DE10330733A1 - Rotor blade for wind turbines - Google Patents

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Abstract

Rotorblatt für Windenergieanlagen aus miteinander verbundenen Halbschalen (10, 12), bei dem wenigstens eine der Halbschalen (10; 12) Ausnehmungen (14) zur Aufnahme von Einpaßabschnitten (18) aufweist.Rotor blade for wind turbines of interconnected half shells (10, 12), wherein at least one of the half shells (10, 12) has recesses (14) for receiving Einpaßabschnitten (18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für Windenergieanlagen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The The invention relates to a rotor blade for wind turbines after Generic term of the main claim.

Rotorblätter werden üblicherweise aus GFK-Verbundwerkstoffen hergestellt, wobei zwei Halbschalen in Formen aus glasfaserverstärktem Kunststoff geformt werden und die beiden Halbschalen anschließend verklebt werden. Dabei stellt sich das Problem, dass während der Jahre, in denen die Rotorblätter an den Windkraftanlagen in Betrieb sind, durch die auf sie ausgeübten mechanischen Belastungen die Klebverbindungen nach längerer Standzeit in kleinen Bereichen Spannungsrisse bekommen, in die Wasser eindringen kann. Dies ist unerwünscht, da glasfaserverstärkter Kunststoff Wasser aufnehmen kann und dabei quillt.Rotor blades are usually made of FRP composites, with two half shells in Molds made of glass fiber reinforced plastic be shaped and then glued the two shells become. This raises the problem that during the years in which the rotor blades on wind turbines are in operation due to the mechanical forces exerted on them Load the adhesive bonds after a long service life in small Get into areas of stress cracks, into which water can penetrate. This is undesirable because glass fiber reinforced Plastic can absorb water and swells it.

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Rotorblatt zu schaffen, das weniger zur Spaltbildung neigt.The Invention has therefore set itself the task of a rotor blade create less prone to cracking.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch mit einem Rotorblatt mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wieder.According to the invention this Problem by having a rotor blade with the features of the main claim solved. The dependent claims give preferred embodiments the invention again.

Insbesondere wird vorgeschlagen, an den Halbschalen Ausnehmungen zur Aufnahme von Einpaßabschnitten, Kantenbereichen der anderen Halbschale oder separaten Profilen, vorzusehen. Diese Kantenbereiche können an einer gegenüberliegenden Halbschale realisiert werden, durch sogenannte Federkanten, oder durch Formschlusselemente an beiden Halbschalen, die ineinander passen, oder zur Aufnahme von separaten Federstrangprofilen dienen.Especially It is proposed to recesses for receiving the half-shells of fitting sections, Edge regions of the other half shell or separate profiles, provided. These edge areas can be at an opposite Half shell can be realized by so-called spring edges, or by positive-locking elements on both half-shells, the one inside the other fit, or serve to accommodate separate spring strand profiles.

Insbesondere wird vorgeschlagen, die Ausnehmungen mit trapezförmigem Querschnitt zu versehen, so dass in zwei einander gegenüberliegenden trapezförmigen Ausnehmungen ein sechseckiges Federstrangprofil einlegbar ist. Dabei werden rechtwinklige Ecken vermieden (also die unerwünschter punktueller Übertragung von Lasten an den Kanten). Dennoch wird durch gerade Seitenbereiche der definierten Kleberauftrag ermöglicht.Especially it is proposed to provide the recesses with trapezoidal cross section, so that in two opposite trapezoidal recesses a hexagonal spring strand profile can be inserted. This will be right-angled Corners avoided (ie the unwanted selective transmission loads on the edges). Nevertheless, it is through even side areas the defined adhesive application allows.

Weiter wird vorgeschlagen, „T"-förmige Feder- oder Strangprofile auf die Außenkanten aufzusetzen, bzw. bündig mit diesen in die Endbereiche des Klebespaltes der beiden Halbschalen einzulassen, um so den Klebspalt selbst vor den Witterungseinflüssen zu schützen.Further it is proposed to use 'T' shaped spring or extruded profiles on the outer edges set up, or flush with these in the end regions of the adhesive gap of the two half-shells so as to adhere the adhesive gap even against the weather protect.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:Further Features and advantages will become apparent from the following description a preferred embodiment with the attached Drawing. Showing:

1 eine schematische Schnittdarstellung quer zum Rotorblatt durch eine Rotorblatt-Fügefläche, 1 a schematic sectional view transverse to the rotor blade by a rotor blade joining surface,

2 eine der 1 entsprechende Darstellung, bei der ein Federkern Verwendung findet. 2 one of the 1 corresponding representation in which a spring core is used.

3 eine der 2 entsprechende Darstellung, bei der ein Federkern mit rundem Querschnitt, der also in Form eines langen Zylinders vorliegt, zum Einsatz kommt. 3 one of the 2 corresponding representation in which a spring core with a round cross-section, which is therefore in the form of a long cylinder, is used.

4 eine Rotorblatt-Fügefläche mit einem Kantenschutz, der zwischen die Halbschalen und vor die Vorderkante gesetzt ist, 4 a rotor blade joining surface with an edge protector placed between the half shells and in front of the leading edge,

5 eine der 4 entsprechende Darstellung, bei der eine weitere Einlaßnut für den Kantenschutz an der Vorderseite vorgesehen ist, so dass er bündig ist, 5 one of the 4 corresponding representation in which a further inlet groove for the edge protection is provided at the front, so that it is flush,

6 eine Rotorblatt-Fügefläche an der Hinterkante eines Rotorblattes, 6 a rotor blade joining surface at the trailing edge of a rotor blade,

7 eine der 6 entsprechenden Darstellung mit einem spitz auslaufendem Federkernteil zwischen zwei als Nutteile ausgebildeten Rotorblatt-Halbschalenabschnitten. 7 one of the 6 corresponding representation with a pointed expiring innerspring between two formed as groove parts rotor blade half-shell sections.

Das in der 1 dargestellte Rotorblatt für Windenergieanlagen aus miteinander verbundenen Halbschalen weist zwei Halbschalenabschnitte an der Vorderseite auf, wobei die wenigstens eine der Halbschalen 12 Ausnehmungen 14 zur Aufnahme von Einpassabschnitten aufweist.That in the 1 shown rotor blade for wind turbines from interconnected half-shells has two half-shell sections on the front, wherein the at least one of the half-shells 12 recesses 14 for receiving Einpassabschnitten.

Vorteilhafterweise wird nicht nur, wie in der 1 dargestellt, an einer der Halbschalen eine entsprechenden Feder – dargestellt ist eine Trapezfeder, die in eine sich verjüngende Trapeznut einpasst – verwendet, sondern wie in 2 dargestellt, ein sechseckiger Federkern, der in zwei einander gegenüberliegende Trapeznuten einpasst. Dadurch werden rechteckige Winkel vermieden und stumpfe Winkel in der Klebefuge erlaubt.Advantageously, not only, as in the 1 represented on one of the half shells a corresponding spring - is shown a trapezoidal spring, which fits into a tapered trapezoidal groove - used, but as in 2 shown, a hexagonal spring core, which fits into two opposite trapezoidal grooves. This avoids rectangular angles and allows obtuse angles in the glue joint.

Es ist jedoch auch möglich, einen Rundfederkern zu verwenden, der in Form einer langen Stange mit zylindrischen Dimensionen in entsprechende Rundnuten einpasst. Diese Rundnuten sind jedoch vergleichsweise schwieriger in die Halbschalen der Rotorblätter einzuarbeiten als die Trapeznuten.However, it is also possible to use a round spring core, which fits in the form of a long rod with cylindrical dimensions in corresponding round grooves. These Rundnuten are however comparatively more difficult in the Halbscha len of the rotor blades than the trapezoidal grooves.

Weiter wird vorgeschlagen, zusätzlich zu den vorangehenden Maßnahmen und/oder als ausschließliche an der Vorderseite angeordnete Klebehilfe einen Kantenschutz vorzusehen, der in nicht mehr mittig im Rotorblattmantel angeordnete Nuten, sondern über bis zur Vorderkante offene Nuten einpasst und die Nutdimensionen mit Kantenabschnitten überlappt, um so insbesondere das Eindringen von Wasser in die Klebefuge zu vermeiden, aber auch mechanische Belastungen von der Klebefuge fern zu halten, die beispielsweise beim Auftreffen der Klebefuge auf härte Objekte auftreten können.Further is proposed in addition to the preceding measures and / or as exclusive arranged on the front adhesive aid to provide edge protection, the not centrally located in the rotor blade shell grooves, but over to the Front edge of open grooves fits and overlaps the groove dimensions with edge sections, in particular the penetration of water into the glue joint avoid, but also mechanical loads away from the glue joint to hold, for example, when hitting the glue line hardness objects may occur.

Es muß dabei berücksichtigt werden, dass an den Außenbereichen die Flügel einer Windkraftanlage mit annähernd Schallgeschwindigkeit durch die Luft schneiden können.It must be there considered be that on the outside the wings a wind turbine with approximate Speed of sound through the air.

In der 5 wird eine weitere Variante dargestellt, bei der wiederum ein Strangpressprofil in einander symmetrisch vorgesehenen Nuten in die Mantelschalen einpasst, wobei neben einem T-förmigen Querschnitt der Feder- oder Strangprofile 22 zur Aufnahme dieser Strangprofile neben einem Längskantenbereich wenigstens der vorauslaufenden Rotorkante, die parallel zur Ausnehmung 14 verläuft, eine weitere zur Oberfläche parallele, längs zur Kante verlaufende Ausnehmung 16 an wenigstens einer Seite der Ausnehmung 14 zur Aufnahme wenigstens eines rechtwinklig sich erstreckenden Schenkels 24 des Federstrahlenprofils 22 vorgesehen ist.In the 5 a further variant is shown, in which in turn an extruded profile in symmetrically provided grooves fits into the shell shells, wherein in addition to a T-shaped cross-section of the spring or extruded profiles 22 for receiving these extruded profiles in addition to a longitudinal edge region of at least the leading rotor edge parallel to the recess 14 runs, another parallel to the surface, extending longitudinally to the edge recess 16 on at least one side of the recess 14 for receiving at least one right angle extending leg 24 of the spring beam profile 22 is provided.

Durch dieses „Einsenken" des Kantenschutzes werden die aerodynamischen Verhältnisse in besonders guter Weise gewahrt.By this "sinking" of the edge protection be the aerodynamic conditions maintained in a particularly good manner.

In den 6 und 7 sind die für die Druckkantenbereiche der Halbschalenprofile vorgesehenen analogen Maßnahmen schematisch anhand eines Federteils, das in einer Halbschale ausgebildet ist und in einen entsprechenden Nutabschnitt in der anderen Halbschale eingreift (6), und anhand eines im vorderen Bereich sechseckig beginnenden, zur Flügelhinterkante jedoch entsprechend der aerodynamischen Profilform spitz auslaufenden Federkernprofils dargestellt.In the 6 and 7 are the measures provided for the pressure edge portions of the half-shell profiles analogous measures schematically based on a spring member which is formed in a half-shell and engages in a corresponding groove portion in the other half-shell ( 6 ), and by means of a hexagonal beginning in the front region, however, to the trailing trailing edge corresponding to the aerodynamic profile shape pointed expiring innerspring profile shown.

Ebenso wie bei den in Bezug auf 2 erläuterten Maßnahmen, bei denen je zwei miteinander ein Rotorblatt bildende Halbschalen entlang dem einander zu verklebenden kantennahen Bereiche mit durchgehenden Nuten 14 versehen sind, in die das entsprechende Federkernteil 26 einpasst, kann dies auch an der Flügelhinterkante realisiert werden.As well as with respect to 2 explained measures, in which each two a rotor blade forming half-shells along the edge-adjacent areas to be bonded with continuous grooves 14 are provided, in which the corresponding spring core part 26 fits, this can also be realized on the wing trailing edge.

Claims (8)

Rotorblatt für Windenergieanlagen aus miteinander verbundenen Halbschalen (10, 12) dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Halbschalen (10; 12) Ausnehmungen (14) zur Aufnahme von Einpaßabschnitten (18) aufweist.Rotor blade for wind turbines consisting of interconnected half-shells ( 10 . 12 ) characterized in that at least one of the half shells ( 10 ; 12 ) Recesses ( 14 ) for receiving Einpaßabschnitten ( 18 ) having. Rotorblatt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Verbindungsflächen der miteinander ein Rotorblatt bildenden Halbschalen (10, 12) mit ineinanderpassenden Formschlußelementen (14, 18).Rotor blade according to Claim 1, characterized by a design of the connecting surfaces of the half-shells forming a rotor blade with one another ( 10 . 12 ) with interlocking interlocking elements ( 14 . 18 ). Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in je zwei miteinander ein Rotorblatt bildenden Halbschalen (10, 12) entlang der miteinander zu verklebenden beiden kantennahen Längsbereiche durchgehende Nuten (14) und entsprechend einpassende Federkanten (18) vorgesehen sind.Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that in each case two half-shells forming a rotor blade (FIG. 10 . 12 ) along the two edge-near longitudinal areas to be bonded together, through grooves ( 14 ) and correspondingly fitting spring edges ( 18 ) are provided. Rotorblatt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Halbschalen (10, 12) mit wenigstens einer Nut und Vorsehung von in die Nuten) (14) einpassenden separaten Federstrangprofilen (20).Rotor blade according to Claim 1, characterized by a design of the half-shells ( 10 . 12 ) with at least one groove and providence into the grooves) ( 14 ) fitting separate spring strand profiles ( 20 ). Rotorblatt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei gegenüberliegende Nuten längs verlaufende Ausnehmungen zwischen den Halbschalen (10, 12) bilden, die sechseckigen Querschnitt aufweisen und die Federstrangprofile entsprechend großen sechseckigen Querschnitt aufweisen.Rotor blade according to claim 4, characterized in that the two opposite grooves longitudinal recesses between the half-shells ( 10 . 12 ) form, which have hexagonal cross-section and have the spring strand profiles correspondingly large hexagonal cross-section. Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an den Außenkanten der Halbschalen (10, 12) vorgesehene, die Kantenbereiche der Halbschalen (10, 12) außen überlappende Strangprofile (22).Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized by at the outer edges of the half shells ( 10 . 12 ), the edge regions of the half shells ( 10 . 12 ) outside overlapping extruded profiles ( 22 ). Rotorblatt nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch T-förmigen Querschnitt der Feder- oder Strangprofile (22).Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized by a T-shaped cross-section of the spring or extruded profiles ( 22 ). Rotorblatt nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander ein Rotorblatt bildenden Halbschalen (10, 12) zur Aufnahme von separaten Strangprofilen in wenigstens einem Längskantenbereich wenigstens der vorauslaufenden Rotorkante eine parallel zum Klebspalt verlaufende Ausnehmung (14) bilden und weiter eine zweite zur Oberfläche parallele längs der Kante verlaufende Ausnehmung (16) zur Aufnahme des wenigstens einen rechtwinklig sich zum Klebespalt erstreckenden Schenkels (24) des Federstrangprofils (20).Rotor blade according to Claim 6 or 7, characterized in that the half-shells forming a rotor blade (FIG. 10 . 12 ) for receiving separate extruded profiles in at least one longitudinal edge region of at least the leading rotor edge a recess extending parallel to the adhesive gap (US Pat. 14 ) and further a second surface parallel to the surface extending along the edge ( 16 ) for receiving the at least one at right angles to the adhesive gap extending leg ( 24 ) of the spring strand profile ( 20 ).
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