用于风力涡轮机转子叶片的法兰连接件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于风力涡轮机转子叶片的法兰连接件(128)，加强层(144、160)、法兰插入件(136)、风力涡轮机转子叶片(110)、风力涡轮机(110)以及用于制造法兰连接件(128)的方法。法兰连接件包括外部层压层(140)和内部层压层(138)。加强层(144)设置在外部层压层与内部层压层之间，所述加强层包括由尺寸稳定的材料制成的长形型材(148)，长形型材布置成沿着外部层压层彼此相邻并且在外部层压层上彼此相距一定距离。还设置了具有内部螺纹的多个衬套(142)，所述多个衬套各自由附加层压层(146)包围并且布置在位于两个长形型材之间的接纳区域(149)中，使得每个衬套的附加层压层至少部分地与外部层压层接触。

Flange connection for wind turbine rotor blade and its manufacturing method

The invention relates to a flange connector (128), a reinforcing layer (144, 160), a flange insert (136), a wind turbine rotor blade (110), a wind turbine (110) and a method for manufacturing a flange connector (128) for a wind turbine rotor blade. The flange connection includes an outer lamination layer (140) and an inner lamination layer (138). The reinforcing layer (144) is arranged between the external laminating layer and the internal laminating layer, and the reinforcing layer comprises a long profile (148) made of a material with stable size, which is arranged to be adjacent to each other along the external laminating layer and a certain distance from each other on the external laminating layer. A plurality of bushings (142) with internal threads are also provided, each of which is surrounded by a free additional lamination layer (146) and arranged in a receiving area (149) between two long profiles, so that the additional lamination layer of each bushing is at least partially in contact with the external lamination layer.

【技术实现步骤摘要】
用于风力涡轮机转子叶片的法兰连接件及其制造方法
本专利技术涉及用于风力涡轮机转子叶片的法兰连接件、用于风力涡轮机转子叶片的法兰连接件的加强层、法兰插入件、风力涡轮机转子叶片、风力涡轮机以及用于制造法兰连接件的方法。
技术介绍
从现有技术已熟知具有风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机并且这种具有风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机用于将风能转换成电能。在转子叶片根部的区域中，转子叶片包括转子叶片附接件，该转子叶片附接件具有结合至层压件中的多个衬套，转子叶片通过该衬套并借助于紧固螺钉或分别借助于紧固螺栓连接至所谓的变桨轴承的轴承座圈，或者连接至诸如风力涡轮机的延长器之类的连接至轴承座圈的部件。衬套可以是用于转子叶片附接件的法兰插入件的一部分。从例如国际申请WO2015/124568A1中已知这种结构。替代性地，在转子叶片部段的连接期间也使用衬套，其中，这些转子叶片部段在被纵向地布置和组装时形成转子叶片。然后衬套定位在转子叶片部段的分隔法兰的层压件中。转子叶片部段通过衬套直接借助于螺栓彼此连接或者通过适当的中间件彼此连接。
技术实现思路
构成本专利技术的基础的一个目的是提出一种法兰连接件的概念，该法兰连接件使得层压件能够具有高强度和特别大的安装空间。根据一个方面，公开了一种用于风力涡轮机转子叶片的法兰连接件。法兰连接件包括外部层压层，该外部层压层形成法兰连接件的外部表面。法兰连接件包括内部层压层，该内部层压层形成法兰连接件的内部表面。法兰连接件包括布置在外部层压层与内部层压层之间的加强层。加强层由独立的长形型材形成，长形型材由尺寸稳定的材料制成，长形型材以沿着外部层压层彼此相邻并且在外部层压层上彼此相距一定距离的方式布置。彼此相邻布置的两个长形型材各自在它们之间形成接纳区域。法兰连接件包括多个具有内部螺纹的衬套，所述衬套各自由附加层压层包围，其中，每个衬套布置在位于两个长形型材之间的接纳区域中，使得每个衬套的附加层压层至少部分地与外部层压层接触。根据另一方面，公开了一种具有类似构造的法兰连接件，其中，相比于上述法兰连接件，加强层不是布置在外部层压层上而是布置在内部层压层上。所述的法兰连接件的特征在于特别紧凑且坚固、特别的抗压刚度和抗弯曲的构造，其中，特别为法兰连接件中的层压件或各层压层创造了特别大的空间。在这种情况下，加强层不是由如下所述的单件式层形成：该单件式层由基于法兰连接件的横截面沿着法兰连接件的整个周边分布的材料制成，而是被分成独立的长形型材。因此，与单件式变型相比，材料厚度显着下降并且在型材之间产生了额外的安装空间并且根据上述法兰连接件的实施方式特别是在外部层压层与衬套之间或者在内部层压层与衬套之间产生了额外的安装空间。另一个优点在于内部层压层与包围衬套的层压件至少部分地彼此接触，或者相应地，外部层压层与包围衬套的层压件至少部分地彼此接触，使得在法兰连接件的最终制造期间例如在真空灌注期间，接触的层压层固定地且直接地彼此连接。与其中衬套的层压层与内部层压层或外部层压层分离的、具有单件式圆周加强层的构造相比，在根据本专利技术的法兰连接件的情况下，可以保证确定穿透所有层压层。因此，根据本专利技术的法兰连接件具有特别坚固且刚硬的构造。通过在额外获得的安装空间中布设层压件，可以进一步提高衬套的抗抽出性，并且由此产生更高的刚度。由于在加强层内避免了具有薄横截面的区域，所述法兰连接件进一步有助于加强层必须在衬套与外部层压件之间传递显著降低的剪切力，并且因此可以在生产过程中减少至一个所需的功能。此外，加强层的多部分式实施方式的优点在于，加强层的具有较高承载能力的材料可以布设在法兰的高载荷区域中，同时较便宜且较轻的材料可以继续布设在载荷较轻的区域中。就此方面而言，与单部分式实施方式相比，多部分式实施方式一方面提供了更大的优化潜力，另一方面提供了更高的承载能力和进一步增加承载能力的可能性。在法兰连接件的内侧部上使用加强层的优点在于，一方面增加了法兰连接件在衬套区域中的弯曲刚度，并且另一方面在衬套上产生平坦的内部表面。这允许形成内壳的内部层压层被简单地放置，并且在风力涡轮机转子叶片完成之后，例如通过粘合过程，允许诸如结合至转子叶片中的装置、底板或传感器之类的其他部件得以更好地连接从而以0o定位。除了叶片附接件之外，能够布设所公开的法兰连接件，并且在分隔的转子叶片的情况下，能够布设上述转子叶部段。法兰连接件是例如完成的转子叶片的一部分，并且通过例如真空灌注的已知的制造方法制造，从而使上述部件彼此固定且刚性地连接。术语“层压层”表示呈具有一个或多个主纤维方向的织造材料或无纬织物形式的纤维增强复合材料。形成加强层的长形型材由在真空压力下尺寸稳定的材料构成，其用作未固化的层压件的配对物。这些型材通常具有承重特性。尺寸稳定的材料可以是例如芯材料，该芯材料是诸如泡沫塑料之类的不具有纤维的结构材料。替代性地，型材的尺寸稳定的材料也可以是在结构上能够承载载荷并且具有预定的纤维体积含量的坚固的材料，诸如由玻璃纤维或碳纤维增强塑料制成的挤拉成型物(pultrudates)。由于包围衬套的层压件的刚度进一步增加，这允许相对于具有芯材料的基本变体进一步增加衬套抗抽出性。在此处及下文中，表述方式“承载特性”表示型材设计成能够承受在风力涡轮机的运行期间作用在转子叶片上的典型载荷。加强层用于在法兰连接件按预期进行操作期间承受力，特别是压缩力和弯曲力，而且也用于在法兰连接件的制造期间定位衬套。此外，加强层用作配对物或压力部分，用于固结邻接加强层但尚未固化的层压层。根据一个实施方式，两个相邻衬套的附加层压层彼此接触。以与上述类似的方式，这有助于特别紧凑且刚性的连接。根据一个实施方式，间隔元件布置在两个相邻的衬套之间。这有利于定位衬套以用于制造。替代地或附加地，法兰连接件的强度和/或(弯曲)刚度可以例如通过这种间隔元件来改变。间隔元件例如可以由卷成筒形的层压层构成。在该实施方式的情况下，两个相邻衬套的附加层压层通过间隔元件的层压层彼此接触并且在真空灌注期间连接至间隔元件，以形成紧凑的部件。根据一个实施方式，每个长形型材大致形成为三角形的形状。特别地，就横截面而言的三角形型材的尖端指向两个衬套之间的中间空间的方向，同时具有与这些尖端相反的侧部、特别是三角形形状的肢部的型材布置在内部层压层或外部层压层上。三角形形状有助于辅助衬套有效定位。根据一个实施方式，每个长形型材的面向衬套的侧部是弯曲的，因此适合于具有包围的附加层压层的适当衬套的形状。这有助于上述优点和功能。根据一个实施方式，起始于外部层压层的每个长形型材沿朝向内部层压层的方向不突出超过由与相应的型材紧邻的两个衬套的两个纵向轴线所跨越的平面，或者相应地起始于内部层压层的每个长形型材沿朝向外部层压层的方向不突出超过由与相应的型材紧邻的两个衬套的两个纵向轴线所跨越的平面。这有助于前述优点和功能，其中，特别为层压层创造了安装空间。在特别有利的构造中，三角形型材的尖端布置在两个衬套之间距离该平面一定距离处，该距离足够大以使得在法兰连接件的真空灌注期间包围衬套的附加层压层之间可以接触。同时，型材的作为定位辅助的功能不受限制。根据一个实施方式，在内部层压层与外部层压层之间设置附加加强层，该附加加强层由独立的长形型材形成，该长形型材由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮机转子叶片(110)的法兰连接件(128)，所述法兰连接件(128)包括：‑外部层压层(140)，所述外部层压层(140)形成所述法兰连接件(128)的外部表面(141)，‑内部层压层(138)，所述内部层压层(138)形成所述法兰连接件(128)的内部表面(139)，‑加强层(144)，所述加强层(144)布置在所述外部层压层(140)与所述内部层压层(138)之间，其中，‑‑所述加强层(144)由独立的长形型材(148)形成，所述长形型材(148)由尺寸稳定的材料制成，所述长形型材(148)以沿着所述外部层压层(140)彼此相邻并且在所述外部层压层(140)上彼此相距一定距离的方式布置，‑‑彼此相邻地布置的两个长形型材(148)各自在它们之间形成接纳区域(149)，‑多个衬套(142)，所述多个衬套(142)具有内部螺纹，所述多个衬套(142)各自由附加层压层(146)包围，其中，每个衬套(142)布置在位于两个长形型材(148)之间的接纳区域(149)中，使得每个衬套(142)的所述附加层压层(146)至少部分地与所述外部层压层(140)接触。

【技术特征摘要】
2018.05.03 DE 102018110604.11.一种用于风力涡轮机转子叶片(110)的法兰连接件(128)，所述法兰连接件(128)包括：-外部层压层(140)，所述外部层压层(140)形成所述法兰连接件(128)的外部表面(141)，-内部层压层(138)，所述内部层压层(138)形成所述法兰连接件(128)的内部表面(139)，-加强层(144)，所述加强层(144)布置在所述外部层压层(140)与所述内部层压层(138)之间，其中，--所述加强层(144)由独立的长形型材(148)形成，所述长形型材(148)由尺寸稳定的材料制成，所述长形型材(148)以沿着所述外部层压层(140)彼此相邻并且在所述外部层压层(140)上彼此相距一定距离的方式布置，--彼此相邻地布置的两个长形型材(148)各自在它们之间形成接纳区域(149)，-多个衬套(142)，所述多个衬套(142)具有内部螺纹，所述多个衬套(142)各自由附加层压层(146)包围，其中，每个衬套(142)布置在位于两个长形型材(148)之间的接纳区域(149)中，使得每个衬套(142)的所述附加层压层(146)至少部分地与所述外部层压层(140)接触。2.一种用于风力涡轮机转子叶片(110)的法兰连接件(128)，所述法兰连接件(128)包括：-外部层压层(140)，所述外部层压层(140)形成所述法兰连接件(128)的外部表面(141)，-内部层压层(138)，所述内部层压层(138)形成所述法兰连接件(128)的内部表面(139)，-加强层(144)，所述加强层(144)布置在所述外部层压层(140)与所述内部层压层(138)之间，其中，--所述加强层(144)由独立的长形型材(148)形成，所述长形型材(148)由尺寸稳定的材料制成，所述长形型材(148)以沿着所述内部层压层(138)彼此相邻并且在所述内部层压层(138)上彼此相距一定距离的方式布置，--彼此相邻地布置的两个长形型材(148)各自在它们之间形成接纳区域(149)，-多个衬套(142)，所述多个衬套(142)具有内部螺纹，所述多个衬套(142)各自由附加层压层(146)包围，其中，每个衬套(142)布置在位于两个长形型材(148)之间的接纳区域(149)中，使得每个衬套(142)的所述附加层压层(146)至少部分地与所述内部层压层(138)接触。3.根据权利要求1或2所述的法兰连接件(128)，其中，两个相邻的衬套(142)的所述附加层压层(146)彼此接触。4.根据权利要求1或2所述的法兰连接件(128)，其中，在两个相邻的衬套(142)之间布置有间隔元件(162)。5.根据前述权利要求中的任一项所述的法兰连接件(128)，其中，每个长形型材(148)大致形成为三角形的形状。6.根据权利要求5所述的法兰连接件(128)，其中，每个长形型材(148)的面向衬套(142)的侧部(150)是弯曲的，并且因此适应于具有封闭的附加层压层(146)的适当的衬套(142)的形状。7.根据前述权利要求中的任一项所述的法兰连接件(128)，其中，起始于所述外部层压层(140)的每个长形型材(148)沿朝向所述内部层压层(138)的方向不突出超过平面(154)，或者相应地起始于所述内部层压层(138)的每个长形型材(148)沿朝向所述外部层压层(140)的方向不突出超过所述平面(154)，所述平面(154)由紧邻相应的型材(148)的两个衬套(142)的两个纵向轴线跨越而形成。8.根据前述权利要求中的任一项所述的法兰连接件(128)，其中，--在所述内部层压层(138)与所述外部层压层(140)之间设置有附加加强层(160)，所述附加加强层(160)由独立的长形型材(148)形成，所述长形型材(148)由尺寸稳定的材料制成，--所述长形型材(148)沿着所述内部层压层(138)或所述外部层压层(140)中相应的另一者彼此相邻地并且在所述内部层压层(138)或者相应地在所述外部层压层(140)上彼此相距一定距离地布置，--所述附加加强层(160)的彼此相邻地布置的两个长形型材(148)各自在它们之间形成接纳区域(149)，并且--每个衬套(142)布置在所述附加加强层(160)的两个长形型材(148)之间的接纳区域(149...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆·贝伦德·布洛克，耶斯佩尔·霍内曼，
申请(专利权)人：德国恩德能源有限公司，德国恩德布雷德技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE