首页 / 专利库 / 涡轮机 / 涡轮 / 整体叶盘 / 转子叶片 / 转子叶片连接头

转子叶片连接头

阅读:839发布:2020-05-13

专利汇可以提供转子叶片连接头专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且介绍了一种 风 能 设备(1)的 转子 叶片 连接头(17),其用于将 转子叶片 (5)与一个连接装置(14)连接,该转子叶片连接头包括横销(20,20′)和连接机构(13,21),它们可以相互作用连接起来,其中该连接机构(13,21)限定一个纵轴线(18)。转子叶片连接头(17)的特征在于,横销(20,20′)在连接机构(13,21)的纵轴线(18)的方向上具有比在纵轴线(18)的横向上更高的弯曲刚性。,下面是转子叶片连接头专利的具体信息内容。

1.转子叶片连接头(17),尤其是能设备(1)的转子叶片连接头,其 用于将转子叶片(5)与一个连接装置(14)连接,该转子叶片连接头包括横 销(20,20′)和连接机构(13,21),它们可以相互地作用连接起来,其中 该连接机构(13,21)限定一个纵轴线(18),其特征在于,横销(20,20′) 在连接机构(13,21)的纵轴线(18)的方向上具有比在纵轴线(18)的横向上 更高的弯曲刚性。
2.按照权利要求1所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,横销 (20,20′)在连接机构(13,21)的纵轴线(18)的方向上具有比在连接机构 (13,21)的纵轴线(18)的方向的横向上更大的伸展。
3.按照权利要求2所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,横销 (20,20′)的横截面是具有倒圆的棱边的矩形。
4.按照权利要求2所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,横销 (20,20′)的横截面是椭圆形,卵形,部分椭圆形或部分卵形。
5.按照权利要求2所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,横销 (20,20′)在横截面上构造成具有倒圆的棱边的双T形或骨头形。
6.尤其是按照权利要求1至5之一所述的尤其是风能设备(1)的转子 叶片连接头(17),其用于将转子叶片(5)与一个连接装置(4)相连接,该连 接头包括多个横销(20,20′),它们可以分别与一个连接机构(13,21)作 用连接,其特征在于,横销(20,20′)布置在至少两排(33,34)中,其中 至少一个第一排(33)比至少一个第二排(34)布置得更靠近转子叶片(5)的 叶片根部侧的末端(19)。
7.按照权利要求6所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,该排 (33,34)围绕转子叶片的叶片根部(6)的周面布置(5)。
8.按照权利要求6或7所述的转子叶片连接头(17),其特征在于, 与连接机构(13,21)d与布置在第一排(33)中的横销(20)的作用连接相比 较,连接机构(13,21)d与布置在第二排(34)中的横销(20′)的作用连接设 计得较软。
9.按照权利要求6至8中之一所述的转子叶片连接头(17),其特征 在于,连接机构(13,21)是至少部分地不同长度的。
10.按照权利要求8所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,与第 一排(33)配属的连接机构(13,21)比与第二排(34)配属的连接机构(13,21) 短。
11.按照权利要求6至10中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,连接机构(13,21)至少部分地是不同厚度的。
12.按照权利要求11所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,与 第一排(33)横销(20)配属的连接机构(13,21)比与第二排(34)横销(20′)配 属的连接机构(13,21)厚。
13.尤其是按照权利要求1至12中之一所述的尤其是用于风能设备 (1)的转子叶片连接头(17),其用于将转子叶片(5)与一个连接装置(16)相 连接,该连接头包括横销(20,20′)和连接机构(13,21),它们可以相互 作用连接,其特征在于,横销(20,20′)被转子叶片(5)完全包封。
14.按照权利要求13所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,横 销(20,20’)的与转子叶片(5)的外表面(36)和内表面(35)面对着的侧面 (37,37′)由一种在转子叶片(5)中使用的材料(27,27′),尤其是由至少一 个层合材料层(27,27′)包封。
15.按照权利要求14所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,该 至少一个层合材料层(27,27′)通过一个或多个加强材料层(32),尤其是 金属层(32),加强。
16.按照权利要求14或15所述的转子叶片连接头(17),其特征在于, 在一个35m至55m长的转子叶片(5)情况下,横销(20,20’)的与转子叶 片(5)的外表面(36)和内表面(35)面对着的侧面(37,37′)用一个5mm至 20mm,尤其是10mm至15mm的材料厚度包封。
17.按照权利要求13至16中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,用于包封的材料(27,27′)在插入转子叶片(5)中的横销(20,20’) 的的区域的大的范围上伸展。
18.按照权利要求13至17中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,横销(20,20′)在至少一个面对着转子叶片(5)的内表面(35)和/或 外表面(36)的侧面(37,37′)上具有开口(28),在该开口中可以形状配合连 接地和/或摩擦配合连接地至少间接地插入一个工具。
19.按照权利要求18所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,该 开口(28)是盲孔,其中设有螺纹(24′)。
20.尤其是按照权利要求1至19中之一所述的尤其是用于风能设备 (1)的转子叶片连接头(17),其用于将转子叶片(5)与一个连接装置(4)相连 接,该连接头包括与连接机构(13,21)作用连接的横销(20,20′),其中 至少该连接机构(13,21)被预张紧,其特征在于,转子叶片(5)的材料 (30-32)至少在横销(20,20’)的区域中包括一种结构,该结构由纤维加强 的塑料层(31)和由一种包括金属的加强材料(32)构成的层构成。
21.按照权利要求20所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,所 述区域延伸到这样的区域上,在该区域中由于预紧力的原因而使一个力 作用到转子叶片(5)的材料(30-32)上。
22.按照权利要求20或21所述的转子叶片连接头(17),其特征在于, 所述区域延伸到转子叶片根部(6)的区域上。
23.按照权利要求20至22中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,在一个过渡区域(40)中,为了使转子叶片根部(6)的结构与转子 叶片(5,29)的结构相匹配,至少部分地从层到层地,尤其是连续地将由 加强材料(32)构成的层(32)延长到转子叶片顶尖(41)。
24.按照权利要求20至23中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,加强材料(32)是金属。
25.按照权利要求24所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,该 金属以膜(32)或网的形式呈现。
26.按照权利要求25所述的转子叶片连接头(17),其特征在于,膜(32) 的厚度在0.1mm至0.8mm之间,尤其是在0.15mm至0.5mm之间,尤 其是在0.2mm和0.3mm之间。
27.按照权利要求20至26中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,纤维加强的塑料层(31)的厚度在0.2mm和1mm之间,尤其是 在0.4mm和0.9mm之间,尤其是在0.6mm和0.7mm之间。
28.按照权利要求20至27中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,至少一部分纤维加强的塑料层(31)具有单向定向的纤维,其在 转子叶片(5)的纵轴向上定向。
29.按照权利要求1至28中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,连接机构(13,21)的纵轴线(18)基本上与转子叶片壁(5)的中轴 线(18)对齐,尤其是与该中轴线在一个平面中。
30.按照权利要求1至29中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,连接机构(13,21)包括螺钉(13,21),尤其是伸缩杆螺钉(21)。
31.按照权利要求1至30中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,设有多个连接机构(13,21),它们分别与至少一个横销(20,20′) 作用连接。
32.按照权利要求1至31中之一所述的转子叶片连接头(17),其特 征在于,该作用连接产生预紧力。
33.风能设备(1)的转子(4,5),其包括至少一个转子叶片(5),一个转 子毂(4)和至少一个按照权利要求1至33中之一所述的转子叶片连接头 (17)。
34.包括按照权利要求1至32中之一所述的转子叶片连接头(17)的 风能设备(1)的使用。

说明书全文

发明涉及一种尤其是能设备的转子叶片连接头,其用于将转子 叶片与一个连接装置连接,包括可以相互作用连接的横销和连接机构, 其中连接机构限定一个纵轴线。

此外本发明涉及一种具有多个横销的转子叶片连接头,该横销可以 分别与一个连接机构作用连接。此外本发明涉及一种转子叶片连接头, 其包括与连接机构作用连接的横销,其中至少该连接机构是预张紧的。

用于将转子叶片与一个连接装置连接转子叶片连接头的例如由 WO01/42647A2已知。在此处尤其是使用通过孔进入转子毂中的螺钉, 该螺钉拧入横销中和用螺母预张紧。这种转子叶片连接头可以简单和可 靠地实现。但是这种转子叶片连接头具有基本上三个相互竞争的边缘条 件,即横销的或横螺栓的强度,孔内侧面,即尤其是横销在转子叶片中 的表面压,和转子叶片壳的强度或剩余强度,其由于设置用于安置横 销的孔而产生的穿孔而与没有开孔的叶片壳相比较是减小的。由于这些 边缘条件,横销在这种转子叶片连接头中仅仅可以非常有限地紧密组 装,从而与其它的叶片连接头相比较,例如粘合的法兰或粘合的插入件, 其在EP1486415A1和DE529618525U1中公开,转子叶片连接头需要更 大的总直径,用于安置预定数量的叶片螺钉或需要明显更厚的壁厚。

本发明的任务是提供可以替代的转子叶片连接头,它们可以实现一 种将转子叶片与连接装置相连接的可靠的转子叶片连接头,其中在尽可 能少的材料消耗下或在叶片壳的尽可能小的厚度下即使在大的转子叶 片中也可以实现足够稳固的连接。

该任务通过一种尤其是风能设备的转子叶片连接头解决,其用于将 转子叶片与一个连接装置相连接,其包括可以相互作用连接的横销和连 接机构,其中连接机构限定一个纵轴线,其进一步构造成使得横销在连 接机构的纵轴线方向上具有比在纵轴线的横向上更高的弯曲刚度

通过该按照本发明的措施,与一种圆的横销相比较可以减小该横销 的宽度,从而在转子叶片的叶片壳中设置的用于安置横销的孔可以较小 地实现,由此减小穿孔的问题或过度的穿孔和由此可以设置较大密度的 横销。

在本发明的范围内,术语连接装置包括尤其是变节距轴承 (Pitchlager),转子毂或一般的连接构件。优选地,横销在连接机构的 纵轴线方向上具有比在连接机构的纵轴线的横向上更大的伸展。转子叶 片连接头的这种优选构造可以特别简单地实现。在本发明的范围内,在 连接机构的纵轴线方向上的伸展也称为高度。

优选横销在横截面上构造成具有倒圆的棱边的矩形。通过该措施可 以实现一种特别稳定的横销。当横销在横截面上为椭圆形地,卵形地, 部分椭圆形地或部分卵形地构造时,要考虑的问题是,包围横销的材料, 尤其是玻璃纤维加强的塑料,与制造横销的材料,如例如金属,相比较, 是明显较软的。在横销的横截面是一种尤其是部分地,卵形的或优选是 椭圆形的形状情况下,在处于运行中的转子叶片连接头情况下或在预张 紧的连接的情况下挤压到包围的材料上的力将非常均匀地分布在包围 横销的材料中。

优选地,横销在横截面上是具有倒圆的棱边的双T形的构造或骨祥 地(knochenfoermig)进行构造。由此得到一种节省材料的横销构造,其尽 管如此仍然制造地足够稳定。

该任务此外通过一种尤其是风能设备的转子叶片连接头解决,它尤 其实现了前述转子叶片连接头的特征,用于将转子叶片与一个连接装置 相连接,其包括多个可以分别与一个连接机构作用连接的横销,其中横 销布置在至少两排中,其中至少一个第一排比至少一个第二排更靠近转 子叶片的叶片根部侧的末端布置。通过该措施也可以提高用于转子叶片 连接的横销和连接机构的密度,从而保证可靠的转子叶片连接。

当优选将这些排围绕转子叶片的叶片根部的周面布置时,则得到一 种特别可靠的转子叶片连接头。

当连接机构与布置在第二排中的横销的作用连接比连接机构与布 置在第一排中的横销的作用连接较软地设计时,在转子叶片连接头中可 以将力均匀地分布到包围横销的材料和横销上。

这可以尤其是这样地实现,即连接机构至少部分地是不同长度的。 优选地,与第一排配属的连接机构比与第二排配属的连接机构较短。在 一个特别优选的实施例中,连接机构至少部分地是不同厚度的。这可以 这样地实现,即连接机构部分地在一些区域中在长度上分布地具有不同 的厚度或者连接机构相互间具有不同的厚度或者是前述这两种变型的 组合。优选地,与第一排横销配属的连接机构比与第二排横销配属的连 接机构较厚。与连接机构与布置在第一排中的横销的作用连接相比较, 由此实现连接机构d与布置在第二排中的横销的一种较软的连接。

该任务此外通过一种尤其是用于风能设备的转子叶片连接头解决, 它尤其是至少部分地实现了按照本发明的转子叶片连接头的上述特性, 其用于将转子叶片与连接装置相连接,其包括可以喜欢作用连接的横销 和连接机构,其中转子叶片连接头被这样地改进,即横销被转子叶片完 全包封。在该按照本发明的措施中,完全包封或蒙住横销的材料,也用 于提高转子叶片在横销的区域中的稳定性,由此可以在设置横销的区域 中提高横销的密度。当通过一种在转子叶片中使用的材料包封横销的外 表面和与转子叶片的内表面对着的侧面时,尤其是通过至少一个层合材 料层进行时,则可以实现横销的一种特别简单和有效的包封。层合材料 层构成于或包括优选纤维加强的塑料。也可以设置多个层合材料层。优 选至少一个层合材料层通过一个或多个加强材料层,尤其是金属层,加 强。

优选地,在35m至55m长的转子叶片情况下,横销的与转子叶片 的外表面和内表面面对着的侧面用5mm至20mm,尤其是10mm至 15mm的材料厚度包封。

优选地,用于包封的材料大大地超过插入转子叶片中的横销的区域 延伸。此时用于包封的材料尽可能相关联地例如通过一个或多个由纤维 加强的塑料构成的连续的层和/或一个或多个连续的加强材料层构造。

当横销在对着转子叶片的内表面和/或外表面的至少一侧上具有开 口,一个工具可以形状配合连接地和/或摩擦力配合连接地至少间接地插 入到该开口中,当横销损坏时,该横销可以相当容易地更换。优选地, 为此该是其中设有螺纹盲孔

该任务此外通过一种尤其是用于风能设备的转子叶片连接头解决, 它尤其是至少部分地具有按照本发明的转子叶片连接头的前述特征,其 用于将转子叶片与连接装置连接,其包括与连接机构作用连接的横销, 其中至少该连接机构是预张紧的,其被这样地改进,即转子叶片的材料 至少横销的区域中包括一种结构,该结构由纤维加强的塑料层和由包括 金属的加强材料的层构成。

通过使用包括金属的加强材料,其尤其是可以只由金属构成,在可 以比较的厚度下与只是纤维加强的塑料层相比较,总的结构的压力强度 得到提高。该提高优选为至少30%。尤其是由纤维加强的塑料层和由包 括金属的加强材料层构成的该使用的结构的孔内侧面强度相对于只由 纤维加强的塑料层构成的结构的孔内侧面强度得到明显的提高,由此尤 其是用于连接的横销的直径或整个叶片连接头的壁厚可以被减小,由此 也可以提高在转子叶片连接头中的横销或连接机构的密度。

优选地,转子叶片的材料包括一种由纤维加强的塑料层和包括金属 的加强材料层构成的结构所处于的区域延伸到其中由于预紧力使一个 力作用到转子叶片的材料上的区域上。优选该区域延伸到转子叶片根部 的区域上。

在按照本发明的转子叶片连接头的一个特别优选的实施例中,在一 个过渡区域中为了使转子叶片根部的结构与转子叶片的结构相匹配设 有一个至少部分地从层到层的,尤其是连续的由加强材料构成的层向转 子叶片顶尖的延长部分。也可以部分地包括一个从层到层的层延长部 分,使得两个相继的末端层也可以同样长或多个相继的层也可以是同样 长的。但是应该在大的程度上保证,从层到层不会部分地出现长度的减 小,和然后又延长这些层。

优选地,加强材料是金属或只由金属构成。优选地,金属呈现为膜 或网,其中膜尤其是理解为面状的材料而网理解为由金属构成的被连接 的棒材或被连接的纤维或具有孔的金属板。

优选地,膜的厚度在0.1mm至0.8mm之间。尤其是在0.15mm至 0.5mm之间,尤其是在0.2mm和0.3mm之间。

优选地,纤维加强的塑料层的厚度在0.2mm和1mm之间,尤其是 在0.4mm和0.9mm之间,尤其是在0.6mm和0.7mm之间。

为了能够在纤维加强的塑料层中按照负荷分布纤维,优选规定,至 少一部分纤维加强的塑料层具有单向定向的纤维,其在转子叶片的纵轴 向上定向。

当连接机构的纵轴线基本上与转子叶片壁的中轴线对齐,尤其是与 其位于一个平面中时,可以实现一种非常稳定的转子叶片连接头。

优选地,连接机构包括螺钉,尤其是伸缩杆螺钉。在本发明的范围 中,螺钉应理解为也包括与螺母组合的螺栓,其中螺栓至少部分地设有 一个螺纹或多个螺纹。连接机构也可以包括一种铆钉连接或其它类型的 连接,例如一种形状配合连接和/或力传递配合连接。优选地,设置多个 连接机构,它们各与至少一个横销作用连接。优选地,该作用连接产生 预紧力。

通过按照本发明的转子叶片连接头尤其是能够保证一种具有横销 的可靠的转子叶片连接头,它具有与已知的转子叶片连接头可以比较的 或更小的直径。

优选地,风能设备的转子包括至少一个转子叶片,一个转子毂和至 少一个按照本发明的前述描述的转子叶片连接头。

优选地使用具有前述描述的转子叶片连接头的风能设备。

本发明以下在不限制总的发明构思的情况下依据实施例在参照附 图下进行描述,其中关于所有在文字中没有详细描述的本发明的细节将 明确地参阅附图。附图示出:

图1是按照现有技术的风能设备的示意三维视图,

图2是图1的风能设备的一个局部的示意三维视图,

图3是按照现有技术的图2的一个局部的示意视图,

图4是一个按照本发明的转子叶片连接头的一个示意部分剖视图,

图5是一个按照本发明的横销的一个示意剖视图,

图6是另一个按照本发明的横销的一个示意剖视图,

图7是再一个按照本发明的横销的一个示意剖视图,

图8是叶片根部的一部分的一个示意俯视图,

图9是一个按照本发明的转子叶片连接头的一个示意剖视图,

图10是一个按照本发明的转子叶片连接头的一个示意剖视图和

图11是一个按照本发明的转子叶片连接头的另一个示意剖视图。

在下面的附图中各相同的或相同类型的元件部件或相应的部分件 配有相同的附图标记,从而省去相应的重复介绍。

图1示出一个按照现有技术的风能设备1的一个示意的三维视图。 风能设备1包括其上安装有塔头3的塔2,塔头通常具有一个没有示出 的发电机。此外示出了转子毂4,在该转子毂上一些转子叶片5在叶片 根部6处与转子毂4连接。此外示意地示出转子叶片连接头17和转子 叶片顶尖41,它们将用于解释下面的附图。

图2示出了现有技术的图1中的风能设备1的一部分的一个示意的 三维视图。转子毂4可以通过没有示出的螺钉连接,该螺钉连接可以通 过法兰孔9和孔12设置,通过法兰11和发电机轴10与一个发电机连 接。为了能够进行相应的连接,在转子毂4中设置了开口7和8。转子 叶片5在叶片根部6处与转子毂4连接。为了进行连接,设置了按照图 3的螺钉13,横销14和螺母15,其中在对应的材料中设有相应的孔16 或钻孔,以便能够实现连接。为了拧紧螺母15在转子毂4中设有相应 的开口7和8。通过拧紧螺母15产生一个预张紧力。

图4示出了按照本发明的转子叶片连接头17的一个示意剖视图。 在叶片根部的壁22中装有横销20,它具有比宽度B大的高度h。示出 的深度t/2对应于横销20的实际的深度t的一半,因为在图4中涉及的 是一个沿着大约该一半通过壁22的材料的剖视图。横销20具有一种横 截面,它在该实施例中是椭圆形的。对于包含在壁22的材料中的层合 材料而言,椭圆形对于用于吸收在预张紧力下的相应的力是最佳的形 状,其中的预张紧力是由于将螺钉21或叶片螺钉21拧入设置在横销20 中的螺纹24形成的。其不仅可以是具有在两个末端上设有螺纹的销子 或螺钉的一种变型而且也可以是具有一个螺钉21的一种变型。但是在 图4中设置的是螺钉变型。为了横销20或横螺钉的稳定性,横截面为 优选具有倒圆的棱边的矩形或八边形或软的双T形是优选的形状。为了 制造,较简单的或优选的是在壁22中设置一种长孔,用于将在图5中 以横剖图示意示出的横销20插入。图4和5的横销20具有一个带螺纹 的盲孔25。

对于一个45m长的转子叶片,横销20的的总长度Lges或高度h优 选为大约2.5 x 宽度B。

宽度B优选在1.5至1.7x螺钉螺纹的尺寸的范围中,因此对于一个 M30螺钉来说是45mm至50mm。螺纹的位置大约在横销20或螺钉的 中部。尽管具有相应的横截面损失,但是相对较大的自由钻孔还是有利 的,因为在承受拉应力的钻孔边缘上的局部负荷由此下降,其对寿命产 生有利的影响。应该选择一种高的材料品质,以便在小的拧入深度下就 足够了。有利的是也可以使承受拉应力的钻孔边缘具有保留的压力内应 力。这例如可以通过喷丸或预延伸或类似方式实施。由此也提高了横销 20的寿命。此外可以规定,通过特殊的螺纹形式,如例如锯齿形螺纹, 减小欲使螺纹扩展的径向力。此外可以规定,使螺钉或螺栓或螺纹销具 有伸缩杆和/或必要时在横螺栓或横销部位中具有细螺纹。

在与螺母42装配的螺纹连接的区域中,因而在现场困难条件下进 行螺纹连接的情况下,优选设有调节螺纹。横截面可以入在图4中那样 构造成椭圆形,其可以在层合材料横截面中形成优化的应力。横销20 的位置应该优选尽可能紧靠近叶片根部地设置。壁22中的层合材料壁 厚应该在2 x 宽度B至3 x 宽度B的范围中,x是乘法运算符。为了更 清楚起见,还示出了叶片根部的叶片根部侧末端19和伸缩杆螺栓21的 纵轴线18。

图5的横销20的优选的实施形式是这样构造的,即B在45mm的 范围,总高度Lges在大约110mm范围,其中采用一种螺纹M27和盲孔 的直径D在下部区域中为大约32mm,h1为大约30mm和h2为大约 30mm。在h2的区域中也设有螺纹24和h3为大约15mm。因此得到的层 合材料厚度优选为100mm。因此总深度t为大约100mm。

一种可替代的横销20在图6中示出。它是一个部分椭圆形的横销, 它具有一个贯通钻孔26或通孔26。此处规定钻孔的直径尽可能地小, 以获得最大的横截面面积B x t-π/4 x D2。宽度B可以在按照图5的实施例 的范围内。总高度Lges优选大于2.5 x 宽度B。此外在通孔26上方设置 一个带螺纹24的螺母15。螺母24可以与横销20连接。此外可以设置 一些形状配合连接的元件,以便于在装配时螺钉拧入螺母15的螺纹24 中。

此外在图7中示出横销20的另一个实施形式的示意剖视图。在该 实施例中,通孔26在上部区域中具有螺纹24。通过横销20的长形的形 状,在转子叶片连接头中形成一种较高的阻力力矩,由此横销可以构造 得比现有技术的更细。

在图8中示出按照本发明的叶片根部6的一部分的一个示意俯视 图。在此处图中忽略了设置在叶片根部中的弯曲部分或倒圆部分。设有 两排33和34横销20,20′,它们可以通过相应的孔12,12′与连接螺 钉连接,从而可以实现叶片根部6与例如一个转子毂或一个连接法兰之 间的相应的预张紧。转子毂或连接法兰在图8中没有示出。在现有技术 中是这样的,即一些横销和螺钉的连接副,其都设置在惟一的一排中, 处于与叶片法兰或叶片根部侧的末端10相同的间距上。连接副的数量 由轴向螺栓或横销20,20’的螺纹直径和施加的负荷确定。在增大的叶 片长度情况下,负荷增大,由此在横销中的弯曲力矩增大,因此横销必 须变得更厚。由于该原因,只有几个横销可以布置在叶片根部6的周面 上,由此作用到单个的横销上的负荷增大。本发明现在规定至少两个平 面的横销或至少两排33,34横销在叶片根部侧的末端19上与叶片根部 之间具有不同的间距。由此可以将力相应的进行分布u减小各横销20 或20′的间距,由此可以使用更大数量的横销20,20′。由此在相同的叶 片根部的周面上可以布置更多螺栓副。此外可以叶片根部的直径与叶片 长度的比可以设计得更小。此外可以在转子直径的较大的范围内实施一 种拼装策略。

在45m长的转子叶片情况下,横销20优选具有60mm的直径。作 为轴向螺栓或螺钉连接,设有一个具有24mm杆身的M30螺钉或M30 螺栓,用于第一排33横销20,它们通过孔12引导,和具有20mm杆身 的较长的螺栓或螺钉连接用于第二排34横销20′,它们通过较长的孔12′ 引导。叶片根部的直径或由横销限定的圆的直径为大约2.11m。第一销 排与叶片根部侧的末端19之间优选的间距优选为大约150mm和第二销 排34与叶片根部侧的末端19的间距优选为大约215mm。层合材料厚度 优选为大约100mm。为总层合材料设定一种材料值,它使得在叶片纵向 上的层合材料刚性为大约30000N/mm2和层合材料的抗剪刚度为大约 5000N/mm2。h1如上所述为大约150mm和h2为65mm。A1为大约332mm 和A2为166mm。A3为大约83mm。对于横销的稳定性,有意义的是, 在叶片纵轴线上的层合材料刚性尽可能地高,即在叶片纵向上,亦即与 叶片纵向成0°的方向上设置尽可能地多的单向的层。但是,当层合材料 的抗剪模数尽可能地高时,即设置层合材料5的尽可能多的+/-45°的层 时,负荷最好分布在两个排33和34之间。在叶片根部6中的相方位的 一种优选的比例为大约55%的0°单向的层,14%的90°单向的层和31% 的+/-45°层。

由于从叶片负荷的方面来看第二排横销34处于前面,因此它获得 比第一排33要大的负荷。在两个排之间实现均匀的力分布,第二排的 螺栓专构造得比第一排的螺栓较软。这是例如通过设置螺栓或螺钉的 不同薄的杆身实现的,该螺栓或螺钉将与横销20′作用连接。除了横截 面为圆形的横销以外,如已由前所述,也可以设置其它形状的横销,其 尤其是具有比宽度更大的高度。

由此也可以尤其是将第二排34设计得比第一排33横销20,20′较 软。应力增大基本上出现在横销20,20′的孔缘上。因此孔排也可以比 当前在该示例中示出的情况更近地设置在一起。例如设置一个166mm 的节距和一个65mm的孔排的间距。孔排与根部侧的末端19的间距还 可以比所示的小一些,从而减小螺栓长度或螺钉长度的差。

图9示出另一个按照本发明的转子叶片连接头17的一个示意剖视 图。

在该实施例中,使用了一个从深度t上大约较短的横销20,它在d 朝着转子叶片或叶片根部6的内表面35或外表面36的销侧37和37′上 具有覆盖层合材料27,27′。由此完全包封横销20。因此横销20的与叶 片根部6的组合的强度提高。它是这样制造的,首先根部层合材料在厚 度上制造成能够支承横销20。然后该层合材料配置用于横销20的钻孔 和此外配置用于螺钉13的钻孔。然后安装横销20。然后从里向外围绕 中央的层合材料插入如此多的另外的层合材料,使得负荷从转子叶片可 靠地传递到中央的层合材料环上。这种连接原理或这种转子叶片连接头 的一个特别有利的实施结构在于,中央的层合材料部分地在一个玻璃纤 维金属混合层合材料中制造。

通过按照图9的按照本发明的转子叶片连接头的实施形式,可以使 用比在常规的螺栓布置中更多的螺栓副或销/螺钉副。

在制造转子叶片时,可以先干燥叶片半壳和使其置于还未进行树脂 浸入模注(RIM)的状态。然后插入呈单向的玻璃纤维或纤维的形式的 带子。利用预制的横销连接或横销预连接制造一个半环并且连接上。接 着进行一个真空RIM和接着粘接叶片半壳。在该制造方法中需要较好的 结合精度。作为叶片根部侧的末端19的封闭部还可以设置一个板, 它以适配的粘合厚度安装或粘接在叶片根部的或转子叶片的叶片根部 侧的末端19上。

一个可以替代的操作模式或一种可以替代的方法规定,在设置了叶 片半壳之后插入带子,进行树脂浸入模注,尤其是真空树脂浸入模注, 随后粘合叶片半壳,接着设置用于横销和螺钉连接的相应的孔和随后粘 接上总共由三个或四个部分构成的内环和外环。如果连接头是锥形的, 则设置三个部分和如果连接头是圆柱形的,则设置四个部分。图9也示 出一个螺纹盲孔28,它具有螺纹24′,以便可以在横销20坏了时容易地 更换该横销。为此将层合材料在横销20的区域中与内侧35分开,将一 个螺钉拧入盲孔28中,拉出横销20,插入一个新的横销20和将层合材 料27′再重新安上。该实施例也可以与前述的实施例组合。

