[发明专利]带有排水孔的转子叶片

说明书

本发明涉及一种制造用于风能设备(Windenergieanlage)的在转子叶片顶部(Rotorblattspitze)区域中有排水孔的转子叶片(Rotorblatt)的方法、一种用于风能设备的在转子叶片顶部区域中带有排水孔的转子叶片、一种包括相应的转子叶片的风能设备以及一种表面元件在用于风能设备的在转子叶片顶部区域中有排水孔的转子叶片中的使用。

在风能设备的转子叶片的内部空间中由于冷凝或直接的流入会积水，必须将其排出。如果水不能漏出，在冬天存在水结冰并通过结冰时的膨胀损伤或破坏转子叶片的风险。另一潜在的风险在于，由于在转子叶片顶部的雷击，那里的积水突然蒸发，由此也能够损伤或破坏转子叶片。因此在用于风能设备的转子叶片中在转子叶片顶部区域中设有排水孔，该排水孔连接转子叶片的内侧和其外侧而使水能够流出。

由EP 1 342 009 B1可知一种用于风能设备的转子叶片，其在转子叶片顶部区域中有避雷指(Blitzfinger)，该避雷指设在叶片顶部中的孔中。避雷指和孔共同形成用于转子叶片的排水系统。

在DE 10 2004 028 917 A1中公开一种用于风能设备的转子叶片，其有至少一个空腔，该空腔邻接转子叶片的外侧并经至少一个排水孔与外侧相连。其处在空腔中有水可透过的收集元件(Auffangelement)，近似于滤网，其设置成水从空腔通过收集元件达到排水孔。从而防止排水孔在一段时间后受脏物和小物体(其也存在于转子叶片内部并能够由水通过排水孔被冲出)的困扰。

在这些文件中描述的转子叶片顶部的制造成本很高，因为它们在叶片顶部最末端处有排水孔，使得在该位置处需要非常精确的配合成型(Passformung)和制造。此外，在采用半壳(Halbschale)或相应的成型件的转子叶片的制造方法中，相应的排水孔(其设置在半壳之间的待粘接的接口中)形成粘接的结构弱点，使得转子叶片在转子叶片顶部处在结构上被削弱。

备选地，排水孔也可以在转子叶片顶部区域中设置于转子叶片的吸力侧或压力侧。转子叶片的轮廓前缘经吸力侧和压力侧与转子叶片的轮廓后缘相连接。转子叶片的吸力侧是相对于压力侧有较长的流动面的那侧。

同样，当排水孔在转子叶片顶部区域中设置于转子叶片的吸力侧或压力侧时，在转子旋转时，水在离心力的作用下由转子叶片的内部空间从排水口被压出。

另一有助于排水的效应在于，根据Bernoulli原理，由于以高速流经吸力侧的空气的气压较低，水通过排水孔从转子叶片的内部空间被吸出。转子叶片在它的叶片根部通常不是密封地封闭的，使得可以基于该效应产生气流。该作用也以较小一些的规模出现在转子叶片的压力侧，从而也可以将抽吸孔设置在转子叶片的压力侧。

在转子叶片的吸力侧或压力侧在于转子叶片顶部区域中制造排水孔的困难在于，转子叶片常常由代表吸力侧或压力侧的被相互粘接的半壳(即成型件)制成。

相应的成型件在较大的风能设备上常常以纤维连接工艺(Faserverbundtechnik)由玻璃纤维和/或碳纤维制成，其以人造树脂(如聚酯树脂或环氧树脂)相连接。该半壳也可以各由多个分别用于压力侧和吸力侧的成型件制造，该成型件同样必须被相互连接。

为了制造可靠的连接，常常将压力侧的成型件与吸力侧的成型件相粘接。合适的连接材料特别地为粘合剂或粘合剂混合物(例如由聚酯树脂和/或环氧树脂制成)。恰恰在转子叶片顶部区域中为此需要大量粘合剂。

因为在将成型件相互粘接时连接材料是流动的，而为了保证可靠的粘接，粘合剂过量是无法避免的，连接材料会不受控制地在转子叶片的内部空间流动。而因为粘合剂在叶片内部不受控制地扩散，无法总是在相同的位置设置排水孔，因为该位置可能被连接材料覆盖。但如果排水孔预先总是钻得距离叶片顶部足够远，可能会在叶片内部大量积水。

从现有技术出发，本发明的基本目的是，提供一种制造用于风能设备的转子叶片的方法以及相应的转子叶片，以此能够以有效率且简单的方法制造转子叶片，其中能够在之前限定的位置于转子叶片顶部区域中制造排水孔，与粘合剂过量的程度无关。

该目的通过一种用于制造风能设备转子叶片的方法实现，其中所制造的转子叶片在它的纵向延伸部(其从转子叶片根部基本延伸至转子叶片顶部)中有至少一个区域，在该区域中转子叶片有空气动力学截面轮廓，该截面轮廓有轮廓前缘和轮廓后缘，该轮廓前缘与轮廓后缘经截面轮廓的吸力侧及压力侧相连接，其中设有至少一个第一和至少一个第二沿转子叶片的纵向制成的成型件，用于转子叶片的吸力侧和压力侧，该成型件在轮廓前缘和轮廓后缘区域中按下述方法步骤分别相互连接：