本發(fā)明涉及一種風輪機葉片、組裝風輪機葉片的方法及翼梁緣條連接件。

具體而言，本發(fā)明涉及包括連結(jié)在一起的至少兩個區(qū)段的風輪機葉片，以及它們連接的方式。

背景技術(shù)：

假定需要日益更長的風輪機葉片，現(xiàn)在公知的是生產(chǎn)以一定數(shù)目的區(qū)段的風輪機葉片，區(qū)段可運輸至接近它們附接到其上的風輪機的位置的位置。葉片然后可在此位置組裝，以避免需要運輸完整長度的葉片。較小區(qū)段的使用進一步的優(yōu)點，因為較小的構(gòu)件可在更受控的過程中制作。此外，將不同區(qū)段連結(jié)在一起的能力意味著更多葉片設(shè)計可在較低成本下產(chǎn)生。例如，使葉片延伸來改善性能變得更容易。

在此地點可用的設(shè)施相比于工廠環(huán)境中可用的那些之間存在顯著差異。因此，所需的是提供簡明地在原地組裝的接頭。

申請人認識到使用高性能材料和高質(zhì)量生產(chǎn)技術(shù)以便產(chǎn)生葉片的某些部分的構(gòu)想中的優(yōu)點。例如，有益的是產(chǎn)生高質(zhì)量末梢區(qū)段，以便減小寄生質(zhì)量，因為末梢區(qū)段中的任何附加質(zhì)量生成了沿葉片的其余部分的顯著的負載。

然而，此材料產(chǎn)生了這些附接到由不同材料制成的其它構(gòu)件上的方式和使用不可與高性能材料相容的不同制造技術(shù)中的問題。

此外，申請人考慮了產(chǎn)生可配合到由第三方制作的葉片區(qū)段上的高質(zhì)量末梢區(qū)段的可能性。在此情形下，有可能加重區(qū)段之間的不相容的任何問題。

這些不相容是潛在問題，因為翼梁緣條主要負責提供葉片的彎曲剛度和強度。這些高負載構(gòu)件必須滿足彎曲強度和剛度要求，以甚至穿過潛在不相容節(jié)段之間的過渡部分來保持葉片的結(jié)構(gòu)完整性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求1的風輪機葉片。

通過使用可有效地提供從一個翼梁緣條構(gòu)造到另一個的過渡的連接件，本發(fā)明克服了以上問題。在一些情況中，翼梁緣條可在接頭附近成錐形。在這些情況中，當考慮翼梁緣條是否具有本發(fā)明所需的不同截面形狀時，錐形部分可忽略。換言之，提到的不同截面形狀為提到的除翼梁緣條的任何錐形部分外的形狀。最重要的考慮在于，在任一端處，連接件匹配翼梁緣條的形狀，使得如果翼梁緣條具有不同截面，則連接件的尺寸和形狀相應(yīng)地改變。連接件可為相對小的構(gòu)件，其可容易且精確地在工廠環(huán)境中模制以具有所需的特征。如果需要，則該件可運輸至負責制作第一區(qū)段的單獨的一方。在此情況中，連接件的一端將按第三方要求制作，且它們可在其產(chǎn)生時將其結(jié)合到第一區(qū)段的翼梁緣條中。第二區(qū)段(例如，高質(zhì)量末梢構(gòu)件)的制造者然后對第二部分將附接到其上的表面有顯著的控制，使得這可容易地在原地完成。

材料沿連接件的長度變化的要求可以以許多方式滿足。材料可改變其化學成分。作為備選，在復合物的情況下，物理組成可改變。例如，基質(zhì)中的纖維的形狀和/或尺寸可從一端變到另一端，這可為纖維與基材料的相對濃度。另一個可能性在于，與上文一樣或作為上文的備選，微觀結(jié)構(gòu)可為不同的。因此，即使纖維和基質(zhì)的復合組分相同，且相同纖維在各處使用，但制造方法可意味著處理的材料的微觀結(jié)構(gòu)可從一端到另一端不同。

連接件可在工廠環(huán)境中連接，使得當原地組裝區(qū)段時，存在兩個高質(zhì)量且良好限定的來制作接頭的表面。

即使不涉及第三方，連接件也可用于允許在其它情況下為不相容材料的兩個翼梁的連接，例如，在高質(zhì)量末梢部分附接到低質(zhì)量主題部分上時。

連接件可制作成具有帶相同長度的兩個傾斜端。然而，一個傾斜端優(yōu)選比另一個更長。如果連接件提供成由第三方匹配，則供應(yīng)方將沒有第三方翼梁緣條的完成的更多知識或控制。通過提供用于附接到翼梁上的相對長的傾斜端，在連接件的該端處需要較低準確性。這是因為第三方具有較大的連結(jié)表面。另外，如果連接件由沿葉片的長度延伸的單軸纖維的纖維層制成，具有相對長的傾斜端面意味著纖維的各個層終止于可與相鄰層合理間隔開的位置處，從而在更寬的區(qū)域上分布任何應(yīng)力集中。

連接件可直接地連結(jié)到相鄰葉片區(qū)段的翼梁緣條上。然而，作為優(yōu)選，連接件與相鄰區(qū)段的翼梁緣條之間存在雙重嵌接構(gòu)件。雙重嵌接構(gòu)件采用具有寬V形截面的構(gòu)件形式。這連接到連接件的傾斜端和相鄰翼梁緣條的傾斜端面上，其定向成與連接件的傾斜端面成相對關(guān)系。此雙重嵌接的構(gòu)件具有WO 2012/004571中所示的優(yōu)點，其提供了高連結(jié)區(qū)域，且可就位，而不分布粘合劑(如果其為預先固化的構(gòu)件)。作為備選，它可容易地在原地從薄片疊層構(gòu)成。

一個區(qū)段的翼梁緣條可簡單地具有相比于相鄰區(qū)段的相應(yīng)翼梁緣條的不同寬度或深度。然而，更可能的是，一個區(qū)段的翼梁緣條具有截面中的彎曲輪廓，以符合空氣動力表面，且相鄰區(qū)段的翼梁緣條具有截面中的平輪廓，以用于現(xiàn)場接頭設(shè)計的目的。

本發(fā)明還延伸至組裝根據(jù)本發(fā)明的第一方面的風輪機葉片的方法，該方法包括將連接件附接到第一區(qū)段的各個翼梁緣條上；以及隨后將連接件附接到第二區(qū)段的相應(yīng)翼梁緣條上。

連接件可直接地附接到第二區(qū)段的相應(yīng)翼梁緣條上。然而，作為優(yōu)選，第二區(qū)段中的連接件和相應(yīng)的抗剪腹板呈現(xiàn)出沿相反方向傾斜的面向外的傾斜表面，且雙重嵌接構(gòu)件附接到這些表面上來完成接頭。

本發(fā)明還優(yōu)選延伸至根據(jù)權(quán)利要求7的翼梁緣條。

連接件的各個傾斜端可以以相同的銳角成角，使得兩端平行于彼此。然而，作為優(yōu)選，各個傾斜端均以不同的銳角成角。這允許了端面中的一個呈現(xiàn)出如上文所述的較大的連結(jié)表面。

如果需要連接件具有從一個形狀沿過渡區(qū)域過渡到另一個的形狀，則這可為寬度或深度的簡單改變。然而，作為優(yōu)選，連接件從一端處的截面的彎曲輪廓過渡至相對端處的截面的平輪廓。

本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種包括沿葉片的長度端對端布置的第一和第二相鄰葉片區(qū)段的風輪機葉片，各個區(qū)段均包括沿區(qū)段的長度延伸的空氣動力整流罩和翼梁；各個翼梁均包括延伸跨過整流罩的抗剪腹板和一對翼梁緣條，在所述抗剪腹板的任一端處各有一個翼梁緣條；其中第一區(qū)段中的各個翼梁緣條具有與第二區(qū)段中的相應(yīng)翼梁緣條不同的截面形狀和/或材料，以及其中所述第一區(qū)段中的所述翼梁緣條經(jīng)由連接件連結(jié)至所述第二區(qū)段中的相應(yīng)翼梁緣條；各個連接件均為預先固化的構(gòu)件，沿所述葉片的長度從構(gòu)造成連接至第一葉片區(qū)段的翼梁緣條的第一互補傾斜端的第一傾斜端和構(gòu)造成連接至第二葉片區(qū)段的翼梁緣條的第二互補傾斜端的第二傾斜端延伸；其中所述截面形狀和/或材料沿所述連接件的長度變化，以便在任一端處可與所述相鄰翼梁緣條相容。

本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述連接件的所述第一傾斜端比所述第二傾斜端更長。

本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案或第二技術(shù)方案中，其特征在于，所述連接件由沿所述葉片的長度延伸的單軸纖維的纖維層制成。

本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第一至第三技術(shù)方案中的任一項中，在相鄰區(qū)段的所述連接件與所述翼梁緣條之間存在雙重嵌接構(gòu)件。

本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第四技術(shù)方案中，所述雙重嵌接構(gòu)件連接至所述連接件的傾斜端和所述相鄰翼梁緣條的傾斜端面，其定向成與所述連接件的傾斜端面相對。

本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在上述任一技術(shù)方案中，一個區(qū)段的所述翼梁緣條具有截面中的彎曲輪廓，且所述相鄰區(qū)段的所述翼梁緣條具有截面中的平輪廓。

本發(fā)明的第七技術(shù)方案提供了一種翼梁緣條連接件，其包括預先固化的復合構(gòu)件，該構(gòu)件包括單軸纖維，其沿所述構(gòu)件的長度沿在使用中對應(yīng)于其所固定至的翼梁的縱向方向的縱向方向從第一端行進至第二端，所述第一端和所述第二端各自以相應(yīng)的銳角與所述縱向方向相同地傾斜；所述連接件具有過渡區(qū)域，其中所述連接件的截面形狀和/或材料沿所述過渡區(qū)域從一個形式過渡至另一個，使得在使用中，其能夠連接具有不同截面形狀和/或材料的兩個翼梁緣條。

本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案中，各個傾斜端以不同銳角成角。

本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第七技術(shù)方案或第八技術(shù)方案中，所述連接件從一端處的截面中的彎曲輪廓過渡至相對端處的截面中的平輪廓。

本發(fā)明的第十技術(shù)方案提供了一種形成根據(jù)第一技術(shù)方案至第六技術(shù)方案中的任一項所述的風輪機葉片的方法，所述方法包括將連接件附接至第一區(qū)段中的翼梁緣條中的每一個；以及將所述連接件隨后附接至第二區(qū)段的相應(yīng)翼梁緣條。

本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，所述第二區(qū)段中的所述連接件和相應(yīng)抗剪腹板呈現(xiàn)為沿相反方向傾斜的面向外的傾斜表面，且雙重嵌接構(gòu)件附接至這些表面以完成接頭。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖來描述風輪機葉片翼梁緣條連接件的實例，在附圖中：

圖1為兩個翼梁區(qū)段之間的部分地組裝的翼梁的透視圖；

圖2為圖1中來自下翼梁緣條的翼梁緣條連接件的透視圖；

圖3為組裝之前穿過翼梁的頂部的截面視圖；

圖4為完成連接過程之后的穿過圖1中所示的翼梁的截面視圖；

圖5a示出了類似于圖4的布置，示出了在沿葉片的長度的一定數(shù)目的標記位置處的穿過翼梁緣條/連接件/雙重嵌接構(gòu)件的截面，示出了從彎曲翼梁緣條到平翼梁緣條的過渡，其中過渡發(fā)生在連接件的傾斜端之間；

圖5b為過渡區(qū)域延伸到連接件的錐形部分中的類似于圖5a的視圖；

圖6a-6c為備選的連接件的透視圖；以及

圖7a和7b為示出組裝之前和之后的整個葉片的透視圖。

具體實施方式

風輪機葉片由端對端連接的一定數(shù)目的區(qū)段構(gòu)成。例如，葉片的基本結(jié)構(gòu)在WO 2012/004571和WO 2009/034291中公開。本發(fā)明提供了一種提供相鄰區(qū)段的翼梁緣條之間的連接的新方法，且以下描述將聚焦于此。

第一區(qū)段具有沿區(qū)段的長度延伸的第一翼梁區(qū)段10，以提供葉片的結(jié)構(gòu)完整性，且具體而言，阻止可在葉片上出現(xiàn)的高彎曲負載。第二區(qū)段具有類似的翼梁區(qū)段11。各個翼梁區(qū)段均具有抗剪腹板12。這沿橫向行進跨過葉片區(qū)段，且大體上包括多軸纖維的復合材料。

各個翼梁區(qū)段由沿抗剪腹板的頂緣和底緣行進的翼梁緣條14完成。翼梁緣條14為復合材料，其大體上包括沿葉片的長度行進的單軸纖維。

在該特定實例中，第一區(qū)段可為低質(zhì)量構(gòu)件，其形成葉片的中心部分或內(nèi)部，而第二部分可為高質(zhì)量末梢區(qū)段。末梢區(qū)段可使用較高質(zhì)量的預浸料坯材料，而第一區(qū)段為成本效益更劃算的真空協(xié)助的樹脂傳遞模制。由于翼梁緣條的質(zhì)量和性質(zhì)的差異，故制造方法的差異使得翼梁區(qū)段之間的接頭更難。樹脂的處理溫度可對于此接頭不相容。例如，傳遞模制樹脂需要低于80℃的溫度，而預浸料坯樹脂需要高于100℃的溫度。

另一個可能在于，第二區(qū)段可為具有碳纖維翼梁緣條的末梢，碳纖維翼梁緣條連結(jié)到第一區(qū)段的翼梁中的玻璃纖維上，以便延長葉片長度，同時保持相同的葉片質(zhì)量。用于薄片中的板層的剛度、強度和厚度之間的翼梁緣條材料的差異在匹配接頭區(qū)域中的翼梁緣條中的性質(zhì)中產(chǎn)生了困難。還有可能的是，翼梁區(qū)段中的一個(例如，在此情況下，第一翼梁區(qū)段12)可具有如圖1中的線15繪出的彎曲區(qū)段，而第二區(qū)段可具有帶平翼梁緣條輪廓的翼梁緣條。

翼梁緣條連接件20提供成解決這些問題。如圖1中所示，存在一個此類翼梁緣條連接件20來用于第一翼梁區(qū)段12中的各個翼梁緣條。

圖2更詳細地示出了圖1中的下翼梁緣條連接件20。如可見，這設(shè)計成大體上配合在與周圍的翼梁緣條相同的封套內(nèi)，但在不相容的相鄰翼梁緣條形狀的情況中，連接件設(shè)計成從一個形狀過渡到另一個。連接件具有上表面21和下表面22，其在使用中形成翼梁緣條的相應(yīng)上表面和下表面的繼續(xù)部分。它還具有用于連接到第一區(qū)段的翼梁緣條上的第一傾斜端23，以及用于(直接地或間接地)連接到第二翼梁區(qū)段11上的第二傾斜端24。

如圖2中所示最佳所示，第一傾斜端23具有彎曲形狀，以便匹配第一翼梁區(qū)段10的翼梁緣條14的彎曲形狀15。翼梁緣條連接件20的形狀然后過渡到如圖2中所示的第二端表面24處的平面形狀。

第一翼梁區(qū)段10可為由第三方制造的構(gòu)件。在此情況下，它們可在第一翼梁區(qū)段10產(chǎn)生之前供有翼梁緣條連接件20。當產(chǎn)生第一翼梁區(qū)段10時，連接件20可置于模具中，由此翼梁緣條的材料置于連接件上。這提供了對第一翼梁區(qū)段10的最小干擾，但出現(xiàn)的是具有端面24的翼梁區(qū)段，其不但準確地限定，而且對于第二翼梁區(qū)段11的制造是公知的。

圖2中所示的翼梁緣條連接件20具有端面23和24，其相同地傾斜。然而，這些面有可能在相對端中傾斜，且連接件直接地連結(jié)到相鄰節(jié)段的翼梁緣條14上。然而，作為優(yōu)選，接頭還結(jié)合了雙重嵌接接頭，這是WO 2012/004571的主題。這采用了如圖1,3和4中所示的雙重嵌接構(gòu)件30的形式。這具有寬V形截面，其中第一傾斜表面21構(gòu)造成匹配翼梁緣條連接件20的第一傾斜端24。雙重嵌接構(gòu)件30具有第二傾斜表面32，其匹配第二翼梁緣條區(qū)段11中的翼梁緣條14的傾斜端面。

如附圖中所示，雙重嵌接構(gòu)件30為單個預先固化的構(gòu)件，其可連結(jié)到表面24,33上。作為備選，其可在原地構(gòu)成在這些傾斜表面上。

圖4中的截面中示出了完成的接頭。

從一個構(gòu)件上的彎曲翼梁緣條14過渡到相鄰構(gòu)件中的平翼梁緣條14可以以圖5a和5b中所示的不同方式實現(xiàn)。在圖5a中，將認識到的是，在如由截面B-B呈現(xiàn)的連接部分20的錐形部分中，相比于過渡的顯著部分已經(jīng)完成(因此截面中略微彎曲)的圖5b，過渡至較平的截面并未開始。朝圖5a中的連接件20的非錐形部分的中部(截面C-C)，相比于已經(jīng)完成大部分過渡的圖5b中，已經(jīng)完成了大約一半的過渡。

圖6a到6c示出了翼梁緣條連接件的不同構(gòu)造。

圖6a中示出的連接件20A呈現(xiàn)出了左手端處的彎曲翼梁緣條過渡到右手端上的平翼梁緣條，但這僅具有兩個錐形部分，它并不具有之前實例的非錐形中心部分。在此情況下，錐形部分可對應(yīng)地較長，或過渡可更突然，以允許缺少中心部分。

在圖6b中，連接件20B呈現(xiàn)出左手側(cè)上的平翼梁緣條到右手側(cè)上的較窄翼梁平翼梁緣條的過渡。中心過渡區(qū)域提供了該寬度減小。減小的寬度可通過厚度增大來實現(xiàn)，以控制翼梁緣條的截面面積。

圖6c示出了相同形狀和尺寸的兩個翼梁緣條之間的過渡。與圖6a共同的是，該翼梁緣條沒有中心非錐形部分。然而，它具有顯著更長的錐形部分，其可良好適于產(chǎn)生與不太好或未知質(zhì)量的第三方翼梁緣條的連接。

圖7a和7b示出了接頭如何容納在具有轂端41和末梢端42的葉片40中。葉片由主體43形成，主體43沿葉片的大部分長度延伸。如可見，連接件20從根部端的空氣動力整流罩44延伸，同時翼梁緣條14從末梢構(gòu)件45延伸。兩者合到一起，且如上文參照上圖所述連接，且整流罩橋接部分46覆蓋該區(qū)域中的接頭。