersten und zweiten Blattsegmente dar; und,
8 stellt eine teilweise perspektivische Rückansicht eines der in 3 gezeigten Blattsegmente dar, insbesondere die strukturellen Komponenten und das Holmglied des Blattsegmentes darstellend.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird im Detail Bezug genommen auf Ausführungsformen der Erfindung, zu denen ein oder mehrere Beispiele in den Figuren illustriert sind. Jedes Beispiel dient der Erklärung der Erfindung, nicht der Begrenzung der Erfindung. Es ist für den Fachmann in der Tat offenkundig, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne dabei vom Umfang oder dem Sinn der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform illustriert oder beschrieben werden, in anderen Ausführungsformen benutzt werden, um zu einer weiteren Ausführungsform zu gelangen. Die vorliegende Erfindung soll derartige Modifikationen und Variationen, wie sie innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen, umfassen.
Bezugnehmend auf die Figuren stellt 1 eine perspektivische Ansicht einer Windturbine 10 konventioneller Bauart dar. Die Windturbine 10 umfasst einen Turm 12 mit einer hierauf befestigten Gondel 14. Eine Vielzahl von Rotorblättern 16 sind an einer Rotornabe 18 befestigt, die wiederum mit einem Hauptflansch verbunden ist, der eine Hauptrotorwelle dreht. Die Windturbinenstromerzeugung und Kontrollkomponenten sind innerhalb der Gondel 14 untergebracht. Die Ansicht von 1 wird lediglich aus illustrativen Gründen zur Verfügung gestellt, um die vorliegende Erfindung in ein beispielhaftes Benutzungsgebiet zu stellen. Es sollte aber verstanden werden, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf irgendeine besondere Art von Windturbinenkonfigurationen.
In 2 wird eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Rotorblattanordnung 20 gemäß Aspekten des vorliegenden Gegenstandes dargestellt. Im Allgemeinen kann die Rotorblattanordnung 20 eine Vielzahl von Blattsegmenten 22, 24 aufweisen. Zum Beispiel kann in der dargestellten Ausführungsform die Rotorblattanordnung 20 ein erstes Blattsegment 22 und ein zweites Blattsegment 24 aufweisen. Die ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 können im Allgemeinen konfiguriert sein, um miteinander befestigt zu werden. Zum Beispiel kann das erste Blattsegment 22 ein Befestigungsglied 26 aufweisen, das konfiguriert ist, mit dem entsprechenden Befestigungsglied 28 des zweiten Blattsegments 24 befestigt zu werden, um eine Verbindung 30 zwischen den Blattsegmenten 22, 24 zu bilden. Insofern kann die Rotorblattanordnung 20 im Allgemeinen ein vollständiges Rotorblatt festlegen, das ein im Wesentlichen durchgängiges aerodynamisches Profil aufweist, wenn die Blattsegmente 22, 24 zusammengefügt sind. Es sollte verstanden werden, dass die Rotorblattanordnung 20 im Allgemeinen jede Anzahl von Blattsegmenten umfassen kann, die wie hierin beschrieben und dargestellt konfiguriert sind, auch wenn die Rotorblattanordnung 20 des vorliegenden Gegenstandes hierin dargestellt und beschrieben wird als zwei Blattsegmente 22, 24 umfassend.
Wie gezeigt, kann die Rotorblattanordnung 20 im Allgemeinen eine Saugseite 34 und eine Druckseite 32 (3) umfassen, die sich zwischen einer Vorderkante 36 und einer Hinterkante 38 erstrecken. Darüber hinaus kann die Rotorblattanordnung 20 ein Wurzelende 40 (festgelegt von dem ersten Blattsegment 22) umfassen, das konfiguriert ist, an der Nabe 18 (1) einer Windturbine 10 befestigt zu werden, und ein Spitzenende 42 (festgelegt von dem zweiten Blattsegment 24), das entgegengesetzt zu dem Wurzelende 40 angeordnet ist. Des Weiteren kann die Rotorblattanordnung 20 eine Spannweite 44 haben, die die Gesamtlänge zwischen dem Wurzelende 40 und dem spitzen Ende 42 festlegt, und eine Profilsehnenlänge 46, die die Gesamtlänge zwischen der Vorderkante 36 und der Hinterkante 38 festlegt. Wie im Allgemeinen verstanden wird, kann die Profilsehnenlänge 46 in ihrer Länge im Bezug zur Spannweite 44 variieren, wenn sich das Rotorblatt von der Blattwurzel 40 hin zur Blattspitze 42 erstreckt.
Mit Bezug zu den 3-8 werden verschiedenartige Ansichten der verschiedenen Komponenten und Merkmale der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 der offenbarten Rotorblattanordnung 20 gemäß Aspekten des vorliegenden Gegenstandes dargestellt. Insbesondere stellt 3 eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 dar, insbesondere die Befestigungsglieder 26, 28 jedes Blattsegmentes 22, 24 darstellend. 4 stellt eine teilweise Saugseitenansicht der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 dar, wobei die Körperaußenschale 48 jedes Segments 22, 24 als Phantomlinien dargestellt ist, um das Innere der Blattsegmente 22, 24 darzustellen. Die 5 und 6 stellen perspektivische Rückansichten der Befestigungsglieder 26, 28 der Blattsegmente 22, 24 dar. 7 stellt eine Querschnittsansicht der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 der Rotorblattanordnung 20 dar. 8 stellt eine teilweise perspektivische Rückansicht einer der Blattsegmente 22, 24 dar, insbesondere die strukturellen Komponenten 50, 52, 54 sowie das Holmglied 56 des Blattsegments 22, 24 darstellend.
Jedes Blattsegment 22, 24 der Rotorblattanordnung 20 kann eine Körperaußenschale 48 aufweisen, die im Allgemeinen als das äußere Gehäuse/Beschichtung der Blattsegmente 22, 24 dient. Die Körperaußenschale 48 kann im Allgemeinen ein im Wesentlichen aerodynamisches Profil festlegen, wie zum Beispiel durch das Festlegen eines im Querschnitt symmetrischen oder gebogenen geformten Profils. Damit kann die Körperaußenschale 48 jedes Blattsegments 22, 24, wie in der 3 gezeigt, eine Druckseite 32, eine Saugseite 34, eine Vorderkante 36 und eine Hinterkante 38 der Rotorblattanordnung 20 festlegen. Im Allgemeinen sollte verstanden werden, dass das aerodynamische Profil der Körperaußenschale 48 des ersten Blattsegments 22 gewöhnlich dem aerodynamischen Profil der Körperaußenschale 48 des zweiten Blattsegments 24 in der Gegend benachbart zur Verbindung 30 (2) der Rotorblattanordnung 20 entspricht. Damit kann die Rotorblattanordnung 20 ein im Wesentlichen durchgängiges aerodynamisches Profil entlang seiner Spannweite 44 festlegen.
Die Körperaußenschale 48 von jedem Blattsegment 22, 24 kann in verschiedenen Ausführungsformen als eine einzige einheitliche Komponente gebildet sein. Alternativer Weise kann die Körperaußenschal 48 aus einer Mehrzahl von Schalenkomponenten gebildet sein. Zum Beispiel kann die Körperaußenschale 48 hergestellt sein aus einer ersten Schalenkomponente, die im Allgemeinen die Druckseite 32 der Körperaußenschale 48 festlegt, und einer zweiten Schalenkomponente, die im Allgemeinen die Saugseite 34 der Körperaußenschale 48 festlegt, wobei diese Schalenkomponenten miteinander an den Vorder- und Hinterkanten 36, 38 der Schale 48 fixiert sind. Darüber hinaus kann die Körperaußenschale 48 im Allgemeinen aus irgendeinem geeigneten Material gebildet sein. Zum Beispiel kann die Körperaußenschale 48 in einer Ausführungsform vollständig aus einem Verbundwerkstoffslaminatmaterial gebildet sein, wie zum Beispiel kohlefaserverstärkter Verbundwerkstoff oder glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff. Alternativer Weise können eine oder mehrere Teile der Körperaußenschale 48 als eine geschichtete Konstruktion konfiguriert sein und können ein Kernmaterial aus einem Leichtgewichtmaterial wie zum Beispiel Holz (zum Beispiel Balsa), Schaum (extrudierter Polystyrolschaum) oder aus einer Kombination solcher Materialien gebildet sein, die zwischen Schichten aus einem Verbundwerkstoffslaminatmaterial angeordnet sind.
Jedes der Blattsegmente 22, 24 kann auch eine oder mehrere strukturelle Komponenten aufweisen. Zum Beispiel, wie es insbesondere in den 7 und 8 gezeigt ist, können die Blattsegmente 22, 24 jeweils einen einzelnen Holmsteg 50 aufweisen, der konfiguriert ist in Längsrichtung innerhalb der Blattschale 48 und senkrecht zwischen gegenüberliegenden Holmgurten 52, 54 sich zu erstrecken. Alternative Weise können die Blattsegmente 22, 24 zwei oder mehr Holmstege 50 aufweisen, die sich zwischen gegenüberliegenden Holmgurten 52, 54 erstrecken. Die Holmgurte 52, 54 können in ähnlicher Weise konfiguriert sein, um sich in Längsrichtung innerhalb der Blattschale 48 zu erstrecken, wobei die Holmgurte 52, 54 im Allgemeinen im Eingriff mit einer Oberfläche 58 der Druck- bzw. Saugseiten 32, 34 der Körperschale 48 stehen. Im Allgemeinen kann/können der/die Holmsteg(e) 50 und Holmgurte 52, 54 als trägerähnliche Komponenten oder als eine andere Art von Strukturkomponenten dienen, die eine strukturelle Steifigkeit und erhöhte Festigkeit in jedem Blattsegment 22, 24 und somit der Rotorblattanordnung 20 zur Verfügung stellen. Es sollte verstanden werden, dass der/die Holmsteg(e) 50 und die Holmgurte 52, 54 im Allgemeinen aus jedem geeigneten Material gebildet sein können, das es diesen Komponenten erlaubt, wie hierin beschrieben, zu funktionieren. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform die Holmgurte 52, 54 aus einem Verbundwerkstoffmaterial gebildet sein wie zum Beispiel einem einfach gerichteten kohlefaserverstärkten Verbundwerkstoff, und der/die Holmsteg(e) 50 können gebildet sein aus Schaum, Holz, oder ähnlichen Leichtgewichtmaterialien, die mit einem faserverstärkten Verbundwerkstoff verstärkt sind.
Wie oben dargestellt, können die ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 auch entsprechende Befestigungsglieder 26, 28 umfassen, die konfiguriert sind, dass die Blattsegmente 22, 24 miteinander zusammengebaut werden können, um die Rotorblattanordnung 20 des vorliegenden Gegenstandes zu bilden. Im Allgemeinen können die Befestigungsglieder 26, 28 jede geeignete entsprechende Stecker- und Buchsenkomponenten umfassen, die konfiguriert sind, das Ausrichten der Blattsegmente 22, 24 miteinander für den Zusammenbau zu unterstützen und/oder es zu erleichtern, Biegemomente jeder Art und/oder Lasten zu übertragen, die auf die Rotorblattanordnung 20 während des Betriebs der Windturbine 10 einwirken. Zum Beispiel kann in der dargestellten Ausführungsform das erste Blattsegment 22 ein Herausstehglied 26 umfassen, das konfiguriert ist, wenigstens teilweise innerhalb eines entsprechenden Befestigungsgliedes 28 des zweiten Blattsegmentes 24 aufgenommen zu werden. Damit können die Blattsegmente 22, 24 anständig miteinander ausgerichtet werden, indem das Herausstehglied 26 des ersten Blattsegments 22 in das Ausnehmungsglied 28 des zweiten Blattsegments 24 eingefügt wird. Es sollte verstanden werden, dass die Komponenten auch umgedreht werden können, auch wenn die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 hierin im Allgemeinen als Komponenten der ersten bzw. zweiten Blattsegmente 22, 24 beschrieben werden, wobei dann das erste Blattsegment 22 ein Ausnehmungsglied 28 umfasst und das zweite Blattsegment 24 ein Herausstehglied 26.
Mit Bezug zu den 3, 4 und 7, kann das Herausstehglied 26 im Allgemeinen konfiguriert sein als jede geeignete Steckerkomponente und kann einen ersten Teil 60 umfassen, der aus der Körperaußenschale 48 des ersten Blattsegments 22 in einer im Allgemeinen spannartigen Richtung (eine Richtung parallel zu der Spannweite 44 der Rotorblattanordnung 20) nach außen hin erstreckt. Das Herausstehglied 26 kann auch einen zweiten Teil 62 umfassen, der innerhalb der Körperaußenschale 48 des ersten Blattsegments 22 befestigt ist oder auf andere Weise angeordnet ist. Darüber hinaus kann das Ausnehmungsglied 28 im Allgemeinen konfiguriert sein als jede geeignete Buchsenkomponente und kann innerhalb der Körperaußenschale 48 des zweiten Blattsegments 22 befestigt sein oder auf andere Weise angeordnet sein.
Im Allgemeinen kann der erste Teil 60 des Herausstehglieds 26 konfiguriert sein, um aufgenommen zu werden innerhalb eines entsprechenden Hohlraums 64, der von dem Ausnehmungsglied 28 festgelegt wird. Es sollte daher verstanden werden, dass der erste Teil 60 des Herausstehglieds 26 und der Hohlraum 64 des Ausnehmungsglieds 28 im Allgemeinen jede geeignete Formen und/oder Konfigurationen aufweisen können, die es ermöglichen, dass der erste Teil 60 innerhalb des Hohlraums 64 aufgenommen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der erste Teil 60 zum Beispiel eine Flügelprofilform aufweisen, die im Querschnitt im Allgemeinen dem geformten Flügelprofil des ersten Blattsegmentes 22 entspricht. Damit kann das Ausnehmungsglied 28 in solch einer Ausführungsform einen passenden Flügelprofilgeformten Hohlraum 64 festlegen. In alternativen Ausführungsformen können der erste Teil 60 und der Hohlraum 64 entsprechende rechteckige runde, elliptische oder dreieckige Formen festlegen oder können jede andere geeignete zusammenpassende Konfiguration aufweisen. Zusätzlich kann in einer Ausführungsform der erste Teil 60 und der Hohlraum 64 derart ausgestaltet sein, dass sie knapp ausgelegte Dimensionen aufweisen, sodass der erste Teil 60 sicher innerhalb des Hohlraums 64 positioniert werden kann. Zum Beispiel können der erste Teil 60 und der Hohlraum 64 derart dimensioniert sein, so dass der Gesamtabstand zwischen einem äußeren Umfang des ersten Teils 60 (festgelegt durch die äußere Oberfläche 66 des Herausstehglieds 26) und einem inneren Umfang des Hohlraums 64 (festgelegt durch die innere Oberfläche 68 des Hohlraums 64) weniger als 20 Millimetern (mm) ist, wie zum Beispiel weniger als 10 mm oder weniger als ungefähr 5 mm.
Darüber hinaus können in einer Ausführungsform die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 entsprechend abgeschrägte Profile festlegen oder können auf andere Weise entsprechend entworfen sein, um ein ordentliches Positionieren des ersten Teils 60 des Herausstehglieds 26 innerhalb des Hohlraums 64 des Ausnehmungsglieds 28 sicherzustellen. Damit kann das Herausstehglied 26, wie es in der Querschnittsansicht von 7 gezeigt ist, derart konfiguriert sein, dass eine Höhe 70 des ersten Teils 60 mit zunehmender Erstreckung des ersten Teils in den Hohlraum 64 sich kontinuierlich reduziert. Entsprechend kann das Ausnehmungsglied 28 derart konfiguriert sein, das seine Höhe 72 des Hohlraums 64 in entsprechender Weise entlang seiner Länge abnimmt. Es sollte verstanden werden, dass die entsprechenden abgeschrägten Profile der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 im Allgemeinen jeden geeigneten Abschrägungswinkel 74 aufweisen können. In einer besonderen Ausführungsform des vorliegenden Gegenstandes jedoch kann der Abschrägungswinkel 74 einem Winkel zwischen ungefähr 0 Grad bis ungefähr 10 Grad entsprechen, wie zum Beispiel von ungefähr 0 Grad bis ungefähr 5 Grad oder von ungefähr 1 Grad bis ungefähr 2 Grad, sowie allen anderen dazwischenliegenden Unterintervallen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 auch einen zweiten Holmsteg 76 umfassen, um die Blattsegmente 22, 24 zusätzlich strukturell zu stützen. Zum Beispiel, wie es in der rückwärtigen perspektivischen Ansicht von 5 und der Querschnittsansicht von 7 gezeigt ist, kann ein zweiter Holmsteg 76 sich im Allgemeinen longitudinal innerhalb des Innenbereichs des Herausstehglieds 26 zwischen den Enden 78, 80 des Herausstehglieds 26 erstrecken. Ähnlicher Weise kann, wie es in der rückwärtigen perspektivischen Ansicht von 6 und der Querschnittsansicht von 7 gezeigt ist, das Ausnehmungsglied 28 einen zweiten Hohlraum 82 festlegen, innerhalb dem ein zweiter Holmsteg 76 angeordnet sein kann. Wie gezeigt, kann der zweite Hohlraum 82 im Allgemeinen gebildet sein innerhalb des Ausnehmungsglieds 28, um entgegengesetzt des Hohlraums 64 angeordnet zu sein, konfiguriert, um das Herausstehglied 26 aufzunehmen. Es sollte verstanden werden, dass in alternativen Ausführungsformen eines der Befestigungsglieder 26, 28 (zum Beispiel das Herausstehglied 26) einen zweiten Holmsteg 76 umfassen kann. Zusätzlich sollte verstanden werden, dass die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 jede Anzahl von zweiten Holmstegen 76 (zum Beispiel zwei oder mehr) umfassen können, um die Blattsegmente 22, 24 strukturell zu stützen, insbesondere wenn die Segmente 22, 24 mehr als einen Holmgurt 50 umfassen, der sich zwischen den Holmgurten 52, 54 erstreckt.
In einigen Ausführungsformen können die zweiten Holmstege 76 der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 konfiguriert sein, an dem/den Holmsteg(en) 50 der ersten bzw. zweiten Blattsegmente 22, 24 befestigt zu sein. Zum Beispiel können, wie es in 7 gezeigt ist, die zweiten Holmstege 76 konfiguriert sein, an dem/den Holmsteg(en) 50 an einer Stegschnittstelle 84 befestigt zu sein, die festgelegt ist zwischen den zweiten Holmstegen 76 und den Holmstegen 50. Im Allgemeinen sollte verstanden werden, dass die zweiten Holmstege 76 an den Holmstegen 50 der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 befestigt werden können unter Benutzung jeder geeigneten Mittel. Zum Beispiel können die zweiten Holmstege 76 in einer Ausführungsform mit den Holmstegen 50 klebend verbunden werden. In einer solchen Ausführungsform kann es gewünscht sein, ein Nasslaminierungsverfahren auszuführen und/oder auf andere Weise händisch mehrere Gewebelagen von verstärkendem Material an der Stegschnittstelle 84 zu laminieren, um die Faser zu verstärken und ein ordentliches Befestigen der zweiten Holmgurte an dem/den Holmgurt(en) 50 sicherzustellen.
In alternativen Ausführungsformen können die zweiten Holmgurte 76 konfiguriert sein, mit den Holmgurten 50 verbunden zu werden mit Hilfe von anderen geeigneten Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel durch die Benutzung von Schrauben, Bolzen, passende Nut und Kontaktfeder, Presspassung, Bügel oder mit Hilfe von jedem anderen geeigneten Trockenpassungsbefestigungsmechanismusses oder -verfahren. Darüber hinaus können in einer besonderen Ausführungsform des vorliegenden Gegenstands die zweiten Holmgurte 76 gleich oder ähnlich zu den Holmgurten 50 der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 konfiguriert sein. Daher können in einer Ausführungsform die zweiten Holmgurte 76 ein Kernmaterial umfassen, das mit einem Verbundwerkstoffmaterial verstärkt ist. Zum Beispiel können wie in den 5 und 6 gezeigt, die zweiten Holmglieder 76 entgegengesetzt gerichtete Wände 86 umfassen, die aus irgendeinem geeigneten Verbundwerkstoffmaterial gebildet sein können, wie zum Beispiel Kohlefaser oder Glasfaser verstärktes Laminat. Darüber hinaus kann zwischen den Wänden 86 ein Kern- oder Füllmaterial 88 angeordnet sein, wie zum Beispiel Holz (z. B. Balsa), Schaum (extrudierter Polystyrolschaum) oder jedes andere geeignete Leichtgewichtmaterial angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen können die zweiten Holmgurte 76 aus jeglichen anderen geeigneten Material gebildet sein und können im Allgemeinen jede geeignete Konfiguration aufweisen, die es den zweiten Holmgurten 76 erlaubt, wie hierein beschrieben, zu funktionieren.
Darüber hinaus können in einer Ausführungsform des vorliegenden Gegenstandes die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 entsprechende Ausrichtungseinrichtungen 90, 92 festlegen, die konfiguriert sind, die Ausrichtung der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 weiter zu erleichtern. Zum Beispiel kann, wie es in den 3, 5 und 6 gezeigt ist, der erste Teil 60 des Herausstehglieds 26 eine Vielzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden Kanälen 90 festlegen, die konfiguriert sind, mit einer Vielzahl von in Längsrichtung sich erstreckenden Rippen 92 zusammenzupassen, die von dem Hohlraum 64 des Ausnehmungsglieds 28 festgelegt sind. Als solche können die Rippen 92 des Ausnehmungsglieds 28 innerhalb der Kanäle 90 des Herausstehglieds 26 aufgenommen werden, wenn das Herausstehglied 26 in das Ausnehmungsglied 28 eingefügt wird. Es sollte verstanden werden, dass in alternativen Ausführungsformen, die sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen 92 von dem Herausstehglied 26 festgelegt werden können, während die sich in Längsrichtung erstreckenden Kanäle 90 von dem Ausnehmungsglied 28 festgelegt werden können. Es sollte darüber hinaus verstanden werden, dass die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 im Allgemeinen jede geeignete Art einer Ausrichtungseinrichtung festlegen können und damit nicht die Rippen 92 und Kanäle 90 wie in den 3, 5 und 6 gezeigt, umfassen müssen. Zum Beispiel können in einer anderen Ausführungsform die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 eine entsprechende Feder und Nutkonfiguration oder eine ähnliche formschlüssige Konfiguration aufweisen.
Es sollte darüber hinaus verstanden werden, dass die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 im Allgemeinen aus jedem geeigneten Material(ien) gebildet werden können. Zum Beispiel können gemäß einer Ausführungsform die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 aus jedem geeigneten Laminatverbundwerkstoffmaterial gebildet sein. Es sollte auch verstanden werden, dass die ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 mehr als ein Herausstehbeziehungsweise Ausnehmungsglied 26, 28 umfassen können. Zum Beispiel kann das erste Blattsegmente 22 zwei oder mehr Herausstehglieder 26 umfassen, die zumindest teilweise sich nach außen hin von der Körperaußenschale 48 in einer im Allgemeinen spanngerichteten Richtung erstrecken. In solch einer Ausführungsform kann das zweite Blattsegment 24 eine gleiche Anzahl von entsprechenden Ausnehmungsgliedern 28 umfassen. Darüber hinaus kann in einer anderen Ausführungsform das erste Blattsegment 22 sowohl Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 umfassen, und das zweite Blattsegment 24 kann die entsprechenden Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 umfassen.
Damit die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 sicher mit den ersten und zweiten Blattsegmenten 22, 24 verbunden sein können oder auf andere Weise innerhalb des ersten and zweiten Blattsegments 22, 24 angeordnet sein können, ist es möglich, dass die Blattsegmente 22, 24 jeweils ein Holmglied 56 umfassen, das sich von den Holmgurten 52, 54 der Segmente 22, 24 ausgehend nach außen hin erstreckt. Im Allgemeinen können die Holmglieder 56 des vorliegenden Gegenstandes konfiguriert sein, den zweiten Teil des Herausstehglieds 26 und Ausnehmungsglied 28 innerhalb des ersten beziehungsweise zweiten Blattsegments 22, 24 zu stützen.
Darüber hinaus können die Holmglieder 56 auch konfiguriert sein, die Biegemomente und/oder andere Lasten, die in den Holmgurten 52 ,54 der Blattsegmente 22, 24 konzentriert sind, über die Verbindung 30 hinweg gleichmäßig zu übertragen oder auf andere Weise zu verteilen. Insbesondere können die Holmglieder 26 konfiguriert sein, um die Lasten von den Holmgurten 52, 54 über wenigstens einen Teil der Breite der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 gleichmäßig zu übertragen oder auf andere Weise zu verteilen.
Mit Bezug zu den 3, 4 und 8, können die Holmglieder 56 im Allgemeinen konfiguriert sein als ein Ausleger der Holmgurte 52, 54 von jedem Blattsegment 22, 24. Zum Beispiel können, wie es insbesondere in der 4 gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform die Holmgurte 52, 54 (wovon einer gezeigt ist) innerhalb der Körperaußenschale 48 enden oder können auf andere Weise abschließende Enden 93 an oder nahe dem Heraussteh- und Ausnehmungsglied 26, 28 der Blattsegmente 22, 24 umfassen. Daher können die Holmglieder 56 der Blattsegmente 22, 24 zur Verfügung gestellt werden, um die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 36, 38 zu stützen, und die durch die Holmgurte 52, 54 getragenen Lasten gleichmäßig hinter solche abschließenden Enden 93 zu übertragen. Entsprechender Weise können die Holmglieder 56 konfiguriert sein, um sich von den Holmgurten 52, 54 ausgehend nach außen zu erstrecken entlang den inneren Flächen 58 der Druck- und Saugseiten 32, 34 von jeder Körperaußenhaut 48, sodass wenigstens ein Teil des äußeren Umfangs des zweiten Teils 62 des Herausstehglieds 26 (festgelegt durch die die äußere Fläche 66 des Herausstehglieds 36) und wenigstens ein Teil des äußeren Umfangs des Ausnehmungsglieds 28 (festgelegt durch die äußere Fläche 98 (5) des Ausnehmungsglieds 28) in Eingriff steht mit oder auf andere Weise gestützt wird von dem Holmglied 56 innerhalb jedes entsprechenden Blattsegments 22, 24.
Zum Beispiel können in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Holmglieder 56 konfiguriert sein, dass sie sich nach außen erstrecken in einer im Allgemeinen spannwärtigen Richtung von den Holmgurten 52, 54 zu dem Verbindungsende 100 von jedem Blattsegment 22, 24 hin, derart, dass eine vollständige innere Länge 102 der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 von den Holmgliedern 56 in Eingriff genommen oder auf andere Weise gestützt werden kann. In einer alternativen Ausführungsform kann das Holmglied 56 konfiguriert sein, sich von den Holmgurten 52, 54 nach außen hin zu erstrecken in einer im Allgemeinen spannwärtigen Richtung derart, dass nur ein Teil der inneren Länge 102 der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 von den Holmgliedern 56 in Eingriff genommen oder auf andere Weise gestützt wird. Darüber hinaus können die Holmglieder 56 im Allgemeinen konfiguriert sein, um sich nach außen hin von den Holmgurten 52, 54 zu erstrecken in einer im Allgemeinen profilsehnenwärtigen Richtung, so dass eine profilsehnenwärtige Breite 94 der Holmglieder 58 größer ist als eine profilsehnenwärtige Breite 104 der Holmgurte 52, 54. Zum Beispiel können in der dargestellten Ausführungsform die Holmglieder 56 konfiguriert sein, um sich nach außen hin zu erstrecken von den Holmgurten 52, 54 derart, dass die profilsehnenwärtige Breite 94 der Holmglieder 56 an dem Verbindungsende 100 von jedem Blattsegment 92, 24 im Allgemeinen gleich zur profilsehnenwärtigen Breite 46 von jedem Blattsegment 22, 24 ist. Damit kann, wie es in 3, 4 und 8 gezeigt ist, die Breite 94 von jedem Holmglied 56 sich unterscheiden von den Holmgurten 52, 54 derart, dass das Holmglied 56 sich erstreckt zwischen den Vorder- und Hinterkanten 36, 38 von jeder Körperaußenschale 48, um den vollständigen Querschnitt der Blattsegmente 22, 24 zu füllen. In einer anderen Ausführungsform mögen sich die Holmglieder 56 nicht erstrecken zwischen den Vorder- und Hinterkanten 36, 38, sondern können nur konfiguriert sein, sich zu erstrecken über und um die vollständigen äußeren Umfänge der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 herum, um vollständig derartige Glieder 26, 28 einzuschließen und zu stützen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Breite 94 der Holmglieder 56 nur konfiguriert sein, über einen Teil der äußeren Umfänge der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 auseinander zu laufen. Zum Beispiel können die Holmglieder 56 konfiguriert sein, sich nur in einer profilsehnenwärtigen Richtung zu erstrecken über alle oder einen Teil der oberen und unteren Seiten 106, 108 (5 und 6) der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28. In solch einer Ausführungsform sollte es verstanden werden, dass jedes Holmglied 56 im Allgemeinen ein getrenntes Druckseitensegment umfassen kann, dass sich über die obere Seite 106 des Heraussteh- oder Ausnehmungsgliedes 26, 28 erstreckt, und ein getrenntes Saugseitensegment, dass sich über die untere Seite 108 des Heraussteh- oder Ausnehmungsgliedes 26, 28 erstreckt.
Darüber hinaus können die Holmglieder 56 in einer besonderen Ausführungsform des vorliegenden Gegenstandes konfiguriert sein, um sich nach außen hin zu erstrecken von den Holmgurten 50, 52 in einem besonderen auseinander laufenden Winkel 110 (4). Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der auseinander laufende Winkel 110 der Holmglieder 56 von ungefähr 45 Grad bis ungefähr 75 Grad reichen, wie zum Beispiel von ungefähr 50 Grad bis ungefähr 70 Grad, oder von ungefähr 55 Grad zu ungefähr 65 Grad, und jedem anderen geeigneten Unterbereich dazwischen. In einer alternativen Ausführungsform sollte verstanden werden, dass der auseinander laufende Winkel 110 des Holmgliedes 56 geringer als 45 Grad oder größer als 75 Grad sein kann.
Es sollte verstanden, dass die Holmglieder 56 des vorliegenden Gegenstandes im Allgemeinen aus jedem geeigneten Material gebildet werden können. In einer besonderen Ausführungsform jedoch können die Holmglieder 56 gebildet sein aus einem Verbundwerkstofflaminatmaterial, wie zum Beispiel glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff. Darüber hinaus können in verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Gegenstandes die Holmglieder 56 integral gebildet sein mit den Holmgurten 52, 54, oder sie können als getrennte Komponenten gebildet sein, wie zum Beispiel durch getrenntes Herstellen und Voraushärten der Holmglieder 56, oder durch getrenntes Bilden der Holmglieder 56 innerhalb jeder Körperaußenschale 48. Zum Beispiel können in der dargestellten Ausführungsform die Holmglieder 56 getrennt von den Holmgurten 52, 54 gebildet werden und können konfiguriert sein, mit einem Teil der Holmgurte 52, 54 in Eingriff zu kommen oder auf andere Weise an ihnen befestigt zu werden. Damit kann, wie in 7 gezeigt, jedes Holmglied 56 abgeschrägte Abschnitte 112 umfassen, die konfiguriert sind, zusammenzupassen mit entsprechenden abgeschrägten Abschnitten 116 der Holmgurte 50, 52 der Druck- und Saugseite. Es sollte verstanden werden, dass die abgeschrägten Abschnitte 112, 116 der Holmglieder 56 und der Holmgurte 52, 54 im Allgemeinen jeden geeigneten Abschrägungswinkel 120 festlegen können. In einer besonderen Ausführungsform des vorliegenden Gegenstandes jedoch kann der Abschrägungswinkel 120 gleich sein zu einem Winkel, der von ungefähr 0 Grad bis ungefähr 10 Grad reicht, wie zum Beispiel von ungefähr 0 Grad bis ungefähr 5 Grad, oder von ungefähr 1 Grad bis ungefähr 2 Grad, und alle anderen Unterbereiche dazwischen. Es sollte auch verstanden werden, dass in einer Ausführungsform die Holmglieder 56 des Weiteren abgeschrägte Abschnitte (nicht gezeigt) aufweisen können, die angeordnet sind entlang der oberen und unteren Seiten 106, 108 (5 und 6) der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28, so dass die Dicke von jedem Holmglied 56 bei zunehmender Erstreckung in der spannwärtigen Richtung in Richtung des Verbindungsendes 100 von jedem Blattsegment 22, 24 zu- oder abnimmt. In einer solchen Ausführungsform können die Heraussteh- und Ausnehmungsglieder 26, 28 des Weiteren umfassen entsprechende abgeschrägte Abschnitte (nicht gezeigt), sodass ein geeigneter Abschrägungswinkel festgelegt wird zwischen den Holmgliedern 56 und den Heraussteh- und Ausnehmungsgliedern 26, 28.
Des Weiteren sind, wie es im Allgemeinen verstanden wird, Windturbinen 10 ( 1) typischerweise ausgestattet mit einem Blitzableitungssystem (nicht gezeigt), das konfiguriert ist, die Windturbine 10 und ihre Komponenten von Blitzeinschlägen zu schützen. Zum Beispiel kann ein Blitzableitungssystem typischerweise umfassen eine oder mehrere elektrisch leitende Blitzrezeptoren (zum Beispiel ein Kupferrezeptor), die an verschiedenen Positionen entlang der Länge eines Rotorblattes angeordnet sind. Die Blitzrezeptoren können dann verbunden werden mit einem Draht (zum Beispiel einen Kupferdraht), der von dem Rezeptor durch das Rotorblatt und den Turm der Windturbine läuft, wo er mit dem Grund verbunden ist. Entsprechend können in einer besonderen Ausführungsform des vorliegenden Gegenstandes die Holmglieder 56 der ersten und zweiten Blattsegmente 22, 24 konfiguriert sein, ein elektrisch leitendes Glied 122 aufzunehmen, wie zum Beispiel einen Metallstift oder -stab, um es zu ermöglichen, dass das Blitzableitungssystem funktionsfähig über die Verbindung 30 der offenbarten Rotorblattanordnung 20 ist. Daher können, wie in den 3 und 8 gezeigt, die Holmglieder 56 entsprechende Öffnungen 124 festlegen, die konfiguriert sind, das elektrisch leitende Glied 122 aufzunehmen. Der Draht des Blitzableitungssystems kann dann elektrisch verbunden werden mit den Enden des elektrisch leitenden Gliedes 122. Alternativer Weise können die Öffnungen 124, die in den Holmgliedern 56 festgelegt sind, einfach als ein Kanal dienen, durch den der Draht des Blitzableitungssystems sich erstrecken kann. Es sollte verstanden werden, dass in Ausführungsformen, in denen die Holmglieder 56 Öffnungen festgelegt haben, die konfiguriert sind, ein elektrisch leitendes Glied 122 aufzunehmen, das elektrisch leitenden Glied 122 im Allgemeinen dienen kann als eine zusätzliche Ausrichtungseinrichtung für die Blattsegmente 22, 24.
Wie oben dargestellt, sollte es für den Fachmann ersichtlich sein, dass die Rotorblattanordnung 20 im Allgemeinen jede Anzahl von Blattsegmenten umfassen kann, auch wenn die Rotorblattanordnung 20 des vorliegenden Gegenstandes hierin dargestellt wird als zwei Blattsegmente 22, 24 umfassend. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform, in der die Rotorblattanordnung 20 aus drei oder mehr Blattsegmenten gebildet ist, jedes innere Blattsegment (d. h., das/die Blattsegment(e), das/die nicht die Spitze und Wurzelenden 40, 42 der Rotorblattanordnung 20 festlegt/festlegen) im Allgemeinen ein Befestigungsglied 26, 28 (zum Beispiel ein Heraussteh- oder Ausnehmungsglied 26, 28) und ein Holmglied 56 an jedem Ende umfassen.
Im Allgemeinen und nicht beschränkt auf irgendeine Ausführungsform kann das Herausstehglied ein abgeschrägtes Profil festlegen, das konfiguriert ist, einem abgeschrägten Profil des Ausnehmungsglieds zu entsprechen. Ein Abschrägungswinkel der abgeschrägten Profile der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder kann von ungefähr 0 Grad bis ungefähr 10 Grad reichen. Das Herausstehglied kann einen zweiten Holmsteg umfassen, der sich in Längsrichtung innerhalb des Herausstehgliedes erstreckt, wobei der zweite Holmsteg typischerweise konfiguriert ist, verbunden zu werden mit dem Holmsteg des ersten Blattsegments. Das Ausnehmungsglied kann im Allgemeinen umfassen einen zweiten Hohlraum und einen zweiten Holmsteg, der innerhalb des zweiten Hohlraums angeordnet ist, wobei der zweite Holmsteg konfiguriert ist, verbunden zu werden mit dem Holmsteg des zweiten Blattsegments. Das Holmglied der ersten und zweiten Blattsegmente kann einen abgeschrägten Abschnitt umfassen, der konfiguriert ist, in Eingriff zu stehen mit einem entsprechenden abgeschrägten Teil der Holmgurte.

Die vorliegende Beschreibung nutzt Beispiele, mitunter die beste Ausführungsform, um die Erfindung zu offenbaren und auch um den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, insbesondere Geräte oder Systeme herzustellen und zu benutzen sowie beinhaltete Verfahren auszuführen. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, die sich dem Fachmann ergeben. Solche andere Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche sein, wenn sie Strukturelemente umfassen, die sich nicht von der wörtlichen Darstellung in den Ansprüchen unterscheiden oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden von der wörtlichen Darstellung in den Ansprüchen enthalten.

Bezugszeichen	Komponente
10	Windturbine
12	Turm
14	Gondel
16	Rotorblätter
18	Nabe
20	Rotorblattanordnung
22	Erstes Blattsegment
24	Zweites Blattsegment
26	Stift
28	Ausnehmung
30	Verbindung
32	Druckseite
34	Saugseite
36	Vorderkante
38	Hinterkante
40	Wurzel
42	Spitze
44	Spannweite
46	Seitenbreite
48	Körperaußenschale
50	Holmsteg
52	Holmgurt
54	Holmgurt
56	Holmglied
58	Innere Fläche der Außen schale
60	Erster Teil - Stift
62	Zweiter Teil - Stift
64	Hohlraum
66	Äußere Fläche des Stifts
68	Innere Fläche des Hohlraums
70	Höhe des Stifts
72	Höhe der Ausnehmung
74	Abschrägungswinkel
76	Zweiter Holmsteg
78	Stiftende
80	Stiftende
82	Zweiter Hohlraum
84	Stegschnittstelle
86	Wände
88	Füllmaterial
90	Kanal
92	Rippe
94	profilsehnenwärtige Breite
98	Äußere Fläche-Ausnehmungsglied
100	Verbindungsende
102	Innere Länge
104	Breite - Holmgurte
106	Obere Fläche
108	Untere Fläche
110	Auseinanderlaufender Winkel
112	Abgeschrägter Abschnitt
116	Abgeschrägter Abschnitt
120	Abschrägungswinkel
122	Elektrisch leitendes Glied
124	Öffnung

Claims

Ein Blattsegment (22, 24) einer Rotorblattanordnung (20), die aus zwei oder mehr Blattsegmenten gebildet ist, wobei das Blattsegment (22, 24) umfasst: eine Körperaußenschale (48), die ein im Allgemeinen aerodynamisches Profil festlegt; einen Holmsteg (50), der sich in Längsrichtung innerhalb der Körperaußenschale (48), erstreckt, wobei der Holmsteg (50) angeordnet ist zwischen gegenüberliegenden Holmgurten (52, 54); ein Befestigungsglied (26, 28), das wenigstens teilweise innerhalb der Körperaußenschale (48) angeordnet ist, wobei das Befestigungsglied (26, 28) konfiguriert ist, mit einem entsprechenden Befestigungsglied (26, 28) eines zweiten Blattsegments (22, 24) zusammenzupassen, und, ein Holmglied (56), das sich nach außen hin von den Holmgurten (52, 54) erstreckt, wobei das Holmglied (56) konfiguriert ist, das Befestigungsglied (26, 28) innerhalb der Körperaußenschale (48) zu stützen, wobei eine profilsehnenwärtige Breite (94) des Holmglieds (56) mit zunehmender Erstreckung des Holmglieds (56) von den Holmgurten (52, 54) derart auseinanderläuft, dass das Holmglied (56) mit wenigstens einem Teil eines äußeren Umfangs des Befestigungsglieds (26, 28) in Eingriff steht.
Das Blattsegment (22, 24) von Anspruch 1, wobei das Befestigungsglied (26, 28) ein Ausnehmungsglied (28) oder ein Herausstehglied (26) umfasst.
Das Blattsegment (22, 24) von Anspruch 1 oder 2, wobei das Befestigungsglied (26, 28) einen zweiten Holmsteg (76) umfasst, der konfiguriert ist, mit dem Holmsteg (50) verbunden zu werden.
Das Blattsegment (22, 24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Befestigungsglied (26, 28) eine Ausrichtungseinrichtung (90, 92) festlegt, die konfiguriert ist, zusammen zu passen mit einer Auslegungseinrichtung (90, 92) des entsprechenden Befestigungsglieds (26, 28).
Das Blattsegment (22, 24) der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Holmglied (56) von den Holmgurten (52, 54) sich nach außen hin erstreckt entlang einer inneren Fläche (58) der Körperaußenschale (48), so dass die profilsehnenwärtige Breite des Holmgliedes (56) größer ist als eine Breite (104) der Holmgurte (52,54).
Das Blattsegment (22, 24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die profilsehnenwärtige Breite (94) des Holmglieds (56) bei zunehmender Erstreckung des Holmglieds (56) von den Holmgurten (52, 54) auseinanderläuft, so dass das Holmglied (56) konfiguriert ist, den vollständigen äußeren Umfang des Befestigungsglieds (26, 28) zu umspannen.
Das Blattsegment (22, 24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Holmglied (56) des Weiteren konfiguriert ist derart, dass die profilsehnenwärtige Breite (94) des Holmglieds (56) sich vollständig zwischen einer Vorderkante (36) und einer Hinterkante (38) der Körperaußenschale (48) erstreckt.
Das Blattsegment (22, 24) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Holmglied (56) abgeschrägte Abschnitte (112) umfasst, die konfiguriert sind, in Eingriff zu stehen mit entsprechenden abgeschrägten Abschnitten (116) der Holmgurte (52, 54).
Eine Rotorblattanordnung (20) für eine Windturbine (10), wobei die Rotorblattanordnung (20) umfasst: ein erstes Blattsegment (22) umfassend: eine Körperaußenschale (48), die ein im Allgemeinen aerodynamisches Profil festlegt; einen Holmsteg (50), der sich in Längsrichtung innerhalb der Körperaußenschale (48) erstreckt, wobei der Holmsteg (50) angeordnet ist zwischen gegenüberliegenden Holmgurten (52, 54); ein Herausstehglied (26), der einen ersten Teil (60) umfasst, der sich nach außen hin von der Körperaußenschale (48) erstreckt, und einen zweiten Teil (62), der innerhalb der Körperaußenschale (48) angeordnet ist; und; ein Holmglied (56), das sich nach außen hin von den Holmgurten (52, 54) erstreckt, wobei das Holmglied (56) eine auseinanderlaufende profilsehnenwärtige Breite (94) festlegt, so dass das Holmglied (56) in Eingriff steht mit wenigstens einem Teil eines äußeren Umfangs des zweiten Teils (62) des Herausstehglieds (26); und, ein zweites Blattsegment (24) umfassend: eine Körperaußenschale (48), die ein im Allgemeinen aerodynamisches Profil festlegt; ein Holmsteg (50), der sich in Längsrichtung innerhalb der Körperaußenschale (46) erstreckt, wobei der Holmsteg (50) zwischen gegenüberliegenden Holmgurten (52, 54) angeordnet ist; ein Ausnehmungsglied (28), das innerhalb der Körperaußenschale (48) angeordnet ist, wobei das Ausnehmungsglied (28) einen Hohlraum (64) definiert, der konfiguriert ist, den ersten Teil (60) des Herausstehglieds (26) aufzunehmen; und, ein Holmglied (56), das sich von den Holmgurten (52, 54) nach außen hin erstreckt, wobei das Holmglied (56) eine profilsehnenwärtige auseinanderlaufende Breite (94) festlegt, derart, dass das Holmglied (56) in Eingriff steht mit wenigstens einem Teil eines äußeren Umfangs des Ausnehmungsglieds (26).
Die Rotorblattanordnung (20) von Anspruch 9, wobei das Holmglied (56) der ersten und zweiten Blattsegmente (22, 24) sich nach außen von den Holmgurten (52, 54) entlang einer inneren Fläche (58) der Körperaußenschale (48) erstreckt derart, dass die profilsehnenwärtige Breite (94) des Holmglieds (56) größer ist als eine Breite (104) der Holmgurte (52, 54).
Die Rotorblattanordnung (20) von Anspruch 9 oder 10, wobei die profilsehnenwärtige Breite (94) der Holmglieder (56) der ersten und zweiten Blattsegmente (22, 24) bei zunehmender Erstreckung der Holmglieder (56) von den Holmgurten (52, 54) auseinanderläuft, so dass die Holmglieder (56) in Eingriff stehen mit dem vollständigen äußeren Umfang der Heraussteh- und Ausnehmungsglieder (26, 28).
Die Rotorblattanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Holmglied (56) der ersten und zweiten Blattsegmente (22, 24) des Weiteren derart konfiguriert ist, dass die profilsehnenwärtige Breite (94) des Holmglieds (56) sich vollständig zwischen einer Vorderkante (36) und einer Hinterkante (38) der Körperaußenschale (48) des ersten und zweiten Blattsegments (22, 24) erstreckt.
Die Rotorblattanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Herausstehglied (26) eine Ausrichtungseinrichtung (90, 92) festlegt, die konfiguriert ist, mit einer entsprechenden Ausrichtungseinrichtung (90, 92) des Ausnehmungsgliedes (28) zusammenzupassen.
Die Rotorblattanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Herausstehglied (26) eine Vielzahl von Kanälen (90) festlegt, die konfiguriert sind, mit einer Vielzahl von in dem Ausnehmungsglied (28) festgelegten Rippen zusammen zu passen.
Die Rotorblattanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das Holmglied (56) des ersten und zweiten Blattsegments (22, 24) eine Öffnung (124) festlegt, die konfiguriert ist, eine Komponente eines Blitzableitungssystems der Rotorblattanordnung (20) aufzunehmen.