РОТОРНАЯ ЛОПАСТЬ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2017 года по МПК F03D1/06 F03D80/40 F03D9/22 

Данное изобретение относится к роторной лопасти ветроэнергетической установки, а также к ветроэнергетической установке. Кроме того, данное изобретение относится к способу изготовления роторной лопасти ветроэнергетической установки. Кроме того, данное изобретение относится к сегменту задней кромки роторной лопасти ветроэнергетической установки.

Ветроэнергетические установки в целом известны и на фиг. 1 схематично показана ветроэнергетическая установка. Важной составляющей частью ветроэнергетической установки являются роторные лопасти. Они преобразуют кинетическую энергию ветра в энергию движения для привода генератора.

Для повышения эффективности ветроэнергетической установки они выполняются все большими. Это приводит также к разработке и конструированию больших роторных лопастей. При этом большие роторные лопасти часто приводят к проблемам при транспортировке по дорогам. Это относится, с одной стороны, к длине роторных лопастей, однако, с другой стороны, может относиться также к ширине роторных лопастей, которые имеют свою наибольшую ширину в зоне комлевой части роторной лопасти. Современные роторные лопасти могут иметь здесь ширину 5 м и больше.

Во время работы роторные лопасти подвергаются соответственно воздействию ветра и в зависимости от температуры и влажности воздуха ветра может происходить обледенение роторной лопасти. Это обледенение отрицательно влияет на оптимальную работу ветроэнергетической установки. В частности, такое обледенение связано с опасностью сброса льда.

Таким образом, при образовании льда ветроэнергетическую установку часто приходится останавливать. Уже известны предложения по предотвращению образования льда или расплавлению льда, уже образовавшегося на роторных лопастях, посредством нагревания роторных лопастей.

Однако такое нагревание роторных лопастей может быть сложным, а также ненадежным относительно результата. Может также возникать проблема, связанная с тем, что точно не известно, в каких зонах роторной лопасти произошло образование льда, или вообще, что произошло образование льда.

Ведомство по патентам и торговым знакам Германии установила в результате патентного поиска к приоритетной заявке следующий уровень техники: DE 19528862 А1, DE 102008045578 А1, DE 20014238 U1, US 4295790 А, ЕР 1965074 А2, ЕР 2602455 А1.

Таким образом, в основу данного изобретения положена задача решения по меньшей мере одной из указанных выше проблем. В частности, должно быть предложено решение, которое улучшает изготовление и транспортировку роторных лопастей. Дополнительно или в качестве альтернативного решения должно быть предложено решение проблемы образования льда на роторной лопасти. Должно быть предложено по меньшей мере одно альтернативное решение.

Согласно изобретению предлагается роторная лопасть согласно пункту 1 формулы изобретения.

Такая роторная лопасть ветроэнергетической установки содержит носовую часть роторной лопасти и заднюю кромку роторной лопасти. Носовая часть роторной лопасти при рабочем движении роторной лопасти ориентирована по существу в направлении движения, т.е. в направлении вращения, роторной лопасти и тем самым аэродинамического ротора ветроэнергетической установки. Задняя кромка роторной лопасти ориентирована в противоположном направлении.

Кроме того, роторная лопасть имеет зону комлевой части роторной лопасти, в которой роторная лопасть закрепляется на ступице ветроэнергетической установки. Кроме того, предусмотрена вершина роторной лопасти, которая по существу противоположна зоне комлевой части. Относительно ротора ветроэнергетической установки зона комлевой части направлена внутрь к ступице, а вершина роторной лопасти направлена наружу в противоположную ступице сторону. Таким образом, роторная лопасть проходит в продольном направлении от зоны комлевой части роторной лопасти вдоль продольного направления к вершине роторной лопасти.

Роторная лопасть имеет внутри по меньшей мере одно первое полое пространство, которое обращено к носовой части роторной лопасти, т.е. расположено внутри роторной лопасти в зоне носовой части роторной лопасти, и одно второе полое пространство, которое обращено к задней кромке роторной лопасти, т.е. расположено внутри роторной лопасти в зоне задней кромки роторной лопасти.

Первое полое пространство и второе полое пространство нагреваются с помощью первого и соответственно второго нагревательного средства для нагревания носовой части роторной лопасти и соответственно задней кромки роторной лопасти. Таким образом, с помощью первого полого пространства нагревается носовая часть роторной лопасти и с помощью второго полого пространства нагревается задняя кромка роторной лопасти.

Таким образом, предусмотрены отдельные нагревательные средства, с помощью которых достигается, с одной стороны, возможность нагревания как носовой части роторной лопасти, так и задней кромки роторной лопасти, и, с другой стороны, обеспечивается возможность, в зависимости от предусмотренного управления, целенаправленного и дифференцированного нагревания роторной лопасти. Таким образом, можно по выбору нагревать лишь носовую часть роторной лопасти или лишь заднюю кромку роторной лопасти. Может быть также предусмотрена различная интенсивность нагревания или длительность нагревания. В противоположность применению лишь одного нагревательного средства можно выполнять не только лишь указанное выше дифференцированное нагревание, но также обеспечивается возможность достижения в целом более высокой нагревательной мощности, даже когда она не всегда требуется.

При применении лишь одного единственного нагревательного средства, часто можно нагревать лишь одну зону. При направлении нагревательного потока к нескольким зонам, хотя он может достигать эти зоны, но при этом охлаждается, так что зоны, которые достигаются за счет отклонения позже, едва еще нагреваются охлажденным потоком воздуха. Такие проблемы предотвращаются при применении двух нагревательных средств.

Предпочтительно оба нагревательных средства расположены в зоне комлевой части роторной лопасти и они нагревают воздух и выдувают в соответствующее полое пространство. Такие нагревательные средства могут быть выполнены, в частности, в виде тепловентиляторов или т.п., и выдувают нагретый воздух в первое полое пространство для нагревания носовой части роторной лопасти и во второе полое пространство для нагревания задней кромки роторной лопасти, при этом используется по меньшей мере одно нагревательное средство, т.е. указанный в качестве примера тепловентилятор, для каждого указанного полого пространства.

Предпочтительно между первым и вторым полым пространством расположено среднее полое пространство. Таким образом, при рассматривании от задней кромки в направлении движения роторной лопасти, роторная лопасть имеет сначала второе полое пространство для нагревания задней кромки роторной лопасти, затем среднее пространство и с примыканием к нему первое полое пространство, которое находится по существу позади носовой части роторной лопасти.

Для этого предлагается, что воздух для нагревания направляется как через первое, так и второе полое пространство от комлевой части роторной лопасти в направлении вершины роторной лопасти. Это не означает, что воздух для нагревания обязательно достигает также вершины роторной лопасти, а лишь то, что воздух сначала направляется в этом направлении. Однако роторная лопасть может быть выполнена так, что по меньшей мере один из нагретых воздушных потоков достигает вершины роторной лопасти. Для этого предлагается, что возврат воздуха, т.е. по меньшей мере двух воздушных потоков, осуществляется совместно через среднее полое пространство обратно к зоне комлевой части. В соответствии с этим, через это среднее полое пространство проходит поток холодного или по меньшей мере охлажденного воздуха обратно к зоне комлевой части.

Предпочтительно возвращаемый так воздух по меньшей мере с помощью двух нагревательных средств снова нагревается и выдувается для нагревания в первое и соответственно второе полое пространство. За счет этого возникает желаемая циркуляция для нагревания роторной лопасти. Следует отметить, что возвращаемый воздух, естественно, лишь частично нагревается первым нагревательным средством и частично вторым нагревательным средством и применяется далее для нагревания.

Предпочтительно эти нагревательные средства могут работать независимо друг от друга. В частности предлагается, что ими можно управлять по отдельности. Такое управление можно осуществлять с помощью центрального управляющего блока ветроэнергетической установки. Для этого в ветроэнергетической установке можно выполнять оценку, в какой зоне роторной лопасти имеется или по меньшей мере предполагается обледенение. Если, например, обледенение обнаруживается лишь в одной зоне роторной лопасти, то можно целенаправленно осуществлять нагревание лишь в этой зоне.

Согласно одному варианту выполнения роторная лопасть разделена внутри, по меньшей мере на одном участке, с помощью увеличивающих жесткость перегородок на оба или на три полых пространства. В частности предусмотрены по меньшей мере две увеличивающие жесткость перегородки, которые проходят по существу параллельно друг другу от зоны комлевой части роторной лопасти в направлении вершины роторной лопасти и образуют между собой среднее полое пространство. Эти придающие жесткость перегородки не должны обязательно достигать комлевой части роторной лопасти, и они не должны достигать вершины роторной лопасти, однако могут проходить так далеко. За счет этого предлагаемого варианта выполнения можно использовать придающие жесткость распорки роторной лопасти для направления воздушных потоков для нагревания роторной лопасти. За счет этого сравнительно простым образом обеспечивается возможность реализации указанного дифференцированного нагревания роторной лопасти.

Кроме того, предлагается роторная лопасть ветроэнергетической установки согласно пункту 7 формулы изобретения.

Эта роторная лопасть имеет сегмент задней кромки в зоне задней кромки роторной лопасти в направлении зоны комлевой части роторной лопасти. Таким образом, такой сегмент задней кромки расположен в зоне задней кромки роторной лопасти, соответственно образует ее на одном участке роторной лопасти. Кроме того, этот сегмент задней кромки расположен в направлении ступицы роторной лопасти, т.е. относительно аэродинамического ротора ветроэнергетической установки он расположен внутри. Для этого сегмента задней кромки предлагается, что он выполнен составным (из нескольких частей). Составное выполнение (из нескольких частей) означают, что предусмотрено несколько, а именно по меньшей мере два участка сегмента. Таким образом, составное выполнение не означает, что предусмотрены различные крепежные средства, такие как винты, а относится к сегменту задней кромки как таковому.

За счет этого может достигаться, в частности, что он предусмотрен для различных стадий соответственно ситуаций изготовления и монтажа. Роторную лопасть можно сначала изготавливать без этого сегмента задней кромки. Например, первым существенным процессом изготовления роторной лопасти может быть, лишь в качестве примера, изготовление намотанного тела, в частности намотанного тела из армированной стекловолокном пластмассы (GFK). Затем может быть закреплена первая часть, соответственно первый участок, т.е. первый участок сегмента задней кромки. За счет этого может осуществляться придание первой формы. Другой участок сегмента задней кромки можно прикреплять позже, в частности после транспортировки роторной лопасти к месту установки. В этом месте установки можно затем закреплять второй или другие участки сегмента на роторной лопасти с целью получения в конечном итоге окончательной формы роторной лопасти.

Предпочтительно, для сегмента задней кромки предлагается, что он проходит, исходя из зоны комлевой части роторной лопасти, по меньшей мере по 40% длины роторной лопасти к вершине роторной лопасти, предпочтительно даже больше чем по 45%, в частности по 50%. За счет этого может достигаться, что на этой длине в зоне задней кромки можно формировать роторную лопасть. Таким образом, остальную часть можно изготавливать отдельно. В частности, в зоне роторной лопасти, которая обращена к ступице, т.е. к зоне комлевой части роторной лопасти, может быть предусмотрена большая ширина роторной лопасти, которая может быть реализована с помощью сегмента задней кромки.

Предпочтительно, роторная лопасть имеет основную часть роторной лопасти и сегмент задней кромки, при этом сегмент задней кромки предусмотрен в виде отдельного конструктивного элемента и как таковой крепится на основной части роторной лопасти. При этом основная часть роторной лопасти, которая для упрощения может называться основной частью, обеспечивает стабильность роторной лопасти на всей ее длине. Таким образом, основная часть роторной лопасти образует также несущую структуру роторной лопасти. При этом было установлено, что может быть достаточным использование такой основной части роторной лопасти в качестве центрального стабильного элемента, который также в ближней к ступице зоне не должен иметь полную ширину для обеспечения стабильности роторной лопасти. Таким образом, предлагается предусмотрение сегмента задней кромки на очень большой длине, а именно на более чем 40% или более 45% длины лопасти, в частности приблизительно на половине длины, т.е. отказ в этой зоне также от соответствующей ширины основной части роторной лопасти.

Предпочтительно сегмент задней кромки разделен на базовый участок для крепления на основной части и кромочный участок для крепления на базовом участке. Эти участки можно закреплять на лопасти в различные моменты времени, а также в различных местах изготовления и монтажа. Предпочтительно крепление базового участка осуществляется перед транспортировкой роторной лопасти, а крепление кромочного участка осуществляется после транспортировки к месту установки.

Предпочтительно предлагается, что базовый участок и дополнительно или в качестве альтернативного решения сам кромочный участок еще раз разделены по меньшей мере на две или больше частей. За счет этого может быть упрощен монтаж, а именно крепление на основной части, соответственно на базовом участке.

В частности разделение кромочного участка упрощает его крепление на базовом участке в зоне установки. А именно в месте установки обычно имеются другие инструменты, чем в цехе изготовления. Такой сегмент задней кромки за счет предлагаемого разделения можно лучше согласовывать с этими условиями.

Предпочтительно роторная лопасть имеет такую конструкцию, что сегмент задней кромки закрепляется лишь в качестве облицовки на основной части роторной лопасти, которая образует несущую структуру роторной лопасти. Таким образом, сегмент задней кромки не является частью несущей конструкции. Сегмент задней кромки или его части можно, например, приклеивать на основную часть роторной лопасти. За счет выполнения роторной лопасти из нескольких частей можно уменьшать нагрузку, так что уменьшается опасность образования трещин. Также может быть оптимирован монтаж.

Предпочтительно, основная часть роторной лопасти проходит от зоны комлевой части, в частности от фланца роторной лопасти, по прямой в продольном направлении, в частности по прямой до средней зоны роторной лопасти, т.е. без сужения в этой зоне. Это прямое прохождение может быть предусмотрено на свыше 40%, в частности свыше 45%, предпочтительно до приблизительно середины роторной лопасти.

Предусмотрение такой по существу прямой на одном участке основной части роторной лопасти может предотвращать также разрывы в геометрии и/или изгибы в зоне роторной лопасти, т.е. относительно ротора ветроэнергетической установки, во внутренней, обращенной к ступице зоне роторной лопасти. За счет этой конструкции обеспечивается возможность значительного уменьшения веса.

Таким образом, согласно изобретению предлагается также сегмент задней кромки роторной лопасти, который выполнен составным (из нескольких частей), как было пояснено выше в связи с одним вариантом выполнения роторной лопасти.

Предпочтительно, такой сегмент задней кромки подготовлен для применения на роторной лопасти, согласно по меньшей мере одному из указанных вариантов выполнения изобретения. В частности, сегмент задней кромки имеет признаки, указанные выше, для сегмента задней кромки в связи с соответствующим вариантом выполнения роторной лопасти.

Согласно изобретению дополнительно предлагается ветроэнергетическая установка с роторной лопастью согласно одному из указанных выше вариантов выполнения.

Кроме того, предлагается способ изготовления роторной лопасти. При этом предлагается, что сначала изготавливается основная часть роторной лопасти. Затем изготавливается базовый участок сегмента задней кромки. Кроме того, изготавливается кромочный участок сегмента задней кромки. В качестве дальнейшей стадии кромочный участок закрепляется на базовом участке, который уже закреплен на основной части роторной лопасти.

Кроме того, предлагается способ возведения ветроэнергетической установки, при этом ветроэнергетическая установка имеет по меньшей мере одну роторную лопасть. В этом способе возведения предлагается, что роторная лопасть, соответственно каждая из роторных лопастей ветроэнергетической установки, изготовлена, как указывалось выше. Однако в этом способе возведения предлагается, что основная часть роторной лопасти с закрепленным базовым участком транспортируется к месту возведения ветроэнергетической установки. Кромочный участок транспортируется к месту возведения отдельно, по меньшей мере он транспортируется в не закрепленном на базовом участке состоянии к месту возведения ветроэнергетической установки. Лишь в месте возведения ветроэнергетической установки кромочный участок закрепляется на базовом участке. Дальнейшие стадии возведения ветроэнергетической установки осуществляются обычным для специалистов в данной области техники образом.

Преимущество длинного относительно роторной лопасти сегмента задней кромки состоит также в том, что достигается стабильное крепление на основной части роторной лопасти соответственно, что улучшает крепление, в частности относительно стабильности и стойкости по сравнению с более короткими сегментами задней кромки.

Предпочтительно предлагается, что роторная лопасть на своей носовой части роторной лопасти имеет колпачок защиты от эрозии. За счет этого носовая часть роторной лопасти защищена от эрозии, которая может возникать при работе ветроэнергетической установки, в частности, за счет вращения ротора с роторными лопастями. Такой колпачок защиты от эрозии предусмотрен в виде отдельного конструктивного элемента, который закрепляется на роторной лопасти, в частности на основной части роторной лопасти. Таким образом, существенная составляющая часть роторной лопасти, а именно основная часть роторной лопасти, изготавливается отдельно и, в частности, с целью обеспечения небольшого веса при высокой стабильности роторной лопасти. Защищенная носовая часть роторной лопасти и особая задняя кромка роторной лопасти могут быть добавлены с помощью одной отдельной части или с помощью нескольких отдельных частей. За счет этого может достигаться гибкость изготовления и гибкость выбора формы роторной лопасти.

Ниже приводится в качестве примера более подробное пояснение изобретения на основании вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - ветроэнергетическая установка, в изометрической проекции;

фиг. 2 – разрез роторной лопасти поперек продольной оси роторной лопасти;

фиг. 3 – зона комлевой части роторной лопасти, в прозрачной изометрической проекции для иллюстрации воздушных потоков в роторной лопасти;

фиг. 4 - комлевая часть роторной лопасти с двумя нагревательными средствами, в прозрачной изометрической проекции;

фиг. 5 - роторная лопасть на виде вдоль оси к зоне комлевой части роторной лопасти, для иллюстрации нескольких направляющих воздушные потоки полых пространств;

фиг. 6 – нагревательные средства, в изометрической проекции; фиг. 7–9 - роторная лопасть в различных стадиях изготовления, вид сверху.

На фиг. 1 показана ветроэнергетическая установка 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя роторными лопастями 108 и обтекателем 110. Ротор 106 приводится при работе во вращательное движение ветром и за счет этого приводит в действие генератор в гондоле 104.

На фиг. 2 показан разрез роторной лопасти 2 с носовой частью 4 роторной лопасти и задней кромкой 6 роторной лопасти. Показанный разрез представляет профиль роторной лопасти 2 примерно в ее средней зоне относительно продольного направления роторной лопасти. Кроме того, профиль имеет сторону 8 разряжения и сторону 10 давления. Для придания жесткости наружной оболочке 12 предусмотрены, среди прочего, первая и вторая перегородка 14 и соответственно 16 жесткости. Обе перегородки 14, 16 жесткости изображены заштрихованными и тем самым в разрезе, и они образуют проходные стенки и разделяют роторную лопасть 2 по меньшей мере в показанной зоне на первое полое пространство 18, которое обращено к носовой части 4 роторной лопасти, второе полое пространство 20, которое обращено к задней кромке 6 роторной лопасти, и третье полое пространство 22, которое расположено между обеими перегородками 14 и 16 жесткости.

В зоне второго полого пространства 20 показана распорка 24’ жесткости, которая, однако, не является сплошной в продольном направлении и тем самым не разделяет второе полое пространство 20 на два полых пространства. Также наружная оболочка 12 изображена незаштрихованной с целью повышения наглядности фиг. 2. В действительности наружная оболочка 12 также разрезана на фиг. 2, т.е. проходит в виде сплошной наружной оболочки в продольном направлении роторной лопасти.

Для этой показанной на фиг. 2 роторной лопасти предлагается предусмотрение для первого и второго полого пространства 18 и 20 отдельного ввода потока горячего воздуха. Эти оба потока горячего воздуха или потока теплого воздуха могут затем, когда они за счет нагревания соответствующего участка роторной лопасти охлаждаются, совместно возвращаться через среднее полое пространство 22.

На фиг. 3 иллюстрирована возможность прохождения первого потока 26 теплого воздуха в первом полом пространстве 18 частично показанной роторной лопасти. При этом на фиг. 3 показана в изометрической проекции лишь основная часть роторной лопасти 2, и тем самым не показан сегмент задней кромки.

Как показано на фиг. 3, первый поток 26 теплого воздуха может проходить в среднем полом пространстве 22 между обеими перегородками 14 и 16 жесткости к комлевой части 28 роторной лопасти в виде возвратного потока 36. Там воздух может снова всасываться, нагреваться и выдуваться в первое полое пространство 30 с помощью нагревательного средства 30.

На фиг. 2–9 одинаковыми позициями обозначены аналогичные, однако, возможно, неидентичные элементы с целью пояснения соответствующих взаимосвязей.

Полые пространства 18, 20 и 22 могут быть закрыты в зоне комлевой части 28 роторной лопасти с помощью концевой кромочной крышки 32, при этом коневая кромочная крышка 32 может иметь целенаправленные отверстия с целью направления соответствующих воздушных потоков, а именно, в частности, прямого потока в первое и второе полое пространство 18, 20 и обратного потока в среднее полое пространство 22.

На фиг. 4 показано применение двух нагревательных средств 30, с помощью которых воздух нагревается и выдувается в первое полое пространство 18 с образованием в нем первого потока 26 теплого воздуха. Другое нагревательное средство 30 нагревает воздух и выдувает его во второе полое пространство 20 с образованием в нем второго потока 34 теплого воздуха. Первое и второе полое пространство и среднее полое пространство можно называть также первой и соответственно второй полой камерой, соответственно средней полой камерой. Таким образом, второй поток 34 теплого воздуха проходит во второе полое пространство, соответственно вторую полую камеру, и воздух первого потока 26 теплого воздуха и второго потока 34 теплого воздуха совместно в виде возвратного потока 36 направляются через среднее полое пространство 22, соответственно среднюю полую камеру, в зону комлевой части 28. Там возвратный поток, соответственно обратный поток, разделяется на два частичных потока 38, а именно посредством всасывания двумя нагревательными средствами 30. Соответственно, они снова подаются в первый поток 26 теплого воздуха или во второй поток 34 теплого воздуха, за счет чего достигается циркуляция.

В показанной на фиг. 5 зоне комлевой части 28 можно видеть первое, второе и третье полое пространство 18, 20, 22. На заднем плане показана вершина 40 роторной лопасти. При этом среднее полое пространство 22 образовано по существу с помощью обеих перегородок 24 жесткости, совместно с наружной оболочкой 12.

На фиг. 6 показано в увеличенном масштабе нагревательное средство 30, которое имеет по существу вентилятор 42, включая приводной электродвигатель 44, и нагревательный регистр 46. Вентилятор всасывает холодный воздух и направляет его через нагревательный регистр 46. В нагревательном регистре 46 воздух нагревается и выдувается в первое, соответственно второе полое пространство.

Дополнительно к этому нагревательное средство 30 имеет закрывающий участок 48, который закрывает соответствующее полое пространство, т.е. первое полое пространство 18 или второе полое пространство 20, на стороне комлевой части роторной лопасти с целью предотвращения утечки вдуваемого теплого воздуха. Предусмотрена дополнительно крепежная насадка 50, с помощью которой нагревательное средство 30 прилегает изнутри к наружной оболочке роторной лопасти и может быть там закреплено. Нагревательные регистры имеют предпочтительно нагревательную мощность в диапазоне от 10 кВт до 75 кВт в качестве номинальной мощности. Производительность вентилятора может лежать в диапазоне от 2100 м³/ч до 5000 м³/ч.

На фиг. 7 и 8 показана роторная лопасть 2 с носовой частью 4 роторной лопасти и задней кромкой 6 роторной лопасти. Роторная лопасть 2 проходит от зоны комлевой части 28 роторной лопасти до вершины 40 роторной лопасти. При этом роторная лопасть 2 содержит по существу основную часть 52 роторной лопасти и сегмент 54 задней кромки. При этом сегмент 54 задней кромки разделен на базовый участок 56 и кромочный участок 58. Базовый участок 56 предназначен для крепления на основной части 52 роторной лопасти. Кромочный участок 58, который крепится на базовом участке 56, в свою очередь также разделен, а именно на сегментные блоки 60. Три сегментных блока 60 отличаются друг от друга своей конкретной формой, однако для ясности обозначены одной и той же позицией. Кромочный участок 58, в частности обращенный к зоне комлевой части 28 роторной лопасти сегментный блок 60 имеет выполненный плоским назад профиль. За счет этого учитываются особые аэродинамические характеристики роторной лопасти в зоне комлевой части 28 роторной лопасти.

Как показано на фиг. 7, основная часть 52 роторной лопасти от своей комлевой части 28 до средней зоны 62, которая изображена примерно посредине между комлевой частью 28 роторной лопасти и вершиной 40 роторной лопасти, имеет почти неизменную ширину. Основная часть роторной лопасти предпочтительно выполнена здесь в виде намоточного тела, соответственно намотанного тела. По меньшей мере она имеет в своей основной структуре намотанное основное тело. Это намотанное тело в данном случае является по существу цилиндрическим, а именно в математическом смысле. Такое намотанное тело изготовлено из армированной стекловолокном или армированной углеродным волокном пластмассы и, в частности, намотано многими слоями с различным направлением волокон, соответственно различной ориентацией волокон. Может быть намотано трубчатое, т.е. круглое в поперечном сечении тело, или овальное, или многоугольное с округленными углами тело. Однако поперечное сечение этого намотанного тела и тем самым по существу поперечное сечение основной части 52 роторной лопасти должно оставаться одинаковым по форме и величине от комлевой части 28 роторной лопасти до примерно средней зоны 62.

Было установлено, что с помощью такого тела, в частности так намотанного тела, достигается стройная, стабильная и тем самым сравнительно легкая конструкция. Возможная отклоняющаяся форма в связи с аэродинамическими требованиями может быть дополнена. При этом небольшие формы могут быть выполнены в процессе изготовления основной части 52, в частности посредством изготовления основного тела роторной лопасти в соответствующей форме для армированного волокном материала. При этом для зоны задней кромки предлагается предусмотрение сегмента 54 задней кромки. Таким образом, он проходит от зоны комлевой части 28 роторной лопасти до средней зоны 62 роторной лопасти 2. За счет общей конструкции можно достигать значительной экономии веса по сравнению с обычными конструкциями. При этом предлагаемое решение содержит очень длинный сегмент 54 задней кромки, который в принципе закрепляется, например приклеивается, в качестве облицовочного элемента, соответственно элементов на основной части роторной лопасти.

Дополнительно к этому на фиг. 7–9 иллюстрируются различные стадии изготовления, соответственно стадии сборки, для изготовления и монтажа роторной лопасти 2. В соответствии с этим основная часть 52 роторной лопасти, согласно фиг. 7, изготавливается сначала в виде отдельного конструктивного элемента. Сегмент 54 задней кромки также изготавливается отдельно для основной части 52 роторной лопасти.

На фиг. 8 показано состояние роторной лопасти 2 для доставки, а именно в подготовленном состоянии для транспортировки роторной лопасти 2 к месту установки. При этом базовый кромочный участок 56 может быть уже закреплен на основной части 52 роторной лопасти. При этом сегмент 54 задней кромки выполнен так, что он в смонтированном, соответственно закрепленном, состоянии не увеличивает значительно транспортировочные габариты частично собранной роторной лопасти 2. Кромочный участок 58 со своими тремя сегментными блоками 60 еще не смонтирован, соответственно не закреплен, как показано на фиг. 8.

Лишь после транспортировки роторной лопасти 2, а именно к месту возведения ветроэнергетической установки, кромочный участок 58 закрепляется на базовом участке 56 и тем самым на основной части 52 роторной лопасти. Теперь роторная лопасть 2 имеет конструктивную величину, которая едва ли пригодна для транспортировки по дорогам. На фиг. 9 показано это собранное состояние.

Кроме того, на чертежах в зоне носовой части 4 роторной лопасти в направлении вершины 40 роторной лопасти показано расположение колпачка 64 защиты от эрозии, который расположен, в частности, в наружной зоне роторной лопасти 2, т.е. от средней зоны 62 до вершины 40 роторной лопасти, на носовой части 4 роторной лопасти. Этот элемент также предлагается для последующей установки, так что основная часть 52 роторной лопасти может изготавливаться независимо от него.

Предпочтительно, для каждой роторной лопасти 2 одного из представленных выше вариантов выполнения предлагается предусмотрение в наружной зоне роторной лопасти, т.е. от средней зоны 62 до вершины 40 роторной лопасти, в зоне задней кромки 6 концевой кромки роторной лопасти. Такая концевая кромка 66 роторной лопасти может быть предусмотрена в виде трехмерного армированного стекловолокном элемента и/или в виде элемента из того же материала, что и основная часть 52 роторной лопасти. Выполнение в виде трехмерной концевой кромки 66 предполагает, что эта концевая кромка 66 конструируется и изготавливается трехмерной. То есть концевая кромка 66 имеет глубину, ширину и высоту. В частности, предлагается применение зазубренной задней кромки.

Изобретение относится к роторной лопасти (2) ветроэнергетической установки (100). Роторная лопасть (2) содержит носовую часть (4) роторной лопасти, заднюю кромку (6) роторной лопасти, зону комлевой части (28) роторной лопасти для крепления роторной лопасти (2) на ступице ветроэнергетической установки (100), вершину (40) роторной лопасти, при этом роторная лопасть (2) проходит от зоны комлевой части (28) роторной лопасти вдоль продольного направления к вершине (40) роторной лопасти, и роторная лопасть (2) содержит внутри по меньшей мере одно первое полое пространство (18), ближнее к носовой части (4) роторной лопасти, и одно второе полое пространство (20), ближнее к задней кромке (6) роторной лопасти, первое полое пространство (18) нагревается с помощью первого, второе полое пространство (20) нагревается с помощью второго нагревательного средства (30), с целью нагревания носовой части (4) роторной лопасти, соответственно, задней кромки (6) роторной лопасти. Изобретение направлено на исключение обледенения лопасти. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Роторная лопасть (2) ветроэнергетической установки (100), содержащая

- носовую часть (4) роторной лопасти,

- заднюю кромку (6) роторной лопасти,

- зону комлевой части (28) роторной лопасти для крепления роторной лопасти (2) на ступице ветроэнергетической установки (100),

- вершину (40) роторной лопасти,

- при этом роторная лопасть (2) проходит от зоны комлевой части (28) роторной лопасти вдоль продольного направления к вершине (40) роторной лопасти, и

- роторная лопасть (2) содержит внутри по меньшей мере

- первое полое пространство (18), ближнее к носовой части (4) роторной лопасти, и

- второе полое пространство (20), ближнее к задней кромке (6) роторной лопасти, причем

- первое полое пространство (18) нагревается с помощью первого нагревательного средства, а второе полое пространство (20) нагревается с помощью второго нагревательного средства (30), для нагревания носовой части (4) роторной лопасти и соответственно задней кромки (6) роторной лопасти.

2. Роторная лопасть (2) по п. 1, отличающаяся тем, что первое и второе нагревательные средства (30) расположены в зоне комлевой части (28) роторной лопасти и для осуществления нагревания нагревают воздух и выдувают его в первое и соответственно второе полое пространство (18, 20).

3. Роторная лопасть (2) по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что

- между первым и вторым полым пространством (18, 20) расположено среднее полое пространство (22),

- в соответствии с предназначением воздух для нагревания направляется через первое и второе полое пространство (18, 20) от зоны комлевой части (28) роторной лопасти в направлении вершины (40) роторной лопасти, и

- через среднее полое пространство (22) совместно возвращается к зоне комлевой части (28) роторной лопасти.

4. Роторная лопасть (2) по п. 3, отличающаяся тем, что в соответствии с предназначением совместно возвращаемый воздух снова нагревается нагревательными средствами (30) и выдувается для нагревания в первое и соответственно второе полое пространство (18, 20), так что возникает циркуляционный контур.

5. Роторная лопасть (2) по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что нагревательные средства (30) предусмотрены для работы независимо друг от друга.

6. Роторная лопасть (2) по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что роторная лопасть (2) разделена внутри на полые пространства (18, 20, 22) с помощью увеличивающих жесткость перегородок (24), и, в частности, среднее полое пространство (22) расположено между двумя перегородками (24) жесткости.

7. Роторная лопасть (2) по любому из пп. 1 или 2, отличающая тем, что содержит

- расположенный в зоне задней кромки (6) роторной лопасти в направлении комлевой части (28) сегмент (54) задней кромки, при этом

- сегмент (54) задней кромки выполнен составным по меньшей мере с двумя сегментными участками.

8. Роторная лопасть (2) по п. 7, отличающаяся тем, что сегмент (54) задней кромки проходит от зоны комлевой части (28) роторной лопасти в продольном направлении более чем по 40% длины, в частности более чем по 45% длины относительно всей длины роторной лопасти (2), к вершине (40) роторной лопасти.

9. Роторная лопасть (2) по любому из пп. 7 или 8, отличающаяся тем, что

- роторная лопасть (2) имеет основную часть (52) роторной лопасти,

- сегмент (54) задней кромки предусмотрен в виде отдельного конструктивного элемента для крепления на основной части (52) роторной лопасти, и

- сегмент (54) задней кромки имеет

- базовый участок (56) для крепления на основной части (52) роторной лопасти и

- кромочный участок (58) для крепления на базовом участке (56).

10. Роторная лопасть (2) по п. 9, отличающаяся тем, что базовый участок (56) и/или кромочный участок (58) выполнены соответственно составными.

11. Ветроэнергетическая установка (100), содержащая по меньшей мере одну роторную лопасть (2) по любому из пп. 1–10.

12. Способ изготовления роторной лопасти (2) по любому из пп. 9 или 10, содержащий стадии

- изготовления основной части (52) роторной лопасти,

- изготовления базового участка (56) сегмента (54) задней кромки,

- изготовления кромочного участка (58) сегмента (54) задней кромки,

- крепления базового участка (56) на основной части (52) роторной лопасти и

- крепления кромочного участка (58) на закрепленном на основной части (52) роторной лопасти базовом участке (56).

13. Способ возведения ветроэнергетической установки (100), содержащей по меньшей мере одну роторную лопасть (2) по любому из пп. 9 или 10, в месте возведения, содержащий стадии

- изготовления основной части (52) роторной лопасти (2),

- изготовления базового участка (56) сегмента (54) задней кромки роторной лопасти (2),

- изготовления кромочного участка (58) сегмента (54) задней кромки,

- крепления базового участка (56) на основной части (52) роторной лопасти и

- транспортировки кромочного участка (58) и основной части (52) роторной лопасти с закрепленным базовым участком (56) к месту возведения ветроэнергетической установки (100),

- крепления кромочного участка (58) в месте возведения на закрепленном на основной части (52) роторной лопасти базовом участке (56).