專利名稱：用于風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片的主梁帽組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及風(fēng)機的轉(zhuǎn)子葉片，確切地說，涉及厚度不同的轉(zhuǎn)子葉片的主梁帽組件。
背景技術(shù)：
風(fēng)能被認(rèn)為是目前可用的最清潔、最環(huán)保的能源，在這一方面，風(fēng)機已獲得廣泛關(guān)注?，F(xiàn)代風(fēng)機通常包括塔筒、發(fā)電機、齒輪箱、機艙以及一片或多片轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼原理捕獲風(fēng)的動能并通過旋轉(zhuǎn)動能傳輸動能來驅(qū)動一個軸，所述軸將轉(zhuǎn)子葉片連接到齒輪箱，或者，如果未使用齒輪箱，則直接連接到發(fā)電機。之后，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為可以應(yīng)用到電網(wǎng)中的電能。風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片大體上包括由復(fù)合層壓板材料制成的兩片殼半體構(gòu)成的殼體。殼半體通常是使用模制工藝制造的，之后再沿轉(zhuǎn)子葉片的對應(yīng)邊緣連接在一起。一般來說，殼體的重量相對較輕，其所具有的結(jié)構(gòu)特性(如剛度、抗彎阻力和強度)無法承受運行過程中施加在轉(zhuǎn)子葉片上的彎矩和其他負(fù)載。為了增強轉(zhuǎn)子葉片的剛度、抗彎阻力和強度，殼體通常會通過使用與殼半體內(nèi)表面配合的梁帽來進(jìn)行強化。由此，翼面向或翼展向的彎矩和負(fù)載通常會通過主梁帽沿轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)移，所述彎矩和負(fù)載會引起轉(zhuǎn)子葉片尾梢朝向風(fēng)機塔偏轉(zhuǎn)。近年來隨著轉(zhuǎn)子葉片的長度不斷增加，如何滿足強度和剛度的要求已成為轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計中需考慮的一個主要方面。由此，傳統(tǒng)葉片設(shè)計通常強度過大和/或剛度過大。 尤其是，人們通常將主梁帽設(shè)計成對稱、且具有相同的寬度、厚度和截面面積。這樣通常會導(dǎo)致設(shè)計成品較重，葉片質(zhì)量相對較大、和/或會因不必要的材料成本導(dǎo)致設(shè)計成本相對
曰蟲印貝。因此，需要一種能在不犧牲轉(zhuǎn)子葉片性能的情況下減小葉片質(zhì)量和/或降低材料成本的主梁帽設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
以下說明將部分地闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點，或者，可以從說明中顯而易見地了解這些方面和優(yōu)點，或可以通過實踐本發(fā)明來獲悉這些方面和優(yōu)點。一方面，本發(fā)明揭示了一種風(fēng)機中轉(zhuǎn)子葉片的主梁帽組件。一般來說，所述主梁帽組件可以包括由復(fù)合材料制成、且配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)表面配合的抗拉主梁帽。 所述抗拉主梁帽通?？删哂械谝缓穸群偷谝唤孛婷娣e。另外，所述主梁帽組件可包括由所述相同的復(fù)合材料制成、且配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的相對內(nèi)表面配合的抗壓主梁帽。所述抗壓主梁帽通?？删哂械诙穸群偷诙孛婷娣e，所述第二截面面積大于所述第一截面面積。另外，通常所述復(fù)合材料經(jīng)選擇以使得所述復(fù)合材料的強度和彈性模量中的至少一個可根據(jù)所述材料是處于拉伸狀態(tài)還是處于壓縮狀態(tài)而不同?？估髁好迸渲贸膳c轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)的內(nèi)表面配合，抗壓主梁帽配置成與轉(zhuǎn)子葉片的吸入側(cè)的內(nèi)表面配合?？箟褐髁好钡牡诙孛婷娣e比抗拉主梁帽的第一截面面積多出的百分比差異至多為大約70%?？估髁好本哂械谝粚挾龋箟褐髁好本哂械诙挾?，所述第一寬度與所述第二寬度可以是實質(zhì)相等，也可以不同。抗壓主梁帽的第二厚度大于抗拉主梁帽的第一厚度?？箟褐髁好钡牡诙穸缺瓤估髁好钡牡谝缓穸榷喑龅陌俜直炔町愔炼酁榇蠹s70%。 抗壓主梁帽的第二厚度比抗拉主梁帽的第一厚度多出的百分比差異至多為大約45%。所述復(fù)合材料包括通過碳、玻璃纖維、碳混合物、玻璃纖維混合物和碳與玻璃纖維混合物中的至少一個強化的層壓板復(fù)合材料，所述復(fù)合材料也可是碳纖維強化的層壓板復(fù)合材料。所述復(fù)合材料的抗拉強度與抗壓強度不同，抗拉強度比抗壓強度高出的百分比差異至多為大約85%。所述復(fù)合材料的抗拉彈性模量與抗壓彈性模量不同，抗拉彈性模量比抗壓彈性模量高出的百分比差異至多為大約55%。另一方面，本發(fā)明公開了一種風(fēng)機的轉(zhuǎn)子葉片。所述轉(zhuǎn)子葉片通?？砂ㄔ诟伺c梢端之間延伸的殼體，所述殼體還包括第一內(nèi)表面和第二內(nèi)表面。轉(zhuǎn)子葉片還可包括一個抗拉主梁帽和一個抗壓主梁帽?？估髁好蓖ǔ？捎蓮?fù)合材料制成，可配置成與所述殼體的第一內(nèi)表面配合。另外，抗拉主梁帽可具有第一厚度和第一截面面積?？箟褐髁好蓖ǔ？捎伤鱿嗤膹?fù)合材料制成，可配置成與所述殼體的所述第二內(nèi)表面配合。此外，抗壓主梁帽通?？删哂械诙穸群偷诙孛婷娣e，所述第二截面面積大于所述第一截面面積。進(jìn)一步地，通常所述復(fù)合材料經(jīng)選擇以使得所述復(fù)合材料的強度和彈性模量中的至少有一個可根據(jù)所述材料是處于拉伸狀態(tài)還是處于壓縮狀態(tài)而不同。所述復(fù)合材料的抗拉強度與抗壓強度不同，所述抗拉強度比所述抗壓強度高出的百分比差異至多為大約85%。抗壓主梁帽的所述第二厚度比抗拉主梁帽的所述第一厚度多出的百分比差異至多為大約0%到大約70%。其中所述復(fù)合材料的抗拉彈性模量與抗壓彈性模量不同，所述抗拉彈性模量比所述抗壓彈性模量高出的百分比差異至多為大約55%?？箟褐髁好钡牡诙穸缺瓤估髁好钡牡谝缓穸榷喑龅陌俜直炔町愔炼酁榇蠹s45%?？箟褐髁好钡牡诙孛婷娣e比抗拉主梁帽的第一截面面積多出的百分比差異至多為大約70%。所述合成材料復(fù)合材料包括通過碳、玻璃纖維、碳混合物、玻璃纖維混合物和碳與玻璃纖維混合物中的至少一個強化的層壓板合成材料復(fù)合材料。其中，抗壓主梁帽的第二厚度大于抗拉主梁帽的第一厚度。參考以下具體說明和所附權(quán)利要求書可以更深入地了解本發(fā)明的這些以及其他特點、方面和優(yōu)點。所附附圖包括在本說明書內(nèi)、并構(gòu)成本說明書的一個部分，顯示了本發(fā)明的各個實施例，且與具體一起用于解釋本發(fā)明的原理。


本說明書參考附圖闡明了本發(fā)明，包括其最佳模式，完整且可實現(xiàn)的詳細(xì)披露，并面向所屬領(lǐng)域一般技術(shù)人員，其中圖1所示為采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)機的透視圖；圖2所示為轉(zhuǎn)子葉片一個實施例的透視圖；以及圖3所示為圖2所示轉(zhuǎn)子葉片的截面圖，具體顯示所述轉(zhuǎn)子葉片的各結(jié)構(gòu)部件。
元件符號列表10風(fēng)機12塔筒14支撐表面16機艙18轉(zhuǎn)子20輪轂22轉(zhuǎn)子葉片沈負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)36控制器100轉(zhuǎn)子葉片102根端104梢端106殼體108縱向軸110壓力側(cè)112吸入側(cè)114前緣116后緣Il8翼展I2O翼弦122抗拉主梁帽123內(nèi)表面1 抗壓主梁帽125內(nèi)表面1 抗剪腹板1 內(nèi)表面130內(nèi)表面132抗拉主梁帽-厚度134第一翼弦向?qū)挾?136抗壓主梁帽-厚度138第二翼弦向?qū)挾?br> 具體實施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)闡述本發(fā)明的各實施例，附圖中將顯示本發(fā)明實施例的一個或多個實例。各個實施例用以解釋本發(fā)明而非限定本發(fā)明。事實上，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員輕易就可在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，對本發(fā)明作各種修改和變化。例如，作為一個實施例一部分的特點可用于其他實施例中，從而得到另一個實施例。因此，如果對本發(fā)明的修改和變化在所附權(quán)利要求書和其等效物的范圍內(nèi)，那么本發(fā)明應(yīng)涵蓋此類修改和變化。一般而言，本發(fā)明是針對具有厚度不同的主梁帽的轉(zhuǎn)子葉片。尤其是，本發(fā)明披露了由相同復(fù)合材料制成的主梁帽，所述主梁帽根據(jù)復(fù)合材料的抗拉和抗壓特性而具有不同厚度。例如，當(dāng)復(fù)合材料的抗拉強度和/或彈性模量大于其抗壓強度和/或彈性模量時，與一對對稱的主梁帽相比，在拉伸狀態(tài)下負(fù)載的主梁帽厚度會減少，而在壓縮狀態(tài)下負(fù)載的主梁帽厚度會增加。通過這種方法，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在壓縮狀態(tài)下負(fù)載的主梁帽所需增加的厚度通常小于拉伸狀態(tài)下負(fù)載的主梁帽可以減少的總厚度，而不會犧牲轉(zhuǎn)子葉片的抗彎強度、剛度或抗彎阻力。因此，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以通過更改原本對稱的轉(zhuǎn)子葉片主梁帽的厚度來適應(yīng)許多復(fù)合材料的抗拉強度和/或模量以及抗壓強度和/或模量的變化，從而成功地整體降低材料成本并減小葉片質(zhì)量。現(xiàn)在請參見附圖。圖1所示為采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)機10的透視圖。如圖所示，風(fēng)機 10為水平軸風(fēng)機。但應(yīng)了解，風(fēng)機10可以為垂直軸風(fēng)機。在所顯示的實施例中，風(fēng)機10 包括從支撐表面14延伸出的塔筒12、安裝在塔筒12上的機艙16、和連接到機艙16的轉(zhuǎn)子 18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)輪轂20，和至少一片轉(zhuǎn)子葉片22，其連接到可旋轉(zhuǎn)輪轂20、且從所述輪轂20向外延伸。如圖所示，轉(zhuǎn)子18包括三片轉(zhuǎn)子葉片22。但在一個替代實施例中，轉(zhuǎn)子18可能包括多于或少于三片轉(zhuǎn)子葉片22。另外，在所示實施例中，塔筒12是使用鋼管制造的，以在支撐表面14與機艙16之間界定腔(未顯示)。在一個替代實施例中，塔筒12 可以為高度合適的任意合適類型的塔筒。轉(zhuǎn)子葉片22通常具有可使風(fēng)機10如此處所述一般運行的任意合適長度。另外， 轉(zhuǎn)子葉片22可相隔一定距離排列在輪轂20四周，以促使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)，從而使風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化成可用的機械能，隨后轉(zhuǎn)化成電能。具體而言，輪轂20以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到位于機艙 16中的發(fā)電機(未顯示)，以使發(fā)電機產(chǎn)生電能。進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子葉片22可以在多個負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)沈處與輪轂20配合。因此，作用到轉(zhuǎn)子葉片22上的所有負(fù)載都會通過負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū) 26轉(zhuǎn)移到輪轂20中。如所示實施例中所顯示的，風(fēng)機還可包括集中在機艙16內(nèi)的風(fēng)機控制系統(tǒng)或風(fēng)機控制器36。但應(yīng)了解的是，控制器36可以設(shè)置在風(fēng)機10上或風(fēng)機10中的任意位置，也可以設(shè)置在支撐表面14上的任意位置或其他任意位置。控制器36通?？膳渲贸煽刂骑L(fēng)機 10的各種運行模式(例如啟動或關(guān)機時序)?，F(xiàn)在請參考圖2和圖3，所示為根據(jù)本發(fā)明各方面而用于同風(fēng)機10結(jié)合使用的轉(zhuǎn)子葉片100的一個實施例。具體而言，圖2所示為轉(zhuǎn)子葉片100的實施例的透視圖。圖3 所示為沿圖2所示截面線3-3截得的轉(zhuǎn)子葉片100的截面圖。如圖所示，轉(zhuǎn)子葉片100通常包括配置成安裝或固定在風(fēng)機10的輪轂20 (圖1)上的根端102和設(shè)置在根端102對面的梢端104。轉(zhuǎn)子葉片的殼體106通常在根端102與梢端104之間、并沿縱向軸108延伸。殼體106通常可以用作轉(zhuǎn)子葉片100的外殼/罩，可以界定大致的氣動廓線，例如，通過界定對稱或弧狀的機翼形截面。殼體106還可界定在轉(zhuǎn)子葉片100的前緣114與后緣116之間延伸的壓力側(cè)110和吸入側(cè)112。進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子葉片 100還具有界定根端100與梢端102之間的總長度的翼展118，和界定前緣114與后緣116 之間的總長度的翼弦120。眾所周知，由于轉(zhuǎn)子葉片100從根端102延伸至梢端104，因此翼弦120的長度通常會相對于翼展118變化。在若干實施例中，轉(zhuǎn)子葉片100的殼體106可以制造成單個整體部件?；蛘?，殼體 106可以由多個殼部件制成。例如，殼體106可由大體上界定轉(zhuǎn)子葉片100的壓力側(cè)110的第一殼半體和大體上界定轉(zhuǎn)子葉片100的吸入側(cè)112的第二殼半體制造而成，所述殼半體在葉片100的前緣114和后緣116處互相固定。此外，殼體106通?？梢杂扇我夂线m的材料制成。例如，在一個實施例中，殼體106可完全由層壓板復(fù)合材料制成，例如碳纖維強化的層壓板復(fù)合材料或玻璃纖維強化的層壓板復(fù)合材料?；蛘?，殼體106的一個或多個部分可配置成分層結(jié)構(gòu)，可包括設(shè)置在不同層壓板復(fù)合材料層之間的芯材料，所述芯材料由木材(如輕木)、泡沫(如擠塑聚苯乙烯泡沫)或此類材料的組合等輕量級材料制成。請詳細(xì)參見圖3，轉(zhuǎn)子葉片100還可包括一個或多個縱向延伸的結(jié)構(gòu)部件，所述結(jié)構(gòu)部件經(jīng)配置可為轉(zhuǎn)子葉片100增強剛性、抗彎阻力和/或強度。例如，轉(zhuǎn)子葉片100可包括一對縱向延伸的主梁帽122和124，所述主梁帽122和IM配置成分別與殼體106的壓力側(cè)110和吸入側(cè)112上的相對的內(nèi)表面1 和130配合。另外，一塊或多塊抗剪腹板1 可設(shè)置在主梁帽122與IM之間，從而形成臂狀配置。主梁帽122和IM通?？山?jīng)設(shè)計以控制在風(fēng)機10運行過程中施加在轉(zhuǎn)子葉片100上大體沿翼展向(與轉(zhuǎn)子葉片100的翼展118 平行的方向)的彎曲應(yīng)力和/或其他負(fù)載。例如，當(dāng)風(fēng)直接在葉片100的壓力側(cè)112上施加負(fù)載時，轉(zhuǎn)子葉片100上可能就會產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，從而在轉(zhuǎn)子葉片100沿風(fēng)機塔筒12 (圖1)的方向彎曲時，使壓力側(cè)112受到翼展向的拉伸，使吸入側(cè)110受到翼展向的壓縮。因此，根據(jù)本發(fā)明的各方面，設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片100的壓力側(cè)110上的主梁帽 122(以下稱為“抗拉主梁帽122”)通?？膳渲贸沙惺芤蜣D(zhuǎn)子葉片100在受到運行過程中的各種彎矩和其他負(fù)載而產(chǎn)生的翼展向拉伸。類似地，設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片100的吸入側(cè)112上的主梁帽124(下文以“抗壓主梁帽124”指代)通常可配置成承受風(fēng)機10運行過程中產(chǎn)生的翼展向壓縮。具體而言，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽IM可各自具有等于主梁帽厚度與主梁帽122和IM各自的翼弦向?qū)挾鹊某朔e的截面面積，所述寬度是沿翼弦120測得，所述翼弦120界定在前緣114與后緣116之間。例如，如圖3所示，抗拉主梁帽122通?？删哂械谝缓穸?32(界定為抗拉主梁帽122的內(nèi)表面123與殼體106的內(nèi)表面1 之間的最大厚度)和第一翼弦向?qū)挾?32。另外，抗壓主梁帽IM通?？删哂械诙穸?36(界定為抗壓主梁帽124的內(nèi)表面125與殼體106的內(nèi)表面130之間的最大厚度)和第二翼弦向?qū)挾?38。如下文所述，根據(jù)用于制成主梁帽122和124的材料的特性，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽1 通?？膳渲贸山缍ú煌暮穸?32和136以及不同的截面面積，且性能不會受到影響。一般來說，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽IM可由任意合適的復(fù)合材料制成，所述復(fù)合材料的材料特性(如強度和/或彈性模量)會根據(jù)復(fù)合材料是處于壓縮狀態(tài)還是拉伸狀態(tài)而變化。另外，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽IM通?？捎赏瑯拥膹?fù)合材料制成。因此，在本發(fā)明的若干實施例中，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽IM可由任意合適的層壓板復(fù)合材料制成，所述層壓板復(fù)合材料的抗拉強度和/或彈性模量與復(fù)合材料的抗壓強度和/ 或彈性模量不同。合適的層壓板復(fù)合材料可包括利用碳、碳混合物、玻璃纖維、玻璃纖維混合物、碳和玻璃纖維混合物以及其他任意合適的強化材料及其混合物強化的層壓板復(fù)合材料。例如，在本發(fā)明的特定實施例中，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽IM可由利用碳纖維強化的層壓板復(fù)合材料制成，所述層壓板復(fù)合材料的抗拉強度和/或模量大于所述復(fù)合材料的抗壓強度和/或模量。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)了解的是，現(xiàn)已知各種不同纖維強化的層壓板復(fù)合材料具有不同的抗拉/抗壓強度和/或抗拉/抗壓彈性模量的比率。例如，碳纖維強化的層壓板復(fù)合材料在市場上可買到，其抗拉強度與抗壓強度之間的百分比差異范圍為大于0% 到大約85 %，比如，從大約20 %到大約80 %，或從大約55 %到大約75 %，還可以為其間的其他所有子范圍。另外，碳纖維強化的層壓板復(fù)合材料在市場上可買到，其抗拉彈性模量與抗壓彈性模量之間的百分比差異范圍為大于0%到大約55%，比如，從大約10%到大約50%， 或從大約15%到大約30%，還可以為其間的其他所有子范圍。應(yīng)了解的是，本專利申請文件所用抗拉特性與抗壓特性之間的百分比差異定義為抗拉特性與抗壓特性之間的差除以抗拉特性。因此，特定復(fù)合材料的抗拉/抗壓強度的百分比差異等于該復(fù)合材料的抗拉強度與抗壓強度之間的差除以其抗拉強度。認(rèn)識到多種復(fù)合材料的抗拉和抗壓特性的變化之后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為保持硬度、抗彎阻力和/或強度與使用對稱主梁帽(如具有相同厚度、寬度和截面面積的主梁帽)時轉(zhuǎn)子葉片中存在的硬度、抗彎阻力和/或強度相同，抗拉主梁帽122的厚度132通?？蓽p小的量大于抗壓主梁帽124的厚度136所需的增加量。由此，可以在不犧牲轉(zhuǎn)子葉片100性能的情況下，獲得葉片質(zhì)量和材料成本的整體降低。
應(yīng)了解的是，抗拉主梁帽122的厚度132和抗壓主梁帽124的厚度136的大小差異通常會根據(jù)用于制成主梁帽122和IM的復(fù)合材料的抗拉和抗壓特性之間的整體差異而變化。但是，在本發(fā)明的若干實施例中，抗拉主梁帽122的厚度132與抗壓主梁帽124的厚度136之間的百分比差異范圍通常為大于0%到大約70%。具體而言，對于抗拉強度與抗壓強度之間的百分比差異范圍為大于0%到大約85%的復(fù)合材料而言，抗拉主梁帽122的厚度132與抗壓主梁帽124的厚度136之間的百分比差異范圍通常為大于0%到大約70%， 例如，從大約10%到大約65%，或從大約35%到大約60%，還可以為其間的所有其他子范圍。但是，對于抗拉強度與抗壓強度之間的百分比差異大于85 %的復(fù)合材料而言，預(yù)計厚度 132與136之間的百分比差異可能大于70%。另外，對于抗拉彈性模量與抗壓彈性模量之間的百分比差異范圍為大于0%到大約55%的復(fù)合材料而言，抗拉主梁帽122的厚度132與抗壓主梁帽124的厚度136之間的百分比差異范圍通常為大于0%到大約45%，例如，從大約10%到大約40%，或從大約15%到大約35%，還可以為其間的其他所有子范圍。但是， 對于抗拉彈性模量與抗壓彈性模量之間的百分比差異大于55%的復(fù)合材料而言，預(yù)計厚度 132與136之間的百分比差異可能大于45%。應(yīng)了解的是，本專利申請文件中使用的抗拉主梁帽122的厚度132與抗壓主梁帽124的厚度136之間的百分比差異定義為抗拉主梁帽 122的厚度132與抗壓主梁帽124的厚度136之間的差除以抗拉主梁帽122的厚度132。另夕卜，當(dāng)抗壓主梁帽124的厚度136配置成超過抗拉主梁帽122的厚度132時，抗壓主梁帽124的截面面積也可大于抗拉主梁帽122的截面面積。因此，在一個實施例中，抗壓主梁帽124的翼弦向?qū)挾?38可與抗拉主梁帽122的翼弦向?qū)挾?34實質(zhì)相等。由此， 抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽124的截面面積差異可與主梁帽122和124的厚度差異成正比。因此，在一個特定實施例中，抗壓主梁帽124的截面面積可比抗拉主梁帽122的截面面積多出的百分比差異至多可能為大約70%，例如，從大約10%到大約65%，或從大約35% 到大約60%，還可以為其間的其他所有子范圍。或者，抗拉主梁帽122的翼弦向?qū)挾?34和抗壓主梁帽124的翼弦向?qū)挾?38可能會變化，但仍可以保持主梁帽122和124的截面面積之間的差異不變。還應(yīng)了解的是，每個主梁帽122和IM的厚度132和136以及寬度1；34和138通?？裳刂D(zhuǎn)子葉片100的翼展118變化。例如，在若干實施例中，隨著主梁帽122和IM從轉(zhuǎn)子葉片100的根端102朝向梢端104延伸，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽124的厚度132 和136及/或?qū)挾?34和138可能會減少或增加。在此類實施例中，沿著翼展118的長度， 抗拉主梁帽122與抗壓主梁帽IM之間的相對厚度百分比差異可能保持不變，也可能增加或減少。類似地，在抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽124的厚度132和136及/或?qū)挾?34 和138沿轉(zhuǎn)子葉片100的翼展118保持不變的實施例中，抗拉主梁帽122與抗壓主梁帽124 之間的相對厚度的百分比可能會沿著翼展118保持不變，也可能增加或減少。此外應(yīng)了解的是，在本發(fā)明的一個替代實施例中，轉(zhuǎn)子葉片100可經(jīng)過一定的配置，使得葉片100的壓力側(cè)110會受到壓縮力，而葉片100的吸入側(cè)112會受到拉伸力。在此類實施例中，抗拉主梁帽122通?？稍O(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片100的吸入側(cè)112上，而抗壓主梁帽 IM則設(shè)置在壓力側(cè)110上。另外，在一個或多個實施例中，抗拉主梁帽122和抗壓主梁帽 1 可由抗壓強度和/或模量大于抗拉強度和/或模量的復(fù)合材料制成。在此類實施例中， 抗拉主梁帽122的厚度132可經(jīng)設(shè)計以超過抗壓主梁帽IM的厚度136。此外，在本發(fā)明的另一個替代實施例中，制成抗拉主梁帽122的復(fù)合材料可能與抗壓主梁帽IM采用的復(fù)合材料不同。 本專利申請文件使用實例來披露本發(fā)明，包括最佳模式，并使所屬領(lǐng)域的任何一般技術(shù)人員可以實踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行并入本說明中的任何方法。本發(fā)明的可專利性范圍由權(quán)利要求書界定，可以包括所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員想出的其他實例。如果其他此類實例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類實例的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無顯著差別，則此類實例也屬于本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)機的轉(zhuǎn)子葉片的主梁帽組件，所述主梁帽組件包括由一種復(fù)合材料制成、且配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)表面(128)配合的抗拉主梁帽 (122)，所述抗拉主梁帽(12 具有第一厚度(13 和第一截面面積；以及由所述相同的復(fù)合材料制成、且配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的相對內(nèi)表面(130)配合的抗壓主梁帽(IM)，所述抗壓主梁帽(124)具有第二厚度(136)和第二截面面積，所述第二截面面積大于所述第一截面面積，其中所述復(fù)合材料經(jīng)選擇以使得所述復(fù)合材料的強度和彈性模量中至少有一個可根據(jù)所述復(fù)合材料是處于拉伸狀態(tài)還是壓縮狀態(tài)而不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主梁帽組件，其特征在于所述抗壓主梁帽(124)的所述第二截面面積比所述抗拉主梁帽(12 的所述第一截面面積多出的百分比差異至多為大約 70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主梁帽組件，其特征在于所述復(fù)合材料包括通過碳、玻璃纖維、碳混合物、玻璃纖維混合物和碳與玻璃纖維混合物中的至少一個強化的層壓板復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主梁帽組件，其中所述復(fù)合材料包括碳纖維強化的層壓板復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主梁帽組件，其特征在于所述抗拉主梁帽(12 具有第一寬度(134)，所述抗壓主梁帽(124)具有第二寬度(138)，所述第一寬度(134)與所述第二寬度(138)實質(zhì)相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主梁帽組件，其特征在于所述抗拉主梁帽(12 具有第一寬度(134)，所述抗壓主梁帽(124)具有第二寬度(138)，所述第一寬度(134)與所述第二寬度(138)不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主梁帽組件，其特征在于所述抗壓主梁帽(124)的所述第二厚度(136)大于所述抗拉主梁帽(12 的所述第一厚度(132)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主梁帽組件，其特征在于所述復(fù)合材料的抗拉強度與抗壓強度不同，所述抗拉強度比所述抗壓強度高出的百分比差異至多為大約85%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主梁帽組件，其特征在于所述抗壓主梁帽(124)的所述第二厚度(136)比所述抗拉主梁帽(12 的所述第一厚度(13 多出的百分比差異至多為大約 70%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主梁帽組件，其特征在于所述復(fù)合材料的抗拉彈性模量與抗壓彈性模量不同，所述抗拉彈性模量比所述抗壓彈性模量高出的百分比差異至多為大約 55%。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的主梁帽組件，其特征在于所述抗壓主梁帽(124)的所述第二厚度(136)比所述抗拉主梁帽(12 的所述第一厚度(13 多出的百分比差異至多為大約45%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主梁帽組件，其特征在于所述抗拉主梁帽(12 配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)(110)的所述內(nèi)表面(128)配合，所述抗壓主梁帽(124)配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的吸入側(cè)(112)的所述內(nèi)表面(130)配合。
13.一種用于風(fēng)機的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片包括在根端(10 與梢端(104)之間延伸的殼體(106)，所述殼體(106)包括位于所述轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)(110)上的第一內(nèi)表面(128)和位于所述轉(zhuǎn)子葉片的吸入側(cè)(112)上的第二內(nèi)表面(130)；由一種復(fù)合材料制成、且配置成與所述殼體(106)的所述第一內(nèi)表面(128)配合的抗拉主梁帽(122)，所述抗拉主梁帽(12 具有第一厚度(13 和第一截面面積；以及由所述相同的復(fù)合材料制成、且配置成與所述殼體(106)的所述第二內(nèi)表面(130)配合的抗壓主梁帽(IM)，所述抗壓主梁帽(124)具有第二厚度(136)和第二截面面積，所述第二截面面積大于所述第一截面面積，其中所述復(fù)合材料經(jīng)選擇以使得所述復(fù)合材料的強度和彈性模量中至少有一個可根據(jù)所述復(fù)合材料是處于拉伸狀態(tài)還是壓縮狀態(tài)而不同。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于所述復(fù)合材料的抗拉強度與抗壓強度不同，所述抗拉強度比所述抗壓強度高出的百分比差異至多為大約85% ；所述抗壓主梁帽(124)的所述第二厚度(136)比所述抗拉主梁帽(122)的所述第一厚度(132)多出的百分比差異至多為大約0%到大約70%。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于其中所述復(fù)合材料的抗拉彈性模量與抗壓彈性模量不同，所述抗拉彈性模量比所述抗壓彈性模量高出的百分比差異至多為大約55%;所述抗壓主梁帽(124)的所述第二厚度(136)比所述抗拉主梁帽(12 的所述第一厚度(132)多出的百分比差異至多為大約45%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)機的轉(zhuǎn)子葉片的主梁帽組件。一般來說，主梁帽組件可包括由復(fù)合材料制成、且配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)表面配合的抗拉主梁帽。所述抗拉主梁帽通?？删哂械谝缓穸群偷谝唤孛婷娣e。另外，所述主梁帽組件可包括由所述相同的復(fù)合材料制成、且配置成與所述轉(zhuǎn)子葉片的相對內(nèi)表面配合的抗壓主梁帽。所述抗壓主梁帽通常可具有第二厚度和第二截面面積，所述第二截面面積大于所述第一截面面積。另外，通常所述復(fù)合材料經(jīng)選擇以使得所述復(fù)合材料的強度和彈性模量中至少有一個可根據(jù)所述材料是處于拉伸狀態(tài)還是處于壓縮狀態(tài)而不同。
文檔編號F03D1/06GK102465826SQ201110339070
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者B·C·巴斯貝, P·J·弗里茨, T·默茨霍伊澤 申請人:通用電氣公司