用于将转子叶片带引入到转子叶片壳中的方法、带模具、转子叶片和风能设施

摘要

本发明涉及用于将转子叶片带引入到用于风能设施的转子叶片的转子叶片壳(4)中的方法、用于制造转子叶片带的带模具(1)、具有这种带的转子叶片以及具有这种转子叶片的风能设施。将至少两个条状的带元件(3)设置在带模具(1)的至少一个基本平坦的带模具面(2)上。在此，至少一个带模具面(2)沿着带模具(1)的与转子叶片纵向轴线对应的纵向方向延伸。将沿着纵向方向设置在至少一个带模具面(2)上的带元件(3)彼此连接成转子叶片带。将彼此连接的带元件(3)从带模具(1)中取出、引入到转子叶片壳(4)中并与转子叶片壳(4)连接。

说明书

技术领域

本发明涉及用于将转子叶片带引入到用于风能设施的转子叶片的转子叶片壳中的方法、用于制造用于风能设施的转子叶片的转子叶片带的带模具、具有这种带的转子叶片以及具有这种转子叶片的风能设施。

背景技术

用于风能设施的转子叶片通常由两个彼此分开制造的转子叶片壳组装成。在转子叶片的内部可以设置有一个或多个带，所述带基本上沿着转子叶片的纵向轴线从转子叶片根部延伸至转子叶片尖部，并且带来额外的稳定性或影响转子叶片的弹性性能。

在制造这种转子叶片时，通常将预生产的、条状的带部件松散地放置到所提供的转子叶片壳中，必要情况下通过施加真空将其压到转子叶片壳上并且例如借助树脂灌注固定在转子叶片壳上。由于转子叶片壳的弯曲，在压紧时会发生带部件的断裂。但是即使不发生断裂，结合的带以及因此可能整个转子叶片都处于应力状态下。

发明内容

本发明的目的在于，提出用于将转子叶片带改进地引入到转子叶片壳中的方法、用于制造转子叶片带的带模具、转子叶片以及相应的风能设施。本发明的目的特别在于，提高转子叶片壳和转子叶片带复合件的稳定性和/或减小转子叶片带中的应力。

所述目的通过根据独立权利要求的用于将转子叶片带引入到转子叶片壳中的方法、转子叶片以及风能设施得以解决。

根据本发明的第一方面，在用于将转子叶片带引入到用于风能设施的具有从转子叶片根部延伸到转子叶片尖部的转子叶片纵向轴线的转子叶片的转子叶片壳中的方法中，将至少两个条状带元件特别是彼此重叠和/或彼此并排地设置在带模具的至少一个基本上平坦的带模具面上。在此，至少一个带模具面沿着带模具的与转子叶片纵向轴线相对应的纵向方向延伸。将沿着纵向方向设置在至少一个带模具面上的带元件彼此连接成转子叶片带。将彼此连接的带元件从带模具中取出、引入到转子叶片壳中并与转子叶片壳连接。

根据本发明的第二方面，用于制造用于风能设施的转子叶片的转子叶片带的带模具具有至少两个基本上平坦的用于容纳至少两个条状的带元件的带模具面。至少两个带模具面沿着带模具的纵向方向延伸，该纵向方向与转子叶片的从转子叶片根部延伸到转子叶片尖部的转子叶片纵向轴线相对应并在带模具的垂直于纵向方向延伸的横向方向上彼此并排并在横向方向上相对彼此倾斜。

根据本发明的第三方面，用于风能设施的转子叶片具有至少一个转子叶片壳，利用根据本发明第一方面的方法和/或通过使用根据本发明第二方面的带模具制造的转子叶片带被引入到该转子叶片壳中。

根据本发明的第四方面，风能设施具有至少一个根据本发明第三方面的转子叶片。

本发明的优选方面基于以下手段：转子叶片带的例如借助挤拉成型方法预生产的条状带元件首先不设置在转子叶片壳中，而是在引入到转子叶片壳之前已经设置在带模具中并在那里连接成转子叶片带。在此使用的带模具具有一个或多个平坦的带模具面，条状的带元件可以特别是对应其在转子叶片壳中的期望设置例如沿着与转子叶片纵向轴线相对应的纵向方向放置在这所述带模具面上。基于已连接的带元件相对单个带元件的抗弯刚度提高的抗弯刚度可能的是：避免或至少减小在将带与转子叶片壳连接时的应力。此外，由此还可以增加彼此连接的带元件抵抗例如由施加真空产生的变形的阻力。

在此例如可能的是：将两个或更多个必要情况下不同长度的条状的带元件彼此重叠地设置、例如堆叠在唯一的带模具面上、例如借助树脂灌注将其彼此连接并且随后从带模具中取出并置入到转子叶片壳中。这例如当带元件已经具有对应转子叶片带的期望宽度的宽度时是有利的。

可选地或附加地也可能的是：将两个或更多个特别是相同长度的条状的带元件彼此并排地设置在两个或更多个彼此并排的带模具面上。这例如当转子叶片带的期望的宽度大于单个带元件的宽度时是有利。

转子叶片带在此可以由相同类型亦或由不同类型的带元件组装成。优选地，带元件是借助挤拉成型方法制造的纤维复合件(所谓的拉挤成型物)、例如碳复合件。然而带元件可以由加强元件构成，这些加强元件优选以夹层结构获得并且例如具有由泡沫材料或轻木制成的被覆盖层包围的芯层。这种加强元件在带模具中例如可以设置在挤拉的纤维复合件上、下或之间并与这些纤维复合件连接成转子叶片带。特别有利的是，将这种加强元件在带模具的与转子叶片尖部相对应的区域中设置在仅一个挤拉的纤维复合件上，以便提高转子叶片带在转子叶片的叶片尖部上的抗弯刚度。

根据本发明的方法还具有的优点是，可以使用技术上能够简单生产的和/或特别经济的带元件来在带模具中组装转子带。例如可以想到的是，使用具有如下横截面的带元件，使得这些带元件由于其可变形性而不适于或至少不利于分开置入到转子叶片壳中。除了减轻总重量之外，这还能够实现在生产带元件以及因此生产转子叶片带中的高精度。此外，带具有这种转子叶片带的转子叶片的转子叶片壳可以承受更高的热和/或机械载荷。

总体而言，通过本发明改进了转子叶片带到转子叶片壳中的引入。特别是通过本发明可以提高转子叶片壳和转子叶片带复合件的稳定性、特别是可以减小转子叶片带中的应力。

在优选的实施方式中，将条状的带元件中的至少两个彼此并排地设置在至少两个基本上平坦的带模具面上，这些带模具面在垂直于纵向方向延伸的横向方向上相对彼此倾斜。在此，带模具面相对彼此的倾斜度优选与转子叶片壳相对垂直于转子叶片纵向轴线延伸的转子叶片横向轴线的曲率匹配。以该方式，转子叶片带可以由特别是具有矩形横截面的条状的带元件制造，该转子叶片带具有至少由相对彼此倾斜的带模具面接近的曲率。以此方式可以减小在将已连接的带元件置入到转子叶片壳中时在已连接的带元件与转子叶片壳之间构成的空腔，从而例如提高转子叶片的稳定性和/或为了填充该空腔以及将已连接的带元件可靠地与转子叶片壳连接而需要更少的树脂。

在另一优选的实施方式中，将至少两个条状的带元件设置在带模具的由至少两个相对彼此倾斜的带模具面构成的表面上，该表面在垂直于纵向方向的横截面中遵循多边形曲线，该多边形曲线模仿或接近转子叶片壳相对垂直于转子叶片纵向轴线的转子叶片横向轴线的曲率。这种与转子叶片壳的曲率相对应的多边形曲线可以例如借助数学优化方法、例如由转子叶片的模型容易地确定。多边形曲线的连接线段在此以优选的方式与转子叶片壳的区段相对应，其中，每个连接线段分别基本上平行于、然而至少相切于相应区段中的转子叶片壳延伸。

因此，转子叶片带可以特别是针对其带元件的预定宽度最优地适配转子叶片壳的曲率，从而在置入到转子叶片壳中时在转子叶片带中不产生任何应力。

在另一优选的实施方式中，将至少两个条状的带元件在带模具中通过树脂灌注彼此连接，并且在至少部分地硬化树脂之后将其从带模具中取出并引入到转子叶片壳中。由此可以确保的是，带元件在引入到转子叶片壳中时保持期望的、特别是与转子叶片壳的曲率相对应的设置，即，例如可靠地防止打滑。

这还具有的优点是，引入到转子叶片壳中的转子叶片带的抗弯刚度相对单个引入的带元件提高。因此例如也可以降低转子叶片带在引入到转子叶片壳中时无意变形的风险。

在另一优选的实施方式中，将可变形填充材料置入到转子叶片壳中。将彼此连接的带元件在此放置在可变形填充材料上。可变形填充材料特别可以构造为可压缩的、例如由泡沫材料制成。由此可以防止的是：在将由彼此连接的带元件制造的转子叶片带与转子叶片壳连接时所使用的树脂侵入构成在带元件与转子叶片壳之间的空腔中。由此除了节省材料之外还提供了的可能性是：影响转子叶片带和转子叶片壳复合件的弹性性能。

可选地，可变形填充材料也可以构造为纤维材料。在将彼此连接的带元件与转子叶片壳连接时，纤维材料在此优选用树脂浸渍。由此可以用纤维增强塑料代替纯树脂来建立连接，使得连接变得更牢固和更持久。

在另一优选的实施形式中，至少两个条状的带元件中的至少一个是加强元件，该加强元件与至少一个另外的带元件共同设置在带模具的至少一个带模具面上并连接成转子叶片带。例如，芯材料和覆盖层可以以此方式嵌入到转子叶片带中，以便能够实现转子叶片带的具有特别高的抗弯刚度的夹层状构造。加强元件在此特别可以设置在带元件的如下区域中，在这些区域中转子叶片带仅由带元件中的唯一带元件构成，例如，在彼此并排设置的带元件的情况下或者如果多个不同长度的带元件彼此重叠设置，则在带元件的端部区域中。

在另一优选的实施方式中，设置在至少一个带模具面上的条状的带元件具有大致矩形的横截面，该横截面具有在2mm至6mm之间的厚度和/或50mm至300mm之间的宽度。这种例如借助挤拉成型方法制造的带元件是特别经济的。同时，具有这种横截面的带元件已经可以具有如下的抗弯刚度，该抗弯刚度在多个这种带元件被在带模具中连接时累积成总刚度，该总刚度自身通过由引入到转子叶片壳中引起的预应力阻止了另外的热载荷和/或机械负荷的影响。

在另一种优选的实施方式中，带模具以以下方式构造：该带模具的由相对彼此倾斜的带模具面构成的表面在垂直于纵向方向的横截面中遵循多边形曲线，该多边形曲线模仿或接近转子叶片的转子叶片壳相对垂直于转子叶片纵向轴线的转子叶片横向轴线的曲率。这种与转子叶片壳的曲率相对应的多边形曲线可以例如借助数学优化方法、例如由转子叶片的模型容易地确定。多边形曲线的连接线段在此以优选的方式与转子叶片壳的区段相对应，其中，每个连接线段分别基本上平行于、然而至少相切于相应区段中的转子叶片壳延伸。

因此，带模具允许制造如下的转子叶片带，该转子叶片带特别是针对其带元件的预定宽度最优地适配转子叶片壳的曲率，从而在置入到转子叶片壳中时在转子叶片带中不产生任何应力。

附图说明

本发明的其它优点、特征和应用可能性从以下结合附图的描述中得出。附图中：

图1示出了用于制造用于风能设施的转子叶片的转子叶片带的带模具的示例的横剖视图；

图2示出了转子叶片壳的示例，由彼此连接的带元件制成的转子叶片带被引入到该转子叶片壳中。

具体实施方式

图1示出了用于制造用于风能设施的转子叶片的转子叶片带的带模具1的示例沿着带模具1的横向方向Q的横剖视图。带模具1在横向方向Q上具有三个并排的、基本上平坦的带模具面2。带模具面2中的每一个在此设置为用于容纳和/或支撑转子叶片带的条状的带元件3。放置在带模具面2上的带元件3在此沿着带模具1的纵向方向延伸，该纵向方向垂直于横向方向Q并因此垂直于附图平面延伸。该纵向方向与从转子叶片根部延伸直至转子叶片尖部的转子叶片纵向轴线相对应，使得设置在带模具面2上的带元件3可以彼此连接、从带模具1中取出并且作为转子叶片带沿着转子叶片纵向轴线设置在转子叶片中。

带模具面2在此例如由带模具1的根据带模具面2分段的表面构成。带模具面2相对彼此倾斜，因而所示横剖视图中的表面遵循多边形曲线，该多边形曲线模仿或接近转子叶片的或转子叶片的转子叶片壳的沿着垂直于转子叶片纵向轴线的转子叶片横向轴线的曲率。因此，带模具1实现带元件3的与转子叶片的曲率相对应的设置，使得在带模具1中例如通过树脂灌注而彼此连接的带元件3不必为了适配转子叶片的形状而变形并因此承受应力。

图2示出了转子叶片的转子叶片壳4的示例，由三个特别是通过使用图1所示的带模具而彼此连接的带元件3制成的转子叶片带被引入到该转子叶片壳中。带元件3的设置在此基本上对应转子叶片壳4的曲率，使得带元件3基本上没有应力。带元件3中的应力还可以通过以下方式减小，即，将另外的带元件3或另外的加强材料堆叠到三个带元件3上(未示出)并与这些带元件连接，因为以此方式提高了抗弯刚度。

转子叶片壳4在转子叶片模具5中制造，该转子叶片模具具有上侧，该上侧的形状限定了转子叶片壳沿着从转子叶片前缘(凸耳)延伸直至转子叶片后缘的转子叶片横向轴线q的曲率。

在彼此连接的带元件3与转子叶片壳4之间设置有可变形填充材料6，该可变形填充材料适配转子叶片壳4和/或彼此连接的带元件3沿转子叶片横向轴线q的方向的形状。可变形填充材料6特别填充了在彼此连接的带元件3与转子叶片壳4之间的空隙，该空隙的产生是由于彼此并排设置并彼此倾斜的带元件3所模仿的曲率仅接近转子叶片壳4的实际的曲率。

彼此连接的带元件3优选借助树脂灌注而与转子叶片壳4连接。在这种情况下，可变形填充材料6用树脂浸渍并且在带元件3与转子叶片壳4之间的空隙中构成牢固的纤维增强塑料。