具有过渡形状的用于分节段转子叶片的梁结构制造技术

一种用于转子叶片的翼梁组件，包括在第二端部与封闭的第一端部之间延伸的梁结构，该梁结构构造成用于联接在转子叶片的壳内。梁结构包括在展向方向上从第二端部延伸的接触部分、在展向方向上从第一端部朝向接触部分延伸的接头部分以及在接触部分和接头部分之间的过渡区域。接触部分包括一个或多个成形表面，该成形表面朝向转子叶片的压力侧或吸力侧的内表面中的至少一个取向，并且构造成遵循转子叶片的压力侧或吸力侧中的一个的外形。接头部分包括在与(多个)成形表面相同的方向上取向的一个或多个线性表面。过渡区域将(多个)成形表面过渡到(多个)线性表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有过渡形状的用于分节段转子叶片的梁结构
本公开总体上涉及风力涡轮，并且更特别地涉及一种用于分节段转子叶片的梁结构，该梁结构具有沿着转子叶片的翼展的过渡横截面形状，以提高可制造性。
技术介绍
风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且在这方面，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及具有带有一个或多个转子叶片的可旋转毂的转子。转子叶片使用已知的翼型件原理来捕获风的动能。转子叶片将动能以旋转能的形式传送，以便使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后，发电机使机械能转换成可部署到公用电网的电能。转子叶片大体上包括典型地使用模制过程来形成的吸力侧壳和压力侧壳，吸力侧壳和压力侧壳在沿着叶片的前缘和后缘的结合线处结合在一起。此外，压力壳和吸力壳是相对轻量的，并且具有并非构造成承受在操作期间施加于转子叶片上的弯曲力矩和其它载荷的结构性质(例如，刚度、抗屈曲性以及强度)。因此，为了提高转子叶片的刚度、抗屈曲性以及强度，典型地使用接合壳半部的内压力侧表面和内吸力侧表面的一个或多个结构构件(例如，相对的翼梁帽，在其之间构造有抗剪腹板)来增强主体壳。这样的结构构件典型地成形(contour)为壳半部的内压力侧表面和内吸力侧表面的形状，以便在结构构件和各个壳半部之间形成牢固的结合。翼梁帽和/或抗剪腹板可由包括但不限于玻璃纤维层压复合物和/或碳纤维层压复合物的多种材料构成。多种转子叶片可被分成两个或更多个节段，并被组装以形成完整的转子叶片。分节段转子叶片的各个节段大体上包括吸力侧壳和压力侧壳以及一个或多个结构构件。这样的节段及其相应的构件典型地在节段之间的接头处组装。虽然将结构构件的形状成形为压力侧壳半部和吸力侧壳半部的形状可在结构构件和壳之间产生合乎期望的结合，但是这样的形状对于旨在将叶片节段联结在一起的结构构件的端部而言可能是不合乎期望的。更特别地，结构构件的弯曲轮廓可导致形成结构构件的端部的复合材料的分层。因此，本公开针对一种用于风力涡轮的分节段转子叶片的梁结构，该梁结构具有沿着转子叶片的翼展的过渡横截面形状，以提高可制造性。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本专利技术而了解。在一个方面，本公开针对一种用于风力涡轮的转子叶片的翼梁组件。翼梁组件包括在第二端部与封闭的第一端部之间延伸的梁结构。梁结构构造成用于联接在转子叶片的壳内。梁结构包括在展向方向上从第二端部延伸的接触部分，并且包括朝向转子叶片的压力侧或吸力侧的内表面中的至少一个取向的一个或多个成形表面。此外，(多个)成形表面构造成遵循转子叶片的压力侧或吸力侧中的一个的外形。梁结构进一步包括在展向方向上从第一端部朝向接触部分延伸的接头部分。接头部分包括在与(多个)成形表面相同的方向上取向的一个或多个线性表面。梁结构包括在接触部分和接头部分之间的过渡区域，该过渡区域将(多个)成形表面过渡到(多个)线性表面。在一个实施例中，接触部分可沿着梁结构的长度的50%或更少延伸。在一个这样的实施例中，过渡区域可延伸梁结构的长度的约30%至约40%。在另一实施例中，(多个)成形表面可包括第一曲率半径，并且过渡区域可包括大于第一曲率半径的第二曲率半径。在额外的实施例中，过渡区域可包括布置在接触部分和接头部分之间的多个曲率半径。此外，多个曲率半径中的各个曲率半径可在接触部分和接头部分之间增加。在一个实施例中，(多个)成形表面可与梁结构一体地形成，或者单独附接到梁结构。在另一实施例中，梁结构的接触部分可进一步包括多个成形表面。多个成形表面可包括朝向转子叶片的吸力侧的内表面取向的第一成形表面和朝向转子叶片的压力侧的内表面取向的第二成形表面。在一个这样的实施例中，梁结构的接头部分可进一步包括多个线性表面。另外，多个线性表面可包括朝向转子叶片的吸力侧的内表面取向的第一线性表面和朝向转子叶片的压力侧的内表面取向的第二线性表面。在一个这样的实施例中，过渡区域可将第一成形表面和第二成形表面过渡成第一线性表面和第二线性表面。在另一这样的实施例中，第一成形表面和第二成形表面可分别形成吸力侧翼梁帽和压力侧翼梁帽的部分。此外，梁结构可进一步包括在吸力侧翼梁帽和压力侧翼梁帽之间延伸的一个或多个抗剪腹板。在额外的实施例中，梁结构可进一步包括一个或多个内块、内层板、外层板或它们的组合。照此，(多个)内块、(多个)内层板或(多个)外层板中的至少一个可被预成型或预制并与梁结构一起铺叠。在又一个方面，本公开针对一种用于风力涡轮的转子叶片。转子叶片包括在相反方向上从弦向接头延伸的第一叶片节段和第二叶片节段。第一叶片节段和第二叶片节段中的各个包括压力侧壳部件、吸力侧壳部件和翼梁组件。第一叶片节段的翼梁组件包括在第二端部与弦向接头处的封闭的第一端部之间延伸的梁结构。另外，梁结构构造成用于联接在转子叶片的壳内。梁结构包括在展向方向上从第二端部延伸的接触部分。接触部分包括朝向压力侧壳部件或吸力侧壳部件的内表面中的至少一个取向的一个或多个成形表面。此外，(多个)成形表面构造成遵循压力侧壳部件或吸力侧壳部件中的一个的外形。梁结构进一步包括在展向方向上从第一端部朝向接触部分延伸的接头部分。接头部分包括在与(多个)成形表面相同的方向上取向的一个或多个线性表面。梁结构进一步包括在接触部分和接头部分之间的过渡区域，该过渡区域将(多个)成形表面过渡到(多个)线性表面。应当理解，转子叶片可进一步包括如本文中所描述的额外的特征中的任何特征。在又一个方面，本公开针对一种形成用于转子叶片的翼梁组件的梁结构的方法。这样的转子叶片包括压力侧壳部件和吸力侧壳部件。该方法包括形成梁结构的接触部分，该接触部分在展向方向上从第二端部延伸。接触部分形成为包括朝向压力侧壳部件或吸力侧壳部件的内表面中的至少一个取向的一个或多个成形表面。此外，(多个)成形表面构造成遵循压力侧壳部件或吸力侧壳部件中的一个的外形。该方法另外包括形成梁结构的接头部分，该接头部分在展向方向上从梁结构的封闭的第一端部朝向接触部分延伸。另外，接头部分形成为包括在与(多个)成形表面相同的方向上取向的一个或多个线性表面。该方法进一步包括在接触部分和接头部分之间形成过渡区域，该过渡区域将(多个)成形表面过渡到(多个)线性表面。该方法的一个步骤包括从接头部分的(多个)线性表面围绕接头部分的第一端部包裹复合层板中的一个或多个，以形成梁结构的封闭端部。该方法进一步包括处理梁结构。应当理解，转子叶片可进一步包括如本文中所描述的额外的特征中的任何特征。在该方法的一个实施例中，形成接触部分和/或过渡区域可包括将接触部分和/或过渡区域铺叠在硬工具中。在这样的实施例中，硬工具可限定(多个)成形表面、过渡区域或两者。在另一实施例中，形成接触部分和/或过渡区域可包括围绕内部工具心轴铺叠接触部分和/或过渡区域。在这样的实施例中，工具心轴可构造成限定(多个)成形表面、过渡区域或两者。参考以下描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮的转子叶片的翼梁组件，所述翼梁组件包括：/n梁结构，其在第二端部与封闭的第一端部之间延伸，所述梁结构构造成用于联接在所述转子叶片的壳内，所述梁结构包括：/n接触部分，其在展向方向上从所述第二端部延伸，并且包括至少一个成形表面，所述至少一个成形表面朝向所述转子叶片的压力侧或吸力侧的内表面中的至少一个取向，所述成形表面构造成遵循所述转子叶片的所述压力侧或所述吸力侧中的一个的外形；/n接头部分，其在所述展向方向上从所述第一端部朝向所述接触部分延伸，所述接头部分包括至少一个线性表面，所述至少一个线性表面在与所述成形表面相同的方向上取向；以及/n过渡区域，其在所述接触部分和所述接头部分之间，所述过渡区域将所述成形表面过渡到所述线性表面。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于风力涡轮的转子叶片的翼梁组件，所述翼梁组件包括：
梁结构，其在第二端部与封闭的第一端部之间延伸，所述梁结构构造成用于联接在所述转子叶片的壳内，所述梁结构包括：
接触部分，其在展向方向上从所述第二端部延伸，并且包括至少一个成形表面，所述至少一个成形表面朝向所述转子叶片的压力侧或吸力侧的内表面中的至少一个取向，所述成形表面构造成遵循所述转子叶片的所述压力侧或所述吸力侧中的一个的外形；
接头部分，其在所述展向方向上从所述第一端部朝向所述接触部分延伸，所述接头部分包括至少一个线性表面，所述至少一个线性表面在与所述成形表面相同的方向上取向；以及
过渡区域，其在所述接触部分和所述接头部分之间，所述过渡区域将所述成形表面过渡到所述线性表面。


2.根据权利要求1所述的翼梁组件，其特征在于，所述接触部分沿着所述梁结构的长度的50%或更少延伸。


3.根据权利要求2所述的翼梁组件，其特征在于，所述过渡区域延伸所述梁结构的所述长度的约30%至约40%。


4.根据权利要求1所述的翼梁组件，其特征在于，所述成形表面包括第一曲率半径，并且所述过渡区域包括大于所述第一曲率半径的第二曲率半径。


5.根据权利要求1所述的翼梁组件，其特征在于，所述过渡区域包括布置在所述接触部分和所述接头部分之间的多个曲率半径，并且其中，所述多个曲率半径中的各个曲率半径在所述接触部分和所述接头部分之间增加。


6.根据权利要求1所述的翼梁组件，其特征在于，所述梁结构的所述接触部分进一步包括多个成形表面，所述多个成形表面包括朝向所述转子叶片的所述吸力侧的所述内表面取向的第一成形表面和朝向所述转子叶片的所述压力侧的所述内表面取向的第二成形表面。


7.根据权利要求6所述的翼梁组件，其特征在于，所述梁结构的所述接头部分进一步包括多个线性表面，所述多个线性表面包括朝向所述转子叶片的所述吸力侧的所述内表面取向的第一线性表面和朝向所述转子叶片的所述压力侧的所述内表面取向的第二线性表面。


8.根据权利要求7所述的翼梁组件，其特征在于，所述过渡区域将所述第一成形表面和所述第二成形表面过渡成所述第一线性表面和所述第二线性表面。


9.根据权利要求7所述的翼梁组件，其特征在于，所述第一成形表面和所述第二成形表面分别形成吸力侧翼梁帽和压力侧翼梁帽的部分，所述梁结构进一步包括在所述吸力侧翼梁帽和所述压力侧翼梁帽之间延伸的至少一个抗剪腹板。


10.根据权利要求1所述的翼梁组件，其特征在于，所述至少一个成形表面与所述梁结构一体地形成，或者单独附接到所述梁结构。


11.根据权利要求1所述的翼梁组件，其特征在于，所述梁结构进一步包括：
一个或多个内块、内层板、外层板或它们的组合，并且其中，至少一个内块、内层板或外层板被预成型或预制并与所述梁结构一起铺叠。


12.一种用于风力涡轮的转子叶片，包括：
第一叶片节段和第二叶片节段，其在相反方向上从弦向接头延伸，所述第一叶片节段和所述第二叶片节段中的各个包括压力侧壳部件、吸力侧壳部件和翼梁组件，其中，所述第一叶片节段的所述翼梁组件包括在第二端部与所述弦向接头处的封闭的第一端部之间延伸的梁结构，所述梁结构构造成用于联接在所述转子叶片的壳内，所述梁结构包括：
接触部分，其在展向方向上从所述第二端部延伸，并且包括至...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·哈斯，陈旭，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US