风能设备转子叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种风能设备的转子叶片。转子叶片包括至少一个转子叶片内部段(3)和至少一个转子叶片外部段(2)，所述转子叶片内部段具有到转子叶片毂的连接区域，所述转子叶片外部段具有转子叶片尖部，其中转子叶片内部段(3)和转子叶片外部段(2)分别基本上由纤维强化塑料制成，并且其中转子叶片内部段(3)和转子叶片外部段(2)通过连接设备(4)彼此连接。在此，连接设备(4)包括至少部分地包裹在转子叶片内部段(3)的纤维强化塑料中的内嵌件(5)、至少部分地并入到转子叶片外部段(2)的纤维强化塑料中的外嵌件(6)，其中内嵌件(5)和外嵌件(6)经由连接元件(7)彼此连接。

Rotor blade of wind energy equipment

The invention relates to a rotor blade of a wind energy equipment. The rotor blade includes at least one rotor blade internal segment (3) and at least one external rotor blade section (2), the rotor blade section has internal connection area to the rotor blade hub, the rotor blade section with external rotor blade tip, the internal rotor blade section (3) and the external rotor blade paragraph (2) are basically made of fiber reinforced plastic, and the internal rotor blade section (3) and a rotor blade section (2) through the external connection device (4) connected to each other. The connecting device (4) comprising at least partially encased in a rotor blade internal segment (3) fiber reinforced plastic embedded in (5), at least partially incorporated into the external rotor blade section (2) of the insert in the fiber reinforced plastic (6), which inserts (5) and the outer insert (6) via a connecting element (7) connected to each other.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风能设备转子叶片
本专利技术涉及一种风能设备转子叶片、一种用于将这种转子叶片的转子叶片外部段与转子叶片内部段连接的连接设备以及一种风能设备。此外，本专利技术涉及一种用于将第一转子叶片部段与第二转子叶片部段连接的方法。
技术介绍
风能设备通常是已知的，并且例如如图1中那样构成。特别地，对于风能设备的效率而言，一个或多个转子叶片的大小是重要的方面。在此，为了即使在弱风的情况下也实现风能设备的足够高的效率，风能设备现在具有越来越大的转子直径，进而也具有更长的转子叶片。例如，这种转子叶片具有40m和更大的长度。在这种大小下越来越困难的是：制造所述转子叶片，将其运输到安装地点并将其在安装地点处安装到风能设备的转子毂上。为了避免这些问题，已经已知具有被分开的转子叶片的转子叶片。在此，转子叶片至少沿着转子叶片纵轴线被分成两部分，即分成内部部分，即安装在转子叶片毂上的转子叶片内部段，以及外部部分，即具有转子叶片尖部的转子叶片外部段。这种沿转子叶片纵轴线方向分开的转子叶片具有用于将转子叶片内部段与转子叶片外部段连接的连接设备。在此，连接设备设置在突出的接片等上。由此，作用于各个转子叶片部段上的力被转移到突出的接片中，使得在连接部位处引起不利的力条件。所述不利的力条件引起局部弯曲力矩，所述弯曲力矩能够导致一个或多个连接部位处的损坏。此外，这种连接设备通常在制造各个转子叶片部段之后安装到转子叶片上，使得为了将连接设备安装在相应的转子叶片部段中，必须从转子叶片移除材料。在此为了能够精确地加工，通常需要昂贵的机器或设备。此外，连接设备的后续的引入通常需要大量时间，由此整个风能设备的构建延迟。因此，迄今已知的连接被证明是昂贵和耗时的。在本申请的优先权基础的德国专利申请中，德国专利商标局检索到以下文献：EP2735732A2；DE102013205965A1；DE3879287T2；DE102010039778A1；EP2031245A2；DE69307856T2和DE69534767T2。
技术实现思路
本专利技术因此基于如下目的：消除上述问题中的至少一个，特别地，应提出一种解决方案，所述解决方案在构建风能设备时，在节约时间的同时进一步改进、尤其稳定风能设备的转子叶片的两个转子叶片部段的连接。至少应实现一种替选的解决方案。为了实现所述目的，提出根据权利要求1的风能设备转子叶片。转子叶片包括：至少一个转子叶片内部段和至少一个转子叶片外部段，所述转子叶片内部段具有到转子叶片毂的连接区域，所述转子外部段具有转子叶片尖部。在此，转子叶片内部段和转子叶片外部段分别基本上由纤维强化塑料制成，并且转子叶片内部段和转子叶片外部段通过至少一个连接设备彼此连接。在此，至少一个连接设备包括至少部分地包裹到转子叶片内部段的纤维强化塑料中的内嵌件、至少部分地并入到转子叶片外部段的纤维强化塑料中的外嵌件。在此，内嵌件和外嵌件经由至少一个连接元件彼此连接。内嵌件具有内部的支承面并且外嵌件具有外部的支承面，所述内部的支承面和所述外部的支承面彼此平行地设置并且形成平面，所述平面相对于转子叶片纵轴线以角度α<90°设置。在此，转子叶片内部段和/或转子叶片外部段尤其由玻璃纤维强化塑料和/或碳纤维强化塑料制成。在此，转子叶片内部段和/或转子叶片外部段尤其通过包裹法或真空浸渍法制造。连接设备尤其在各转子叶片部段、即转子叶片内部段和转子叶片外部段的转子制造过程中被集成、即并入、包裹、浸渍或层压。因此，内嵌件是转子叶片内部段的一部分，并且外嵌件是转子叶片外部段的一部分。在此，至少一个连接元件单独地引入外嵌件或内嵌件中。至少一个连接元件因此不是转子叶片内部段和/或转子叶片外部段的一部分。至少一个连接元件建立内嵌件和外嵌件之间的连接，进而建立转子叶片内部段和转子叶片外部段之间的连接。内嵌件和外嵌件在连接之后相互贴靠，使得作用于连接区域上的力直接地从内嵌件导入到外嵌件中或反之亦然。因此，有利地，在连接区域中仅出现较小的力偏转或几乎不出现力偏转。因此，降低局部的弯曲力矩或者甚至避免局部的弯曲力矩。因此，同样避免连接区域中的损坏。此外，通过自动化的包裹方法针对不同的风能设备能够制成不同的转子叶片，所述转子叶片具有匹配于转子叶片几何形状的内嵌件和外嵌件，所述内嵌件和外嵌件能够经受不同作用的负荷。此外，这种转子叶片的制造是不太费时的。特别地，内嵌件至少部分地包裹到转子叶片内部段的纤维强化塑料中。特别地，转子叶片内部段经由尤其自动化的包裹方法制造。在此，围绕体部或芯包裹纤维，所述体部或芯为转子叶片内部段提供其随后的形状。在此，内嵌件设置在预设的位置处并且借助纤维包裹。在此，纤维绷紧地、紧密地且以高的尺寸精度彼此贴靠地定位，使得转子叶片内部段具有良好的质量和长的寿命。因此，不再需要通过切削加工来后续安装连接设备。在一个优选的实施方式中，外嵌件至少部分地层压到转子叶片外部段的纤维强化塑料中，尤其经由真空浸渍法来层压。通过真空浸渍法，由于几乎没有气泡地浸透纤维实现转子叶片外部段的高的质量以及良好的可复现性。优选地，至少一个一个连接元件伸展穿过设置在内嵌件中的贯通孔，并且能够固定在盲孔中，所述盲孔设置在外嵌件中。至少一个连接元件在此尤其构成为具有螺纹的螺钉或螺栓等。在连接区域中在转子叶片的环周上尤其设有多个内嵌件和外嵌件。在此，内嵌件的数量相当于外嵌件的数量。在此，在相应的内嵌件和/或外嵌件中设有一个或多个连接元件。替选地，内嵌件和外嵌件设置在转子叶片内部段或转子叶片外部段中。在此，内嵌件和外嵌件与多个连接元件连接，尤其与多于一百个连接元件连接。在盲孔中尤其设有内螺纹，连接元件旋入所述内螺纹中并且由此能够与外嵌件固定。通过旋接将转子叶片内部段和转子叶片外部保持在一起。通过如下方式能够实现相对简单的结构：外嵌件和内嵌件至少部分地包裹到转子叶片外部段或转子叶片内部段中，进而牢固地固定在转子叶片外部段或转子叶片内部段中。设置有连接元件的区域至少部分地不被包裹。至少连接元件引入其中的区域还是可进入的，使得可以更换连接元件。由此，简化在转子叶片处的、尤其连接区域中的维修工作。替选地，在内嵌件中设有盲孔并且在外嵌件中设有贯通孔。在一个优选的实施方式中，内嵌件和/或外嵌件由铸造材料和/或由金属制成。通过转子叶片外部段和/或转子叶片内部段基本上由纤维强化塑料制成的方式，在结构轻质的同时能够实现在转子叶片中复杂的结构。如果仅力导入元件、即内嵌件和外嵌件由铸造材料、尤其由铸铁或钢铸件、或金属、尤其由钢制成，那么在连接区域的结构相对简单的同时还能够使用从具有纤维强化塑料的结构中所得出的优点。此外，在这种连接区域中存在多轴应力状态，所述应力状态从不同的应力、如纵向应力、横向应力和剪切应力中得出。在此，金属具有各向同性的材料特性。因此，外嵌件和内嵌件的特性是与方向无关的。这在存在多轴应力状态的情况下是尤其有利的。相反，纤维强化塑料具有正交各向异性的材料特性。因此，该特性是与方向相关的。因此，为了在该部位处实现最佳地构建纤维增强塑料会是极其耗费和复杂的。此外，如铸铁或钢的材料能够比纤维复合材料更简单地再加工。尤其在纤维复合材料中的孔中存在如下危险：损坏材料。此外，能够产生质量差的钻孔，所述钻孔必须耗费地通过手被后续加工。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风能设备转子叶片，其具有‑转子叶片纵轴线(17)，‑至少一个转子叶片内部段(3)，所述转子叶片内部段具有到转子叶片毂的连接区域，和‑至少一个转子叶片外部段(2)，所述转子外部段具有转子叶片尖部，其中所述转子叶片内部段(3)和所述转子叶片外部段(2)分别基本上由纤维强化塑料制成，和其中所述转子叶片内部段(3)和所述转子叶片外部段(2)通过至少一个连接设备(4)彼此连接，并且其中至少一个所述连接设备(4)包括：‑至少部分地包裹到所述转子叶片内部段(3)的纤维强化塑料中的内嵌件(5)，所述内嵌件具有内部的支承面(10)，‑至少部分地并入到所述转子叶片外部段(2)的纤维强化塑料中的外嵌件(6)，所述外嵌件具有外部的支承面(20)，其中所述内嵌件(5)和所述外嵌件(6)经由内部的支承面和外部的支承面(10，20)和至少一个连接元件(7)彼此连接，其中所述内部的支承面(10)和所述外部的支承面(20)彼此平行地设置并且形成平面(30)，所述平面相对于所述转子叶片纵轴线(17)以角度(α)<90°、尤其>30°和<80°设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.07 DE 102014220249.31.一种风能设备转子叶片，其具有-转子叶片纵轴线(17)，-至少一个转子叶片内部段(3)，所述转子叶片内部段具有到转子叶片毂的连接区域，和-至少一个转子叶片外部段(2)，所述转子外部段具有转子叶片尖部，其中所述转子叶片内部段(3)和所述转子叶片外部段(2)分别基本上由纤维强化塑料制成，和其中所述转子叶片内部段(3)和所述转子叶片外部段(2)通过至少一个连接设备(4)彼此连接，并且其中至少一个所述连接设备(4)包括：-至少部分地包裹到所述转子叶片内部段(3)的纤维强化塑料中的内嵌件(5)，所述内嵌件具有内部的支承面(10)，-至少部分地并入到所述转子叶片外部段(2)的纤维强化塑料中的外嵌件(6)，所述外嵌件具有外部的支承面(20)，其中所述内嵌件(5)和所述外嵌件(6)经由内部的支承面和外部的支承面(10，20)和至少一个连接元件(7)彼此连接，其中所述内部的支承面(10)和所述外部的支承面(20)彼此平行地设置并且形成平面(30)，所述平面相对于所述转子叶片纵轴线(17)以角度(α)<90°、尤其>30°和<80°设置。2.根据权利要求1所述的风能设备转子叶片，其特征在于，所述外嵌件(6)至少部分地层压到所述转子叶片外部段(2)的纤维强化塑料中，尤其经由真空浸渍法来层压。3.根据权利要求1或2所述的风能设备转子叶片，其特征在于，所述连接元件(7)伸展穿过设置在所述内嵌件(5)中的贯通孔(8)，并且能够固定在盲孔(16)中，所述盲孔设置在所述外嵌件(6)中。4.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备转子叶片，其特征在于，所述内嵌件(5)和/或所述外嵌件(6)由铸造材料和/或由金属制成。5.根据上述权利要求中任一项所述的风能设备转子叶片，其特征在于，所述内嵌件(5)具有包裹部段和连接内部段，所述包裹部段完全地缠入到所述转子叶片内部段(3)中，所述连接内部段与所述包裹部段共同地形成所述内嵌件(5)，并且所述连接元件容纳在所述连接内部段中。6.根据权利要求5所述的风能设备转子叶片，其特征在于，在所述转子叶片内部段(3)之内设有第一内腔(15)，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：法尔克·施皮特，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE