用于风力涡轮机叶片的叶尖系统技术方案

本发明专利技术描述了用于模块化风力涡轮机叶片的叶尖系统的多种构型和相关的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
用于风力涡轮机叶片的叶尖系统本申请是基于原申请号为201580043009.3（国际申请号为PCT/EP2015/063079）、原申请日为2015年6月11日的专利技术名称为“用于风力涡轮机叶片的叶尖系统”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机叶片的叶尖系统（tipsystem）以及相关联的制造方法和组装方法。
技术介绍
为了提高风力涡轮机叶片的适应性和可制造性，可以以模块化的形式提供叶片，这些叶片具有例如与主板（mainboard）和/或根部部分分离的叶尖部分。本专利技术的目的是提供模块化风力涡轮机叶片设计的改进设计。
技术实现思路
本专利技术涉及一种通过将叶片的叶尖部分和叶片的主板部分在接合部分处接合而制造风力涡轮机叶片的方法，其中：-叶尖部分包括第一空气动力学壳体，第一空气动力学壳体具有集成在所述第一空气动力学壳体中的第一承载主层压体，并且-主板部分包括第二空气动力学壳体，第二空气动力学壳体具有集成在第二空气动力学壳体中的第二承载主层压体，其中-接合部分形成在叶尖部分的第一端和主板部分的第二端处，其中所述方法包括以下步骤：a）形成叶尖部分，使得第一承载主层压体包括在叶尖部分的第一端处的第一凹部，第一凹部包括第一渐缩部分，其中第一承载主层压体的厚度朝向叶尖部分的第一端在厚度上渐缩，b）形成主板部分，使得第二承载主层压体包括在主板部分的第二端处的第二凹部，第二凹部包括第二渐缩部分，其中第二承载主层压体的厚度朝向主板部分的第二端在厚度上渐缩，c）将叶尖部分和主板部分定位在彼此的纵向延伸中，使得第一凹部和第二凹部在所述接合部分处彼此对准，d）将第一铺层布置在第一凹部和第二凹部中；以及e）将所述第一铺层接合至第一凹部和第二凹部，使得在第一铺层与第一渐缩部分和第二渐缩部分之间形成第一嵌接接合部（scarfjoint）。本制造方法在模块化风力涡轮机叶片的主板和叶尖部分之间形成了坚固耐用的接合部。该方法在承载结构中不引入额外的载荷或应力，由此该方法提供了具有与常见的非模块化风力涡轮机叶片相等的耐久性和质量的叶片。此外，该方法提供了使铺层成形的机会，使得可以实现期望的空气动力学表面，并且可以实现从叶尖部分到主板部分的平滑过渡。在本专利技术的一个实施方式中，该方法还包括以下步骤：a1）将叶尖部分形成为在第一端处还包括位于第一前缘层压体中的第一前缘凹部和位于第一后缘层压体中的第一后缘凹部，第一前缘凹部包括第一前缘渐缩部分，其中第一前缘层压体的厚度朝向第一端在厚度上渐缩，并且第一后缘凹部包括第一后缘渐缩部分，其中第一后缘层压体的厚度朝向第一端缘在厚度上渐缩，b1）将主板部分形成为在第二端处还包括位于第二前缘层压体中的第二前缘凹部和位于第二后缘层压体中的第二后缘凹部，第二前缘凹部包括第二前缘渐缩部分，其中第二前缘层压体的厚度朝向第二端在厚度上渐缩，并且第二后缘凹部包括第二后缘渐缩部分，其中第二后缘层压体的厚度朝向第二端在厚度上渐缩，d1）将第二铺层布置在第一前缘凹部和第二前缘凹部中，d2）将第三铺层布置在第一后缘凹部和第二后缘凹部中，e1）将所述第二铺层接合至第一前缘凹部和第二前缘凹部，使得在第二铺层与第一前缘渐缩部分和第二前缘渐缩部分之间形成第二嵌接接合部，e2）将所述第三铺层接合至第一后缘凹部和第二后缘凹部，使得在第三铺层与第一后缘渐缩部分和第二后缘渐缩部分之间形成第三嵌接接合部。使用局部层压体中的嵌接接合部在叶片的前缘和后缘处接合主板部分和叶尖部分以提供有利的结构上集成的风力涡轮机叶片也是有益的。在一些实施方式中，可能有利的是使来自主承载层压体和/或来自叶尖部分和主板部分的前缘层压体和后缘层压体的纤维分别伸出到凹部中和铺层中，由此可以实现铺层与主板部分和叶尖部分的特别强的集成。例如，包括在主板部分的主承载层压体中的纤维层的部分可以在渐缩部分处伸出并且进入凹部中的空气中。这些伸出的纤维材料然后可以牢固地结合到干纤维铺层上，成为铺层的整体部分，并且在用树脂灌注之后，可以形成特别牢固的连接。当然，这种伸出的纤维材料可以设置在所有渐缩部分中，部分地对凹部进行预填充。根据本专利技术的另外的实施方式，第一铺层以及可选地第二铺层和第三铺层选自由纤维材料、树脂、预成形部件、粘合剂、预浸材料、预固化元件或其任何组合构成的组。用于附接到叶尖部分的层压体和主板部分的层压体中的凹部的铺层材料可以由于不同的原因而变化，这些原因包括价格、生产速度、处理的容易性以及布置这种铺层的复杂性。在本专利技术的一个实施方式中，步骤d）包括在第一凹部和第二凹部中布置预成形的周向延伸的壳体附接元件，可选地所述壳体附接元件延伸到第一前缘凹部和/或第二前缘凹部、所述第一后缘凹部和/或所述第二后缘凹部，所述壳体附接元件包括第一铺层和可选地第二铺层和/或第三铺层。具有包括在预成形部分中的一个或多个铺层可能是有益的。根据该实施方式，该预成形部分可以布置成通过胶合附接到这些凹部。例如可以通过包覆层压来进一步加强接合部，使得叶尖部分和主板部分的至少主主要层压体，即第一主主要层压体和第二主主要层压体以及可选地还有叶尖部分和主板部分的前缘层压体和叶尖部分和主板部分的后缘层压体在壳体附接元件中的预先设计的位置处被包覆层压。此外，包覆层压可以形成叶片的外表面，从而提供平滑的空气动力学表面。在本专利技术的一个实施方式中，所述第一凹部、所述第二凹部、所述第一前缘凹部、所述第二前缘凹部、所述第一后缘凹部和所述第二后缘凹部重叠以形成围绕叶尖部分和主板部分的外周的单个凹部。可能有利的是，分别围绕上述两个部分的整个外周布置一个或多个铺层，以实现围绕风力涡轮机叶片的外周的基本上连续的嵌接接合部。在本专利技术的另外的实施方式中，接合步骤e）以及可选地步骤e1）和e2）包括：用树脂润湿纤维材料并固化所述树脂，所述纤维材料是预浸材料和/或干纤维材料，所述干纤维材料然后在灌注工艺例如真空辅助灌注工艺中用树脂灌注。当使用非常类似于或基本上相同于已经包括在主承载层压体中的纤维材料的纤维材料将叶尖部分与母板部分接合时，实现了非常通用和有利的实施方式。纤维材料可以是预浸材料，该预浸材料在一个或多个层布置在凹部中之后例如通过加热而固化。纤维材料还可以是干纤维的层，这些干纤维在将它们布置在凹部中之后被树脂灌注并固化。当在这些实施方式中使用真空辅助灌注工艺时，已经实现了特别有利的实施方式。也可以在凹部中将预浸材料与干纤维材料组合。根据本专利技术的实施方式，接合步骤e）以及可选地步骤e1）和e2）包括：将预固化元件或预成形部分胶合到第一凹部和第二凹部，可选地胶合到第一前缘凹部和第二前缘凹部，和/或胶合到第一后缘凹部和第二后缘凹部。可能有利的是使用胶合到凹部中的预成形部分。这可能相对容易处理。此外，可以在将预成形部分布置在凹部中之前评估预成形部分的质量，使得该选择在质量控制方面是有利的。...

【技术保护点】
1.一种模块化风力涡轮机叶片，所述模块化风力涡轮机叶片包括叶尖部分和主板部分，所述叶尖部分在界面处连接到所述主板部分，其中，/n突出元件从所述叶尖部分和所述主板部分中的至少一个的相反表面突出，所述突出元件包括面向内的夹持臂，并且其中所述叶尖部分和所述主板部分中的另一个部分包括用于接收所述突出元件的接收通道和用于卡接至所述面向内的夹持臂的联接槽。/n

【技术特征摘要】
20140611 GB 1410429.31.一种模块化风力涡轮机叶片，所述模块化风力涡轮机叶片包括叶尖部分和主板部分，所述叶尖部分在界面处连接到所述主板部分，其中，
突出元件从所述叶尖部分和所述主板部分中的至少一个的相反表面突出，所述突出元件包括面向内的夹持臂，并且其中所述叶尖部分和所述主板部分中的另一个部分包括用于接收所述突出元件的接收通道和用于卡接至所述面向内的夹持臂的联接槽。


2.根据权利要求1所述的模块化风力涡轮机叶片，其中，所述突出元件从所述叶尖部分突出，并且所述接收通道和槽形成在所述主板部分中。


3.根据权利要求1或2所述的模块化风力涡轮机叶片，其中，所述突出元件和所述接收通道基本上在所述叶片的翼展方向上延伸。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块化风力涡轮机叶片，其中，所述突出元件的长度与所述接收通道的长度基本上相同。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块化风力涡轮机叶片，其中，所述联接槽设置在所述接收通道的远端处，所述联接槽具有比相邻的接收通道大的深度，其中所述联接槽沿着基本上横向于所述模块化风力涡轮机叶片的翼展方向的方向延伸。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化风力涡轮机叶片，其中，所述突出元件的内表面粘合地结合至所述接收通道。


7.一种模块化风力涡轮机叶片，所述模块化风力涡轮机叶片包括叶尖部分和主板部分，所述叶尖部分在界面处连接到所述主板部分，其中，
至少一个联接元件，优选为金属板，优选为钢板，从所述叶尖部分和所述主板部分中的至少一个突出，并且被接收在所述至少一个所述叶尖部分和所述主板部分中的另一个的内部中，
其中所述叶尖部分经由联接到所述至少一个联接元件的连接器连接到所述主板部分，优选地通过螺栓连接或螺母-螺栓连接。


8.根据权利要求7所述的模块化风力涡轮机叶片，其中，所述至少一个联接元件和所述连接器由导电材料形成，其中所述至少一个联接元件和所述连接器导电地连接到设置在所述风力涡轮机叶片中的雷电下引导体。


9.一种模块化风力涡轮机叶片，所述模块化风力涡轮机叶片包括叶尖部分和主板部分，所述叶尖部分在界面处连接到所述主板部分，其中，
至少一个螺纹销沿翼展方向从所述叶尖部和所述主板部中的至少一个突出，并且被接收在设置在所述至少一个所述叶尖部分和所述主板部分中的另一个中的螺纹孔内，
其中所述叶尖部分通过所述螺纹销在所述螺纹孔中的联接而连接到所述主板部分。


10.一种模块化风力涡轮机叶片，所述模块化风力涡轮机叶片包括叶尖部分和主板部分，所述叶尖部分在界面处连接到所述主板部分，其中，
所述叶尖部分包括中央承载部分，该中央承载部分被构造为具有非承载的形状件，该非承载的形状件附接在所述承载部分的前缘侧和后缘侧，使得所述承载部分的一部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC多布贝，RW舒林格，MC巴克库姆，RJ本斯索斯桑，H阿克马德，
申请(专利权)人：LMWP专利控股有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK