DE102012107415A1

DE102012107415A1 - Rotorflügelverbindung an einer Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102012107415A1
Application number: DE102012107415A
Authority: DE
Inventors: Daniel Hynum; Charles Erklin Seeley; Bruce C. Busbey; Brandon S. Gerber; Peggy Lynn Baehmann; Roger Neal Johnson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2013-02-28
Also published as: US20120141287A1; CN103032259A; DK201270491A

Abstract

Es wird ein Verbindungsstück (50) zum Verbinden eines ersten Blattsegmentes (52) und eines zweiten Blattsegmentes (54) eines Rotorblattes (16) einer Windkraftanlage (10) offengelegt. Das Verbindungsstück 50 enthält einen Körper (60), wobei der Körper (60) eine Außenoberfläche (62) und eine Innenoberfläche (64) enthält. Die Außenoberfläche (62) hat eine aerodynamische Kontur, die im Wesentlichen einer aerodynamischen Kontur des ersten Blattsegmentes (52) und des zweiten Blattsegmentes (54) entspricht. Der Körper (60) enthält eine sich zwischen einer Vorderkante (76) und einer Hinterkante (78) erstreckende Druckseite (72) und eine Saugseite (74). In einigen Ausführungsformen enthält das Verbindungsstück (50) ferner einen in der Außenoberfläche (62) des Körpers (60) definierten Kanal (80). Der Kanal (80) enthält eine im Wesentlichen zusammenhängende Basiswand (82), die sich zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden (84, 86) erstreckt. Die Innenoberfläche (64) enthält die Basiswand (82). In weiteren Ausführungsformen enthält das Verbindungsstück (50) ferner einen in dem Körper (60) definierten Kanal (80) und eine sich von dem Körper (60) aus im Wesentlichen in Spannenrichtung erstreckende Schale (90).

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenlegung betrifft allgemein Windkraftanlagenrotorblätter und insbesondere Verbindungsstücke zum Verbinden von Blattsegmenten in Rotorblättern von Windkraftanlagen.
Hintergrund der Erfindung
Windkraft wird als eine der saubersten, umweltfreundlichsten der derzeit zur Verfügung stehenden Energiequellen betrachtet, und Windkraftanlagen haben diesbezüglich erhöhte Aufmerksamkeit gefunden. Eine moderne Windkraftanlage enthält typischerweise einen Turm, einen Generator, ein Getriebe, eine Gondel und ein oder mehrere Rotorblätter. Die Rotorblätter gewinnen kinetische Energie des Windes unter Anwendung bekannter Flügelprinzipien. Die Rotorblätter übertragen die kinetische Energie in der Form von Rotationsenergie, um so eine Welle anzutreiben, die die Rotorblätter mit einem Getriebe, oder wenn kein Getriebe verwendet wird, direkt mit dem Generator verbindet. Der Generator wandelt dann die mechanische Energie in elektrische Energie um, die an ein Stromversorgungsnetz geliefert werden kann.
Die Größe, die Form und das Gewicht von Rotorblättern sind Faktoren, die zu Energiewirkungsgraden von Windkraftanlagen beitragen. Eine Zunahme in der Rotorblattgröße vergrößert die Energieproduktion einer Windkraftanlage, während eine Verkleinerung im Gewicht ebenfalls den Wirkungsgrad einer Windkraftanlage fördert. Ferner muss bei zunehmenden Rotorblattgrößen der strukturellen Integrität der Rotorblätter Beachtung geschwenkt werden. Derzeit können vorhandene und in Entwicklung befindliche große kommerzielle Windkraftanlagen ca. 1,5 bis ca. 12,5 Megawatt Leistung erzeugen. Diese größeren Windkraftanlagen können Rotorblattanordnungen von mehr als 90 m im Durchmesser haben. Zusätzlich ermutigen Fortschritte in der Rotorblattform zur Herstellung eines vorwärtsgepfeilten Rotorblattes mit einer im Wesentlichen gekrümmten Kontur von dem Fuß bis zu der Spitze des Blattes, was für eine verbesserte Aerodynamik sorgt. Demzufolge tragen Bemühungen zum Vergrößern der Rotorblattgröße, zum Verringern des Rotorblattgewichtes und zum Vergrößern der Rotorblattfestigkeit, während gleichzeitig die Rotorblattaerodynamik verbessert wird, zu dem ständigen Wachstum der Windturbinentechnologie und zur Anwendung von Windenergie als alternative Energiequelle bei.
Wenn die Größe von Windkraftanlagen zunimmt, insbesondere die Größe der Rotorblätter, nehmen auch die entsprechenden Kosten für Herstellung, Transport und Montage der Windkraftanlagen zu. Die wirtschaftlichen Vorteile größerer Windkraftanlagengrößen müssen gegenüber diesen Faktoren abgewogen werden. Beispielsweise können die Kosten für die Vorformung, den Transport und die Errichtung einer Windkraftanlage mit Rotorblättern in dem Bereich von 90 m den wirtschaftlichen Vorteil einer größeren Windkraftanlage erheblich beeinträchtigen.
Eine bekannte Strategie zum Reduzieren der Kosten der Vorformung, des Transports und der Errichtung von Windkraftanlagen mit Rotorblättern zunehmender Größe besteht in der Herstellung der Rotorblätter in Blattsegmenten. Die Blattsegmente können zusammengebaut werden, um das Rotorblatt auszubilden, nachdem beispielsweise die einzelnen Blattsegmente an einen Aufstellort transportiert worden sind. Jedoch können bekannte Vorrichtungen und Apparaturen zum Verbinden der Blattsegmente miteinander eine Vielfalt von Nachteilen haben. Beispielsweise muss intern auf viele bekannte Vorrichtungen und Apparaturen zugegriffen und diese mit Blattsegmenten verbunden werden, und erfordern somit erhebliche und schwierige Arbeit für derartige Verbindungsstücke. Zusätzlich kann beispielsweise die Aufbringung von Klebermaterial auf bekannte Vorrichtungen schwierig sein. Beispielsweise können bekannte Vorrichtungen Schwierigkeiten in der Beobachtung und Inspektion der Injektion oder Infusion von Klebematerial zwischen benachbarten Blattsegmenten bewirken. Ferner ermöglichen bekannte Verbindungsvorrichtungen generell keine Zerlegung nach der Herstellung des Rotorblattes und verhindern somit die Entnahme einzelner Blattsegmente zur Inspektion, Wartung, Ersetzung oder Verbesserung.
Demzufolge besteht ein Bedarf nach einer Windkraftanlagen-Rotorblattkonstruktion, die insbesondere für größere Windkraftanlagen anpassbar ist, und welche die zugeordneten Transport- und Montagekosten der Windkraftanlage minimiert, ohne die strukturelle Festigkeit und die Energiewirkungsgrade der Windkraftanlage zu beeinträchtigen. Insbesondere besteht ein Bedarf nach einem Blattverbindungsstück für Windkraftanlagen-Rotorblattsegmente, das die Montage der Blattsegmente zu einem Rotorblatt vereinfacht, das eine genauere Montage der Blattsegmente in einem Rotorblatt ermöglicht, und das eine Zerlegung der einzelnen Blattsegmente nach Bedarf oder Wunsch nach der Montage ermöglicht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der nachstehenden Beschreibung beschrieben oder werden aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch die praktische Ausführungsform der Erfindung erkannt werden.
In einer Ausführungsform wird ein Verbindungsstück zum Verbinden eines ersten Blattsegmentes und eines zweiten Blattsegmentes eines Windkraftanlage-Rotorblattes offengelegt. Das Verbindungsstück enthält einen Körper, wobei der Körper eine Außenoberfläche und eine Innenoberfläche enthält. Die Außenoberfläche hat eine aerodynamische Kontur, die im Wesentlichen einer aerodynamischen Kontur des ersten Blattsegmentes und des zweiten Blattsegmentes entspricht. Der Körper enthält eine sich zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstreckende Druckseite und eine Saugseite. Das Verbindungsstück enthält ferner einen in der Außenoberfläche des Körpers definierten Kanal. Der Kanal enthält eine im Wesentlichen zusammenhängende Basiswand, die sich zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden erstreckt. Die Innenoberfläche enthält die Basiswand.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verbindungsstück zum Verbinden eines ersten Blattsegmentes und eines zweiten Blattsegmentes eines Windkraftanlage-Rotorblattes offengelegt. Der Körper enthält eine Außenoberfläche und eine Innenoberfläche. Die Außenoberfläche hat eine aerodynamische Kontur, die im Wesentlichen einer aerodynamischen Kontur des ersten Blattsegmentes und des zweiten Blattsegmentes entspricht. Der Körper enthält eine sich zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstreckende Druckseite und eine Saugseite die. Das Verbindungsstück enthält ferner einen in dem Körper definierten Kanal und eine sich von dem Körper im Wesentlichen in Spannenrichtung erstreckende Schale. Die Schale hat im Wesentlichen eine aerodynamische Kontur. Eine Dicke der Schale verringert sich von dem Körper aus im Wesentlichen in der Spannenrichtung.
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verständlich. Die beigefügten Zeichnungen, welche hierin enthalten sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine vollständige und grundlegende Offenlegung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart, die sich an den Fachmann richtet, wird nachstehend in der Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Windkraftanlage ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Windkraftanlagenrotorblattes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung ist;
3 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Blattsegment gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung verbundenen Verbindungsstücks ist;
4 eine Querschnittsansicht eines Verbindungsstücks gemäß Darstellung in 3 ist, welches zwei Blattsegmente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung verbindet;
5 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Blattsegment gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung verbundenen Verbindungsstücks ist;
6 eine Querschnittsansicht eines Verbindungsstücks gemäß Darstellung in 5 ist, welches zwei Blattsegmente gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung verbindet;
7 eine Querschnittsansicht entlang der Linien 7--7 von 5 eines zwei Blattsegmente gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung verbindenden Verbindungsstücks ist; und
8 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsstücks gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es wird nun detailliert Bezug auf Ausführungsformen der Erfindung genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung angegeben. Tatsächlich dürfte es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen in der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder dem Erfindungsgedanken der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte und beschriebene Merkmale bei einer weiteren Ausführungsform genutzt werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen abdecken, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
1 stellt eine Windkraftanlage 10 herkömmlichen Aufbaus dar. Die Windkraftanlage 10 enthält einen Turm 12 mit einer darauf befestigten Gondel 16. Mehrere Rotorblätter 16 sind an einer Rotornabe 18 befestigt, welche wiederum mit einem Hauptflansch verbunden ist, der, wie nachstehend diskutiert, eine Hauptrotorwelle dreht. Die Stromerzeugungs-und Steuerkomponenten der Windkraftanlage sind in der Gondel 14 untergebracht. Die Ansicht von 1 ist für nur für Veranschaulichungszwecke vorgesehen, um die vorliegende Erfindung in ein exemplarisches Anwendungsumfeld zu stellen. Es dürfte erkennbar sein, dass die Erfindung auf keinerlei speziellen Typ einer Windkraftanlage beschränkt ist.
In 2 ist eine Ausführungsform eines Rotorblattes 16 gemäß der vorliegenden Offenlegung dargestellt. Das Rotorblatt 16 kann mehrere einzelne Blattsegmente 20 enthalten, die in einer Ende-an-Ende-Reihenfolge von einer Blattspitze 22 bis zu einem Blattfuß 24 ausgerichtet sind. Jedes von den einzelnen Blattsegmenten 20 kann einzigartig so gestaltet sein, dass die mehreren Blattsegmente 20 ein vollständiges Rotorblatt 16 mit einer geplanten aerodynamischen Profillänge und anderen gewünschten Eigenschaften definieren. Beispielsweise kann jedes von den Blattsegmenten 20 eine aerodynamische Kontur haben, die der aerodynamischen Kontur benachbarter Blattsegmente 20 entspricht. Somit können die aerodynamischen Konturen der Blattsegmente 20 eine zusammenhängende aerodynamische Kontur des Rotorblattes 16 ausbilden.
Im Wesentlichen kann das Rotorblatt 16 und somit jedes Blattsegment sich zwischen einer Vorderkante 36 und einer Hinterkante 38 erstreckende eine Druckseite 32 und eine Saugseite 34 enthalten. Zusätzlich kann das Rotorblatt 16 eine Spanne 42 und eine Sehne 44 haben. Die Sehne 44 kann sich über die gesamte Spanne 42 des Rotorblattes 16 ändern. Somit kann eine lokale Sehne 46 an jeder Stelle in Spannenrichtung auf dem Rotorblatt 16 oder jedem Blattsegment 20 davon definiert sein.
Das Rotorblatt 16 kann in exemplarischen Ausführungsformen gekrümmt sein. Die Krümmung des Rotorblattes 16 kann eine Biegung des Rotorblattes 16 im Wesentlichen in einer Querrichtung oder im Wesentlichen in einer Hochkantantenrichtung beinhalten. Die Querrichtung ist eine Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Querachse durch einen Querschnitt der breitesten Seite des Rotorblattes 16. Alternativ kann die Querrichtung als die Richtung (oder entgegengesetzte Richtung) betrachtet werden, in welcher der aerodynamische Auftrieb auf das Rotorblatt 16 einwirkt. Die Hochkantrichtung ist rechtwinklig zu der Querrichtung. Die Querkrümmung des Rotorblattes 16 ist als Vorbiegung bekannt, während die Hochkantkrümmung auch als Pfeilung bekannt ist. Somit kann ein gekrümmtes Rotorblatt 16 vorgebogen und/oder gepfeilt sein. Die Krümmung kann dem Rotorblatt 16 ermöglichen, besser Belastungen in Quer- und Hochkantenrichtung während des Betriebs der Windkraftanlage 10 zu widerstehen, und kann ferner einen Abstand für das Rotorblatt 16 gegenüber dem Turm 12 während des Betriebs der Windkraftanlage 10 bereitstellen.
2–8 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen eines Verbindungsstücks 50 zum Verbinden bekannter Blattsegmente 20, wie z. B. eines ersten Blattsegments 52 und eines zweiten Blattsegments 54 gemäß Darstellung, eines Rotorblattes 16. Es dürfte sich verstehen, dass das erste Blattsegment 52 und das zweite Blattsegment 54 irgendwelche geeigneten Nachbarblattsegmente 20 sein können. Beispielsweise kann sich in einigen Ausführungsformen gemäß Darstellung in 2 das erste Blattsegment 52 von der Blattspitze 22 aus erstrecken und das zweite Blattsegment 54 kann sich von dem Blattfuß 24 aus erstrecken. In weiteren Ausführungsformen kann sich das erste Blattsegment 52 von der Blattspitze 22 aus erstrecken und das zweite Blattsegment 54 kann ein Zwischenblattsegment 20 sein, oder das erste Blattsegment 52 kann ein Zwischenblattsegment 20 sein und das zweite Blattsegment 54 kann sich vom Blattfuß 24 aus erstrecken oder sowohl das erste Blattsegment 52 als auch das zweite Blattsegment 54 können Zwischenblattsegmente 20 sein.
Verbindungsstücke 50 gemäß der vorliegenden Offenlegung ermöglichen vorteilhafterweise eine effizientere Vorort-Verbindung von Nachbarblattsegmenten 20. Beispielsweise ermöglicht ein Verbindungsstück 50 einen Zugang und die Verbindung von Blattsegmenten 20 von außen auf das Verbindungsstück 50 und Blattsegmente 20. Zusätzlich nutzt das Verbindungsstück 50 mechanische Befestigungselemente zum Verbinden mit wenigstens einem von den Nachbarblattsegmenten 20 und ermöglicht somit dessen leichtere Verbindung und Inspektion. Derartige Verbindungsstücke 50 ermöglichen ferner die Demontage der verschiedenen Nachbarblattsegmente 20 nach der Herstellung des Rotorblattes 16, und ermöglichen somit die Entnahme einzelner Blattsegmente 20 zur Inspektion, Wartung, Ersetzung oder Verbesserung.
Gemäß Darstellung in den 3–8 enthält ein Verbindungsstück 50 gemäß der vorliegenden Offenlegung einen Körper 60. Der Körper enthält eine Außenoberfläche 62 und eine Innenoberfläche 64. Die Außenoberfläche 62 zeigt im Wesentlichen zur Außenseite des Rotorblattes 16, während die Innenoberfläche im Wesentlichen zu der Innenseite des Rotorblattes 16 zeigt. Der Körper 60 enthält ferner eine Druckseite 72 und eine Saugseite 74, die sich zwischen einer Vorderkante 76 und einer Hinterkante 78 erstreckt, und somit im Wesentlichen eine aerodynamische Kontur haben. Die Außenoberfläche 62 definiert im Wesentlichen die Druckseite 72, die Saugseite 74, die Vorderkante 76 und die Hinterkante 78 gemäß Darstellung und hat somit die aerodynamische Kontur. Ferner entspricht die aerodynamische Kontur der Außenoberfläche 62 und des Körpers 60 im Wesentlichen der aerodynamischen Kontur der durch das Verbindungsstück 50 zu verbindenden Nachbarblattsegmente 20, wie z. B. des ersten Blattsegmentes 52 und des zweiten Blattsegmentes 54. Somit wird im Wesentlichen eine zusammenhängende aerodynamische Kontur durch die verbundenen Nachbarblattsegmente 20 und das Verbindungsstück 50 definiert.
Die Außenoberfläche 62 definiert ferner wenigstens einen Kanal 80. Gemäß Darstellung kann jeder Kanal 80 in einigen exemplarischen Ausführungsformen eine Basiswand 82 enthalten, die sich zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 84 und 86 erstreckt. Es dürfte sich verstehen, dass die Basiswand 82 und die Seitenwände 84 und 86 im Wesentlichen, wie dargestellt, jeweils eben sein können, oder im Wesentlichen gekrümmt sein können. Ferner sei angemerkt, dass die gegenüberliegenden Seitenwände 84 und 86 nicht parallel zueinander sein müssen, sondern stattdessen parallel oder in irgendeinem geeigneten Winkel zueinander liegen können, und dass die Basiswand 82 nicht rechtwinklig zu den Seitenwänden 84 und 86 liegen muss, sondern stattdessen rechtwinklig oder in jedem anderen geeigneten Winkel zu diesem angeordnet sein kann. Es dürfte sich ferner verstehen, dass in weiteren Ausführungsformen nicht jeder Kanal 80 eine Basiswand 82 enthalten muss, und stattdessen einfach gegenüberliegende Seitenwände 84 und 86 enthalten kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Basiswand 82, wie dargestellt, eine im Wesentlichen zusammenhängende Basiswand 82 sein. Somit kann die Basiswand 82 in diesen Ausführungsformen im Wesentlichen nicht unterbrochen sein und im Wesentlichen keine Öffnungen oder Ausbrüche enthalten. Ein Zugang zu dem Kanal 80 aus dem Innenbereich des Verbindungsstücks 50 ist somit nicht möglich. In weiteren Ausführungsformen muss jedoch die Basiswand nicht im Wesentlichen zusammenhängend sein. Ferner kann die Innenoberfläche 64 die Basiswand 82 beinhalten und somit formen. Somit kann die Innenoberfläche 64 in einigen Ausführungsformen im Wesentlichen ebenso zusammenhängend sein.
3 und 8 stellen beispielsweise mehrere Kanäle 80 dar. Die Kanäle 80 sind in einer im Wesentlichen in Sehnenrichtung verlaufenden Anordnung um die Außenoberfläche 62 herum definiert. Somit können die Kanäle 80 in irgendeiner von der Druckseite 72, Saugseite 74, der Vorderkante 76 und/oder Hinterkante 78 definiert sein. Ferner kann gemäß Darstellung in 5 ein Kanal 80 zusammenhängend in Abschnitten von allen oder einer oder mehreren von der Druckseite 72, der Saugseite 74, der Vorderkante 76 und/oder Hinterkante 78 definiert sein. Einer von den in der Außenoberfläche 62 von 8 definierten Kanälen erstreckt sich beispielsweise zusammenhängend durch die Vorderkante 76 und über wenigstens einen Abschnitt der Druckseite 72 und der Saugseite 74 im Wesentlichen in der Sehnenrichtung.
In weiteren Ausführungsformen kann, gemäß Darstellung in 5, ein Verbindungsstück 50 nur einen zusammenhängenden Kanal 80 enthalten. Der zusammenhängende Kanal 80 kann sich im Wesentlichen in der Sehnenrichtungslänge durch alle von der Druckseite 72, Saugseite 74, Vorderkante 76 und Hinterkante 78 gemäß Darstellung erstrecken.
In einigen Ausführungsformen gemäß Darstellung in den 5–7 kann ein Verbindungsstück 50 gemäß der vorliegenden Offenlegung ferner eine oder mehrere Schalen 90 enthalten, die sich von dem Körper 60 aus erstrecken. Eine Schale 90 kann sich im Wesentlichen in der Spannenrichtung erstrecken. Ferner kann sich eine Schale 90 von der Seitenwand 84 oder Seitenwand 86 aus erstrecken. Jede Schale 90 kann eine im Wesentlichen aerodynamische Kontur haben, um somit eine Druckseite, Saugseite, Vorderkante, Hinterkante gemäß Darstellung zu definieren. Ferner kann sich die Schale 90 in einer oder in mehreren Richtungen verjüngen.
Beispielsweise kann die Schale 90 eine Dicke 92 definieren. Die Dicke 92 kann sich im Wesentlichen in der Spannenrichtung und/oder im Wesentlichen in der Sehnenrichtung verjüngen. 6 stellt dar, wie sich die Dicke 92 von dem Körper 60 im Wesentlichen in der Spannenrichtung verjüngt. 7 stellt dar, wie sich die Dicke 92 im Wesentlichen in der Sehnenrichtung verjüngt. Die Verjüngung in der Sehnenrichtung kann im Wesentlichen von einer geeigneten Sehnenstelle aus auf der Druckseite und der Saugseite der Schale zu der Vorderkante und der Hinterkante aus verjüngen. Eine derartige Verjüngung der Schale 90 kann eine Einpassung in die Schale 90 innerhalb eines Blattsegmentes 20, wie z. B. des ersten Blattsegmentes 52 oder zweiten Blattsegmentes 54 ermöglichen. Es sei angemerkt, dass ein derartiges Blattsegment 20 eine entsprechende Verjüngung gemäß Darstellung in 6 zum Verbinden mit der Schale 90 haben kann.
Die Schale 90 kann in einigen Ausführungsformen zum Verkleben mit einem Nachbarblattsegment 20, wie z. B. dem ersten Blattsegment 52 oder dem zweiten Blattsegment 54, angepasst sein. Somit kann die Schale 90 nach Bedarf dimensioniert und verjüngt sein, dass sie in das Nachbarblattsegment 20 wie vorstehend diskutiert passt und dieses berührt. Die Schale 90 kann mit dem Blattsegment 20 durch Schweißen, einen geeigneten Kleber, Infusion oder irgendeine andere geeignete Verklebungstechnik verbunden sein, und somit die Schale 90 und das Verbindungsstück 50 im Wesentlichen mit dem Blattsegment 20 verbinden. In weiteren Ausführungsformen kann die Schale 90 an dem benachbarten Blattsegment unter Verwendung von einem oder mehreren geeigneten mechanischen Befestigungselementen wie z. B. Muttern/Schrauben-Kombinationen, Nägel, Schrauben, Nieten, usw. befestigt sein.
Gemäß Darstellung in den 3–8 können eine oder beide gegenüberliegenden Seitenwände 84 und 86 jeweils ein oder mehrere Bohrlöcher 100 definieren. Die Bohrlöcher 100 können zur Aufnahme mechanischer Befestigungselemente dadurch hindurch zum Befestigen eines Verbindungsstücks 50 an einem oder mehreren Nachbarblattsegmenten 20 vorgesehen sein, um somit das Verbindungsstück 50 und das Blattsegment 20 zu verbinden. Ferner kann ein mechanisches Befestigungselement dafür angepasst sein, sich durch ein Bohrloch 100 zu erstrecken und das Verbindungsstück an einem Blattsegment 20, wie z. B. dem ersten Blattsegment 52 oder dem zweiten Blattsegment 54, zu befestigen. Ferner kann ein mechanisches Befestigungselement dafür angepasst sein, sich durch ein Bohrloch 100 zu erstrecken und das Verbindungsstück an einem Blattsegment, wie z. B. dem ersten Blattsegment 52 oder dem zweiten Blattsegment 54, zu befestigen.
In einigen Ausführungsformen gemäß Darstellung in den 4 und 6 kann ein mechanisches Befestigungselement beispielsweise eine Schraube 102 enthalten. Die Schraube 102 kann sich durch das Bohrloch 100 hindurch erstrecken. Die Schraube 102 kann sich ferner durch ein Bohrloch 104 erstrecken, das in dem Nachbarblattsegment 20 definiert ist, welches zu dem Bohrloch 100 ausgerichtet sein kann. In exemplarischen Ausführungsformen kann ferner eine Zylindermutter 106 zu den Bohrlöchern 100 und 104 ausgerichtet sein. Die Zylindermutter 106 kann in einem in dem benachbarten Rohrsegment 20 definierten Bohrloch 108 positioniert sein, welches sich angrenzend zum Bohrloch 104 von dem Innenbereich oder Außenbereich gemäß Darstellung des Blattsegmentes 20 aus erstreckt. Die Schraube 102 und die Zylindermutter 106 können miteinander verschraubt werden und dadurch das Verbindungsstück 50 an dem Blattsegment 20 befestigen.
In einigen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 50 ferner eine oder mehrere Abdeckhäute 110 gemäß Darstellung in 6 enthalten. Die Abdeckhäute 110 können mit der Außenoberfläche 62 verbunden sein und die Kanäle 80 abdecken. Durch Abdecken der Kanäle 80 können die Abdeckhäute 110 einen Abschnitt der im Wesentlichen aerodynamischen Kontur des zusammengebauten Rotorblattes 16 ausbilden. Eine Abdeckhaut 80 kann mit der Außenoberfläche 62 durch beliebige geeignete Vorrichtungen oder Verfahren, wie z. B. Kleben oder die Verwendung von mechanischen Befestigungselementen verbunden sein.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
Es wird ein Verbindungsstück 50 zum Verbinden eines ersten Blattsegmentes 52 und eines zweiten Blattsegmentes 54 eines Rotorblattes 16 einer Windkraftanlage 10 offengelegt. Das Verbindungsstück 50 enthält einen Körper 60, wobei der Körper 60 eine Außenoberfläche 62 und eine Innenoberfläche 64 enthält. Die Außenoberfläche 62 hat eine aerodynamische Kontur, die im Wesentlichen einer aerodynamischen Kontur des ersten Blattsegmentes 52 und des zweiten Blattsegmentes 54 entspricht. Der Körper 60 enthält eine sich zwischen einer Vorderkante 76 und einer Hinterkante 78 erstreckende Druckseite 72 und eine Saugseite 74. In einigen Ausführungsformen enthält das Verbindungsstück 50 ferner einen in der Außenoberfläche 62 des Körpers 60 definierten Kanal 80. Der Kanal 80 enthält eine im Wesentlichen zusammenhängende Basiswand 82, die sich zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 84, 86 erstreckt. Die Innenoberfläche 64 enthält die Basiswand 82. In weiteren Ausführungsformen enthält das Verbindungsstück 50 ferner einen in dem Körper 60 definierten Kanal 80 und eine sich von dem Körper 60 aus im Wesentlichen in Spannenrichtung erstreckende Schale 90.
Bezugszeichenliste

10: Windkraftanlage
12: Turm
14: Gondel
16: Rotorblatt
18: Rotornabe
20: Blattsegment
22: Blattspitze
24: Blattfuß
32: Druckseite
34: Saugseite
36: Vorderkante
38: Hinterkante
42: Spanne
44: Sehne
46: lokale Sehne
50: Verbindungsstück
52: erstes Blattsegment
54: zweites Blattsegment
60: Körper
62: Außenoberfläche
64: Innenoberfläche
72: Druckseite
74: Saugseite
76: Vorderkante
78: Hinterkante
80: Kanal
82: Basiswand
84: Seitenwand
86: Seitenwand
90: Schale
92: Dicke
100: Bohrloch
102: Schraube
104: Schraubenloch
106: Zylindermutter
108: Bohrloch
110: Abdeckungshaut

Claims

Verbindungsstück (50) zum Verbinden eines ersten Blattsegmentes (52) und eines zweiten Blattsegmentes (54) eines Rotorblattes (16) einer Windkraftanlage (10), wobei das Verbindungsstück (50) aufweist: einen Körper (60) mit einer Außenoberfläche (62) und einer Innenoberfläche (64), wobei die Außenoberfläche (62) eine aerodynamische Kontur hat, die im Wesentlichen einer aerodynamischen Kontur des ersten Blattsegmentes (52) und des zweiten Blattsegmentes (54) entspricht, und der Körper (60) eine sich zwischen einer Vorderkante (76) und einer Hinterkante (78) erstreckende Druckseite (72) und eine Saugseite (74) enthält; und einen in der Außenoberfläche (62) des Körpers (60) definierten Kanal (80), wobei der Kanal 80 eine im Wesentlichen zusammenhängende Basiswand (82) enthält, die sich zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden (84, 86) erstreckt, wobei die Innenoberfläche (64) die Basiswand (82) aufweist.
Verbindungsstück (50) nach Anspruch 1, das ferner mehrere Kanäle (80) aufweist, wobei die mehreren Kanäle (80) im Wesentlichen in einer Anordnung in Sehnenrichtung definiert sind.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 1–2, wobei der Kanal (80) im Wesentlichen in Sehnenrichtung zusammenhängend ist.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 1–3, wobei eine von den gegenüberliegenden Seitenwänden (84, 86) ein Bohrloch (100) definiert.
Verbindungsstück (50) nach Anspruch 4, das ferner ein mechanisches Befestigungselement aufweist, das dafür angepasst ist, sich durch das Bohrloch (100) hindurch zu erstrecken und das Verbindungsstück (50) an einem von dem ersten Blattsegment (52) oder dem zweiten Blattsegment (54) zu befestigen.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 1–5, das ferner eine Schale (90) aufweist, die sich von dem Körper (60) aus im Wesentlichen in einer Spannenrichtung erstreckt und im Wesentlichen eine aerodynamische Kontur hat, wobei sich eine Dicke (92) der Schale (90) von dem Körper (60) aus im Wesentlichen in der Spannenrichtung verjüngt.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 1–6, das ferner eine Abdeckhaut (110) aufweist, die mit der Außenoberfläche (62) verbunden ist und die Kanäle (80) abdeckt.
Verbindungsstück (50) zum Verbinden eines ersten Blattsegmentes (52) und eines zweiten Blattsegmentes (54) eines Rotorblattes (16) einer Windkraftanlage (10), wobei das Verbindungsstück (50) aufweist: einen Körper (60) mit einer Außenoberfläche (62) und einer Innenoberfläche (64), wobei die Außenoberfläche eine aerodynamische Kontur hat, die im Wesentlichen einer aerodynamischen Kontur des ersten Blattsegmentes (52) und des zweiten Blattsegmentes (54) entspricht, und der Körper (60) eine sich zwischen einer Vorderkante (76) und einer Hinterkante (78) erstreckende Druckseite (72) und eine Saugseite (74) enthält; und einen in dem Körper (60) definierten Kanal (80); und eine sich aus dem Körper (60) im Wesentlichen in Spannenrichtung erstreckende und im Wesentlichen eine aerodynamische Kontour besitzende Schale (90), wobei sich eine Dicke (92) der Schale (90) von dem Körper (60) aus im Wesentlichen in Spannenrichtung (90) verjüngt.
Verbindungsstück (50) nach Anspruch 8, das ferner mehrere Kanäle (80) aufweist, wobei die mehreren Kanäle (80) im Wesentlichen in einer Anordnung in Sehnenrichtung definiert sind.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 8–9, wobei der Kanal (80) im Wesentlichen in Sehnenrichtung zusammenhängend ist.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 8–10, wobei der Kanal eine im Wesentlichen zusammenhängende Basiswand (82) enthält, die sich zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden (84, 86) der die Basiswand (82) aufweisenden Innenoberfläche (64) erstreckt.
Verbindungsstück (50) nach Anspruch 11, wobei eine von den gegenüberliegenden Seitenwänden (84, 86) ein Bohrloch (100) definiert.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 8–12, wobei sich die Dicke (92) der Schale (90) im Wesentlichen in einer Spannenrichtung verjüngt.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 8–13, wobei die Schale für eine Verklebung mit einem von dem ersten Blattsegment (52) und dem zweiten Blattsegment (54) angepasst ist.
Verbindungsstück (50) nach einem der Ansprüche 8–14, das ferner eine Abdeckhaut (110) aufweist, die mit der Außenoberfläche (62) verbunden ist und den Kanal (80) abdeckt.