图10示出按照本发明的转子叶片连接头17的一个示意剖视图。它 基本上示出在与转子叶片5的正常的叶片壳层合材料的过渡部分中的叶 片根部6。在该实施例中实现的构思是,通过设置金属层32提高允许的 表面压力或孔内侧面强度。需要考虑的是,设置的横销20在拧上情况 下通过一个在图10中没有示出的螺钉而受到一个非常高的预应力。其 在一个金属层32中的金属板或金属膜优选是这样地薄,以至于它们可 以独立地以例如半圆的形式相互贴紧。优选地,它们具有0.2mm至 0.4mm的厚度。它们形成的结构是一种由交替的金属层32和玻璃纤维 加强的塑料层31构成的混合结构。玻璃纤维层的厚度在该实施例中为 1.2mm。在玻璃纤维加强的塑料的厚度为1.2mm和例如钢的厚度为 0.3mm的情况下,钢的比例为20%。螺钉附加力尤其是在拉应力情况下 下降,因为被张紧的部件的刚性与受到拉应力的部件的刚性的关系变得 更有利。由此对螺钉连接的张紧情况产生更有利的影响,由此也明显减 小横销20中的附加负荷。此外通过金属的高的抗压强度明显地提高了 孔内侧面强度。

通过这些层的不对称的成层,即在该实施例中在转子叶片的纵轴线 或没有示出的螺钉的纵轴线18或通孔26的纵轴线18的轴向上逐层地 减少各层的长度,实现非常快速和简单的制造和对制造的控制。在制造 时,优选在转子叶片的纵轴向上也使用单向的玻璃纤维网,以便在RIM 工艺中可以相应地均匀地分配塑料。但是围绕减小在玻璃纤维加强的塑 料和钢之间的由温度引起的应力,有利的是,单向地在周向上也置入足 够的纤维。

分别具有由玻璃纤维加强的塑料和金属构成的较短的层的逐层的 过渡部分可以尤其好地在过渡区域40中看到。

在图10中示出的下部的层31优选连续地实施到叶片的外部区域 中。

为了防止腐蚀设有覆盖层30或30′。

图11示出另一个按照本发明的转子叶片连接头17的示意剖视图, 其中也设有一种由金属层和玻璃纤维加强的塑料层构成的混合层。与按 照图10的实施例的区别至于,在图11示出的下部区域在横截面也是成 度地示出,这在覆盖层30′上可以非常好地看见。叶片壁的中轴线在 此处基本上与螺钉纵轴线18相一致。

除了钢以外,也可以使用或其它金属。除了连续的金属板或 由金属构成的薄膜之外也可以使用一个带有通孔的金属层32或多个带 有通孔的金属层32。这导致塑料在叶片根部6和过渡区域40中更好地 分布。

在按照图10和图11的实施例中深度t在转子叶片的叶片根部侧的 末端上可以为50mm至100mm。横销20的直径可以为45mm。叶片根 部侧的末端至横销20的中部的间距为大约2.5 x 横销20的直径,即为大 约112mm。过渡区域40也大约在112mm下从横销20的中部开始逐渐 变窄。该尺寸优选用于40m至45m的转子叶片。转子叶片在过渡区域 40中逐渐变窄部分可以在300mm至大约1400mm的一个区段上延伸。 在标记29处叶片壳的支承的层合材料的厚度则为大约15mm至20mm。 按照图10和11的实施例也可以与前述的按照本发明的实施形式组合。

附图标记表

1  风能设备

2  塔

3  塔头

4  转子毂

5  转子叶片

6  叶片根部

7  开口

8  开口

9  法兰孔

10 发电机轴

11 法兰

12,12′ 孔

13 螺钉

14 横销

15 螺母

16 孔

17 转子叶片连接头

18 纵轴线

19 叶片根部侧的末端

20,20′ 横销

21 伸缩螺栓

22 壁

23 法兰

24,24′ 螺纹

25 盲孔

26 通孔

27,27′ 覆盖层合材料

28 螺纹盲孔

29 叶片壳层合材料

30,30′ 覆盖层

31 层合材料层

32 金属层

33 第一排

34 第二排

35 内表面

36 外表面,

37,37′ 销侧

40 过渡区域

41 转子叶片顶尖

42 螺母

Lges 总高度

t 深度

h 高度

B 宽度

D 直径

R 半径

A 间距

相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
转子叶片组件 2020-05-12 14
转子叶片后缘 2020-05-12 773
转子叶片组件 2020-05-13 993
风轮机转子叶片 2020-05-13 632
涡轮机转子叶片 2020-05-12 74
转子的滑动叶片 2020-05-12 324
转子叶片机 2020-05-11 1039
转子叶片布置 2020-05-13 574
转子叶片组件 2020-05-13 931
转子叶片布置 2020-05-11 479
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