具有抗屈曲翼梁帽的风力涡轮机叶片制造技术

一种风力涡轮机叶片，包括壳体、碳纤维增强吸力侧翼梁帽、碳纤维增强压力侧翼梁帽、连接到翼梁帽的至少第一抗剪腹板、一个或多个吸力侧屈曲增强件元件和一个或多个压力侧屈曲增强件元件，该一个或多个吸力侧屈曲增强件元件各自由不同于吸力侧翼梁帽的材料形成并且定位在吸力侧翼梁帽的内部表面上并且定位在距第一抗剪腹板的吸力侧端部一距离处，该一个或多个压力侧屈曲增强件元件各自由不同于压力侧翼梁帽的材料形成并且定位在压力侧翼梁帽的内部表面上并且定位在距第一抗剪腹板的压力侧端部一距离处。压力侧端部一距离处。压力侧端部一距离处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有抗屈曲翼梁帽的风力涡轮机叶片


[0001]本公开涉及风力涡轮机叶片和制造这种风力涡轮机叶片的方法。

技术介绍

[0002]风动力提供清洁和环境友好的能量源。风力涡轮机通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个风力涡轮机叶片。风力涡轮机叶片使用已知的翼型原理捕获风动能。
[0003]风力涡轮机叶片通常通过由嵌入固化的树脂中的编织织物或纤维的层形成两个壳体部分或壳体半部来制造。翼梁帽或主层压体形成主负荷承载构件并且放置或集成在壳体半部中并且可以与抗剪腹板或翼梁桁杆组合以形成结构支撑构件。翼梁帽或主层压体可以接合到壳体的吸力半部和压力半部的内部或集成在壳体的吸力半部和压力半部的内部内。
[0004]常规地用玻璃纤维来增强翼梁帽。然而，随着叶片已经在长度方面增加，这种常规翼梁帽的重量显著地增加。为了减小主负荷承载构件的重量，增加地使用碳纤维，尤其是在翼梁帽中。碳纤维典型地比其他纤维材料更强并且因此翼梁帽能够被制造得较薄和较轻。虽然这具有数个优点，但缺点是翼梁帽中的纤维(尤其是远离抗剪腹板)更易于屈曲。
[0005]虽然在本领域中已经尝试解决该问题，但这些尝试典型地受到复杂的翼梁帽设计和/或复杂的制造的影响。

技术实现思路

[0006]在该背景下，可以将在确保叶片相对简单并且成本有效的同时提供具有较不易于屈曲的碳纤维翼梁帽的风力涡轮机叶片看作本公开的目标。
[0007]本公开的另一目标是提供制造这种风力涡轮机叶片的成本有效并且简单的方法。
[0008]这些目标中的一个或多个可以通过如在下面描述的本公开的方面来满足。
[0009]本公开的第一方面涉及一种风力涡轮机叶片，其沿着纵向轴线从根部延伸到末梢，风力涡轮机叶片包括根部区域和具有末梢的翼型区域，风力涡轮机叶片包括在前边缘和后边缘之间延伸的弦线，风力涡轮机叶片包括：
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壳体，其提供风力涡轮机叶片的空气动力学翼型形状并且包括压力侧和吸力侧；以及
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多个翼梁构件，其沿着纵向轴线延伸并且提供风力涡轮机叶片的主弯曲刚度，并且包括：o碳纤维增强吸力侧翼梁帽，其邻近于壳体的吸力侧布置并且具有面向壳体的内部的内部表面；o碳纤维增强压力侧翼梁帽，其邻近于壳体的压力侧布置并且具有面向壳体的内部的内部表面；o至少第一抗剪腹板，其具有连接到吸力侧翼梁帽的内部表面的吸力侧端部和连接到压力侧翼梁帽的内部表面的压力侧端部；其中多个翼梁构件进一步包括：
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一个或多个吸力侧屈曲增强件元件，其各自由不同于吸力侧翼梁帽的材料形成并且定位在吸力侧翼梁帽的内部表面上并且定位在距第一抗剪腹板的吸力侧端部一距离处，以及
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一个或多个压力侧屈曲增强件元件，其各自由不同于压力侧翼梁帽的材料形成并且定位在压力侧翼梁帽的内部表面上并且定位在距第一抗剪腹板的压力侧端部一距离处。
[0010]这可以提供在确保简单且成本有效的翼梁帽布置方式的同时减小吸力侧翼梁帽和压力侧翼梁帽中的纤维屈曲的风险的优点。
[0011]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件可以包括沿着纵向轴线延伸的纵向边缘，纵向边缘可以是渐缩的。
[0012]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件可以包括沿着风力涡轮机叶片的弦延伸的弦向边缘，弦向边缘可以是渐缩的。
[0013]另外或可替代地，一个或多个吸力侧屈曲增强件元件中的每个的厚度可以是吸力侧翼梁帽的厚度的至少50％。
[0014]另外或可替代地，一个或多个压力侧屈曲增强件元件中的每个的厚度可以是压力侧翼梁帽的厚度的至少50％。
[0015]这可以进一步减小翼梁帽中的纤维屈曲的风险。
[0016]如果翼梁帽的材料在固化之前是相对柔性的，例如如果使用未固化纤维材料的片层以用于翼梁帽，并且屈曲增强件元件的材料是相对非柔性的，例如如果使用预固化纤维材料，则使用加压制造技术(例如真空辅助树脂转移或压热器)在制造期间可能出现问题，这是因为屈曲增强件元件的端部在其灌注和固化期间可能印刻到翼梁帽材料中，并且因此具有在翼梁帽材料中形成缺陷的风险。
[0017]为了减轻该风险，吸力侧翼梁帽和压力侧翼梁帽可以各自包括一个或多个碳纤维增强预固化元件，例如碳纤维拉挤件。
[0018]使用预固化材料用于翼梁帽减小该风险，这是因为预固化翼梁帽材料抵抗印刻。
[0019]另外或可替代地，第一抗剪腹板的吸力侧端部可以连接到吸力侧翼梁帽的中间，和/或第一抗剪腹板的压力侧端部可以连接到压力侧翼梁帽的中间。
[0020]另外或可替代地，吸力侧屈曲增强件元件可以数量为至少两个，并且第一吸力侧屈曲增强件元件可以布置在第一抗剪腹板的吸力侧端部和风力涡轮机叶片的前边缘之间，并且第二吸力侧屈曲增强件元件可以布置在第一抗剪腹板的吸力侧端部和风力涡轮机叶片的后边缘之间。
[0021]另外或可替代地，压力侧屈曲增强件元件可以数量为至少两个，并且第一压力侧屈曲增强件元件可以布置在第一抗剪腹板的压力侧端部和风力涡轮机叶片的前边缘之间，并且第二压力侧屈曲增强件元件可以布置在第一抗剪腹板的压力侧端部和风力涡轮机叶片的后边缘之间。
[0022]另外或可替代地，多个翼梁构件可以包括第二抗剪腹板，该第二抗剪腹板具有连接到吸力侧翼梁帽的内部表面的吸力侧端部和连接到压力侧翼梁帽的内部表面的压力侧端部。一个或多个吸力侧屈曲增强件可以各自布置在第一抗剪腹板的吸力侧端部和第二抗剪腹板的吸力侧端部之间。一个或多个压力侧屈曲增强件可以各自布置在第一抗剪腹板的压力侧端部和第二抗剪腹板的压力侧端部之间。
[0023]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件可以具有与相应的翼梁帽的根部端部间隔
开的根部端部，和与相应的翼梁帽的末梢端部间隔开的末梢端部。
[0024]这可以节约材料并且因此减小叶片的重量。
[0025]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件的根部端部和/或末梢端部间隔开达叶片的长度的至少5％、10％、15％或20％。
[0026]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件可以与根部区域间隔开，优选地与根部区域与翼型区域之间的风力涡轮机叶片的肩部间隔开。
[0027]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件可以与风力涡轮机叶片的末梢间隔开，优选地与风力涡轮机叶片的末梢端部间隔开叶片长度的至少10％、20％或30％。
[0028]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件可以由至少一个覆盖层覆盖，优选地每个覆盖层是纤维层，例如双轴纤维层。
[0029]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件可以是包括夹在在蒙皮之间的芯部材料的夹层结构复合物，芯部材料可以是轻木或泡沫。面向叶片的内部的蒙皮可以由(一个或多个)覆盖层提供，并且面向叶片的外部的蒙皮可以由翼梁帽或在翼梁帽和芯部材料之间的中间层提供。
[0030]另外或可替代地，每个屈曲增强件元件包括玻璃纤维材料或基本上由玻璃纤维材料组成，该玻璃纤维材料优选地是预模制玻璃纤维材料，诸如玻璃纤维拉挤件，或玻璃纤维层压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风力涡轮机叶片，其沿着纵向轴线从根部延伸到末梢，所述风力涡轮机叶片包括根部区域和具有所述末梢的翼型区域，所述风力涡轮机叶片包括在前边缘和后边缘之间延伸的弦线，所述风力涡轮机叶片包括：
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壳体，其提供所述风力涡轮机叶片的空气动力学翼型形状并且包括压力侧和吸力侧；以及
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多个翼梁构件，其沿着所述纵向轴线延伸并且提供所述风力涡轮机叶片的主弯曲刚度，并且包括：o碳纤维增强吸力侧翼梁帽，其邻近于所述壳体的所述吸力侧布置并且具有面向所述壳体的内部的内部表面；o碳纤维增强压力侧翼梁帽，其邻近于所述壳体的所述压力侧布置并且具有面向所述壳体的所述内部的内部表面；o至少第一抗剪腹板，其具有连接到所述吸力侧翼梁帽的所述内部表面的吸力侧端部和连接到所述压力侧翼梁帽的所述内部表面的压力侧端部；其中所述多个翼梁构件进一步包括：
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一个或多个吸力侧屈曲增强件元件，其各自由不同于所述吸力侧翼梁帽的材料形成并且定位在所述吸力侧翼梁帽的所述内部表面上并且定位在距所述第一抗剪腹板的所述吸力侧端部一距离处，以及
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一个或多个压力侧屈曲增强件元件，其各自由不同于所述压力侧翼梁帽的材料形成并且定位在所述压力侧翼梁帽的所述内部表面上并且定位在距所述第一抗剪腹板的所述压力侧端部一距离处。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中所述一个或多个吸力侧屈曲增强件元件中的每个的厚度是所述吸力侧翼梁帽的厚度的至少50％，和/或其中所述一个或多个压力侧屈曲增强件元件中的每个的厚度是所述压力侧翼梁帽的厚度的至少50％。3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述吸力侧翼梁帽和所述压力侧翼梁帽各自包括一个或多个碳纤维增强预固化元件，例如碳纤维拉挤件。4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述第一抗剪腹板的所述吸力侧端部连接到所述吸力侧翼梁帽的中间和/或所述第一抗剪腹板的所述压力侧端部连接到所述压力侧翼梁帽的中间。5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述吸力侧屈曲增强件元件数量为至少两个，并且第一吸力侧屈曲增强件元件布置在所述第一抗剪腹板的所述吸力侧端部和所述风力涡轮机叶片的所述前边缘之间，并且第二吸力侧屈曲增强件元件布置在所述第一抗剪腹板的所述吸力侧端部和所述风力涡轮机叶片的所述后边缘之间，和/或其中所述压力侧屈曲增强件元件数量为至少两个，并且第一压力侧屈曲增强件元件布置在所述第一抗剪腹板的所述压力侧端部和所述风力涡轮机叶片的所述前边缘之间，并且第二压力侧屈曲增强件元件布置在所述第一抗剪腹板的所述压力侧端部和所述风力涡轮机叶片的所述后边缘之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中所述多个翼梁构件包括第二抗剪腹板，所述第二抗剪腹板具有连接到所述吸力侧翼梁帽的所述内部表面的吸力侧端部和连接到所述压力侧翼梁帽的所述内部表面的压力侧端部，并且其中所述一个或多个吸力侧屈曲增强件中的每个布置在所述第一抗剪腹板的所述吸力侧端部和所述第二抗剪腹板的所述吸力侧端部之间，和...

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