具有叶片附接件的风轮机叶片制造技术

本发明专利技术涉及具有叶片附接件的风轮机叶片，以及还涉及叶片附接件。风轮机叶片的末端通过胶结界面与叶片附接件连接。胶结界面设置在风轮机叶片的末端与叶片附接件之间。胶结界面相对于叶片的末端以及相对于叶片附接件以周向的方式布置。叶片附接件包括芯和表面，并且该芯由该表面围绕。包括芯和表面的叶片附接件完全由一种泡沫材料制成，该泡沫材料具有至少两个不同的密度。芯的邻近于胶结界面设置的表面由具有第一密度的泡沫材料制成，并且所选择的第一密度防止水从胶结界面渗入到芯中。

Wind turbine blade with blade attachment

The invention relates to a wind turbine blade having a blade attachment, and also to a blade attachment. The ends of the wind turbine blades are connected to the blade attachment via a bonding interface. The bonding interface is disposed between the blade end of the wind turbine and the blade attachment. The end of the cemented interface relative to the blade and arranged in a circumferential manner with respect to the blade attachment. The blade attachment includes a core and a surface, and the core is surrounded by the surface. A blade attachment including a core and a surface is made entirely of a foam material having at least two different densities. The surface of the core adjacent to the cementation interface is made of a foam material having a first density, and the selected first density prevents water from seeping through the cementation interface into the core.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有叶片附接件的风轮机叶片。
技术介绍
叶片附接件是现有技术已知的。所述叶片附接件常常被用于翻新已经被制造的叶片。叶片附接件可被设计为延伸单元，其被用于延长叶片的长度。叶片附接件可被设计为小翼，其被用于改变风轮机叶片的空气动力学特性。叶片附接件被用于使得风轮机叶片适合于例如特定现场的需求。叶片附接件在需要时甚至用于延长标准化叶片，因此减少了叶片制造工具和成本方面的努力和复杂性。根据现有技术，已知的叶片附接件包覆风轮机叶片的特定部段。该特定部段被用于在叶片和其附接件之间的胶结连接，因此获得两个部件的足够的结构整体性和连接。图2示出了从现有技术已知的叶片附接件BA。叶片附接件BA被设计并制备以延长叶片（在此未示出）的长度，因此该叶片附接件被成形并用作该叶片的延伸单元。叶片附接件BA包括芯CO，所述芯由泡沫材料制成或者由例如轻木制成。芯CO由层压件LA的外壳围绕，所述层压件优选地包括纤维增强的层压件LA。层压件LA可包括玻璃纤维或玻璃纤维增强的结构。芯CO和层压件LA优选地由诸如树脂的基质材料连接。树脂优选地借助于“真空辅助树脂转移成型（VARTM）”工艺（或简称VARTM）被施加到芯-层压件结构。图3示出了如图2所述的叶片附接件BA，其借助于胶被连接到叶片BL的末端TE。所施加的胶限定了胶结界面GI，所述胶结界面位于叶片BL的末端TE与叶片附接件BA之间。胶结界面GI相对于叶片BL的末端TE并且相对于叶片附接件BA是周向的。因此，胶结界面GI被用作周向密封件。由于相对于环境的密封，避免或至少减少了到叶片附接件BA中的水浸入WI。由于风轮机叶片的为20年或以上的预期的长寿命周期，因此胶结界面GI随着时间的经过可能变得弱化。因此，水WA可能浸入到叶片附接件BA中。由于旋转的风轮机叶片BL的离心力，因此水WA移动通过多孔的芯材料并到达叶片附接件BA的末端TEBA。水WA典型地在该叶片附接件内积聚在其末端TEBA处。水WA典型地聚集在芯CO的多孔材料内。由于层压件LA像外壳SH一样围绕芯CO，因此水被“捕获”在该位置处。在寒冷的风轮机现场，水WA可能变为冰，因此可能在外壳SH中引入裂缝。风轮机的叶片BL以及甚至其叶片附接件BA暴露于闪电雷击，因此水WA可能变为蒸汽，从而导致叶片附接件的末端TEBA被破坏。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提供一种风轮机叶片的改进的叶片附接件，其被制备成用于胶结连接但是避免了水在叶片附接件内聚集在其末端处。该目的由权利要求1的特征来实现。优选的构造由从属权利要求来实现并描述。本专利技术涉及具有叶片附接件BA的风轮机叶片BL，并且还涉及叶片附接件BA。所述风轮机叶片的末端通过胶结界面与所述叶片附接件连接。所述胶结界面设置在所述叶片的末端与所述叶片附接件之间。所述胶结界面相对于所述叶片的末端以及相对于所述叶片附接件以周向的方式布置。所述叶片附接件包括和包含芯和表面。所述芯由诸如外壳的表面围绕，从而得到叶片附接件。包括所述芯和所述表面的所述叶片附接件完全由一种泡沫材料制成，所述泡沫材料具有至少两个不同的密度。所述芯的表面的邻近于所述胶结界面设置的部分由具有第一密度的所述泡沫材料制成，并且所选择的第一密度防止水从所述胶结界面渗入到所述芯中。在优选的构造中，所述芯的中心由具有第二密度的所述泡沫材料制成。所述泡沫材料的所述第一密度的数值超过所述泡沫材料的所述第二密度的数值。因此，防止水从所述胶结界面渗入到所述芯中，并且防止水浸入到所述芯（CO）内。在优选的构造中，所述第一密度的数值朝向所述第二密度的数值连续地减少。因此，具有所述第二密度的所述泡沫材料被设置在所述芯的中心。在优选的构造中，所述泡沫材料的所述第二密度被选择成使得所述芯的总重量最小化，且因此所述叶片附接件的总重量最小化。在优选的构造中，所述叶片附接件是延伸单元，被用于延长所述叶片的长度。在另一优选的构造中，所述叶片附接件是小翼，被用于改变所述叶片的空气动力学特征。在优选的构造中，所述叶片附接件包括腔，所述腔被制备并设置成结合所述叶片的末端的至少一部分。因此，所述叶片附接件以形状配合的方式连接到叶片的末端。在优选的构造中，所述叶片附接件可由层压件来加固。因此，提高并改善了叶片附接件的刚度和寿命。在优选的构造中，所述层压件包括呈合适形式和形状的玻璃纤维，例如短纤维、长纤维或垫，等等。在优选的构造中，叶片附接件（包括芯和所述芯的表面）优选地借助于所谓的“反应注射成型（RIM）”工艺以单件制造。在该RIM工艺中，闭模系统被用于成形、成型以及制造叶片附接件。两种组分被注射到闭模系统中。该注射优选地以低压力完成。两种组分开始彼此反应，并且反应的结果是作为泡沫材料来填充该闭模系统。因此，叶片附接件由该闭模系统来成型并成形。优选地，在该RIM工艺中使用聚氨酯。RIM工艺允许制造这样的叶片附接件，所述叶片附接件具有高密度表皮或高密度表面。将叶片附接件制造为单件的另一优选方法是所谓的“结构发泡成型（SFM）”工艺。SFM工艺与RIM工艺的不同在于：泡沫结构由热塑性材料来形成，所述热塑性材料例如是高密度聚乙烯（HDPE）。HDPE暴露于惰性气体或起泡剂（bloweragent），因此HDPE与它们反应，从而得到泡沫结构。该泡沫结构也由闭模系统来成型并成形。SFM工艺所需的机械和工具与RIM工艺所需的机械和工具相比更昂贵，但是更适于更大型生产线。RIM工艺和SFM工艺得到这样的叶片附接件，该叶片附接件在其结构内具有不同的泡沫材料密度。根据本专利技术，包括芯及其表面的整个叶片附接件完全由具有不同密度的单一泡沫材料制成。整个叶片附接件在芯内或者在芯与其表面之间不具有边界，这是因为密度从在表皮处的第一最大密度朝向在内部芯或中心芯处的第二最小密度连续地变化。所选择的不同密度不具有急剧变化，因此叶片附接件的芯不具有弱化点并且不具有弱化边界，所述弱化点和弱化边界会由水用于渗入和/或浸入。在芯的内部无内部腔，因此水不会积聚在该芯内。所专利技术的叶片附接件是相当稳健的，因此延长了整个风轮机叶片（包括“基本的”风轮机叶片及其叶片附接件）的生命周期。所专利技术的叶片附接件允许在风轮机的现场以容易且便宜的方式翻新已经安装的风轮机叶片。高密度表皮提供了叶片附接件的强度和刚度的主要部分。具有变化密度的芯以低的总质量提供了叶片附接件的耐用部分，在该芯内部无腔。密度的连续变化导致相当强韧的边界区域，因此避免了水渗入到芯中并且避免了水聚集在芯内。由于该强韧的边界区域并且由于强韧的表皮，整个叶片附接件具有非常高的压缩强度。因此，叶片附接件至叶片的末端的胶结连接十分容易，这是因为压力可无任何问题地被施加到叶片附接件并且因此被施加到胶结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风轮机叶片（BL），所述风轮机叶片具有叶片附接件（BA）；‑ 其中，所述风轮机叶片（BL）的末端（TE）通过胶结界面（GI）与所述叶片附接件（BA）连接；‑ 其中，所述胶结界面设置在所述风轮机叶片（BL）的末端（TE）与所述叶片附接件（BA）之间，且其中所述胶结界面（GI）相对于所述叶片（BL）的末端（TE）以及相对于所述叶片附接件（BA）以周向的方式布置；‑ 其中，所述叶片附接件（BA）包括芯（CO）和表面（SF），并且所述芯（CO）由所述表面（SF）围绕；其特征在于：‑ 包括所述芯（CO）和所述表面（SF）的所述叶片附接件完全由一种泡沫材料（F）制成，并且所述泡沫材料具有至少两个不同的密度（D1, D2）；‑ 所述芯（CO）的邻近于所述胶结界面（GI）设置的所述表面（SF）由具有第一密度（D1）的泡沫材料（F）制成；‑ 并且所选择的第一密度（D1）防止了水（WA）从所述胶结界面（GI）渗入到所述芯（CO）中。

【技术特征摘要】
2012.11.21 EP 12193617.31.一种风轮机叶片（BL），所述风轮机叶片具有叶片附接件（BA）；
-其中，所述风轮机叶片（BL）的末端（TE）通过胶结界面（GI）与所述叶片附接件（BA）连接；
-其中，所述胶结界面设置在所述风轮机叶片（BL）的末端（TE）与所述叶片附接件（BA）之间，且其中所述胶结界面（GI）相对于所述叶片（BL）的末端（TE）以及相对于所述叶片附接件（BA）以周向的方式布置；
-其中，所述叶片附接件（BA）包括芯（CO）和表面（SF），并且所述芯（CO）由所述表面（SF）围绕；
其特征在于：
-包括所述芯（CO）和所述表面（SF）的所述叶片附接件完全由一种泡沫材料（F）制成，并且所述泡沫材料具有至少两个不同的密度（D1,D2）；
-所述芯（CO）的邻近于所述胶结界面（GI）设置的所述表面（SF）由具有第一密度（D1）的泡沫材料（F）制成；
-并且所选择的第一密度（D1）防止了水（WA）从所述胶结界面（GI）渗入到所述芯（CO）中。
2.根据权利要求1所述的风轮机叶片（BL），其特征在于：
-所述芯（CO）的中心（CC）由具有第二密度（D2）的泡沫材料（F）制成；
-所述泡沫材料（F）的第一密度（D1）的数值超过所述泡沫材料（F）的第二密度（D2）的数值，因此防止了水（WA）从所述胶结界面（GI）渗入到所述芯（CO）中，并且防止了水（WA）浸入到所述芯（CO）内。
3.根据权利要求2所述的风轮机叶片（BL），其特征在于，所述第一密度（D1）的数值朝向所述第二密度（D2）的数值连续地减少，并且具有所述第二密度的泡沫材料设置在所述芯（CO）的中心（CC）中。
4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF基科加尔德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE