(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DK03/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Podobne dokumenty
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP02/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

PL B1. SZKODA ZBIGNIEW, Tomaszowice, PL BUP 03/16

PL B1. BRIDGESTONE/FIRESTONE TECHNICAL CENTER EUROPE S.p.A., Rzym, IT , IT, TO2001A001155

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL WŁUDARCZYK TOMASZ SANCHEZ, Leszno, PL BUP 11/15

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

PL B1. ŁAZUR ZBIGNIEW, Lublin, PL BUP 09/16. ZBIGNIEW ŁAZUR, Lublin, PL WUP 03/17 RZECZPOSPOLITA POLSKA

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. TILIA SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Łódź, PL BUP 05/ WUP 11/12

(12) OPIS PATENTOWY. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/SE97/00683

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 04/18

PL B1. ZELMER MARKET SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Rzeszów, PL BUP 18/09

RZECZPOSPOLITA ( 12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) POLSKA (13) B1

PL B1. POLBUD SPÓŁKA AKCYJNA, Bielsk Podlaski, PL BUP 16/13. BOGUSŁAW GRĄDZKI, Stok, PL WUP 06/16

PL B1. Kontener zawierający co najmniej jeden wzmacniający profil oraz sposób wytwarzania takiego profilu

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 25/09. ANDRZEJ KOLONKO, Wrocław, PL ANNA KOLONKO, Wrocław, PL

PL B1. Sposób kątowego wyciskania liniowych wyrobów z materiału plastycznego, zwłaszcza metalu

PL B1. KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA, Tokyo, JP , JP, ONO YASUNORI, Tokyo, JP BUP 05/

PL B1. INSTYTUT LOTNICTWA, Warszawa, PL BUP 05/16

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 F03D 3/02

PL B1. UVEX ARBEITSSCHUTZ GMBH, Fürth, DE , DE, STEFAN BRÜCK, Nürnberg, DE BUP 19/

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/CH03/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

PL B1. ANEW INSTITUTE SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Kraków, PL BUP 22/14. ANATOLIY NAUMENKO, Kraków, PL

PL B1. PRZEDSIĘBIORSTWO CIMAT SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Bydgoszcz, PL BUP 04/16

(19) PL (11) (13)B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1 FIG. 2 F28F 1/32 B60H 3/00. (57) 1. Wymiennik ciepła dla układu klimatyzacji

(13)B1 (19) PL (11) (12) OPIS PATENTOWY PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA. (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia:

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. SPYRA PRIMO POLAND SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Mikołów, PL BUP 23/

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 15/15. JANUSZ W. SIKORA, Dys, PL MACIEJ NOWICKI, Lublin, PL KAMIL ŻELAZEK, Lublin, PL

PL B1. INSTYTUT ENERGETYKI, Warszawa, PL BUP 25/07

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US04/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

PL B1. AKU SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Tczew, PL BUP 25/11

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL FUNDACJA ROZWOJU KARDIOCHIRURGII IM. PROF. ZBIGNIEWA RELIGI, Zabrze, PL

RZECZPOSPOLITAPOLSKA(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/LV01/00008 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 A47L 9/24. (54)Teleskopowa rura ssąca do odkurzacza

(13) B1 PL B1. (21) Numer zgłoszenia: (51) IntCl6: B65D5/18 865D 5/3P. (57) 1. Pudełko składane w kształcie prostopadłościanu

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y BUP 14/13. ADAMCZEWSKI MAREK, Szczecin, PL WUP 10/14. MAREK ADAMCZEWSKI, Szczecin, PL

PL B1. MAŁKOWSKI ZENON, Wiry, PL BUP 20/11. ZENON MAŁKOWSKI, Wiry, PL WUP 11/13. rzecz. pat. Antoni Cieszkowski

PL B1. Uszczelnienie nadbandażowe stopnia przepływowej maszyny wirnikowej, zwłaszcza z bandażem płaskim. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

PL B1. DANFOSS A/S,Nordborg,DK ,DE, James David Messmer,Aarhus,DK BUP 09/03

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

(19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1 E03F 3/04

(57) 1. Zespół wał-piasta z układem uzębień do przenoszenia PL B1 F16D 1/ ,DE, BUP 25/

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 02/17. TOMASZ KLEPKA, Lublin, PL MACIEJ NOWICKI, Lublin, PL

PL B1. PRZEMYSŁOWY INSTYTUT AUTOMATYKI I POMIARÓW PIAP, Warszawa, PL BUP 12/10

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 F16H 3/62

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/FI04/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

PL B1. Sposób walcowania poprzecznego dwoma walcami wyrobów typu kula metodą wgłębną. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 02/14. PIOTR OSIŃSKI, Wrocław, PL WUP 10/16. rzecz. pat.

PL B1. SKRZETUSKI RAFAŁ, Niemodlin, PL SKRZETUSKI ZBIGNIEW, Niemodlin, PL SKRZETUSKI BARTOSZ, Niemodlin, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

... T"" ...J CD CD. Frez palcowy walcowo-cz%wy. RESZKA GRZEGORZ JG SERVICE, Lublin, PL POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

PL B1. Urządzenie do wymuszonego chłodzenia łożysk, zwłaszcza poziomej pompy do hydrotransportu ciężkiego

PL B1. INSTYTUT TELE- I RADIOTECHNICZNY, Warszawa, PL BUP 14/11. PIOTR GAWRYŚ, Warszawa, PL WUP 11/12

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/18. PRZEMYSŁAW FILIPEK, Lublin, PL WUP 06/19. rzecz. pat.

PL B1. Sposób pobierania próbek materiałów sypkich i urządzenie do pobierania próbek materiałów sypkich

WZORU UŻYTKOWEGO. d2)opis OCHRONNY (19) PL (11)62733 EGZEMPLARZ ARCHIWALNY F03D 3/00 ( ) B63H 1/06 ( ) Tadeusz Górka, Warszawa, PL

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 07/07. ROMAN WASIELEWSKI, Tczew, PL KAZIMIERZ ORŁOWSKI, Tczew, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PL B1. AXTONE SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Kańczuga, PL BUP 07/10

PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 15/16

PL B1. TRYBUŁA DARIUSZ, Pilchowo k/szczecina, PL BUP 25/05. DARIUSZ TRYBUŁA, Pilchowo k/szczecina, PL

PL B1. MAZUR WOJCIECH, Wrocław, PL BUP 05/05. WOJCIECH MAZUR, Wrocław, PL WUP 08/10

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DK95/00388

PL B1. DREWPOL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ SPÓŁKA KOMANDYTOWA, Jordanów, PL BUP 10/17

PL B1. INSTYTUT METALURGII I INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ IM. ALEKSANDRA KRUPKOWSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/GB02/01828 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL

PL B1. INSTYTUT MASZYN PRZEPŁYWOWYCH PAN, Gdańsk, PL JASIŃSKI MARIUSZ, Wągrowiec, PL GOCH MARCIN, Braniewo, PL MIZERACZYK JERZY, Rotmanka, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. MARAT RYBNIK SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Rybnik, PL BUP 05/

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 16/10

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 19/13. JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL ZBIGNIEW PATER, Turka, PL

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA,

PL B1. INSTYTUT NAPĘDÓW I MASZYN ELEKTRYCZNYCH KOMEL, Katowice, PL BUP 05/12

PL B1. Sposób transportu i urządzenie transportujące ładunek w wodzie, zwłaszcza z dużych głębokości

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. GAJKOWSKI GRZEGORZ P.P.H.U. VERTEX, Ozorków, PL BUP 14/ WUP 08/14

PL B1. ŻBIKOWSKI JERZY, Zielona Góra, PL BUP 03/06. JERZY ŻBIKOWSKI, Zielona Góra, PL WUP 09/11 RZECZPOSPOLITA POLSKA

PL B1. Politechnika Łódzka,Łódź,PL BUP 12/06

PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W LUBLINIE, Lublin, PL BUP 15/16

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 11/15. STANISŁAW PŁASKA, Lublin, PL RADOSŁAW CECHOWICZ, Lublin, PL

PL B BUP 21/07. Marek Kopeć,Kraków,PL Jarosław Krzysztofiński,Warszawa,PL Antoni Szkatuła,Rząska,PL Jan Tomaszewski,Warszawa,PL

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PL B1. Małkowski Zenon,Wiry,PL Małkowska Renata,Wiry,PL Małkowska Magdalena,Wiry,PL Małkowski Marcin,Wiry,PL

Sposób zabezpieczenia mechanizmów turbiny wiatrowej przed skutkami nagłych, nadmiernych obciążeń i układ do zabezpieczenia łopat turbiny wiatrowej

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 08/13

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 18/15. HANNA STAWSKA, Wrocław, PL ELŻBIETA BEREŚ-PAWLIK, Wrocław, PL

PL B1. Urządzenie ręczne z elektrycznie napędzanym narzędziem i elektropneumatycznym mechanizmem uderzeniowym

Sposób wytwarzania arkusza na powłokę dla systemu poduszki powietrznej oraz sposób wytwarzania powłoki dla systemu poduszki powietrznej

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL BUP 10/05

PL B1. Trójfazowy licznik indukcyjny do pomiaru nadwyżki energii biernej powyżej zadanego tg ϕ

PL B1. LFC SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Zielona Góra, PL BUP 09/13

Transkrypt:

RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206703 (21) Numer zgłoszenia: 370864 (22) Data zgłoszenia: 19.03.2003 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 19.03.2003, PCT/DK03/000185 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 25.09.2003,WO03/078833 (13) B1 (51) Int.Cl. F03D 1/06 (2006.01) F03D 1/00 (2006.01) F03D 3/06 (2006.01) (54) Łopatka turbiny wiatrowej z polimeru wzmocnionego włóknem (30) Pierwszeństwo: 19.03.2002, DK, PA200200424 (73) Uprawniony z patentu: LM GLASFIBER A/S, Lunderskov, DK (43) Zgłoszenie ogłoszono: 30.05.2005 BUP 11/05 (72) Twórca(y) wynalazku: PETER GRABAU, Kolding, DK LARS FUGLSANG ANDERSEN, Odense S, DK (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.2010 WUP 09/10 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Słomińska-Dziubek PL 206703 B1

2 PL 206 703 B1 Opis wynalazku Wynalazek dotyczy łopatki turbiny wiatrowej z polimeru wzmocnionego włóknem. Łopatki turbiny wiatrowej są zwykle wykonane z dwóch połówek skorupy łopatek z polimeru wzmocnionego włóknami. Po ukształtowaniu te dwie połówki są sklejane ze sobą wzdłuż krawędzi i za pośrednictwem dwóch wsporników, które przed tym są przyklejone do wewnętrznej powierzchni czołowej jednej połówki skorupy łopatki. Druga połówka skorupy łopatki jest potem umieszczona na wierzchu wsporników i przyklejana do nich i wzdłuż krawędzi. Połówki skorupy łopatki jako takie są zwykle wykonane przez topienie w próżni, w którym równomierne rozłożone włókna, niedoprzędy, które są wiązkami włókien, wstęgami niedoprzędów lub matami, które mogą być matami filcowymi z pojedynczych włókien lub matami włókninowymi z niedoprzędów włókien, są osadzane warstwą w części formy i przykrywane torbą podciśnieniową. Poprzez wytwarzanie podciśnienia (zwykle 80-90%) we wnęce pomiędzy wewnętrzną powierzchnią czołową części formy i torbą podciśnieniową jest zasysana żywica wypełniająca wnękę zawierającą materiał włóknisty. W celu uzyskania optymalnego rozłożenia żywicy, stosuje się często pomiędzy torbą podciśnieniową i materiałem włóknistym tak zwane warstwy rozprowadzające i kanały rozprowadzające. Stosowanym polimerem jest zwykle tworzywo poliestrowe lub epoksydowe, a wzmocnienie włókniste jest zwykle oparte na włóknach szklanych. Znane jest jednak także stosowanie włókien węglowych, które są sztywniejsze niż włókna szklane, ale mają mniejsze wydłużenie przy rozrywaniu. Włókna węglowe mogą być dodane dla uzyskania wyższego stopnia sztywności i/lub niższego ciężaru. Jest więc. możliwe ukształtowanie części wzmocnienia włóknistego z włókien węglowych w celu zmniejszenia ciężaru łopatki bez zbytniej utraty sztywności łopatki. Włókna węglowe mają jednak wadę związaną z tym, że są znacznie droższe niż włókna szklane, co jest jednym z powodów nie stosowania szeroko łopatek turbin z polimeru wzmocnionego włóknami węglowymi. Z WO 00/14405 jest znane wzmocnienie łopatek turbiny wiatrowej z polimeru z włóknem szklanym z wzdłużnymi wstęgami polimeru wzmocnionego włóknami węglowymi. US 6,287,122 ujawnia wytwarzanie wydłużonych produktów kompozytowych, w których zmiana sztywności produktu na jego długości jest uzyskana poprzez zmianę zawartości włókien lub kąta orientacji splecionych włókien. US 5,520,532 ujawnia część formy z polimeru wzmocnionego włóknem o zmieniającej się sztywności, która to sztywność jest uzyskana poprzez zmianę liczby warstw maty włóknistej. US 4,077,740 ujawnia łopatkę wirnika śmigłowca z włóknistego materiału kompozytowego, przy czym sztywność łopatki zmienia się w kierunku wzdłużnym. Ta cecha jest uzyskana poprzez zmianę orientacji włókien tak, że uzyskuje się zwiększone tłumienia drgań. Ciężar własny nowoczesnych łopatek z włókien szklanych stanowi problem, ponieważ wysoki moment od ciężaru własnego wymaga wysokiej odporności na zmęczenie w kierunku krawędzi łopatki. Ten problem zwiększa się z długością łopatek. Celem wynalazku jest rozwiązanie powyższego problemu w prosty i niedrogi sposób. Według wynalazku, łopatka turbiny wiatrowej z polimeru wzmocnionego włóknem, charakteryzuje się tym, że jest podzielona na wewnętrzną część końcową obejmującą nasadę łopatki i wykonaną z polimeru wzmocnionego przynajmniej w większej ilości włóknem szklanym i zewnętrzną część końcową obejmującą końcówkę łopatki i wykonaną z polimeru wzmocnionego przynajmniej w większej ilości włóknem węglowym. Korzystnie, zewnętrzną część końcową stanowi pomiędzy 25% i 50% całkowitej długości łopatki. Zewnętrzna część końcowa, przeciwległe do końcówki łopatki, zawiera strefę przejściową, w której stosunek ilości włókien węglowych do włókien szklanych zmienia się stopniowo w kierunku wzdłużnym łopatki. Długość strefy przejściowej jest pomiędzy 0,5 i 1 metr. Włókna węglowe i włókna szklane są rozłożone w matrycy polimerowej, przy czym włókna węglowe lub wiązki włókien węglowych o zmiennej długości rozciągają się od pierwszego końca strefy przejściowej, a włókna szklane lub wiązki włókien szklanych rozciągają się od przeciwnego końca strefy przejściowej. Strefa przejściowa jest ukształtowana z laminatu kilku warstw włókien, w którym każda warstwa włókien ma powierzchnię graniczną w położeniu w kierunku wzdłużnym, przy czym warstwy włókien stanowią warstwy włókien węglowych po jednej stronie powierzchni granicznej i warstwy włókien

PL 206 703 B1 3 szklanych po drugiej stronie powierzchni granicznej, a powierzchnie graniczne każdej warstwy włókien są przesunięte względem siebie w kierunku wzdłużnym łopatki. Powierzchnie graniczne mają ząbki w przekroju równoległym do warstw włókien. Końcówki ząbków powierzchni granicznych są przemieszczone względem siebie w kierunku poprzecznym łopatki. Cel wynalazku jest osiągnięty poprzez łopatkę według wynalazku, której ciężar jest zmniejszony w najbardziej zewnętrznej części, wskutek czego jest zminimalizowany moment od ciężaru własnego. Jest więc wymagana mniejsza ilość materiału i/lub mniejszy przekrój poprzeczny w najbardziej wewnętrznej części łopatki i zmniejszone jest obciążenie na piastę turbiny. Najbardziej zewnętrzna część łopatki może ponadto mieć większą sztywność, wskutek czego zmniejsza się ryzyko uchylenia łopatki tak silnie, że końcówka łopatki uderza w wieżę turbiny. Taka łopatka turbiny wiatrowej jest mniej kosztowna do wytwarzania niż łopatka wykonana jedynie z polimeru wzmocnionego włóknem węglowym. Przy danym stopniu sztywności, ciężar własny może być zmniejszony przy wykorzystaniu włókien węglowych w zewnętrznej części, wskutek czego mogą być także zmniejszone dynamiczne obciążenia na skorupę łopatki i nasadę łopatki, a wspomniane części są szczególnie czułe na obciążenia dynamiczne. Poprzez zmianę zawartości włókien węglowych w zewnętrznej części końcowej lub jej długości może być zmieniana sztywność, jak również częstotliwość drgań własnych. Sztywność i częstotliwość drgań własnych może więc być optymalizowana do szczególnych warunków. Stosunkowo sztywna zewnętrzna część końcowa i stosunkowo mniej sztywna wewnętrzna część końcowa powoduje korzystny kształt ugięcia ze względu na tłumienie aerodynamiczne, które to tłumienie aerodynamiczne zależy od łącznego ugięcia wzdłuż łopatki podczas drgań. Zwiększone aerodynamiczne tłumienie jest korzystne, ponieważ powoduje zmniejszenie obciążenia aerodynamicznego. W porównaniu z łopatką wykonaną jedynie z polimeru wzmocnionego włóknem szklanym lub łopatką wykonaną jedynie z polimeru wzmocnionego włóknem węglowym, łopatka według wynalazku ma optymalny stosunek sztywności do kosztów. Według przykładu wykonania, zewnętrzna część końcowa może stanowić od 25% do 50% całej długości łopatki. Zewnętrzna część końcowa może jednak stanowić 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85% lub nawet 90% długości łopatki. Ukształtowanie w łopatce strefy przejściowej, w której włókna węglowe są stopniowo zastępowane włóknami szklanymi, pozwala na uniknięcie nagłej zmiany sztywności łopatki w obszarze przejściowym pomiędzy włóknami węglowymi i włóknami szklanymi. Przy dużych dynamicznych lub statycznych naprężeniach, nagłe przejście pomiędzy włóknami węglowymi i włóknami szklanymi powoduje koncentracje naprężeń, ponieważ włókna węglowe są zwykle 3-4 razy sztywniejsze niż włókna szklane. Poprzez wytworzenie takiej strefy przejściowej unika się dużej koncentracji naprężeń na powierzchni granicznej pomiędzy włóknami węglowymi i włóknami szklanymi. Według przykładu wykonania długość strefy przejściowej jest pomiędzy 0,5 i 1 metr. Długość do 10 metrów lub nawet więcej niż 10 metrów jest także zalecana. Szczególnie łagodną zmianę sztywności uzyskuje się według wynalazku poprzez to, że włókna węglowe i włókna szklane są rozłożone w matrycy polimerowej tak, że włókna węglowe lub wiązki włókien węglowych o zmiennej długości rozciągają się od pierwszego końca strefy przejściowej, a włókna szklane lub wiązki włókien szklanych rozciągają się od przeciwnego końca strefy przejściowej, a także dzięki zastosowaniu kilku warstw włókien przesuniętych i/lub wyciętych odpowiednio. Wynalazek jest objaśniony bardziej szczegółowo poniżej na podstawie różnych przykładów wykonania wynalazku uwidocznionych na rysunku, na którym, schematycznie: fig. 1 ukazuje turbinę wiatrową z trzema łopatkami, fig. 2 ukazuje łopatkę według przykładu wykonania wynalazku; fig. 3 ukazuje ciągłą zmianę stosunku ilości włókien węglowych do włókien szklanych według szczególnego przykładu wykonania, fig. 4 ukazuje ciągłą zmianę stosunku ilości włókien węglowych do włókien szklanych według drugiego przykładu wykonania wynalazku, fig. 5 ukazuje ciągłą zmianę stosunku ilości włókien węglowych do włókien szklanych według trzeciego przykładu wykonania wynalazku, fig. 6 ukazuje wykresy przedstawiające jak stosunek ilości włókien węglowych do włókien szklanych może być zmieniany w strefie przejściowej. Fig. 1 pokazuje turbinę wiatrową nowej generacji wraz z wieżą 12, piastą 13 oraz trzema łopatkami 14 turbiny wiatrowej rozchodzącymi się z piasty 13.

