CN103180606B - 风力涡轮机的叶片 - Google Patents

Abstract

用于风力涡轮机的叶片，包括叶片根部部分，所述叶片根部部分限定环形安装面以连接至风力涡轮机的毂或延伸器，并且包括多个设有内部衬套的第一孔，其中，至少一个第一内部衬套包括至少一个第一固定部件，并且至少一个第二内部衬套包括至少一个第二固定部件，所述第一衬套和第二衬套位于或靠近环形安装面的大体上相对的位置，其中，所述第一和第二固定部件能接纳将第一固定部件和第二固定部件相连接的连接装置。

Description

风力涡轮机的叶片

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机的叶片。本发明还涉及一种减小风力涡轮机叶片变形的方法。

背景技术

风力涡轮机中的叶片典型地在叶片根部部分处直接地或通过延伸器附装至转子毂。

风力涡轮机中的叶片典型地由复合材料制成：增强纤维可以借助树脂彼此粘合，并且随后被固化以结成一体。不同种类的纤维（例如，玻璃纤维，碳纤维，它们的组合）和树脂（例如，环氧树脂）可以以不同的形式（例如，预浸材料，纤维板）使用。这些复合材料可以不具有用来提供可靠固定机构的结构完整性，例如螺栓可以直接插入到所述可靠固定机构中。因此，已知风力涡轮机叶片包括金属插入件或衬套，所述金属插入件或衬套沿着与叶片的纵向轴线平行的方向嵌入叶片根部中。螺柱、螺栓或杆可以与这些衬套结合使用以实现毂或延伸器与叶片之间的可靠连接。

风力涡轮机的叶片的制造过程大体上可以包括第一步骤和第二步骤，所述第一步骤是模制和固化两个独立的、由复合材料制成的叶片半部分，所述第二步骤是将这两个叶片半部分从模具中去除，并且将它们连接在一起。或者，可以在单个模制步骤中制造完整的叶片。一旦叶片已经制造，则叶片会在风力涡轮机最终安装之前保持储存。典型地，所述储存可以持续从一个月到一年。

虽然为了减小叶片的重量，叶片由复合材料制成，但是重要的是考虑到以下事实，即，由复合物制成的完成的叶片仍然具有相当大的重量。

因此，由上述储存时间引起的问题是叶片根部部分会由于整个叶片的重量而在储存位置中变形（见图1）。

图1示意性地示出在储存位置中的风力涡轮机的叶片。箭头A显示出了作用于叶片根部11的重力，该重力会导致叶片根部安装面111变形。

图1中叶片的定向只是若干可能的储存位置之一。理想的储存位置可以取决于叶片的长度、叶片的形状、叶片的曲率以及叶片的其他设计参数。

与上述问题相关的另一个问题源于加快叶片制造处理。叶片或者叶片半部分常常在固化处理没有完全完成之前被从模具中取出。树脂因而可能仍然部分柔软，叶片也就因此更容易在自身的重量下变形。

实际上，叶片根部的变形会在毂处导致更加易损坏的附装。叶片的附装孔会与毂或者延伸器的附装孔不完全对准，而且用于将叶片连接到毂的螺柱或者螺柱不能完全置于其孔的中心。因而，在操作中，它们会经受横向载荷，可能会缩短它们的寿命和叶片的寿命。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服上述缺点中的某些缺点。

在第一方面中，本发明提供一种包括叶片根部部分的用于风力涡轮机的叶片，所述叶片根部部分限定用于连接到风力涡轮机的毂或延伸器的环形安装面，所述叶片根部部分包括多个设有内部衬套的第一孔，其中至少一个第一内部衬套可以包括至少一个第一固定部件，并且至少一个第二内部衬套可以包括至少一个第二固定部件。第一衬套和第二衬套可以位于或者靠近环形安装面的大体上相对的位置上，其中，所述第一固定部件和第二固定部件能接纳连接第一固定部件和第二固定部件的连接装置。

在本发明的这一方面，当连接装置被紧固到位于大体上相对位置的至少两个内部衬套的固定部件上时，张力会作用在所述大体上相对的衬套之间。因而，所述张力可以停止当叶片处于储存位置上时由于叶片的重量而导致的叶片根部的环形安装面向外变形。因而大体上相对的衬套之间可以保持一个合适的距离，使得用于将叶片连接到毂的螺柱或螺柱能够位于带有这些衬套的孔的中心。因而，这些螺柱或螺柱的寿命可以延长。

在某些实施例中，连接装置可以包括用于调整连接第一固定部件和第二固定部件的连接装置的张力的张力调节装置。在这些实施例中，叶片两侧之间的张力能够得到更精确的控制。而且，叶片两侧之间的张力可以根据环境会随时间变化。

而且，在这一方面中，某些实施例会包括多个连接装置，所述连接装置被设置成每一个连接装置将至少一个第一衬套的至少一个第一固定部件和至少一个第二衬套的至少一个第二固定部件相连接，第二衬套可以设置成位于或靠近与对应的第一衬套大体上相对的位置。

某些实施例可以包括一个或者多个连接装置，所述连接装置相对于在储存位置的叶片设置在大体上水平的方向上。在这些实施例中，张力可以沿最关键的方向施加以避免变形。

在另一方面中，本发明提供了一种风力涡轮机转子，其包括毂和至少一个大体上如上所述的叶片。在某些实施例中，所述风力涡轮机转子还可以包括延伸器。

又一方面，本发明提供了一种减少大体上如上所述的叶片的叶片根部的变形的方法，该方法包括以下步骤，即，用连接装置将至少一个第一固定部件和一个第二固定部件相连接。

在某些实施例中，用连接装置将至少一个第一固定部件和一个第二固定部件相连接的步骤基本直接在叶片制造后完成。

当两个叶片半部分（或者一个叶片）在固化处理完成之前从模具中取出时，如前面描述的，通过用连接装置紧固设置在叶片根部部分的两个大体上相对的衬套中的两个大体上相对的固定部件，能够使在叶片自身重量下的变形最小化。

在某些实施例中，当叶片在储存位置时，连接装置可以设置在位于大体上直径地相对的位置上的至少一个第一固定部件和一个第二固定部件之间，并且固定部件设置成使得当叶片处于储存位置时，一个或者多个连接装置可以设置成在大体上水平的方向上。

在某些实施例中，在已经执行了用连接装置将至少一个第一固定部件和第二固定部件相连接的步骤之后，所述连接装置中的的张力可以被调整从而保持包括所述至少一个第一固定部件和第二固定部件的大体上相对的衬套之间合适的距离。

本发明的实施例的额外目的、优点和特征将在本领域的技术人员审阅说明书时变得明显，或可以通过实践本发明而被认识。

附图说明

本发明的具体实施例将在下文中参照附图以非限制性示例的方式说明，其中：

图1示出了在储存位置中的风力涡轮机的叶片；

图2示出根据第一实施例将风力涡轮机的叶片附装到风力涡轮机的毂或延伸器上的剖视图；

图3a至3b示出根据本发明其它实施例的内部衬套的剖视图，该内部衬套具有多个用于接纳连接装置的固定部件；

图4a至4e示意性地示出本发明的其它实施例。

具体实施方式

将在下文中参照附图以非限制性示例的方式说明本发明的具体实施例，其中：

图2示出叶片在叶片根部部分11处的附装的纵向剖视图，叶片根部部分11连接至风力涡轮机的毂或延伸器的安装凸缘12。叶片根部部分限定了用于连接至毂或延伸器的环形安装面111（图1和图4a至4e显示得更清楚），并且包括多个可以设有内部衬套14的第一孔13。

根据图2示出的第一实施例，所述衬套14中的一个或多个可以包括适于接纳连接装置16（如图4a至4e所示）的固定部件15。从图2中可以看出，固定部件15可以伸出叶片根部11的第一孔13的内壁131。

根据图2所示的第一实施例，固定部件15可以螺纹连接在衬套14中。

然而，应当注意到，还有许多可替代的方式将固定部件连接到衬套上，例如将固定部件焊接到衬套上，使固定部件与衬套一体地加工，或者其它合适的连接方法。

在图2和图3a至3b所示的实施例中，固定部件15包括一孔眼。相对的固定部件的孔眼可以例如用缆索连接，所述缆索包括在两端能进入所述孔眼的钩。

而且，图2示出了风力涡轮机的毂或延伸器的安装凸缘12，所述安装凸缘可以包括多个第二孔121。安装凸缘12的这些第二孔121可以与叶片的第一孔13对准，使得紧固件17能够插入以将叶片10固定在毂或延伸器上。通常，螺栓、螺柱、杆或者类似物用作所述紧固件。

应该注意到，如图2所示的安装凸缘12可以构成毂或延伸器的部分。叶片根部11可以直接地安装在毂上，或者可以安装在附装于毂上的延伸器上。

不同的实施例可以包括优选容易安装的不同的互补的固定部件和连接装置。例如：在一个实施例中，两端带有钩的绳或缆索可以用作连接装置。固定部件可以包括适当的孔眼，缆索的钩可以插进所述孔眼中。或者，所述缆索或绳可以包括孔眼，而固定部件可以包括钩。在其它实施例中，连接装置可以是杆，所述杆可以连接到包括例如孔的固定部件上。所述杆还可以包括在两端处的螺纹，并且互补的孔可以包括内螺纹。

根据不同的实施例，固定部件15可以根据所要使用的连接装置的类型从以下一组里选择，所述组包括钩、孔眼、螺柱、扣钩、环形物、子母扣、孔、挂钩、环、夹钳、一对凸出的托架或者类似物。

根据不同的实施例，连接装置16可以根据所使用的固定部件的类型从以下一组里选择，所述组包括绳、缆索、绞索、细绳、带子、棍、绳索、杆或者类似物。

图3a示出了根据第二实施例的衬套14的剖视图，其中衬套14可以包括两个孔眼15。

图3b示出了衬套14的又一实施例，该衬套包括通过梁151相互连接的两个孔眼15。梁151可以通过缆索或钩连接到孔眼15上。还可以用其它的替代连接件代替梁151将两个固定部件相互连接。

可以理解的是，固定部件的数量可以例如根据叶片根部部分的尺寸而变化。在又一些实施例中，在单个衬套中可以设有更多的固定部件，并且适当的连接件可以连接多于两个的固定部件。其中不同的固定部件通过这种连接件连接的实施例的一个方面是载荷可以沿着衬套的长度良好地分布。

图4a至4e示出了根据本发明的在储存中的风力涡轮机叶片的可能布置。

图4a示出的情况是，单根缆索16被紧固在两个直径相对的衬套141和142之间，所述直径相对的衬套141和142可以相对于在储存位置中的叶片10处于大体上水平的方向上。在图4a中，缆索16设有一螺丝扣18，该螺丝扣用作张力调节装置。使用螺丝扣18可以设置理想的张力以避免叶片变形。

在其它的实施例中，可以使用其它的张力调节装置，例如与棒组合的螺母、垫圈或类似物，以调节连接装置的张力。

在其它的实施例中，正确的张力可以通过选择长度和/或弹性合适的缆索（或其它连接装置）而自动地得到保证。

图4b示出一实施例，包括五根缆索16将连续的衬套141、141a和141b中的固定部件连接到各自直径相对的衬套142、142a和142b中的固定部件。在这一实施例中，缆索16设置成相对于在储存位置中的叶片10接近于大体水平方向。

图4c示出又一实施例，包括五个缆索16将交替的衬套141、141a和141b和其直径相对的衬套142、142a和142b中的固定部件连接起来。与图4b中的实施例相比，缆索被间隔开。

图4d示出一实施例，该实施例类似于图4c示出的实施例，但是该实施例用4根缆索16将交替的衬套141a、141b及其直径相对的衬套142a、142b中的固定部件连接起来。在图4d所示的布置中移除了图4c中相对于在储存位置中的叶片10尽可能水平布置的缆索。相比于图4b和图4c中的实施例，缆索被进一步从水平位置移除。

图4e示出一实施例，包括单个杆18，该杆在任一端处通过至少两根连接至不同衬套141、141a的缆索19紧固，并且另一端通过至少两根连接至其大体上相对的衬套142、142a的缆索19紧固。

图4a至图4e示出连接装置的多种可能布置。这些布置（或者甚至其他可能）中最适当的布置可以取决于例如叶片根部的形状和尺寸、所使用的材料、所需要提供的张力以及不使用缆索时发生的变形。

根据本发明的优选实施例，连接装置基本在叶片10制造之后立刻被安装到设置在衬套14中的固定部件上以尽可能地限制变形。

在一些实施例中，叶片根部部分11可以还包括金属的环形凸缘（没有在附图中示出），该环形凸缘沿着叶片根部11的环形安装面111的周边。这种凸缘将包括多个对应的孔，所述孔适用于安装紧固件，使得带有凸缘的叶片能够连接至毂（或延伸器）。

虽然已经在本文中仅公开了本发明的多个特定实施例和示例，但是本领域的技术人员应理解，本发明能够有其它可替代的实施例和/或用法及其明显的修改方案和等同方案。此外，本发明覆盖所述的特定实施例的所有可能的组合。因而，本发明的范围应当不受特定实施例的限制，而是应当仅通过以下权利要求的公正阅读确定。

Claims (15)

1.用于风力涡轮机的叶片，所述叶片包括叶片根部部分(11)，所述叶片根部部分(11)限定一环形安装面(111)以连接至风力涡轮机的毂或延伸器，并且所述叶片根部部分包括多个设有内部衬套(14)的第一孔(13)，其特征在于，

所述叶片根部部分(11)包括至少一个第一内部衬套(141，141a，141b)和至少一个第二内部衬套(142，142a，142b)，所述至少一个第一内部衬套包括至少一个第一固定部件，并且所述至少一个第二内部衬套(142，142a，142b)包括至少一个第二固定部件，所述第一内部衬套和第二内部衬套位于或靠近所述环形安装面(111)的基本直径相对的位置，并且

所述第一固定部件和所述第二固定部件能接纳用于将第一固定部件和第二固定部件相连接的一个或多个连接器(16)，所述一个或多个连接器从以下一组里选择，所述组包括绳、缆索、绞索、细绳、带子、棍、绳索或杆。

2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述连接器(16)包括用于调节其张力的螺丝扣(18)。

3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，至少一个固定部件(15)与衬套(14)一起加工以形成一体件。

4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，至少一个固定部件(15)螺纹连接在所述衬套(14)中。

5.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，至少一个内部衬套(14)包括多个能接纳连接器(16)的固定部件(15)。

6.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述多个连接器(16)被设置成每个都将所述至少一个第一内部衬套(141，141a，141b)的所述至少一个第一固定部件和所述至少一个第二内部衬套(142，142a，142b)的所述至少一个第二固定部件相连接，所述第二内部衬套(142，142a，142b)设置成位于或靠近与其对应的第一内部衬套(141，141a，141b)大体上相对的位置。

7.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，当叶片在储存位置时，所述一个或多个连接器(16)沿基本水平的方向设置。

8.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述连接器(16)为钢缆。

9.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述叶片根部部分(11)还包括环形刚性凸缘(12)，该环形刚性凸缘位于所述叶片根部部分的环形安装面(111)的周边。

10.风力涡轮机转子，其包括毂和至少一个根据权利要求1所述的叶片。

11.根据权利要求10所述的风力涡轮机转子，还包括延伸器。

12.用于减小在根据权利要求1所述的叶片中叶片根部的变形的方法，所述方法包括用一个或多个连接器将至少一个第一固定部件和至少一个第二固定部件相连接的步骤，所述一个或多个连接器从以下一组里选择，所述组包括绳、缆索、绞索、细绳、带子、棍、绳索或杆。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，用连接器将所述至少一个第一固定部件和所述至少一个第二固定部件相连接的步骤基本直接在叶片制造之后执行。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述连接器设置在位于基本径向相对的位置的所述至少一个第一固定部件和所述至少一个第二固定部件之间，所述固定部件设置成使得当叶片在储存位置时，所述一个或多个连接器沿基本水平的方向设置。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述至少一个第一固定部件和所述至少一个第二固定部件已经通过连接器互相连接之后，所述连接器中的张力被调节以便保持在包括所述至少一个第一固定部件和所述至少一个第二固定部件的基本相对的衬套之间的恰当的距离。