DK160954B - Aerodynamisk vinge, isaer til vindkraftanlaeg - Google Patents

Description

DK 160954 B

Opfindelsen angår en aerodynamisk vinge af den i krav l'é indledning angivne art.

Der kendes en fremgangsmåde til fremstilling af skumker-5 neunderstøttede rotorblade med stor længde og bredde i ikke-lukkelige forme, ved hvilke a) rotorbladets skal bliver lamineret og hærdet i to adskilte halvskaller af fibermateriale, 10 b) skumkernen i hver halvskal bliver fremstillet og bearbejdet direkte, og c) rotorbladets halvparter bliver klæbet sammen efter 15 bearbejdning af deleplanet og desuden valgfrit - rotorbladet bliver forsynet med næse- og endekantfor- 20 stærkninger, - skumkerneparterne bliver fremstillet i trykfast form og indsat som plademateriale og sammenklæbet, og 25 - skumkernens plademateriale bliver forbundet med skallen ved hjælp af skumklæber.

Desuden kendes en tobladet rotor med en diameter på 40 m og en stålbjælke, der er beklædt med glasfiberformseg-30 menter, som giver rotorbladet den aerodynamiske profil.

Især den førstnævnte kendte fremgangsmåde til fremstil ling af skumkerneunderstøttede rotorblade er i praksis ikke mere anvendelig ved meget store vinger såsom rotor-35 blade til vindenergianlæg med f.eks. over 70 m’s længde og 7 m's profildybde.

DK 160954 B

2

Desuden kendes modulopbyggede rotorvinger, ved hvilke midterbjælken har en særlig fiberstruktur, og er anbragt i vingeprofilets indre imellem profilskallerne. En sådan konstruktion medfører et relativt lavt forhold imellem 5 den samlede vinges stivhed og masse.

Det er opfindelsens formål at angive en aerodynamisk vinge af den omhandlede art, som er relativt enkel at fremstille og håndtere samt udviser et højt forhold mellem 10 stivhed (styrke) og masse.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at vingen er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del.

15 Fordele ved vingen ifølge opfindelsen er især: - midterbjælkeskalierne ligger i den størst mulige afstand fra den neutrale akse og masseandelen af forbindelsesbroen, som består af et meget let materiale og kun 20 udfylder en brøkdel af mellemrummet, er yderst ringe; - midterbjælken svarer i sin overflade til vingeprofilets midterdel, så at ingen yderligere beklædning (og dermed masse) er nødvendig, 25 - næseskallen kan fremstilles i ét stykke i god aerodynamisk kvalitet, - haledelens profilplader er selvbærende og ens, 30 - den samlede vinge har et højt forhold mellem stivhed og masse, og - fremstillingen af mindst tre moduler hvert for sig for-35 enkler transporten til anvendelsesstedet, hvor en enkel montage således finder sted.

DK 160954 B

3

Fordelagtige enkeltheder ved vingen ifølge opfindelsen er angivet i krav 2-10.

Følgende materialer er særlig egnet: 5 - Til skumstofbroen anbefales PVC-skum, som udmærker sig ved en stor dynamisk styrke, - til båndlaminatet egner laminat af ensrettede glas- 10 eller kulfibre sig; - til de øvrige laminater er glasfibervæv egnet.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med 15 henvisning til tegningen, hvorpå: fig. 1 viser et tværsnit gennem et udførelsesform for et rotorblad ifølge opfindelsen, 20 fig. 2a-d fremstillingen af midterbjælken til rotorbladet i fig. 1, fig. 3 fremstillingen af næseskallen til rotorbladet i fig. 1, 25 fig. 4 fremstillingen af haleprofildelene til rotorbladet i fig. 1, fig. 5a, b opdelingen af rotorbladet i fig. 1 i enkelte 30 segmenter i bladets længderetning, fig. 6, 6a sammenbygningen af de enkelte moduler til rotorbladet i fig. 1, og 35 fig. 7 viser perspektivisk, delvis i snit, et afsnit af rotorbladet ifølge opfindelsen.

DK 160954 B

4 I det følgende benyttes henvisningstal med tilføjede små bogstaver "a" og "b", for at angive konstruktionselementernes tilknytning til henholdsvis en nederste del ("a") og til en øverste del ("b") af de enkelte moduler.

5

Som vist i fig. 1 er rotorbladet i tværsnit inddelt i tre moduler, nemlig en midterbjælke 1, en næseskal 2 og en haledel 3. Ved meget store vinger kan der også være skillesteder i bladets længderetning (se nedenfor i forbin-10 delse med fig. 5a, b).

Fig. 2 viser fremstilling af den skumkerneafstivede midterbjælke 1 i adskilte formskaller på adskilte formborde 100a og 100b.

15 Båndlaminater 4a henholdsvis 4b, der strækker sig i rotorbladets længderetning, og tværkraftoverførende laminater 5a henholdsvis 5b bliver lagt i formskaller henholdsvis 101a og 101b. Til fremstilling af laminaterne 20 egner sig især håndlaminerings-, forprægnings- og vakuum-inj ektionsmetoder.

Efter hærdningen bliver to skumstofbroparter 6a og 6b klæbet sammen med tilhørende båndlaminater 4a henholdsvis 25 4b og fortrinsvis forstærket ved siderne med brolaminater 7a henholdsvis 7b.

Formskallerne 101a og 101b kan ved midterbjælken l's sidekanter (se fig. 2c og 2d) være således dækker af en 30 liste 9, at der fremkommer en fals til befæstigelse af næseskallen 2 på den ene side og profildelen 3 på den anden side.

Langs deleplanet 8 bliver overskydende skumbrodele beskå-35 ret for at udligne såvel fremstillingstolerancer som formunøjagtigheder såvel i midterbjælken 1 som ved næseskallen 2 (se fig. 2b). Til sidst bliver den ene midter- 5

DK 160954 B

bjælkepart (venstre i fig. 2a og b) færdigformet og ved skilleplanet 8 klæbet sammen med den modstående midter-bjælkepart, således at den færdige midterbjælke 1 fremstår med en yderkontur, som umiddelbart svarer til vinge-5 profilet.

Fig. 3 viser, hvorledes næseskallen 2 bliver fremstillet i en form 11 eller flere forme ved en i og for sig kendt lamineringsfremgangsmåde. Fortrinsvis bliver den opbygget 10 i en let sandwichstruktur, for at der skal fås i en i sig selv stiv skal. Kanterne bliver udformet som tynde lami-natlag 13, der ved monteringen på midterbjælken 1 tjener som elastiske faner, som kan udligne små unøjagtigheder.

15 Fig. 4 viser fremstillingen af haledelen 2, hvis over- og underside bliver fremstillet separat i forme 15 fortrinsvis som lette sandwichstrukturer. De får ligeledes ved siderne en elastisk fane 16a (henholdsvis 16b), som bliver forbundet med midterbjælken 1. Når profilformen er 20 afpasset dertil, kan der opnås en tyk profilendekant ved påklæbning af skumlister 17a (henholdsvis b).

Fig. 5a og b viser opdelingen af midterbjælken 1 i moduler 1-1 og 1-2 i rotorbladets længderetning. Laminaterne 25 4a, 5a henholdsvis 4b, 5b bliver i nærheden af deleste- derne 18 beklædt med ekstra laminater henholdsvis 20a og 20b. Disse tykke laminater bliver på i og for sig kendt måde (se DE-OS 31 09 566) udformet med langsgående huller 50 og tværhuller 51 til optagelse af forbindelseselemen-30 ter 19 og 19'.

Ved sammenbygningen af midterbjælkesegmenterne 1-1 og 1-2 bliver forbindelseselementerne 19 og 19' indsat og forspændt. Efter denne sammenbygning bliver laminater 21 an-35 bragt til optagelse af tværkræfter.

Fig. 6 viser sammenbygningen af midterbjælken 1 med næse-

DK 160954B

O

skallen 2 og haledelen 3.

Disse moduler kan transporteres adskilt og sammenbygges på opstillingsstedet for vindenergianlægget som følger: 5

Haleprofildelene -3a og 3b bliver klæbet sammen ved endekanterne dvs. skumgummilisterne 17a henholdsvis 17b og forbundet med midterbjælken 1 ved klæbninger 25 og forskruninger 24 (se fig. 6a). Ribber 22 hjælper dertil ved 10 positionering og bliver som afstivning klæbet sammen med haleprofildelene 3a og 3b og midterbjælken 1.

Næseskallen 2 bliver ligeledes klæbet sammen med midterbjælken og skruet fast (ligesom forskruningerne 24 i fig.

15 6a). Forskruningerne 24 giver klæbningen det nødvendige anlægstryk og forhindrer dermed en afskalling.

Fig. 7 viser endelig et færdigt rotorblad, for så vidt det er opbygget ifølge opfindelsen, dvs. uden rotorhove-20 det og uden bladspidsen (samt eventuelt et dertil umiddelbart tilsluttet rotorbladafsnit), som vil kunne være fremstillet i fuldskumopbygning. På fig. 7 er henvisningsbetegnelserne i det væsentlige udeladt, men den nederste midterbjælkepart er betegnet med la.

25 30 35

Claims (10)

1. Aerodynamisk vinge, især rotorblad til vindenergian-5 læg, og set i tværsnit bestående af mindst tre hvert for sig fremstillede og derpå sammenføjede moduler, nemlig en næseskal (2), en midterbjælke (1) og en haledel (3), kendetegnet ved, at midterbjælken (1) har to skaller (4a, 5a; 4b, 5b) med en tværsnitsform svarende 10 til vingens midterprofil, hvilke skaller er forbundet med hinanden gennem en mellemliggende skumstofbro (6a, 6b).

2. Vinge ifølge krav 1, kendetegnet ved, at midterbjælkens (1) skaller (4a, 5a; 4b, 5b) har båndlami- 15 nater (4a; 4b) af fibermateriale med ensrettede, i længderetningen forløbende fibre til overføring af langsgående kræfter.

3. Vinge Ifølge krav 2, kendetegnet ved, at 20 hver af midterbjælkens to skaller (4a, 5a; 4b, 5b) har to ved siden af hinanden liggende båndlaminater (4a; 4b) med langsgående fibre og et mellem disse beliggende tvær-kraftoverførende laminat (5a; 5b), og at skumstofbroen (6a; 6b) kun er forbundet med de to førstnævnte laminater 25 (4a; 4b).

4. Vinge ifølge krav 1,2 eller 3, kendetegnet ved, at midterbjælken (1) består af en nedre og en øvre bjælkepart, der hver har en midtervingeprofilskal (4a, 30 5a; 4b, 5b) og en skumstof bropart (6a; 6b), og som er klæbet sammen ved de mod hinanden vendende, beskårne endeflader af skumstofparterne (fig. 2).

5. Vinge ifølge ethvert af de foregående krav, k e n- 35 detegnet ved, at skumstofbroen (6a; 6b) på de langsgående sider er forstærket med et brolaminat (7a; 7b) (fig. 2). 8 DK 160954B

6. Vinge ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at midterbjælkens skaller (4a, 5a; 4b, 5b) ved begge langsider har en fals til optagelse af 5 næseskallen (2) henholdsvis haledelen (3) (fig. 2).

7. Vinge ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at næseskallen (2) og haledelen (3) er fremstillet af fiberstoflaminat med sandwichstruktur. 10

8. Vinge ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at midterbjælken (1) i vingens længderetning er opdelt i segmenter (1-1, 1-2) (fig. 5a, b? 7). 15

9. Vinge ifølge krav 8, kendetegnet ved, at midterbjælkesegmenterne (1-1, 1-2) i nærheden af deres forbindelsessteder (18) og i det mindste i bånd-laminatområdet er beklædt med et ekstra lag (20) (fig. 20 5a).

10. Vinge ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at bjælkesegmenterne (1-1, 1-2) ved deres forbindelsessteder (18) og ved siderne af skumstofbroen (6a, 25 6b) har forbindelseslag (21) til optagelse af tværgående kræfter (fig. 5b). 30 35