ФОРМА ЛОПАСТИ РОТОРА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАСТИ РОТОРА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК B29C70/44 B29C33/02 

Предлагаемое изобретение относится к форме лопасти ротора для изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки, а также к способу изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки.

Лопасти ротора современных ветроэнергетических установок достигают габаритов 60 м в длину, 5 м в ширину и 2 м толщины и при определенных условиях могут быть также еще больше. Чтобы добиться высокой устойчивости при небольшом весе, такую лопасть ротора изготавливают часто из усиленного волокном полимера, в частности, из усиленного стекловолокном полимера (GFK). При этом в лопасть ротора могут входить также компоненты из других материалов, например, задняя кромка из металла или усиливающие материалы в лопасти ротора из дерева. Однако преобладающая часть лопасти ротора, в частности формообразующая оболочка или частичная оболочка, изготовлена из усиленного волокном полимера. Для этого используется, по меньшей мере, одна форма лопасти ротора, которая по существу образует негативную форму изготавливаемой поверхности лопасти ротора. При этом лопасть ротора может состоять, например, из двух полуоболочек (т.е. половинного дугообразно изогнутого профиля), причем полуоболочки соответственно изготавливают вначале в собственной форме лопасти ротора. В зависимости от величины изготавливаемой лопасти ротора могут быть предусмотрены также больше двух форм.

Для изготовления лопасти ротора или секции лопасти ротора в форму загружают, например, пропитанный смолой волокнистый трикотажный материал, в частности ткань, которая затем отверждается и занимает поверхность согласно форме лопасти ротора. Для ускорения или равномерного формования отверждения форму лопасти ротора нагревают. При этом для отверждения необходимо обеспечить равномерный или, при необходимости, локально целенаправленный нагрев.

С этой целью известные формы лопастей ротора для изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части содержат трубопроводную систему, по которой подается теплая или горячая вода для нагрева. От этой нагретой таким образом трубопроводной системы тепло распространяется по телу формы лопатки ротора к ее поверхности на отверждаемый материал.

Такая нагревательная система является довольно затратной при изготовлении укомплектованной ею формы лопасти ротора и трудоемкой в применении, так как кроме нагрева воды необходимо обеспечить также ее циркуляцию. Кроме того, такая система является относительно инерционной.

Далее при отверждении смолы может возникнуть проблема экзотермии. При этом смола при отверждении отдает тепло окружающей среде, что может привести к нежелательному и неконтролируемому нагреву и при определенных условиях перегреву. Прекращение дальнейшей подачи горячей воды порой может оказаться недостаточным, чтобы противостоять этому явлению.

Таким образом, задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы усовершенствовать форму лопасти ротора для изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части, а также соответствующий способ, что позволяет устранить или снизить, по меньшей мере, одну из вышеназванных проблем. В частности, предполагается найти решение проблемы усовершенствования нагрева при изготовлении лопасти ротора ветроэнергетической установки. По меньшей мере, предполагается предложить альтернативное решение.

Согласно изобретению по пункту 1 формулы изобретения предлагается форма лопасти ротора для изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части.

В соответствии с этим форма лопасти ротора имеет нагреваемый участок формы с формообразующей поверхностью для формования поверхности лопасти ротора. На эту формообразующую поверхность, которая выполнена обычно вогнутой, укладывают согласно определению пропитанный волокнистый вязаный материал в форме стекловолокнистого вязаного материала или тому подобного для изготовления поверхности лопасти ротора.

Нагреваемая зона формы содержит, по меньшей мере, два нагревательных элемента с соответственно, по меньшей мере, одним электрическим резистивным нагревательным элементом. Для каждого участка нагрева предусмотрен собственный блок питания для снабжения соответствующего резистивного нагревательного элемента электрическим током для нагрева. За счет применения электрических резистивных нагревательных элементов предполагается обеспечить, в частности, более динамичную подачу мощности для нагрева. Электрические резистивные нагревательные элементы могут быть выполнены более экономными по занимаемому месту по сравнению с трубопроводной системой. Это позволяет, во-первых, соответственно приблизить прямой источник нагрева к формообразующей поверхности или даже расположить непосредственно на формообразующей поверхности. Кроме того, конструкция формы лопасти ротора может быть выполнена более экономной по занимаемому месту и/или более легкой по весу. За счет использования нескольких зон нагрева возможен локально целенаправленный ввод тепла. Так могут специально нагреваться, например, определенные зоны. Это может быть, например, целесообразным для поясного поля, которое специально нагревает снабженную поясом зону лопасти ротора, или может специально нагреваться краевое поле. Кроме того, может случиться, что разные зоны формы лопасти ротора и/или лопасти ротора отдают тепло с различной силой, так как они, например, в различной степени термоизолированы относительно окружающей среды. Чтобы все же обеспечить равномерное или более равномерное распределение температуры, может быть предпочтительно снабдить такие хуже изолированные зоны большей мощностью нагрева на единицу поверхности. При использовании более двух участков нагрева выбранные зоны могут покрываться также более чем одним участком нагрева, и различные участки нагрева могут быть временно сгруппированы для выполнения общей задачи. Кроме того, зоны нагрева могут перекрываться.

Наличие отдельных блоков питания делает возможным нагревание участков нагрева независимо друг от друга. Образно выражаясь, включение или отключение одного из участков нагрева не влияет на подвод мощности нагрева на другой участок нагрева. Иными словами, за счет наличия отдельных блоков питания достигается расщепление участков нагрева относительно осуществления нагрева.

Этим не достигается, безусловно, полное термическое расцепление локально смежных зон, но все же может быть упрощен учет таких влияний.

Кроме того, за счет использования отдельных блоков питания для отдельных участков нагрева становится возможным применение стандартных элементов. Во всяком случае, когда каждый участок нагрева может получить или требует по существу примерно аналогичную мощность нагрева, для каждого участка нагрева может быть использован одинаковый, в частности, конструктивно идентичный блок питания. Таким образом, необходимо разработать всего лишь один единственный блок питания и в зависимости от имеющихся участков нагрева вводится в действие соответствующее число блоков питания. Кроме того, это позволяет также для различных по величине форм лопасти ротора разработать всего лишь один блок питания. В этом случае повышенная потребность нагрева для более крупной, по сравнению с меньшей, формы лопасти ротора может быть обеспечена простым образом за счет предусматривания соответственно нескольких участков нагрева и/или соответственно нескольких блоков питания.

Каждый блок питания включает блок управления для управления электрическим током для нагрева соответствующих резистивных нагревательных элементов, предпочтительно трансформатор или блок регулирования тока для обеспечения подачи тока нагрева. Под блоком регулирования тока здесь следует понимать блок, который посредством полупроводниковых реле подает желаемый ток, например, инвертер, регулируемый выпрямитель или повышающий или понижающий преобразователь. Выходное напряжение такого трансформатора или блока регулирования тока и, следовательно, входное напряжение соответствующего резистивного нагревательного элемента может составлять, например, до 40 В.

Посредством блока управления может регулироваться ток нагрева соответствующего участка нагрева или резистивного нагревательного элемента. В простейшем случае речь идет о включении или выключении подачи тока. Согласно другому варианту осуществления, может также регулироваться амплитуда тока.

Посредством трансформатора может регулироваться напряжение для снабжения резистивного нагревательного элемента и подгоняться под него. При этом трансформатор может предлагать различные съемы напряжения, чтобы таким образом подавать различные напряжения и в конечном итоге различные токи и мощности нагрева. Согласно одному из вариантов блок управления регулирует соответствующие съемы напряжения с трансформатора, чтобы таким образом регулировать мощность нагрева. В принципе регулирование подводимой мощности возможно также импульсной последовательностью подачи тока. Блок управления и/или трансформатор согласованы с питаемым электрическим нагревательным элементом или питаемыми электрическими нагревательными элементами. В частности, трансформатор выполнен с соответствующими параметрами. Согласно одному из вариантов осуществления трансформатор соответственно предусмотрен с различными съемами напряжения, из которых подключен лишь один. Предпочтительно трансформаторы для формы лопасти ротора идентичны для каждого блока питания, но в зависимости от нагреваемого резистивного нагревательного элемента имеют различное подключение, в частности, к различным съемам напряжения.

Предпочтительно каждый блок питания имеет шкаф управления с блоком управления и трансформатором. В принципе части этих блоков могут также выступать из шкафов управления, в частности, возможные пластины охлаждения. Но предпочтительно блок питания образован шкафом управления в качестве компактного блока. Соответственно он позиционируется в желаемом положении относительно формы лопасти ротора. В этой связи следует напомнить, что современная лопасть ротора и соответственно форма лопасти ротора для ветроэнергетической установки может иметь 60 м в длину. Поэтому для цепей низкого напряжения, т.е. вторичной стороны предполагаемого трансформатора, предпочтительными являются короткие гибкие выводы. Соответственно каждый блок питания позиционируется как можно ближе к соответственно питаемому участку нагрева.

Предпочтительно форма лопасти ротора отличается тем, что блок управления или его часть, а также по усмотрению (в виде опции) блок регулирования тока, монтируются на съемном участке наружной стенки шкафа управления, которая упрощенно может быть названа также как съемная корпусная стенка, и что электрические соединения к этому участку наружной стенки предусмотрены как разъемные соединения, чтобы упростить замену этого участка наружной стенки, включая смонтированные на ней элементы, на другой участок наружной стенки. Несмотря на тщательнейшее изготовление блока питания, в частности соответствующего шкафа управления, могут возникнуть погрешности (ошибки) в электронике, в частности в блоке управления, или погрешности (ошибки) могут проявиться позже. Эти погрешности могут относиться к проблемам в программном обеспечении, а также в аппаратных средствах. Согласно этому варианту осуществления блок управления может быть заменен простым образом за счет того, что корпусная стенка с дефектным блоком управления просто сменяется на другую корпусную стенку с таким же, но исправным блоком управления. Это относится также к блоку регулирования тока. При этом во время производства можно очень быстро устранить погрешность (ошибку) и воспрепятствовать производству бракованных деталей, то есть браку в лопасти ротора или ее части. В связи с относительно продолжительным процессом изготовления, в частности процессом отверждения лопасти ротора ветроэнергетической установки, может быть достаточно нескольких минут для замены блока управления. В зависимости от стадии изготовления могут быть приемлемы также более продолжительные отрезки времени.

Такая простая возможность замены может быть осуществлена даже тогда, когда блок управления или блок регулирования тока смонтированы не на цельной корпусной стенке, а на ее части или на другом легкодоступном несущем участке шкафа управления.

В другом варианте осуществления предлагается, чтобы форма лопасти ротора отличалась центральным блоком управления для выдачи заданных (номинальных) параметров и/или команд на переключение для каждого блока питания или блока управления каждого блока питания, причем между центральным блоком управления и каждым блоком питания и/или между отдельными блоками питания предусмотрен канал передачи данных.

Посредством центрального блока управления может координироваться вся тепловая нагрузка для всей формы лопасти ротора. Таким образом может быть достигнут скоординированный и максимально равномерный нагрев формы лопасти ротора, в частности, для нагрева участка лопасти ротора, изготавливаемого вместе с формой лопасти ротора. Так для каждого участка нагрева, например посредством центрального блока управления, могут задаваться номинальные температурные параметры и передаваться на соответствующий блок питания. Затем каждый блок питания индивидуально может соответственно регулировать мощность нагрева. Данные могут передаваться посредством канала передачи данных между центральным блоком управления и каждым блоком питания и/или между отдельными блоками питания. Иными словами, может быть предусмотрена топология типа «звезда» или топология типа «кольцо». В кольцеобразной топологии, например, все заданные значения для всех участков нагрева могут передаваться, исходя из центрального блока управления от одного блока питания к следующему, при этом каждый блок питания берет релевантный для него заданный параметр из соответствующего пакета данных. При этом канал передачи данных может быть предусмотрен как посредством кабеля, так и по радиосвязи.

Путем передачи команд на переключение от центрального блока на блоки питания, что может осуществляться дополнительно или альтернативно, централизованно осуществляется также управление, в частности регулирование, в центральном блоке управления. Центральный блок управления может централизованно управлять, таким образом, нагревом всей формы лопасти ротора и осуществлять их согласование. Однако конкретную подачу электрического тока для нагрева формы лопасти ротора выполняют соответствующие блоки питания. Фактические значения, в частности фактические значения температуры участков нагрева, передаются на центральный блок управления. Это может осуществляться соответствующими блоками питания. Преобразование аналоговых температурных значений измерений в цифровые значения для передачи и/или обработки в центральном блоке управления осуществляется зачастую уже соответствующим чувствительным элементом датчика температуры.

В центральном блоке управления может быть предусмотрен также регистратор данных, который регистрирует данные измерений соответствующего способа изготовления и не может быть подвержен манипулированию.

Предпочтительно, по меньшей мере, один резистивный нагревательный элемент выполнен как плоскостный нагревательный элемент и, следовательно, может соответственно целенаправленно нагревать поверхности. Дополнительно или по усмотрению нагревательный элемент выполнен из углеродных волокон или углеродных нитей или включает такие волокна. В смысле электрического сопротивления такие углеродные волокна могут проводить электрический ток и при этом нагреваться. Такое исполнение особенно предпочтительно в случае, если форма лопасти ротора выполнена в зоне своей формообразующей поверхности по существу из усиленного углеродным волокном полимера. В этом случае, в частности, форма лопасти ротора в этой зоне, а также расположенный в этой зоне нагревательный элемент имеют сходные механические свойства, такие как прочность, или также зависящие от температуры свойства, например свойства, определяемые коэффициентом расширения. При этом форма лопасти ротора из усиленного углеродным волокном полимера не обязательно должна иметь также нагревательный элемент из углеродных волокон.

Форма лопасти ротора согласно другой форме осуществления отличается несущим участком, в частности, решетчатой опорой или решетчатой фермой для опирания нагреваемых участков формы, и расположенной на несущем участке, соединяющей блоки питания токопроводящей шиной для снабжения блоков питания или трансформаторов электрическим током и/или данными. Такой несущий участок, в частности решетчатая опора или решетчатая ферма, несет по существу участок формы лопасти ротора, который содержит формообразующую поверхность.

Согласно одному из конструктивных вариантов исполнения, предусмотрен нагреваемый, формообразующий слой, например из усиленного углеродным волокном полимера (CFK), который примыкает к электроизоляционному слою, за которым следует термоизоляционный слой, который может иметь сотовую структуру. К термоизоляционному слою примыкает, например, другой стабилизирующий CFK-слой. Эта структура типа «сэндвич», от формообразующего слоя до другого стабилизирующего слоя, может иметь в сумме толщину порядка нескольких сантиметров, например, примерно 5 см. Эту структуру «сэндвич» несет несущий участок.

Несущий участок может быть предусмотрен, в частности, по всей длине изготавливаемой лопасти ротора или ее части и выполнен для установки на полу цехового помещения. Предпочтительно он выполнен как решетчатая конструкция и может быть по высоте примерно от 1 до 2 м. На такой решетчатой конструкции расположено по существу подогнанное к изготавливаемой форме лопасти ротора покрытие, в частности, по типу вышеописанной структуры «сэндвич». Это подогнанное к форме покрытие не способно быть само по себе несущим по всей длине лопасти ротора и поэтому опирается и удерживается на указанный несущей участок, в частности, на решетчатую опору или решетчатую ферму.

Этот несущий участок, в частности, решетчатая опора или решетчатая ферма, согласно этому варианту осуществления, укомплектован также токопроводящей шиной. Эта токопроводящая шина используется для снабжения блоков питания и/или трансформаторов или выпрямителей тока. Предпочтительно эти трансформаторы или выпрямители тока составляют часть блока питания, и каждый блок питания на своем месте, а именно вблизи от соотносящегося с ним участка нагрева соединен с токопроводящей шиной. В виде опции или альтернативно токопроводящая шина выполняет задачу снабжения каждого блока питания данными. Предпочтительно такая токопроводящая шина имеет линию электроснабжения, называемую также энергетической шиной, для передачи электрической энергии, и линию передачи данных, называемую также шиной данных. Шина данных может быть предусмотрена также отдельно. Таким образом, несущий участок, в частности решетчатая опора или решетчатая ферма, при конструировании формы лопасти ротора может быть укомплектован токопроводящей шиной, к которой затем в желаемых местах присоединяют и закрепляют блоки питания. Это позволяет саму конструкцию формы лопасти ротора 60-метровой длины выполнить, по меньшей мере, частично модульной. Таким образом, выполненная в целом очень индивидуально форма лопасти ротора с многочисленными различными индивидуальными зонами может быть укомплектована большим числом стандартных элементов, так что требуется меньше разных элементов, и даже этапы комплектации могут быть отчасти стандартизированы.

Предпочтительно каждый участок нагрева имеет, по меньшей мере, один датчик температуры, и для передачи измеренных величин температуры датчик температуры соединен с соответствующим блоком питания, и блок питания подготовлен для оценки соответствующих измеряемых величин. Следовательно, такой измерительный датчик температуры поставляет, в частности, электрические и/или представленные в цифровом виде значения на блок питания, которые соответственно передаются дальше и/или обрабатываются. Это позволяет регулировать мощность нагрева и, например, регулировать заданное центральным блоком управления номинальное значение температуры. Для оценки данных предусмотрен блок управления, который может сохранять в буфере измеренные значения температуры и вводить в алгоритм управления. При этом могут быть предусмотрены один или несколько датчиков температуры, как, например, Pt100, причем показания датчиков температуры могут обрабатываться разными способами. Так предлагается использовать данные измерений одного или нескольких датчиков температуры для общего управления нагревательных элементов и, следовательно, для подачи тока, и наоборот другой чувствительный элемент температуры или датчик температуры предусмотрен исключительно для ограничения. То есть предусмотренный для ограничения температуры такой чувствительный элемент выдает свои значения по существу лишь на блок безопасности, который отвечает за поддержание максимального значения температуры. Такой чувствительный элемент температуры может быть назван также как ограничитель температуры. Согласно одному из вариантов осуществления ограничитель температуры выполнен таким образом, что он непосредственно осуществляет переключение, как, например, биметаллический переключатель.

Выгодно, если измеряется ток и/или напряжение резистивного нагревательного элемента. Это позволяет определить также температуру при известном температурном режиме резистивного нагревательного элемента. Например, такое определение температуры может быть использовано также как резервное измерение относительно измерения температуры чувствительным элементом температуры.

Предпочтительно для каждого участка нагрева из центрального блока управления задается значение номинального тока и/или отдается команда на переключение на соответствующий блок питания для управления тока посредством трансформатора или блока регулирования тока для нагрева, по меньшей мере, одного резистивного нагревательного элемента. Таким образом, управление и обработка (оценка) данных концентрируется в центральном блоке управления. Это исключает установку многочисленных сложных микропроцессоров в отдельных блоках питания. На каждом устройстве питания могут быть предусмотрены предохранительные схемы, как, например, защита от перегрева, которая реализована ограничителем нагрева.

Однако измеряемые значения датчиков температуры могут быть использованы также более широко, чем лишь для прямого сравнения. Более того, блок управления может быть подготовлен для того, чтобы применять более сложные формы обработки/оценки данных и/или более сложные методы управления. Предпочтительно такой блок управления имеет для обработки/оценки данных в центральном блоке управления или блоке питания микропроцессор и/или центральный процессор (CPU).

Согласно одному из вариантов, в частности, для изготовления частичного участка лопасти ротора предусмотрена форма лопасти ротора лишь с одним участком нагрева и лишь с одним блоком питания.

Кроме того, согласно изобретению, по пункту 9 формулы изобретения предлагается способ изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части. В соответствии с ним отверждаемый материал подают в форму лопасти ротора на формообразующую поверхность нагреваемого участка формы лопасти ротора. В качестве отверждаемого материала применяется, в частности, волокнистый композитный материал, например, усиленный стекловолокном или углеволокном полимер. При этом подача отверждаемого материала относится, в частности, к подаче пропитанного смолой вязаного материала, в частности ткани, причем при необходимости смола может дополнительно загружаться до, во время и/или после подачи пропитанного смолой вязаного материала.

На следующем этапе для отверждения отверждаемого материала нагревают участок формы, содержащий формообразующую поверхность.

При этом нагревание осуществляется с использованием участка формы, содержащего, по меньшей мере, два участка нагрева. Каждый участок нагрева нагревается посредством расположенного на или под формообразующей поверхностью, по меньшей мере, одного электрического резистивного нагревательного элемента. Таким образом, может осуществляться целенаправленно по возможности поверхностный нагрев вблизи от отверждаемого материала. При этом каждый участок нагрева питается электрическим током посредством соотносящегося с соответствующим участком нагрева блока питания.

Предпочтительно здесь используется соответствующая изобретению форма лопасти ротора.

Далее предпочтительно для каждого участка нагрева центральный блок управления задает номинальное значение температуры и передает на каждый блок питания соответствующего участка нагрева. Каждый блок питания управляет соотносящимся с ним участком нагрева, чтобы отрегулировать соответствующее номинальное значение температуры, то есть установить его путем управления или регулирования. В частности, каждый блок питания и/или соответствующего управления осуществляет сравнение номинальной/фактической величины измеренной и заданной температуры и отправляет результат этого сравнения заданной и номинальной величины, то есть погрешность в регулировании, на соответствующий механизм регулирования для создания регулирующей величины для управления соответствующей мощностью нагрева.

В одном из вариантов осуществления управление, в частности сравнение заданной и номинальной величины для каждого участка нагрева, осуществляет центральный блок управления и передает лишь звуковые сигналы на соответствующие устройства питания.

Независимо от того, где осуществляется управление или регулирование, для каждого отдельного участка нагрева действуют, в частности, заданные, зависящие от времени температурные режимы. Они составляют основу описанного управления нагревом и могут быть определены, например, предварительными испытаниями. Во время изготовления лопасти ротора возможна подгонка. При необходимости управление осуществляют вручную, если это представляется необходимым.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, блок питания снимает измеряемые значения температуры, по меньшей мере, в одном месте на соответствующем участке нагрева и в зависимости от температурного режима прекращает и/или уменьшает подачу мощности нагрева. В частности, в случае очень сильного повышения температуры электроснабжение для нагрева прекращается или, по меньшей мере, уменьшается. Это означает, что для управления нагревом соответственно учитывается не только абсолютное значение температуры, но, более того, учитывается температурный режим, в частности, увеличение температуры. Следует отметить, что термическая характеристика, как правило, не колеблется. Это означает, что регулирование температуры может осуществляться обычно как исключительно пропорциональное регулирование (P-Regelung). Часто бывает достаточно так называемого двухпозиционного регулятора, то есть регулятора, который подает мощность нагрева до тех пор, пока не достигнута желаемая температура, и отключает мощность нагрева в тот момент, когда желаемая температура достигнута.

Решение согласно изобретению позволяет успешно реагировать также на экзотермический процесс, который может иметь место, например, при отверждении смолы, поскольку обеспечивается быстрое определение повышения температуры на каждом отдельном участке нагрева и быстрое отключение каждого отдельного участка нагрева.

Предпочтительно снижение или отключение нагрева осуществляется только тогда, когда измеренное значение температуры превышает расчетное значение температуры на заранее установленное минимальное значение, которое также может зависеть от температуры. Это позволяет, во-первых, обеспечить точность измерения, равно как и точность расчета, а также исключить так называемый эффект пинг-понга.

Согласно другому варианту осуществления, форма лопасти ротора, в частности решетчатая ферма, имеет соединительное устройство, в частности, устройство разъемного вставочного соединения для соединения с ответным соединительным устройством, в частности, ответным разъемным вставочным устройством для создания электрического энергетического соединения для передачи электрической энергии, соединения для передачи данных, соединения сжатого воздуха для питания сжатым воздухом нагрева формы и/или соединения для передачи вакуума для обеспечения вакуума, по меньшей мере, на одном участке формы лопасти ротора. Предпочтительно соединительное устройство имеет одновременно, по меньшей мере, один соединитель или соединительный разъем для передачи энергии, соединитель или соединительный разъем для передачи данных, соединитель или соединительный разъем для питания сжатым воздухом и соединитель или соединительный разъем для предоставления вакуума. Предпочтительно форма лопасти ротора выполнена мобильной, и, следовательно, за счет соединительного устройства может быть просто установлено подключение всего нагрева формы к соответствующей системе питания для энергии, сжатого воздуха и вакуума. Значит, одновременно может быть обеспечен также выгодный обмен данными.

Ниже предлагаемое изобретение поясняется в виде примера на основе прилагаемых чертежей, на которых показано:

фиг.1 - схематично заявляемая форма лопасти ротора для полуоболочки лопасти ротора на виде сверху с выступающими участками нагрева и схематично представленными блоками питания,

фиг.2 - несколько заявляемых форм лопасти ротора в сборе в перспективном изображении для другой лопасти ротора, чем форма лопасти ротора с фиг.1,

фиг.3 - названная как решетчатая ферма несущая конструкция одной из форм лопасти ротора с фиг.2 в перспективном изображении,

фиг.4 - решетчатая ферма с заявляемым блоком питания,

фиг.5 - два заявляемых решетчатых каркаса на виде сверху,

фиг.6 - решетчатые каркасы с фиг.5 в перспективном изображении,

фиг.7 - разъемное вставочное соединительное устройство на виде сбоку,

фиг.8 - подогнанное к разъемному вставочному соединительному устройству согласно фиг.7 ответное разъемное вставочное соединительное устройство на виде сбоку и

фиг.9 - разъемное вставочное соединительное устройство с фиг.8 на виде сверху.

Форма 1 лопасти ротора на фиг.1 предусмотрена для изготовления полуоболочки лопасти ротора. Две полуоболочки лопасти ротора могут быть соединены затем в цельную лопасть ротора после завершения отверждения по отдельности каждой из полуоболочек. Форма 1 лопасти ротора включает 11 зон В1 до В11 нагрева с 11 блоками V1 до V11 питания. Форма 1 лопасти ротора имеет в соответствии с изготавливаемой лопастью ротора коренную зону 2 и вершинную зону 4, в которых соответственно изготавливают коренную зону лопасти ротора и соответственно вершину лопасти ротора. Кроме того, на фиг.1 видны ребра 6 жесткости на соответствующих концах. На фиг.1 показан вид на открытую форму 1 лопасти ротора и, следовательно, по существу на формообразующую поверхность формы 1 лопасти ротора.

Форма 1 лопасти ротора разделена по длине, конкретно от коренной зоны 2 до вершинной зоны 4, на пять основных зон В8, В9, В10, В6 и В7 нагрева. Посредством этих основных зон нагрева обеспечивается, в частности, равномерный нагрев формы 1 лопасти ротора в целом, чтобы полностью и равномерно нагреть до отверждения соответствующую полуоболочку лопасти ротора.

Далее примерно вдоль продольной оси формы лопасти ротора предусмотрены три зоны В1, В2 и В11 нагрева, названные как поясные поля пояса. Поясные поля В1, В2 и В11 частично перекрывают основные поверхности В6-В10. Поясные поля В1, В2 и В11 расположены по существу в зоне, в которой в изготавливаемую лопасть ротора заделан специальный усилительный пояс или поясная зона. Чтобы специально нагревать эту зону, чтобы улучшить стабильность указанной встроенной поясной полосы, эти поясные поля могут нагреваться независимо. Это может осуществляться также одновременно с одной или несколькими основными зонами 6-10 нагрева.

Далее предусмотрены две зоны нагрева в качестве так называемых краевых (кромочных) полей В4 и В5. Эти краевые поля В4 и В5 нагревают специально зоны кромки изготавливаемой лопасти ротора. Таким образом могут быть учтены особые требования к кромкам полуоболочки лопасти ротора. При этом следует иметь в виду, что изготовленную в форме 1 лопасти ротора полуоболочку лопасти ротора соединяют позже, в частности, в зоне ее кромок с другой, ответной, полуоболочкой лопасти ротора. При соединении этих полуоболочек лопасти ротора их склеивают друг с другом, причем эти краевые поля - равно как и ответные краевые поля формы лопасти ротора другой полуоболочки лопасти ротора - также могут нагреваться.

Наконец, предусмотрена следующая зона нагрева в форме дополнительного краевого поля В3. Это дополнительное краевое поле В3 учитывает особенно тщательно обрабатываемую зону изготавливаемой лопасти ротора. Дополнительное краевое поле В3 перекрывается, по меньшей мере частично, с главной зоной В9 нагрева и поясным полем В11.

Все блоки V1 до V11 питания соответственно питают и управляют в индивидуальном порядке соответственно соотносящуюся с ними зону В1 до В11 нагрева. Однако заданные значения, в частности команды на переключение, подаются центральным блоком управления, который на фиг.1 не показан. Таким образом, индивидуальное управление каждой зоны нагрева осуществляется индивидуально, но на основе заданных извне значений на переключение. Альтернативно, по меньшей мере, одно номинальное значение, в частности номинальная температура может быть передана на блок питания. В целях управления для каждой зоны нагрева и соответственно каждого блока V1-V11 питания анализируют, по меньшей мере, одно измеренное значение температуры, которое может быть получено соответственно при помощи нескольких измерительных датчиков. Передачу измеренных значений температуры осуществляют предпочтительно при помощи блоков питания и шины данных. Зарегистрированную таким образом фактическую величину сравнивают соответственно с заданным номинальным значением, и выдается соответствующий регулирующий параметр, в частности команда на переключение. Питание соответствующей зоны В1-В11 нагрева электрическим током для нагрева - называется током нагрева - осуществляется посредством соответствующего, по меньшей мере, одного соотносящегося с блоком V1-V11 питания трансформатора. Трансформаторы в блоках V1-V11 питания снабжаются электроэнергией посредством токопроводящей шины.

Соответственно, каждый из блоков V1-V11 питания получает извне электроэнергию лишь в целом, например посредством подключения к сети 235 или 400 В, и команды на переключение. Дополнительно каждый блок V1-V11 питания может передавать свои значения, в частности, также измеренные значения на центральный блок управления. Этим обеспечивается возможность централизованно задавать на блок управления и контролировать нагрев формы 1 лопасти ротора. В частности, процесс нагрева, будь то процесс нагрева в целом или частичный процесс нагрева, может запускаться также вручную на указанном центральном блоке управления. Посредством общего дисплея можно контролировать, например, все значения температуры на всех зонах нагрева. Предпочтительно для этого предусмотрен общий дисплей, который представляет релевантные величины в форме таблицы. Предпочтительно такой дисплей укомплектован блоком ввода или выполнен в форме так называемого сенсорного экрана (touch-screen) и целенаправленно могут быть централизованно запрошены данные и вручную введены команды, между тем как блоки V1-V11 питания в целом работают индивидуально.

Кроме того, предпочтительно, если такой центральный дисплей и, следовательно, центральный блок управления в целом при использовании нескольких необходимых для изготовления полости ротора форм представляет участки нагрева вместе с этими формами лопасти ротора.

На фиг.2 показаны четыре различные формы лопасти ротора для коренного участка многосоставной лопасти ротора ветроэнергетической установки. Примерно слева на фиг.2 изображена коренная зона 20, которая для подключения к ступице лопасти ротора выполнена примерно круглой. Четыре формы лопасти ротора представляют собой одну форму 21 стороны нагнетания лопасти ротора, одну форму 22 носовой (передней) кромки лопасти ротора, одну форму 23 концевой (задней) кромки лопасти ротора и одну форму 24 стороны всасывания лопасти ротора. Изображение на фиг.2 показывает четыре формы 21-24 лопасти ротора в собранном положении для подсоединения частичных зон лопасти ротора.

Отдельные зоны нагрева на изображении не видны, так как они заделаны в соответствующую форму 21-24 лопасти ротора. Более того, на фиг.2 видна по существу несущая конструкция, которая называется также как решетчатая ферма, каждой формы лопасти ротора. Решетчатые фермы имеют по существу каркасную конструкцию и могут быть изготовлены экономично и с небольшим весом. Каждая решетчатая ферма принимает один участок формы лопасти ротора, который имеет формообразующую поверхность и в который встроены нагревательные элементы.

Необходимые соответственно блоки питания для зон нагрева каждой формы 21-24 лопасти ротора на фиг.2 для лучшей наглядности не изображены.

На фиг.3 показана решетчатая ферма 34 для формы 24 лопасти ротора согласно фиг.2. Участок формы лопасти ротора для лучшей наглядности на фиг.3 не изображен. На фиг.3 не показаны также блоки питания.

На фиг.4 изображена на виде сбоку часть решетчатой фермы 34'. Кроме конструктивных элементов решетчатой фермы 34′ на вертикальной стойке 40 расположена токопроводящая шина 42. Также на вертикальной стойке закреплен и соединен с токопроводящей шиной 42 блок 41 питания.

Токопроводящая шина 42 имеет энергетическую шину 44 для подвода электроэнергии и через нее питает электроэнергией также блок питания. Далее токопроводящая шина 42 имеет шину 46 для передачи данных, по которой передается информация. Также блок 41 питания подключен к этой шине 46 для передачи данных, чтобы принимать данные с центрального блока управления и передавать на него. Энергетическая шина и шина для передачи данных могут быть предусмотрены также каждая по отдельности.

Кроме того, блок 41 питания имеет фронтальный кожух 48. На фронтальном кожухе 48 к внутренней полости блока 41 питания расположено устройство управления. В случае повреждения управления в блоке 41′ питания или если возникает в этом отношении подозрения, кожух 48 вместе с расположенным в нем блоком управления может быть заменен на другой сменный фронтальный кожух 48 с блоком питания. Для этого требуется лишь отсоединить пару разъемных вставочных соединений между блоком управления на фронтальном кожухе 48 и подключениями в блоке 41 питания.

На фиг.5 и 6 показаны две решетчатые фермы 50, 51 двух форм лопасти ротора для изготовления соответственно полуоболочки лопасти ротора. Решетчатые фермы 50, 51 имеют соответственно по существу решетчатую конструкцию 52, 53, чтобы нести на ней соответственно формообразующий слой, в котором помещены нагревательные элементы. Этот формообразующий слой может быть соединен с другими слоями, образуя многослойную структуру (структура «сэндвич»). Этот формообразующий слой для лучшей наглядности на фиг.5 и 6 не показан, так что лучше видна форма каждой решетчатой фермы 50, 51 и, следовательно, решетчатых конструкций 52, 53. Для питания нагревательных элементов электрическим током для нагрева предусмотрены для каждой формы лопасти ротора несколько блоков 55 питания. Блоки питания могут отличаться между собой в деталях. Тем не менее, для лучшей наглядности для блоков питания используются одинаковые позиции на чертеже. Каждый блок 55 питания питает соответственно один участок нагрева электрическим током и при этом регулирует соответственно подаваемый ток. Далее предусмотрен соответственно центральный блок 56, 57 управления, чтобы обеспечить соответствующие блоки 55 питания командами на переключение. На центральном блоке 56, 57 управления координируется все управление соответствующей формы лопасти ротора, и могут быть представлены процессы и состояния, в частности, температуры. Допускается также ручной режим работы центрального блока управления.

Блоки 55 питания питаются электроэнергией посредством токопроводящих шин. Далее токопроводящие шины служат для передачи данных между блоками 55 питания и центральными блоками 56, 57 управления. Могут быть предусмотрены отдельная энергетическая шина и отдельная шина для передачи данных. Блоки 55 питания и центральные блоки 56, 57 управления расположены внутри решетчатых конструкций 52, 53. Этим обеспечивается подвижность решетчатых ферм 50, 51 и, следовательно, форм лопасти ротора, включая центральный блок 56, 57 управления и блоки 55 питания. Значит, форма лопасти ротора может менять место использования, например, для различных фаз изготовления, при этом вся аппаратура и устройства управления для нагрева могут перемещаться вместе с ней.

На фиг.7 показано устройство 700 разъемного вставочного соединения, а на фиг.8 и 9 - соответствующее ему ответное устройство 800 разъемного вставочного соединения, в смысле штекера (вилка) и розетки. Соответствующие подключения питания обозначены ниже для устройства 700 разъемного вставочного соединения и ответного устройства 800 разъемного вставочного соединения одинаковыми позициями с целью улучшения наглядности. Специалист, тем не менее, понимает, что соответствующий элемент устройства 700 разъемного вставочного соединения и ответного устройства 800 разъемного вставочного соединения не идентичны. Устройство 700 разъемного вставочного соединения и ответное устройство 800 разъемного вставочного соединения образуют предпочтительно соединительное устройство 700 и соответственно ответное соединительное устройство 800.

Вид сверху на фиг.9 показывает четыре энергетических подключения 702 для передачи электроэнергии, четыре соответственно 9-полюсных первых подключения 704 для передачи данных, для создания сети или для подключения к сети, 25-полюсное второе подключение 706 для передачи данных, для технически управляемого подключения формы лопасти ротора, конкретно для проведения так называемого квитирования используемых по сигналам управляющих воздействий, два подключения 708 вакуума и подключение 710 сжатого воздуха. Для облегчения правильного соединения соединительного устройства 700 с ответным соединительным устройством 800 соединительное устройство 700 имеет два направляющих штифта 712, в ответном соединительном устройстве предусмотрены соответствующие им направляющие приемные элементы 812. Кроме того, это позволяет также избежать неверного соединения отдельных подключений.

Далее предусмотрен блокировочный штифт 814, чтобы соединительное устройство 700 и ответное соединительное устройство 800 сохранять в соединенном и подключенном состоянии. Для идентификации соединенного положения обоих устройств 700 и 800 предусмотрен контактный датчик 716. В качестве другой возможности для обмена сигналами или данными предусмотрены два световодных подключения 718. Соответствующие подключения прочно закреплены на соединительной пластине 720 или ответной соединительной пластине 820. На фиг.8 изображен, кроме того, участок соединительной пластины 720, который показывает соединительную пластину 820 в положении, в котором соединительное устройство 700 соединено с ответным соединительным устройством 800.

При помощи соединительного устройства 700, которое предусмотрено на форме лопасти ротора, может быть осуществлено простым и эффективным образом соединение с ответным соединительным устройством 800, вследствие чего возможно простым образом обеспечить питание формы лопасти ротора электроэнергией, данными, сжатым воздухом и вакуумом. Кроме того, для обмена данными предусмотрены различные системы, а именно несколько 9-полюсных подключений 704 для передачи данных, 25-полюсное подключение 706 для передачи данных и световодные подключения 718. Это может повысить также мобильность формы лопасти ротора, которая расположена с возможностью перемещения в цеховом помещении.

Изобретение относится к форме лопасти ротора для изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части, к способу изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части. Форма лопасти ротора содержит нагреваемый участок формы с формообразующей поверхностью для формования поверхности лопасти ротора. Нагреваемый участок формы содержит, по меньшей мере, два участка нагрева. Каждый участок нагрева включает в себя расположенный на/под формообразующей поверхностью, по меньшей мере, один электрический резистивный нагревательный элемент и блок питания для снабжения, по меньшей мере, одного резистивного нагревательного элемента электрическим током для нагрева. Изобретение обеспечивает повышение физико-механических свойств получаемых изделий. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Форма лопасти ротора для изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части с нагреваемым участком формы с формообразующей поверхностью для формования поверхности лопасти ротора и
при этом нагреваемый участок формы содержит, по меньшей мере, два участка нагрева, и каждый участок нагрева включает в себя расположенный на/под формообразующей поверхностью, по меньшей мере, один электрический резистивный нагревательный элемент и блок питания для снабжения упомянутого, по меньшей мере, одного резистивного нагревательного элемента электрическим током для нагрева,
при этом каждый блок питания включает в себя блок управления для управления током для нагрева и трансформатор или блок регулирования тока для обеспечения подачи тока для нагрева,
отличающаяся тем, что каждый блок питания имеет шкаф управления, и в шкафу управления расположен соответствующий блок управления для управления током для нагрева.

2. Форма лопасти ротора по п. 1, отличающаяся тем, что в шкафу управления расположен трансформатор или блок регулирования тока для обеспечения подачи тока для нагрева.

3. Форма лопасти ротора по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления или его часть монтируются на съемном участке наружной стенки шкафа управления и что электрические соединения к этому участку наружной стенки предусмотрены в виде разъемных соединений, чтобы упростить замену этого участка наружной стенки, включая смонтированные на ней элементы, на другой участок наружной стенки.

4. Форма лопасти ротора по любому из пп. 1-3, отличающаяся центральным блоком управления для выдачи номинальных параметров и/или команд на переключение для каждого из блоков питания, соответственно, блока управления каждого блока питания, причем между центральным блоком управления и каждым блоком питания и/или между отдельными блоками питания предусмотрен канал для передачи данных.

5. Форма лопасти ротора по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один резистивный нагревательный элемент выполнен как плоскостный нагревательный элемент и содержит углеродные волокна или углеродные нити.

6. Форма лопасти ротора по п. 1, отличающаяся несущим участком, в частности решетчатой опорой или решетчатой фермой для опирания нагреваемых участков формы, и расположенной на несущем участке соединяющей блоки питания токопроводящей шиной для снабжения блоков питания, соответственно, трансформаторов электрическим током и/или данными.

7. Форма лопасти ротора по п. 1, отличающаяся тем, что каждый участок нагрева имеет, по меньшей мере, один датчик температуры, и для передачи измеренных величин температуры датчик температуры соединен с соответствующим блоком питания, и блок питания подготовлен для оценки соответствующих измеряемых величин.

8. Форма лопасти ротора по п. 1, отличающаяся тем, что резистивный нагревательный элемент выполнен как плоскостный нагревательный элемент и содержит углеродные волокна или углеродные нити.

9. Форма лопасти ротора по п. 1 или 8, отличающаяся соединительным устройством для соединения с ответным соединительным устройством для образования электрического энергетического соединения для передачи электрической энергии, соединения для передачи данных, соединения сжатого воздуха для питания сжатым воздухом нагрева формы и/или соединения для передачи вакуума для предоставления вакуума, по меньшей мере, на один участок формы лопасти ротора.

10. Способ изготовления лопасти ротора ветроэнергетической установки или ее части в нагреваемой форме лопасти ротора, содержащий следующие этапы:
- ввод отверждаемого материала, в частности волокнистого композитного материала, в форму лопасти ротора на формообразующую поверхность нагреваемого участка формы лопасти ротора,
- нагрев нагреваемого участка формы для отверждения и/или формования поверхности лопасти ротора в отверждаемом материале, и
при этом нагреваемый участок формы содержит, по меньшей мере, два участка нагрева, и каждый участок нагрева нагревается посредством расположенного на или под формообразующей поверхностью, по меньшей мере, одного электрического резистивного нагревательного элемента, и каждый участок нагрева посредством соотносящегося с соответствующим участком нагрева блока питания снабжают электрическим током для нагрева упомянутого, по меньшей мере, одного резистивного нагревательного элемента, и каждый блок питания включает в себя блок управления для управления током для нагрева и трансформатор или блок регулирования тока для обеспечения подачи тока для нагрева,
отличающийся тем, что используют форму лопасти ротора по одному из пп. 1-9.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что для каждого участка нагрева центральный блок управления задает номинальное значение температуры, номинальное значение температуры передается на блок питания соответствующего участка нагрева, и каждый блок питания управляет соотносящимся с ним участком нагрева, чтобы отрегулировать соответствующее номинальное значение температуры.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что для каждого участка нагрева из центрального блока управления задается номинальное значение тока и/или отдается команда на переключение на соответствующий блок питания для управления током посредством трансформатора, соответственно, блока регулирования тока для нагрева, по меньшей мере, одного резистивного нагревательного элемента.

13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что блок питания снимает измеренные значения температуры, по меньшей мере, в одном месте на соответствующем участке нагрева и в зависимости от температурного режима прекращает и/или уменьшает подачу мощности нагрева.

14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что нагрев регулируется в зависимости от заданного, зависящего от времени температурного режима.