CN106286118A - 模块化风力涡轮转子叶片和其组装方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的方法。方法包括提供转子叶片的预成形叶片根部区段和预成形叶片末梢区段。另外，叶片根部区段包括沿大体翼展方向延伸的一个或多个翼梁帽。另一个步骤包括提供转子叶片的至少一个预成形叶片节段。方法还包括围绕叶片根部区段的一个或多个翼梁帽安装至少一个叶片节段，其中至少一个叶片节段包括具有多个接头的弦向横截面，其中至少一个接头位于压力侧表面或吸力侧表面中的至少一个上。另外，方法还包括将叶片末梢区段连结到一个或多个翼梁帽或至少一个叶片节段中的至少一个上。

Description

模块化风力涡轮转子叶片和其组装方法
技术领域
本公开大体涉及风力涡轮转子叶片，并且更具体而言涉及模块化风力涡轮转子叶片和其组装方法。
背景技术
风力被认为是目前可获得的最清洁、对环境最友好的能源之一，而且风力涡轮在这方面受到越多越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和转子，转子具有可旋转轮毂，可旋转轮毂具有一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理来捕捉风的动能。转子叶片以旋转能的形式传递动能，以便使得轴转动，轴将转子叶片联接到齿轮箱上，或者如果不使用齿轮箱的话，则直接联接到发电机。然后发电机将机械能转换成电能，可将电能部署到电网。
转子叶片大体包括吸力侧壳和压力侧壳，典型地使用模制过程来形成它们，它们在沿着叶片的前缘和后缘的粘结线处粘结在一起。另外，压力壳和吸力壳的重量较轻，并且具有未构造成经受住在运行期间对转子叶片施加的挠矩和其它负载的结构属性(例如，硬度、抗翘曲性和强度)。因而，为了提高转子叶片的硬度、抗翘曲性和强度，典型地使用接合壳半部的内压力侧表面和吸力侧表面的一个或多个结构构件(例如相对的翼梁帽，它们之间构造有抗剪腹板)来加强本体壳。翼梁帽可由各种材料构建而成，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。
但是，这样的转子叶片不是没有问题。例如，大体通过沿着粘结线应用适当的粘结浆或化合物来形成典型的转子叶片的粘结线，在壳部件之间有最小设计粘结宽度。这些粘结线是叶片的关键设计约束，因为大量涡轮叶片领域的故障都出现在粘结线处。沿着正在运行的涡轮叶片的前缘和/或后缘的粘结线的分离可导致毁灭性的故障，而且可损伤风力涡轮。
另外，用来制造转子叶片和/或其结构构件的方法可能难以控制、易于有缺陷，以及/或者由于对干纤维的处理和浸渍大型层压结构的挑战，所以这样的方法是劳动高度密集型的。此外，由于转子叶片大小继续增大，传统制造方法的复杂性继续提高，因为典型地使用必须足够大，以容纳转子叶片的整个长度的相对的模子半部来制造叶片半部。因而，连结大型叶片半部可为劳动高度密集型的，而且更易于有缺陷。
一种降低与预成形、运输和架设具有大小增大的转子叶片的风力涡轮相关联的复杂性和成本的已知策略是将转子叶片制造成叶片节段。然后可组装叶片节段，以形成转子叶片。但是，用于将叶片节段连接在一起的已知接头设计典型地具有各种各样的缺点。例如，许多已知接头设计无法使叶片节段充分对齐。因而，为了组装转子叶片，大量时间都浪费在对齐叶片节段上。另外，许多已知接头设计包括各种复杂的互连构件，从而增加组装叶片节段所需的时间量。另外，分段式叶片典型地比使用传统方法制造而成的叶片更重，因为有额外的接头和/或相关部件。另外，仍然使用在前缘和后缘处粘结在一起的叶片半部来制造各个节段，如已经提及的那样，这是关键的设计约束。
因而，本领域正在不断寻找可解决前面提到的问题的新颖且有改进的转子叶片和有关方法。因此，本公开涉及改进的模块化风力涡轮转子叶片和其组装方法。
发明内容
将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。
在一个方面，本公开涉及一种用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的方法。方法包括提供转子叶片的预成形叶片根部区段和预成形叶片末梢区段。另外，叶片根部区段包括一个或多个翼梁帽，其沿大体翼展方向延伸。另一个步骤包括提供转子叶片的至少一个预成形叶片节段。方法还包括围绕叶片根部区段的一个或多个翼梁帽安装至少一个叶片节段，其中至少一个叶片节段包括弦向横截面，其具有多个接头，其中至少一个接头位于压力侧表面或吸力侧表面中的至少一个上。另外，方法还包括将叶片末梢区段连结到一个或多个翼梁帽或至少一个叶片节段中的至少一个上。
在一个实施例中，方法可还包括将多个叶片节段安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间。在另一个实施例中，方法可包括沿大体翼展方向将预成形结构构件固定到叶片根部区段，以及将多个叶片节段安装到结构构件上。更具体而言，在某些实施例中，多个叶片节段可包括具有单接头的至少一个连续叶片节段，单接头具有压力侧表面和吸力侧表面。因而，在特定实施例中，方法可包括在单接头处分开压力和吸力侧表面，将连续叶片节段安装在一个或多个翼梁帽上，以及经由粘合剂在单接头处将连续叶片节段固定在叶片根部区段和叶片末梢区段之间。
在另外实施例中，将多个叶片节段安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间的步骤可进一步包括经由例如粘合剂、焊接、一个或多个紧固件等将叶片节段固定到叶片根部区段、叶片末梢区段、结构构件、一个或多个翼梁帽或相邻叶片节段中的至少一个上。因而，安装叶片节段的步骤可根据用于各个叶片构件的材料进行修改。例如，在某些实施例中，叶片节段可由热固性聚合物构成，而叶片根部区段可由热塑性聚合物构成。在这种实施例中，可为有益的是将不同的材料焊接在一起。在额外的实施例中，可为有益的是经由粘合剂将相同材料的构件(例如相邻叶片节段)安装在一起。
在额外的实施例中，方法可还包括例如在将至少一个叶片节段安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间的步骤之前，将一个或多个剪切腹板安装在叶片根部区段或叶片末梢区段的一个或多个翼梁帽之间。因而，剪切腹板构造成增加叶片根部区段和/或叶片末梢区段中的刚度，从而允许以更多的控制来操纵这些区段。
如所提到的那样， 某些实施例的叶片节段可包括至少一个前缘节段和至少一个后缘节段。在这种实施例中，方法可进一步包括将至少一个前缘节段和至少一个后缘节段安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间，以及在压力侧接缝和吸力侧接缝处将前缘节段和后缘节段固定在一起。
在另外实施例中，方法可进一步包括在将至少一个前缘节段和至少一个后缘节段安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间期间，经由主固定组件支承叶片根部区段。另外，在某些实施例中，方法可包括在安装期间，分别经由前缘固定组件和后缘固定组件支承前和后缘节段。
更具体而言，在特定实施例中，方法可包括将至少一个前缘节段置于前缘固定组件上，以及当叶片根部区段安装到主固定组件时，在叶片根部区段下方将前缘固定组件安装到主固定组件上。因而，方法可还包括在前缘节段在前缘固定组件上的同时，将至少一个前缘节段安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间。
类似地，方法可还包括将至少一个后缘节段置于后缘固定组件上，以及当叶片根部区段安装到主固定组件时在叶片根部区段上方将后缘节段固定组件安装到主固定组件上。方法可还包括例如经由起重机将后缘固定组件安装在叶片根部区段上方。因而，方法可还包括在后缘节段在后缘固定组件上的同时，将至少一个后缘节段安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间。
另一个方面，本公开涉及用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的方法。方法包括提供转子叶片的预成形叶片根部区段和预成形叶片末梢区段。叶片根部区段包括一个或多个翼梁帽，其沿大体翼展方向延伸。方法还包括提供转子叶片的至少一个预成形叶片节段。另一个步骤包括围绕叶片根部区段的一个或多个翼梁帽安装至少一个叶片节段，其中至少一个叶片节段包括弦向横截面，其限定连续叶片表面。方法还包括将叶片末梢区段连结到一个或多个翼梁帽或至少一个叶片节段中的至少一个上。
在一个实施例中，连续叶片表面可包括在叶片节段的后缘处的单接头，其中连续叶片表面包括压力侧表面和吸力侧表面。在这种实施例中，方法可进一步包括在单接头处分开压力和吸力侧表面，将连续叶片节段安装在一个或多个翼梁帽上，在单接头处连结压力和吸力侧表面，以及将连续叶片节段固定在叶片根部区段和叶片末梢区段之间。
在另一个实施例中，连续叶片表面可无接头。在这种实施例中，方法可还包括围绕一个或多个翼梁帽安装无连结叶片表面。
又一个方面，本公开涉及用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的固定设备。固定设备包括：主固定组件，其构造成对预成形叶片根部区段进行支承和定向；以及至少一个叶片节段固定组件，其构造成相对于叶片根部区段对一个或多个叶片节段进行支承和定向。因而，至少一个叶片节段固定组件构造成配合在主固定组件的一部分内。
在另一个实施例中，固定设备可包括至少一个前缘固定组件和至少一个后缘固定组件。因而，在某些实施例中，前缘固定组件可构造成当安装到主固定组件时配合在叶片根部区段下方。另外，后缘固定组件可构造成当安装到主固定组件时配合在叶片根部区段上方。但是，应当理解，固定设备的定向且因而前和后固定组件的位置可反过来。
在额外的实施例中，固定设备的主固定组件可还包括叶片根部板，其构造成对准叶片根部区段的根部端部部分。另外，主固定组件可还包括根部支承结构，其构造成支承叶片根部区段的根部端部部分。在某些实施例中，根部支承结构可进一步包括支承垫，其构造成支承叶片根部区段的根部端部部分。
技术方案1. 一种用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的方法，所述方法包括：
提供所述转子叶片的预成形叶片根部区段和预成形叶片末梢区段，所述叶片根部区段具有沿大体翼展方向延伸的一个或多个翼梁帽；
提供所述转子叶片的至少一个预成形叶片节段；
围绕所述叶片根部区段的一个或多个翼梁帽安装所述至少一个叶片节段，其中所述至少一个叶片节段包括具有多个接头的弦向横截面，其中至少一个接头位于压力侧表面或吸力侧表面中的至少一个上；以及，
将所述叶片末梢区段连结到所述一个或多个翼梁帽或所述至少一个叶片节段中的至少一个上。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，进一步包括将多个叶片节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间。
技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其特征在于，进一步包括：
沿大体翼展方向将预成形结构构件固定到所述叶片根部区段上，以及
将所述多个叶片节段安装到所述结构构件上。
技术方案4. 根据技术方案2所述的方法，其特征在于，安装所述多个叶片节段进一步包括经由粘合剂、焊接或一个或多个紧固件中的至少一个将所述叶片节段固定到所述叶片根部区段、所述叶片末梢区段、所述结构构件、所述一个或多个翼梁帽或相邻叶片节段中的至少一个上。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，进一步包括在将所述至少一个叶片节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间之前，将一个或多个剪切腹板安装在所述叶片根部区段或所述叶片末梢区段的一个或多个翼梁帽之间。
技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将至少一个前缘节段和至少一个后缘节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间，以及
在压力侧接缝和吸力侧接缝处将所述前缘节段和所述后缘节段固定在一起。
技术方案7. 根据技术方案6所述的方法，其特征在于，进一步包括在将所述至少一个前缘节段和所述至少一个后缘节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间期间，经由主固定组件支承所述叶片根部区段。
技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，其特征在于，进一步包括在安装期间，分别经由前缘固定组件和后缘固定组件支承所述至少一个前和后缘节段。
技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述至少一个前缘节段置于前缘固定组件上，
当所述叶片根部区段安装到所述主固定组件上时，将所述前缘固定组件在所述叶片根部区段下方安装到所述主固定组件上，以及
在所述前缘节段在所述前缘固定组件上的同时，将所述至少一个前缘节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间。
技术方案10. 根据技术方案9所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述至少一个后缘节段置于后缘固定组件上，
当所述叶片根部区段安装到所述主固定组件上时，将所述后缘节段固定组件在所述叶片根部区段上方安装到所述主固定组件上。
技术方案11. 根据技术方案10所述的方法，其特征在于，进一步包括经由起重机，将所述后缘固定组件安装在所述叶片根部区段上方。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述后缘节段在所述后缘固定组件上的同时，将所述至少一个后缘节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间。
技术方案13. 一种用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的方法，所述方法包括：
提供所述转子叶片的预成形叶片根部区段和预成形叶片末梢区段，所述叶片根部区段具有沿大体翼展方向延伸的一个或多个翼梁帽；
提供所述转子叶片的至少一个预成形叶片节段；
围绕所述叶片根部区段的一个或多个翼梁帽安装所述至少一个叶片节段，其中所述至少一个叶片节段包括限定连续叶片表面的弦向横截面；以及，
将所述叶片末梢区段连结到所述一个或多个翼梁帽或所述至少一个叶片节段中的至少一个上。
技术方案14. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述连续叶片表面包括在所述叶片节段的后缘处的单接头，其中所述连续叶片表面包括压力侧表面和吸力侧表面，并且其中所述方法进一步包括：
在所述单接头处分开所述压力和吸力侧表面，
将所述连续叶片节段安装在所述一个或多个翼梁帽上，
在所述单接头处连结所述压力和吸力侧表面，以及
将所述连续叶片节段固定在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间。
技术方案15. 根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述连续叶片表面为无接头的，其中所述方法进一步包括：
围绕所述一个或多个翼梁帽安装所述无接头叶片表面。
技术方案16. 一种用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的固定设备，所述设备包括：
主固定组件，其构造成对预成形叶片根部区段进行支承和定向；
至少一个叶片节段固定组件，其构造成相对于所述叶片根部区段对一个或多个叶片节段进行支承和定向，其中所述至少一个叶片节段固定组件配合在所述主固定组件的一部分内。
技术方案17. 根据技术方案16所述的固定设备，其特征在于，进一步包括至少一个前缘固定组件和至少一个后缘固定组件，其中当安装到所述主固定组件上时，所述前缘固定组件配合在所述叶片根部区段下方，并且当安装到所述主固定组件上时，所述后缘固定组件配合在所述叶片根部区段上方。
技术方案18. 根据技术方案16所述的固定设备，其特征在于，进一步包括叶片根部板，其构造成对准所述叶片根部区段的根部端部部分。
技术方案19. 根据技术方案18所述的固定设备，其特征在于，所述主固定组件进一步包括根部支承结构，其构造成支承所述叶片根部区段的根部端部部分。
技术方案20. 根据技术方案19所述的固定设备，其特征在于，所述根部支承结构进一步包括支承垫，其构造成支承所述叶片根部区段的根部端部部分。
参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在本说明书中且构成其一部分，附图示出本发明的实施例，并且与描述共同用来阐明本发明的原理。
附图说明
在说明书中对本领域普通技术人员阐述本发明的全面和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中：
图1示出根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出根据本公开的风力涡轮的模块化转子叶片的一个实施例的透视图；
图3示出图2的模块化转子叶片的分解图；
图4示出根据本公开的模块化转子叶片的前缘节段的一个实施例的横截面图；
图5示出根据本公开的模块化转子叶片的后缘节段的一个实施例的横截面图；
图6示出根据本公开的图2的模块化转子叶片的沿着线6-6得到的横截面图；
图7示出根据本公开的图2的模块化转子叶片的沿着线7-7得到的横截面图；
图8示出根据本公开的模块化转子叶片的另一个实施例的横截面图，其特别示出具有重叠的压力和吸力侧接缝的叶片节段；
图9示出根据本公开的模块化转子叶片的另一个实施例的横截面图，其特别示出无接头连续叶片节段；
图10示出根据本公开的模块化转子叶片的另一个实施例的横截面图，其特别示出单接头叶片节段；
图11示出根据本公开的模块化转子叶片的另一个实施例的横截面图，其特别示出经由多个接头连结在一起的多个叶片节段；
图12示出根据本公开的模块化转子叶片的另一个实施例的横截面图，其特别示出经由多个接头连结在一起的多个叶片节段；
图13示出用于组装根据本公开的模块化转子叶片的方法的流程图；
图14-17示出用于组装根据本公开的风力涡轮的模块化转子叶片的方法的一个实施例的各种示意图，其特别示出可在工厂完成的组装步骤；
图18示出用于组装根据本公开的风力涡轮的各种转子叶片构件的固定组件的一个实施例的透视图；以及
图19示出用于组装根据本公开的风力涡轮的转子叶片的方法的一个实施例的示意图，其特别示出可在现场(例如在风力涡轮场)完成的组装步骤。
部件列表
10风力涡轮
12塔架
14机舱
16转子叶片
18转子
20叶片根部区段
22叶片末梢区段
23翼展
24前缘节段
25弦
26后缘节段
27纵向轴线
28前压力侧表面
30前吸力侧表面
31压力侧表面
32后压力侧表面
33吸力侧表面
34后吸力侧表面
35剪切腹板
36压力侧接缝
38吸力侧接缝
39J形叶片节段
40前缘
41前压力侧节段
42后缘
43前吸力侧节段
44压力侧节段
45无接头连续翼型件表面
46吸力侧节段
47后压力侧节段
48压力侧根部翼梁帽
49后吸力侧节段
50吸力侧根部翼梁帽
51压力侧末梢翼梁帽
52结构构件
53吸力侧末梢翼梁帽
54接缝
55单接头叶片节段
56粘合剂
57单接头
58主固定组件
59多接头叶片节段
60前缘固定组件
61接头
62后缘固定组件
63接头
64叶片根部板
65接头
66根部支承结构
67接头
68根部端部部分
70固定设备
72支承垫
100方法
102方法步骤
104方法步骤
106方法步骤
108方法步骤。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，在图中示出实施例的一个或多个示例。以阐明本发明而非限制本发明的方式提供各个示例。实际上，对本领域技术人员显而易见的将是，可在本发明的中作出各种修改和变型，而不偏离本发明的范围或精神。例如，被示为或描述成一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生另外的实施例。因而，意于的是本发明覆盖落在所附权利要求和它们的等效物的范围内的这样的修改和变型。
大体上，本公开涉及用于风力涡轮的模块化转子叶片和其组装方法。在某些实施例中，转子叶片包括预成形叶片根部区段、预成形叶片末梢区段和一个或多个叶片节段，一个或多个叶片节段在大体翼展方向上安装在叶片根部区段和叶片末梢区段之间。在某些实施例中，叶片节段可包括一个或多个前缘节段、后缘节段、压力侧节段、吸力侧节段、前压力侧节段、前吸力侧节段、后压力侧节段、后吸力侧节段或无接头连续叶片节段。另外，叶片根部区段和/或叶片末梢区段可各自包括一个或多个翼梁帽。因而，叶片根部区段和叶片末梢区段可经由它们的相应的翼梁帽连结在一起。
因而，本公开提供许多现有技术中不存在的优点。例如，本公开提供模块化转子叶片，其具有在组装叶片之前可各自单独预成形的多个叶片节段和/或构件。因而，叶片节段减少粘结线的数量且使粘结线偏离前和/或后缘区域。另外，可减少嵌接接头等的数量。另外，本文描述的模块化转子叶片可增加供应链选择，可减少组装循环时间和/或可减少运输成本。因而，本公开的转子叶片和方法提供传统的转子叶片的经济的备选方案。另外，本公开的转子叶片可具有减轻的重量。
现在参照附图，图1示出根据本公开的风力涡轮10的一个实施例。如显示的那样，风力涡轮10包括塔架12，其上安装有机舱14。多个转子叶片16安装到转子轮毂18上，转子轮毂18又连接到主凸缘上，主凸缘使主转子轴旋转。风力涡轮功率发生和控制构件容纳在机舱14内。提供图1的视图来用于说明目的，仅以将本发明置于示例性使用领域中。应当理解，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。另外，本发明不限于用于风力涡轮，而是可用于任何具有转子叶片的应用中。
现在参照图2和3，示出根据本公开制造的模块化转子叶片16的各种视图。如显示的那样，转子叶片16包括模块化构造，其具有预成形叶片根部区段20、设置成与叶片根部区段20相反的预成形叶片末梢区段22，以及布置在它们之间的多个叶片节段。叶片根部区段20构造成安装或以其它的方式固定到转子18上(图1)。另外，如图2中显示，转子叶片16限定翼展23，其等于叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间的总长度。另外，如图2和6中显示，转子叶片16限定弦25，其等于转子叶片16的前缘40和转子叶片16的后缘42之间的总长度。如大体理解的那样，随着转子叶片16从叶片根部区段20延伸到叶片末梢区段22，弦25可大体关于翼展23而改变长度。
另外，如示出的实施例中显示的那样，叶片节段可包括多个前缘节段24和多个后缘节段26，其大体沿着纵向轴线27沿大体翼展方向布置在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间。因而，前和后缘节段24、26大体用作转子叶片16的外壳/盖且可限定基本空气动力学轮廓，诸如通过限定对称或弧形翼型件形横截面。在额外的实施例中，应当理解，叶片16的叶片节段部分可包括本文描述的节段的任何组合且不限于描绘的实施例。
现在参照图4，各个前缘节段24具有前压力侧表面28和前吸力侧表面30。类似地，如图5中显示，各个后缘节段26具有后压力侧表面32和后吸力侧表面34。另外，如图6中特别显示，前缘节段26和后缘节段26可在压力侧接缝36和吸力侧接缝38处连结。因而，前缘节段24的前压力侧表面28和后缘节段26的后压力侧表面32大体限定转子叶片16的压力侧表面。类似地，前缘节段24的前吸力侧表面30和后缘节段26的后吸力侧表面34大体限定转子叶片16的吸力侧表面。
在另外实施例中，如图8中显示，前缘节段24和后缘节段26可构造成在压力侧接缝36和/或吸力侧接缝38处重叠。另外，如图2中显示，相邻前缘节段24以及相邻后缘节段26可构造成在接缝54处重叠。更具体而言，在某些实施例中，转子叶片16的各种节段可另外例如经由粘合剂56固定在一起，粘合剂56构造在重叠的前和后缘节段24、26和/或重叠的相邻前或后缘节段24、26之间。
另外，压力侧接缝26和/或吸力侧接缝38可位于任何适当的弦向位置处。例如，如图6和8中显示，接缝36、38可定位成离转子叶片16的前缘40达大约40%到大约60%的弦。更具体而言，在某些实施例中，接缝36、38可定位成离前缘40达大约50%的弦。在另外的实施例中，接缝36、38可定位成离转子叶片16的前缘40达小于40%的弦或大于60%的弦。另外，在一些实施例中，接缝36、38可对准，如图中大体显示。备选地，接缝36、38可偏移。
在额外的实施例中，如图3和7中显示，转子叶片16可还包括至少一个压力侧节段44和/或至少一个吸力侧节段46。例如，如图7中显示，转子叶片16可包括压力侧节段44，其布置成在前和后缘40、42处与吸力侧节段46连结。这种节段可与本文描述的额外的节段结合起来使用和/或与本文描述的额外的节段分开使用。
因而，本文描述的节段在两个接头位置处连结。但是，在另外实施例中，可使用不到两个或超过两个接头位置。例如，如图9中显示，转子叶片16可还包括无接头连续叶片表面45。更具体而言，如显示的那样，无接头连续叶片表面45不需要连结多个节段。这种节段45可与本文描述的额外的节段结合起来使用和/或与本文描述的额外的节段分开使用。另外，如图10中显示，转子叶片16可还包括具有单接头叶片表面55的叶片节段。更具体而言，如显示的那样，单接头叶片表面55可包括压力侧表面33、吸力侧表面31和在后缘42处的单接头57。因而，单接头叶片表面55仅需要一个接头，而非多个接头。这种节段55可与本文描述的额外的节段结合起来使用和/或与本文描述的额外的节段分开使用。
此外，如图11和12中显示，转子叶片16可还包括多接头叶片表面59。更具体而言，如图11中显示，多接头叶片表面59可包括经由多个接头61、63、65、67连结在一起的多个节段41、43、47、49，接头61、63、65、67围绕叶片节段59的横截面间隔开。例如，如显示的那样，节段41、43、47、49可包括前压力侧节段43、前吸力侧节段41、后压力侧节段49和后吸力侧节段47。在另一个实施例中，如图12中显示，叶片节段59可包括大体J形叶片节段39和额外的叶片节段，例如后压力侧节段49或后吸力侧节段47，它们经由接头65和67连结在一起。更具体而言，如显示的那样，J形叶片节段39可从后缘42围绕吸力侧表面33延伸到压力侧接缝35。这种节段可与本文描述的额外的节段结合起来使用和/或与本文描述的额外的节段分开使用。
现在参照图2-3和6-7，转子叶片16可还包括一个或多个纵向延伸的翼梁帽，其构造成对转子叶片16提供增加的硬度、抗翘曲性和/或强度。例如，叶片根部区段20可包括一个或多个纵向延伸翼梁帽48、50，其构造成接合在转子叶片16的叶片节段的相反的内表面上。类似地，叶片末梢区段22可包括一个或多个纵向延伸翼梁帽51、53，其构造成接合在转子叶片16的叶片的相反的内表面上。另外，叶片末梢区段20和/或叶片根部区段22可还包括一个或多个剪切腹板35，其分别构造在叶片根部区段20或叶片末梢区段22的一个或多个翼梁帽48、50、51、53之间。因而，剪切腹板35构造成增加叶片根部区段20和/或叶片末梢区段22中的刚度，从而允许以更多的控制来操纵区段20、22。
更具体而言，在特定实施例中，叶片根部区段20和/或叶片末梢区段22可预成形有一个或多个翼梁帽48、50、51、53。另外，叶片根部翼梁帽48、50可构造成与叶片末梢翼梁帽51、53对准。因而，翼梁帽48、50、51、53可大体设计成控制在风力涡轮10的运行期间沿大体翼展方向(平行于转子叶片16的翼展23的方向)作用在转子叶片16上的弯曲应力和/或其它负载。另外，翼梁帽48、50、51、53可设计成承受在风力涡轮10的运行期间的翼展方向压缩。另外，翼梁帽48、50、51、53可构造成从叶片根部区段20延伸到叶片末梢区段22或其一部分。因而，在某些实施例中，叶片根部区段20和叶片末梢区段22可经由它们的相应的翼梁帽48、50、51、53连结在一起。
在另外实施例中，如图2、3、16和18中显示，转子叶片16可还包括额外的结构构件52，其固定到叶片根部区段20上且沿大体翼展方向延伸。更具体而言，结构构件52可在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间延伸任何适当的距离。因而，结构构件52构造成对转子叶片16提供额外的结构支承，以及对本文描述的各种叶片节段提供可选的安装结构。例如，在某些实施例中，结构构件52可固定到叶片根部区段20且可延伸预先确定的翼展方向距离，使得前和/或后缘节段24、26能安装到其上。
现在参照图13-19，示出组装本文描述模块化转子叶片16的各种实施例。例如，如图12中显示的那样，示出根据本公开，用于组装模块化转子叶片16的方法100的一个实施例的流程图。如102处显示的那样，方法100包括提供转子叶片的预成形叶片根部区段20和预成形叶片末梢区段22。另外，如所提到以及图中大体显示的那样，叶片根部区段20和叶片末梢区段22各自包括沿大体翼展方向延伸的一个或多个翼梁帽48、50、51、53。在这样的实施例中，叶片根部区段20和翼梁帽48，50可单次或在单个模具中制造(例如浸渍)而成，以便产生均匀的一体部件。类似地，叶片末梢区段22和一个或多个翼梁帽51、53可单次制造，以便产生均匀的一体部件。
如104处显示，方法100可还包括提供转子叶片16的至少一个预成形叶片节段(例如本文描述的节段24、26、41、43、44、45、46、47或49)。另外，如106处显示，方法100可还包括围绕叶片根部区段20的翼梁帽48、50安装一个或多个叶片节段。更具体而言，在某些实施例中，叶片节段可具有弦向横截面，其具有多个接头，多个接头中的至少一个位于叶片节段的压力侧表面或吸力侧表面上。因而，在某些实施例中，方法100可包括将前和后缘节段24、26安装在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间和经由压力和吸力侧接缝36、38连结节段。另外，方法100可包括沿大体翼展方向将至少一个压力侧节段44和至少一个吸力侧节段46安装在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间。在另外实施例中，其中叶片节段为单接头叶片节段55(图10)，方法100可包括在单接头57处分开压力和吸力侧表面31、33，将连续叶片节段55安装在一个或多个翼梁帽48、50上，以及在单接头55处经由粘合剂将连续叶片节段55固定在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间。
在特定实施例中，如图14-16和18中显示，固定设备70可用来组装转子叶片16。更具体而言，固定设备70可用来对转子叶片16的叶片节段进行布置和/或定向，使得节段能恰当地安装在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间。更具体而言，如显示的那样，固定设备70可包括主固定组件58，其构造成对叶片根部区段20进行支承和定向，例如其中前缘侧向下或反之亦然。另外，在一些实施例中，主固定组件58可还包括叶片根部板64，其构造成将叶片根部区段20的根部端部部分68对准在主固定组件58上。另外，主固定组件58可还包括根部支承结构66，其构造成支承叶片根部区段20的根部端部部分68。在某些实施例中，如图18中显示，根部支承结构66可进一步包括支承垫72，其构造成对叶片根部区段20的根部端部部分68提供另外的支承和/或保护。
另外，如图14-16和18中显示，固定设备可包括前缘固定组件60，其构造成相对于叶片根部区段20对前缘节段24进行支承和/或定向。因而，当叶片根部区段20安装到主固定组件58上时，前缘固定组件60可例如在叶片根部区段20下方安装到主固定组件58。因而，前缘固定组件60允许前缘节段24容易地安装在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间，而前缘节段24经由前缘固定组件60保持就位。
类似地，如图14-16和18中显示，固定设备70可还包括后缘固定组件62，其构造成相对于叶片根部区段20对后缘节段26进行支承和/或定向。因而，后缘节段26可加载到后缘固定组件62，并且当叶片根部区段20安装到主固定组件58上时，固定组件62能例如在叶片根部区段20上方安装到主固定组件58。例如，如图16中显示，包含后缘节段26的后缘固定组件62可经由起重机在叶片根部区段20上方安装到主固定组件58上。因而，后缘节段可安装在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间，而后缘节段26经由后缘固定组件62保持就位。因而，固定组件58、60、62中的各个可用来沿大体翼展方向支承和布置各种叶片构件/节段，使得构件可容易地对准和固定在一起，以便形成转子叶片16。
更具体而言，在某些实施例中，前缘节段24可加载到前缘固定组件60和由前缘固定组件60支承。另外，在特定实施例中，前缘节段24可在支承在前缘固定组件60上同时例如经由粘合剂连结在一起。另外，如图15处显示，前缘固定组件60可加载到主固定组件58，例如在主固定组件58的下部部分中。因而，如图16处显示，前缘固定组件60可提升到叶片根部区段20，以便相对于叶片根部区段20恰当地定位前缘节段24。另外，后缘节段26可加载到后缘固定组件62。另外，在某些实施例中，一个或多个相邻后缘节段26可在由后缘固定组件62支承同时例如经由粘合剂连结在一起。因而，后缘固定组件62可例如使用起重机下降到主固定组件58上，使得一个或多个后缘节段26可相对于前缘节段24恰当地定向。
在额外的实施例中，方法100可还包括将额外的结构构件52固定到叶片根部区段20上，使得结构构件52沿大体翼展方向延伸。因而，如图17处显示，叶片节段(例如前和后缘节段24、26)可安装到结构构件52上。例如，在一个实施例中，后缘节段26可安装到叶片根部区段20的结构构件52上而前缘节段24可安装到后缘节段26上，例如通过在接缝36、38处使后缘节段26重叠。在备选实施例中，本文描述的任何叶片节段可类似地沿翼展方向安装到叶片根部区段20的结构构件52上。
因而，如图13的108处显示，方法100可还包括将叶片末梢区段20连结到翼梁帽51、53中的一个或两者和/或一个叶片节段上，以便形成模块化转子叶片16，如图19(A)和(B)中显示。另外，方法100可还包括例如在将至少一个叶片节段安装在叶片根部区段20和叶片末梢区段22之间的步骤之前，将一个或多个剪切腹板35安装在叶片根部区段20或叶片末梢区段22的一个或多个翼梁帽48、50、51、53之间。因而，剪切腹板构造成增加叶片根部区段20和/或叶片末梢区段22中的刚度。
因此，一旦叶片根部区段20连结到叶片末梢区段22(并且转子叶片16的其余内部连接完成)，其余存货节段(例如压力和吸力侧节段44和46)可安装在末梢-根部连接部上，以完成转子叶片16，例如如图19(C)中显示。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1. 一种用于组装风力涡轮的模块化转子叶片的方法，所述方法包括：
提供所述转子叶片的预成形叶片根部区段和预成形叶片末梢区段，所述叶片根部区段具有沿大体翼展方向延伸的一个或多个翼梁帽；
提供所述转子叶片的至少一个预成形叶片节段；
围绕所述叶片根部区段的一个或多个翼梁帽安装所述至少一个叶片节段，其中所述至少一个叶片节段包括具有多个接头的弦向横截面，其中至少一个接头位于压力侧表面或吸力侧表面中的至少一个上；以及，
将所述叶片末梢区段连结到所述一个或多个翼梁帽或所述至少一个叶片节段中的至少一个上。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将多个叶片节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：
沿大体翼展方向将预成形结构构件固定到所述叶片根部区段上，以及
将所述多个叶片节段安装到所述结构构件上。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，安装所述多个叶片节段进一步包括经由粘合剂、焊接或一个或多个紧固件中的至少一个将所述叶片节段固定到所述叶片根部区段、所述叶片末梢区段、所述结构构件、所述一个或多个翼梁帽或相邻叶片节段中的至少一个上。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在将所述至少一个叶片节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间之前，将一个或多个剪切腹板安装在所述叶片根部区段或所述叶片末梢区段的一个或多个翼梁帽之间。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将至少一个前缘节段和至少一个后缘节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间，以及
在压力侧接缝和吸力侧接缝处将所述前缘节段和所述后缘节段固定在一起。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括在将所述至少一个前缘节段和所述至少一个后缘节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间期间，经由主固定组件支承所述叶片根部区段。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括在安装期间，分别经由前缘固定组件和后缘固定组件支承所述至少一个前和后缘节段。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述至少一个前缘节段置于前缘固定组件上，
当所述叶片根部区段安装到所述主固定组件上时，将所述前缘固定组件在所述叶片根部区段下方安装到所述主固定组件上，以及
在所述前缘节段在所述前缘固定组件上的同时，将所述至少一个前缘节段安装在所述叶片根部区段和所述叶片末梢区段之间。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述至少一个后缘节段置于后缘固定组件上，
当所述叶片根部区段安装到所述主固定组件上时，将所述后缘节段固定组件在所述叶片根部区段上方安装到所述主固定组件上。
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