4 PL 206 703 B1 Fig. 2 ilustruje przykład wykonania łopatki 14 turbiny wiatrowej według wynalazku, w której wewnętrzna część końcowa 15, zawierająca nasadę łopatki, jest wykonana z polimeru wzmocnionego przynajmniej w większej części włóknem szklanym, a zewnętrzna część końcowa 17, zawierająca końcówkę łopatki, jest wykonana z polimeru wzmocnionego przynajmniej w większej części włóknem węglowym. Na granicy z wewnętrzną częścią końcową 15 zewnętrzna końcowa część 17 ma strefę przejściową 16, w której włókna węglowe są stopniowo zastępowane włóknami szklanymi w taki sposób, że uzyskiwana jest stopniowa zmiana sztywności łopatki. Fig. 3 jest widokiem przekroju strefy przejściowej, w której stopniowo zmienia się stosunek ilości włókien węglowych do włókien szklanych. Włókna węglowe 1 rozpościerają się od lewej strony rzutu przekroju w formie wiązek lub pojedynczych włókien o różnych długościach. Włókna szklane 2 nie są widoczne na Fig. 3, ale dopełniają włókna węglowe 1. Przejście pomiędzy dwoma typami włókien jest więc rozmyte, dzięki czemu otrzymuje się łagodne przejście od zewnętrznej części końcowej 17, która jest wzmocniona przynajmniej w większej części włóknami węglowymi 1, do wewnętrznej części końcowej 15, która jest wzmocniona przynajmniej w większej części włóknem szklanym 2. Fig. 4 ilustruje drugi przykład wykonania wynalazku, w którym maty włókninowe z włókien nietkanych lub z wiązek włókien dzianych zostały nacięte, dzięki czemu posiadają ząbkowanie na jednym ze swoich końców. Dwie maty, odpowiednio z włókien węglowych oraz z włókien szklanych, mają w tej samej warstwie włókien odpowiednio do siebie pasujące ząbki, dzięki którym zazębiają się. Dwie znajdujące się jedna nad drugą warstwy włókien mogą być przesunięte względem siebie jak pokazano na Fig. 4, dzięki czemu otrzymywane jest łagodne przejście pomiędzy sztywnością w obszarze włókien węglowych, pokazanym po lewej stronie, a włókien szklanych, pokazanym po stronie prawej. Fig. 4 jest schematycznym rzutem dwóch znajdujących się jedna nad drugą warstw 3, 4 włókien węglowych i odpowiadających im warstw włókien szklanych znajdujących się w obszarze 5. Jak również pokazano na Fig. 4 końcówki 12 ząbkowanej powierzchni granicznej 11 dwóch warstw włókien węglowych 3, 4 są przesunięte w poprzecznym kierunku, by zapewnić łagodną zmianę sztywności. Strefa przejścia pomiędzy obszarem włókien węglowych, a obszarem włókien szklanych jest. więc uzależniona od długości ząbków powierzchni granicznych 11. Odpowiednio, strefa przejściowa może się zmieniać w zależności od potrzeby poprzez skracania lub wydłużenia ząbków powierzchni granicznych 11. Fig. 5 pokazuje szczególnie proste wytworzenie strefy przejściowej pomiędzy zewnętrzną częścią końcową 17 i wewnętrzną częścią końcową 15. Fig. 5 jest schematycznym widokiem czterech umieszczonych w stosie warstw włókien zawierających warstwę włókien węglowych 6 i warstwę włókien szklanych 7. Każda warstwa włókien ma powierzchnię graniczną 10, w której włókna węglowe są zastępowane włóknami szklanymi, i uzyskuje się strefę przejściową o pewnej długości, ponieważ powierzchnie graniczne 10 są przesunięte względem siebie. Długość strefy przejściowej może oczywiście być zmieniana według potrzeby poprzez przesuwanie powierzchni granicznych bardziej lub mniej względem siebie i/lub poprzez zastosowanie więcej warstw włókien. Fig. 6 jest schematycznym widokiem stosunku ilości włókien węglowych do włókien szklanych w kierunku wzdłużnym łopatki. Pierwsza strefa I odpowiada zewnętrznej części końcowej 17, a druga strefa III odpowiada wewnętrznej części końcowej 15 łopatki. Strefa przejściowa II występuje pomiędzy tymi dwiema strefami, a stosunek włókien szklanych 9 w tej strefie stopniowo zwiększa się od poziomu w pierwszej strefie I do poziomu w drugiej strefie III. Fig. 6a ukazuje przykład wykonania, w którym pierwsza strefa I jest ukształtowana jedynie z włókien węglowych 8, a druga strefa III jest ukształtowana jedynie z włókien szklanych 9. Fig. 6b ukazuje przykład wykonania, w którym pierwsza strefa I jest ukształtowana jedynie z włókien węglowych 8, a druga strefa III zawiera stałą mniejszą ilość włókien węglowych 8 i stałą większą ilość włókien szklanych 9. Fig. 6c ukazuje przykład wykonania, w którym pierwsza strefa I zawiera stałą większą ilość włókien węglowych 8 i stałą mniejszą ilość włókien szklanych 9, a druga strefa III jest ukształtowana jedynie z włókien szklanych 9. Fig. 6d ukazuje przykład wykonania, w którym pierwsza strefa I zawiera stałą większą ilość włókien węglowych 8 i stałą mniejszą ilość włókien szklanych 9, a druga strefa III zawiera małą stałą ilość włókien węglowych 8 i dużą stałą ilość włókien szklanych 9. Fig. 6a ilustruje więc schematycznie korzystny przykład wykonania łopatki turbiny wiatrowej, w którym pierwsza strefa I odpowiada zewnętrznej części końcowej stanowiącej końcówkę łopatki,

PL 206 703 B1 5 a druga strefa III odpowiada wewnętrznej części końcowej łopatki stanowiącej nasadę. Materiał wzmocniony na zewnętrzną część końcową jest więc wykonany jedynie z włókien węglowych, zaś wewnętrzna część końcowa nasady łopatki jest wykonana jedynie z włókien szklanych. Wskutek tego, zewnętrzna część końcowa może zawierać strefę przejściową II, w której włókna węglowe i włókna szklane stopniowo są wzajemnie wymieniane. Ta strefa przejściowa II może mieć ograniczoną długość, na przykład 0,5-1 metr. Łopatka jednak może także być wykonana, jak pokazano na fig. 6b-6d. Strefa przejściowa II może być wykonana w łopatce podczas układania włókien w częściach formy. Jest jednak także możliwe stosowanie wstępnie wytworzonych laminatów przejściowych według zasad pokazanych na fig. 3, 4 i 5. Takie prefabrykowane laminaty przejściowe są korzystne ze względów wytwarzania, ponieważ czas procesu układania włókien jest w przybliżeniu taki sam jak przy wytwarzaniu typowych łopatek turbiny, w których jest stosowany ten sam materiał na całej długości łopatki. Jeżeli istniejąca turbina wiatrowa ma być wyposażona w dłuższe łopatki, można to uzyskać poprzez zastąpienie najbardziej zewnętrznej części łopatki strefą przejściową zawierającą jeden lub więcej laminatów przejściowych i końcówką z włókna węglowego. Ciężar łopatki nie zwiększa się lub tylko w niewielkim stopniu w porównaniu z pierwotnymi łopatkami wykonanymi całkowicie z polimeru wzmocnionego włóknem szklanym. Alternatywnie, można wykonać całkowicie nowe łopatki dla istniejącej turbiny wiatrowej lub najbardziej zewnętrzna część łopatek może być odcięta i zastąpiona końcówką z włókna węglowego z/lub bez strefy przejściowej. Szczególne korzyści według wynalazku uzyskuje się poprzez wytwarzanie części przenoszących obciążenie zewnętrznej części końcowej z polimeru wzmocnionego przynajmniej w większej części włóknem węglowym. Części przenoszące obciążenie zawierają główne laminaty w postaci wzdłużnych wstęg polimeru wzmocnionego włóknem, umieszczonych w obszarach po stronie zasysania i sprężania skorupy łopatki i oddalonych od środka przekroju poprzecznego łopatki. Laminaty wzmacniające łopatkę w kierunku zgodnym z krawędziami na krawędzi natarcia i spływu łopatki mogą korzystnie być także wykonane z polimeru wzmocnionego włóknem węglowym w zewnętrznej części końcowej łopatki. Główne laminaty mogą korzystnie być wykonane jako hybrydowe maty, w których, na powierzchni przekroju poprzecznego, są równomiernie rozmieszczone niedoprzędy lub wiązki albo włókien szklanych, albo włókien węglowych. Ze względu na wyładowania atmosferyczne, może być korzystne wykonanie najbardziej zewnętrznej części końcówki łopatki całkowicie z włókna szklanego tak, aby zapewnić, że wyładowania atmosferyczne będą uderzały w celowo skonstruowany odbiornik, a nie w elektrycznie przewodzący materiał włókna węglowego. Testy wykazały, że najbardziej zewnętrzne części włókien węglowych w strefie przejściowej mogą pękać przy odkształceniu strefy przejściowej, ale nie jest to całkowicie niepożądany efekt, ponieważ sprzyja to dalszemu złagodzeniu zmiany sztywności. Częstotliwość pękania włókien może być więc wysoka ale nie krytyczna, ponieważ są one otoczone bardziej podatnymi włóknami szklanymi. Złamane włókna dalej sprzyjają zmniejszeniu uchylenia i łamaniu się dalszych włókien. Stopniowe i równomierne przejście pomiędzy właściwościami materiału kompozytowego, który jest oparty na włóknach szklanych i włóknach węglowych, jest więc uzyskane dzięki dwóm czynnikom. Pierwszym czynnikiem jest rozłożenie sztywnych i bardziej podatnych włókien w celu uzyskania łagodnego przejścia od obszaru sztywnego do podatnego. Drugim czynnikiem jest niekrytyczne łamanie, które dalej łagodzi to przejście. Dodatkowy, niepokazany przykład wykonania łopatki turbiny wiatrowej według wynalazku może być uzyskany za pomocą tak zwanego procesu natryskiwania. W tym procesie stosuje się pistolet natryskujący do materiału polimerowego, a do strumienia żywicy wtryskuje się mieszaninę posiekanych włókien tych dwóch typów i rozpyla się ją do formy. Poprzez zmianę stosunku mieszania podczas procesu rozpylania można uzyskać strefę przejściową. Wydłużenie do rozerwania dla włókien szklanych jest zwykle około 4,8%, zaś dla włókien węglowych zwykle w zakresie od 0,3% do 1,4%. Moduł Young'a włókien szklanych jest około 73,000 MPa, zaś moduł Young'a włókien węglowych (moduł średni) zwykle jest około 245,000 MPa. Włókna węglowe są zwykle 3-4 razy sztywniejsze niż włókna szklane. Gęstość szkła jest około 2,54 g/crn 3, zaś gęstość węgla jest około 1,75 g/cm 3.

6 PL 206 703 B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Łopatka turbiny wiatrowej z polimeru wzmocnionego włóknem, znamienna tym, że jest podzielona na wewnętrzną część końcową (15) obejmującą nasadę łopatki i wykonaną z polimeru wzmocnionego przynajmniej w większej ilości włóknem szklanym i zewnętrzną część końcową (17) obejmującą końcówkę łopatki i wykonaną z polimeru wzmocnionego przynajmniej w większej ilości włóknem węglowym. 2. Łopatka turbiny wiatrowej według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzną część końcową (17) stanowi pomiędzy 25% i 50% całkowitej długości łopatki (14). 3. Łopatka turbiny wiatrowej według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zewnętrzna część końcowa (17), przeciwlegle do końcówki łopatki, zawiera strefę przejściową (16,II), w której stosunek ilości włókien węglowych do włókien szklanych zmienia się stopniowo w kierunku wzdłużnym łopatki (14). 4. Łopatka turbiny wiatrowej według zastrz. 3, znamienna tym, że długość strefy przejściowej (16) jest pomiędzy 0,5 i 1 metr. 5. Łopatka turbiny wiatrowej według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że włókna węglowe i włókna szklane są rozłożone w matrycy polimerowej, przy czym włókna węglowe lub wiązki włókien węglowych (1) o zmiennej długości rozciągają się od pierwszego końca strefy przejściowej (II), a włókna szklane lub wiązki włókien szklanych (2) rozciągają się od przeciwnego końca strefy przejściowej (II). 6. Łopatka turbiny wiatrowej według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że strefa przejściowa (11) jest ukształtowana z laminatu kilku warstw (3, 4) włókien, w którym każda warstwa (3, 4) włókien ma powierzchnię graniczną (10) w położeniu w kierunku wzdłużnym, przy czym warstwy (3, 4) włókien stanowią warstwy włókien węglowych (6) po jednej stronie powierzchni granicznej (10) i warstwy włókien szklanych (7) po drugiej stronie powierzchni granicznej (10), a powierzchnie graniczne (10) każdej warstwy (3, 4) włókien są przesunięte względem siebie w kierunku wzdłużnym łopatki (14). 7. Łopatka turbiny wiatrowej według zastrz. 6, znamienna tym, że powierzchnie graniczne (11) mają ząbki w przekroju równoległym do warstw (3, 4) włókien. 8. Łopatka turbiny wiatrowej według zastrz. 7, znamienna tym, że końcówki (12) ząbków powierzchni granicznych (11) są przemieszczone względem siebie w kierunku poprzecznym łopatki (14).

PL 206 703 B1 7 Rysunki

8 PL 206 703 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.