DE102011056176A1

DE102011056176A1 - Verbindungsmuffe für eine Rotorblattanordnung einer Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102011056176A1
Application number: DE102011056176A
Authority: DE
Inventors: Eric Lee Bell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-06-14
Also published as: DK201170668A; CN102536634A; US20110243736A1

Abstract

Es wird eine Verbindungsmuffe (102) zum Zusammenbauen eines ersten Blattabschnittes (104) und eines zweiten Blattabschnitters (106) einer Rotoranordnung (100) offengelegt. Die Verbindungsmuffe (102) kann eine Außenoberfläche (146) und eine einen Hohlraum (136) definierende Innenoberfläche (134) enthalten. Der Hohlraum (136) kann für die Aufnahme eines Verbindungsendes (130) des ersten Blattabschnittes (104) und eines Spitzenendes (140) des zweiten Blattabschnittes (106) ausgestaltet sein. Die Verbindungsmuffe (102) kann auch mehrere zwischen der Außen- (144) und der Innenoberfläche (134) definierte Öffnungen (144) aufweisen. Die Öffnungen (144) können für die Aufnahme von Befestigungselementen (142) zum Befestigen der Verbindungsenden (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) in dem Hohlraum (136) ausgestaltet sein. Zusätzlich kann ein Profil der Außenoberfläche (146) so ausgestaltet ist, dass es im Wesentlichen einem aerodynamischen Profil des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) dergestalt entspricht, dass ein im Wesentlichen zusammenhängendes aerodynamisches Profil zwischen dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt (104, 106) definiert wird, wenn die Verbindungsenden (130, 131) in den Hohlraum (136) eingeführt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Der vorliegende Erfindungsgegenstand betrifft allgemein Rotorblätter einer Windkraftanlage und insbesondere eine Verbindungsmuffe zum Verbinden von Blattabschnitten einer Rotorblattanordnung.
Hintergrund der Erfindung
Windkraft wird als eine der saubersten, umweltfreundlichsten der derzeit zur Verfügung stehenden Energiequellen betrachtet und Windkraftanlagen haben diesbezüglich erhöhte Aufmerksamkeit gefunden. Eine moderne Windkraftanlage enthält typischerweise einen Turm, einen Generator, ein Getriebe, eine Gondel und ein oder mehrere Rotorblätter. Die Rotorblätter gewinnen kinetische Energie des Windes unter Anwendung bekannter Flügelprinzipien und übertragen die kinetische Energie über Rotationsenergie, um eine Welle zu drehen, die die Rotorblätter mit einem Getriebe, oder wenn kein Getriebe verwendet wird, direkt mit dem Generator verbindet. Der Generator wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie um, die an ein Stromversorgungsnetz geliefert werden kann.
Um sicherzustellen, dass Windenergie eine brauchbare Energiequelle bleibt, wurden Anstrengungen unternommen, den Gesamtwirkungsgrad von Windkraftanlagen durch Modifizieren der Größe, Form und Ausgestaltung von Windkraftanlagen-Rotorblättern zu steigern. Eine von derartigen Modifikationen bestand in der Änderung der Ausgestaltung der Spitze des Rotorblattes. Insbesondere können Blattspitzen speziell ausgelegt sein, um verschiedene Aspekte einer Rotorblattleistung zu steigern oder zu verbessern. Beispielsweise können bestimmte Blattspitzen für einen effizienten Betrieb in speziellen Windklassen ausgelegt sein. Zusätzlich können Blattspitzen dafür ausgestaltet sein, spezifische Betriebszustände der Windkraftanlage zu verbessern, indem sie beispielsweise so ausgestaltet sind, dass sie Drehmomente verringern oder Lärm reduzieren.
Somit wäre unter der Voraussetzung, dass der Windkraftanlage abhängig von der Ausgestaltung der Blattspitze verschiedene Betriebsvorteile verliehen werden können, vorteilhaft, eine Befestigungsvorrichtung zu haben, die eine schnelle und effiziente Montage und Demontage von Blattspitzen an und von einem Rotorblatt ermöglicht. Jedoch sind bekannte Befestigungsvorrichtungen typischerweise komplex und handarbeitsintensiv zu installieren. Zusätzlich machen es derartige Befestigungen schwierig, die Blattspitze genau zu dem Rest des Rotorblattes auszurichten.
Demzufolge besteht ein Bedarf nach einer einfachen und effizienten Befestigungsvorrichtung zum Verbinden von zwei Blattabschnitten einer Rotorblattanordnung.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der nachstehenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein, oder durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.
In einem Aspekt legt der vorliegende Erfindungsgegenstand eine Rotorblattanordnung für eine Windkraftanlage offen. Die Rotorblattanordnung enthält im Wesentlichen einen ersten Blattabschnitt, der ein Verbindungsende besitzt und ein aerodynamisches Profil definiert, und einen zweiten Blattabschnitt, der ein Verbindungsende besitzt und ein aerodynamisches Profil definiert. Die Rotorblattanordnung beinhaltet auch eine Verbindungsmuffe mit einer Innenoberfläche und einer Außenoberfläche. Die Innenoberfläche kann im Wesentlichen einen für die Aufnahme der Verbindungsenden des ersten und des zweiten Blattabschnittes ausgestalteten Hohlraum definieren. Zusätzlich kann die Rotorblattanordnung mehrere Befestigungselemente enthalten, die für die Befestigung der Verbindungsenden des ersten und des zweiten Blattabschnittes in dem Hohlraum ausgestaltet sind. Ferner kann ein Profil der Außenoberfläche der Verbindungsmuffe im Wesentlichen den aerodynamischen Profilen des ersten und des zweiten Blattabschnittes dergestalt entsprechen, dass im Wesentlichen ein zusammenhängendes aerodynamisches Profil zwischen dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt definiert wird, wenn die Verbindungsenden in den Hohlraum eingeführt sind.
In einem weiteren Aspekt legt der vorliegende Erfindungsgegenstand eine Verbindungsmuffe für den Zusammenbau eines ersten Blattabschnittes und eines zweiten Blattabschnittes einer Rotorblattanordnung offen. Die Verbindungsmuffe kann eine Außenoberfläche und eine einen Hohlraum definierende Innenoberfläche enthalten. Der Hohlraum kann ein Fußende haben, das für die Aufnahme eines Verbindungsendes des ersten Blattabschnittes ausgestaltet ist, und ein Spitzenende, das für die Aufnahme eines Verbindungsendes des zweiten Blattabschnittes ausgestaltet ist. Die Verbindungsmuffe enthält auch mehrere zwischen der Außen- und Innenoberfläche definierte Öffnungen. Die Öffnungen können für die Aufnahme mehrerer Befestigungselemente zum Befestigen der Verbindungsenden des ersten und des zweiten Blattabschnittes in dem Hohlraum ausgestaltet sein. Zusätzlich kann ein Profil der Außenoberfläche so ausgestaltet sein, dass es im Wesentlichen einem aerodynamischen Profil des ersten und des zweiten Blattabschnittes dergestalt entspricht, dass ein im Wesentlichen zusammenhängendes aerodynamisches Profil zwischen dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt definiert wird, wenn die Verbindungsenden in den Hohlraum eingeführt sind.
