CN103747944B - 在其根部区域中具有伸长紧固部件的风力涡轮叶片 - Google Patents
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Abstract
一种用于风力涡轮的风力涡轮叶片是由纤维增强复合物制成的壳结构，并且包括根部区域和翼型件区域。根部区域具有环形横截面，并且包括多个伸长衬套7，伸长衬套7带有内螺纹22且以隔开的方式嵌入纤维增强聚合物中，以便基本遵从根部区域的周边，以及允许从外部接近内螺纹。各个紧固部件7在其周缘11中设有凹口60'。杆形锁定元件61以与凹口60'接合的方式穿过凹口60'。锁定元件61以不动且紧密地配合的方式布置在贯穿式圆形膛孔65中，贯穿式圆形膛孔65延伸通过根部区域的壁。
Description
技术领域
一种用于风力涡轮转子的风力涡轮叶片，风力涡轮叶片包括毂，当风力涡轮叶片安装到毂上时，风力涡轮叶片从毂延伸，风力涡轮叶片包括由纤维增强复合材料制成的壳结构，纤维增强复合材料包含嵌入聚合物基质中的纤维，风力涡轮叶片沿纵向方向延伸，并且具有包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘的成型轮廓，所述缘在它们之间限定弦平面，当在纵向方向上看时，成型轮廓包括带有根部端面的根部区域、翼型件区域，以及可选地，在根部区域和翼型件区域之间的过渡区域，
根部区域具有带有外表面和内表面的环形横截面，根部区域包括多个伸长紧固部件，伸长紧固部件设有紧固器件，并且互相隔开地嵌入纤维增强聚合物中，以便基本遵从根部区域的周边，以及允许从外部接近用于将叶片安装到毂上的紧固器件，紧固部件包括外表面、布置在根部端面处的第一端，以及与第一端相对的第二端。
背景技术
通常通过组装分别沿着弦平面基本对应于吸力侧和压力侧两个叶片半部来制造风力涡轮叶片以及从而制造其根部区域。但是，也可通过所谓的中空模制来整体地模制叶片。
根部区域包括形成外层和内层的纤维层，呈衬套的形式的紧固部件置于外层和内层之间。呈插件的形式的单独形成的固持器件置于各对相邻衬套之间，由此衬套互相被插件分开。已知的插件由嵌入适当的树脂中的玻璃纤维制成。
关于风力涡轮叶片的潜在问题是从根部区域的纤维复合物结构到风力涡轮的毂的载荷传递。尤其通过下者来提供从叶片到毂的连接和载荷传递：通过将螺栓旋到置于根部中的衬套中，或者借助于旋到螺柱螺母(其旋到衬套中)上的螺母，来将叶片安装到毂上。在必须增加螺栓的数量以及从而衬套的数量以处理给定载荷的情况下，减少了衬套之间的纤维复合材料的其余部分。这可导致根部连接得不到足以经受住载荷的支承，由此叶片根部和毂之间的连接可失效，因为衬套未充分地固持在复合材料中，并且因而被拉出根部区域的复合材料。这在使用长且因此重的叶片时尤其成问题。
WO
2010/018225提供了一种制造包含钢丝或钢纤维增强聚合物基质的风力涡轮叶片的方法。但是，该文献未解决如何将根部区域设计成经受住叶片根部和毂之间的连接中的极端载荷的问题。
发明内容
本发明的目标是提供一种带有根部区域的风力涡轮叶片，该根部区域克服现有技术中的至少一个缺点或者至少提供有用的备选方案。
根据本发明的第一方面，所描述的类型的风力涡轮叶片设有根部区域，其中，伸长紧固部件中的至少多个以及优选全部在其周缘中设有至少一个凹口，所述凹口具有凹口壁、第一凹口端和相对的第二凹口端，杆形锁定元件穿过所述凹口，以便至少基本接合凹口壁的至少一部分，以及使得杆形锁定元件的第一部分延伸超过第一凹口端，并且杆形锁定元件的第二部分延伸超过第二凹口端，杆形锁定元件不动地布置且优选紧密地配合在圆形膛孔中，该圆形膛孔具有轴线，并且从根部区域的内表面或外表面，至少部分地延伸通过根部区域的壳结构。
因此，与已知方法相比，伸长紧固部件的固持得到改进，因为杆形锁定元件的第一和第二部分稳固地嵌入纤维增强复合材料的聚合物基质中，并且从而固持伸长紧固部件，因为其与伸长紧固部件的周缘中的凹口接合。
短语“至少基本接合凹口壁的至少一部分”要理解成，杆形锁定元件可直接接合凹口表面，但在凹口表面和杆形锁定元件的表面之间也可存在成薄层的聚合物基质和/或纤维，使得它们之间不存在直接接触。但是，不管是否存在直接接触或接合，杆形锁定元件都对伸长紧固部件提供改进的固持，因为倾向于拉出紧固部件的力分布在大的表面区域上。
由于紧固部件的固持得到改进，所以将较长且因此较重的叶片附连到毂上，而不增加根部区域的直径和/或紧固部件的数量是可行的。
根据本发明的实施例，凹口壁可部分地呈圆柱形，其具有与膛孔的轴线同轴的圆柱轴线。
因此，凹口和杆形锁定元件之间的接合区域增大，并且紧固部件的固持从而得到改进。
根据本发明的另一个实施例，杆形锁定元件可具有至少基本对应于膛孔的横截面的圆形横截面。
从而，凹口表面和杆形锁定元件之间的接合或接触区域进一步增大，而且紧固部件的固持进一步得到改进。
根据本发明的额外的实施例，膛孔可为贯穿式膛孔。
在额外的实施例中，膛孔的轴线可相对于根部区域基本沿径向方向延伸。
目前，关于其制造，这个实施例被认为是最优选的实施例。
有利地，杆形锁定元件基本在膛孔的整个范围上延伸。
因此，杆形锁定元件的与纤维增强复合材料接触的表面区域得到优化，并且从而对紧固部件实现最佳固持。
根据本发明的另一个实施例，凹口置于离伸长紧固部件的第一端的一距离处，所述距离为伸长紧固部件的长度的50-95%或60-95%或70-95%。
根据又一个实施例，紧固部件设有两个凹口：第一凹口和第二凹口，所述凹口布置成彼此基本相对，优选在直径上彼此相对。
提供不止一个凹口会改进对紧固部件的固持。
根据额外的实施例，相邻紧固部件的凹口布置成以便面向彼此，并且膛孔和杆形锁定元件设置在相邻紧固部件之间，使得杆形锁定元件接合两个凹口的凹口壁。
此实施例有利于其制造，因为各个杆形锁定元件都接合两个紧固部件中的凹口壁。
另外，所有紧固部件的凹口都可布置在离伸长紧固部件的第一端的相同距离处。
但是，凹口也可布置在两个或更多个隔开的区域中，以便布置在离伸长紧固部件的第一端的不同距离处。
根据另一个实施例，紧固部件是衬套，衬套优选在其纵向方向上具有基本均匀的横截面，并且紧固器件是衬套的膛孔中的螺纹。
但是，紧固部件也可为杆，杆优选在纵向方向上具有基本均匀的横截面，并且紧固器件可为杆的外螺纹。
根据另一个实施例，提供至少一个凹口，与衬套的膛孔相交。
根据另一个实施例，紧固部件和杆形锁定元件可由金属制成，优选由钢制成。
从而，紧固部件的强度得到优化。
根据额外的实施例，金属纤维，优选钢纤维，牢固地固定到紧固部件上，以便从紧固部件延伸，并且可嵌入根部区域的纤维增强复合材料的聚合物基质中。
嵌入聚合物基质中且牢固地固定到紧固部件上的金属纤维对紧固部件提供改进的固持。
纤维增强复合材料可包括金属纤维，优选钢纤维。
20%、30%、%40、50%、60%、70%、80%、90%或100%体积的纤维可为金属纤维，其余的纤维是与金属纤维不同类型的纤维，优选为玻璃和/或碳纤维。
纤维增强复合材料的聚合物基质优选为聚脂、环氧树脂或乙烯基酯。但是，可使用任何适当的聚合物基质。
紧固部件的外表面可为波状的，以便改进紧固部件在纤维增强复合材料中的固持。
本发明进一步涉及一种用于制造根据本发明的风力涡轮叶片的方法，其中，在将伸长紧固部件嵌入根部区域的纤维增强复合材料中之前，对伸长紧固部件提供至少一个凹口，以及其中，从根部区域的内表面或外表面，通过复合材料而钻出膛孔，使得膛孔穿过凹口，并且至少基本显露出凹口表面，以及在此之后，杆形锁定元件不动地布置在膛孔中，优选紧密地配合在膛孔中。
通过在将紧固部件嵌入纤维增强复合材料中之前，对紧固部件提供凹口，基本仅在纤维增强复合材料中钻削出膛孔，认为这有利于提供精确膛孔。
最后，本发明涉及一种用于制造根据本发明的风力涡轮叶片的方法，其中，将伸长紧固部件嵌入根部区域的纤维增强复合材料中，以及其中，从根部区域的内表面或外表面，通过复合材料而钻出膛孔，使得膛孔与伸长紧固部件的周缘相交，并且从而提供凹口表面，以及在此之后，将杆形锁定元件不动地布置在膛孔中，优选紧密地配合在膛孔中。
从而，消除了在伸长紧固部件中提供凹口的需要，因为在纤维增强复合材料和伸长紧固部件的材料两者中提供了膛孔，以便在伸长紧固部件中提供凹口。
附图说明
参照附图在下面更详细地阐明本发明，其中：
图1显示风力涡轮，
图2是根据本发明的风力涡轮叶片的示意性透视图，
图3是根据本发明的风力涡轮叶片的实施例的根部区域的一部分的透视纵向截面图，
图4显示图3中显示的根部区域的一部分，
图5是布置在呈衬套的形式的伸长紧固部件旁边的单独预制的插件的透视图，
图6显示呈衬套的形式的、包括两个凹口的伸长紧固部件的实施例，
图7显示图6中显示的衬套、接合各个凹口的杆形锁定元件。
具体实施方式
图1示出根据所谓的“丹麦(Danish concept)”的传统的现代逆风涡轮24，其带有塔架36、机舱25和具有基本水平转子轴的转子。转子包括毂23，以及从毂23沿径向延伸的三个叶片2，各个叶片都具有最接近毂的叶片根部31，以及离最远毂23的叶片尖部32。
如从图2中明显看出的那样，叶片2包括具有最接近毂的根部端面29的根部区域26、离毂最远的翼型件区域27，以及在根部区域26和翼型件区域27之间的过渡区28。翼型件区域27具有理想的或几乎理想的叶片形状，而根部区域26则具有基本圆形横截面，这会减小风暴载荷，并且使得将叶片2安装到毂23上更容易和安全。优选地，叶片根部31的直径沿着整个根部区域26是恒定的。过渡区域28具有从根部区域26的圆形形状逐渐变成翼型件区域27的翼型件轮廓的形状。过渡区域28的宽度随着离毂23的距离的增大而基本线性地增大。
叶片通常由两个叶片半部制成，通过基本沿着叶片的弦平面35，将叶片胶接或栓接在一起来组装两个叶片半部。叶片2包括当叶片2安装在毂23上时面向叶片2的旋转方向的前缘34，以及面向与前缘34相反的方向的后缘33。弦平面35在叶片2的前缘34和后缘33之间延伸。应当注意，弦平面不必在其整个范围上笔直地延伸，因为叶片可扭转和/或弯曲，从而提供具有对应地扭转和/或弯曲的路线的弦平面，为了补偿叶片的依赖于离毂的半径的局部速度，常常是这种情况。由于圆形横截面的原因，根部区域26不会增加风力涡轮的发电量，而且实际上，由于风阻的原因，它会略微降低发电量。
如在图3和4中看到的那样，包括根部区域26的叶片形成为壳结构。根部区域26的壳结构为环形，并且包括由纤维增强聚合物基质(有利地由玻璃纤维和/或碳纤维和树脂(诸如环氧树脂、聚脂或乙烯基酯)形成)的外层5形成的外表面3，以及由内层6形成的相对地布置的内表面4，内层6由与外层5相同的材料制成。具有紧固器件22的伸长紧固部件7置于层5、6之间。有利地，伸长紧固部件7是具有圆形横截面的衬套，并且包括具有内螺纹22作为紧固器件的中心膛孔12。衬套7包括外周缘11、第一端9和相对地布置的第二端10。衬套7的第一端9置于根部区域的根部端面29处。衬套7布置成互相隔开，以便基本遵从根部区域的周边，以及允许从外部接近紧固器件22，即，用于将叶片安装到毂上的螺纹。另外，以及如图4中显示的那样，诸如钢纤维的金属纤维13可牢固地固定到衬套7上，尤其是固定到其第二端10上，以便允许衬套7更好地固持在根部区域的纤维增强复合材料中。
包括金属纤维13的中间固持器件布置在紧固部件7的相邻中间侧向表面部分之间的各个区域中，即，在本示例中，布置在衬套中。另外，在目前的实施例中，中间固持器件由单独制造的插件39形成。如从图5看到的那样，插件39包括第一插件部分40和第二插件部分41。第一插件部分40基本对应于相邻衬套7的侧向表面部分之间的区域，并且设有相对的侧向面42、43，侧向面42、43形成为与相邻衬套7的侧向表面部分互补。当在周向方向上看时，插件39基本一直在相邻衬套旁边延伸。另外，第一插件部分40从衬套7的第一端延伸，并且延伸超过其第二端，如在图5中清楚地看到的那样。第二插件部分41为第一插件部分40的楔形渐缩延伸部。如在根部区域的径向方向上看到的那样，第一插件部分40具有基本对应于衬套的延伸程度的延伸程度。
预制插件39包括多个包含金属纤维13的第一层16和包含不同于金属纤维的第二纤维材料38的中间第二层37，如图5中显示的那样。
如在图3中看到的那样，当在叶片的纵向方向上看时，楔形元件17布置在各个衬套7后面。元件17的第一端18布置成贴靠着衬套7的第二端，而且元件17的第二端19是渐缩的。楔形元件17由轻木或硬聚合物泡沫或类似的材料制成。在纵向截面图中，衬套7和贴靠的楔形元件17具有对应于插件39的形状的形状，使得根部区域的壁厚沿叶片的纵向方向逐渐减小。
如特别是在图3中看到的那样，从根部区域的内表面4到外表面3，通过根部区域的壁而钻出贯穿式膛孔65。膛孔65布置成与设置在衬套7的外周缘11中的凹口60'、60"成直线。
如图6-7中显示的那样，第一凹口60'可布置成与第二凹口60"在直径上相对。各个凹口具有部分圆柱形的凹口表面67，凹口表面67具有第一端68和第二端69。另外，如从图6和7看到的那样，凹口60'、60"布置成邻近衬套7的第二端。如显示的那样，衬套7可具有波状的外表面。
杆形锁定元件61不动地布置且紧密地配合在膛孔65中。杆形锁定元件61的表面的中心部分接合凹口60'、60"的凹口表面67，使得杆形锁定元件61的第一端62延伸超过凹口的第一端68，并且杆形锁定元件61的第二端63延伸超过凹口的第二端69，如在图7中看到的那样。
杆形锁定元件61具有圆柱形形状，并且与膛孔65同轴地延伸，杆形锁定元件61接收在膛孔65中，并且使得其端面分别与根部区域26的内表面4和外表面3基本齐平。
在叶片的制造期间，将衬套7置于模具中，并且将其嵌入纤维增强复合材料的聚合物基质中。纤维材料可包括任何类型的纤维，诸如玻璃纤维、碳纤维和金属纤维。聚合物基质可包括树脂，诸如聚脂、环氧树脂或乙烯基酯。
通过纤维增强复合材料而钻出圆形膛孔65。通过这个钻削过程，可在衬套7中形成凹口60'、60"。备选地，可在将衬套7置于模具中之前，在衬套7中形成凹口60'、60"，因此，膛孔65仅形成于纤维增强复合材料中，而不形成于衬套7的材料中。
最后，杆形锁定元件61不动地布置且紧密配合在各个膛孔65中。各个膛孔65布置成使得其轴线基本垂直于衬套7的纵向轴线，以及使得膛孔65的轴线相对于根部区域26基本沿径向延伸。
关于图5，应当注意，公开了在风力涡轮叶片的制造期间，衬套7相对于预制插件39的位置，这就是为什么没有显示穿过凹口60'和插件39的膛孔。在制造好风力涡轮叶片之后钻出贯穿式膛孔65，以及后续将杆形锁定元件61布置在形成的膛孔65中。
应当注意，在图6和7均未显示纤维增强复合材料和在其中钻出的膛孔65，因为这些图用来示出衬套7、设置在其中的凹口60'、60"，以及接合凹口60'、60"的凹口表面67的杆形锁定元件61。
另外，如在图3-4中看到的那样，所有伸长紧固部件7的凹口60'、60"，以及因此膛孔65，也可布置在离根部端面29的相同距离处，即，衬套7的凹口也布置在离衬套7的第一端9的相同距离处。
有利地，衬套7和杆形锁定元件61由金属制成，诸如由铁或钢制成。
部件列表
1
2风力涡轮叶片
3根部的外表面
4根部的内表面
5外层
6内层
7伸长紧固部件(衬套)
8
9紧固部件的第一端
10紧固部件的第二端
11紧固部件的外周缘
12中心膛孔
13金属纤维
14
15
16包括金属纤维的第一层
17楔形元件
18元件的第一端
19元件的第二端
20
21
22紧固器件(内螺纹)
23毂
24风力涡轮
25机舱
26根部区域
27翼型件区域
28过渡区域
29根部端面
30
31叶片根部
32叶片尖部
33后缘
34前缘
35弦平面
36塔架
37第二层
38第二纤维材料
39插件
40第一插件部分
41第二插件部分
42插件的侧向面
43插件的侧向面
60'第一凹口
60"第二凹口
61杆形锁定元件
62杆形锁定元件的第一端
63杆形锁定元件的第二端
64
65膛孔
66进入到膛孔中的开口
67凹口表面
68凹口表面的第一端
69凹口表面的第二端。
Claims (26)
1.一种用于风力涡轮转子的风力涡轮叶片，所述风力涡轮转子包括毂，当所述风力涡轮叶片安装到所述毂上时，所述风力涡轮叶片从所述毂延伸，所述风力涡轮叶片包括由纤维增强复合材料制成的壳结构，所述纤维增强复合材料包括嵌入聚合物基质中的纤维，所述风力涡轮叶片沿纵向方向延伸，并且具有包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘的成型轮廓，所述前缘和后缘在它们之间限定弦平面，当在所述纵向方向上看时，所述成型轮廓包括带有根部端面的根部区域和翼型件区域，
所述根部区域具有带有外表面和内表面的环形横截面，
所述根部区域包括多个伸长紧固部件，所述伸长紧固部件设有紧固器件，并且互相隔开地嵌入纤维增强聚合物中，以便遵从所述根部区域的周边，以及允许从外部接近用于将所述叶片安装到所述毂上的所述紧固器件，
所述紧固部件包括外表面、布置在所述根部端面处的第一端，以及与所述第一端相对的第二端，
其特征在于：所述伸长紧固部件中的至少多个在其周缘中设有至少一个凹口，所述凹口具有凹口壁、第一凹口端和相对的第二凹口端；并且杆形锁定元件穿过所述凹口，以便至少接合所述凹口壁的至少一部分，以及使得所述杆形锁定元件的第一部分延伸超过所述第一凹口端，并且所述杆形锁定元件的第二部分延伸超过所述第二凹口端，所述杆形锁定元件不动地布置在圆形膛孔中，所述圆形膛孔具有轴线，并且从所述根部区域的内表面或外表面至少部分地延伸通过所述根部区域的壳结构。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述成型轮廓还包括在所述根部区域和所述翼型件区域之间的过渡区域。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述伸长紧固部件的全部在其周缘中设有至少一个凹口。
4.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述杆形锁定元件紧密地配合在圆形膛孔中。
5.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述凹口壁部分地呈圆柱形，具有与所述膛孔的轴线同轴的圆柱轴线。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述杆形锁定元件具有至少对应于所述膛孔的横截面的圆形横截面。
7.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述膛孔是贯穿式膛孔。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述膛孔的轴线相对于所述根部区域沿径向方向延伸。
9.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述凹口置于离所述伸长紧固部件的第一端的一距离处，所述距离为所述伸长紧固部件的长度的50-95%。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述距离为所述伸长紧固部件的长度的60-95%。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述距离为所述伸长紧固部件的长度的70-95%。
12.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述紧固部件设有两个凹口：第一凹口和第二凹口，所述凹口布置成彼此相对。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述凹口布置成在直径上彼此相对。
14.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，相邻紧固部件的凹口布置成面向彼此，并且所述膛孔和所述杆形锁定元件设置在相邻紧固部件之间，使得所述杆形锁定元件接合两个凹口的凹口壁。
15.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所有所述紧固部件的凹口布置在离所述伸长紧固部件的第一端的相同距离处。
16.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述紧固部件是衬套，并且所述紧固器件是所述衬套的膛孔中的螺纹。
17.根据权利要求16所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述衬套在其纵向方向上具有均匀的横截面。
18.根据权利要求16或17所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述至少一个凹口设置成与所述衬套的膛孔相交。
19.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述紧固部件和所述杆形锁定元件由金属制成。
20.根据权利要求19所述的风力涡轮叶片，其特征在于，所述紧固部件和所述杆形锁定元件由钢制成。
21.根据权利要求1所述的风力涡轮叶片，其特征在于，金属纤维牢固地固定到所述紧固部件上，以便从所述紧固部件延伸，并且嵌入所述根部区域的纤维增强复合材料的聚合物基质中。
22.根据权利要求21所述的风力涡轮叶片，其特征在于，钢纤维牢固地固定到所述紧固部件上，以便从所述紧固部件延伸，并且嵌入所述根部区域的纤维增强复合材料的聚合物基质中。
23.一种制造根据前述权利要求1至22中的任一项所述的风力涡轮叶片的方法，其中，在将所述伸长紧固部件嵌入所述根部区域的纤维增强复合材料中之前，对所述伸长紧固部件提供至少一个凹口，以及其中，从所述根部区域的内表面或外表面，通过所述根部区域的复合材料而钻出所述膛孔，使得所述膛孔穿过所述凹口，并且至少显露出凹口表面，以及在此之后，将所述杆形锁定元件不动地布置在所述膛孔中。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，将所述杆形锁定元件紧密地配合在所述膛孔中。
25.一种制造根据前述权利要求1至22中的任一项所述的风力涡轮叶片的方法，其中，将所述伸长紧固部件嵌入所述根部区域的纤维增强复合材料中，以及其中，从所述根部区域的内表面或外表面，通过所述根部区域的复合材料而钻出所述膛孔，使得所述膛孔与所述伸长紧固部件的周缘相交，并且从而提供凹口表面，以及在此之后，将所述杆形锁定元件不动地布置在所述膛孔中。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，将所述杆形锁定元件紧密地配合在所述膛孔。
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| EP3822065A1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-19 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method for manufacturing root segment sections for a root segment of a turbine blade, method for manufacturing the root segment and method for manufacturing the turbine blade |
| EP4234919A1 (en) | 2022-02-24 | 2023-08-30 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Root section, wind turbine blade and methods for producing and modifying a root portion of a wind turbine blade |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19625426A1 (de) * | 1996-06-25 | 1998-01-08 | Ferriere Belloli & Co | Verbindungsvorrichtung, Verfahren zur Herstellung derselben, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung der Verbindungsvorrichtung |
| WO2003057456A1 (en) * | 2002-01-11 | 2003-07-17 | Fiberline A/S | A method of producing a fibre reinforced structural element |
| CN1977108A (zh) * | 2004-06-30 | 2007-06-06 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 由两个分离的部分制成的风轮机叶片以及装配方法 |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19625426A1 (de) * | 1996-06-25 | 1998-01-08 | Ferriere Belloli & Co | Verbindungsvorrichtung, Verfahren zur Herstellung derselben, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung der Verbindungsvorrichtung |
| WO2003057456A1 (en) * | 2002-01-11 | 2003-07-17 | Fiberline A/S | A method of producing a fibre reinforced structural element |
| CN1977108A (zh) * | 2004-06-30 | 2007-06-06 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 由两个分离的部分制成的风轮机叶片以及装配方法 |
| CN101614184A (zh) * | 2008-06-27 | 2009-12-30 | 歌美飒创新技术公司 | 叶片插入件 |
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