CN107636303A

CN107636303A - 具有后缘间隔部分的风力涡轮机叶片

Info

Publication number: CN107636303A
Application number: CN201680030568.5A
Authority: CN
Inventors: J.H.加姆
Original assignee: LM Wind Power AS
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: US20180142670A1; EP3303830A1; CA2986076A1; DK3303830T3; EP3303830B1; CN107636303B; BR112017025470A2; US11028824B2; WO2016189051A1

Abstract

风力涡轮机叶片设置有两个壳体部件，每个壳体部件至少部分地由夹层结构制成，夹层结构包括内蒙皮（76）、外蒙皮（74）和中间芯材（75、77），其中壳体部件至少沿着其相应的前缘（18）结合在一起。叶片还包括纵向延伸的间隔部分，压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件的相应的后缘（58a、58b）在间隔部分中间隔开，其中后缘抗剪腹板（45）布置在吸力侧壳体部件的夹层结构（84、86、87）和压力侧壳体部件的夹层结构（74、76、77）之间并连接到吸力侧壳体部件的夹层结构（84、86、87）和压力侧壳体部件的夹层结构（74、76、77）。

Description

具有后缘间隔部分的风力涡轮机叶片

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机叶片，其在后缘具有间隔部分，从而提供改善的空气动力学特性和结构稳定性。

背景技术

现代风力涡轮机必须设计成在其整个寿命期间能够承受极端负载、恶劣的环境和恶劣的天气条件。这特别适用于构成将风能转换成电能的主要元件的涡轮机叶片。

用于水平轴风力涡轮机的风力涡轮机叶片可能相当大，当今可能超过70米长，4米宽。叶片通常由纤维增强的聚合物材料制成并且包括压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件。典型的叶片的横截面轮廓包括用于产生导致两侧之间的压力差的气流的翼型。由此带来的升力产生用于发电的扭矩。

风力涡轮机叶片通常根据两种构造设计中的一种来制造，即薄的空气动力学壳体被胶结或以其他方式结合到翼梁上的设计，或者翼梁帽（也称为主层压体）被集成在空气动力学壳体中的设计。

在第一种设计中，翼梁构成叶片的承载结构。翼梁以及空气动力学壳体或壳体部件被单独地制造。空气动力学壳体通常制造成两个壳部部分，一般为压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件。这两个壳体部件被胶结或以其他方式连接至翼梁并且沿着壳体部件的前缘和后缘进一步彼此胶结。这种设计具有如下优点，即：关键的承载结构可以单独地制造，并且因此较容易控制。另外，这种设计允许使用不同的制造方法（例如模制和丝卷绕制工艺）来制造梁。

在第二种设计中，翼梁帽或主层压体被集成到壳体中并且与空气动力学壳体模制在一起。主层压体与叶片的剩余部分相比一般包括较高数量的纤维层，并且可以形成风力涡轮机壳体的局部加厚——至少关于纤维层的数量而言。因此，主层压体可以形成叶片中的纤维嵌件。在这种设计中，主层压体构成承载结构。叶片壳体一般设计成具有集成在压力侧壳体部件中的第一主层压体和集成在吸力侧壳体部件中的第二主层压体。第一主层压体和第二主层压体一般通过一个或多个抗剪腹板连接，所述抗剪腹板可以例如具有C形或I形横截面。抗剪腹板防止壳体部件塌缩(collapsing)并且确保从一个壳体部件到另一个壳体部件的剪切应力传递。

对于非常长的叶片，叶片壳体可以沿着纵向范围的至少一部分进一步包括位于压力侧壳体中的附加的第一主层压体和位于吸力侧壳体中的附加的第二主层压体。这些附加的主层压体也可以通过一个或多个抗剪腹板连接。这种设计具有如下优点：更容易通过叶片壳体部件的模制来控制叶片的空气动力学形状。

抗剪腹板用来加强叶片结构，并且防止过度的弯曲或变形。一些叶片设计使用由具有I形或C形横截面的梁构件形成的抗剪腹板，其中所述构件具有主体，该主体具有在主体的相反端从主体延伸的承载凸缘。

一种制造这种I形或C形腹板的方法是通过设置夹心面板本体，其中纤维材料层以期望的凸缘形状在相反端被施用至该夹心面板本体，所述纤维材料被灌注树脂并且随后发生固化以形成刚性凸缘。

公知的是在适当成形的模具结构中制造这种抗剪腹板，其中可以使用相对简单的U形模具来制造C形腹板，其中夹心面板本体在该模具结构的相反的壁之间延伸，其中所述凸缘通过纤维材料在所述壁上的层积而形成。

提供具有钝的后缘部分的风力涡轮机翼型也是公知的，该设计也被称为平背翼型。由于多种原因，例如增加的结构体积和易于制造和处理，这种钝的后缘部分被认为是有利的。平背翼型也被认为是改善了风力涡轮机叶片的升力特性。

公开了一种在两个壳体部件之间靠近叶片的根部区域定位的加强芯，从而创建了平背翼型。加强芯具有在后缘处在两个壳体部件之间延伸的表面，并且在内表面上包括肋，用于为叶片提供加强和结构刚度。加强芯通过周期性间隔开的粘结接头、预制剪切夹和外角安装构件安装到壳体的一部分。

涉及一种风力涡轮机叶片，其中平背翼型在后缘处敞开，并且其中壳体通过在靠近后缘的位置在压力侧外壳和吸力侧外壳之间沿风力涡轮机叶片的纵向方向延伸的后缘翼梁结合在一起。

公开了一种风力涡轮机叶片，其包括第一壳体部件、第二壳体部件和位于第一壳体部件和第二壳体部件之间的后缘嵌件。后缘提供具有平背式轮廓的部分。在所示的实施例中，叶片轮廓包括三个腹板。两个腹板附接到仅具有纤维蒙皮的部分，并且主腹板附接在叶片的两个翼梁帽之间。可以看出，所有的结合线都形成在仅具有纤维增强层的部分中。

已经发现，上述现有技术的方法并不总是提供令人满意的结构稳定性和支撑。

因此，本发明的目的是提供一种用于制造抗剪腹板形式的风力涡轮机叶片部件的替代系统和方法，其提供了增加的制造容易性，并且有利地还具有降低的结构失效风险。

本发明的另一个目的是提供一种具有改进的结构稳定性和支撑的平背翼型。

发明内容

这根据第一方面通过一种用于具有基本上水平的转子轴的风力涡轮机的转子的叶片而获得，所述转子包括毂部，叶片在安装到毂部上时基本上沿着径向方向从毂部延伸，叶片具有纵向方向和竖直方向，纵向方向具有尖端和根端，叶片还包括：

- 包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘的型面轮廓，前缘和后缘具有弦，弦具有在前缘和后缘之间延伸的弦长，所述型面轮廓在被入射气流冲击时产生升力，

- 至少部分地由夹层结构制成的压力侧壳体部件，该夹层结构包括内蒙皮、外蒙皮和中间芯材，

- 至少部分地由夹层结构制成的吸力侧壳体部件，该夹层结构包括内蒙皮、外蒙皮和中间芯材，其中吸力侧壳体部件至少沿着壳体部件的相应的前缘结合到压力侧壳体部件，

- 纵向延伸的间隔部分，压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件的相应的后缘在间隔部分中间隔开，其中

- 后缘抗剪腹板布置在吸力侧壳体部件的夹层结构和压力侧壳体部件的夹层结构之间并连接到吸力侧壳体部件的夹层结构和压力侧壳体部件的夹层结构。

本发明人已经发现，将后缘抗剪腹板连接到相应的壳体部件的夹层结构上会导致叶片部件的出乎意料的改进的结构支撑以及更强的粘结接头和减少的裂缝扩展。而且，已经发现，由于固定的支撑结构，叶片壳体不容易产生弯曲效应。

后缘抗剪腹板有利地布置在后缘附近或甚至可以形成叶片的后缘的一部分。后缘抗剪腹板是最后面的抗剪腹板，即最靠近叶片后缘的一个抗剪腹板。

此外，清楚的是，腹板直接结合到壳体部件的夹层部分，而不是抗剪腹板连接在翼梁帽之间或连接到仅具有纤维蒙皮的部分。

有利地，后缘抗剪腹板在其相反的端部处包括两个凸缘，其中凸缘连接到相应的壳体部件的夹层结构。优选地，通过使用合适的粘合剂如乙烯基酯粘合剂将后缘抗剪腹板凸缘结合到夹层结构来提供连接。

间隔部分通常将在叶片长度的5%-50%之间延伸，优选地在7%-40%之间延伸，更优选地在叶片长度的10%-30%之间延伸，例如，大约是叶片长度的22.5%。间隔部分可以有利地具有最接近叶片的根端的近端纵向端，近端纵向端在从叶片根端观察的叶片长度的5%-20%处开始，优选地在从叶片根端观察的叶片长度的约7%-15%处开始，例如在从叶片根端观察的叶片长度的约12.5%处开始。类似地，间隔部分可以有利地具有远离叶片根端的远端纵向端，远端纵向端定位在从叶片根端观察的叶片长度的20%-60%处，优选地定位在从叶片根端观察的叶片长度的25%-50%处，例如从叶片根端观察的叶片长度的约35%处。间隔部分可以有利地形成从叶片的根部部分（例如，具有大致圆形轮廓）到叶片的翼型部分的平滑过渡。

通常，除了叶片的纵向延伸的间隔部分以外，吸力侧壳体部件和压力侧壳体部件将沿着它们相应的前缘并沿着它们相应的后缘的一部分彼此结合。

壳体部件的内蒙皮和外蒙皮通常将由纤维增强的聚合物材料制成。增强纤维可以是例如玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维、金属纤维（如钢纤维）或植物纤维。聚合物可以是环氧树脂、聚酯或乙烯基酯。壳体夹层结构的中间芯材优选包括木材和/或聚合物泡沫，最优选是轻木。

根据一个优选实施例，壳体夹层结构一直延伸到相应壳体部件的相应后缘。已经发现这导致了叶片的特别有利的结构稳定性。

在一个实施例中，壳体夹层结构包括与中间芯层相邻的外部中间层和内部中间层以及与相应的外部中间层和内部中间层相邻的外蒙皮层和内蒙皮层。在该实施例中，蒙皮层可以有利地由三轴玻璃纤维制成，中间层可以由双轴玻璃纤维制成并且中间芯层可以由木材或聚合物泡沫制成。

叶片通常将包含与在弦向方向上观察的后缘抗剪腹板相比更靠近前缘布置的一个或多个附加的抗剪腹板。而且，每个壳体部件通常将包括主层压体（或翼梁帽），其中相应的主层压体通过除后缘抗剪腹板之外的一个或多个抗剪腹板连接。后者可以具有C形或I形横截面。如上所述，这种附加的抗剪腹板防止了壳体部件塌缩，并且确保了剪切应力从一个壳体部件传递到另一个壳体部件。在另一个实施例中，每个壳体部件都包括两个主层压体（或翼梁帽）。

对于非常长的叶片，叶片壳体可以进一步沿纵向范围的至少一部分包括压力侧壳体中的附加的第一主层压体和吸力侧壳体中的附加的第二主层压体。这些附加的主层压体也可以通过一个或多个抗剪腹板连接。

在一个优选实施例中，后缘抗剪腹板布置在从吸力侧壳体部件的后缘开始沿弦向方向0.1米至2米的距离内。优选地，后缘抗剪腹板布置在从吸力侧壳体部件的后缘开始沿弦向方向0.1米至1米、更优选地为0.15米至0.75米的距离内。

根据本发明的另一个实施例，压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件的相应的后缘之间在竖直方向上的距离在间隔部分内的至少一个点处在0.2米至2.5米之间。

在一个优选实施例中，后缘抗剪腹板为I形或C形。

根据本发明的另一实施例，叶片包括用于密封间隔部分中的压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件的相应后缘之间的空间的密封元件。

在一个优选实施例中，后缘抗剪腹板形成叶片的钝的后缘或平背(flatback)部分。优选地，后缘抗剪腹板至少沿着叶片的纵向范围的一部分与相应的壳体部件的后缘齐平以形成平背部分。在该实施例中，后缘抗剪腹板可以有利地为C形。

根据本发明的另一实施例，后缘抗剪腹板包括具有夹层构造的主体，所述夹层构造包括包围芯的至少两个蒙皮层，其中后缘抗剪腹板还包括两个承载凸缘，所述两个承载凸缘在主体的相反端从后缘抗剪腹板延伸。抗剪腹板夹层构造的芯层可以包括木质材料，例如轻木，和/或聚合物泡沫，例如PVC泡沫。凸缘通常将包括纤维材料。优选地，纤维材料被灌注树脂并且随后固化以形成刚性凸缘。

在一个优选实施例中，每个壳体部件均包括一个或多个集成在相应的壳体部件中的翼梁帽，其中翼梁帽包括多个纤维层。翼梁帽也被称为主层压体。翼梁帽或主层压体通常形成为包括多个纤维增强层的纤维嵌件，例如高达20至50层。而且，翼梁帽可以包括多个不同的层，包括单向、双轴和三轴玻璃纤维。

根据本发明的另一个实施例，每个翼梁帽被封装在壳体部件的内蒙皮与外蒙皮之间，其中，在翼梁帽与相应的壳体部件的相邻中间芯材之间设置有过渡区。优选地，过渡区包括延伸到翼梁帽的对应空腔中的每个芯材的楔形部分。已经发现，这种构型导致叶片的结构稳定性增加。

在一个优选实施例中，间隔部分位于根端和从叶片根端开始的10米纵向距离之间。

间隔部分可以沿着叶片的1米至10米延伸。

根据本发明的另一实施例，最大弦长的位置位于间隔部分内。

根据本发明的另一个实施例，后缘抗剪腹板通过一个或多个粘结接头紧固至相应壳体部件的夹层结构。

在一个优选实施例中，中间芯材包括轻木和发泡聚合物(例如聚氨酯泡沫)中的一种或多种。

根据本发明的另一实施例，夹层结构的内蒙皮和外蒙皮的材料包括玻璃纤维、碳纤维、纤维增强聚合物和树脂中的一种或多种。纤维可以是单向的、双轴的或三轴的。树脂可以包括热固性树脂，例如聚酯和环氧树脂。

根据本发明的另一实施例，夹层结构还包括一个或多个附加层。

间隔部分可以形成为使得压力侧的后缘部件和吸力侧的后缘部件之间的间距在叶片的展向方向上首先增大然后减小。因此，间隔部分可以形成到叶片的根部部分和叶片的翼型部分的逐渐过渡。

如本文所使用的，术语“平背部分”是指后缘部分，其中压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件的相应边缘通过后缘抗剪腹板彼此间隔开，导致由后缘抗剪腹板提供的钝的后缘。这种形状与标准翼型的尖锐后缘相反。

叶片具有三个相互垂直的方向：纵向（或展向）方向、弦向方向和垂直的竖直方向（或拍动方向）。

将理解的是，上述特征中的任一个都可以组合在所描述的本发明叶片的任何实施例中。

附图说明

下面参照附图中所示的实施例详细说明本发明，在附图中：

图1示出了风力涡轮机；

图2示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的示意图；

图3示出了穿过图4的截面I-I的翼型轮廓的示意图；

图4示出了从上方和从侧面观察的根据本发明的风力涡轮机叶片的示意图；

图5示出了沿着图4的截面II-II的根据本发明的叶片轮廓的示意图；

图6示出了根据本发明的叶片轮廓的后缘设计的一个实施例；

图7示出了根据本发明的叶片轮廓的后缘设计的第二实施例；以及

图8示出了根据本发明的叶片轮廓的后缘设计的第三实施例。

具体实施方式

图1示出了根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代迎风式风力涡轮机，其具有塔部4、舱体6和具有大致水平的转子轴的转子。转子包括毂部8和从毂部8径向延伸的三个叶片10，每个叶片10具有最靠近毂部的叶片根部16和最远离毂部8的叶片尖端14。转子具有用R表示的半径。

图2示出了根据本发明的风力涡轮机叶片10的第一实施例的示意图。风力涡轮机叶片10具有传统的风力涡轮机叶片的形状，并且包括：最靠近毂部的根部区域30；最远离毂部的型面或翼型区域34；以及位于根部区域30与翼型区域34之间的过渡区域32。叶片10包括前缘18和后缘20，当叶片安装在毂部上时，前缘18面向叶片10的旋转方向，并且后缘20面向前缘18的相反方向。

翼型区域34（也称为型面区域）具有关于升力的产生方面的理想或近乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构方面的考虑则具有大致圆形或椭圆形横截面，例如使得能够将叶片10更容易且更安全地安装至毂部。根部区域30的直径（或弦）可以是沿着整个根部区域30恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状向翼型区域34的翼型轮廓逐渐变化的过渡轮廓。过渡区域32的弦长一般随着距毂部的距离r增加而增加。翼型区域34具有翼型轮廓，该翼型轮廓具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的距离r增加而减小。

叶片10的肩部40限定为叶片10具有其最大弦长处的位置。肩部40通常设置在过渡区域32与翼型区域34之间的边界处。

根据本发明的叶片包括纵向延伸的间隔部分65，在间隔部分65中后缘形成为使得叶片的吸力侧的壳体部件和后缘的壳体部件间隔开，例如以形成平背轮廓部分。

应当注意，叶片的不同部分的弦通常不位于共同的平面内，因为叶片可能扭转和/或弯曲（即，预弯），从而提供具有相应地扭转和/或弯曲的线路的弦平面，这最常见的是为了补偿叶片的局部速度取决于距毂部的半径的情况。

图3和图4描绘了用来说明根据本发明的风力涡轮机叶片的几何形状的参数。

图3示出了通过各种参数描绘的风力涡轮机的典型叶片的翼型轮廓50的示意图，这些参数一般用来限定翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，压力侧52和吸力侧54在使用期间（即在转子的旋转期间）通常分别面向迎风（或逆风）侧和背风（或顺风）侧。翼型轮廓50具有弦60，弦60具有在叶片的前缘56与后缘58之间延伸的弦长c。翼型轮廓50具有厚度t，厚度t限定为压力侧52与吸力侧54之间的距离。翼型轮廓的厚度t沿着弦60变化。与对称式轮廓的偏离由拱形线62表示，拱形线62是穿过翼型轮廓50的中位线。该中位线能够通过绘制从前缘56到后缘58的内接圆而得到。该中位线遵循这些内接圆的中心，并且与弦60的偏离或距离称为拱高f。也可以通过使用称为上拱高（或吸力侧拱高）和下拱高（或压力侧拱高）的参数来限定不对称性，其中上拱高和下拱高分别限定为从弦60到吸力侧54和压力侧52的距离。

翼型轮廓通常通过下列参数来表征：弦长c，最大拱高f，最大拱高f的位置d_f，最大翼型厚度t（其为沿着中位拱线62的内接圆的最大直径），最大厚度t的位置d_t，以及鼻部半径（未示出）。这些参数一般限定为与弦长c之比。因此，局部相对叶片厚度t/c给定为局部最大厚度t与局部弦长c之比。另外，最大压力侧拱高的位置d_p可以用作设计参数，当然最大吸力侧拱高的位置也可以用作设计参数。

图4示出了叶片的其他几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图3所示，根端位于位置r = 0处，并且尖端位于r = L处。叶片的肩部40位于位置r = L_w处并且具有肩宽W，其中肩宽W等于肩部40处的弦长。根部的直径限定为D。过渡区域中的叶片的后缘的曲率可以由两个参数定义，即，最小外曲率半径r_o和最小内曲率半径r_i，其分别限定为从外侧（或后缘的后方）观察到的后缘的最小曲率半径以及从内侧（或前缘的前方）观察到的最小曲率半径。此外，叶片设置有限定为Δy的预弯曲，该预弯曲对应于与叶片的俯仰轴线22的平面外偏转。图4还示出了纵向延伸的间隔部分65。

间隔部分65可以如图2所示形成为使得压力侧的后缘部分和吸力侧的后缘部分之间的间距在叶片展向方向上首先增大然后减小。因此，间隔部分65可以形成到叶片的根部部分30和叶片的翼型部分的逐渐过渡。

图5是沿着图4中的线II-II截取的根据本发明的叶片轮廓70的横截面图。该叶片具有压力侧壳体部件，该压力侧壳体部件包括包围第一芯材75的外蒙皮74和内蒙皮76。蒙皮74、76朝向后缘包围第二芯材77。同样，吸力侧壳体部件包括与朝向前缘18的中间第一芯材85和朝向后缘的第二芯材87相邻的外蒙皮84和内蒙皮86。翼梁帽72、82集成在相应的壳体部件中，其中每个翼梁帽72、82被封装在其相应的壳体部件的内蒙皮和外蒙皮之间。在翼梁帽72、82和相邻的中间芯材85、87、75、77之间设置有过渡区，使得芯材85、87、75、77的楔形部分延伸到相应的翼梁帽层压体的对应的空腔中。

图5中的叶片还包括第一I形抗剪腹板90和第二I形抗剪腹板95，第一I形抗剪腹板90和第二I形抗剪腹板95通过其凸缘93、98结合到翼梁帽72、82。第一和第二抗剪腹板90、95各自包括具有被蒙皮层92、97包围的相应芯材91、96的夹层构造。在叶片的后缘附近设置了I形后缘抗剪腹板45，后缘抗剪腹板45同样包括凸缘48和夹层构造，该夹层构造具有被两个蒙皮层47包围的芯材46。由于后缘抗剪腹板，压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件的相应的后缘58a、58b间隔开。

图6-8示出了根据本发明的后缘设计的其他实施例的横截面图。在图6中，I形后缘抗剪腹板145靠近壳体部件的后缘58a、58b设置。叶片还包括密封元件（或帽）164，用于使压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件的相应后缘58a、58b之间的空间对外部密封。

类似地，图7的后缘设计包括更靠近壳体部件的后缘58a、58b设置的I形后缘抗剪腹板245。叶片还包括密封元件（或帽）264。在图8中，后缘抗剪腹板345与壳体部件的后缘58a、58b齐平，从而形成平背部分或钝的后缘。该平背部分或钝的后缘可以再次被可选的密封元件或包覆层压体(overlamination)364覆盖，包覆层压体364不仅固定到相应的后缘58a、58b，而且还层压到后缘抗剪腹板345上。然而，也能够想到使腹板本身形成没有任何包覆层压体的钝的后缘。

附图标记列表

2 风力涡轮机

4 塔部

6 舱体

8 毂部

10 叶片

14 叶片尖端

16 叶片根部

18 前缘

20 后缘

22 俯仰轴线

30 根部区域

32 过渡区域

34 翼型区域

40 肩部/最大弦长位置

45、145、245、345 后缘腹板

46 芯材

47 蒙皮层

48 腹板底部凸缘

50 翼型轮廓

52 压力侧

54 吸力侧

56 前缘

58 后缘

58a 压力侧壳体部件的后缘

58b 吸力侧壳体部件的后缘

60 弦

62 拱形线/中位线

164、264、364 帽/密封剂/包覆层压体

65 间隔部分

70 叶片轮廓

72 压力侧（或逆风侧）翼梁帽（或主层压体）

74 压力侧壳体的外蒙皮（例如玻璃纤维）

75 压力侧壳体部件的第一夹层芯材

76 压力侧壳体部件的内蒙皮（例如玻璃纤维）

77 压力侧壳体部件的第二夹层芯材

82 吸力侧（或顺风侧）翼梁帽（或主层压体）

84 吸力侧壳体部件的外蒙皮

85 吸力侧壳体部件的第一夹层芯材

86 吸力侧壳体部件的内蒙皮

87 吸力侧壳体部件的第二夹层芯材

90 第一I形抗剪腹板

91 芯材

92 蒙皮层

93 腹板底部凸缘

95 第二I形抗剪腹板

96 芯材

97 蒙皮层

98 腹板底部凸缘

c 弦长

d_t 最大厚度位置

d_f 最大拱高位置

d_p 最大压力侧拱高位置

f 拱高

L 叶片长度

r 局部半径，距叶片根部的径向距离

t 厚度

Δy 预弯曲

Claims

1.一种叶片（10），用于具有基本上水平的转子轴的风力涡轮机（2）的转子，所述转子包括毂部（8），所述叶片（10）在安装到所述毂部（8）上时基本上沿着径向方向从所述毂部（8）延伸，所述叶片具有纵向方向（r）和竖直方向，所述纵向方向（r）具有尖端（16）和根端（14），所述叶片还包括：

- 包括压力侧和吸力侧以及前缘（18）和后缘（20）的型面轮廓，所述前缘（18）和所述后缘（20）具有弦，所述弦具有在所述前缘（18）和所述后缘（20）之间延伸的弦长（c），所述型面轮廓在被入射气流冲击时产生升力，

- 至少部分地由夹层结构制成的压力侧壳体部件，该夹层结构包括内蒙皮（76）、外蒙皮（74）和中间芯材（75、77），

- 至少部分地由夹层结构制成的吸力侧壳体部件，该夹层结构包括内蒙皮（86）、外蒙皮（84）和中间芯材（85、87），其中所述吸力侧壳体部件至少沿着所述壳体部件的相应的前缘（18）结合到所述压力侧壳体部件，

- 纵向延伸的间隔部分（65），所述压力侧壳体部件和所述吸力侧壳体部件的相应的后缘（58a、58b）在所述间隔部分（65）中间隔开，其特征在于，

- 后缘抗剪腹板（45）布置在所述吸力侧壳体部件的夹层结构（84、86、87）和所述压力侧壳体部件的夹层结构（74、76、77）之间并连接到所述吸力侧壳体部件的夹层结构（84、86、87）和所述压力侧壳体部件的夹层结构（74、76、77）。

2.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述后缘抗剪腹板（45）布置在从所述吸力侧壳体部件的后缘开始沿弦向方向0.1米至2米的距离内。

3.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，所述压力侧壳体部件和所述吸力侧壳体部件的相应的后缘之间在竖直方向上的距离在所述间隔部分内的至少一个点处在0.2米至2.5米之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述后缘抗剪腹板（45）为I形或C形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述叶片包括用于密封所述间隔部分中的所述压力侧壳体部件和所述吸力侧壳体部件的相应的后缘（58a、58b）之间的空间的密封元件（164、264、364）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述后缘抗剪腹板（345）形成所述叶片的钝的后缘或平背部分。

7.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述后缘抗剪腹板（45）包括具有夹层构造（46）的主体，所述夹层构造（46）包括包围芯（46）的至少两个蒙皮层（47），其中所述后缘抗剪腹板（45）还包括两个承载凸缘（48），所述两个承载凸缘（48）在所述主体的相反端从所述后缘抗剪腹板（45）延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，每个壳体部件均包括一个或多个集成在相应的壳体部件中的翼梁帽（72、82），其中所述翼梁帽（72、82）包括多个纤维层。

9.根据权利要求8所述的叶片，其中，每个翼梁帽（72、82）被封装在壳体部件的内蒙皮和外蒙皮（74、76、84、86）之间，其中，在所述翼梁帽与相应的壳体部件的相邻中间芯材之间设置有过渡区。

10.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述间隔部分位于所述根端和从所述叶片的根端开始的10米纵向距离之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，最大弦长的位置位于所述间隔部分内。

12.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述后缘抗剪腹板（45）通过一个或多个粘结接头紧固至相应壳体部件的夹层结构。

13.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述中间芯材（85、87）包括轻木、木材和例如聚氨酯泡沫的发泡聚合物中的一种或多种。

14.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述夹层结构的内蒙皮和外蒙皮（74、76、84、86）材料包括玻璃纤维、碳纤维、纤维增强聚合物和树脂中的一种或多种。

15.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述夹层结构还包括一个或多个附加的层。