In einem weiteren Aspekt legt der vorliegende Erfindungsgegenstand eine Spitzenanordnung für ein Rotorblatt einer Windkraftanlage offen. Die Spitzenanordnung kann im Wesentlichen eine Verbindungsmuffe mit einer einen Hohlraum definierenden Oberfläche und einer ein aerodynamisches Profil definierenden Außenoberfläche enthalten. Die Verbindungsmuffe kann auch ein Spitzenende und ein Fußende enthalten. Die Spitzenbaugruppe kann auch einen Spitzenabschnitt enthalten, der sich zwischen einem in dem Hohlraum angeordneten Verbindungsende und einer Blattspitze erstreckt. Der Spitzenabschnitt kann ein aerodynamisches Profil definieren, das im Wesentlichen dem aerodynamischen Profil der Verbindungsmuffe an dem Spitzenende entspricht. Zusätzlich kann die Spitzenanordnung mehrere Befestigungselemente enthalten, die für eine Befestigung des Verbindungselementes des Spitzenabschnittes in dem Hohlraum ausgestaltet sind. Ferner kann ein an dem Fußende der Verbindungsmuffe angeordneter Abschnitt des Hohlraums für die Aufnahme eines Endes eines getrennten Abschnittes des Rotorblattes ausgestaltet sein.
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verständlich. Die beigefügten Zeichnungen, welche in dieser Patentschrift enthalten sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine vollständige und grundlegende Offenlegung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart, die an den Fachmann gerichtet ist, wird nachstehend in der Patentschrift unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Windkraftanlage herkömmlicher Konstruktion darstellt;
2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellt;
3 eine teilperspektivische Ansicht der in 2 dargestellten Rotorblattanordnung darstellt;
4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Verbindungsmuffe darstellt, die für die Verwendung mit der dargestellten Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes geeignet ist;
5 eine Teilquerschnittsansicht einer Ausführungsform der Befestigung verschiedener Komponenten der offengelegten Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellt;
5 eine Teilquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Befestigung verschiedener Komponenten der offengelegten Rotorblattanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellt;
7 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Spitzenanordnung gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes darstellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es wird nun detailliert Bezug auf Ausführungsformen der Erfindung genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung bereitgestellt. Tatsächlich dürfte es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Varianten in der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder dem Erfindungsgedanken der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte und beschriebene Merkmale bei einer weiteren Ausführungsform genutzt werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten abdecken, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
Im Wesentlichen ist der vorliegende Erfindungsgegenstand auf eine Verbindungsmuffe zum Verbinden von Blattabschnitten einer Rotorblattanordnung ausgerichtet. Insbesondere kann die Verbindungsmuffe einen Hohlraum definieren, der für die Aufnahme eines Endes jedes Blattabschnittes ausgestaltet ist. Beispielsweise kann der Hohlraum im Wesentlichen eine Form haben, die der Form der Enden der Blattabschnitte dergestalt entspricht, indem er beispielsweise ein abgeschrägtes aerodynamisches Profil hat, das den abgeschrägten aerodynamischen Profilen der Blattabschnittsenden entspricht. Geeignete Befestigungselemente können dann um den Umfang der Verbindungsmuffe herum eingeführt werden, um die Enden der Blattabschnitte in dem Hohlraum zu befestigen.
Die offengelegte Verbindungsmuffe kann im Wesentlichen für den schnellen und effizienten Zusammenbau und Auseinanderbau eines Rotorblattes sorgen. Somit kann ein Blattabschnitt leicht von dem Rotorblatt für die Zwecke von Wartung, Reparatur und/oder Verbesserung der Leistung des Rotorblattes abgebaut und wieder angebaut werden. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, den Spitzenabschnitt des Rotorblattes abhängig von den Betriebsbedingungen der Windkraftanlage und/oder dem gewünschten Verhalten der Rotorblattanordnung zu verändern. Somit können durch Verwenden der offengelegten Verbindungsmuffe Verbindungsabschnitte mit unterschiedlichen Abmessungen, Ausgestaltungen und/oder aerodynamischen Merkmalen effizient an dem Rotorblatt angebaut und/oder nach Wunsch ersetzt werden. Beispielsweise kann ein gerader Spitzenabschnitt (zum Beispiel ein Spitzenabschnitt, der sich im Wesentlichen in der Spannweitenrichtung erstreckt) durch einen Winglet-Spitzenabschnitt oder umgekehrt ersetzt werden. Ebenso kann ein Winglet mit einer speziellen Ausgestaltung durch ein Winglet mit einer anderen Ausgestaltung ersetzt werden.
In den Zeichnungen stellt 1 eine perspektivische Ansicht einer Windkraftanlage 10 mit herkömmlichem Aufbau dar. Die Windkraftanlage 10 enthält einen Turm 12 mit einer darauf montierten Gondel 14. Mehrere Rotorblätter 16 sind an einer Rotornabe 16 befestigt, welche wiederum mit einem Hauptflansch verbunden ist, der eine Hauptrotorwelle dreht. Die Energieerzeugungs- und Steuerkomponenten der Windkraftanlage sind in der Gondel 14 untergebracht. Es dürfte ersichtlich sein, dass die Windkraftanlage 10 von 1 nur für Veranschaulichungszwecke vorgesehen ist, um den vorliegenden Erfindungsgegenstand in einem exemplarischen Anwendungsfeld zu präsentieren. Somit dürfte der Fachmann leicht erkennen, dass der Schutzumfang des vorliegenden Erfindungsgegenstandes auf keinerlei spezielle Art einer Windkraftanlagenausgestaltung beschränkt ist.
In den 2 bis 4 sind Ausführungsformen einer Rotorblattanordnung 100 und einer Verbindungsmuffe 102 zum Verbinden der ersten und der zweiten Blattabschnitte 104, 106 der Rotorblattanordnung 100 gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes dargestellt. Insbesondere stellt 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Rotorblattanordnung 100 dar. 3 stellt eine teilperspektivische Ansicht der in 2 dargestellten Rotorblattanordnung 100 dar, welche insbesondere die zwischen den Blattabschnitten 104, 106 der Rotorblattanordnung 100 angeordnete Verbindungsmuffe 102 veranschaulicht. Zusätzlich stellt 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Verbindungsmuffe 102 dar.
Gemäß Darstellung enthält die Rotorblattanordnung 100 einen ersten Blattabschnitt 104, einen zweiten Blattabschnitt 106 und eine Verbindungsmuffe 102, die für die Verbindung der Blattabschnitte 104, 106 miteinander ausgestaltet ist. Im Allgemeinen kann die Rotorblattanordnung 100 so ausgestaltet sein, dass, wenn die ersten und zweiten Blattabschnitte 104, 106 in der Verbindungsmuffe 102 verbunden sind, ein ein im Wesentlichen aerodynamisches Profil definierendes vollständiges Rotorblatt erzeugt wird. Somit kann die vollständige Rotorblattanordnung 100 im Wesentlichen einen (durch den ersten Blattabschnitt 104 definierten) Blattfuß 108, der für eine Montage an der Nabe 18 (1) einer Windkraftanlage 10 ausgestaltet ist, und eine (durch den zweiten Blattabschnitt 106 definierte) Blattspitze 110, die gegenüber dem Blattfuß 108 angeordnet ist, enthalten. Die Rotorblattanordnung 100 kann auch eine die gesamte Länge zwischen dem Blattfuß 108 und der Blattspitze 110 definierende Spannweite 112 und eine die gesamte Länge zwischen der Vorderkante 116 und der Hinterkante 118 definierende Länge 114 enthalten. Wie allgemein bekannt, kann die Sehne 114 in der Länge in Bezug auf die Spannweite 112 variieren, während sich das Rotorblatt von dem Blattfuß 108 zu der Blattspitze 110 erstreckt.
Im Allgemeinen können der erste und der zweite Blattabschnitt 104, 106 der Rotorblattanordnung 100 ähnlich wie jeder geeignete Blattabschnitt und/oder jedes im Fachgebiet bekannte Blattsegment ausgestaltet sein. Beispielsweise kann jeder Blattabschnitt 104, 106 eine Außenhaut 120 enthalten, die als das Außengehäuse/Abdeckung der Blattabschnitte 104, 106 dient, und eine oder mehrere (nicht dargestellte) Strukturkomponenten, um für eine Steifigkeit und/oder Festigkeit des Blattabschnittes 104, 106 bereitzustellen (zum Beispiel eine Scherungsholm/Holmgurt-Anordnung). Zusätzlich kann jeder Blattabschnitt 104, 106 im Wesentlichen ein aerodynamisches Profil definieren. Beispielsweise können die Blattaußenhautbereiche 120 jedes Blattabschnittes 104, 106 so ausgestaltet sein, dass sie einen schaufelblattförmigen Querschnitt wie zum Beispiel einen symmetrischen oder gewölbten schaufelblattförmigen Querschnitt definieren. Somit kann gemäß Darstellung in 3 jede Außenhaut 120 im Wesentlichen eine Druckseite 122 und eine Saugseite 124 definieren, die sich zwischen einer Vorderkante 126 und Hinterkante 128 erstrecken.
Es dürfte ersichtlich sein, dass die Außenhaut 120 im Wesentlichen aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein könnte. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform jede Außenhaut 120 vollständig aus einem Laminatverbundstoffmaterial wie zum Beispiel einem kohlfaserverstärkten Verbundwerkstoff oder einem glasfaserverstärkten Verbundwerkstoff ausgebildet sein. Alternativ können einer oder mehrere Abschnitte jeder Außenhaut 120 als ein Lagenaufbau ausgestaltet sein und können ein Kernmaterial enthalten, das aus einem leichten Material wie zum Beispiel Holz (zum Beispiel Balsa), Schaum (extrudierter Polystyrolschaum) oder einer Kombination derartiger Materialien besteht, die zwischen Lagen eines Laminatverbundstoffmaterials angeordnet sind.
Zusätzlich können der erste und der zweite Blattabschnitt 104, 106 jeweils ein in der Verbindungsmuffe 102 endendes Verbindungsende 130, 131 enthalten. Somit kann sich in der dargestellten Ausführungsform der erste Blattabschnitt 104 im Wesentlichen von dem Blattfuß 108 der Rotorblattanordnung 100 zu seinem Verbindungsende 130 in der Verbindungsmuffe 102 erstrecken. Ebenso kann sich der zweite Blattabschnitt 102 im Wesentlichen von seinem Verbindungsende 131 in der Verbindungsmuffe 102 zu der Blattspitze 1120 der Rotorblattanordnung 100 erstrecken. Ferner können, wie es detaillierter unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben wird, die Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 ein spezielles Profil definieren, um die Einführung der Verbindungsenden 130, 131 in die Verbindungsmuffe 102 zu erleichtern. Beispielsweise können in verschiedenen Ausführungsformen die Verbindungsenden 130, 131 jedes Blattabschnittes 104, 106 ein abgeschrägtes oder stufenförmiges Profil definieren, das einem abgeschrägten oder stufenförmigen Profil entspricht, das in der Verbindungsmuffe 102 definiert ist.
Ferner kann sich gemäß Darstellung in den 2 und 3 der erste Blattabschnitt 104 im Wesentlichen in Längsrichtung entlang einem wesentlichen Abschnitt der Spanne 112 der Rotorblattanordnung 100 dergestalt erstrecken, dass die Verbindungsmuffe 102 an einer äußeren Position des Rotorblattes im Wesentlichen in der Nähe der Blattspitze 110 angeordnet ist. Dadurch kann der zweite Blattabschnitt 104 im Wesentlichen als ein äußerer oder Spitzenabschnitt der Rotorblattanordnung 100 ausgestaltet sein. Somit kann in der dargestellten Ausführungsform der zweite Blattabschnitt 106 ähnlich wie der Außenabschnitt eines herkömmlichen Rotorblattes 16 (1) ausgestaltet sein, indem er sich beispielsweise in im Wesentlichen in Spannenweitenrichtung zwischen dem Verbindungsende 131 des Blattabschnittes 106 und der Blattspitze 110 erstreckt. Alternativ kann, wie es nachstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wird, der zweite Blattabschnitt 106 als ein Winglet-Spitzenabschnitt ausgestaltet sein oder kann ansonsten jede andere im Fachgebiet bekannte geeignete Spitzenausgestaltung haben.
Es dürfte ersichtlich sein, dass in Ausführungsformen, in welchen der zweite Blattabschnitt 106 als ein Außen- oder Spitzenabschnitt der Rotorblattanordnung 100 ausgestaltet ist, der zweite Blattabschnitt 106 im Wesentlichen eine relativ kurze Länge 132 definieren kann. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen der zweite Blattabschnitt 106 eine Länge 132 definieren, welche kleiner als 10 m lang, wie zum Beispiel weniger als 5 m lang oder weniger als 3 m lang und alle anderen Bereiche dazwischen lang ist. Jedoch muss in alternativen Ausführungsformen der zweite Blattabschnitt 106 nicht als ein Spitzenabschnitt der Rotorblattanordnung 100 definiert sein, und kann somit im Wesentlichen jede geeignete Länge 132 definieren, wie zum Beispiel eine Länge größer oder gleich 10 m. Es dürfte ersichtlich sein, dass in derartigen Ausführungsformen die Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen an jeder geeigneten Stelle entlang der Spannweite 102 der Rotorblattanordnung 110 angeordnet sein kann, wie zum Beispiel an einer weiter innen näher an dem Blattfuß 108 liegenden Position.
Des Weiteren kann gemäß den 2 bis 4 die Verbindungsmuffe 102 der offengelegten Rotorblattanordnung 100 im Wesentlichen als eine Befestigungsvorrichtung zum Verbinden der ersten und zweiten Blattabschnitte 104, 106 ausgestaltet sein. Somit dürfte ersichtlich sein, dass die Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen jede geeignete Ausgestaltung haben kann, die eine Aufnahme der Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 in der Verbindungsmuffe 102 ermöglicht. Beispielsweise kann die Verbindungsmuffe 102 in verschiedenen Ausführungsformen eine hohle oder im Wesentlichen hohle Ausgestaltung zur Aufnahme der Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 haben. Insbesondere kann gemäß Darstellung in 4 die Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen einen einen sich zwischen einem Fußende 138 und einem Spitzenende 140 der Verbindungsmuffe 102 erstreckenden Hohlraum 136, der definierenden Innenumfang oder eine Innenoberfläche 134 enthalten. Somit kann das Verbindungsende 130 des ersten Blattabschnittes 104 zur Aufnahme in dem an dem Fußende 138 der Verbindungsmuffe 102 definierten Abschnitt des Hohlraums 136 ausgestaltet sein, und das Verbindungsende 131 des zweiten Blattabschnittes 106 kann zur Aufnahme in dem an dem Spitzenende 140 der Verbindungsmuffe 102 definierten Abschnitt des Hohlraums 136 ausgestaltet sein.
Es dürfte ersichtlich sein, dass die Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 im Wesentlichen in dem Hohlraum 136 der Verbindungsmuffe 102 unter Verwendung beliebiger geeigneter Einrichtungen befestigt werden können. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die Verbindungsenden 130, 131 in der Verbindungsmuffe 102 unter Verwendung jedes geeigneten Klebers verklebt werden. In einer weiteren Ausführungsform können mehrere Befestigungselemente 142 zum Befestigen der Verbindungsenden 130, 131 in der Verbindungsmuffe 102 verwendet werden. Beispielsweise kann, wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, die Verbindungsmuffe 102 mehrere sich zwischen ihren Innen- und Außenoberflächen 134, 146 erstreckende Öffnungen 144 definieren, wobei jede Öffnung 144 für die Aufnahme eines Befestigungselementes 142 ausgestaltet ist. Insbesondere können mehrere Öffnungen 144 unmittelbar an dem Fußende 138 der Verbindungsmuffe 102 definiert sein, um die Einführung einer gleichen Anzahl von Befestigungselementen 142 durch die Öffnungen 144 und die Befestigung an dem Verbindungsende 130 des ersten Blattabschnittes 104 zu ermöglichen. Ebenso können mehrere Öffnungen 144 unmittelbar an dem Spitzenende 140 der Verbindungsmuffe 102 definiert sein, um die Einführung einer gleichen Anzahl von Befestigungselementen 142 durch die Öffnungen 144 und die Befestigung an dem Verbindungsende 131 des zweiten Blattabschnittes 1064 zu ermöglichen. Es dürfte leicht erkennbar sein, dass die Öffnungen 144 in der Verbindungsmuffe 102 so definiert sein können, dass sie jedes beliebige geeignete Schraublochmuster ausbilden. Beispielsweise können die Öffnungen 144 in einer Ausführungsform nur eine Reihe entlang den Fuß- und Spitzenenden 138, 140 der Verbindungsmuffe 102 ausbilden. In anderen Ausführungsformen können mehrere Reihen (zum Beispiel zwei oder mehr Reihen) von Öffnungen 144, die zueinander ausgerichtet oder versetzt sind in den Fuß- und Spitzenenden 138, 140 der Verbindungsmuffe 102 definiert sein.
Es dürfte auch erkennbar sein, dass die hierin beschriebenen Befestigungselemente 142 im Wesentlichen alle im Fachgebiet bekannten geeigneten Befestigungselemente umfassen. Beispielsweise können in mehreren Ausführungsformen die Befestigungselemente 142 als Gewindebefestigungselemente, wie zum Beispiel Gewindebolzen, Schrauben und andere beliebige Gewindebefestigungsvorrichtungen ausgestaltet sein. In weiteren Ausführungsformen können die Befestigungselemente andere geeignete Befestigungs- und/oder Anbringungsvorrichtungen wie zum Beispiel Stifte, Schellen, Klammern, Stangen, Nieten, verklebte Befestigungselemente und dergleichen umfassen.
Die offengelegte Verbindungsmuffe 102 kann auch ein im Wesentlichen aerodynamisches Profil definieren. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in 4 die Verbindungsmuffe 102 einen schaufelblattförmigen Querschnitt definieren. Somit kann die Außenoberfläche 104 der Verbindungsmuffe 102 ähnlich dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt 104, 106 im Wesentlichen eine Druckseite 840 und eine Saugseite 150 definieren, die sich zwischen einer Vorderkante 152 und einer Hinterkante 152 erstreckt. Zusätzlich kann in verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungsgegenstandes das durch die Verbindungsmuffe 102 definierte aerodynamische Profil im Wesentlichen den aerodynamischen Profilen des ersten und des zweiten Blattabschnittes 104, 106 entsprechen oder anderweitig daran angepasst sein. Insbesondere kann das aerodynamische Profil der Verbindungsmuffe 102 an dem Fußende 138 im Wesentlichen dem aerodynamischen Profil des ersten Blattabschnittes 102 in einen Bereich in der Nähe seines ersten Verbindungsendes 130 entsprechen. Ebenso kann das aerodynamische Profil der Verbindungsmuffe 102 an dem Spitzenende im Wesentlichen dem aerodynamischen Profil des zweiten Blattabschnittes 106 in einem Bereich in der Nähe seines Verbindungsendes 131 entsprechen. Somit kann, wenn die Blattabschnitte 104, 106 miteinander in der Verbindungsmuffe 102 zusammengebaut sind, die Rotorblattanordnung 100 im Wesentlichen ein zusammenhängendes aerodynamisches Profil entlang ihrer gesamten Spannweite 112 definieren. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in 3 die Verbindungsmuffe 102 so ausgestaltet sein, dass eine im Wesentlichen bündige, aerodynamische Oberfläche an der Schnittstelle des ersten Blattabschnittes 104 und des Fußendes 138 der Verbindungsmuffe 102 und an der Schnittstelle des zweiten Blattabschnittes 106 und dem Spitzenende 140 der Verbindungsmuffe 102 definiert wird. Somit kann der Rotorblattanordnung 100 im Wesentlichen eine zusammenhängende aerodynamische Oberfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt 104, 106 definieren.
Es dürfte ersichtlich sein, dass in verschiedenen Ausführungsformen eine zusätzliche Oberflächeneinrichtung über den an den Schnittstellen der Blattabschnitte 104, 106 und den Enden 138, 140 der Verbindungsmuffe 102 ausgebildeten Rändern aufgebracht oder positioniert werden kann, um sicherzustellen, dass eine im Wesentlichen glatte aerodynamische Oberfläche erzielt wird. Beispielsweise können in einer speziellen Ausführungsform mehrere Lagen eines Laminatverbundstoffmaterials um den Außenumfang der Rotorblattanordnung 100 an den Verbindungsstellenrändern beispielsweise unter Anwendung eines Feuchtauflegeprozesses aufgebracht werden, um eine im Wesentlichen bündige aerodynamische Oberfläche zwischen den Blattabschnitten 104, 106 und der Verbindungsmuffe 102 zu erzeugen.
Es dürfte auch erkennbar sein, dass die Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen aus jedem geeigneten Material hergestellt sein kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Verbindungsmuffe 102 aus einem Metall wie zum Beispiel Aluminium, Stahl und dergleichen hergestellt sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Verbindungsmuffe 102 aus einem Laminatverbundwerkstoffmaterial wie zum Beispiel verschiedenen faserverstärkten Verbundwerkstoffen oder irgendeinem anderen geeigneten nicht-metallischen Material hergestellt sein.
In den 5 und 6 sind nun Teilquerschnittsansichten von zwei Ausführungsformen der offengelegten Rotorblattanordnung 100 dargestellt, welche insbesondere die Befestigung des ersten und des zweiten Blattabschnittes 104, 106 in der Verbindungsmuffe 102 veranschaulichen. Wie vorstehend angegeben, können die Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 im Wesentlichen für eine Befestigung in dem durch die Verbindungsmuffe 102 50 definierten Hohlraum ausgestaltet sein, dass ein im Wesentlichen zusammenhängendes aerodynamisches Profil entlang der Spannenrichtung 112 (1) der Rotorblattanordnung 100 definiert wird und insbesondere an den Schnittstellen zwischen den Fuß- und Spitzenenden 138, 140 der Verbindungsmuffe 102 und den Blattaußenhautbereichen 120 der Blattabschnitte 104, 106. Somit kann in verschiedenen Ausführungsformen eine Querschnittshöhe 156 jedes Blattabschnittes 104, 106 im Wesentlichen an den Verbindungsenden 130, 132 verringert sein, um ein Einführen der Verbindungsenden 130, 131 in die Verbindungsmuffe 102 zu ermöglichen und sicherzustellen, dass eine im Wesentlichen bündige Oberfläche zwischen den Blattabschnitten 104, 106 und der Verbindungsmuffe 102 definiert ist.
Beispielsweise kann, wie es in 5 dargestellt ist, in einer Ausführungsform wenigstens ein Abschnitt der Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 ein abgeschrägtes Profil beispielsweise durch Ausgestalten der Blattaußenhautbereiche 120 so definiert werden, dass sie abgeschrägte Dicken 158 haben, um die Positionierung der Verbindungsenden 130, 131 in der Verbindungsmuffe 102 zu ermöglichen. Zusätzlich kann die Verbindungsmuffe 102 ein entsprechendes abgeschrägtes Profil dergestalt definieren, dass die Außenoberfläche 146 der Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen bündig mit den Außenoberflächen 160 der Blattaußenhautbereiche 120 positioniert ist. Somit kann, wie dargestellt, die Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen abgeschrägte Breiten 162 an ihren Fuß- und Spitzenenden 138, 140 definieren, die den abgeschrägten Dicken 158 der Blattmäntel 120 entsprechen. Es dürfte ersichtlich sein, dass, obwohl die abgeschrägten Breiten 162 der Verbindungsmuffe 102 als im Wesentlichen scharfe oder messartige Kanten an den Fuß- und Spitzenenden 138, 140 definierend dargestellt sind, die abgeschrägten Breiten 162 keine derartigen scharfen oder messartigen Kanten definieren müssen.
Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das abgeschrägte Profil der Verbindungsmuffe 102 so ausgestaltet sein, dass es sich nur teilweise entlang der abgeschrägten Profile der Blattabschnitte 104, 106 dergestalt erstreckt, dass relativ dünne stumpfe Kanten an den Fuß- und Spitzenenden 138, 140 der Verbindungsmuffe 102 definiert sein können. In einer derartigen Ausführungsform kann eine zusätzliche Oberflächeneinrichtung, wie zum Beispiel die vorstehend beschriebenen Laminatlagen auf die Fuß- und Spitzenenden 138, 140 aufgebracht werden, um sicherzustellen, dass eine im Wesentlichen zusammenhängende und aerodynamische Oberfläche zwischen den Blattabschnitten 104, 106 und der Verbindungsmuffe 102 definiert wird.
Alternativ können, wie es in 6 dargestellt ist, die Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 ein stufenförmiges Profil definieren, wie zum Beispiel durch eine Ausgestaltung der Blattaußenhautbereiche 120 so, dass sie eine stufenförmige Verringerung in der Dicke 184 an den Fuß- und Spitzenenden 138, 140 der Verbindungsmuffe 102 haben. In einer derartigen Ausführungsform kann die Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen eine Breite 166 im Wesentlichen gleich der Verringerung in der in den Blattaußenhautbereichen 120 definierten Dicke so definieren, dass die Außenoberfläche 146 der Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen bündig mit den Außenoberflächen 160 der Blattaußenhautbereiche 120 positioniert ist. Es dürfte ersichtlich sein, dass in weiteren Ausführungsformen die Verbindungsmuffe 102 und/oder Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 im Wesentlichen jede andere geeignete Ausgestaltung haben können, die eine Einführung der Verbindungsenden 130, 131 in die Verbindungsmuffe 102 ermöglichen.
Im Wesentlichen können die an den Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 definierten abgeschrägten oder stufenförmigen Profile unter Verwendung jeder geeigneten Einrichtung erzeugt werden. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die abgeschrägten oder stufenförmigen Profile eine spritzgeformte Einrichtung der Blattaußenhautbereiche 120 sein, wie zum Beispiel durch Erzeugen einer Form mit einem darin definierten abgeschrägten/stufenförmigen Profil, oder durch Platzieren eines Formeinsatzes, der das abgeschrägte/stufenförmige Profil in der Form definiert, während die Blattaußenhautbereiche 120 geformt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das abgeschrägte oder stufenförmige Profil in die Blattaußenhautbereiche 120 mechanisch eingearbeitet werden, nachdem die Außenhautbereiche 120 geformt wurden, wie z. B. durch Anwendung eines geeigneten Bearbeitungsprozesses und/oder irgendeiner geeigneten Bearbeitungsanlage. Zusätzlich dürfte ersichtlich sein, dass das entsprechende Profil der Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Einrichtung erzeugt werden kann. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform die Verbindungsmuffe 102 spritzgeformt oder anderweitig geformt werden, sodass sie das entsprechende Profil enthält. In einer weiteren Ausführungsform kann das entsprechende Profil in die Verbindungsmuffe 102 unter Verwendung irgendeines geeigneten Bearbeitungsprozesses und/oder irgendeiner geeigneten Bearbeitungsanlage eingearbeitet werden.
In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Erfindungsgegenstandes kann eines von den abgeschrägten oder stufenförmigen Profilen der Blattaußenhautbereiche 120 oder das entsprechende Profil der Verbindungsmuffe 102 zu Beginn geformt und/oder bearbeitet und dann gescannt werden, um das Erkennen der genauen Geometrie eines derartigen Profils beziehungsweise der Profile zu ermöglichen. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform eine Vermessung oder ein anderer 3D-Scan an den abgeschrägten Profilen der Verbindungsenden 130, 131 jedes Blattabschnittes 104, 106 durchgeführt werden. In einer derartigen Ausführungsform kann dann die abgeschrägte Breite 162 der Verbindungsmuffe 102 dann auf der Basis des Scans geformt und/oder bearbeitet werden, um sicherzustellen, dass die abgeschrägte Breite 162 den abgeschrägten Profilen der Blattabschnitte 104, 106 entspricht.
Des Weiteren können gemäß den 5 und 6 in einigen Ausführungsformen die in der Verbindungsmuffe 102 definierten Öffnungen 144 versenkte Einrichtungen 170 zum Versenken der Befestigungselemente 142 zwischen den Innen- und Außenoberflächen 134, 146 der Verbindungsmuffe 102 enthalten. Insbesondere können die Öffnungen 144 so ausgestaltet sein, dass die Befestigungselemente 142 teilweise oder vollständig in der Verbindungsmuffe 102 versenkt sind. Beispielsweise können, wie es in 5 und 6 dargestellt ist, die versenkten Öffnungen 144 so ausgestaltet sein, dass die Oberseite 168 jedes Befestigungselementes 142 im Wesentlichen bündig mit der Außenoberfläche 146 der Verbindungsmuffe 102 positioniert ist. Somit kann die Verbindungsmuffe 102 im Allgemeinen ein im Wesentlichen zusammenhängendes aerodynamisches Profil zwischen dessen Fuß- und Spitzenenden 138, 140 definieren.
Es dürfte ersichtlich sein, dass die Größe, Form und/oder Ausgestaltung der versenkten Einrichtungen 170 der Öffnungen 144 im Wesentlichen abhängig von der Größe, Form und/oder Ausgestaltung der zum Befestigen der Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 in der Verbindungsmuffe 102 verwendeten Befestigungselemente 142 variiert. Beispielsweise können gemäß Darstellung in 4 die Befestigungselemente 142 im Wesentlichen Gewindebefestigungselemente mit einem Befestigungskopf 172 aufweisen, der einen abgeschrägten Durchmesser definiert. In einer derartigen Ausführungsform können die in der Verbindungsmuffe 102 ausgebildeten Öffnungen 144 im Wesentlichen einen entsprechend abgeschrägten Durchmesser dergestalt definieren, dass der Befestigungskopf 172 vollständig in der Verbindungsmuffe 102 versenkt werden kann. In einer weiteren, in 6 dargestellten Ausführungsform können die Öffnungen 144 als versenkte Löcher mit einer Form und/oder Ausgestaltung sein, die der Form und/oder Ausgestaltung des Befestigungskopfes 172 entspricht.
Des Weiteren können gemäß 5 und 6 zur Sicherstellung einer korrekten Befestigung der Blattabschnitte 104, 106 in der Verbindungsmuffe 102 die offengelegte Rotorblattanordnung 100 auch Einrichtungen zum Festhalten der offengelegten Befestigungselemente 142 in den Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 enthalten. Beispielsweise kann in Ausführungsformen, in welcher die Befestigungselemente 142 als Gewindebefestigungselemente ausgestaltet sind (zum Beispiel Schraubbolzen) die Rotorblattanordnung 100 mehrere Innengewindebefestigungselemente 174 enthalten, die für die Aufnahme der Gewindebefestigungselemente 142 so ausgebildet sind, dass eine geklemmte Schnittstelle zwischen der Innenoberfläche 134 der Verbindungsmuffe 102 und den Verbindungsstellen 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 bereitgestellt wird. Somit können gemäß Darstellung in den 5 und 6 mehrere Innengewindebefestigungselemente 174 zur Ausrichtung zu den Öffnungen 144 ausgestaltet sein, die in der Verbindungsmuffe 102 derart definiert sind, dass die Befestigungselemente 142 durch die Öffnungen 144 hindurch eingeführt und in die Gewindebefestigungselemente 174 geschraubt werden können. Beispielsweise können in der in 5 dargestellten Ausführungsform die Gewindebefestigungselemente 174 mehrere Gewindekanäle oder Stopfen 176 aufweisen, die für eine Befestigung oder anderweitige Anordnung in den Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 ausgestaltet sind. In einer weiteren Ausführungsform können die Gewindebefestigungselemente 174 mehrere Muttern 178 aufweisen, die direkt oder indirekt an einer Innenoberfläche 182 der Blattaußenhautbereiche 120 befestigt sind. Beispielsweise können, wie es in 6 dargestellt ist, die Muttern 178 auf einem zusammengefassten Kanal oder einer Mutternplatte 180, die sich um den Innenumfang jeder Blattschale 120 erstreckt, montiert sein. Es dürfte ersichtlich sein, dass die Muttern 178 im Wesentlichen jede im Fachgebiet bekannte geeignete Mutter einschließlich herkömmlicher Gewindemuttern und schwimmend gelagerter Muttern aufweisen kann. Zusätzlich dürfte erkennbar sein, dass in alternativen Ausführungsformen die Gewindebefestigungselemente 174 jede geeignete Ausgestaltung haben können, die eine feste Anbringung der Befestigungselemente 142 an den Verbindungsenden 130, 131 der ersten und zweiten Blattabschnitte 104, 106 ermöglicht.
In verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungsgegenstandes kann die offengelegte Rotorblattanordnung 100 auch einer Teiler 184 enthalten, der für die Trennung des Verbindungsendes 130 des ersten Blattabschnittes 104 von dem Verbindungsende 131 des zweiten Blattabschnittes 106 in der Verbindungsmuffe 102 ausgestaltet ist. Der Teiler 131 kann auch als ein Anschlag für die Lokalisierung oder Positionierung der Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 in der Verbindungsmuffe 102 dienen. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Teil 184 in der Verbindungsmuffe 102 dergestalt positioniert sein, dass, wenn die Verbindungsenden 130, 131 der Blattabschnitte 104, 106 vollständig in die Verbindungsmuffe 102 eingeführt sind und den Teiler 184 berühren, die in den Blattaußenhautbereichen 120 angeordneten oder befestigten Gewindebefestigungselemente 174 im Wesentlichen zu den in der Verbindungsmuffe 102 definierten Öffnungen 144 ausgerichtet sein.
Es dürfte ersichtlich sein, dass der Teiler 184 im Wesentlichen jede geeignete Ausgestaltung haben kann, die eine Funktion des Teilers 184 wie hierin beschrieben ermöglicht. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in den 5 und 6 der Teiler 184 als ein relativ dünnes Element ausgestaltet sein, das sich um den Innenumfang der Verbindungsmuffe 102 im Wesentlichen rechtwinklig zu der Innenoberfläche 134 erstreckt. Zusätzlich kann, wie es in 5 dargestellt ist, der Teiler 184 sich in einer Ausführungsform von der Innenoberfläche 134 nach innen nur teilweise in den durch die Verbindungsmuffe 102 definierten Hohlraum 136 erstrecken. Alternativ kann gemäß Darstellung in 6 der Teiler 184 so ausgestaltet sein, dass er sich von der Innenoberfläche 134 durch den gesamten Hohlraum 136 hindurch erstreckt und somit den Hohlraum 136 in zwei getrennte Hohlräume unterteilt.
In 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Spitzenanordnung 200 gemäß Aspekten des vorliegenden Erfindungsgegenstandes dargestellt. Im Wesentlichen kann die Spitzenanordnung 200 eine Verbindungsmuffe 202 und einen Spitzenabschnitt 206 umfassen. Die Verbindungsmuffe 202 kann im Wesentlichen ähnlich wie die vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschriebene Verbindungsmuffe 102 ausgestaltet sein. Somit kann die Verbindungsmuffe 202 einen Hohlraum 136 (4) definieren, der sich zwischen einem Spitzenende 240 und einem Fußende 238 der Verbindungsmuffe 202 erstreckt. Der in dem Spitzenende 204 definierte Teil des Hohlraums 136 kann im Wesentlichen zur Aufnahme eines Verbindungsendes 231 des Spitzenabschnittes 206 ausgestaltet sein. Beispielsweise können die Verbindungsmuffe 202 und das Verbindungsende 231 des Spitzenabschnittes 206 entsprechend abgeschrägte Profile dergestalt definieren, dass das Verbindungsende 231 in die Verbindungsmuffe 202 eingeführt und darin unter Verwendung mehrerer Befestigungselemente 242 befestigt werden kann. Zusätzlich kann die Verbindungsmuffe 202 ein aerodynamisches Profil definieren, das im Wesentlichen dem aerodynamischen Profil des Spitzenabschnittes 206 entspricht. Somit kann, wenn der Spitzenabschnitt 206 in die Verbindungsmuffe 202 eingeführt ist, die Spitzenanordnung 200 im Wesentlichen ein zusammenhängendes aerodynamisches Profil zwischen der Verbindungsmuffe 202 und dem Spitzenabschnitt 206 definieren.
Im Allgemeinen kann sich der Spitzenabschnitt 206 von dem Verbindungsende 231 zu einer Blattspitze 210 erstrecken und kann jede im Fachgebiet bekannte geeignete Spitzenausgestaltung haben. Beispielsweise kann der Spitzenabschnitt 206 in einer Ausführungsform als gerader Spitzenabschnitt so ausgestaltet sein, dass er ähnlich wie der vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschriebene zweite Blattabschnitt 106 ausgestaltet ist und sich im Wesentlichen in einer Spannenrichtung zwischen dem Verbindungsende 231 und der Blattspitze 210 erstreckt. In einer weiteren in 7 dargestellten Ausführungsform kann der Spitzenabschnitt 206 als ein Winglet-Spitzenabschnitt ausgestaltet sein. Somit kann ein Winglet 290 im Wesentlichen zwischen dem Verbindungsende 231 und der Blattspitze 210 definiert sein. Es dürfte ersichtlich sein, dass das Winglet 290 jede im Fachgebiet bekannte geeignete Ausgestaltung haben kann. Beispielsweise kann das Winglet 290 als ein Saugseiten-Winglet oder ein Druckseiten-Winglet ausgebildet sein. Zusätzlich kann des Winglet 290 jeden geeigneten Pfeilungswinkel, Schrägwinkel, Spurwinkeln und/oder Verdrehungswinkel definieren, welche alle allgemein bekannte Begriffe in der Aerodynamik sind. Ferner kann das Winglet 290 jeden geeigneten Krümmungsradius definieren und kann jedes beliebige geeignete Aspektverhältnis (das heißt Verhältnis der Spannweite des Winglet 290 zu der Planformfläche des Winglets 290) haben.
Es dürfte ersichtlich sein, dass die offengelegte Spitzenanordnung 200 im Wesentlichen als eine auswechselbare Spitze für ein Rotorblatt ausgestaltet sein kann. Somit kann die Spitzenanordnung 200 für eine Befestigung an jedem geeigneten Innenblattsegment oder Abschnitt eines Rotorblattes ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der an dem Fußende 238 der Verbindungsmuffe 202 definierte Teil des Hohlraums 136 (4) zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Endes eines (nicht dargestellten) Innenblattabschnittes so ausgestaltet sein, dass er für die Aufnahme des Verbindungsendes 130 des vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 beschriebenen ersten Blattabschnittes 104 ausgestaltet ist. Somit kann in einer Ausführungsform das Ende des Innenblattabschnittes so geformt, bearbeitet oder anderweitig gestaltet sein, dass es ein abgeschrägtes Profil definiert, das einem in dem Hohlraum 136 an dem Fußende 238 definierten abgeschrägten Profil so entspricht, dass der Blattabschnitt in die Verbindungsmuffe 202 eingeführt werden kann. Ähnlich wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann der Blattabschnitt dann in der Verbindungsmuffe 202 unter Verwendung mehrerer durch die Öffnungen 244, die entlang dem Fußende 238 definiert sind, eingeführt werden.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
Es wird eine Verbindungsmuffe 102 zum Zusammenbauen eines ersten Blattabschnittes 104 und eines zweiten Blattabschnitters 106 einer Rotoranordnung 100 offengelegt. Die Verbindungsmuffe 102 kann eine Außenoberfläche 146 und eine einen Hohlraum 136 definierende Innenoberfläche 134 enthalten. Der Hohlraum 136 kann für die Aufnahme eines Verbindungsendes 130 des ersten Blattabschnittes 104 und eines Spitzenendes 140 des zweiten Blattabschnittes 106 ausgestaltet sein. Die Verbindungsmuffe 102 kann auch mehrere zwischen der Außen- 144 und der Innenoberfläche 134 definierte Öffnungen 144 aufweisen. Die Öffnungen 144 können für die Aufnahme von Befestigungselementen 142 zum Befestigen der Verbindungsenden 130, 131 des ersten und des zweiten Blattabschnittes 104, 106 in dem Hohlraum 136 ausgestaltet sein. Zusätzlich kann ein Profil der Außenoberfläche 146 so ausgestaltet ist, dass es im Wesentlichen einem aerodynamischen Profil des ersten und des zweiten Blattabschnittes 104, 106 dergestalt entspricht, dass ein im Wesentlichen zusammenhängendes aerodynamisches Profil zwischen dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt 104, 106 definiert wird, wenn die Verbindungsenden 130, 131 in den Hohlraum 136 eingeführt sind.
Bezugszeichenliste

10: Windkraftanlage
12: Turm
14: Gondel
16: Rotorblätter
18: Rotornabe
100: Anordnung
102: Verbindungsmuffe
104: erster Blattabschnitt
106: zweiter Blattabschnitt
108: Blattfuß
110: Blattspitze
112: Spannweite
114: Sehne
116: Vorderkante
118: Hinterkante
120: Außenhaut
122: Druckseite
124: Saugseite
126: Vorderkante
128: Hinterkante
130: Verbindungsende
131: Verbindungsende
132: Länge
134: Innenoberfläche
136: Hohlraum
138: Fußende
140: Spitzenende
142: Befestigungselemente
144: Öffnungen
146: Außenoberfläche
148: Druckseite
150: Saugseite
152: Vorderkante
156: Höhe
158: Dicke
160: Außenoberflächen
162: Breiten
164: Dicke
166: Breite
168: Oberseite
170: versenkte Einrichtungen
172: Befestigungselementekopf
176: Stopfen
178: Muttern
180: Mutternplatte
182: Innenoberfläche
184: Teiler

Claims

Rotorblattanordnung (100) für eine Windkraftanlage (10), wobei die Rotorblattanordnung (100) aufweist: einen ersten Blattabschnitt (104), der ein Verbindungsende (130) besitzt und ein aerodynamisches Profil definiert; einen zweiten Blattabschnitt (106), der ein Verbindungsende (131) besitzt und ein aerodynamisches Profil definiert; eine Verbindungsmuffe (102) mit einer Innenoberfläche (134) und einer Außenoberfläche (146), die einen für die Aufnahme der Verbindungsenden (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) ausgestalteten Hohlraum (136) definiert; und mehrere Befestigungselemente (142), die für die Befestigung der Verbindungsenden (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) in dem Hohlraum (136) ausgestaltet sind; wobei ein Profil der Außenoberfläche der Verbindungsmuffe (102) im Wesentlichen den aerodynamischen Profilen des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) dergestalt entspricht, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt (104, 106) ein im Wesentlichen zusammenhängendes aerodynamisches Profil definiert wird, wenn die Verbindungsenden (130, 131 in den Hohlraum (136) eingeführt sind.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der zweite Blattabschnitt (106) als ein Spitzenabschnitt der Rotorblattanordnung (100) ausgestaltet ist.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 2, wobei der Spitzenabschnitt ein Winglet (290) definiert.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei ein abgeschrägtes Profil an den Verbindungsenden (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) definiert ist, wobei die Verbindungsmuffe (102) eine im Wesentlichen dem abgeschrägten Profil entsprechende abgeschrägte Breite (162) definiert.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei ein stufenförmiges Profil an den Verbindungsenden (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) definiert ist.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die mehreren Befestigungselemente (142) mehrere Gewindebefestigungselemente aufweisen.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 6, welche ferner mehrere Gewindebefestigungselemente (174) aufweist, die an den Verbindungsenden (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) angeordnet sind, wobei die mehreren Gewindebefestigungselemente (174) für die Aufnahme der mehreren Gewindebefestigungselemente ausgestaltet sind.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, welche ferner mehrere zwischen der Innen- und der Außenoberfläche (134, 146) der Verbindungsmuffe (102) definierte Öffnungen (144) aufweist, wobei jede von den mehreren Öffnungen (144) eine versenkte Einrichtung (170) definiert, die dafür ausgestaltet ist, die mehreren Befestigungselemente (142) in der Verbindungsmuffe (102) zu versenken.
Rotorblattanordnung (100) nach Anspruch 1, welche ferner einen Teiler (184) aufweist, der für die Trennung der Verbindungselemente (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) in dem Hohlraum (136) ausgestaltet ist.
Verbindungsmuffe (102) für den Zusammenbau eines ersten Blattabschnittes (104) und eines zweiten Blattabschnittes (106) einer Rotorblattanordnung (100), aufweisend: eine Außenoberfläche (146); eine einen Hohlraum (136) definierende Innenoberfläche (134), wobei der Hohlraum (136) ein Fußende (138) hat, das für die Aufnahme eines Verbindungsendes (130) des ersten Blattabschnittes (104) ausgestaltet ist, und ein Spitzenende (140), das für die Aufnahme eines Verbindungsendes (131) des zweiten Blattabschnittes (106) ausgestaltet ist; und mehrere zwischen der Außen- und der Innenoberfläche (146, 134) definierte Öffnungen (144), wobei die mehreren Öffnungen (144) für die Aufnahme mehrerer Befestigungselemente (142) zum Befestigen der Verbindungsenden (130, 131) des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) in dem Hohlraum (136) ausgestaltet sind, wobei ein Profil der Außenoberfläche (146) so ausgestaltet ist, dass es im Wesentlichen einem aerodynamischen Profil des ersten und des zweiten Blattabschnittes (104, 106) dergestalt entspricht, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Blattabschnitt (104, 106) ein im Wesentlichen zusammenhängendes aerodynamisches Profil definiert wird, wenn die Verbindungsenden (130, 131) in den Hohlraum (136) eingeführt sind.
Spitzenanordnung (200) für ein Rotorblatt (16) einer Windkraftanlage (10), wobei die Spitzenanordnung (200) aufweist: eine Verbindungsmuffe (202) mit einer einen Hohlraum (136) definierenden Innenoberfläche (134) und einer ein aerodynamisches Profil definierenden Außenoberfläche (146), wobei die Verbindungsmuffe (202) ferner ein Spitzenende (240) und ein Fußende (238) enthält, einen Spitzenabschnitt (206), der sich zwischen einem Verbindungsende (231) und einer Blattspitze (210) erstreckt und ein aerodynamisches Profil definiert, das im Wesentlichen dem aerodynamischen Profil der Verbindungsmuffe (202) an dem Spitzenende (240) entspricht, wobei das Verbindungsende (231) des Spitzenabschnittes (206) in dem Hohlraum (136) angeordnet ist; und mehrere Befestigungselemente (242) die zur Befestigung des Verbindungsendes (231) des Spitzenabschnittes (206) in dem Hohlraum (136) ausgestaltet sind, wobei ein Teil des an dem Fußende (238) der Verbindungsmuffe (202) angeordneten Hohlraums (136) zur Aufnahme eines Endes eines getrennten Abschnittes des Rotorblattes (16) ausgestaltet ist.
Spitzenanordnung (200) nach Anspruch 11, wobei der Spitzenabschnitt (206) ein Winglet (290) definiert.
Spitzenanordnung (200) nach Anspruch 11, wobei ein abgeschrägtes Profil an dem Verbindungsende (231) des Spitzenabschnittes (206) definiert ist, wobei die Verbindungsmuffe (202) eine abgeschrägte Breite (162) definiert, die im Wesentlichen dem abgeschrägten Profil entspricht.
Spitzenanordnung (200) nach Anspruch 11, welche ferner mehrere entlang dem Spitzenende (240) der Verbindungsmuffe (202) definierte und zur Aufnahme der mehreren Befestigungselemente (242) ausgestaltete Öffnungen (244) aufweist, wobei jede von den mehreren Öffnungen (244) eine versenkte Einrichtung (170) definiert, die dafür ausgestaltet ist, die mehreren Befestigungselemente (242) in der Verbindungsmuffe (202) zu versenken.
Spitzenanordnung (200) nach Anspruch 11, welche ferner mehrere entlang dem Fußende (238) der Verbindungsmuffe (202) definierte Öffnungen (244) aufweist, wobei die mehreren Öffnungen (244) dafür ausgestaltet sind, mehrere Befestigungselemente (242) zum Befestigen des Endes des getrennten Abschnittes des Rotorblattes (16) in dem Hohlraum (136) aufzunehmen.