專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)葉片及將抗剪腹板組裝至翼梁緣條的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)領(lǐng)域，并且更具體地涉及風(fēng)力渦輪機(jī)葉片內(nèi)的抗剪腹板組件。
背景技術(shù)：
渦輪機(jī)葉片是用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的風(fēng)力渦輪機(jī)的主要元件。葉片具有的翼型的橫截面外形在運(yùn)行過程中使得流過葉片的空氣在側(cè)面之間產(chǎn)生壓差。因此，從壓力側(cè)指向吸力側(cè)的升力作用在葉片上。升力在主轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩被齒輪傳動至發(fā)電機(jī)以用于產(chǎn)生電力。渦輪機(jī)葉片通常包括沿葉片的后緣和前緣在粘結(jié)線處粘結(jié)在一起的吸力側(cè)殼體 和壓力側(cè)殼體。內(nèi)部抗剪腹板在壓力側(cè)殼體構(gòu)件與吸力側(cè)殼體構(gòu)件之間延伸并且粘結(jié)至翼梁緣條，翼梁緣條附著至殼體構(gòu)件的內(nèi)面。通過典型的葉片結(jié)構(gòu)，剛性凸緣用于實(shí)現(xiàn)期望的粘合寬度以用于涂布在翼梁緣條與抗剪腹板的橫向端部之間的粘結(jié)膏劑。但是，這個構(gòu)造經(jīng)常導(dǎo)致使用過量的粘結(jié)膏劑來實(shí)現(xiàn)粘結(jié)寬度。過量的膏劑導(dǎo)致葉片的不必要的重量并且會折斷且導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行過程中的葉片“嘎嘎作響”(來自風(fēng)力渦輪機(jī)所有者/操作者的常見投訴)。同樣，典型結(jié)構(gòu)中粘結(jié)膏劑的空隙率和不可預(yù)測的擠出會導(dǎo)致區(qū)域中粘結(jié)強(qiáng)度降低，從而尤其在不可能從葉片內(nèi)修復(fù)的葉片部段中造成問題。因此，工業(yè)上將由于抗剪腹板與翼梁緣條之間的改進(jìn)的粘結(jié)構(gòu)造而受益，該改進(jìn)的粘結(jié)構(gòu)造解決了某些傳統(tǒng)構(gòu)造的一個或多個缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面和優(yōu)點(diǎn)將會在下文的描述中部分地闡述，或者是通過描述可以顯而易見的，或者是可以通過實(shí)施本發(fā)明而學(xué)到。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括具有構(gòu)造在其內(nèi)部面上的翼梁緣條的上殼體構(gòu)件和具有構(gòu)造在其內(nèi)部面上的翼梁緣條的下殼體構(gòu)件。抗剪腹板沿葉片的縱向長度在翼梁緣條之間延伸。連接組件設(shè)置在抗剪腹板的橫向端部與翼梁緣條之間。該連接組件包括彈簧凸緣構(gòu)件，彈簧凸緣構(gòu)件在抗剪腹板的相對的側(cè)面處超過抗剪腹板的橫向端部向遠(yuǎn)側(cè)延伸，以形成側(cè)向延伸的浮動部段。在某些實(shí)施例中，由于相對于翼梁緣條壓緊彈簧凸緣，因此浮動部段在其與抗剪腹板側(cè)面合并處可以具有弓形形狀。由于相對于翼梁緣條壓緊彈簧凸緣，粘結(jié)膏劑層在浮動部段與翼梁緣條之間延伸并且在抗剪腹板的橫向端部與翼梁緣條之間延伸。在特定實(shí)施例中，粘結(jié)膏劑層在浮動部段和抗剪腹板的橫向端部的下方可以是連續(xù)的。彈簧凸緣可以通過各種方式構(gòu)造。在特定實(shí)施例中，彈簧凸緣是在相對于翼梁緣條壓緊彈簧凸緣之前附連至抗剪腹板的側(cè)面的部件。例如，彈簧凸緣可以是附連至抗剪腹板的側(cè)面的柔性板。在另一個實(shí)施例中，彈簧凸緣可以由超過中心核心構(gòu)件的抗剪腹板側(cè)面的延伸部形成。例如，抗剪腹板可以具有涂布在中心核心構(gòu)件上方的表皮(例如，層壓層)，表皮的延伸部形成彈簧凸緣。彈簧凸緣可以沿抗剪腹板的長度連續(xù)地或者間歇地延伸。本發(fā)明還包括用于在風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片中將抗剪腹板組裝至翼梁緣條的各種方法實(shí)施例。一種這樣的方法包括將彈簧凸緣構(gòu)造在抗剪腹板的相對的側(cè)面上，該彈簧凸緣具有向遠(yuǎn)側(cè)延伸離開抗剪腹板的橫向端部的柔性浮動部段。將粘結(jié)膏劑涂布在彈簧凸緣與附著至上殼體構(gòu)件或下殼體構(gòu)件的內(nèi)部面的翼梁緣條之間。通過相對于翼梁緣條壓緊彈簧凸緣使得浮動部段相對于翼梁緣條變平并且使粘結(jié)膏劑在浮動部段與翼梁緣條之間連續(xù)分布，將抗剪腹板的橫向端部固定至翼梁緣條。在特定方法中，在將抗剪腹板放置在翼梁緣條之間之前，彈簧凸緣是附連至抗剪腹板的相對的側(cè)面的單獨(dú)構(gòu)件。在不同實(shí)施例中，彈簧凸緣由向遠(yuǎn)側(cè)超過中心核心構(gòu)件的抗剪腹板的側(cè)面的延伸部形成。在某些方法中，在相對于翼梁緣條壓緊彈簧凸緣之前，粘結(jié)膏劑以測定量涂布至 彈簧凸緣中的每ー個。在其它方法中，粘結(jié)膏劑涂布至翼梁緣條并且通過相對于翼梁緣條壓緊凸緣來分布。壓緊的程度可以受到控制，使得粘結(jié)膏劑并不從浮動部段的下方移出。參照下文的描述以及所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解。結(jié)合在本說明書中并且構(gòu)成本說明書一部分的附圖顯示了本發(fā)明的實(shí)施例并且與描述一起用于對本發(fā)明的原理進(jìn)行解釋。


參照附圖，說明書中闡述了面向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整公開，這種公開使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，其中圖I是傳統(tǒng)的風(fēng)カ渦輪機(jī)的透視圖；圖2是傳統(tǒng)的風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的透視圖；圖3是結(jié)合本發(fā)明的各個方面的示例性風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的橫截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的抗剪腹板與翼梁緣條之間的連接組件的放大橫截面部件視圖；圖5是圖4的實(shí)施例的放大橫截面圖；以及圖6是連接組件的備選實(shí)施例的放大橫截面部件視圖。附圖標(biāo)記列表10 風(fēng)カ渦輪機(jī)16 葉片12 塔架18 轉(zhuǎn)子轂14 機(jī)艙20 上殼體構(gòu)件22 下殼體構(gòu)件48 彈簧凸緣構(gòu)件24 前緣50 浮動部段25 內(nèi)部腔52 端部26 后緣54 粘結(jié)膏劑32 翼梁緣條56 粘結(jié)膏劑層40 連接組件58 附連凸緣構(gòu)件
42 抗剪腹板60 側(cè)面延伸部44 側(cè)面62 核心構(gòu)件46 橫向端部64 表皮
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)地參照本發(fā)明的實(shí)施例，其中的一個或多個示例示于附圖中。每個示例都以對發(fā)明進(jìn)行解釋的方式給出，并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。實(shí)際上，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，能夠在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種改型和變型。例如，作為一個實(shí)施例的一部分示出或進(jìn)行描述的特征能夠用于另一個實(shí)施例，從而產(chǎn)生又一個實(shí)施例。因此，本發(fā)明意欲包括落入所附權(quán)利要求及其等同形式的范圍內(nèi)的這些改型和變型。圖I示出了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪機(jī)10。風(fēng)力渦輪機(jī)10包括塔架12，塔架12上安 裝有機(jī)艙14。多個渦輪機(jī)葉片16安裝至轉(zhuǎn)子轂18，轉(zhuǎn)子轂18接著連接至主凸緣，主凸緣使主轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動。風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電部件和控制部件容納在機(jī)艙14內(nèi)。圖I的視圖僅用作說明目的，從而將本發(fā)明置于示例性的使用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于任何特定類型的風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)造。圖2是風(fēng)力渦輪機(jī)葉片16的更詳細(xì)的視圖。葉片16包括上殼體構(gòu)件20和下殼體構(gòu)件22。上殼體構(gòu)件20可以構(gòu)造成葉片16的吸力側(cè)表面，而下殼體構(gòu)件22可以構(gòu)造成葉片的壓力側(cè)表面。葉片16包括前緣24和后緣26，以及根部28和尖端部30。如本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的，上殼體構(gòu)件20與下殼體構(gòu)件22在前緣24和后緣26處結(jié)合在一起。葉片16包括內(nèi)部腔25 (圖3)，各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件(例如翼梁緣條32以及一個或多個抗剪腹板42)在內(nèi)部腔25中如本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知地構(gòu)造并且不必在本文進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖3是結(jié)合了本發(fā)明的各個方面的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片16的橫截面圖。葉片16包括跨越上殼體構(gòu)件20和下殼體構(gòu)件22之間的一個或多個內(nèi)部結(jié)構(gòu)抗剪腹板42。具體而言，抗剪腹板42連接至結(jié)構(gòu)翼梁緣條32，結(jié)構(gòu)翼梁緣條32固定至殼體構(gòu)件20、22的內(nèi)部面。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，如下文更加詳細(xì)地描述的，改進(jìn)的連接組件40設(shè)置在抗剪腹板42與翼梁緣條32的接口處。圖4和圖5示出了連接組件40的實(shí)施例，其中彈簧凸緣構(gòu)件48在抗剪腹板的相對的側(cè)面44上超過抗剪腹板42的橫向端部46向遠(yuǎn)側(cè)延伸。這些彈簧凸緣構(gòu)件48由具有適于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的艱苦條件(rigors)和環(huán)境的性質(zhì)的任何合適的易彎曲、柔性材料形成。例如，彈簧凸緣構(gòu)件48可以由柔性玻璃/纖維網(wǎng)材料、層壓或復(fù)合材料等形成。在圖4的實(shí)施例中，彈簧凸緣構(gòu)件48由粘附或者通過其它方式附連至抗剪腹板42的側(cè)面44的單獨(dú)的材料部件(例如層壓板)形成。仍然參照圖4，彈簧凸緣構(gòu)件48在其端部52和與抗剪腹板42的側(cè)面44的附連點(diǎn)之間形成了浮動部段50。圖5示出了與翼梁緣條32處于其附連構(gòu)造的圖4的實(shí)施例。在這個特定實(shí)施例中，粘結(jié)膏劑層56被限定在浮動部段50與翼梁緣條32之間以及抗剪腹板42的橫向端部46與翼梁緣條32之間。在相對于翼梁緣條32壓緊彈簧凸緣48時，浮動部段50相對于抗剪腹板側(cè)面44側(cè)向向外伸展。因此，部段50在粘結(jié)膏劑54上從抗剪腹板側(cè)面44側(cè)向向夕ド‘浮動”，并且在與抗剪腹板側(cè)面44合并的位置處具有弓形外形或形狀。如圖5特別示出的，浮動部段50的外形易于朝向彈簧凸緣構(gòu)件48的端部52變平。參照圖5，應(yīng)當(dāng)理解，在壓緊彈簧凸緣構(gòu)件48時，彈簧凸緣構(gòu)件48從抗剪腹板側(cè)面44側(cè)向移開的能力提供了抗剪腹板42的橫向端部46與翼梁緣條32之間的有益程度的尺寸容差，如圖5中的箭頭所示。因此，將抗剪腹板42限定為具有額外尺寸以便橫向端部46直接抵接翼梁緣條32并非是絕對必要的。柔性彈簧凸緣構(gòu)件48用作容納橫向端部46與翼梁緣條32之間的至少某種程度的尺寸空間，并且同時相對于翼梁緣條32支承抗剪腹板42。仍然參照圖5，在壓緊彈簧凸緣48時，粘結(jié)膏劑54(圖4)伸展為浮動部段50和抗剪腹板42的橫向端部46下方的大體連續(xù)的粘結(jié)膏劑層56?？梢酝ㄟ^各種方式涂布粘結(jié)膏劑54。例如，在圖4所示的實(shí)施例中，測定量的粘結(jié)膏劑54涂布在彈簧凸緣構(gòu)件48中的每ー個的下側(cè)。在相對于翼梁緣條32壓緊彈簧凸緣構(gòu)件時，造成粘結(jié)膏劑54遷移并且伸展為如圖5所示的均勻的粘結(jié)膏劑層56。優(yōu)選地，測定量的粘結(jié)膏劑54和彈簧凸緣48的壓 緊程度受到控制，使得粘結(jié)膏劑54并不從彈簧凸緣48的下方移出，如圖5所示。在ー些粘結(jié)膏劑54的確從彈簧凸緣構(gòu)件48的下方移出的情況下，能夠易于在粘結(jié)膏劑固化之前除去過量的粘結(jié)膏劑。在附圖中未示出的備選實(shí)施例中，測定量的粘結(jié)膏劑54可以在抗剪腹板42的指定附連點(diǎn)處涂布于翼梁緣條32。在備選實(shí)施例中，粘結(jié)膏劑42可以涂布于翼梁緣條32并且涂布于彈簧凸緣構(gòu)件48。在圖5中，粘結(jié)膏劑層56被示為相應(yīng)的彈簧凸緣構(gòu)件48的相対的端部52之間的連續(xù)層。應(yīng)當(dāng)理解，不連續(xù)的粘結(jié)膏劑層56也屬于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。例如，可能存在期望粘結(jié)膏劑層56中具有空間或空隙的情況(例如抗剪腹板42的橫向端部46的下方)。由于彈簧凸緣構(gòu)件48為抗剪腹板42與翼梁緣條32之間的粘結(jié)附連提供了相對較寬的粘結(jié)表面積足跡，因此相比傳統(tǒng)構(gòu)造，粘結(jié)膏劑層56中的空隙或空間更易被容許。圖6示出了連接組件40的備選實(shí)施例，其中彈簧凸緣構(gòu)件48由抗剪腹板42的側(cè)面材料的延伸部形成。具體而言，側(cè)面延伸部60可以是包繞中心泡沫核心構(gòu)件62的表皮材料64的遠(yuǎn)側(cè)延伸部。例如，表皮64可以是設(shè)置成足夠長度從而超過抗剪腹板的橫向端部46向遠(yuǎn)側(cè)延伸的雙軸向纖維網(wǎng)或?qū)訅翰牧希鐖D6所示。因此，在這個實(shí)施例中，消除了彈簧凸緣構(gòu)件48與抗剪腹板42的側(cè)面之間的單獨(dú)附連點(diǎn)。本發(fā)明還包括用于在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片內(nèi)將抗剪腹板42組裝至翼梁緣條32的各種方法實(shí)施例，如上文大體討論的。例如，在特定的方法實(shí)施例中，彈簧凸緣48構(gòu)造在抗剪腹板42的相對的側(cè)面44上，彈簧凸緣48具有向遠(yuǎn)側(cè)延伸離開抗剪腹板42的橫向端部46的柔性浮動部段50。粘結(jié)膏劑54涂布在彈簧凸緣48與翼梁緣條32之間，翼梁緣條32附著至風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的上殼體構(gòu)件和下殼體構(gòu)件的內(nèi)部面。通過相對于翼梁緣條32壓緊彈簧凸緣使得浮動部段50相對于翼梁緣條32變平并且使得粘結(jié)膏劑大體連續(xù)地分布在浮動部段50與翼梁緣條32之間，抗剪腹板42的橫向端部46固定至翼梁緣條32，如上文所討論的。方法的實(shí)施例還包括在將抗剪腹板42放置在翼梁緣條32之間之前，將單獨(dú)的材料彈簧凸緣48附連至抗剪腹板42的相對的側(cè)面44。在備選實(shí)施例中，該方法可以包括將彈簧凸緣48構(gòu)造成向遠(yuǎn)側(cè)超過中心核心構(gòu)件62的抗剪腹板42的側(cè)面材料層的延伸部。該方法可以進(jìn)一步包括提供測定量的粘結(jié)膏劑并且將彈簧凸緣48壓緊到不允許粘結(jié)膏劑在組裝過程中從浮動部段50下方移出的程度。粘結(jié)膏劑54可以涂布至彈簧凸緣48的下側(cè)、涂布至翼梁緣條32或者同時涂布在這兩處位置。本發(fā)明還包括風(fēng)力渦輪機(jī)10(圖I)的任何構(gòu)造，其中葉片16中的至少一個構(gòu)造成具有上文所討論的本發(fā)明的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。盡管已經(jīng)相對于具體示例性實(shí)施例及其方法對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是在獲得對上文的理解時，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以易于產(chǎn)生這些實(shí)施例的替換、變型和等同形式。因此，本公開的范圍是通過示例而非通過限制的方式給出的，并且對本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員而言顯而易見的是，本公開并不排除包括對本發(fā)明進(jìn)行這些改型、變型和/或添加。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其包括 上殼體構(gòu)件，所述上殼體構(gòu)件具有構(gòu)造在其內(nèi)部面上的翼梁緣條； 下殼體構(gòu)件，所述下殼體構(gòu)件具有構(gòu)造在其內(nèi)部面上的翼梁緣條； 抗剪腹板，所述抗剪腹板沿所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的縱向長度在所述翼梁緣條之間延伸； 連接組件，所述連接組件位于所述抗剪腹板的橫向端部與所述翼梁緣條之間，所述連接組件進(jìn)一步包括 彈簧凸緣構(gòu)件，所述彈簧凸緣構(gòu)件在所述抗剪腹板的相對的側(cè)面處超過所述抗剪腹板 的所述橫向端部向遠(yuǎn)側(cè)延伸以形成側(cè)向延伸的浮動部段；以及 粘結(jié)膏劑層，由于相對于所述翼梁緣條壓緊所述彈簧凸緣，所述粘結(jié)膏劑層位于所述浮動部段與所述翼梁緣條之間以及所述抗剪腹板的所述橫向端部與所述翼梁緣條之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中所述粘結(jié)膏劑層在所述浮動部段之間并且在所述抗剪腹板的所述橫向端部下方連續(xù)地延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中所述彈簧凸緣是在相對于所述翼梁緣條壓緊所述彈簧凸緣之前附連至所述抗剪腹板側(cè)面的部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中所述彈簧凸緣由超過中心核心構(gòu)件的所述抗剪腹板側(cè)面的延伸部形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中所述彈簧凸緣沿所述抗剪腹板的長度連續(xù)地延伸。
6.一種用于在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片中將抗剪腹板組裝至翼梁緣條的方法，所述方法包括以下步驟 將彈簧凸緣構(gòu)造在抗剪腹板的相對的側(cè)面上，所述彈簧凸緣具有向遠(yuǎn)側(cè)延伸離開所述抗剪腹板的所述橫向端部的柔性浮動部段； 將粘結(jié)膏劑涂布在所述彈簧凸緣與附著至上殼體構(gòu)件或下殼體構(gòu)件的內(nèi)部面的翼梁緣條之間；以及 通過相對于所述翼梁緣條壓緊所述彈簧凸緣將所述抗剪腹板的所述橫向端部固定至所述翼梁緣條上，使得所述浮動部段相對于所述翼梁緣條變平并且使所述粘結(jié)膏劑在所述浮動部段與翼梁緣條之間連續(xù)分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括在將所述抗剪腹板放置在所述翼梁緣條之間之前將所述彈簧凸緣附連至所述抗剪腹板的相對的側(cè)面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述彈簧凸緣構(gòu)造成向遠(yuǎn)側(cè)超過中心核心構(gòu)件的所述抗剪腹板的側(cè)面的延伸部。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在相對于所述翼梁緣條壓緊所述彈簧凸緣之前以測定量將所述粘結(jié)膏劑涂布至所述彈簧凸緣中的每一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述粘結(jié)膏劑在所述浮動部段和所述抗剪腹板的橫向端部下方以連續(xù)層分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述彈簧凸緣未被壓緊到使所述粘結(jié)膏劑從所述浮動部段的下方移出的程度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在相對于所述翼梁緣條壓緊所述浮動部段之前，所述粘結(jié)膏劑以測定量最初涂布至所述浮動部段中的每一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在相對于所述翼梁緣條壓緊所述浮動部段之前，所述粘結(jié)膏劑以測定量最初涂布至所述翼梁緣條。
全文摘要
風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有上殼體構(gòu)件和下殼體構(gòu)件，相應(yīng)的翼梁緣條構(gòu)造在殼體構(gòu)件的內(nèi)部面上。抗剪腹板沿葉片的縱向長度在翼梁緣條之間延伸。連接組件構(gòu)造在抗剪腹板的橫向端部與翼梁緣條之間。連接組件包括彈簧凸緣構(gòu)件，彈簧凸緣構(gòu)件在抗剪腹板的相對的側(cè)面處超過抗剪腹板的橫向端部向遠(yuǎn)側(cè)延伸，以形成側(cè)向延伸的浮動部段。由于相對于翼梁緣條壓緊彈簧凸緣，粘結(jié)膏劑層位于浮動部段與翼梁緣條之間以及抗剪腹板的橫向端部與翼梁緣條之間。
文檔編號F03D1/06GK102817771SQ201210189258
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者A.亞布羅夫 申請人:通用電氣公司