專利名稱：轉(zhuǎn)子葉片連接頭的制作方法
轉(zhuǎn)子葉片連接頭
本發(fā)明涉及一種尤其是風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片連接頭，其用于將轉(zhuǎn)子 葉片與 一個連接裝置連接，包括可以相互作用連接的橫銷和連接機(jī)構(gòu)， 其中連接機(jī)構(gòu)限定一個縱軸線。
此外本發(fā)明涉及一種具有多個橫銷的轉(zhuǎn)子葉片連接頭，該橫銷可以 分別與 一個連接機(jī)構(gòu)作用連接。此外本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子葉片連接頭， 其包括與連接機(jī)構(gòu)作用連接的橫銷，其中至少該連接機(jī)構(gòu)是預(yù)張緊的。
用于將轉(zhuǎn)子葉片與一個連接裝置連接轉(zhuǎn)子葉片連接頭的例如由
WO01/42647A2已知。在此處尤其是^f吏用通過孔進(jìn)入碎爭子轂中的螺4丁， 該螺釘擰入橫銷中和用螺母預(yù)張緊。這種轉(zhuǎn)子葉片連接頭可以筒單和可 靠地實(shí)現(xiàn)。但是這種轉(zhuǎn)子葉片連接頭具有基本上三個相互竟?fàn)幍倪吘墬l 件，即橫銷的或橫螺栓的強(qiáng)度，孔內(nèi)側(cè)面，即尤其是橫銷在轉(zhuǎn)子葉片中 的表面壓力，和轉(zhuǎn)子葉片殼的強(qiáng)度或剩余強(qiáng)度，其由于設(shè)置用于安置橫 銷的孔而產(chǎn)生的穿孔而與沒有開孔的葉片殼相比較是減小的。由于這些 邊緣條件，橫銷在這種轉(zhuǎn)子葉片連接頭中僅僅可以非常有限地緊密組 裝，從而與其它的葉片連接頭相比較，例如粘合的法蘭或粘合的插入件， 其在EP1486415A1和DE529618525U1中公開，轉(zhuǎn)子葉片連接頭需要更 大的總直徑，用于安置預(yù)定數(shù)量的葉片螺釘或需要明顯更厚的壁厚。
本發(fā)明的任務(wù)是提供可以替代的轉(zhuǎn)子葉片連接頭，它們可以實(shí)現(xiàn)一 種將轉(zhuǎn)子葉片與連接裝置相連接的可靠的轉(zhuǎn)子葉片連接頭，其中在盡可 能少的材料消耗下或在葉片殼的盡可能小的厚度下即使在大的轉(zhuǎn)子葉 片中也可以實(shí)現(xiàn)足夠穩(wěn)固的連接。
該任務(wù)通過一種尤其是風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片連接頭解決，其用于將 轉(zhuǎn)子葉片與 一個連接裝置相連接，其包括可以相互作用連接的橫銷和連 接機(jī)構(gòu)，其中連接機(jī)構(gòu)限定一個縱軸線，其進(jìn)一步構(gòu)造成使得橫銷在連 接才幾構(gòu)的縱軸線方向上具有比在縱軸線的橫向上更高的彎曲剛度。
通過該按照本發(fā)明的措施，與 一種圓的橫銷相比較可以減小該橫銷 的寬度，從而在轉(zhuǎn)子葉片的葉片殼中設(shè)置的用于安置橫銷的孔可以較小 地實(shí)現(xiàn)，由此減小穿孔的問題或過度的穿孔和由此可以設(shè)置較大密度的 橫銷。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語連接裝置包括尤其是變節(jié)距軸承
(Pitchlager),轉(zhuǎn)子轂或一般的連接構(gòu)件。優(yōu)選地，橫銷在連接機(jī)構(gòu)的
片連接頭的這種優(yōu)選構(gòu)造可以特別簡單地實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在 連接機(jī)構(gòu)的縱軸線方向上的伸展也稱為高度。
優(yōu)選橫銷在橫截面上構(gòu)造成具有倒圓的棱邊的矩形。通過該措施可 以實(shí)現(xiàn)一種特別穩(wěn)定的橫銷。當(dāng)橫銷在橫截面上為橢圓形地，卵形地， 部分橢圓形地或部分卵形地構(gòu)造時，要考慮的問題是，包圍橫銷的材料， 尤其是玻璃纖維加強(qiáng)的塑料，與制造橫銷的材料，如例如金屬，相比較， 是明顯較軟的。在橫銷的橫截面是一種尤其是部分地，卵形的或優(yōu)選是 橢圓形的形狀情況下，在處于運(yùn)行中的轉(zhuǎn)子葉片連接頭情況下或在預(yù)張 緊的連接的情況下擠壓到包圍的材料上的力將非常均勻地分布在包圍 橫銷的材料中。
優(yōu)選地，橫銷在橫截面上是具有倒圓的棱邊的雙T形的構(gòu)造或骨祥 地(knochenfoermig)進(jìn)行構(gòu)造。由此得到一種節(jié)省材料的橫銷構(gòu)造，其盡 管如此仍然制造地足夠穩(wěn)定。
該任務(wù)此外通過一種尤其是風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片連接頭解決，它尤 其實(shí)現(xiàn)了前述轉(zhuǎn)子葉片連接頭的特征，用于將轉(zhuǎn)子葉片與一個連接裝置 相連接，其包括多個可以分別與一個連接機(jī)構(gòu)作用連接的橫銷，其中橫 銷布置在至少兩排中，其中至少一個第一排比至少一個第二排更靠近轉(zhuǎn) 子葉片的葉片根部側(cè)的末端布置。通過該措施也可以提高用于轉(zhuǎn)子葉片 連接的橫銷和連接機(jī)構(gòu)的密度，從而保證可靠的轉(zhuǎn)子葉片連接。
當(dāng)優(yōu)選將這些排圍繞轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部的周面布置時，則得到一 種特別可靠的轉(zhuǎn)子葉片連接頭。
當(dāng)連接機(jī)構(gòu)與布置在第二排中的橫銷的作用連接比連接機(jī)構(gòu)與布 置在第一排中的橫銷的作用連接較軟地設(shè)計(jì)時，在轉(zhuǎn)子葉片連接頭中可 以將力均勻地分布到包圍橫銷的材料和橫銷上。
這可以尤其是這樣地實(shí)現(xiàn)，即連接機(jī)構(gòu)至少部分地是不同長度的。 優(yōu)選地，與第一排配屬的連接機(jī)構(gòu)比與第二排配屬的連接機(jī)構(gòu)較短。在 一個特別優(yōu)選的實(shí)施例中，連接機(jī)構(gòu)至少部分地是不同厚度的。這可以 這樣地實(shí)現(xiàn)，即連接機(jī)構(gòu)部分地在一些區(qū)域中在長度上分布地具有不同組合。優(yōu)選地，與第一排橫銷配屬的連接機(jī)構(gòu)比與第二排橫銷配屬的連 接機(jī)構(gòu)較厚。與連接機(jī)構(gòu)與布置在第 一排中的橫銷的作用連接相比較， 由此實(shí)現(xiàn)連接機(jī)構(gòu)d與布置在第二排中的橫銷的 一種較軟的連接。
該任務(wù)此外通過一種尤其是用于風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片連接頭解決，
它尤其是至少部分地實(shí)現(xiàn)了按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的上述特性， 其用于將轉(zhuǎn)子葉片與連接裝置相連接，其包括可以喜歡作用連接的橫銷 和連接機(jī)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子葉片連接頭被這樣地改進(jìn)，即橫銷被轉(zhuǎn)子葉片完 全包封。在該按照本發(fā)明的措施中，完全包封或蒙住橫銷的材料，也用 于提高轉(zhuǎn)子葉片在橫銷的區(qū)域中的穩(wěn)定性，由此可以在設(shè)置橫銷的區(qū)域 中提高橫銷的密度。當(dāng)通過一種在轉(zhuǎn)子葉片中使用的材料包封橫銷的外 表面和與轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)表面對著的側(cè)面時，尤其是通過至少一個層合材
料層進(jìn)行時，則可以實(shí)現(xiàn)橫銷的一種特別簡單和有效的包封。層合材料 層構(gòu)成于或包括優(yōu)選纖維加強(qiáng)的塑料。也可以設(shè)置多個層合材料層。優(yōu) 選至少一個層合材料層通過一個或多個加強(qiáng)材料層，尤其是金屬層，加 強(qiáng)。
優(yōu)選地，在35m至55m長的轉(zhuǎn)子葉片情況下，橫銷的與轉(zhuǎn)子葉片 的外表面和內(nèi)表面面對著的側(cè)面用5mm至20mm，尤其是10mm至 15mm的材料厚度包封。
優(yōu)選地，用于包封的材料大大地超過插入轉(zhuǎn)子葉片中的橫銷的區(qū)域 延伸。此時用于包封的材料盡可能相關(guān)聯(lián)地例如通過一個或多個由纖維 加強(qiáng)的塑料構(gòu)成的連續(xù)的層和/或一個或多個連續(xù)的加強(qiáng)材料層構(gòu)造。
當(dāng)橫銷在對著轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)表面和/或外表面的至少 一 側(cè)上具有開 口 ， 一個工具可以形狀配合連接地和/或摩擦力配合連接地至少間接地插 入到該開口中，當(dāng)橫銷損壞時，該橫銷可以相當(dāng)容易地更換。優(yōu)選地， 為此該是其中設(shè)有螺紋的盲孔。
該任務(wù)此外通過一種尤其是用于風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片連接頭解決， 它尤其是至少部分地具有按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的前述特征，其 用于將轉(zhuǎn)子葉片與連接裝置連接，其包括與連接機(jī)構(gòu)作用連接的橫銷， 其中至少該連接機(jī)構(gòu)是預(yù)張緊的，其被這樣地改進(jìn)，即轉(zhuǎn)子葉片的材料 至少橫銷的區(qū)域中包括一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由纖維加強(qiáng)的塑料層和由包括 金屬的加強(qiáng)材料的層構(gòu)成。
通過使用包括金屬的加強(qiáng)材料，其尤其是可以只由金屬構(gòu)成，在可以比較的厚度下與只是纖維加強(qiáng)的塑料層相比較，總的結(jié)構(gòu)的壓力強(qiáng)度 得到提高。該提高優(yōu)選為至少30%。尤其是由纖維加強(qiáng)的塑料層和由包 括金屬的加強(qiáng)材料層構(gòu)成的該使用的結(jié)構(gòu)的孔內(nèi)側(cè)面強(qiáng)度相對于只由 纖維加強(qiáng)的塑料層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的孔內(nèi)側(cè)面強(qiáng)度得到明顯的提高，由此尤 其是用于連接的橫銷的直徑或整個葉片連接頭的壁厚可以被減小，由此 也可以提高在轉(zhuǎn)子葉片連接頭中的橫銷或連接機(jī)構(gòu)的密度。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子葉片的材料包括一種由纖維加強(qiáng)的塑料層和包括金屬 的加強(qiáng)材料層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)所處于的區(qū)域延伸到其中由于預(yù)緊力使 一 個 力作用到轉(zhuǎn)子葉片的材料上的區(qū)域上。優(yōu)選該區(qū)域延伸到轉(zhuǎn)子葉片根部 的區(qū)域上。
在按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的 一 個特別優(yōu)選的實(shí)施例中，在一 個過渡區(qū)域中為了使轉(zhuǎn)子葉片根部的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子葉片的結(jié)構(gòu)相匹配設(shè) 有一個至少部分地從層到層的，尤其是連續(xù)的由加強(qiáng)材料構(gòu)成的層向轉(zhuǎn) 子葉片頂尖的延長部分。也可以部分地包括一個從層到層的層延長部 分，使得兩個相繼的末端層也可以同樣長或多個相繼的層也可以是同樣 長的。但是應(yīng)該在大的程度上保證，從層到層不會部分地出現(xiàn)長度的減 小，和然后又延長這些層。
優(yōu)選地，加強(qiáng)材料是金屬或只由金屬構(gòu)成。優(yōu)選地，金屬呈現(xiàn)為膜 或網(wǎng)，其中膜尤其是理解為面狀的材料而網(wǎng)理解為由金屬構(gòu)成的被連接 的棒材或被連接的纖維或具有孔的金屬板。
優(yōu)選地，膜的厚度在O.lmm至0.8mm之間。尤其是在0.15mm至 0.5mm之間，尤其是在0.2mm和0.3mm之間。
優(yōu)選地，纖維加強(qiáng)的塑料層的厚度在0.2mm和lmm之間，尤其是 在0.4mm和0.9mm之間，尤其是在0.6mm和0.7mm之間。
為了能夠在纖維加強(qiáng)的塑料層中按照負(fù)荷分布纖維，優(yōu)選規(guī)定，至 少一部分纖維加強(qiáng)的塑料層具有單向定向的纖維，其在轉(zhuǎn)子葉片的縱軸 向上定向。
當(dāng)連接機(jī)構(gòu)的縱軸線基本上與轉(zhuǎn)子葉片壁的中軸線對齊，尤其是與 其位于一個平面中時，可以實(shí)現(xiàn)一種非常穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子葉片連接頭。
優(yōu)選地，連接機(jī)構(gòu)包括螺釘，尤其是伸縮桿螺釘。在本發(fā)明的范圍 中，螺釘應(yīng)理解為也包括與螺母組合的螺栓，其中螺栓至少部分地設(shè)有 一個螺紋或多個螺紋。連接機(jī)構(gòu)也可以包括一種鉚釘連接或其它類型的連接，例如一種形狀配合連接和/或力傳遞配合連接。優(yōu)選地，設(shè)置多個 連接機(jī)構(gòu)，它們各與至少一個橫銷作用連接。優(yōu)選地，該作用連接產(chǎn)生 預(yù)緊力。
通過按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭尤其是能夠保證一種具有橫銷 的可靠的轉(zhuǎn)子葉片連接頭，它具有與已知的轉(zhuǎn)子葉片連接頭可以比較的 或更小的直徑。
優(yōu)選地，風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片， 一個轉(zhuǎn)子轂和至
少 一 個按照本發(fā)明的前迷描述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭。
優(yōu)選地使用具有前述描述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的風(fēng)能設(shè)備。
本發(fā)明以下在不限制總的發(fā)明構(gòu)思的情況下依據(jù)實(shí)施例在參照附
圖下進(jìn)行描述，其中關(guān)于所有在文字中沒有詳細(xì)描述的本發(fā)明的細(xì)節(jié)將
明確地參閱附圖。附圖示出


圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)能設(shè)備的示意三維視圖，
圖2是圖1的風(fēng)能設(shè)備的一個局部的示意三維視圖，
圖3是按照現(xiàn)有技術(shù)的圖2的一個局部的示意視圖，
圖4是 一 個按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的 一 個示意部分剖視圖，
圖5是一個按照本發(fā)明的橫銷的一個示意剖視圖，
圖6是另 一個按照本發(fā)明的橫銷的一個示意剖視圖，
圖7是再一個按照本發(fā)明的橫銷的一個示意剖視圖，
圖8是葉片根部的一部分的一個示意俯視圖，
圖9是 一 個按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的 一 個示意剖視圖，
圖10是一個按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的 一個示意剖視圖和
圖11是一個按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的另一個示意剖視圖。
配有相同的附圖標(biāo)記，從而省去相應(yīng)的重復(fù)介紹。
圖1示出一個按照現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)能設(shè)備1的一個示意的三維視圖。 風(fēng)能設(shè)備l包括其上安裝有塔頭3的塔2，塔頭通常具有一個沒有示出 的發(fā)電機(jī)。此外示出了轉(zhuǎn)子轂4，在該轉(zhuǎn)子轂上一些轉(zhuǎn)子葉片5在葉片 根部6處與轉(zhuǎn)子轂4連接。此外示意地示出轉(zhuǎn)子葉片連接頭17和轉(zhuǎn)子 葉片頂尖41,它們將用于解釋下面的附圖。
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的圖1中的風(fēng)能設(shè)備1的一部分的一個示意的 三維視圖。轉(zhuǎn)子轂4可以通過沒有示出的螺釘連接，該螺釘連接可以通過法蘭孔9和孔12 i殳置，通過法蘭11和發(fā)電才幾軸10與一個發(fā)電機(jī)連
接。為了能夠進(jìn)行相應(yīng)的連接，在轉(zhuǎn)子轂4中設(shè)置了開口 7和8。轉(zhuǎn)子 葉片5在葉片根部6處與轉(zhuǎn)子轂4連接。為了進(jìn)行連接，設(shè)置了按照圖 3的螺釘13,橫銷14和螺母15,其中在對應(yīng)的材料中設(shè)有相應(yīng)的孔16 或鉆孔，以便能夠?qū)崿F(xiàn)連接。為了擰緊螺母15在轉(zhuǎn)子轂4中設(shè)有相應(yīng) 的開口7和8。通過檸緊螺母15產(chǎn)生一個預(yù)張緊力。
圖4示出了按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭17的一個示意剖視圖。 在葉片根部的壁22中裝有橫銷20,它具有比寬度B大的高度h。示出 的深度1/2對應(yīng)于橫銷20的實(shí)際的深度t的一半，因?yàn)樵趫D4中涉及的 是一個沿著大約該一半通過壁22的材料的剖視圖。橫銷20具有一種橫 截面，它在該實(shí)施例中是橢圓形的。對于包含在壁22的材料中的層合 材料而言，橢圓形對于用于吸收在預(yù)張緊力下的相應(yīng)的力是最佳的形 狀，其中的預(yù)張緊力是由于將螺釘21或葉片螺釘21檸入設(shè)置在橫銷20 中的螺紋24形成的。其不僅可以是具有在兩個末端上設(shè)有螺紋的銷子 或螺釘?shù)囊环N變型而且也可以是具有一個螺釘21的一種變型。但是在 圖4中設(shè)置的是螺釘變型。為了橫銷20或橫螺釘?shù)姆€(wěn)定性，橫截面為 優(yōu)選具有倒圓的棱邊的矩形或八邊形或軟的雙T形是優(yōu)選的形狀。為了 制造，較簡單的或優(yōu)選的是在壁22中設(shè)置一種長孔，用于將在圖5中 以橫剖圖示意示出的橫銷20插入。圖4和5的橫銷20具有一個帶螺紋 的盲孔25。
對于一個45m長的轉(zhuǎn)子葉片，橫銷20的的總長度L^-或高度h優(yōu) 選為大約2.5x寬度B。
寬度B優(yōu)選在1.5至1.7x螺釘螺紋的尺寸的范圍中，因此對于一個 M30螺釘來說是45mm至50mm。螺紋的位置大約在橫銷20或螺釘?shù)?中部。盡管具有相應(yīng)的橫截面損失，但是相對較大的自由鉆孔還是有利 的，因?yàn)樵诔惺芾瓚?yīng)力的鉆孔邊緣上的局部負(fù)荷由此下降，其對壽命產(chǎn) 生有利的影響。應(yīng)該選擇一種高的材料品質(zhì)，以便在小的擰入深度下就 足夠了 。有利的是也可以使承受拉應(yīng)力的鉆孔邊緣具有保留的壓力內(nèi)應(yīng) 力。這例如可以通過噴丸或預(yù)延伸或類似方式實(shí)施。由此也提高了橫銷 20的壽命。此外可以規(guī)定，通過特殊的螺紋形式，如例如鋸齒形螺紋， 減小欲使螺紋擴(kuò)展的徑向力。此外可以規(guī)定，使螺釘或螺栓或螺紋銷具 有伸縮桿和/或必要時在橫螺栓或橫銷部位中具有細(xì)螺紋。在與螺母42裝配的螺紋連接的區(qū)域中，因而在現(xiàn)場困難條件下進(jìn) 行螺紋連接的情況下，優(yōu)選設(shè)有調(diào)節(jié)螺紋。橫截面可以入在圖4中那樣 構(gòu)造成橢圓形，其可以在層合材料橫截面中形成優(yōu)化的應(yīng)力。橫銷20 的位置應(yīng)該優(yōu)選盡可能緊靠近葉片根部地設(shè)置。壁22中的層合材料壁 厚應(yīng)該在2 x寬度B至3 x寬度B的范圍中，x是乘法運(yùn)算符。為了更 清楚起見，還示出了葉片根部的葉片根部側(cè)末端19和伸縮桿螺栓21的 縱軸線18。
圖5的橫銷20的優(yōu)選的實(shí)施形式是這樣構(gòu)造的，即B在45mm的 范圍，總高度L^在大約110mm范圍，其中采用一種螺紋M27和盲孔 的直徑D在下部區(qū)域中為大約32mm， h為大約30mm和h2為大約 30mm。在h2的區(qū)域中也設(shè)有螺紋24和h3為大約15mm。因此得到的層 合材料厚度優(yōu)選為100mm。因此總深度t為大約100mm。
一種可替代的橫銷20在圖6中示出。它是一個部分橢圓形的橫銷， 它具有一個貫通鉆孔26或通孔26。此處規(guī)定鉆孔的直徑盡可能地小， 以獲得最大的橫截面面積Bxt-兀/4xD2。寬度B可以在按照圖5的實(shí)施例 的范圍內(nèi)。總高度Lges優(yōu)選大于2.5 x寬度B。此外在通孔26上方設(shè)置 一個帶螺紋24的螺母15。螺母24可以與橫銷20連接。此外可以設(shè)置 一些形狀配合連接的元件，以便于在裝配時螺釘擰入螺母15的螺紋24 中。
此外在圖7中示出橫銷20的另一個實(shí)施形式的示意剖視圖。在該 實(shí)施例中，通孔26在上部區(qū)域中具有螺紋24。通過橫銷20的長形的形 狀，在轉(zhuǎn)子葉片連接頭中形成一種較高的阻力力矩，由此橫銷可以構(gòu)造 得比現(xiàn)有技術(shù)的更細(xì)。
在圖8中示出按照本發(fā)明的葉片根部6的一部分的一個示意俯視 圖。在此處圖中忽略了設(shè)置在葉片根部中的彎曲部分或倒圓部分。設(shè)有 兩排33和34橫銷20, 20',它們可以通過相應(yīng)的孔12， 12'與連接螺 釘連接，從而可以實(shí)現(xiàn)葉片根部6與例如一個轉(zhuǎn)子轂或一個連接法蘭之 間的相應(yīng)的預(yù)張緊。轉(zhuǎn)子轂或連接法蘭在圖8中沒有示出。在現(xiàn)有技術(shù) 中是這樣的，即一些橫銷和螺釘?shù)倪B接副，其都設(shè)置在惟一的一排中， 處于與葉片法蘭或葉片根部側(cè)的末端IO相同的間距上。連接副的數(shù)量 由軸向螺栓或橫銷20， 20，的螺紋直徑和施加的負(fù)荷確定。在增大的葉 片長度情況下，負(fù)荷增大，由此在橫銷中的彎曲力矩增大，因此橫銷必須變得更厚。由于該原因，只有幾個橫銷可以布置在葉片根部6的周面 上，由此作用到單個的橫銷上的負(fù)荷增大。本發(fā)明現(xiàn)在規(guī)定至少兩個平
面的橫銷或至少兩排33， 34橫銷在葉片根部側(cè)的末端19上與葉片根部 之間具有不同的間距。由此可以將力相應(yīng)的進(jìn)行分布u減小各橫銷20 或20'的間距，由此可以使用更大數(shù)量的橫銷20， 20'。由此在相同的葉 片根部的周面上可以布置更多螺栓副。此外可以葉片根部的直徑與葉片 長度的比可以設(shè)計(jì)得更小。此外可以在轉(zhuǎn)子直徑的較大的范圍內(nèi)實(shí)施一 種拼裝策略。
在45m長的轉(zhuǎn)子葉片情況下，橫銷20優(yōu)選具有60mm的直徑。作 為軸向螺栓或螺釘連接，設(shè)有一個具有24mm桿身的M30螺釘或M30 螺栓，用于第一排33橫銷20,它們通過孔12引導(dǎo)，和具有20mm桿身 的較長的螺栓或螺釘連接用于第二排34橫銷20',它們通過較長的孔12' 引導(dǎo)。葉片根部的直徑或由橫銷限定的圓的直徑為大約2.11m。第一銷 排與葉片根部側(cè)的末端19之間優(yōu)選的間距優(yōu)選為大約150mm和第二銷 排34與葉片根部側(cè)的末端19的間距優(yōu)選為大約215mm。層合材料厚度 優(yōu)選為大約100mm。為總層合材料設(shè)定一種材料值，它使得在葉片縱向 上的層合材料剛性為大約30000N/mm2和層合材料的抗剪剛度為大約 5000N/mm2。hl如上所述為大約150mm和h2為65mm。Al為大約332mm 和A2為166mm。 A3為大約83mm。對于對黃銷的穩(wěn)定性，有意義的是， 在葉片縱軸線上的層合材料剛性盡可能地高，即在葉片縱向上，亦即與 葉片縱向成0。的方向上設(shè)置盡可能地多的單向的層。但是，當(dāng)層合材料 的抗剪模數(shù)盡可能地高時，即設(shè)置層合材料5的盡可能多的+A45。的層 時，負(fù)荷最好分布在兩個排33和34之間。在葉片根部6中的相方位的 一種優(yōu)選的比例為大約55%的0。單向的層，14%的90。單向的層和31% 的+/-45°層。
由于從葉片負(fù)荷的方面來看第二排橫銷34處于前面，因此它獲得 比第一排33要大的負(fù)荷。在兩個排之間實(shí)現(xiàn)均勻的力分布，第二排的 螺栓專門構(gòu)造得比第 一排的螺栓較軟。這是例如通過設(shè)置螺栓或螺釘?shù)?不同薄的桿身實(shí)現(xiàn)的，該螺栓或螺釘將與橫銷20'作用連接。除了橫截 面為圓形的橫銷以外，如已由前所述，也可以設(shè)置其它形狀的橫銷，其
尤其是具有比寬度更大的高度。
由此也可以尤其是將第二排34設(shè)計(jì)得比第一排33橫銷20， 20'較軟。應(yīng)力增大基本上出現(xiàn)在橫銷20, 20'的孔緣上。因此孔排也可以比
當(dāng)前在該示例中示出的情況更近地設(shè)置在一起。例如設(shè)置一個166mm 的節(jié)距和一個65mm的孔排的間距?？着排c根部側(cè)的末端19的間距還 可以比所示的小 一些，從而減小螺栓長度或螺釘長度的差。
圖9示出另一個按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭17的一個示意剖視圖。
在該實(shí)施例中，使用了一個從深度t上大約較短的橫銷20，它在d 朝著轉(zhuǎn)子葉片或葉片根部6的內(nèi)表面35或外表面36的銷側(cè)37和37'上 具有覆蓋層合材料27, 27'。由此完全包封橫銷20。因此橫銷20的與葉 片根部6的組合的強(qiáng)度提高。它是這樣制造的，首先根部層合材料在厚 度上制造成能夠支承橫銷20。然后該層合材料配置用于橫銷20的鉆孔 和此外配置用于螺釘13的鉆孔。然后安裝橫銷20。然后從里向外圍繞 中央的層合材料插入如此多的另外的層合材料，使得負(fù)荷從轉(zhuǎn)子葉片可 靠地傳遞到中央的層合材料環(huán)上。這種連接原理或這種轉(zhuǎn)子葉片連接頭 的 一個特別有利的實(shí)施結(jié)構(gòu)在于，中央的層合材料部分地在一個玻璃纖 維金屬混合層合材料中制造。
通過按照圖9的按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭的實(shí)施形式，可以使 用比在常規(guī)的螺栓布置中更多的螺栓副或銷/螺釘副。
在制造轉(zhuǎn)子葉片時，可以先干燥葉片半殼和使其置于還未進(jìn)行樹脂 浸入模注(RIM)的狀態(tài)。然后插入呈單向的玻璃纖維或碳纖維的形式的 帶子。利用預(yù)制的橫銷連接或橫銷預(yù)連接制造一個半環(huán)并且連接上。接 著進(jìn)行一個真空RIM和接著粘接葉片半殼。在該制造方法中需要較好的 結(jié)合精度。作為葉片根部側(cè)的末端19的封閉部還可以設(shè)置一個鋼板， 它以適配的粘合厚度安裝或粘接在葉片根部的或轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部 側(cè)的末端19上。
一個可以替代的操作模式或一種可以替代的方法規(guī)定，在設(shè)置了葉 片半殼之后插入帶子，進(jìn)行樹脂浸入模注，尤其是真空樹脂浸入模注， 隨后粘合葉片半殼，接著設(shè)置用于橫銷和螺釘連接的相應(yīng)的孔和隨后粘 接上總共由三個或四個部分構(gòu)成的內(nèi)環(huán)和外環(huán)。如果連接頭是錐形的， 則設(shè)置三個部分和如果連接頭是圓柱形的，則設(shè)置四個部分。圖9也示 出一個螺紋盲孔28,它具有螺紋24'，以便可以在橫銷20壞了時容易地 更換該橫銷。為此將層合材料在橫銷20的區(qū)域中與內(nèi)側(cè)35分開，將一個螺釘擰入盲孔28中，拉出橫銷20，插入一個新的橫銷20和將層合材 料27'再重新安上。該實(shí)施例也可以與前述的實(shí)施例組合。
圖10示出按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭17的一個示意剖視圖。它 基本上示出在與轉(zhuǎn)子葉片5的正常的葉片殼層合材料的過渡部分中的葉 片根部6。在該實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的構(gòu)思是，通過設(shè)置金屬層32提高允許的 表面壓力或孔內(nèi)側(cè)面強(qiáng)度。需要考慮的是，設(shè)置的橫銷20在擰上情況 下通過一個在圖10中沒有示出的螺釘而受到一個非常高的預(yù)應(yīng)力。其 在一個金屬層32中的金屬板或金屬膜優(yōu)選是這樣地薄，以至于它們可 以獨(dú)立地以例如半圓的形式相互貼緊。優(yōu)選地，它們具有0.2mm至 0.4mm的厚度。它們形成的結(jié)構(gòu)是一種由交替的金屬層32和玻璃纖維 加強(qiáng)的塑料層31構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)。玻璃纖維層的厚度在該實(shí)施例中為 1.2mm。在玻璃纖維加強(qiáng)的塑料的厚度為1.2mm和例如鋼的厚度為 0.3mm的情況下，鋼的比例為20%。螺釘附加力尤其是在拉應(yīng)力情況下 下降，因?yàn)楸粡埦o的部件的剛性與受到拉應(yīng)力的部件的剛性的關(guān)系變得 更有利。由此對螺釘連接的張緊情況產(chǎn)生更有利的影響，由此也明顯減 小橫銷20中的附加負(fù)荷。此外通過金屬的高的抗壓強(qiáng)度明顯地提高了 孔內(nèi)側(cè)面強(qiáng)度。
通過這些層的不對稱的成層，即在該實(shí)施例中在轉(zhuǎn)子葉片的縱軸線 或沒有示出的螺釘?shù)目v軸線18或通孔26的縱軸線18的軸向上逐層地 減少各層的長度，實(shí)現(xiàn)非?？焖俸秃唵蔚闹圃旌蛯χ圃斓目刂?。在制造 時，優(yōu)選在轉(zhuǎn)子葉片的縱軸向上也使用單向的玻璃纖維網(wǎng)，以便在RIM 工藝中可以相應(yīng)地均勻地分配塑料。但是圍繞減小在玻璃纖維加強(qiáng)的塑 料和鋼之間的由溫度引起的應(yīng)力，有利的是，單向地在周向上也置入足 夠的纖維。
分別具有由玻璃纖維加強(qiáng)的塑料和金屬構(gòu)成的較短的層的逐層的 過渡部分可以尤其好地在過渡區(qū)域40中看到。
在圖10中示出的下部的層31優(yōu)選連續(xù)地實(shí)施到葉片的外部區(qū)域中。
為了防止腐蝕設(shè)有覆蓋層30或30'。
圖11示出另一個按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接頭17的示意剖視圖， 其中也設(shè)有一種由金屬層和玻璃纖維加強(qiáng)的塑料層構(gòu)成的混合層。與按 照圖IO的實(shí)施例的區(qū)別至于，在圖11示出的下部區(qū)域在橫截面也是成角度地示出，這在覆蓋層30'上可以非常好地看見。葉片壁的中軸線在 此處基本上與螺釘縱軸線18相一致。
除了鋼以外，也可以使用鋁或鈦或其它金屬。除了連續(xù)的金屬板或
由金屬構(gòu)成的薄膜之外也可以使用一個帶有通孔的金屬層32或多個帶 有通孔的金屬層32。這導(dǎo)致塑料在葉片根部6和過渡區(qū)域40中更好地分布。
在按照圖IO和圖11的實(shí)施例中深度t在轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部側(cè)的 末端上可以為50mm至100mm。橫銷20的直徑可以為45mm。葉片根 部側(cè)的末端至橫銷20的中部的間距為大約2.5x一黃銷20的直徑，即為大 約112mm。過渡區(qū)域40也大約在U2mm下乂人碎黃銷20的中部開始逐漸 變窄。該尺寸優(yōu)選用于40m至45m的轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片在過渡區(qū)域 40中逐漸變窄部分可以在300mm至大約1400mm的一個區(qū)段上延伸。 在標(biāo)記29處葉片殼的支承的層合材料的厚度則為大約15mm至20mm。 按照圖IO和11的實(shí)施例也可以與前述的按照本發(fā)明的實(shí)施形式組合。
附圖標(biāo)記表 1風(fēng)能設(shè)備 2塔 3塔頭 4轉(zhuǎn)子轂 5轉(zhuǎn)子葉片 6葉片根部 7開口 8開口 9法蘭孔 IO發(fā)電機(jī)軸 11法蘭 12, 12'孑L 13螺釘 14橫銷 15螺母 16孔17轉(zhuǎn)子葉片連接頭
18鈔人軸線
19葉片根部側(cè)的末端
20， 20'橫銷
21伸縮螺栓
22壁
23法蘭
24, 24'螺紋
25盲孔
26通孔
27， 27'覆蓋層合材料
28螺紋盲孔
29葉片殼層合材料
30， 30'覆蓋層
31層合材料層
32金屬層
33第一排
34第二排
35內(nèi)表面
36外表面，
37, 37'銷側(cè)
40過渡區(qū)域
41轉(zhuǎn)子葉片頂尖
42螺母
Lges 尚度 t深度
h高度 B寬度 D直徑 R半徑 A間距
權(quán)利要求
1. 轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，尤其是風(fēng)能設(shè)備(1)的轉(zhuǎn)子葉片連接頭，其用于將轉(zhuǎn)子葉片(5)與一個連接裝置(14)連接，該轉(zhuǎn)子葉片連接頭包括橫銷(20，20′)和連接機(jī)構(gòu)(13，21)，它們可以相互地作用連接起來，其中該連接機(jī)構(gòu)(13，21)限定一個縱軸線(18)，其特征在于，橫銷(20，20′)在連接機(jī)構(gòu)(13，21)的縱軸線(18)的方向上具有比在縱軸線(18)的橫向上更高的彎曲剛性。
2. 按照權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征在于，橫銷 (20, 20')在連接機(jī)構(gòu)(13, 21)的縱軸線(18)的方向上具有比在連接機(jī)構(gòu) (13, 21)的縱軸線(18)的方向的橫向上更大的伸展。
3. 按照權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，橫銷 (20, 20')的橫截面是具有倒圓的棱邊的矩形。
4. 按照權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(n),其特征在于，橫銷 (20, 20')的橫截面是橢圓形，卵形，部分橢圓形或部分卵形。
5. 按照權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，橫銷 (20， 2 0')在橫截面上構(gòu)造成具有倒圓的棱邊的雙T形或骨頭形。
6. 尤其是按照權(quán)利要求1至5之一所述的尤其是風(fēng)能設(shè)備(l)的轉(zhuǎn)子 葉片連接頭(17),其用于將轉(zhuǎn)子葉片(5)與一個連接裝置(4)相連接，該連 接頭包括多個橫銷(20, 20'),它們可以分別與一個連接機(jī)構(gòu)(13, 21)作 用連接，其特征在于，橫銷(20, 20')布置在至少兩排(33, 34)中，其中 至少一個第一排(33)比至少一個第二排(34)布置得更靠近轉(zhuǎn)子葉片(5)的 葉片根部側(cè)的末端(19)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征在于，該排 (33， 34)圍繞轉(zhuǎn)子葉片的葉片根部(6)的周面布置(5)。
8. 按照權(quán)利要求6或7所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征在于， 與連接機(jī)構(gòu)(13， 21)d與布置在第一排(33)中的橫銷(20)的作用連接相比 較，連接機(jī)構(gòu)(13, 21)d與布置在第二排(34)中的橫銷(20')的作用連接設(shè) 計(jì)得較軟。
9. 按照權(quán)利要求6至8中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征 在于，連接機(jī)構(gòu)(13， 21)是至少部分地不同長度的。
10. 按照權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，與第 一排(33)配屬的連接機(jī)構(gòu)(13， 21)比與第二排(34)配屬的連接機(jī)構(gòu)(13, 21)短。
11. 按照權(quán)利要求6至10中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特 征在于，連接機(jī)構(gòu)(13, 21)至少部分地是不同厚度的。
12. 按照權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征在于，與 第一排(33)橫銷(20)配屬的連接機(jī)構(gòu)(13， 21)比與第二排(34)橫銷(20')配 屬的連接機(jī)構(gòu)(13， 21)厚。
13. 尤其是按照權(quán)利要求1至12中之一所述的尤其是用于風(fēng)能設(shè)備 (1)的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其用于將轉(zhuǎn)子葉片(5)與一個連接裝置(16)相 連接，該連接頭包括橫銷(20, 20')和連接機(jī)構(gòu)(13， 21),它們可以相互 作用連接，其特征在于，橫銷(20, 20')被轉(zhuǎn)子葉片(5)完全包封。
14. 按照權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征在于，橫 銷(20, 20，)的與轉(zhuǎn)子葉片(5)的外表面(36)和內(nèi)表面(35)面對著的側(cè)面 (37， 37')由一種在轉(zhuǎn)子葉片(5)中使用的材料(27, 27'),尤其是由至少一 個層合材料層(27, 27')包封。
15. 按照權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，該 至少一個層合材料層(27， 27')通過一個或多個加強(qiáng)材料層(32),尤其是 金屬層(32),加強(qiáng)。
16. 按照權(quán)利要求14或15所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征在于， 在一個35m至55m長的轉(zhuǎn)子葉片(5)情況下，橫銷(20, 20，)的與轉(zhuǎn)子葉 片(5)的外表面(36)和內(nèi)表面(35)面對著的側(cè)面(37, 37')用一個5mm至 20mm,尤其是10mm至15mm的材料厚度包封。
17. 按照權(quán)利要求13至16中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特 征在于，用于包封的材料(27， 27')在插入轉(zhuǎn)子葉片(5)中的橫銷(20, 20') 的的區(qū)域的大的范圍上伸展。
18. 按照權(quán)利要求13至17中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，橫銷(20, 20')在至少一個面對著轉(zhuǎn)子葉片(5)的內(nèi)表面(35)和/或 外表面(36)的側(cè)面(37, 37')上具有開口(28),在該開口中可以形狀配合連 接地和/或摩〗察力配合連接地至少間接地插入一個工具。
19. 按照權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，該 開口(28)是盲孔，其中設(shè)有螺紋(24')。
20. 尤其是按照權(quán)利要求1至19中之一所述的尤其是用于風(fēng)能設(shè)備 (1)的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其用于將轉(zhuǎn)子葉片(5)與一個連接裝置(4)相連接，該連接頭包括與連接機(jī)構(gòu)(13， 21)作用連接的橫銷(20， 20')，其中 至少該連接機(jī)構(gòu)(13, 21)被預(yù)張緊，其特征在于，轉(zhuǎn)子葉片(5)的材料 (30-32)至少在橫銷(20, 20，)的區(qū)域中包括一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由纖維加強(qiáng) 的塑料層(31)和由一種包括金屬的加強(qiáng)材料(32)構(gòu)成的層構(gòu)成。
21. 按照權(quán)利要求20所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，所 述區(qū)域延伸到這樣的區(qū)域上，在該區(qū)域中由于預(yù)緊力的原因而使 一 個力 作用到轉(zhuǎn)子葉片(5)的材料(30-32)上。
22. 按照權(quán)利要求20或21所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其特征在于， 所述區(qū)域延伸到轉(zhuǎn)子葉片根部(6)的區(qū)域上。
23. 按照權(quán)利要求20至22中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，在一個過渡區(qū)域(40)中，為了使轉(zhuǎn)子葉片根部(6)的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子 葉片(5, 29)的結(jié)構(gòu)相匹配，至少部分地從層到層地，尤其是連續(xù)地將由 加強(qiáng)材料(32)構(gòu)成的層(32)延長到轉(zhuǎn)子葉片頂尖(41)。
24. 按照權(quán)利要求20至23中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，加強(qiáng)材料(32)是金屬。
25. 按照權(quán)利要求24所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，該 金屬以膜(32)或網(wǎng)的形式呈現(xiàn)。
26. 按照權(quán)利要求25所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，膜(32) 的厚度在O.lmm至0.8mm之間，尤其是在0.15mm至0.5mm之間，尤 其是在0.2mm和0.3mm之間。
27. 按照權(quán)利要求20至26中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，纖維加強(qiáng)的塑料層(31)的厚度在0.2mm和lmm之間，尤其是 在0.4mm和0.9mm之間，尤其是在0.6mm和0.7mm之間。
28. 按照權(quán)利要求20至27中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，至少一部分纖維加強(qiáng)的塑料層(31)具有單向定向的纖維，其在 轉(zhuǎn)子葉片(5)的縱軸向上定向。
29. 按照權(quán)利要求1至28中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，連接機(jī)構(gòu)(13, 21)的縱軸線(18)基本上與轉(zhuǎn)子葉片壁(5)的中軸 線(18)對齊，尤其是與該中軸線在一個平面中。
30. 按照權(quán)利要求1至29中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，連接機(jī)構(gòu)(13, 21)包括螺釘(13, 21),尤其是伸縮桿螺釘(21)。
31. 按照權(quán)利要求1至30中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特征在于，設(shè)有多個連接機(jī)構(gòu)(13， 21),它們分別與至少一個橫銷(20, 20') 作用連接。
32. 按照權(quán)利要求1至31中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17),其特 征在于，該作用連接產(chǎn)生預(yù)緊力。
33. 風(fēng)能設(shè)備(1)的轉(zhuǎn)子(4, 5)，其包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片(5), —個轉(zhuǎn) 子轂(4)和至少一個按照權(quán)利要求1至33中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭 (17)。
34. 包括按照權(quán)利要求1至32中之一所述的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)的 風(fēng)能設(shè)備(l)的使用。
全文摘要
介紹了一種風(fēng)能設(shè)備(1)的轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)，其用于將轉(zhuǎn)子葉片(5)與一個連接裝置(14)連接，該轉(zhuǎn)子葉片連接頭包括橫銷(20，20′)和連接機(jī)構(gòu)(13，21)，它們可以相互作用連接起來，其中該連接機(jī)構(gòu)(13，21)限定一個縱軸線(18)。轉(zhuǎn)子葉片連接頭(17)的特征在于，橫銷(20，20′)在連接機(jī)構(gòu)(13，21)的縱軸線(18)的方向上具有比在縱軸線(18)的橫向上更高的彎曲剛性。
文檔編號F03D1/06GK101443547SQ200780016999
公開日2009年5月27日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者C·尤斯特巴基, M·舒伯特, P·奎爾, U·本德爾 申請人:再生動力系統(tǒng)股份公司