DK176176B1

DK176176B1 - Fremgangsmåde og samlestykke til samling af en vinge, fortrinsvis vindmöllevinge, i sektioner

Info

Publication number: DK176176B1
Application number: DK200401823A
Authority: DK
Inventors: Henrik Stiesdal
Original assignee: Siemens Wind Power As
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-11-27
Also published as: CA2589255C; EP1815137A1; EP1815137B1; US7980827B2; DK200401823A; CA2589255A1; US20070290118A1; WO2006056584A1

Description

DK 176176 B1

Fremgangsmåde og samlestykke til samling af en vinge, fortrinsvis vindmøllevin-ge, i sektioner

Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et samlestykke til samling af en første og en anden sektion af en vinge, fortrinsvis en vindmøllevinge, hvor sektio-neme sammenføjes i forlængelse af hinanden for derved at danne i det mindste en del 5 af en vinge.

Beskrivelse af kendt teknik Længden af vindmøllevinger vokser i takt med vindmøllens nominelle effekt. For vindmøller med en nominel effekt på 3-4 MW og derover benyttes vinger med læng-10 der på 60 meter eller mere. Sådanne møllevinger er vanskelige at transportere på grund af denne længde. Det er derfor ønskeligt at kunne transportere sådanne vinger i sektioner. Det er dog et problem at samle sådanne sektioner på en simpel måde, når der skal sikres reproducerbarhed og sikkerhed i samlingen, som er udsat for store dynamiske påvirkninger og derfor skal kunne vedligeholdes.

15

Det er kendt, at vindmøllevinger kan fremstilles i sektioner, som efterfølgende samles til en helhed. 1 2 3 4 H. Hald et al: ’The DFVLR - 25 m - Wind Energy Converter”, European Wind 20 Energy Conference, 1984, beskrives en fremgangsmåde, hvor to vingesektioner i en 2 stødsamling sammenholdes med langsgående bolte, som fastgøres til møtrikker anbragt i tværgående huller i vingeskalleme. Ulempen ved denne fremgangsmåde er, at der er begrænset plads til det nødvendige spændeværktøj ved den bolt, som tilspændes 3 ved samlingen.

4 25 I EP patent 1.244.873 beskrives en fremgangsmåde, hvor to vingesektioner i en stødsamling sammenholdes med langsgående metalstropper, der forspændes ved drejning af excentriske bolte. Ulempen ved denne fremgangsmåde er, at der er begrænset tolerancerum i forspændingen, og at det er vanskeligt at sikre en korrekt forspænding på 30 grund af den store friktion i stropsamlingen.

DK 176176 B1 2 I WO 04015265 beskrives en fremgangsmåde, hvor to vingesektioner i en stødsamling sammenholdes med en pålimet overlappende laske, der er formet som et vingeprofil.

Ulempen ved denne fremgangsmåde er, at den indebærer udførelse af en limsamling under feltforhold med de tilhørende risici for, at samlingen på grund af de omgivende 5 forhold ikke kan udføres i samme kvalitet, som hvis den var udført under kontrollerede forhold. Endvidere kan vingen ikke adskilles igen, f.eks. ved en skade, der er begrænset til ydervingen alene, og ved eventuel borttransport skal vingesamlingen over- 1 skæres destruktivt.

10 Beskrivelse af opfindelsen

Det er formålet med opfindelsen at tilvejebringe en reproducerbar, sikker og vedligeholdelsesvenlig fremgangsmåde til samling af vinger, fortrinsvis vindmøllevinger, i sektioner og at beskrive et apparat til anvendelse ved denne fremgangsmåde.

15 Dette formål opfyldes af en fremgangsmåde til samling af en farste og en anden vin-gesektion i forlængelse af hinanden for derved at danne i det mindste en del af en vin-''' ge, fortrinsvis en vindmøllevinge, hvor fremgangsmåden omfatter, at der anbringes et eller flere samlestykker mellem to vingesektioner. Hvert samlestykke er forsynet med en første flange til fæstning på den første vingesektions endeflade og en anden flange 20 til fæstning på den anden vingesektions endeflade, hvor den første og den anden flange er indbyrdes fast forbundne, hvor den første og den anden flange hver er forsynet med mindst ét hul til en eller flere bolte, og hvor denne eller disse bolte forbinder hver vingesektion med den hosliggende flange. Ved en sådan fremgangsmåde under anvendelse af det nævnte samlestykke opnås den ønskede reproducerbarhed, sikkerhed og 25 vedligeholdelsesvenlighed i samlingen af vingesektioneme, også ved samling under feltforhold. Ydre vingesektioner kan udskiftes, uden at indre sektioner behøver afmonteres. Vingesamlingen er i det hele taget reversibel, så vinger kan adskilles igen efter samling.

30 Ved fremgangsmåden til sammenføjning af to vingesektioner i henhold til opfindelsen tilvejebringes der i hvo* af de to vingesektioner midler til fastgørelse af en eller flere bolte. Desuden tilvejebringes et samlestykke, i et eller flere moduler, der er forsynet med en første flange til fæstning på den første vingesektions ende og en anden flange til fæstning på den anden vingesektions ende, og hvor den første og den anden flange DK 176176 B1 3 er indbyrdes fast forbundne. Den første og den anden flange er hver forsynet med mindst ét hul til en bolt. Ved sammenføjningen forbindes hver af de to vingesektioner med samlestykket eller samlestykkeme under anvendelse af bolte, som på forhånd er fastgjort til eller under selve samleprocessen fastgøres til hver vingesektion og bringes 5 i fast forbindelse med samlestykket eller samlestykkeme.

‘ I en praktisk udførelsesform kan midlet, hvonned en vingesektion fastholder en eller flere bolte, tilvejebringes ved at forsyne vingesektionen med tværgående huller, hvori møtrikker til boltene kan anbringes. En sådan møtrik kan udføres som et cylindrisk 10 emne med en diameter, der er tilpasset diameteren af det tværgående hul i vingesektionen, og med et tværgående gevindhul til optagelse af bolten, som anbringes i samlestykket. 1 en anden praktisk udførelsesform kan bolte eller møtrikker indstøbes fast i vingesektionen. I en tredje praktisk udførelsesform kan vingesektionen forsynes med et eller flere legemer, der hver har to eller flere gevindhuller til fastholdelse af bolte.

15

Hvis midlet til fastgørelse af en eller flere bolte i en vingesektion er møtrikker anbragt i tværgående huller, kan godstykkelsen i vingesektionen med fordel øges op mod sam-lefladen mod samlestykket, så der opnås en god sikkerhed i spændingsniveauet i vin-gematerialet, hvor der er udført tværgående huller til optagelse af møtrikker for vinge-20 samlingen.

S am lestykkets to flanger kan forbindes med hinanden med et mellemstykke, eksempelvis således, at flangerne og det mellemliggende stykke i tværsnit udgør et U-profil.

Der kan ved siden af hvert hul være udført en forstærkning, for eksempel i form af en 25 eller flere ribber. Alternativt kan samlestykkets to flanger forbindes med hinanden med et eller flere mellemstykker, der har karakter af ribber, og hvor ribberne alene udgør den faste forbindelse mellem flangerne.

Samlestykket kan være tilvejebragt med en ydre kontur, der i det væsentlige følger 30 konturen af vingen. Hvis samlestykket udføres i flere moduler, kan disse moduler udformes, så de i forening tilvejebring«· en ydre kontur, der i det væsentlige følger konturen af vingen. Alternativt kan samlestykket, hvad enten det udføres i en eller flere moduler, udformes uden særlig hensyntagen til den aerodynamiske kontur af vingen, og i så fald kan samlestykket med fordel afdækkes med en aerodynamisk formet kap- DK 176176 B1 4 pe. Denne aerodynamisk formede kappe kan enten være integreret med den ene af eller begge vingesektioneme, eller kan være udført som en løs kappe i en eller flere stykker, der monteres over samlestykket.

5 I sin grundform udføres samlestykket, så det ikke har nogen indvirkning på vingens overordnede form, men i en variant kan samlestykket udføres, så vingens overordnede form ændres i en hensigtsmæssig retning, der kunne være uhensigtsmæssig at udføre ' for en vinge i et stykke. Dette kan eksempelvis være i form af en ændring af vingens længdeakse i korderetningen, eller i form af en ændring af vingens længdeakse i op-10 driftsretningen, eller en kombination af disse med en vinkelændring om en vilkårlig akse.

Et samlestykke ifølge opfindelsen kan være fremstillet i metal, for eksempel støbejem eller stål, eller i et kompositmateriale, for eksempel glasfiberarmeret epoxy, eller i 15 andre materialer.

Opfindelsen er udviklet til og har en styrke ved anvendelse til vindmøllevinger, men opfindelsen er af generel karakter og kan ligeledes benyttes til andre typer af vinger.

20 Kort beskrivelse af tegningen

Opfindelsen beskrives nærmere under henvisning til tegningen hvor Figur 1 viser placeringen af et samlestykke, der er indsat i en vinge,

Figur 2 viser et længdesnit af et samlestykke indsat mellem to vingesektioner,

Figur 3 viser et perspektivbillede af et samlestykke, 25 Figur 4 viser et perspektivbillede af et samlestykke sammensat af flere moduler,

Figur 5 viser et samlestykke sammensat af et antal ens moduler,

Figur 6 viser en afdækning af et samlestykke, der ikke har en profilform som vingen, og

Figur 7 viser en alternativ afdækning af et samlestykke, der ikke har en tværsnitsform 30 som vingen,

Figur 8 viser en udførelse af et samlestykke, som anvendes til at ændre vingens overordnede form i korderetningen,

Figur 9 viser en udførelse af et samlestykke, som anvendes til at ændre vingens overordnede form i opdriftsretningen.

DK 176176 B1 5

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen

Figur 1 viser placeringen af et samlestykke 1 mellem to vingesektioner 2 og 3.

5

Figur 2 viser et længdesnit af en vinge samlet i henhold til opfindelsen. Samlestykket 1 1 forbinder de to vingesektioner 2 og 3. En eller flere bolte 4 fastholder samlestykkets flange 5 til vingesektionen 2. Midlet til fastholdelse af bolten i vingesektionen er her vist som en tværgående møtrik 6, men bolten kan også være fast indstøbt i vingesekti-10 onen, og møtrikken kan også være fast indstøbt, eventuelt på langs, så gevindet er koncentrisk med møtrikkens længdeakse, eller gevindet kan være tilvejebragt i et eller flere større legemer indstøbt i vingesektionen. Bolten kan være forsynet med hoved eller kan være udført som en gevindstang med en møtrik 7. Vingesektionen kan med fordel være udført med forøget godstykkelse 8 nær samlefladen. Hvis vingesektionen 15 er forsynet med et eller flere forskydningswebs 9, kan disse udføres med en udskæring i 10, der forbedrer adgangsforholdene ved samlestykket og reducerer spændingskoncen-trationeme ved samlingen. Alternativt kan et eller flere forskydningswebs være forbundet via samlestykket, der forbinder vingeskalleme, eller med et eller flere separate samlestykker.

20

Figur 3 viser et perspektivbillede af et samlestykke 1, der er udført med en form, som ' tilnærmelsesvist følger vingens tværsnitsprofil. Samlestykket 1 omfatter et par flanger 5 til anlæg mod de to vingesektioner 2, 3 og et antal huller 11, igennem hvilke bolte 4 til fastgørelse af vingesektioneme 2, 3 til samlestykket 1 kan indsættes. For at opnå 25 stor stivhed er flangerne 5 indbyrdes forbundet med ribber 12. Samlestykket 1 er her vist med indadvendt flange, så boltene 4 kan tilspændes og eflerspændes indefra, men samlestykket 1 kan også vendes modsat, så boltene 4 kan tilspændes og eflerspændes udefra.

30 Figur 4 viser et samlestykke 1 i henhold til opfindelsen, som er delt i et antal moduler 1 ’, for eksempel to moduler som i venstre side af figuren eller i flere moduler 1” som i højre side af figuren.

DK 176176 B1 6

Figur 5a viser en samling i henhold til opfindelsen, hvor der anvendes et større antal moduler l ”, her vist, som de vil være anbragt ved siden af hinanden ved forbindelsen af to vingesektioner. Hvert modul 1” består her af to flanger 5, to ribber 12 og en yderdel 13. Når der bruges et større antal moduler 1 ”, kan alle moduler 1 ” med fordel 5 være ens, men de behøver ikke være det. Der er således vist forskellige udførelsesformer i figurerne 5b, 5c og 5d. Modulet i figur 5b har to flanger 5, en ribbe 12 og en yderdel 13, modulet i figur 5c har to flanger 5 og to ribber 12, og modulet i figur 5d har to flanger 5, to ribber 12 og en yderdel 13.

10 Figur 6 viser en samling i henhold til opfindelsen, hvor der anvendes et samlestykke 1 i en udførelse, som ikke er formet tilnærmelsesvist som vingesektionemes 2, 3 tværsnitsprofil. Samlestykket 1 er derfor afdækket med en kappe 14, der er fastgjort til en eller begge af vingesektioneme 2 og 3. Kappen 14 kan også være fastgjort til samlestykket 1 og kan være i et eller flere stykker.

15

Figur 7 viser også samling i henhold til opfindelsen, hvor der anvendes et samlestykke li en udførelse, som ikke er formet tilnærmelsesvist som vingesektionemes tværsnitsprofil. Samlestykket 1 er derfor afdækket med en kappe 15, der er udført som en integreret del af den ene eller begge vingesektioneme 2 og 3.

20 <

Figur 8 viser en samling i henhold til opfindelsen, hvor samlestykket anvendes til at ændre vingens overordnede form i korderetningen. Samlestykket 1 mellem de to vingesektioner 2 og 3 er her udført med endeflader 16 og 17, som har en indbyrdes orientering, der medfører, at længdeakseme 18 og 19 af de to sammenføjede sektioner dan-25 ner en vinkel 20, som ikke er 0.

Figur 9 viser en samling i henhold til opfindelsen, hvor samlestykket anvendes til at ændre vingens overordnede form i en retning vinkelret på korderetningen. Samlestykket 1 mellem de to vingesektioner 2 og 3 er her udført med endeflader 16 og 17. som 30 ikke er parallelle, og som medfører, at længdeakseme 18 og 19 af de to sammenføjede sektioner danner en vinkel 20, som ikke er 0.

0

Claims

1. Fremgangsmåde til samling af en første (2) og en anden vingesektion (3) i forlængelse af hinanden for derved at danne i det mindste en del af en vinge, fortrinsvis vindmøllevinge, kendetegnet ved, at to vingesektioner (2, 3) forbindes med 5 mindst ét samlestykke (1) til anbringelse mellem de to vingesektioner (2, 3), hvor J samlestykket (1) er forsynet med en første flange (5) til fæstning på den første vin- gesektions (2) ende og anden flange (5) til fæstning på den anden vingesektions (3) ende, hvor den første og den anden flange (5) er indbyrdes fast forbundne, hvor den første og den anden flange (5) hver er forsynet med mindst ét hul til en bolt 10 (4), der strækker sig igennem hullet fra samlestykket og ind i den hosliggende vin gesektion (2, 3), og hvor denne eller disse bolte (4) fastholder hver vingesektion (2,3) med den hosliggende flange (5).

2. Fremgangsmåde i henhold til krav 1, kendetegnet ved, at samlingen af vingesek- 15 tioneme tilvejebringes med mindst ét samlestykke (1), som har flere moduler (1 1”), der er forsynet med en første flange (5) til fæstning på den første vingesektions (2) ende og anden flange (5) til fæstning på den anden vingesektions (3) ende, hvor den første og den anden flange (5) er indbyrdes fast forbundne, hvor den første og den anden flange (5) hver er forsynet med mindst & hul til en bolt (4), der 20 strækker sig igennem hullet fra samlestykket (1) og ind i den hosliggende vinge sektion (2, 3), og hvor denne eller disse bolte (4) fastholder hver vingesektion (2, 3. med den hosliggende flange (5).

3. Fremgangsmåde i henhold til et hvilket som helst af de foranstående krav, kende- 25 tegnet ved, at samlestykket (1), der forbinder de to vingesektioner (2, 3), er ud formet med endeflader (16,17), som har en indbyrdes orientering, der medfører, at længdeakseme (18, 19) af de to sammenføjede sektioner danner en vinkel (20), som ikke er 0.

4. Fremgangsmåde i henhold til et hvilket som helst af de foranstående krav, kende tegnet ved, at samlestykket (1), der forbinder de to vingesektioner (2, 3), er udformet med en ydre kontur, der som en helhed eller sammensat af flere moduler (Γ, 1 ”) i det væsentlige følger konturen af vingen. DK 176176 B1 8

5. Fremgangsmåde i henhold til et hvilket som helst af de foranstående krav, kendetegnet ved, at samlestykket (1), der forbinder de to vingesektioner (2, 3), afdæk-kes med en ydre kappe (14, 15), der som en helhed eller sammensat af flere styk- 5 ker i det væsentlige følger konturen af vingen.

6. Fremgangsmåde i henhold til krav 5, kendetegnet ved, at den ydre kappe (14, 15) 1 helt eller delvist er integreret i eller fast sammenføjet med vingeskallen på den ene af vingesektioneme (2,3) eller på begge vingesektioner (2,3). 10

7. Fremgangsmåde i henhold til et hvilket som helst af de foranstående krav, kende tegnet ved, at vingesektionen (2, 3) forsynes med tværgående huller, at møtrikker (7) til boltene (4) anbringes i disse huller, at møtrikkerne (7) tilvejebringes som et cylindrisk emne med en diameter, der er tilpasset diameteren af det tværgående hul j 15. vingesektionen (2, 3) samt at møtrikkerne (7) tilvejebringes med et tværgående gevindhul til optagelse af bolten(4), som anbringes i samlestykket (5).

8. Fremgangsmåde i henhold til et hvilket som helst af de foranstående krav, kendetegnet ved, at godstykkelsen (8) i vingesektionen (2, 3) øges op mod samlefladen 20 mod samlestykket (5).

9. Fremgangsmåde i henhold til et hvilket som helst af de foranstående krav, kende- i tegnet ved, at vingen er en vindmøllevinge. i

10. Samlestykke (1) til samling af en første (2) og en anden vingesektion (3) i forlæn gelse af hinanden for derved at danne i det mindste en del af en vinge, fortrinsvis vindmøllevinge, kendetegnet ved, at samlestykket (1) er forsynet med en første flange (5) til fæstning på den første vingesektions (2) ende og anden flange (5) til fæstning på den anden vingesektions (3) ende, hvor den første og den anden flange 30 (5) er indbyrdes fast forbundne, hvor den første og den anden flange (5) hver er forsynet med mindst ét hul til en bolt (4), der strækker sig igennem hullet fra samlestykket (1) og ind i den hosliggende vingesektion (2, 3) for at fastholde hver vingesektion (2, 3) med den hosliggende flange (5). DK 176176 B1 9

11. Samlestykke (1) i henhold til krav 10, kendetegnet ved, at samlestykket (1) har flere moduler (1 1 ”), der er forsynet med en første flange (5) til fæstning på den første vingesektions (2) ende og anden flange (5) til fæstning på den anden vinge-sektions (3) ende, hvor den første og den anden flange (5) er indbyrdes fast for-. 5 bundne, hvor den første og den anden flange (5) hver er forsynet med mindst ét hul til en bolt (4), der strækker sig igennem hullet fra samlestykket (1) og ind i den J hosliggende vingesektion (2, 3), og hvor denne eller disse bolte (4) fastholder hver vingesektion (2,3) med den hosliggende flange (5).

12. Samlestykke i henhold til et hvilket som helst af kravene 10-11, kendetegnet ved, at samlestykket (1), der forbinder de to vingesektioner (2, 3), er udformet med endeflader (16, 17), som har en indbyrdes orientering, der medfører, at længdeakserne (18,19) af de to sammenføjede sektioner danner en vinkel (20), som ikke er 0.

13. Samlestykke (1) i henhold til et hvilket som helst af kravene 10-12 , kendetegnet ved, at samlestykket (1), der forbinder de to vingesektioner (2, 3), er udformet med en ydre kontur, der som en helhed eller sammensat af flere moduler (F, 1 ”) i det væsentlige følger konturen af vingen.

14. Samlestykke (1) i henhold til et hvilket som helst af kravene 10-13, kendetegnet ved, at samlestykket (1), der forbinder de to vingesektioner (2, 3), er afdækket med en ydre kappe (14, 15), der som en helhed eller sammensat af flere stykker i det væsentlige følger konturen af vingen.

15. Samlestykke (1) i henhold til krav 14, kendetegnet ved, at den ydre kappe (14, 15. helt eller delvist er integreret i eller fast sammenføjet med vingeskallen på den ene af vingesektioneme (2,3) eller på begge vingesektioner (2,3).

16. Samlestykke (1) i henhold til et hvilket som helst af kravene 10-13 i kombination 30 med en ydre kappe (14, 15), der som en helhed eller sammensat af flere stykker i det væsentlige følger konturen af vingen. DK 176176 B1 10

17. Kombinationen ifølge krav 15 eller 16, kendetegnet ved, at den ydre kappe (14, 15. helt eller delvist er integreret i eller fast sammenføjet med vingeskallen på den ene af vingesektioneme (2,3) eller på begge vingesektioner (2,3).

18. Anvendelse af et samlestykke ifølge krav 10-15 eller en kombination ifølge krav 16-17 til samling af en vindmøllevinge.