在变化的材料组合之间具有改进的过渡的连结式风力涡轮转子叶片制造技术

一种连结风力涡轮的转子叶片的第一叶片构件和第二叶片构件的方法包括将第一叶片构件和第二叶片构件在对接部处布置在一起。第一叶片构件和第二叶片构件由具有不同刚度的不同材料形成。方法还包括在叶片构件的对接部处提供至少一个间隙。此外，方法包括通过利用至少一种填料材料至少部分地填充间隙来将叶片构件装固在一起。此外，方法包括经由浸渍过程将叶片构件进一步装固在一起，其中，在浸渍过程期间，附加的填料材料进一步填充间隙或者至少覆盖至少一种填料材料的部分。另外，方法包括允许(多种)填料材料固化。因此，在固化时，(多种)填料材料构造成在叶片构件的不同材料之间使载荷平滑地过渡，由此限制对接部处的相关应力。关应力。关应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在变化的材料组合之间具有改进的过渡的连结式风力涡轮转子叶片


[0001]本公开大体上涉及风力涡轮，并且更具体地，涉及用于风力涡轮的连结式转子叶片，该连结式转子叶片沿着其翼展在变化的材料组合之间具有改进的过渡。

技术介绍

[0002]风力被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮在这方面获得越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱，以及转子，该转子具有带一个或多个转子叶片的可旋转毂。转子叶片使用已知的翼型原理来捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传输动能，以便使轴转动，该轴将转子叶片联接于齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接地联接于发电机。发电机接着将机械能转换为电能，该电能可部署至公用电网。
[0003]转子叶片大体上包括典型地使用模制过程形成的吸入侧壳体和压力侧壳体，它们在沿着叶片的前缘和后缘的联结线处联结在一起。此外，压力壳体和吸入壳体为相对轻质的，并且具有结构特性(例如，刚度、抗屈曲性以及强度)，该结构特性不构造成耐受在操作期间施加在转子叶片上的挠矩和其它载荷。因此，为了增加转子叶片的刚度、抗屈曲性以及强度，本体壳体典型地使用一个或多个结构构件(例如，具有构造在其间的抗剪腹板的相对的翼梁帽)来增强，该一个或多个结构构件接合壳体半部的内部压力侧表面和内部吸入侧表面。翼梁帽和/或抗剪腹板可由各种材料构成，该各种材料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。
[0004]近年来，用于风力发电的风力涡轮在大小方面增加，以实现发电效率的提高并增加发电量。连同用于风力发电的风力涡轮的大小的增加，风力涡轮转子叶片在大小方面也增加。就此而言，各种困难(诸如整体制造的困难和运输困难)可在风力涡轮转子叶片中出现。
[0005]用于降低与预成型、运输和竖立风力涡轮(其具有大小增加的转子叶片)相关联的复杂性和成本的一种已知策略是以叶片节段制造转子叶片。在例如独立的叶片节段运输到现场之后，叶片节段可接着组装成形成转子叶片。然而，用于将叶片节段连接在一起的已知连结部设计并非没有问题。例如，多个叶片节段之间的连结部的承载构件内的应力为模块化转子叶片的必须考虑的限制因素。更具体而言，应力经常集中在不相似特性的至少两种材料的对接部处。
[0006]因此，本领域不断地寻求用于风力涡轮的新且改进的连结式转子叶片。因此，本公开涉及用于风力涡轮的连结式转子叶片，其在不相似特性的多种材料的对接部处具有载荷的较平滑过渡。

技术实现思路

[0007]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者
可通过本专利技术的实践学习。
[0008]在一个方面中，本公开涉及一种连结风力涡轮的转子叶片的第一叶片构件和第二叶片构件的方法。方法包括将第一叶片构件和第二叶片构件在对接部处布置在一起。第一叶片构件和第二叶片构件由具有不同刚度的不同材料形成。方法还包括在在第一叶片构件和第二叶片构件的对接部处提供至少一个间隙。此外，方法包括通过利用至少一种填料材料至少部分地填充间隙来将叶片构件装固在一起。此外，方法包括经由浸渍过程将叶片构件进一步装固在一起，其中，在浸渍过程期间，附加的填料材料进一步填充间隙或者至少覆盖至少一种填料材料的部分。另外，方法包括允许填料材料固化。因此，在固化时，填料材料构造成在叶片构件的不同材料之间使载荷平滑地过渡，由此限制对接部处的相关应力。
[0009]在实施例中，(多种)填料材料的模量小于不同复合材料中的一个的大约90％，并且大于不同复合材料中的另一个的大约10％。在另一个实施例中，间隙的宽度在第一叶片构件和第二叶片构件中的一个的厚度的大约5％和大约25％之间。在另外的实施例中，第一填料材料可包括粘合剂，并且第二填料材料可为树脂材料。此外，在实施例中，浸渍过程可包括真空浸渍、树脂传递模制，或任何其它合适的浸渍过程。如本文中使用的，模量优选地指弹性模量。材料(例如，填料材料，或第一叶片构件和第二叶片构件的材料)的弹性模量可例如使用拉伸或压缩测试、弯曲测试或固有频率振动测试来确定。
[0010]在附加的实施例中，在第一叶片构件和第二叶片构件的对接部处提供(多个)间隙可包括：将一个或多个特征形成到第一叶片构件或第二叶片构件中的至少一个中，使得当第一叶片构件和第二叶片构件布置在一起时，一个或多个特征形成(多个)间隙。在此类实施例中，(多个)特征可包括凹槽、凹处、突起、倒角、圆角或它们的组合中的至少一个。
[0011]在另一个实施例中，在第一叶片构件和第二叶片构件的对接部处提供(多个)间隙可包括：从第一叶片构件或第二叶片构件中的至少一个移除材料的部分，以便在对接部处产生(多个)间隙。
[0012]在另外的实施例中，具有不同刚度的不同材料可包括不同树脂材料、不同金属材料、不同纤维材料、不同纤维方位和/或它们的组合。在此类实施例中，不同树脂材料可包括热固性树脂或热塑性树脂。在另外的实施例中，不同纤维材料可包括玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或它们的组合。
[0013]在附加的实施例中，第一叶片构件和第二叶片构件可包括叶片节段、叶片壳体、销接头、翼梁帽、抗剪腹板、内部支承结构、接收区段，或它们的组合。
[0014]在另一方面中，本公开涉及一种用于风力涡轮的连结式转子叶片。转子叶片包括由第一复合材料组合形成的第一叶片构件和由第二复合材料组合形成的第二叶片构件。第一叶片构件和第二叶片构件在对接部处装固在一起，该对接部包括第一叶片构件和第二叶片构件之间的至少一个间隙。第一复合材料组合和第二复合材料组合由具有不同刚度的不同复合材料形成。转子叶片还包括至少一种填料材料，其填充第一叶片构件和第二叶片构件之间的至少一个间隙，以便在第一叶片构件和第二叶片构件的不同复合材料组合之间使载荷平滑地过渡，由此限制对接部处的相关应力，至少一种填料材料具有不同复合材料之间的模量。换句话说，填料材料的模量具有模量，该模量具有位于所述两种不同复合材料的模量之间的值，或者等同地，填料材料具有模量，该模量具有比第一叶片构件和第二叶片构件的复合材料中的一个的模量的值高且比第一叶片构件和第二叶片构件的复合材料中的
另一个的模量的值低的值。应当理解，转子叶片还可包括本文中描述的附加特征中的任何。
[0015]在又一方面中，本公开涉及一种连结风力涡轮的转子叶片的第一叶片构件和第二叶片构件的方法。方法包括将第一叶片构件和第二叶片构件在对接部处布置在一起。第一叶片构件和第二叶片构件由具有不同刚度的不同材料形成。对接部包括至少一个间隙。因此，方法还包括在至少一个间隙中提供填料材料，以便填充至少一个间隙并且将第一叶片构件和第二叶片构件连结在一起，其中至少一种填料材料的模量小于不同复合材料中的一个的大约90％，并且大于不同复合材料中的另一个的大约10％。此外，方法包括使用树脂材料来将第一叶片构件和第二叶片构件浸渍在一起。此外，方法包括允许粘合剂和树脂材料固化，其中，在固化时，粘合剂材料构造成在第一叶片构件和第二叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种连结风力涡轮的转子叶片的第一叶片构件和第二叶片构件的方法，所述方法包括：将所述第一叶片构件和所述第二叶片构件在对接部处布置在一起，所述第一叶片构件和所述第二叶片构件由具有不同刚度的不同材料形成；在所述第一叶片构件和所述第二叶片构件的所述对接部处提供至少一个间隙；通过利用至少一种填料材料至少部分地填充所述对接部处的所述至少一个间隙，将所述第一叶片构件和所述第二叶片构件装固在一起；经由浸渍过程将所述第一叶片构件和所述第二叶片构件进一步装固在一起，其中，在所述浸渍过程期间，附加的填料材料进一步填充所述对接部处的所述至少一个间隙或者至少覆盖所述至少一种填料材料的部分；以及允许所述至少一种填料材料固化，其中，在固化时，所述至少一种填料材料构造成在所述第一叶片构件和所述第二叶片构件的所述不同材料之间使载荷平滑地过渡，由此限制所述对接部处的相关应力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种填料材料的模量小于所述不同复合材料中的一个的大约90％，并且大于所述不同复合材料中的另一个的大约10％。3.根据权利要求1
‑
2所述的方法，其中，所述至少一个间隙的宽度在所述第一叶片构件和所述第二叶片构件中的一个的厚度的大约5％和大约25％之间。4.根据前述权利要求中的任何所述的方法，其中，所述第一填料材料包括粘合剂，并且所述第二填料材料为树脂材料。5.根据前述权利要求中的任何所述的方法，其中，所述浸渍过程包括真空浸渍或树脂传递模制中的至少一种。6.根据前述权利要求中的任何所述的方法，其中，在所述第一叶片构件和所述第二叶片构件的所述对接部处提供所述至少一个间隙还包括：将一个或多个特征形成到所述第一叶片构件或所述第二叶片构件中的至少一个中，使得当所述第一叶片构件和所述第二叶片构件布置在一起时，所述一个或多个特征形成所述至少一个间隙。7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述一个或多个特征包括凹槽、凹处、突起、倒角、圆角或它们的组合中的至少一个。8.根据前述权利要求中的任何所述的方法，其中，在所述第一叶片构件和所述第二叶片构件的所述对接部处提供所述至少一个间隙还包括：从所述第一叶片构件或所述第二叶片构件中的至少一个移除材料的部分，以便在所述对接部处产生间隙。9.根据前述权利要求中的任何所述的方法，其中，具有不同刚度的所述不同材料包括不同树脂材料、不同金属材料、不同纤维材料、不同纤维方位和/或它们的组合中的至少一个，所述不同树脂材料包括热固性树脂或热塑性树脂中的至少一种，所述不同纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或它们的组合中的至少一种。10.根据前述权利要求中的任何所述的方法，其中，所述第一叶片构件和所述第二叶片构件包括叶片节段、叶片壳体、销接头、翼梁帽、抗剪腹板、内部支承结构、接收区段，或它们
的组合中的至少一个。11.一种用于风力涡轮的连结式转子叶片，其包括：第一叶片构件，其由第一复合材料组合形成；第二叶片构件，其由第二复合材料组合形成，所述第一叶片构件和所述第二叶片构件在对接部处装固在一起，所述对接部包括所述第一叶片构件和所述第二叶片构件之间的至少一个间隙，所述第一复合材料组合和所述第二复合材料组合由具有不同刚度的不同复合材料形成；以及至少一种填料...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：LM风力发电公司，
类型：发明
国别省市：