NL2024870B1 - Verbeterde bus voor het verbinden van een bladwortel van een windturbineblad aan een naaf van een turbine - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een bus voor het verbinden van een bladwortel van een windturbineblad aan een naaf van een turbine, omvattende een Iangwerpig lichaam dat bestemd is voor duurzame integratie in de bladwortel tijdens productie van het windturbineblad, waarin het lichaam is voorzien van een holle ruimte die zich althans ten dele uitstrekt vanaf een eerste uiteinde van het lichaam over de Iangszijde van het lichaam en de holle ruimte nabij de tipzijde aan de omtrek althans ten dele is voorzien van schroefdraad voor het bevestigen van de bladwortel aan de naaf middels een bout en de bus een reeks busdelen omvat, waarin een eerste busdeel uit de reeks het eerste uiteinde omvat en een |aatste busdeel uit de reeks het tweede uiteinde omvat. Het nadeel van de bekende bus is dat bij gebruik van de bus spanningsconcentraties ontstaan tussen de bus en de bladwortel, doordat de stijfheid van de bus nabij de tipzijde van de bus niet geleidelijk wordt ge'introduceerd aan het laminaat. Hierdoor neemt de kans op scheurvorming tussen de bus en het laminaat/hars toe en neemt daardoor de karakteristieke sterkte van de verbinding af. Het is het doel van de uitvinding om te voorzien in een bus waarin bij toepassing van de bus deze spanningsconcentraties zijn gereduceerd.

Description

VERBETERDE BUS VOOR HET VERBINDEN VAN EEN BLADWORTEL VAN EEN

WINDTURBINEBLAD AAN EEN NAAF VAN EEN TURBINE De uitvinding heeft betrekking op een bus voor het verbinden van een bladwortel van een windturbineblad aan een naaf van een turbine, omvattende een langwerpig lichaam dat bestemd is voor duurzame integratie in de bladwortel tijdens productie van het windturbineblad, waarin het lichaam is voorzien van een holle ruimte die zich althans ten dele uitstrekt vanaf een eerste uiteinde van het lichaam over de langszijde van het lichaam en de holle ruimte nabij de tipzijde aan de omtrek althans ten dele is voorzien van schroefdraad voor het bevestigen van de bladwortel aan de naaf middels een bout en de bus een reeks busdelen omvat, waarin een eerste busdeel uit de reeks het eerste uiteinde omvat en een laatste busdeel uit de reeks het tweede uiteinde omvat.

De bladwortel is een integraal onderdeel van het windturbineblad en is ingericht voor het koppelen van het windturbineblad aan een hub van de windturbine. De koppelzijde van de bladwortel is een vlakke zijde die na koppeling van het windturbineblad aanligt tegen een bladlager van de hub.

Een bus volgens de aanhef is bekend op het vakgebied en is beschreven in het Nederland octrooi NL2012326 van dezelfde aanvrager.

Tijdens fabricage van het windturbineblad worden ten behoeve van het verbinden van het windturbineblad aan een naaf van een windturbine meerdere bekende bussen in de omtreksrand van de bladwortel van het windturbineblad aangebracht.

Ten behoeve van de productie van de bus is deze open aan de achterzijde of tipzijde. Hierdoor is het mogelijk om het schroefdraad te tappen voor bevestiging van de bout die via het eerste uiteinde in het lichaam geschoven wordt.

Het nadeel van de bekende bus is dat bij gebruik van de bus spanningsconcentraties ontstaan tussen de bus en de bladwortel, doordat de stijfheid van de bus nabij de tipzijde van de bus niet geleidelijk wordt geïntroduceerd aan het laminaat. Hierdoor neemt de kans op scheurvorming tussen de bus en het laminaat/hars toe en neemt daardoor de karakteristieke sterkte van de verbinding af.

Het is het doel van de uitvinding om te voorzien in een bus waarin bij toepassing van de bus deze spanningsconcentraties zijn gereduceerd.

Daartoe heeft de bus volgens de uitvinding het kenmerk, dat de stijfheid van het laatste busdeel lager is dan de stijfheid van de overige busdelen. Door deze technische maatregel wordt de stijfheid van de bus vanaf de tipzijde gezien geleidelijker geintroduceerd aan het laminaat. De kans op scheurvorming tussen de bus en het laminaat of hars neemt hierdoor drastisch af, waardoor de karakteristieke sterkte van de verbinding tussen de bus en het laminaat vergroot wordt.

In een eerste uitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding is de maximale buitenomtrek van het laatste busdeel kleiner dan de maximale buitenomtrek van de overige busdelen. Door de maatregel is de stijfheid van het laatste busdeel kleiner dan de overige busdelen.

Bij voorkeur neemt de buitenomtrek van het laatste busdeel hierbij in hoofdzaak af richting de tipzijde. Hierdoor heeft het laatste busdeel een afnemende stijfheid richting de tipzijde. Door deze afnemende stijfheid wordt de stijfheid van de bus vanaf de tipzijde gezien hierdoor nog geleidelijker geintroduceerd aan het laminaat.

In een andere uitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding is het laatste busdeel vervaardigd uit één of meerdere materialen elk met een lagere stijfheid als de overige busdelen, waardoor de stijfheid van het laatste busdeel lager is dan de stijfheid van de overige busdelen.

In een verdere uitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding is het laatste busdeel voorzien van een hol gedeelte, welk hol is opgevuld met een materiaal met een lagere stijfheid dan die van het materiaal van het laatste busdeel, zoals bijvoorbeeld schuim. Op deze wijze ontstaat een laatste busdeel met een lagere stijfheid dan de overige busdelen.

Tijdens productie van het windturbineblad worden meerdere bekende bussen in de bladwortel duurzaam bevestigd middels een harsinfusie proces. Daarbij dient echter de open achterzijde of tipzijde van elke bus te zijn afgesloten, omdat anders de bus volloopt met hars waardoor het schroefdraad onbruikbaar wordt. In de stand der techniek wordt elke bus daarom afgesloten met een stuk draadeind of een afsluitdop. Het stuk draadeind of de afsluitdop draagt niet bij aan een lagere stijfheid van het laatste busdeel.

Om toch de holle ruimte af te sluiten tijdens productie van de windturbineblad voorziet de uitvinding in een bus waarin de holle ruimte is afgesloten middels het laatste busdeel.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding is het laatste busdeel bevestigbaar op een voorlaatste busdeel omvattende het schroefdraad van het lichaam en vormt een dop. Deze dop is tevens een begrenzing voor de holle ruimte. De dop heeft als voordeel dat de bus modulair kan worden opgebouwd en aangepast kan worden naar gelang de externe belasting. De gebruiker van de bus kan dus een dop kiezen die spanningen reduceert tot het gewenste niveau.

Bij voorkeur is de dop losneembaar bevestigbaar op het voorlaatste busdeel middels een schroefverbinding. Bij voorkeur is hierbij de dop schroefbaar op het schroefdraad van de lichaam.

In een verdere uitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding omvat het laatste busdeel een schroefgat, dat in gebruik van de bus loodrecht staat op de langsrichting van de bus, welk schroefgat is voorzien van inwendig schroefdraad. Het schroefgat kan onder andere gebruikt worden voor koppeling aan een hijsoog, voor het koppelen aan aanliggende bus middels een verbindingsstuk voor het reduceren van de omtrekspanning of voor het koppelen van de bus aan een bliksemafleider.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin: Figuur 1 en Figuur 2 respectievelijk een zijaanzicht en een dwarsdoorsnede tonen van de bekende bus; Figuur 3 een voorkeursuitvoeringsvorm toont van de bus volgens de uitvinding; Figuur 4 een dwarsdoorsnede toont van een eerste uitvoeringsvorm van een dop voor toepassing in de voorkeursuitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding; Figuur 5 toont een dwarsdoorsnede van de bus 10 volgens de uitvinding voorzien van de dop volgens Figuur 4; Figuur 6 een dwarsdoorsnede toont van een tweede uitvoeringsvorm van een dop voor toepassing in de voorkeursuitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding; Figuur 7 een dwarsdoorsnede toont van de voorkeursuitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding voorzien van de dop volgens Figuur 6; Figuur 8 een dwarsdoorsnede toont van een derde uitvoeringsvorm van een dop voor toepassing in de bus volgens de uitvinding; Figuur 9 een dwarsdoorsnede toont van de bus volgens de uitvinding voorzien van de dop volgens Figuur 8; Figuur 1 en Figuur 2 tonen respectievelijk een zijaanzicht en een dwarsdoorsnede van de bekende bus 1 voor het direct of indirect verbinden van een bladwortel van een windturbineblad aan een naaf van een turbine, omvattende een langwerpig lichaam 2 dat bestemd is voor duurzame integratie in de bladwortel tijdens productie van het windturbineblad, waarin het lichaam 2 is voorzien van een holle ruimte 3 die zich althans ten dele uitstrekt vanaf een eerste uiteinde A van het lichaam over de langszijde van het lichaam en de holle ruimte nabij een tweede uiteinde B aan de omtrek althans ten dele is voorzien van schroefdraad 4 voor het bevestigen van de bladwortel aan de naaf middels een bout. De bus omvat twee busdelen, waarin het eerste busdeel het eerste uiteinde A omvat en het tweede busdeel het tweede uiteinde B omvat. Het eerste busdeel en tweede busdeel zijn in de bekende bus 1 geïntegreerd.

Meerdere van de bekende bussen 1 worden tijdens productie van het windturbineblad ingegoten in de omtreksrand van de bladwortel, die in de meeste gevallen een cilindrische doorsnee heeft. Met behulp van de bouten die aangrijpen op het schroefdraad van de bussen 1 wordt het windturbineblad aan de naaf verbonden.

Figuur 3 toont een voorkeursuitvoeringsvorm van de bus 10 volgens de uitvinding. De bus 10 omvat overeenkomstig met de bekende bus 1 een langwerpig lichaam 12 dat bestemd is voor duurzame integratie in de bladwortel tijdens productie van het windturbineblad, waarin het lichaam 12 is voorzien van een holle ruimte 13 die zich althans ten dele uitstrekt vanaf een eerste uiteinde A van het lichaam over de langszijde van het lichaam en de holle ruimte nabij een tweede uiteinde B aan de omtrek althans ten dele is voorzien van schroefdraad 14 voor het bevestigen van de bladwortel aan de naaf middels een bout. Het eerste busdeel 10-1 is gevormd door het lichaam 12. Een tweede en tevens laatste busdeel 10-2 van de bus 10 nabij een tweede uiteinde B van de bus 10 is gevormd door een dop 10-2, die de holle ruimte 13 bij het tweede uiteinde B afsluit. De dop 10-2 is losneembaar bevestigd op het lichaam 12, waarin bij voorkeur een deel van dop 10-2 is voorzien van buitenschroefdraad 16 dat samenwerkt met het binnenschroefdraad 14 van het lichaam 12. De dop 10-2 is zodanig aangepast, dat de stijfheid van de dop afneemt in de richting van de het tweede uiteinde B (tipzijde). Bij toepassing van de bus volgens de uitvinding neemt de stijfheid van de bus in de richting van het eerste uiteinde A geleidelijk toe, waardoor spanningsconcentraties in de bus aan de tipzijde ervan worden voorkomen. Spanningsconcentraties vergroten de kans op scheurvorming tussen de bus en het laminaat van de bladwortel (kunststof). Door toepassing van de inventieve bus wordt de karakteristieke sterkte van de verbinding tussen de bus en het laminaat verhoogd.

Door toepassing van de dop 10-2 met een afnemende stijfheid kan afhankelijk van de belasting een dop 10-2 gekozen worden die spanningen reduceert tot het nodige niveau, waardoor een modulaire opbouw van de bus mogelijk wordt.

Figuur 4 toont een dwarsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een dop 10- 2A voor toepassing in de voorkeursuitvoeringsvorm van de bus 10 volgens de uitvinding. De dop 10-2A is voorzien van schroefdraad 16 dat samenwerkt met het interne schroefdraad van het lichaam 12. Om de stijfheid van de dop 10-2A te laten afnemen in de van de schroefdraad 12 afgekeerde richting, neemt de diameter van de dop 10-2A in deze richting af.

Figuur 5 toont een dwarsdoorsnede van de bus 10 volgens de uitvinding voorzien van de dop 10-2A.

Figuur 6 toont een dwarsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van een dop 10- 2B voor toepassing in de voorkeursuitvoeringsvorm van de bus 10 volgens de uitvinding. De maximale diameter van de dop 10-2B is in hoofdzaak gelijk aan de maximale diameter van het lichaam 12 van de bus 10. De dop 10-2B is voorzien van schroefdraad 16 dat samenwerkt met het interne schroefdraad van het lichaam 12. Om de stijfheid van de dop 10-2B te laten afnemen in de van de schroefdraad 12 afgekeerde richting, is de dop 10-2B vervaardigd van een materiaal met een lagere stijfheid. Een bus is veelal vervaardigd uit staal met een stijfheidsmodules van 210.000Mpa. Door de dop 10-2B te vervaardigen uit een materiaal met een stijfheidsmodules van bijvoorbeeld 115.000Mpa worden de spanningen aan de omtrek van de toegepaste bus 10 verlaagd.

Figuur 7 toont een dwarsdoorsnede van de voorkeursuitvoeringsvorm van de bus 10 volgens de uitvinding voorzien van de dop 10-2B.

5 Figuur 8 toont een dwarsdoorsnede van een derde uitvoeringsvorm van een dop 10- 2C voor toepassing in de bus 10 volgens de uitvinding. De maximale diameter van de dop 10-2C is in hoofdzaak gelijk aan de maximale diameter van het lichaam 12 van de bus 10. De dop 10-2C is voorzien van schroefdraad 16 dat samenwerkt met het interne schroefdraad van het lichaam 12. Om de stijfheid van de dop 10-2C te laten afnemen in de van de schroefdraad 12 afgekeerde richting, is de dop 10-2C voorzien van een hol gedeelte 17. Het holle gedeelte 17 kan opgevuld zijn met een schuimkern.

De stijfheid van de dop 10-2C kan verder worden aangepast door de dop 10-2C te vervaardigen uit een materiaal met een lagere stijfheidmodulus dan het materiaal van het lichaam 10.

Figuur 9 toont een dwarsdoorsnede van de voorkeursuitvoeringsvorm van de bus 10 volgens de uitvinding voorzien van de dop 10-2C.

De uitvinding is nadrukkelijk niet beperkt tot de getoonde uitvoeringsvorm van de bus volgens de uitvinding en de doppen volgens de uitvinding, maar strekt zich uit tot elke bus die valt onder de hierna genoemde conclusies.

Het laatste busdeel kan een combinatie omvatten van elke genoemde maatregel om de stijfheid ervan lager te maken dan de overige busdelen.

De getoonde uitvoeringsvormen van de doppen kunnen ook gecombineerd worden, waarbij verschillende doppen achter elkaar geplaatst worden. In dat geval zullen de doppen zijn uitgerust met verdere koppelingsmiddelen om de doppen aan elkaar te koppelen.

Claims (9)

CONCLUSIES

1. Bus (10) bestemd voor het direct of indirect verbinden van een bladwortel van een windturbineblad aan een naaf van een turbine, omvattende een langwerpig lichaam (12) dat bestemd is voor duurzame integratie in de bladwortel tijdens productie van het windturbineblad, waarin het lichaam (12) is voorzien van een holle ruimte (13) die zich althans ten dele uitstrekt vanaf een eerste uiteinde (A) van het lichaam (12) over de langszijde van het lichaam (12) en de holle ruimte (13) nabij een tweede uiteinde (B) of tipzijde aan de omtrek althans ten dele is voorzien van schroefdraad voor het bevestigen van de bladwortel aan de naaf middels een bout, en de bus (10) een reeks busdelen omvat, waarin een eerste busdeel (10-1) uit de reeks het eerste uiteinde (A) omvat en een laatste busdeel (10-2A,10-2B,10-2C) uit de reeks het tweede uiteinde (B) omvat, met het kenmerk, dat de stijfheid van het laatste busdeel (10-2A,10-2B,10-2C) lager is dan de stijfheid van de overige busdelen (10-1).

2. Bus (10) volgens conclusie 1, waarin de maximale buitenomtrek van het laatste busdeel (10-2A) kleiner is dan de maximale buitenomtrek van de overige busdelen (10-1).

3. Bus (10) volgens conclusie 2, waarin de buitenomtrek van het laatste busdeel (10-2A) in hoofdzaak afneemt richting de tipzijde van de bus.

4. Bus (10) volgens één der vorige conclusies, waarin het laatste busdeel (10-2B) is vervaardigd uit één of meerdere materialen elk met een lagere stijfheid als de overige busdelen.

5. Bus (10) volgens één der vorige conclusies, waarin het laatste busdeel (10-2C) is voorzien van een hol gedeelte (17), welk hol gedeelte (17) is opgevuld met een materiaal met een lagere stijfheid dan die van het materiaal van het laatste busdeel (10-2C), zoals bijvoorbeeld schuim.

6. Bus (10) volgens één der vorige conclusies, waarin de holle ruimte (13) afsluitbaar is middels het laatste busdeel (10-2A,10-2B,10-2C).

7. Bus (10) volgens één der voorgaande conclusies, waarin het laatste busdeel (10- 2A,10-2B,10-2C) bevestigbaar is op een voorlaatste busdeel (10-1) en een dop vormt.

8. Bus (10) volgens conclusie 7, waarin de dop (10-2A,10-2B,10-2C) losneembaar bevestigbaar is op het voorlaatste busdeel (10-1) middels een schroefverbinding.

9. Bus (10) volgens één der voorgaande conclusies, waarin het laatste busdeel (10- 2A,10-2B,10-2C) een schroefgat omvat, dat in gebruik van de bus (10) loodrecht staat op de langsrichting van de bus (10), welk schroefgat is voorzien van inwendig schroefdraad.