CN103038500A - 具有桁架连接区域的分段风力涡轮机叶片，以及相关系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有桁架连接区域的分段风力涡轮机叶片，和相关的系统和方法。按照一个特定实施例的风力涡轮机系统包括，具有沿纵向轴线第一位置并具有第一内部承重结构的第一分段的风力涡轮机，非桁架结构元件在所述第一分段，为所述第一内部承重结构承受了至少90%的剪切负载。所述叶片进一步包括，具有沿纵向轴线第二位置并具有第二内部承重结构的第二分段，非桁架结构元件在所述第一分段，为所述第二内部承重结构承受了至少90%的剪切负载。在所述第一和第二分段之间的连接区域包括一个连接所述第一内部承重结构和所述第二内部承重结构的内部承重桁架结构。

Description

具有桁架连接区域的分段风力涡轮机叶片,以及相关系统和方法

对相关申请的交互引用

本申请要求，2010年5月24日提出的申请案号为：61/347,724的待审的美国临时专利申请的优先权，这里通过引用将其公开内容结合于此。

技术领域

本发明大致上涉及具有桁架连接区域的分段风力涡轮机叶片，以及相关的系统和方法。

背景技术

由于化石燃料日益减少以及日益昂贵的提取和处理费用，能源生产商和用户的兴趣对其他形式的能量的兴趣大增。最近再现的这样的能量形式是风能。在具有稳定温和的风力的地理位置，放置大量的风力涡轮机通常能获取风能。现代风力涡轮机通常包括连接到一个或多个由风力驱动的涡轮机叶片的发电机，该发电机绕一垂直轴或水平轴旋转。

一般来说，较大的（如更长的）风力涡轮叶片相比短的叶片能更高效地产生的能量。因此，在风力涡轮机叶片行业总是尽可能制造长的叶片。然而，长的叶片也有些问题。例如，长叶片沉重，因此具有很大的惯性，会减少叶片产生能量的效率，尤其在风力比较低的环境下。另外，长叶片难以制造，在许多情况下也很难运输。因此，需要大的、高效的、质量轻盈的风力涡轮机叶片，并需要用于运输和组装这些叶片适合的方法。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例配置的具有叶片的风力涡轮机系统的局部示意性立体图。

图2是根据本发明的一个实施例配置的风力涡轮机叶片的局部示意性立体图。

图3是图2中所示的风力涡轮机叶片的一个实施例图例，移除和/或透明化所述风力涡轮机叶片的外壳以利于说明。

图4是图2中所示的风力涡轮机叶片的一个实施例的局部分解图。

图5是根据本发明的一个实施例构造的风力涡轮机叶片外壳的一部分的局部示意性横截面图。

图6A-6E是根据本发明的实施例配置的，位于沿风力涡轮机叶片跨距的代表点的肋板的图例。

图7A和7B是根据本发明的一个实施例，在肋板和风力涡轮机叶片外壳之间代表性的连接的图例。

图8A是根据本发明的一个实施例构造的第一风力涡轮机叶片连接区域的局部示意性的立体图。

图8B实质上是沿图8A中8B-8B线的连接区域的一部分的局部示意性的横截面图。

图8C实质上是沿图8A中8C-8C线的桁架部件的局部示意性的横截面图。

图9A是根据本发明的一个实施例配置的第二风力涡轮机叶片连接区域的局部示意性立体图。

图9B是图9A中所示的连接区域的一部分的局部示意性立体图。

图9C是根据本发明的另一个实施例配置的连接区域的一部分的局部示意性立体图。

图10A是根据本发明的一个实施例配置的桁架附件部件的局部示意性的立体图。

图10B是图10A所示的桁架部件的局部示意性分解立体图例。

图10C是根据本发明的另一个实施例配置的桁架部件的局部示意性立体图。

图11A是根据本发明的一个实施例，用于连接的两个翼梁部分的图例。

图11B是根据本发明一个实施例夹紧图11A中所示的两个翼梁部分的图例。

图11C说明了图11B所示的翼梁部分的放大的侧视图。

图11D说明了图11B所示的翼梁部分的典型的注射部位（injectionsites），排气部位(vent sites)和堤坝(dams)。

图11E是图11B所示的翼梁部分相邻层之间的位置的局部示意性俯视图。

图11F是根据本发明的另一个实施例，用于注入粘结剂以链接两个翼梁部分的布置的局部示意图。

具体实施方式

本发明大致上涉及高效的风力涡轮机叶片，包括联接桁架连接区域的分段风力涡轮机叶片，以及相关的制造，组合并使用的系统和方法。众所周知的以及风力涡轮机叶片经常相关的结构和/或过程的若干细节没有列在下述说明中，以避免不必要地模糊本发明的各种实施例的说明。此外，虽然下述说明陈述了几个有代表性的实施例，但其他实施例相比于本节所描述的实施例，可以具有不同的结构或不同的组件。特别是，其他实施例可能有额外的元件和/或缺少一个或多个元件，参照下述图1-图11E中描述的元件。在图1-图11E中，很多元件不是按比例绘制以达到清晰度和/或说明的目的。在一些情况下，个别地用参考号码和字母标记的元件（例如，117a，117b，117c）统称为集合的和/或通用的由参考数字没有字母（例如，117）。

图1是一个整体系统100，其包括根据本发明一个实施例配置的具有叶片110的风力涡轮机103的局部示意性的立体图。风力涡轮机103包括塔架101（在图1中显示了其中的一部分），位于塔架101顶部的壳体或舱体102，以及定位在壳体102内的发电机104。发电机104被连接到设计在壳体102外面的具有轮毂105的轴或主轴。每个叶片110包括使得叶片110连接到轮毂105的轮毂安装部分112，以及从轮毂105沿径向或纵向向外定位的前端111。在图1中所示的实施例中，风力涡轮机103包括连接到水平方向轴的三个叶片。因此，每个叶片110在12点，3点，6点和9点方向之间旋转进行周期性变化负载，因为在每个位置重力影响是不同的。在其他实施例中，风力涡轮机103可以包括连接到一个水平方向轴的其它数量的叶片，或风力涡轮机103可以有一个垂直或其它方向的轴。在这些实施例中的任何实施例中，叶片具有参照图2-图11E的下述具体说明的安排配置的结构。

图2是如上述图1所示的典型的一个叶片110的局部示意性的立体图。叶片110包括多个分段113，例如，第一分段113a，第二分段113b，以及第三分段113c。分段沿翼展向或轴向的轴从轮毂附件部分112延伸到前端部分111。翼展方向轴线如图2所示是轮毂方向H和前端方向T的延伸。叶片110也沿着压力角方向P和吸入方向S的厚度轴（thickness axis）延伸，进一步沿着正向F和反向A的弦向轴方向延伸。叶片110的外表层由包括几个层部分的表层150组成。这些部分包括吸入侧表层151（a suctionside skin），压力侧表层152，前缘侧表层153，以及机翼后缘表层154。叶片110的内部结构，内部结构和表层150之间的连接和相邻分段113之间的连接，参照如下图3-11E的具体描述。

图3出于说明的目的展示了叶片110移除或透明化表层部分以后的视图。在本实施例中，叶片110包括位于113a，113b和113c每个分段的大量肋板160。肋板160连接三个沿着叶片110长度延伸的翼梁116（如图所示第一翼梁116a，第二翼梁116b以及第三翼梁116c）。因此，每个翼梁116包括在第一分段113a的第一翼梁部分，在第二分段113b的第二翼梁部分，以及在第三分段113c的第三翼梁部分。每个分段113也包括相应抗剪腹板117，如图所示第一抗剪腹板117a，第二抗剪腹板117b和第三抗剪腹板117c。在几个相邻部分113的翼梁部分118由两个连接区域114a和114b从一个分段113传输负载到下一个。抗剪腹板117在连接区域114并不连续。相反，在每个连接区域114处的桁架结构140（如图所示第一结构140a和第二桁架结构140b）连接几个相邻分段113，从一个分段113传输抗剪负载到下一个。

图4是图3中所示的叶片110的局部分解图。如图4所示，每个叶片分段113a，113b，113c包括一组相应表层分段。特别是，第一叶片分段113a包括第一吸入侧表层151a，第一压力侧表层152a，第一前缘表层153a以及机翼后缘表层154。机翼后缘表层154仅在特定实施例中延伸超过第一分段113a。因此，第二分段113b包括第二吸入侧表层151b，第二压力侧表层152b和第二前缘表层153b。第三分段113c包括第三吸入侧表层151c，第三压力侧表层152c和第三前缘表层153c。

在组装过程中，每个分段113a，113b和113c的肋板160，抗剪腹板117和翼梁部分118可在现场组装，连接表层附于肋板160和/或翼梁部分118。每个分段113对最终组装来说可作为一个单独单元运输，例如，以2010年5月24日提交的未决PCT专利申请案US10/35957，并通过引用将其内容公开结合于此。在组装现场，几个相邻分段113用位于相应的连接区域114a和114b的第一和第二桁架结构140a和140b连接。桁架结构140a和140b的进一步后述参照图8A-9B。

图5是根据本发明的一个实施例，具有复杂结构的表层150的具有代表性部分的局部示意横截面图。这种结构可以包括一个核心155（例如，轻木芯板）和连接到核心155相对表面的相应的覆盖层156。在特定实施例中，覆盖层156可包括具有横向方向（如+45°）的交替的玻璃纤维层片。在其他实施例中，覆盖层156和/或核心155可以有其他组成成分。

图6A-6E示出了根据本发明的实施例配置，且沿着风力涡轮机叶片长度的翼展方向或纵向方向布置五个具有代表性的肋板160。附加肋板通常位于如图4所示的肋板和/或超过最内或最外面的肋板。图6A出示了朝向叶片中心附件部分112（图4）的第一肋板160a。第一肋板160a包括提供形状以及支持相应前缘表层的前向部分161，但不传输叶片110很大一部分负载。第一肋板160a也可以包括传输叶片更大一部分负载的向后部分162，并直接连接到翼展方向延伸的翼梁116a，116b，116c（图4）。因此，向后部分162可以包括容纳第一翼梁116a的第一翼梁隔离槽163a，容纳第二翼梁116b的第二翼梁隔离槽163b，以及容纳第三隔离槽116c的第三翼梁隔离槽163c。

图6B示出了进一步朝向叶片前段，在第一分段113a的第二肋板160b。因此，第二肋板160b有一个更翼型形状。如上所述，位于一第一肋板160a和第二肋板160b的之间的中间肋板未示出在图6A-6E中。

图6C中示出了位于第一分段113a和第二分段113b之间的第一连接区域114a（图4）的第三肋板160c。因为抗剪腹板117布置第一连接区域114a，所以第三肋板160c不包括单独的向前和向后的部分，但在弦向方向上是连续的。

图6D示出了位于第二分段113b和第三分段113c之间的第二连接区域114b（图4）的第四肋板160d。在该区域中，尽管肋板在图6A-6E中没有按照大小绘制，但是因为叶片具有明显更小的横截面，因此第四肋板160d小于第一至第三肋板160a-160c。此外，翼梁隔离槽163a-163c相对于第四肋板160d的整个大小更大，且隔离地距离更小。

图6E示出了位于叶片的前段附近的第五肋板160e。第五肋板160e包括前于相应的抗剪腹板的向前部分161，后于抗剪腹板的向后部分162，以及容纳上述相应翼梁的翼梁隔离槽163a-163c。

图7A和7B示出了上述的肋板和表层之间的代表性的跨接。例如，图7A是第一肋板160a的一部分的剖视图，基本上沿图6A的线7A-7A。在本实施例中，第一肋板160a位于大到足以在里面容纳一个装置器的叶片的部分处。因此，装置器可以在表层150和从叶片110里面位置相反于第一肋板160a之间安装第一支架型的跨接164a。在特定实施例中，第一肋板164a可包括湿层压板，比如，多层玻璃纤维的层压板固化到位。在其他实施例中，第一跨接164a可以有其他安排。

图7B是图6D所示的第四肋板160d一部分，基本上沿图6D的7D-7D线的一部分的剖视图。沿着叶片跨度这一点，在附上表层时，横截面面积可能不足以使一个安装器放置在叶片110的内部。因此，安装器可以在安装表层150之前应用第二跨接164b。在特定的实施例中，所述第二跨接164b可以包括铺设于第四挡板160d之上且可固化的多层玻璃纤维，以形成一个硬的凸缘。然后表层150可通过粘结剂从外部位置附加到表层150的底面，然后将表层靠在由第二跨接164b形成的凸缘上。

图8A说明了参考图3的上述位于第一连接区域114a的第一桁架结构140a的部分的的局部示意性的立体图。出于说明的目的，在该区域叶片110的几个组成部件（如表层和翼梁）未显示在图8A中。第一桁架结构140a在叶片的第一分段113a和第二分段113b之间提供了连接。因此，第一桁架结构140a可进一步包括连接到第一桁架构件141a末端以及翼梁（未显示在图8A中）的桁架连接构件130（在每个肋板160中显示了三个，第一桁架连接构件130a，第二桁架连接构件130b，以及第三桁架连接构件130c）。桁架连接构件130可以包括凸缘131或方便连接到桁架构件141的其他特征，如通过螺纹紧固件或其他紧固件。横向的第二桁架构件141b在不同肋板160的桁架连接构件130之间对角线延伸。第三桁架构件141c直接连接到抗剪腹板117a，117b，以便传输在第二抗剪腹板117b和第一抗剪腹板117a之间的连接区域114a穿过的剪切负载。每个抗剪腹板117a，117b可以包括一个腹板支承面板115以促进此负载传输，如图8B下述进一步描述。

图8B是基本上沿着图8A8B-8B线的第一桁架结构140a部分的局部示意性横截面图。图8B所示的一个实施例中，第三桁架构件141c由彼此背靠背的两个C-槽道142形成。第一抗剪腹板117a连接到抗剪腹板支承115a（如面板），该抗剪腹板支承115a延伸到两个C-槽道142之外。额外的抗剪腹板支承115b和115c也位于C-槽道142之间。C-槽道142可直接连接到抗剪腹板支承115，例如，通过粘合剂，和/或紧固件。C-槽道142也可通过胶黏剂或其他适合的技术连接到肋板160，如前肋板部分161和后肋板部分162。因此，C-槽道142可夹紧抗剪腹板支承115a-115c，无须直接支撑在抗剪腹板117a上。在一个特定的实施例中，抗剪腹板117a可由复合层压板形成，抗剪腹板支承115a，115c可由铝或其他合适的金属形成。在其他实施例中，这些组件可以有其他组成成份。

远离剪切面板117a，117b的桁架构件141无须夹紧抗剪腹板支承。例如，图8C是基本上沿图8A的8C-8C线，其中一个第一桁架构件141a的局部示意性的横截面图。在本实施例中，第一桁架构件141a包括位于桁架连接构件130a和130c之间的缺口144隔开的两个C-槽道142。因为每个C-槽道142连接到凸缘131（图8A）的相对侧，所以缺口144突出地原理了相应的桁架连接部件130a和130c。C-槽道142可由连接端143或其他支撑加固，以提高桁架构件140的硬度。

图9A是位于第二叶片分段113b和第三叶片分段113c之间的第二连接区域114b的部分的局部示意图。位于该区域的第二桁架结构140b的整体布局中的许多方面是相同的或类似于上述图8A中所示的第一桁架结构140a的描述。某些方面是不同的。例如，叶片110的横截面在本部分中非常薄，因此相对的第一和第二桁架连接构件130a和130b的彼此接近或彼此直接相连，无须第二桁架构件141b（图8A）沿着肋板160延伸。在该部分中相对小而薄的叶片，至少也无需对角线延伸的桁架构件141。

图9B是沿着第二桁架结构140b一部分，包括相关桁架连接部件130a-130c的第二抗剪腹板117b和相关肋板160的局部示意图。如图9B所示，第二抗剪腹板部分117b包括腹板支承面板115，该腹板支承面板在第一和第二桁架连接构件130a和130b的凸缘之上轴向延伸，然而抗剪腹板117b自身在肋板160处结束。因此，腹板支承面板115从抗剪腹板117b传输剪切负载到桁架连接构件130，并通过桁架构件141（图9A）传输到桁架结构140的其余部分。

图9C是根据本发明的另一个实施例配置的有代表性的第二连接区域114b的一部分的局部示意性立体图。出于说明的目的，图9C中未示出第二连接区域114b（例如，桁架构件141a，141b和图9A中所示的附加肋板160）的几个特点。在该实施例的一个方面，第二连接区域114b包括一个额外的第四的抗剪腹板部117d，其位于相邻的肋板160之间。第四抗剪腹板部分117d可以通过粘接固定到第一和第二翼梁116a和116b，和/或通过凸缘和/或其他合适的结构固定到肋板160。当第二连接区域114b包括一个额外的肋板160，它也可以包括一个附加的剪切腹板部分。第二和第三抗剪腹板部分117b和117c可以图9A和9B所述相同的方式连接到第二桁架结构140b中。额外的第四抗剪腹板部分117b可以补充由第二桁架结构140b提供的剪切强度。在参照以上图9A-9C描述的任一实施例中，第二和第三抗剪腹板部分117b和117c，在纵向或跨度方向相对于彼此是不连续的，并且在（横向）厚度和翼弦方向一般是彼此对齐的。抗剪腹板部分之间的不连续性使得属于分段的叶片被作为单独的分段制造和/或装运，然后将之组合。

图10A是有代表性的第三桁架连接构件130c的局部示意性立体图，具有根据本发明的一个实施例配置的元件。图10B是第三桁架连接构件130c的剖视图。在图10A和10B中所示的实施例的一个特定方面，元件包括一个内部元件132，第一外部元件133a，和第二外部元件133b。第一和第二外部元件133a和133b，与内部元件132组合形成凸缘131，桁架构件141（如，第一桁架构件141a，如图9A所示），可以通过连接孔136或其他配置连接到凸缘131。盖134将第一和第二外部元件133a和133b的对立的末端相互固定，围绕第三翼梁116c，116c的一部分如图10A所示。相邻的元件可以通过粘接剂或其它合适的连接装置相连接。通过最初以图10A和图10B中所示的四个独立的构成元件的形式提供的第三桁架连接构件130c，元件可以在翼梁的原位置相互连接，该翼梁的不同元件表面对表面连接到翼梁的不同表面。例如，四个元件的三个（内部元件132，第一和第二外部元件133a和133b）可以面对面地与翼梁的不同面连接。在一个特定的实施例中，孔136在元件组合到翼梁以后被钻孔或以其他方式形成。元件的上述安排因此可以适应厚度，形状，弯曲和/或翼梁的其他特性的变化。桁架连接构件130连接到翼梁，而无须在翼梁上形成孔，凹槽或其他结构上的不连续，否则可能降低翼梁的强度，并要求翼梁做得更大（和更重）。

其他桁架连接构件130（例如，在第一和第二的桁架连接构件130a，130b，如图9B所示）大致上具有相似的配置。例如，图10C是具有代表性的第二桁架连接构件130b的局部示意性立体图，类似上述的第三桁架连接构件130c，包括四个最初单独的元件。这些元件可以包括一个内部元件132，第一和第二外部元件133a和133b，以及一个盖134。如图9B和图10A-10C所示，桁架连接构件130的形状和凸缘131的方向和位置可以是不同的，这取决于桁架连接部件130安装在哪里。

图11A-11E说明了根据本发明的特定实施例用于连接的翼梁部分的代表性的方法。例如，图11A示出了翼梁116，其包括定位连接到第二翼梁部分170b的第一翼梁部分170a。每个翼梁部分170a和170b沿纵向轴线L延伸，具有沿厚度轴TH的厚度尺寸，并沿着宽度轴W横跨于图11A的面板延伸。每个翼梁部分170a和170b可以包括一堆层171（例如，预固化层），其通过跨接元件（bonds）172彼此相连。因此，每个翼梁部分170a和170b的跨接元件172可以在两个横部分组合在一起之前形成和固化。层171的末端可以交错以形成凹槽179和凸起（projections）180，分别与其他翼梁部分相应的凸起180和凹槽179相连。层171的末端是钝的如图11A所示，但在其他实施例中可以是一个主表面或两个主表面上倒角。在一个特定的实施例中，凸起180可以包括分开的压铆螺母柱173，档两个翼梁部分170a和170b互相连接时，相应的凹槽179的墙体连接到压铆螺母柱173。压铆螺母柱173可以在凹槽179中的凸起180之间保持初始的距离，使得粘合剂能放入相邻层之间的缺口176中。该配置也可以用来控制粘合剂层的厚度，该粘合剂层注入在凸起180和相应凹槽179的墙体之间。

接下来参照图11B，两个翼梁部分170a和170b已经如绘制的箭头S所示相向而画，并使用多个夹具175将他们夹紧。在该位置，压铆螺母柱173在第一翼梁部分170a的层171和第二翼梁部分170b的相邻层171之间保持距离。翼梁部分170a和170b其中一个的凸起180的位置，接近其他翼梁部分170a和170b的凹槽179的末端，操作者可以形成注射堤坝（injetion dam）174。注射堤坝174可以使用合适的粘合剂（例如，MA530）形成，并且可以横跨于图11B的面板延伸，覆盖翼梁116的整个宽度。在一个特定的实施例中，操作者可以将注射器喷嘴完全穿过翼梁116的凹槽179到对面，喷嘴如图所示向外垂直于图11B的面板注射粘结剂，以便沿着翼梁116的整个宽度形成堤坝174。当缺口176依然在相邻层171之间时，固化形成堤坝174的粘合剂。缺口176因此横穿翼梁116的整个宽度垂直于图11B的面板延伸。在翼梁116表层的缺口176是永久或暂时地密封，除了位于注射堤坝174附近的通风口。例如，缺口入口可以与相应的固化的粘合剂金属珠密封，并在缺口176填充后保持于翼梁中。在其他实施例中，一个可移动的板件或遮盖可以提供这个功能。

图11C是翼梁116的一部分的放大图，说明了有代表性的注射堤坝174和相关联的通风口V。当缺口176注射粘合剂时，通风口V的位置使得空气从缺口176逃离。图11C中所示的一个实施例的一个方面是，层171的末端有一个双倒角（double chamfer，例如，上和下表面都是倒角或斜面）。在其他实施例中，层171的末端具有不同的形状，例如，只有第一翼梁部分170a的层171的下表面上的倒角，和第二翼梁部分170b的层171上表面的倒角。据预期，这种安排可能会降低倒角末端互相干扰的可能性，和/或减少用于检测接合处可能存在的缺陷的声波或超声波能量的干扰。

图11D示出了翼梁116的图，翼梁116具有根据整个翼梁116的厚度确定的通风孔V和注射部位I。在代表性的操作中，粘接剂被注入到每个注射部位I，并允许空气通过相应的排气口V从相关联的缺口176逸出。

图11E是相邻的层171之间的缺口176的俯视图，其中一个如图11E所示。当操作者177在注射部位I注入粘接剂时，粘接剂177流过缺口176，如前面的粘合剂178表示。粘合剂177可以选择粘度以允许它渗入到缺口176，例如，大约为100厘泊至约100,000厘泊的粘度。在特定的实施方式中，粘接剂的粘度低于80,000厘泊，在其他实施例中，粘度小于30,000厘泊。当粘结剂177进入时，通风口V允许空气从缺口176溢出。因此，整个缺口176可以填满粘接剂177。注射器喷嘴190可以有一个“鸭嘴”形状来创建宽，图11E中所示为注射流。

图11F是用来提供粘合剂到翼梁部分170a和170b之间的接合区域的一个多支管装置的局部示意图。翼梁部分170a和170b连接到两个肋板160之间的区域。图11F沿着翼梁分段170a和170b顶端的厚度轴向下看。多支管191可包括由多个夹具192固定在适当位置，并且可以靠着位于翼梁部170a和170b的边和/或面的一个或多个盖（未显示在图11F）。盖可以限制粘合剂流到接合处。多支管191可通过供给线193供给，并且可以包括一系列的“鸭嘴”状的注射器喷嘴190（如图11E所示的代表性的一个），其布置成垂直于图11G的面板，以便在接合处厚度方向的多个点注射粘结剂。例如，多支管191可以包括与相邻的层171（如图11B中所示）之间的每一个缺口176对齐的喷嘴。

至少一些上述实施例中的特征之一是压铆螺母钉173可以防止预先涂敷的粘合剂被刮掉，因为两个翼梁部分170a和170b是相对的。这样的粘合剂可预先施用，以防有一些相对较小的缺口176同时被密封，和/或以防粘合剂固化缓慢的情况。除此功能外，压铆螺母钉173可以在翼梁部分170a和170b的相邻层171之间保持距离，以便形成厚度均匀的跨接，无论粘合剂是否预先施加或翼梁部分170a和170b的彼此连接后注射。例如，压铆螺母钉173在一个特定实施例中的厚度约为0.030英寸，在其他实施例中有其他尺寸，这取决于在接合处的特定的几何形状。在任何上述实施例中，压铆螺母钉173可以在第一和第二翼梁部分170a和170b之间产生更均匀的跨接，从而增加翼梁116的强度和可靠性。

至少上述实施例中的另一个特征是，它们包括在叶片分段之间连接区域的桁架结构，和叶片分段的长度或显著部分的长度的非桁架结构。在特定的实施方式中，连接在连接区域的叶片分段没有承载桁架结构的剪切负荷。在其他实施例中，叶片分段可以有一些承载桁架结构的剪切负荷，但是由非桁架结构元件承载大部分的剪切负荷。例如，这样的实施例包括非桁架结构构件承载那些分段的至少50％，至少75％，或至少90％的剪切负荷的风力涡轮机系统。上述功能的一个优点是桁架结构的组件（例如，突出的高强度的铝通道）可以是相对昂贵的，因此限制桁架结构应用到叶片特定区域可以降低叶片的成本，并因此增加叶片产生能量的效率。此功能的另一个优点是，在叶片构建过程中的某个点利用的桁架结构的模块化性质，当这种模块化特别有用时，例如，在该领域中连接预制的叶片分段。

从上述可知，可以理解为，本发明的特定实施例为说明目的而描述于此，但在不偏离本发明的基础上作出不同的修改。例如，风力涡轮机叶片可以包括三个以上的分段或在其他实施例中少于三个的分段。与连接区域隔开的位置处的叶片的内部结构可以不同于上述途中所示的结构安排。在其他实施例中，翼梁部分可以使用其他技术连接，例如，在翼梁相邻层之间其他位置注射粘结剂。进一步的实施例如共同未决的PCT申请案US09/66875中所述，通过引用合并于此。

本发明的特定实施例的上下文中描述的某些方面可以在其他实施例中组合或消除。例如，翼梁部分可以形成一个连接区域的一部分，而不一定包括图11A-11E中所示的具体翼梁部分连接安排。此外，特定实施例相关联的优点已在那些实施例上下文中公开，其他实施例也可以展示这些优点，而不是所有实施例都需要一定具有这样的优点以落入本发明的范围内。因此，本发明和相关的技术可以包括此处未明确示出或未描述的其他实施例中。下面的实施例提供了另外的实施例所公开的技术。

Claims (26)

1.一种风力涡轮机系统，包括：

沿纵向轴线延伸的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片包括：

具有沿所述纵向轴线的第一位置，并具有第一内部承重结构的第一分段，非桁架结构元件承载至少90％的位于第一分段的剪切负荷;

具有沿所述纵向轴线的第二位置，并具有第二内部承重结构的第二分段，非桁架结构元件承载至少90％的位于第一份段的剪切负荷；以及

在所述第一和第二分段之间的连接区域，所述连接区域包括连接于所述第一内部承重结构和所述第二内部承重结构之间的一个内部承重桁架结构。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一内部承重结构不包括承重桁架结构，其中所述第二内部桁架结构不包括承重桁架结构。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述第一内部承重结构包括：

多个沿纵向轴线间隔位置的挡边肋板，具有横跨于纵向轴线延伸的个别的肋板；以及

沿纵向轴线延伸并连接到所述肋板的抗剪腹板。

4.如据权利要求1所述的系统，其中所述第一分段包括沿纵向轴线延伸的第一翼梁部分，所述第二分段包括沿纵向轴线延伸的第二翼梁部分，并且其中所述第一和第二翼梁部分在连接区域直接相连。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一和第二翼梁部分由指形接合连接，该指形接合包括在所述第二桁部分凹槽接收从所述第一翼梁部分的凸起。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述桁架结构，包括至少一个肋板和多个连接在至少一个肋板和所述第一和第二分段之间的桁架结构，其中所述桁架构件由一个C形的横截面。

7.如权利要求1所述的系统，其中至少一个所述第一和第二分段，包括多个纵向延伸的翼梁和多个纵向间隔的肋板，具有连接到纵向延伸的翼梁的个别肋板，其中所述桁架结构包括：

多个桁架连接构件，具有未使用各自翼梁，肋板，或翼梁和肋板上的小孔而连接到翼梁，肋板，或肋板和翼梁的个别桁架连接构件，其中个别桁架连接构件包括至少三个面对面连接到翼梁的可组装元件；以及

多个桁架构件，具有连接相应几幅桁架连接构件的个别桁架构件。

8.如权利要求1所述的系统，其中每个所述第一内部承重结构包括一个第一纵向延伸的抗剪腹板，所述第二内部承重结构包括一第二纵向延伸的抗剪腹板，并且所述第一和第二纵向延伸的抗剪腹板在所述连接区域相对于彼此不连续。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述第一和第二抗剪腹板沿纵向轴线相对于彼此是不连续的，并且在厚度方向上横跨于纵向轴线且在弦向方向上横跨于纵向轴线的方向上大致上地彼此对齐。

10.根据权利要求8所述的系统，进一步包括一个位于所述第一和第二纵向延伸的抗剪腹板之间的第三纵向延伸的抗剪腹板，且该第三纵向延伸的抗剪腹板与所述第一和第二纵向延伸的抗剪腹板是不连续的。

11.一种风力涡轮机系统，包括：

沿纵向轴线延伸的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片包括：

具有沿所述纵向轴线的第一位置，并具有第一内部承重结构的第一分段，其非桁架结构元件承载至少90％的在第一分段的剪切负荷，所述第一分段包括一个第一纵向延伸的抗剪腹板，多个第一纵向延伸的翼梁以及多个第一纵向间隔的肋板，具有连接到个别的第一翼梁的个别第一肋板；

具有沿所述纵向轴线的第二位置，并具有第二内部承重结构的第二分段，其非桁架结构元件承载至少90％的在第一份段的剪切负荷，所述第二分段包括一个第二纵向延伸的抗剪腹板，多个第二纵向延伸的翼梁以及多个第二纵向间隔的肋板，具有连接到个别的第二翼梁的个别第二肋板；

在所述第一和第二分段之间的连接区域，所述连接区域包括连接所述第一内部承重结构和第二内部承重结构的内部承重桁架结构，所述连接区域包括：

多个桁架连接构件，具有未使用各自翼梁，肋板，或翼梁和肋板上的小孔而连接到翼梁，肋板，或肋板和翼梁的个别桁架连接构件，其中个别桁架连接构件包括至少三个面对面连接到翼梁的可组装元件；以及

多个桁架构件，具有连接相应几幅桁架连接构件的个别桁架构件。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述第一和第二抗剪腹板沿纵向轴线相对于彼此是不连续的，并且在厚度方向上横跨于纵向轴线且在弦向方向上横跨于纵向轴线的方向上大致上地彼此对齐。

13.如权利要求11所述的系统，进一步包括一个位于所述第一和第二纵向延伸的抗剪腹板之间的第三纵向延伸的抗剪腹板，且该第三纵向延伸的抗剪腹板与所述第一和第二纵向延伸的抗剪腹板是不连续的。

14.一种风力涡轮机系统，包括：

一个风力涡轮机叶片，包括：

多个纵向延伸的翼梁；

多个纵向间隔的肋板，具有连接到所述纵向延伸的翼梁的个别肋板；

多个桁架连接构件，具有未使用各自翼梁，肋板，或翼梁和肋板上的小孔而连接到翼梁，肋板，或肋板和翼梁的个别桁架连接构件，其中个别桁架连接构件包括至少三个面对面连接到翼梁的可组装元件；以及

多个桁架构件，具有连接相应几幅桁架连接构件的个别桁架构件。

15.如权利要求14所述的系统，其中个别桁架连接构件包括一个沿所述翼梁的第一部分环绕延伸且与所述翼梁的所述第一部分面对面连接的第一元件，沿所述翼梁的第二部分环绕延伸且与所述翼梁的所述第二部分面对面连接的第二元件，沿所述翼梁的第三部分环绕延伸且与所述翼梁的所述第三部分面对面连接的第三元件。

16.如权利要求15所述的系统，进一步包括第四元件，其位于所述第一，第二和第三元件中的至少两个的周围，且至少部分包围所述第一，第二和第三元件。

17.如权利要求14所述的系统，其中个别桁架连接部件由金属构成，所述翼梁由复合材料构成。

18.如权利要求14所述的系统，其中所述翼梁和所述桁架连接构件粘合连接。

19.如权利要求14所述的系统，其中两个元件一起形成一个凸缘，且其中至少一个所述桁架构件连接到所述凸缘。

20.一种用于制造风力涡轮机叶片的方法，该风力涡轮机叶片具有一个纵向延伸的翼展方向轴线，横跨于所述翼展方向轴线的弦向轴线，以及横跨于所述弦向轴线和翼展方向轴线的厚度轴，所述方法包括：

层叠多个第一材料层以形成一个纵向延伸的第一翼梁部分，其中个别的第一材料层在不同纵向位置终止以形成多个第一凸起和第一凹槽，个别的第一凸起沿着所述厚度轴与个别的第一凹槽交错；

层叠多个第二材料层以形成一个纵向延伸的第二翼梁部分，其中个别的第二材料层在不同纵向位置终止以形成多个第而凸起和第二凹槽，个别的第二凸起沿着所述厚度周与个别的第二凹槽交错；

所述第一横部分的所述第一凸起接入所述第二翼梁部分的相应的第二凹槽，所述第二横部分的所述第二凸起接入所述第一横部分的相应的第一凹槽；以及

通过注入粘结材料到所述第一材料层和所述第二材料层之间的缺口来填固定所述第一凸起到所述第二凹槽并固定所述第二凸起到所述第一凹槽。

21.如权利要求20所述的方法，进一步包括，在注入所述粘结材料之前，通过在凹槽处形成堤坝，至少部分阻塞在凹槽处的粘结剂流。

22.如权利要求20所述的方法，进一步包括，在所述第一材料层和所述第二材料层之间沿着翼展方向轴线使得粘结剂流向凹槽。

23.如权利要求20所述的方法，进一步包括，远离至少一个所述第一材料层形成压铆螺母柱，其中接入所述第一凸起包括将所述第一材料层的压铆螺母柱接入第二材料层，其中注入所述粘结剂包括注入所述粘结剂流入所述第一和第二材料层之间的压铆螺母柱。

24.如权利要求20所述的方法，其中层叠多个第一材料层包括层叠多个第一复合材料层，其中层叠多个第二材料层包括层叠多个第二复合材料。

25.如权利要求20所述的方法，其中层叠多个第一材料层包括层叠多个第一预固化的复合材料层，其中层叠多个第二材料层包括层叠多个第二预固化的复合材料。

26.如权利要求20所述的方法，其中层叠多个第一材料层包括层叠多个第一拉挤成型的复合材料层，其中层叠多个第二材料层包括层叠多个第二拉挤成型的复合材料。

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