CN107810096A - 用于制造风能设备转子叶片的方法和风能设备转子叶片 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于制造风能设备转子叶片(200)的方法。为此，将金属颗粒、金属粉末或金属屑(400)混合到基体(600)中，所述基体用于制造转子叶片(200)。随后，将具有金属颗粒、金属粉末或金属屑(400)的基体(600)以感应方式加热，以在风能设备转子叶片(200)的至少一个部段中硬化基体(600)。

Description

用于制造风能设备转子叶片的方法和风能设备转子叶片
技术领域
本发明涉及一种用于制造风能设备转子叶片的方法和一种风能设备转子叶片。
背景技术
风能设备转子叶片具有转子叶片根部和转子叶片尖部。转子叶片根部典型地更厚地构成，因为所述转子叶片根部必须容纳固定机构、即例如螺纹杆等，从而能够将转子叶片借助于固定机构固定在转子毂或叶片适配器上。为了在转子叶片根部区域中提供固定机构的足够的强度，转子叶片根部的该区域与转子叶片的其余区域相比必须显著更厚地构成或以更多的材料构成。转子叶片的材料典型地为具有环氧树脂的GFK或CFK。在制造或生产转子叶片和尤其转子叶片根部时，为了将粘接面或环氧树脂调温或加热需要许多能量和时间。
在作为优先权基础的德国专利申请中，德国专利和商标局检索到如下文献：DE 102008 055 478 A1,DE 10 2009 028 613 A1和US 2010/0065552A。
发明内容
因此，本发明的目的是：提出一种用于制造风能设备转子叶片的方法，所述方法能够更能量有效地且更快速地进行，以及提出一种相应的转子叶片。
所述目的通过根据权利要求1所述的用于制造风能设备转子叶片的方法以及通过根据权利要求5所述的风能设备转子叶片来实现。
因此，提出一种用于制造风能设备转子叶片的方法。对此，将金属颗粒、金属粉末或金属屑混合到基体中，所述基体用于制造转子叶片。随后，将具有金属颗粒、金属粉末或金属屑的基体以感应方式加热，以在风能设备转子叶片的至少一个部段中硬化基体。
风能设备的转子叶片具有玻璃纤维增强的塑料GFK和/或碳纤维增强的塑料CFK，所述塑料结合到基体(树脂、环氧树脂)中。在生产转子叶片时，必须硬化所述树脂。根据本发明，这通过将金属颗粒、金属粉末或金属屑添加到转子叶片的基体中以及通过以感应方式加热具有金属颗粒、金属粉末或金属屑的基体来进行。这是有利的，因为借此实现对基体均匀地加热(从内向外)，以便硬化所述基体。
根据本发明的一个方面，基体具有环氧树脂。可选地，金属粉末、金属颗粒或金属屑的份额能够为基体的5至20重量百分比。
根据本发明的转子叶片具有塑料纤维(玻纤纤维或碳纤维)和基体，所述基体典型地是树脂，即例如环氧树脂。因此，基体是转子叶片的组成部分。
根据本发明，提出以感应方式加热处于基体中的金属颗粒、金属粉末或金属屑，以便提供对转子叶片进行均匀的加热，以硬化基体。这是有利的，因为借此能够缩短生产时间，因为热量也在转子叶片的内部中产生。
根据本发明的另一方面，具有金属颗粒、金属粉末或金属屑的基体(或粘接剂)设置在转子叶片根部的区域中，并且基体(或粘接剂)在转子叶片根部的区域中暴露于通过电感线圈产生的感应场，使得将金属颗粒、金属粉末或金属屑以感应的方式加热，并且将热量输出给周围的基体(或周围的粘接剂)。
根据本发明的另一方面，风能设备转子叶片具有第一部段和第二部段，其中第二部段围绕第一部段设置。具有金属颗粒、金属粉末或金属屑的基体设置在第一部段和第二部段之间。第一和第二部段尤其设置在转子叶片根部的区域中。
本发明同样涉及一种风能设备转子叶片，其具有转子叶片根部、转子叶片尖部和处于转子叶片根部的区域中的基体。基体具有金属粉末、金属颗粒或金属屑。金属粉末、金属颗粒或金属屑的份额为基体的5至20重量百分比。
根据本发明的一个方面，将金属粉末或金属屑引入或混入到粘接剂中，所述粘接剂用于在转子叶片根部的区域中粘接。通过使用电感线圈，能够加热在粘接剂中的进而在转子叶片根部中的金属粉末或金属屑，使得加热粘接剂和转子叶片根部，以便实现对粘接面调温。因此，能够实现主动加热转子叶片根部。因此还可行的是：仅加热或硬化粘接剂。
因此，根据本发明，提出对基体加热或加温，所述基体在制造或生产风能设备转子叶片时使用。尤其提出：对转子叶片根部区域中的基体(进而还有周围的玻璃纤维和/或碳纤维)以感应的方式加热。基体例如能够为环氧树脂。将金属粉末和/或金属屑掺入基体。在感应加热中，金属变热并且将热量输出给基体，使得基体也被加热。这尤其具有如下优点：在基体之内形成热量进而存在热源，进而不必仅从外部输送热量，使得进行更均匀地加热。
根据本发明的一个方面，基体中的金属粉末或金属屑的份额为5至20重量百分比。
本发明的其他设计方案是从属权利要求的主题。
附图说明
下面参考附图详细阐述本发明的优点和实施例。
图1示出根据本发明的风能设备的示意图，
图2示出风能设备转子叶片的示意图，
图3示出在制造转子叶片期间的风能设备转子叶片的转子叶片根部的示意图，和
图4示出根据本发明的转子叶片的转子叶片根部的横截面图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的风能设备的示意图。风能设备100具有塔102和塔102上的吊舱104。在吊舱104上设置有气动转子106，所述气动转子具有三个转子叶片200和导流罩110。气动转子106在风能设备运行时通过风置于旋转运动从而也转动发电机的转子或转子构件()，所述转子或转子构件直接地或间接地与气动转子106耦联。发电机设置在吊舱104中并且产生电能。转子叶片200的浆距角能够通过相应的转子叶片200的转子叶片根部处的变桨马达来改变。
图2示出风能设备转子叶片的示意图。转子叶片200具有转子叶片根部210和转子叶片尖部220，并且沿着纵向方向L延伸。转子叶片由具有基体(例如环氧树脂)的玻璃纤维增强的塑料GFK和/或碳纤维增强的塑料CFK制造。在转子叶片根部210的区域中设有固定单元300，所述固定单元借助其第一端部伸入转子叶片根部区域中，并且借助其第二端部能够固定在风能设备的转子毂上。
图3示出在制造转子叶片期间的风能设备转子叶片的转子叶片根部的示意图。尤其在转子叶片根部210的区域中，能够在转子叶片根部210的材料或基体600中设有金属粉末或金属屑或金属颗粒400。此外，在转子叶片根部的区域中设有多个固定单元300，所述固定单元以其第一端部310伸入转子叶片根部区域210中，并且以其第二端部320从转子叶片根部210中伸出。转子叶片根部210定位在电感线圈500的区域中并且电感线圈500借助于能量供应装置510供应电流/电压，以便构建感应场。所述感应场引起：以感应的方式加热转子叶片根部210的基体600中的金属颗粒、金属粉末或金属屑400。金属颗粒400将热量输出给周围的基体600，使得加热转子叶片根部210的区域中的基体600，以至于能够完全硬化所使用的塑料并且能够调温。
根据本发明的一个实施例，在转子叶片200中设有金属颗粒、金属粉末或金属屑400。可选地，基体中的金属颗粒的份额能够为5至20重量百分比。
金属颗粒400能够在通过电感线圈500产生的感应场中加热。因此，能够实现主动地加热尤其转子叶片根部210。
由于在转子叶片200的基体600中存在金属颗粒400，能够引起：该区域中的材料变得能导电。如果是这种情况的话，那么必须确保充分的防雷电保护，因为否则转子叶片在雷击情况下可能会损坏。
根据本发明的一个方面，金属粉末400仅设置在转子叶片根部210的区域中，所述金属粉末典型地在转子叶片已安装的状态下处于吊舱之内。在此，风能设备的吊舱能够用作为法拉第笼，使得在转子叶片根部210的基体600中使用金属颗粒不会对风能设备的防雷电保护能力产生不利的影响。
尤其在极其厚的部件中，在转子叶片的基体中使用材料颗粒是有利的，因为能够实现更快且更均匀的加热。
图4示出贯穿根据本发明的转子叶片的转子叶片根部的横截面。转子叶片根部210能够具有中间部段212以及围绕部段212的另一部段211。部段211能够构成为GFK(玻璃纤维增强的塑料)加厚部。可选地，能够在两个部段211、212之间设有待粘接的部段。在所述区域中，设有具有金属颗粒、金属粉末400等的基体或粘接剂600。为了将部段211、212彼此粘接，转子叶片根部210如在图3中示出那样定位在感应场中，使得能够加热金属颗粒400并且完全硬化粘接部。
在图4中示出转子叶片之外的区域200a和转子叶片之内的区域200b。转子叶片根部优选构成为是旋转对称的。
风能设备的转子叶片具有玻璃纤维增强的塑料GFK和/或碳纤维增强的塑料CFK，所述塑料结合到基体(树脂、环氧树脂)中。在生产转子叶片时，必须硬化树脂。根据本发明，这通过将金属颗粒、金属粉末或金属屑添加到转子叶片的基体中以及通过对具有金属颗粒、金属粉末或金属屑的基体进行感应加热的方式来进行。这是有利的，因为借此实现均匀地加热(从内向外)基体，以便硬化基体。

Claims (7)

1.一种用于制造风能设备转子叶片(200)的方法，所述风能设备转子叶片具有玻璃纤维增强的塑料和/或碳纤维增强的塑料和基体(600)，所述方法具有如下步骤：
将金属颗粒、金属粉末或金属屑(400)混合到所述基体(600)中，和
将具有所述金属颗粒、金属粉末或金属屑(400)的所述基体(600)以感应方式加热，以在所述风能设备转子叶片(200)的至少一个部段中硬化所述基体(600)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
所述金属粉末、所述金属颗粒或所述金属屑(400)的份额为所述基体(600)的5至20重量百分比。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中具有所述金属颗粒、金属粉末或金属屑(400)的所述基体(600)设置在转子叶片根部(210)的区域中，并且所述基体(600)在所述转子叶片根部(210)的所述区域中暴露于通过电感线圈(500)产生的感应场，使得将所述金属颗粒、金属粉末或金属屑(400)以感应的方式加热，并且将热量输出给周围的所述基体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述风能设备转子叶片(200)具有第一部段(212)和第二部段(211)，其中所述第二部段(211)围绕所述第一部段(212)设置，并且
其中具有所述金属颗粒、所述金属粉末或所述金属屑(400)的所述基体(600)设置在所述第一部段和第二部段(212，211)之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述基体(600)具有树脂或环氧树脂。
6.一种风能设备转子叶片(200)，其具有
转子叶片根部(210)、转子叶片尖部(220)、
玻璃纤维增强的塑料和/或碳纤维增强的塑料、和
至少处于所述转子叶片根部(210)的区域中的基体(600)，
其中所述基体(600)具有金属颗粒、金属粉末或金属屑(400)。
7.根据权利要求6所述的风能设备转子叶片(200)，
其中所述金属粉末、所述金属颗粒或所述金属屑(400)的份额为所述基体(600)的5至20重量百分比。
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