风轮机叶片及模制风轮机叶片末梢区段的方法技术

本发明专利技术提供了一种风轮机叶片，其至少50米长，叶片具有包括一定数目的区段的整流罩，区段包括末梢区段，末梢区段占据空气动力整流罩的至少径向最外侧的10%，末梢区段为模制的复合构件，其模制为形成叶片的背风侧与迎风侧两者上的末梢区段的整个外周的单个件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风轮机叶片，以及模制风轮机叶片末梢区段的方法。
技术介绍
离岸风轮机叶片中存在增大叶片长度的趋势。这是因为从风轮机叶片获得的能量随叶片半径的平方增长。因此，叶片半径增大产生了功率输出的增长，这与涡轮自身的成本不成比例，且可有助于较低能量成本。然而，叶片尺寸的增长产生了一定数目的技术挑战。这些中的一者涉及空气动力整流罩的末梢区段。风轮机叶片大体上制造成具有延伸风轮机叶片的整个长度的整流罩。这些大体上以两个半壳制成，半壳在长形翼梁的任一侧上连结在一起，以便形成完整的叶片。为了能够运输更长的叶片，一种提议在于以常规方式制作叶片，且在更接近风轮机叶片的地点再组装其之前将将其切割成两半。这是很麻烦的过程，随着叶片长度的增长而需要切割区段之间的日益更大的接头。克服该问题的一个成功的尝试在于制作用于翼梁和整流罩的一定数目的模块区段的叶片，其可更接近风轮机的地点组装。这不需要切割和再连结任何叶片区段。因此，其更容易扩展。实例在我们拥有的较早的WO 2009/130467中公开，其具有中心模块化翼梁，该翼梁具有沿迎风侧布置的一定数目的空气动力整流罩区段，以及沿背风侧布置的类似数目。这些然后连接到翼梁上，且沿其沿径向延伸的边缘附接到彼此上。这些接头有意地偏离直接在空气动力整流罩的前缘和后缘处，以确保接头保持远离前缘和后缘，由此确保前缘和后缘两者处的准确几何形状，且保护接头免于磨损。末梢区域中的叶片的质量在其在叶片的其余部分上引起的弯矩方面对叶片具有不成比例的效果。因此，期望具有一种轻量的末梢，其减小叶片和涡轮其余部分上的负载。在末梢更快移动时，整流罩的形状中的任何缺陷都对叶片的空气动力效率具有不成比例的影响，且促使增大的噪音问题。因此，在该区域中制作接头需要日益更大的注意。此外，叶片越长，则其更容易受到雷击。尽管叶片末梢设有开口以允许水分冷凝而散逸，但这些通常可能受阻，使得存在大量水分，其由离心力捕集在叶片末梢中。当受雷击时，液体气化，促使末梢区段中的快速压力增大。该压力增大可迫使迎风侧与背风侧之间的接头处的末梢区段分开。
技术实现思路
本专利技术解决了以上问题。根据本专利技术的第一方面，提供了一种风轮机叶片，其至少50米长，叶片具有整流罩，其包括一定数目区段，区段包括末梢区段，末梢区段占据空气动力整流罩的至少径向最外侧的10%，末梢区段为模制的复合构件，其模制为形成叶片的背风侧与迎风侧两者上的末梢区段的整个外周的单个件。本专利技术认识到，鉴于末梢区域在其发电能力中的重要性，故将在创造成精确的模制轻量构件就有意义。这不如制造上文所述的两部分壳那样简单，但在其性能方面得到了利益。因此，本专利技术将叶片的至少最外的10%形成为单个模制件。由于其模制为单个件，故不需要随后的接头来提供末梢空气动力整流罩。因此，此件没有相邻区段之间(例如，前缘构件和后缘构件或迎风构件和背风构件之间)的模制后的接头。因此，消除了与包括大量重叠材料的接头相关联的所有寄生质量，重叠材料需要提供接头的足够刚性和这些区域中的粘性。这允许了叶片的末梢更轻得多，由此显著地减小由末梢区段在叶片的其余部分上引起的弯矩。此外，模制之后叶片中没有接头克服了由雷击产生的突然压力升高而减少任何弱化线。雷击生成远离末梢区域沿叶片的内部的压力波。然而，峰值压力在其沿叶片膨胀到大的空间中时快速减小，使得在末梢区段径向内侧的任何区域可保持背风和迎风整流罩面板之间的常规接缝接头，而这不会在雷击中有问题。单独的末梢区段的产生也容易允许使用高性能的材料(如果需要)，以进一步加强末梢的性能。应当注意的是，风轮机叶片设计中通常具有在风轮机叶片的径向最外侧末梢处的塞。这可为牺牲构件，其设计成具有露出的金属构件来用于防雷击，且利用半永久粘合剂连结。它还可具有附加的特征，诸如排水孔。该塞大体上具有大约半米的径向范围，且为了本专利技术的目的，不应当认作是空气动力整流罩的一部分。具体而言，如果此缘条存在，则其应当在确定末梢区段的径向范围时忽略。末梢区段仅占据叶片的径向最外侧部分，其中叶片的其余部分由径向内叶片区段或多个区段占据。末梢区段优选限定为叶片半径的最外的50%(优选30%)。末梢区段优选包括整流罩的内表面上的翼梁缘条，一个在迎风侧上，一个在背风侧上。这些可附连就位。然而，作为优选，它们与末梢区段共同模制。这又减少了寄生质量，因为不需要粘合剂来附接翼梁缘条。类似地，翼梁缘条之间的一个或更多个抗剪腹板也可与末梢区段共同模制。翼梁缘条优选从末梢区段突出。这允许它们例如使用双重嵌接接头(诸如WO 2012/004571公开的接头)连结到相邻叶片的翼梁缘条上。叶片可在具有完成的末梢区段的完整形状的单个模具中模制。在此情况下，心轴将必须插入模具中，且在固化过程期间相对于复合材料扩张。然而，作为优选，本专利技术还延伸至模制风轮机叶片末梢区段的方法。这形成了本专利技术的第二方面，其限定为模制至少5米长的涡轮叶片末梢区段的方法，该方法包括将第一复合材料铺设在第一模具半部分中；将第二复合材料铺设到第二模具半部分中；将模具半部分合到一起，使得第一复合材料和第二复合材料在第一模具半部分和第二模具半部分汇合处重叠；以及同时地固化第一复合材料和第二复合材料，使得第一复合材料和第二复合材料的基质熔合来在复合材料重叠的区域中形成无缝接头。通过将材料铺设在两个模具半部分中，使用者更好得多的途径至模具表面，由此允许材料以更受控得多的方式放置。因此，这更加有助于更复杂的模制，其中不同材料用于不同区域中。作为优选，该方法还包括在第一模具半部分中共同模制第一翼梁缘条，以及在第二模具半部分中共同模制第二翼梁缘条。翼梁缘条优选从末梢区段突出。作为优选，至少一个压力袋插入模具中，以便在固化过程期间支承复合物。该方法还可优选包括共同模制翼梁缘条之间的抗剪腹板。在此情况下，优选使用两个压力袋，抗剪腹板的任一侧上各有一个。压力袋可为内部压力袋，但优选为真空袋。作为优选，该方法包括向模具半部分中的至少一个提供支承重叠材料的延伸部，该方法包括跨过延伸部铺设重叠材料，重叠材料与模具半部分的其余部分的材料连续，利用压力袋支承重叠材料，以及在使模具半部分合在一起使得重叠材料在固化过程期间与另一模具半部分中的材料熔合之前除去延伸部。本专利技术的第一技术方案提供了一种风轮机叶片，其至少50米长，叶片具有包括一定数目的区段的整流罩，所述区段包括末梢区段，所述末梢区段占据空气动力整流罩的至少径向最外侧的10%，所述末梢区段为模制的复合构件，其模制为形成所述叶片的背风侧与迎风侧两者上的所述末梢区段的整个外周的单个件。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，所述末梢区段包括所述整流罩的内面上的翼梁缘条，一个在所述迎风侧上，且一个在所述背风侧上。本专利技术的第三技术方案是在第二技术方案中，所述翼梁缘条与所述末梢区段共同模制。本专利技术的第四技术方案是在第一技术方案中，所述翼梁缘条之间的至少一个抗剪腹板与所述末梢区段共同模制。本专利技术的第五技术方案是在第四技术方案中，所述翼梁缘条从所述末梢区段突出。本专利技术的第六技术方案是在前述任一项技术方案中，所述叶片为至少60米长。本专利技术的第七技术方案是在前述任一项技术方案中，所述叶片为至少80米长。本专利技术的第八技术方案提供了一种模制至少5米长的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风轮机叶片，其至少50米长，叶片具有包括一定数目的区段的整流罩，所述区段包括末梢区段，所述末梢区段占据空气动力整流罩的至少径向最外侧的10%，所述末梢区段为模制的复合构件，其模制为形成所述叶片的背风侧与迎风侧两者上的所述末梢区段的整个外周的单个件。

【技术特征摘要】
2015.05.28 GB 1509142.41.一种风轮机叶片，其至少50米长，叶片具有包括一定数目的区段的整流罩，所述区段包括末梢区段，所述末梢区段占据空气动力整流罩的至少径向最外侧的10%，所述末梢区段为模制的复合构件，其模制为形成所述叶片的背风侧与迎风侧两者上的所述末梢区段的整个外周的单个件。2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述末梢区段包括所述整流罩的内面上的翼梁缘条，一个在所述迎风侧上，且一个在所述背风侧上。3.根据权利要求2所述的叶片，其特征在于，所述翼梁缘条与所述末梢区段共同模制。4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述翼梁缘条之间的至少一个抗剪腹板与所述末梢区段共同模制。5.根据权利要求2至4所述的叶片，其特征在于，所述翼梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：PT海登，H贝默，
申请(专利权)人：叶片动力学有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB