风力涡轮机的转子叶片制造技术

公开了一种具有挤拉的翼梁缘条(20)的风力涡轮机(10)的转子叶片(16)。转子叶片(16)包括叶片根部(30)和叶片尖端(32)。叶片根部(30)包括至少一个根部插入件(33)。转子叶片(16)还包括至少一个翼梁缘条(20)，其由组合在一起以形成从叶片尖端(30)朝向叶片根部(32)的一个或更多个层(52)的多个挤拉部件(50)构成。而且，在翼梁缘条(20)接近叶片根部(30)时挤拉部件(50)分离成一个或更多个挤拉部件束(54)。挤拉部件束(54)连同叶片螺栓(44)一起装配在根部插入件(33)内，使得转子叶片(16)的压缩和拉伸载荷穿过挤拉部件(50)转移。

【技术实现步骤摘要】

本主题大体上涉及风力涡轮机的转子叶片，并且更具体地涉及用于风力涡轮机转子叶片的翼梁缘条(spar cap)。
技术介绍
风力发电被视为目前可用的最干净，环境最友好的能源中的一种，并且风力涡轮机在这一点上已经获得了更多的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架，发电机，齿轮箱，机舱和一个或更多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼片原理从风捕获动能，并且通过转动能传送动能以转动将转子叶片联接至轴的齿轮箱，或者如果未使用齿轮箱，则直接联接至发电机。发电机然后将机械能转换成可以被部署到电网中的电能。风力涡轮转子叶片通常包括由复合叠层材料的两个半壳形成的机身外壳。半壳通常采用模制工艺制造，然后沿着转子叶片相应的边缘联接在一起。大体上，机身外壳是相对轻量的，且具有结构性质(例如，刚度，抗压曲性和强度)，其未配置为在运行期间承受施加在转子叶片上的弯曲力矩和其他负载。此外，风力涡轮机叶片变得越来越长，以便产生更多的能量。结果，叶片必须是硬的并且因此更重，以便缓和在转子上的载荷。为了增加转子叶片的刚性，抗压曲性和强度，机身外壳典型地使用接合半壳的内表面的一个或更多个结构构件(例如，带有配置在其间的抗剪腹板的相对翼梁缘条)来加强。翼梁缘条是在翼梁缘条接近转子叶片的叶片根部时减缩且混合至非常薄的区段的典型地构造的纤维叠层复合物。例如，如图4所示，示出了转子叶片16叶片根部30附近的传统的翼梁缘条40的局部横截面视图。如所示的，翼梁缘条40为在翼梁缘条40接近转子叶片16的叶片根部30时减缩并混合至非 常薄的区段。此外，叶片根部30被加厚以形成叶片根部累积区段46，其吸收由翼梁缘条40供给到根部30的载荷。更具体地，如所示的，叶片根部30加厚使得孔可钻入根部30以用于相对应的柱体螺母42和叶片螺栓44。在额外的叶片设计中，叶片根部30加厚使得金属插入件可集成到叶片根部30，并且相应的叶片螺栓42可以插入穿过其。在任一情况下，该张力载荷从翼梁缘条40移至叶片螺栓44上到转子叶片的根部表面以用于压缩负载。可以理解的是，加厚叶片根部增加了风力涡轮机转子叶片的额外的重量和成本，因此，技术是不断寻求新的和改进的翼梁缘条，其降低与其相关的重量和成本。
技术实现思路
本技术的方面和优点将在以下的说明中部分地阐述，或可以是从描述中显而易见的，或者可以通过本技术的实践而了解到。在本公开的一个方面，公开了一种风力涡轮机的转子叶片。该转子叶片包括叶片根部和叶片尖端。该叶片根部包括至少一个根部插入件。该转子叶片还包括至少一个翼梁缘条，其由组合在一起以形成从叶片尖端朝向叶片根部的一个或更多个层的多个预固化复合部件构成。而且，在翼梁缘条接近叶片根部时预固化复合部件分离成一个或更多个部件束作。此外，该部件束装配在根部插入件内使得翼梁缘条所承受的载荷直接从翼梁缘条转移到根部插入件。在一个实施例中，叶片根部包括一个或更多个叶片螺栓，其配置成将转子叶片装固至风力涡轮机的轮毂，其中每个叶片螺栓包括第一端和相反的第二端。在另一个实施例中，根部插入件可以是具有一个或更多个沿周向间隔的开口的根部板。更具体地，沿周向间隔的开口可配置成接收一个或更多个部件束和叶片螺栓的第一端。在进一步的实施例中，沿周向隔开的开口也可以包括锯齿状的齿，螺纹，和/或预定粗糙度，其构造为改进部件束和根部板之间的连结。在备选的实施例中，根部插入件可包含多个中空根部部件，其沿 周向布置在叶片根部中。进一步地，每个中空根部部件可包括开放通道，其从第一端延伸到第二端。因此，在一个实施例中，开放通道的第一端配置成接收叶片螺栓的第一端，而开放通道的第二端配置成接收部件束。在某些实施例中，每个中空根部件可以包括任何合适的横截面形状，包括但不限于以下之一：圆形，椭圆形，梯形，三角形，矩形，正方形，菱形，星形等。这样，每个部件束可具有基本上对应于中空根部部件的横截面形状的横截面形状。在附加的实施例中，开放通道也可以包括锯齿状的齿，螺纹，和/或预定粗糙度，其构造为改进部件束和中空根部部件之间的连结。在又一个实施例中，根部插入件还可以包括粘合剂，其构造成进一步将部件束装固在根部插入件中。在进一步的实施例中，部件束在襟翼方向比在边缘方向更密集地间隔在根部插入件中。备选地，部件束在边缘方向比在襟翼方向更密集地间隔在根部插入件中。在另一个方面，本公开还针对形成风力涡轮机的转子叶片的翼梁缘条的方法。例如，在一个实施例中，方法包括提供多个挤拉部件在转子叶片的压力侧或吸力侧中的至少一个上，其中每个挤拉部件包括第一段和第二段。另一个步骤包括将挤拉部件的第一段结合在一起以形成翼梁缘条的第一部分。方法还包括将挤拉部件的第二段分离成多个挤拉部件束以形成翼梁缘条的第二部分。另一个步骤包括将分离的挤拉部件束插入到结构插入件中，以便将载荷从翼梁缘条传递到插入件。在一个实施例中，该方法还可以包括经由多个叶片螺栓将转子叶片装固到风力涡轮机的轮毂，其中结构插入件可以是叶片根部插入件。因此，在特定的实施例中，叶片根部插入件可是带有沿周向间隔的一个或更多个开口的根部板，使得方法还包括将一个或更多个挤拉部件束插入根部板的沿周向间隔开的一个或更多个开口中。在备选的实施例中，叶片根部插入件可包含沿周向布置在叶片根 部的多个中空根部部件。更具体地，中空根部部件中的每一个可包括开放通道，其从第一端延伸至第二端，使得方法进一步包括将叶片螺栓插入开放通道的第一端，以及将挤拉部件束插入开放通道的第二端。在又一备选的实施例中，结构插入件可以是叶片接头插入件，使得该方法还包括将分离的挤拉部件束插入叶片接头插入件，以便结合第一叶片段和第二叶片段。在若干实施例中，叶片接头插入件可以是具有一个或更多个沿周向间隔开的开口的结合板。因此，该方法可进一步包括将一个或更多个挤拉部件束插入到结合板的一个或更多个沿圆周隔开的开口，以便结合第一叶片段和第二叶片段。在一个备选的实施例中，叶片接头插入件可以包含多个中空接头部件，其沿圆周布置在转子叶片的预定的跨度位置。在某些实施例中，中空接头部件中的每一个包括开放通道，其从第一端延伸到第二端。因此，方法还包括将一个或更多个挤拉部件束插入开放的通道，以便结合第一叶片段和第二叶片段。在各种实施例中，该方法还包括通过加热结构插入件并允许结构插入件在挤拉部件束周围冷却，在结构插入件内提供锯齿状的齿，将结构插入件拧在挤拉部件束上等来将挤拉部件束装固在结构插入件中。在又一实施例中，本公开针对风力涡轮机的转子叶片。该转子叶片包括在叶片接头处装固在一起的第一叶片段和第二叶片段。进一步地，转子叶片包括配置在第一或第二叶片段的压力侧或吸力侧中的至少一个上的至少一个翼梁缘条。翼梁缘条由组合在一起以形成翼梁缘条的第一部分的多个挤拉部件构成。进一步地，在翼梁缘条接近叶片接头时挤拉部件分离成一个或更多个挤拉部件束以形成翼梁缘条的第二部分。转子叶片还包括叶片接头插入件，其配置在叶片接头且配置成接收分离的挤拉部件束。在另一个实施例中，叶片接头插入件可由经由螺栓连接件螺栓连 接在一起的两个或更多个插入部件构成。本公开的这些和其他特征，方面和优点将参照下面的说明和附属的权利要求变得更好地理解。并入和构成本说明的一部分的附图示出本技术的实施例并与说明书一起用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力涡轮机(10)的转子叶片(16)，包括：叶片根部(30)和叶片尖端(32)，所述叶片根部(30)包括至少一个根部插入件(33)；以及，至少一个翼梁缘条(20)，其包括组合在一起以形成从所述叶片尖端(32)朝向所述叶片根部(30)的一个或更多个层(52)的多个预固化的复合部件(50)，其中在所述翼梁缘条(20)接近所述叶片根部(30)时所述预固化的复合部件(50)分离成一个或更多个部件束(54)，并且其中所述部件束(54)装配在所述根部插入件(33)内。

【技术特征摘要】
2014.12.10 US 14/5655101.一种风力涡轮机(10)的转子叶片(16)，包括：叶片根部(30)和叶片尖端(32)，所述叶片根部(30)包括至少一个根部插入件(33)；以及，至少一个翼梁缘条(20)，其包括组合在一起以形成从所述叶片尖端(32)朝向所述叶片根部(30)的一个或更多个层(52)的多个预固化的复合部件(50)，其中在所述翼梁缘条(20)接近所述叶片根部(30)时所述预固化的复合部件(50)分离成一个或更多个部件束(54)，并且其中所述部件束(54)装配在所述根部插入件(33)内。2.根据权利要求1所述的转子叶片(16)，其特征在于，所述根部插入件(33)进一步包括根部板(56)，其包括一个或更多个沿周向间隔开的开口(60)，所述一个或更多个沿周向间隔开的开口(60)配置成接收一个或更多个部件束(54)和叶片螺栓(44)。3.根据权利要求2所述的转子叶片(16)，其特征在于，沿周向间隔开的开口(60)中的一个或更多个进一步包括构造为改进所述部件束(54)和所述根部板(56)之间的连结的锯齿状的齿，螺纹，或者预定粗糙度中的至少一个。4.根据权利要求1所述的转子叶片(16)，其特征在于，所述根部插入件(33)进一步包括多个中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·约翰逊，C·D·卡鲁索，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：新型
国别省市：美国;US