DK148088A - Vindmoellevinge - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en vindmøllevinge af den art, som til fastgørelse på et møllenav har en montageflade, og som er opbygget af en ud fra flangen delvist af fibermateriale tilvejebragt skalkonstruktion, der omfatter af-stivningso.rganer, som helt eller delvist strækker sig i møllevingens længde.

Vindmøllevinger er sædvanligvis opbygget således, at den ved rodenden er forsynet med en stålring, eller en såkaldt bagflange, hvor der aksialt herud fra er opbygget en skalkonstruktion. I denne er der i overensstemmelse med den tilhørende bagflange indstøbt et antal fastgørelsesbolte, og den øvrige vingekonstruktion omfatter typisk forskellige former for styrkeoptagende organer, og hvor hele vingens udvendige flader udgøres af en glasfiberbelægning.

Som et følge af den stigende interesse for vindenergi, har man vedrørende konstruktionsteknologien for vindmøller i stor grad koncentreret sig om fremstilling af vinger med stadigt bedre styrkeegenskaber.

De større krav, som teknikken således fordrer, har udmøntet sig i forskellige typer møllekonstruktioner vedrørende disses rodender, som udgør den deciderede belastningsoptagende del af vingekonstruktionen.

Dette har resulteret i forskellige måder at forstærke rodpartiet på. For eksempel omhandler DE-P 3103710 C2 en vingekonstruktion, hvor flangeområdet flugter med overgangen til selve vingefladen. Herved styrkes konstruktionen ved rodenden umiddelbart, således at et større moment kan optages. Dette som følge af, at rodpartiets tværsnit og dermed materialemasse og dimension er for- øget.

Imidlertid har denne løsning ikke vist sig tilstrækkelig, idet det forholdsvis større rodtværsnit i sig selv ikke giver nogen betydelig styrkeforøgelse ikke mindst pga., at boltfunderingen ikke er styrket, men i ovennævnte skrift så at sige kun er skjult ved den nye konstruktion.

Et andet problem, som i praksis er af lige så stor betydning som den primære styrkeoptagelsesfunktion, er problemet med svingningsbelastinger. ingen af de kendte vingekonstruktioner har således i tilstrækkelig grad kunne opfylde kravet til stor styrkeoptagelse under samtidig hensyntagen til de hermed forbundne svingningsbelastninger.

Formålet med opfindelsen er at angive en møllevinge-konstruktion, som er i stand til at optage meget store vindbelastninger således, at vibrationsforekomster overføres til området med de gunstigste styrkeoptagende egenskaber, samt at konstruktionen tilgodeser en omkostnings- og miljømæssigt fordelagtig, maskinel seriefremstilling i lukkede værktøjer.

Dette formål opnås ved at tilvejebringe en vindmøllevinge, som er ejendommelig ved det i krav 1's.kendetegnende del angivne. Den nye laminatkonstruerede rodcy.linder udgør således fundamentet for møllevingen, hvor dennes belastede dele fastgøres til rodcylinderen, hvis indstøbte rodbøsninger og herimellem beliggende profilemner på fordelagtig måde optager vingebelastningen. Man har på denne måde opnået en vingekonstruktion, hvor det i sarlig stor grad er muligt at overføre eller forplante så- vel belastninger som vibrationer til rodcylinderen, hvilket giver en meget større styrkeoptagelse og dermed driftssikkerhed i forhold til de kendte vingekonstruk-tioner.

Herved aflaster man så at sige rodpartiet, som ellers repræsenterer møllevingers svage punkt, idet de forekommende momentbelastninger er størst her. Ved således at erstatte den kendte sammenboltning af flangedele med rodbøsningerne ifølge opfindelsen vil det indses, at styrken og desuden stivheden ved flangedelen i modsætning til tidligere konstruktioner bevares indad i vinge-profilen forbi vingeovergangen. Denne stivhed betyder selvsagt, at vingekonstruktionen bliver betydeligt mere resistent over for svingningsbelastninger.

Ved at lade rodcylinderen strække sig ind i selve vinge-profilet vil de øvrige styrkeoptagende elementer kunne fastgøres til rodcylinderen på fordelagtig måde. Rodcylinderens i forhold til vingeudstrækningen, yderste ende kan desuden være affaset således, at rodbøsningerne fra rodenden til vingeovergangen har et cirkulært tværsnit, som herefter gradvist aftager udad i vingeprofilet. Herved skabes der på fordelagtig måde en "glidende" overgang i sammenføjningsområdet med de nævnte øvrige styrkeelementer i vingeprofilet. Dette er angivet i krav 2.

1 lige nævnte forbindelse kan møllevingen med fordel tilvejebringes således, at den som en selvstændig, cylindrisk enhed fremstillede rodcylinder indstøbes i et svøb, der strækker sig på såvel den udvendige- som den indvendige flade, hvor dette svøb, i form af f.eks. glasfibermateriale, helt eller delvist strækker sig fra rodenden og udad i vingeprofilen til et område i nærhe den af tipoverskæringen. På denne måde øges stivheden og robustheden yderligere. Dette er angivet i krav 3.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret* idet der henvises til tegningen, hvor fig. 1 perspektivisk viser et delvist udsnit af en møllevinge af den art, fig. 2 perspektivisk viser et langsgående delvist udsnit af møllevingen ifølge opfindelsen, hvoraf rodcylinderen fremgår, og fig. 3 viser et radialt, delvist snitbillede af den i fig. 2 illustrerede rodcylinderen.

Fig. 1 viser rodenden af en møllevinge 1 af kendt art, hvor rodenden typisk omfatter en såkaldt montageflange 2, der er forsynet med i omkredsen beliggende huller 3, der er indrettet til boltgennemgang ved sanunenspænding med en hertil indrettet flangedel på et møllenav. Det fremgår, at selve vingekonstruktionen omfatter en såkaldt rodsektion 4, der udgør mellemleddet mellem vingens fastgørelsesområde og den egentlige vingeflade, og hvor således rodsektionen udstrækker sig fra bagflangens inderkant til overgangen for nævnte vingeflade, det såkaldte skulderparti.

I fig. 2 er der vist et delvist udsnit af en vingekon-struktion S ifølge opfindelsen, hvoraf den egentlige rodcylinder 6 fremgår. Rodcylinderen er således ifølge opfindelsen opbygget af et antal i rodpartiets 7 i omkredsen, ækvidistant beliggende rodbøsninger 6, hvor der imellem to sådanne modstående bøsninger er anbragt et profilemne 8, et såkaldt pultruderet profilemne med stor styrke og stivhed. Disse profilemner kan udfylde området mellem rodbøsningerne i det væsentlige helt eller blot delvist, hvor profilemnerne 8 i den viste, foretrukne udførelsesform har et tilnærmelsesvis rektangulært tværsnit, hvor dette til dels er en følge af hensynt til bl.a. fremstillingsomkostninger. Disse to komponenter udgør dermed hovedbestanddelene i den nye rodcylinder ifølge opfindelsen og er indbyrdes sammenstøbt med glasfibermateriale til dannelse af en cylinderskal. Profilemnernes 8 funktion er at fungere som en art armering i det glasfiberområde, som er beliggende dels imellem rodbøsningerne dels på inder- og ydersiden af den herved dannede cylinderkonstruktion. På denne måde sikrer man sig effektivt, at belastninger i bøsningernes radiale planer effektivt optages af den herved fremkomne, større stivhed. Det vil kunne indses, at man ved at lade pro-filemnerne 8 udfylde så stor en del af mellemrummene mellem hvert par af rodbøsningerne som muligt vil opnå en højere stivhed for rodcylinderen, idet der i så tilfælde skabes et mere ensartet glasfyld i cylindervæggenes tværsnit.

Konstruktionen 9 udgør på denne måde selve rodcylinderen, hvor det desuden fremgår, at rodcylinderens aksialt yderste del er affaset således, at rodbøsningernes, profilemnernes samt glasfyldets radiale udstrækning aftager gradvist fra området omkring midten af rodpartiet til et stykke forbi vingens skulderparti 10. Denne tilspidsning begunstiger mulighederne for fastgørelse af styrkeoptagende komponenter i forbindelse med netop anvendelse af glasfibermateriale. Møllevingen ifølge opfindelsen er i sin fortrukne uførelsesform opbygget sådan, at rodcylinr deren 9 så at sige er indstøbt i et svøb 11 af glasfi- berraateriale og således, at svøbet fra rodcylinderens aksialt yderste kant strækker sig yderligere et stykke ind i vingekonstruktionen. Dette yderligere stykke repræsenterer en såkaldt styresektion 12, der er indrettet til at omgive og fastholde møllevingens såkaldte hovedbjælke 13, som herfra strækker sig udad i vingeprofilet og danner fundament for de i vingeudstrækningen beliggende afstivningsorganer.

Svøbet 11 og 12 virker derfor som en art sammenføjnings-medium for rodcylinder og hovedbjælke, hvilket giver en effektiv træk- og bøjningsstyrke, pga. svøbets på begge komponenter foretagne materialeoverlapning. Ved den nævnte overlapning af hovedbjælken med svøb, er styresektionen udformet efter den del af hovedbjælkens tværsnitskonturer, som har kontakt med rodcylinderen, således at effektiv sammenføjning sikres.

I forbindelse med forplantning af de ved rodpartiet forekommende kraftpåvirkninger og dermed til yderligere styrkelse af vingekonstruktionen, er rodcylinderen udformet med to støbte, såkaldte frigange 14, som er beliggende i en nærmere bestemt, indbyrdes stilling, over og under et plan for vingefladen. Disse frigange er indrettet til at optage et antal ved siden af hinanden beliggende profilemner 15, der strækker sig fra rodcylinderens montageflade 15 og helt ud til et område i nærheden af tipoverskæringen. På fig. 2 er der for overskuelighedens skyld kun vist den øvre frigang 14 med tilhørende poltruderede emner 15.

Det vil forstås, at tilvejebringelsen af disse profilemner, via deres store længdeudstrækning samt fastgørelse til rodcylinder, svøb samt styresektion, vil reducere udbøjningen i vingens tværretning som følge af den nævnte placering langs vingens øvre og nedre yderflader 17, hvilket yderligere er med til at reducere eller dæmpe de ved en belastning af møllevingen forekommende udbøjnin-ger og dermed vibrationsforekomster.

På fig. 3 er der vist et delvist, radialt tværsnit gennem rodpartiet i nærheden af rodenden, hvor konstruktionens enkelte komponenter fremgår. Man ser i øvrigt her, at rodbøsningernes ender rager et stykke ud .over selve montagefladens plan. Denne foranstaltning er valgt, idet bøsningernes ender hermed virker som styr til effektiv, kraftoptagende fiksering af rodenden ved såvel montage som drift af møllevingen.

Man har ved den ovenfor nævnte konstruktion tilvejebragt en særdeles robust vindmøllevinge, som er i stand til at optage meget store vindbelastninger samtidigt med, at vibrationsforekomster reduceres. Disse egenskaber er et resultat af, at selve rodpartiet fra montagefladen 16 til vingeovergangen eller skulderpartiet 10 på enkel og effektiv måde er forstærket ved den nævnte laminatkonstruktion. Herudover har ideen med det nye rodparti været at angive et konstruktionsprincip, hvor det i langt højere grad end tidligere opnås at overføre eller forplante kraftpåvirkninger på fordelagtig måde, hvorved kraftoptagelsesområdet ved vingens montageområde, som førhen var montageflangen, nu kan forskydes indad i vingen, således at momentbelastningerne "angriber" længere udad i vingen, hvilket selvsagt forøger møllevingens styrkeoptagende egenskaber.

Claims (3)

1. Vindmøllevinge af den art, som til fastgørelse på et møllenav har en montageflade, og som er opbygget af en ud fra flangen af fibermateriale tilvejebragt skalkonstruktion, der omfatter afstivningsorganer, der helt eller delvis strækker i møllevingens længde, kendetegnet ved, at møllevingens nærmest rodenden beliggende parti omfatter en integreret tilvejebragt, hovedsageligt cylindrisk enhed, som udgør rodpartiet og desuden strækker sig et stykke ind i selve vingeprofilen, --=s*· t\\ " —

og hvor enheden er sammensat af et antal i omkredsen* ækvidistant beliggende rodbøsninger, hvorimellem der findes et antal fortrinsvis af glasfibermateriale fremstillede profilemner, der i det væsentlige udfylder mel-lemr^immet mellem hvert par af rodbøsninger, samt at den herved dannede cylindrisk^ enhed er indstøbt i et svøb af glasfibermateriale.

2. Vindmøllevinge ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte bøsninger og profilemner er affaset således, at de fra rodenden til vingeovergangen har et cirkulært tværsnit, som herefter gradvist aftager udad i vingeprofilet.

3. Vindmøllevinge ifølge krav 2, kendetegnet ved, at nævnte svøb på den udvendige- og indvendige cylindriske flade tilvejebringes således, at det strækker sig fra rodenden og udad i vingeprofilet til tipoverskæringen.