用于风力涡轮机的转子叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种用于风力涡轮机的转子叶片(104)，该转子叶片(104)包括：两个或更多个翼构件(110，112，114)，其中，当在横向于该翼构件的纵向延伸部的平面上观看时，每个翼构件具有翼型形状的截面，其中，每个翼构件(110，112，114)被至少分成第一子构件(110a)和第二子构件(110b)，这些子构件(110a‑b)是沿着该转子叶片(104)的纵向方向彼此前后布置的，其中，在每个翼构件(110，112，114)中，在该第一与第二子构件(110a‑b)之间的接口(116)处，该第一子构件(110a)以关于该纵向方向的外端角取向被布置在该转子叶片(104)中，并且该第二子构件(110b)以关于该纵向方向的内端角取向被布置在该转子叶片(104)中，该第二子构件(110b)的内端角取向不同于该第一子构件(110a)的外端角取向。本发明专利技术还涉及一种子构件，该子构件适于从内端延伸到外端并且由此形成用于风力涡轮机的转子叶片(104)的翼构件(110，112，114)的纵向延伸部的分立部分。

Rotor blades for wind turbines

The invention relates to a rotor blade (104) for wind turbines (104) including: two or more wing members (110112114), wherein each wing member has an airfoil shaped section when viewed horizontally on the plane of the longitudinal extension of the wing member, and each of the wing members (110112) The 114) is divided into at least a first sub component (110A) and a second sub component (110b), which are arranged along the longitudinal direction of the rotor blade (104), wherein the first subcomponent (1) is at the interface (116) of the first and second subcomponents (110A b) in each of the wing members (110112114). 10A) the external end angle orientation about the longitudinal direction is arranged in the rotor blade (104), and the second sub component (110b) is arranged in the rotor blade (104) with respect to the longitudinal direction of the rotor blade (104), and the inner end angle orientation of the second subcomponent (110b) is different from the outer end angle orientation of the first subcomponent (110A). The invention also relates to a seed member, which is suitable for extending from the inner end to the outer end and thus forming a discrete part of the longitudinal extension of a wing member (110112114) for a rotor blade (104) of a wind turbine.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮机的转子叶片
本专利技术涉及一种可以用于风力涡轮机中的转子叶片。本专利技术还涉及一种子构件，该子构件适于从内端延伸到外端并且由此形成用于风力涡轮机的转子叶片的翼构件的纵向延伸部的分立部分。
技术介绍
全世界对可再生能源技术的兴趣日益增大。例如，气候变化问题正将能源生产推向可再生能源技术。因此，风力发电是重要的能源，并且每年通过风力发电产生的电量正在迅速增长。风力发电是将风能转化为更有用的形式，比如电。在这方面，使用风力涡轮机，风力涡轮机是将来自风的动能转换成电力的装置。风力涡轮机包括具有中央毂的转子，一个或多个叶片附接到该中央毂。转子被布置成随着叶片由于刮风而经受经过风力涡轮机的大量空气而旋转。转子的旋转因此产生机械能，机械能可以在风力涡轮机中被转换成电力。叶片形成有翼型形状的截面。这意味着叶片形成为使得叶片的旋转方向上的前侧的表面使经过该表面的空气比经过后侧的表面的空气要采取更长的路径。因此，在前侧表面上经过的空气将会比在后侧表面上经过的空气走得更快。因此，形成压力差，从而在叶片上产生力。此力引起围绕转子轴线的转矩，这引起转子旋转。运动叶片与空气之间的相对流速(包括速度和方向)被称为表观流速。当空气经过翼型形状的叶片的表面时，空气会对其施加取决于表观流速和翼型形状的力。升力是该力的垂直于即将到来的表观流动方向的分量。升力与作为该力的平行于表观流动方向的分量的阻力形成对比。与升力相反，阻力往往阻碍叶片的运动，并且通过数学分析可以显示出，为了优化涡轮机的电力效率，叶片应被设计成使得升力与阻力之间的比率最大化。风力涡轮机的电力生产能力主要受叶片长度的影响。风力涡轮机产生的电力与叶片扫过的面积成比例，该面积与叶片长度的平方成比例。因此，增加叶片长度使得能够增大风力涡轮机的电力产量。然而，存在与增加叶片长度相关联的若干问题。例如，叶片的质量随着长度的增加而迅速增加，导致叶片施加重力载荷，并且最终由于叶片的大质量而存在疲劳失效的风险。进一步地，当要安装风力涡轮机时，需要将风力涡轮机零件运输到风力涡轮机的场地。风力涡轮机由非常大的零件组成，比如长叶片，这使得零件到场地的运输成为艰巨的任务。例如，风力涡轮机零件可能比通常允许的车辆长度长得多，这意味着陆路需要使用特种车辆来运输这些零件。进一步地，风力涡轮机零件的质量也可能设置特殊要求，以便允许将零件运输到场地。总之，至少对于陆基风力涡轮机而言，与长叶片运输相关的问题将限制经济上可行的大小。而且，由于零件的质量和长度，零件在场地的安装是麻烦的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供即使对于非常长的叶片也可以相对容易运输的叶片。本专利技术的另一目的是提供具有相对较小质量的叶片。至少部分地通过独立权利要求中限定的专利技术来实现本专利技术的这些和其他目的。在所附权利要求中阐述了优选实施例。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于风力涡轮机的转子叶片，该转子叶片包括：两个或更多个翼构件，这些翼构件沿着彼此、彼此相距某一距离、并且沿着该转子叶片的纵向方向延伸，其中，当在横向于该翼构件的纵向延伸部的平面上观看时，每个翼构件具有翼型形状的截面，其中，每个翼构件被至少分成第一子构件和第二子构件，这些子构件是沿着该纵向方向彼此前后布置的，其中，每个子构件包括：翼型材的纵向延伸的第一部分和该翼型材的纵向延伸的第二部分，该翼型材的这些部分彼此连接，由此形成壳体结构；以及至少一个内部支撑构件、优选地至少两个内部支撑构件，这些内部支撑构件在该壳体结构内从该翼型材的第一部分的内侧延伸到该翼型材的第二部分的内侧，其中，每个子构件在内端以关于该纵向方向的内端角取向并且在外端以关于该纵向方向的外端角取向被布置在该转子叶片中，由此形成相应翼构件的纵向延伸部的分立部分，其中，在每个翼构件中，在该第一子构件与第二子构件之间的接口处，该第一子构件以关于该纵向方向的所述外端角取向被布置在该转子叶片中，并且该第二子构件以关于该纵向方向的所述内端角取向被布置在该转子叶片中，该第二子构件的内端角取向不同于该第一子构件的外端角取向。由于这些翼构件被至少分成第一子构件和第二子构件，因此可以分段地制造和运输这些翼构件。因此，由于转子叶片可以分段地运输并且可以在风力涡轮机的场地处组装，所以转子叶片的运输可以不太麻烦，无需特别长的车辆。此外，通过每个子构件包括翼型材的纵向延伸的第一部分和该翼型材的纵向延伸的第二部分，并且通过将该翼型材的这些部分彼此连接由此形成壳体结构，给予了设计自由度，从而翼型材的第一部分的形状可以针对制造和/或空气动力学性能几乎独立于翼型材的第二部分的设计而被优化。此外，通过具有壳体结构和至少一个内部支撑构件、优选地至少两个内部支撑构件，这些内部支撑构件在该壳体结构内从该翼型材的第一部分的内侧延伸到该翼型材的第二部分的内侧，可以为子构件提供低重量。当子构件受到外力时，支撑构件可以提供支撑以保持翼型材的形状。因此，该翼型材可以提供由支撑构件支撑的壳体结构，并且因此整个子构件可以是轻质的。该翼型材的第一和第二部分可以一起形成子构件的翼型形状的截面，使得子构件可以提供在翼构件受风时提供某一升阻比的空气动力学特性。转子叶片通常设计有扭转，即，转子叶片的截面沿着纵向方向具有关于转子叶片的纵向方向的不同角取向。这是由于转子叶片的叶尖比转子叶片的根部在风中移动更快的事实。由于速度的差异，将转子叶片的截面与风相关的迎角变得不同。因此，为了沿着转子叶片具有共同的迎角，转子叶片沿着其纵向方向扭转。根据本专利技术的第一方面，由于在第一子构件与第二子构件之间的接口处第二子构件的内端角取向不同于第一子构件的外端角取向，所以每个翼构件变得至少部分地扭转。因此，在接口处存在角取向的分立变化，这对翼构件的空气动力学特性可能不是最佳的。然而，由于接口处的角取向的差异，每个子构件的设计自由度更大，这尤其可以使得子构件更容易制造。例如，翼构件的整个扭转可以设置在子构件之间的接口处。这意味着第一和第二子构件可以制造成笔直元件，这可以明显有助于更容易制造子构件。根据本专利技术的第一方面，转子叶片包括两个或更多个、优选地三个翼构件。这意味着转子叶片的空气动力学特性是由两个或更多个翼构件提供的。这些翼构件中的一个则可能部分地影响或干扰入射到另一翼构件上的风。然而，这些翼构件可以共同提供良好的空气动力学特性，并且通过转子叶片具有两个或更多个翼构件，每个翼构件将典型地不像仅具有单一翼构件的转子叶片那么重。因此，对于大型转子叶片，使用两个或更多个翼构件可能是有利的。特别地，转子叶片可以包括具有对角线桁架构件的桁架状三维结构，这些对角线桁架构件沿着转子叶片的纵向方向从转子叶片的一个翼构件延伸到转子叶片的另一翼构件。由于桁架状结构，虽然翼构件和对角线桁架构件可以相对较薄并且重量轻，但转子叶片可以具有强壮且稳定的结构，使得转子叶片的总重量可以比具有整体形状的转子叶片轻得多。因此，转子叶片的这种设计对于大型转子叶片可能是特别有利的。此外，这还允许在所期望的空气动力学特性方面在很大程度上设计每个翼构件。与具有单翼的转子叶片相比，尤其如此，在单翼中，翼的大部分需要被设计成主要能够承载载荷而在空气动力学特性方面被较小程度地设计。进一步地，当转子叶片包括桁架状三维结构时，转子叶片的元件可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮机的转子叶片，该转子叶片包括：两个或更多个翼构件(110，112，114)，这些翼构件沿着彼此、彼此相距某一距离、并且沿着该转子叶片(104)的纵向方向延伸，其中，当在横向于该翼构件的纵向延伸部的平面上观看时，每个翼构件具有翼型形状的截面，其中，每个翼构件(110，112，114)被至少分成第一子构件(110a)和第二子构件(110b)，这些子构件(110a‑b)是沿着该纵向方向彼此前后布置的，其中，每个子构件包括翼型材的纵向延伸的第一部分(130)和该翼型材的纵向延伸的第二部分(132)，该翼型材的这些部分(130，132)彼此连接，由此形成壳体结构，以及至少一个内部支撑构件、优选地至少两个内部支撑构件(134a‑b)，这些内部支撑构件在该壳体结构内从该翼型材的该第一部分(130)的内侧延伸到该翼型材的该第二部分(132)的内侧，其中，每个子构件(110a‑b)在内端以关于该纵向方向的内端角取向并且在外端以关于该纵向方向的外端角取向被布置在该转子叶片(104)中，由此形成相应翼构件的纵向延伸部的分立部分，其中，在每个翼构件(110，112，114)中，在该第一与第二子构件(110a‑b)之间的接口(116)处，该第一子构件(110a)以关于该纵向方向的所述外端角取向被布置在该转子叶片(104)中，并且该第二子构件(110b)以关于该纵向方向的所述内端角取向被布置在该转子叶片(104)中，该第二子构件(110b)的内端角取向不同于该第一子构件(110a)的外端角取向。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.08 EP 15198408.51.一种用于风力涡轮机的转子叶片，该转子叶片包括：两个或更多个翼构件(110，112，114)，这些翼构件沿着彼此、彼此相距某一距离、并且沿着该转子叶片(104)的纵向方向延伸，其中，当在横向于该翼构件的纵向延伸部的平面上观看时，每个翼构件具有翼型形状的截面，其中，每个翼构件(110，112，114)被至少分成第一子构件(110a)和第二子构件(110b)，这些子构件(110a-b)是沿着该纵向方向彼此前后布置的，其中，每个子构件包括翼型材的纵向延伸的第一部分(130)和该翼型材的纵向延伸的第二部分(132)，该翼型材的这些部分(130，132)彼此连接，由此形成壳体结构，以及至少一个内部支撑构件、优选地至少两个内部支撑构件(134a-b)，这些内部支撑构件在该壳体结构内从该翼型材的该第一部分(130)的内侧延伸到该翼型材的该第二部分(132)的内侧，其中，每个子构件(110a-b)在内端以关于该纵向方向的内端角取向并且在外端以关于该纵向方向的外端角取向被布置在该转子叶片(104)中，由此形成相应翼构件的纵向延伸部的分立部分，其中，在每个翼构件(110，112，114)中，在该第一与第二子构件(110a-b)之间的接口(116)处，该第一子构件(110a)以关于该纵向方向的所述外端角取向被布置在该转子叶片(104)中，并且该第二子构件(110b)以关于该纵向方向的所述内端角取向被布置在该转子叶片(104)中，该第二子构件(110b)的内端角取向不同于该第一子构件(110a)的外端角取向。2.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，每个翼构件(110，112，114)被至少分成第一、第二、和第三子构件(110a-e)，其中，在每个翼构件中，在该第二子构件与第三子构件之间的接口(116)处，该第二子构件(110b)以关于该纵向方向的所述外端角取向被布置在该转子叶片中，并且该第三子构件以关于该纵向方向的所述内端角取向被布置在该转子叶片中，该第三子构件的内端角取向不同于该第二子构件(110b)的外端角取向。3.根据权利要求2所述的转子叶片，其中，在该第一与第二子构件(110a-b)之间的接口(116)处，该第二子构件(110b)的内端角取向相对于该第一子构件(110a)的外端角取向沿第一方向偏移第...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·伯蒂尔森，伯恩·韦迪格，杰拉尔多·佩斯利卡斯，
申请(专利权)人：赢富尔股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE