CN107923365A - 与风轮机叶片相关的改进 - Google Patents

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CN107923365A CN201680049571.1A CN201680049571A CN107923365A CN 107923365 A CN107923365 A CN 107923365A CN 201680049571 A CN201680049571 A CN 201680049571A CN 107923365 A CN107923365 A CN 107923365A
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Abstract

描述了一种用于风轮机叶片的抗剪腹板。该抗剪腹板包括面板和腹板头。所述面板的纵向边缘被接纳在所述腹板头中限定的槽内。多个离散的弹簧特征附接于所述面板的所述纵向边缘。所述弹簧特征沿着所述纵向边缘的长度以一定间隔相互分隔开。当所述面板的所述纵向边缘区域被插入所述槽中时,所述弹簧特征压缩所述槽的基部。

Description

与风轮机叶片相关的改进
技术领域
本发明总体上涉及风轮机叶片及其制造,并且更具体地,涉及用于风轮机叶片的改进的抗剪腹板和制造包括改进的抗剪腹板的风轮机叶片的方法。
背景技术
现代风轮机叶片通常由两个半壳构成:迎风壳和背风壳。这两个半壳形成在模具组件的单独的半模中。在半壳在其相应的半模中形成之后,沿着一个或两个半壳的前缘和后缘施用粘合剂。然后,将一个半模在另一个半模的顶部上抬起、转动和定位。这被称为闭合半模,并且导致两个半壳定位成沿着其相应的前缘和后缘接触。然后,固化这两个半壳之间的粘合剂,这导致半壳被牢固结合在一起,形成完整的叶片。
风轮机叶片通常包括一个或更多个抗剪腹板,抗剪腹板位于叶片内并且结合在迎风半壳和背风半壳的内表面之间。抗剪腹板是纵向结构,当从横截面看时,纵向结构呈大体I形或C形并且包括以第一凸缘和第二凸缘作为其相应端部的腹板。凸缘被分别结合到相应半壳的内表面,腹板由此在半壳之间形成桥接物。
在闭合模具以将半壳结合在一起之前,将纵向粘合剂条带施用于半壳之一的内表面,并且抗剪腹板定位在粘合剂顶部上。抗剪腹板通常被垂直布置,使得抗剪腹板的最靠下凸缘在粘合剂的顶部上。沿着抗剪腹板的最靠上凸缘施用另一粘合剂条带。如果叶片具有多个抗剪腹板,则针对每个抗剪腹板重复该过程。然后,将半模闭合。当半模被闭合时,抗剪腹板的凸缘与叶片壳的相应内表面之间的粘合剂被压缩,并且与半壳之间的粘合剂同时地固化。
重要的是,确保在半模闭合期间抗剪腹板和相应半壳之间的粘合剂被充分挤压,以便在抗剪腹板的凸缘和相应半壳的内表面之间形成一致的结合线。在申请人的在先PCT申请WO2008/104174中描述了实现此的一种方式,由此,抗剪腹板包含弹性构件,该弹性构件被布置成在半模闭合期间压缩并随后在粘合剂固化期间膨胀。这导致抗剪腹板的凸缘被迫朝向半壳的相应内表面,使得它们在固化期间对粘合剂施加压缩力。
图1中例示了WO2008/104174中描述的抗剪腹板。参照图1,抗剪腹板10被形成为多个部分并且包括腹板面板12和腹板头14,腹板头14被装配在面板12的上纵向边缘16上。腹板面板12呈大体L形并且限定了抗剪腹板10的下凸缘18,下凸缘18用于结合到叶片的第一半壳的内表面。腹板头14的横截面呈大体T形并且限定了上凸缘20,上凸缘20用于结合到叶片的第二半壳的内表面。
T形腹板头14包括纵向槽22。在槽22的基部设置泡沫24的条带,槽22中填充有粘合剂。然后,将面板12的上边缘16插入槽22中,使得泡沫24的条带位于面板12的上边缘16和槽22的基部之间。当闭合半模以将半壳结合在一起时,泡沫24的条带最初被压缩,随后略微膨胀,迫使腹板头14朝向半壳的内表面。因此,泡沫24用作弹簧。
以上解决方案带来了多个缺点。特别地,泡沫24的条带没有像弹簧一样特别高效表现,因此抗剪腹板10的凸缘18、20和叶片壳的内表面之间的粘合剂挤压仍然是次佳的。另外,泡沫24的条带占据腹板头14中的槽22的基部处的关键区域。当泡沫24的条带沿着腹板头14的整个长度延伸时,其防止了粘合剂积聚在槽22的基部处。因此,粘合剂空隙有效地存在于槽22的基部处,防止了面板12的纵向边缘16在槽22的基部处结合到腹板头14。
以上解决方案在实践中带来的另一个问题是,可难以确保腹板面板12被居中地插入腹板头14中的槽22中。一旦半模闭合,就不能够检查面板12在腹板头14内的位置。如果腹板面板12没有被居中地插入槽22中,则这样会在插入期间从槽22的一侧擦掉粘合剂。这可导致腹板面板12和腹板头14之间形成次佳的结合,因为面板12随后可只结合到槽22的一侧。
本发明的目的是克服以上问题中的一个或全部。
发明内容
根据本发明,提供了一种用于风轮机叶片的抗剪腹板,该抗剪腹板包括:纵向延伸的面板,其具有限定所述面板的纵向边缘的纵向边缘区域;纵向延伸的腹板头,其包括用于结合到风轮机叶片壳的内表面的纵向表面以及横向于所述纵向表面布置的纵向延伸的第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁和所述第二侧壁相互分隔开,以在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间限定用于接纳所述面板的所述纵向边缘区域的纵向延伸的槽;以及多个离散的弹簧特征,其附接于所述面板的所述纵向边缘,所述弹簧特征沿着所述纵向边缘的长度以一定间隔相互分隔开,并且被配置成在所述面板的所述纵向边缘区域被插入所述槽中时,压缩所述槽的基部。
本发明的弹簧特征是弹性的并且在压缩之后恢复其原始形状(或至少部分地恢复其原始形状)。已经发现,弹簧特征是特别高效的并且导致在制造风轮机期间在腹板头和叶片壳之间的结合线中的粘合剂被最佳压缩。
可通过将面板的纵向边缘区域插入腹板头的槽内来组装抗剪腹板。槽可至少部分地被合适的粘合剂填充。粘合剂用于将面板的纵向边缘结合到腹板头。
根据本发明的在面板的纵向边缘上提供弹簧特征意味着,不再需要在腹板头中的槽的基部中提供泡沫的条带。因此,槽的基部仍然可用于粘合剂积聚。因此,本发明基本上避免了在面板结合到腹板头时在面板和槽基部处的腹板头之间出现粘合剂空隙。
在优选的实施方式中,弹簧特征沿着面板的纵向边缘的长度以每米大致两个到四个的间隔布置。然而,可使用任何其他合适的间距。将弹簧特征设置为沿着面板纵向边缘的长度以一定间隔相互分隔开的离散元件是特别有利的,因为这样允许在弹簧特征之间的区域中在面板的边缘和槽的基部之间由更多空间用于粘合剂积聚,这是由于在这些区域中在面板的边缘和槽的基部之间空无一物。因此,这样改进了面板和腹板头之间的结合,并且防止这些区域中在面板和槽基部之间有粘合剂空隙。提供离散的弹簧特征也使成本降至最低,因为弹簧特征不需要沿着面板的整个长度延伸。
在优选的实施方式中,所述弹簧特征各自包括被成形为装配在所述面板的所述纵向边缘上的支架和从所述支架垂下来的弹簧。支架提供了将弹簧特征附接于面板的纵向边缘的便利装置。弹簧特征优选地被配置成与面板的所述纵向边缘形成推入配合。这样允许用手方便地将弹簧特征推到面板的纵向边缘上并且保持在纵向边缘上,而不需要用粘合剂或机械紧固件。这加快了风轮机叶片的生产。
所述弹簧特征优选地由诸如聚酰胺或聚酯的塑料材料形成。例如,可方便地通过注塑成型或塑料挤出来形成所述弹簧特征。在优选的实施方式中,所述弹簧与所述支架一体地形成。这样使制造过程简化,因为弹簧元件可形成为单个工件。然而,在其他实施方式中,所述弹簧和支架可分开形成,然后被接合在一起。
弹簧特征的弹簧优选地呈大体管状。可容易地通过注塑成型或挤出来形成管状形状。管状形状还提供了特别高效的弹簧,因为它是可压缩的且有弹性的,因此在压缩时容易弹回原形。在优选的实施方式中,弹簧的横截面呈大体圆形。圆形轮廓具有高弹性,因此被发现提供特别高效的弹簧。
所述弹簧特征优选地各自限定一个或更多个端部敞开的通道,这些通道与所述面板的所述纵向边缘大体平行地纵向延伸。这些通道有利地允许槽中的粘合剂沿着槽的长度重新分布,而不受弹簧特征妨碍。通道可具有任何合适的形式并且可通过任何合适的手段来提供。例如,通道可以是钻出的通道,或者例如,使用被配置成限定通道的适当形状的注塑成型模具工具或挤出模具,可将通道与弹簧元件一体地形成。管状弹簧在这方面提供了其他优点,因为合适的通道固有地被限定穿过管状弹簧。
所述腹板头中的所述槽的横截面优选地比所述面板的所述纵向边缘区域宽。这样允许在槽的相应侧壁和纵向边缘区域之间的面板的两侧有粘合剂积聚空间。然而,如利用背景技术讨论的,可能难以确保面板被插入槽的中央,并且如果面板大体不居中,则存在的风险是,粘合剂被从槽一侧刮掉,从而导致面板只有一侧结合到腹板头。
为了克服该问题,所述弹簧特征优选地突出超出所述面板的所述纵向边缘区域的第一侧面和/或第二侧面。所述弹簧特征优选地被配置成毗邻所述槽的第一侧壁和/或第二侧壁。这样有利地确保了在面板被插入腹板头中时面板的纵向边缘区域与槽的第一侧壁和/或第二侧壁合适地分隔开。这样防止面板从槽的一侧刮掉粘合剂,因此确保面板的两侧结合到腹板头,以与腹板头形成双重搭接接头。
所述弹簧特征优选地被配置成使所述面板的所述纵向边缘区域相对于所述第一侧壁和所述第二侧壁在所述槽中大体居中地排列。这样导致面板和面板两侧的腹板头之间有大体相等厚度的结合。
因此,除了提供用于确保腹板头和叶片壳之间的结合线中的粘合剂被合适压缩的偏置装置之外,弹簧特征还可用于将面板对准在腹板头的槽中,如上所述。因此,能可靠地形成腹板头和面板之间的双重搭接接头。
所述腹板头优选地包括凸缘,所述凸缘限定用于结合到所述风轮机叶片壳的所述内表面的所述纵向表面。所述第一侧壁和所述第二侧壁优选地横向于所述凸缘布置。所述侧壁优选地与所述凸缘一体形成。在优选的实施方式中,所述腹板头是通过拉挤而形成的纤维增强复合物。
本发明包括一种包含上述抗剪腹板的风轮机叶片。本发明还涵盖了一种包括此叶片的风轮机。
本发明还提供了一种制造风轮机叶片的至少部分的方法。该方法包括按照任何合适顺序的以下步骤:提供所述叶片的第一半壳;提供抗剪腹板,所述抗剪腹板包括:纵向延伸的腹板头,其具有纵向表面以及横向于所述纵向表面布置的第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁和所述第二侧壁相互分隔开,以在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间限定纵向延伸的槽;以及纵向延伸的面板,其具有限定所述面板的纵向边缘的纵向边缘区域;提供沿着所述面板的所述纵向边缘以一定间隔分隔开的多个离散的弹簧特征;在所述腹板头的所述槽中提供粘合剂;将所述面板的所述纵向边缘区域插入所述腹板头的所述槽中;将所述腹板头布置成抵靠所述第一半壳的内表面;在所述腹板头的所述纵向表面和所述第一半壳的所述内表面之间提供粘合剂;迫使所述面板向着所述腹板头,使得所述面板的所述纵向边缘区域被进一步插入所述槽中,并且所述弹簧特征抵着所述槽的基部被压缩。
该方法优选地包括:将所述弹簧特征配置成在所述面板的所述纵向边缘区域被插入所述槽中时毗邻所述槽的所述第一侧壁和所述第二侧壁,使得所述面板的所述纵向边缘区域与所述槽的所述第一侧壁和所述第二侧壁分隔开。
针对就设备而言表述时的本发明描述的可选特征同等地应用于当就方法而言表述时的本发明,反之亦然。纯粹出于简洁的原因,避免特征的重复。
附图说明
图1已经在上文描述了背景并且示出了如WO2008/104174中描述的现有技术的抗剪腹板。
现在,将参照剩余附图来描述本发明的实施方式,在附图中:
图2是根据本发明的风轮机叶片的平面图;
图3a是沿着图2中的线3-3截取的风轮机叶片的横截面,并且示出了位于叶片内的根据本发明的一对抗剪腹板;
图3b是图3a的部分的放大图,示出了内置于风轮机叶片的壳中的翼梁缘条;
图4是图3a的抗剪腹板之一的面板和腹板头的分解立体图,并且示出了用于附接于面板纵向边缘的多个弹簧特征;
图5是弹簧特征的放大图;
图6a至图6d是通过抗剪腹板的一系列示意性横截面,例示了在闭合半模期间将腹板面板结合到腹板头的过程,并且示出了弹簧特征的压缩;以及
图7a至图7c例示了弹簧特征的合适的替代构造。
具体实施方式
图2示出了根据本发明的风轮机叶片30。风轮机叶片30在根端32和梢端34之间在纵向/翼展方向L上延伸,并且在前缘36和后缘38之间在横向/弦向方向W上延伸。
现在,参照图3a即沿着图2中的线3-3截取的通过叶片30的横向横截面,风轮机叶片30包括沿着叶片30的前缘36和后缘38结合在一起的迎风半壳40和背风半壳42。如通过介绍描述的,在将半壳结合在一起形成完整的叶片30之前,在模具组件的相应半模中形成各半壳40、42。半壳40、42主要由GRP形成,但是可在壳40、42的区域中包含其他结构材料,例如,诸如泡沫板的芯材料。
参照图3b的放大图,翼梁缘条44被集成在半壳40、42内。翼梁缘条44由碳纤维增强塑料(CFRP)的拉挤条带45的叠堆形成。翼梁缘条44沿着叶片30的大部分从根端32延伸到梢端34附近。
再次参照图3a,抗剪腹板46设置在叶片30的内部,并且借助粘合剂结合到相对的翼梁缘条44之间的迎风半壳40和背风半壳42的内表面48。因此,抗剪腹板46桥接迎风半壳40和背风半壳42的相对的翼梁缘条44。在这个示例中,叶片30包括第一和第二抗剪腹板46。抗剪腹板46在叶片30的翼展方向上纵向延伸,并且沿着叶片30的大部分长度从叶片30的根端32延伸到叶片30的梢端34附近。
抗剪腹板46的横截面呈大体I形,并且每个抗剪腹板46均包括纵向延伸的腹板面板50以及纵向延伸的第一腹板头52a和第二腹板头52b。第一腹板头52a和第二腹板头52b分别结合到腹板面板50的第一纵向边缘54a和第二纵向边缘54b。在图3a中示出的叶片的取向中,抗剪腹板46大体是垂直的,因此为了便于理解,第一纵向边缘54a和第二纵向边缘54b在此后被称为“上”和“下”纵向边缘,并且第一腹板头52a和第二腹板头52b在此后被称为“上”和“下”腹板头。
腹板面板50具有夹层构造并且包括设置在第一和第二GRP蒙皮之间的泡沫芯。为了适应叶片30的内表面48的曲率,该实例中的腹板面板50包括弯折55。
腹板头52a、52b是由GRP形成的拉挤部件并且其横截面呈大体T形。如图3b中最佳示出的,每个腹板头52a、52b均包括用于结合到叶片壳40、42的内表面48的凸缘56和从凸缘56横向延伸的一对腿部58。每个腿部58均从与凸缘集成的近端60延伸到与凸缘56分隔开的远端62。腿部58从凸缘56向外伸展,在其间形成用于接纳腹板面板50的纵向边缘54a、54b的纵向槽64。
槽64包括分别由第一腿部和第二腿部58限定的相对的第一侧壁和第二侧壁65。槽64还包括限定在腿部58的相应远端62之间的嘴部68和限定在腿部58的相应近端60之间的基部70。腿部58之间的距离限定了槽64的宽度。由于伸展的腿部58,导致槽64的宽度从嘴部68向着基部70移动地逐渐变窄。用其他术语表示,槽64随深度增加而变窄。
如稍后将参照图6a至图6d进一步详细说明的,腹板面板50的上纵向边缘54a和下纵向边缘54b结合到上腹板头52a和下腹板头52b的相应槽64内。应该注意,为了便于例示,图3b中已经省略了腹板面板50。
图4示出了图3a的抗剪腹板46之一的腹板面板50的下部部分和下腹板头52b的立体图。图4只示出了抗剪腹板46的相对小的纵向截面(大致1米),而实际上,当被包含在当前大型公用事业规模的风轮机的叶片中时,抗剪腹板46可具有超过80米的长度。
参照图4,腹板面板50具有由腹板面板50的第一蒙皮和第二蒙皮限定的相对的第一主表面72a和第二主表面72b。在图4的立体图中,只可见第一主表面72a。第一主表面72a和第二主表面72b之间的距离限定了面板50的厚度。从图4中可看出,面板50的厚度从面板50的下弯折向着下纵向边缘54b移动地减小。换句话讲,面板50的厚度向着下纵向边缘54b逐渐变窄。
因此,面板50具有逐渐变窄的下纵向边缘区域74,下纵向边缘区域74限定面板50的下纵向边缘54b。如随后将参照图6a至图6d描述的,面板50的逐渐变窄的下纵向边缘区域74被接纳在下腹板头52b中的槽64内。面板的下纵向边缘区域74的厚度小于腹板头52b中的槽64的宽度,以允许面板50的侧面72a、72b和腹板头52b的腿部58之间有粘合剂的空间。虽然图4中未示出,但是面板50具有被接纳在对应上腹板头52a的槽64内的类似逐渐变窄的上纵向边缘区域。
仍然参照图4,在腹板面板50的下纵向边缘54b上设置有多个弹簧特征76。弹簧特征76沿着纵向边缘54b的长度以规则的间隔相互分隔开。在该示例中,弹簧特征76以大致每米两个到四个的间隔分隔开。虽然图4中未示出,但是在腹板面板50的上纵向边缘54b上也设置有多个弹簧特征(这可在图6a至图6d中看到)。
每个弹簧特征76均具有与腹板面板50的纵向边缘54a、54b平行的纵向方向L上的大致5厘米(cm)的长度和与其长度垂直的大致1.5cm的宽度。
还参照独立示出了弹簧特征76的图5,弹簧特征76包括支架78和弹簧80。弹簧特征76是注塑成型或挤出的热塑性部件,其中,支架76和弹簧80是一体形成的。
支架76的横截面呈大体U形,并且包括大体平坦的基部82,其中,第一侧面和第二侧面84大体垂直于基部82延伸。在图5中示出的弹簧特征76的取向中,支架76的侧面84从基部82的第一侧或上侧86向上延伸。第一侧面和第二侧面84相互分隔开,在其间限定了纵向凹部88。
弹簧80包括圆形横截面的中空管90。弹簧80从支架78垂下来,并且在图5中示出的弹簧特征76的取向上,弹簧80从支架78的基部82的第二侧面或下侧面92向下垂。弹簧80包括由中空管90限定的端部敞开的纵向通道94。
弹簧特征76的支架78的第一侧面和第二侧面84分隔开的距离与弹簧特征76装配到的面板50的下纵向边缘54b的厚度相当。如图6a至图6d中最佳示出的,面板50的下纵向边缘54b被接纳在限定在支架78的第一侧面和第二侧面84之间的凹部88中。弹簧特征76被构造成,使得它们能被方便地推到面板50的纵向边缘54a、54b上,而不需要用粘合剂将弹簧特征76保持在纵向边缘54a、54b上。弹簧特征76和纵向边缘54a、54b之间的此配合在本文中被称为“推入配合”。
为了使弹簧特征76与面板50的纵向边缘54b形成推入配合,支架78的凹部88的宽度可略小于面板50的纵向边缘54b的宽度,在这种情况下,弹簧特征76与面板50形成过盈配合或摩擦配合。另选地,凹部88的宽度可与面板50的纵向边缘54b的厚度大体相同或略大于面板50的纵向边缘54b的厚度。在这些情况下,弹簧特征76与面板50的纵向边缘54b形成紧密配合或松配合。这两种情况都是该术语的当前定义内的“推入配合”的示例。
现在,将参照图6a至图6d来说明弹簧特征76的功能,图6a至图6d示出了定位在风轮机叶片30的上半壳42和下半壳40之间的通过根据本发明的抗剪腹板46的一系列示意性横截面。为了便于例示,只示出了半壳42、40的一部分,并且在这些图中省去了抗剪腹板46的腹板面板50的中央部分。
首先参照图6a,上弹簧特征76a被装配到腹板面板50的上纵向边缘54a,并且下弹簧特征76b被装配到面板50的下纵向边缘54b。实际上,多个弹簧特征76被装配到上纵向边缘54a和下纵向边缘54b二者。在相应的上腹板头52a和下腹板头52b的槽64中沉积粘合剂96。将粘合剂98的条带施用于下半壳40的内表面48。下腹板头52b定位在粘合剂98的条带上,使得粘合剂98处于下腹板头52b的凸缘56b和下半壳40的内表面48之间。
然后,将包括所附接的弹簧特征76b的面板50的下纵向边缘54b插入通过下腹板头52b中的槽64的嘴部68。下纵向边缘54b上的弹簧特征76b部分地延伸到沉积在槽64中的粘合剂96中。粘合剂96重新分布在槽64中,填充延伸穿过弹簧特征76b的端部敞开的通道92。
然后,将上腹板头52a定位在腹板面板50的上纵向边缘54a上,使得包括所附接的上弹簧特征76a的上纵向边缘54a插入通过所述槽64的嘴部68。上纵向边缘54a上的弹簧特征76a部分地延伸到沉积在槽64中的粘合剂96中。粘合剂96重新分布在槽64中,填充延伸穿过弹簧特征76a的端部敞开的通道92。
将另一粘合剂100施用到上腹板头52a的凸缘56a的上表面102。然后,将上半壳42布置在下半壳40上方的某个位置,以准备好将相应的半壳40、42结合在一起。
如利用背景描述的,相应的半壳40、42典型地被支撑在叶片模具组件的其相应半模中。将半壳40、42结合在一起的过程典型地涉及沿着一个或两个半壳40、42的前缘和后缘施用粘合剂,以及抬起和转动半模之一并且将其定位在另一半模的顶部上。这被称为“闭合模具”。
图6b至图6d示出了定位在下半壳40的顶部上并且被缓慢降低到位的上半壳42。为了清楚起见,在图6b至图6c中避免了重复的附图标记,并且应该参考图6a中的相关附图标记。
参照图6b,上半壳42的重量开始压在抗剪腹板46上。这迫使面板50的上纵向边缘54a和下纵向边缘54b(包括所附接的弹簧特征76a、76b)进入相应的上腹板头52a和下腹板头中52b中的槽64中的更深处。迫使弹簧特征76a、76b的弹簧80与相应槽64的基部70接触。槽64中的粘合剂96此时通过弹簧80完全填充端部敞开的通道92,并且被向着相应槽64的嘴部68挤压。腹板头52a、52b的凸缘56a、56b和相应的半壳42、40之间的粘合剂98、100也被部分挤压。
参照图6c,上半壳42被进一步降低到下半壳40上。这迫使面板50的纵向边缘区域74进一步进入腹板头52a、52b中的槽64中,并且致使弹簧80被压缩,使得弹簧80的横截面形成椭圆形形状。槽64中的粘合剂96被进一步向着相应槽64的嘴部68挤压,以几乎完全填充槽64。腹板头52b、52a的凸缘56b、56a和相应的半壳40、42之间的粘合剂98、100也被进一步挤压。在弹簧80被压缩的情况下,弹簧80开始产生抵抗叶片壳40、42的反作用力。
参照图6d,其示出上半壳42被完全降低到下半壳40上。弹簧80此时被进一步压缩,并且在它们试图再次膨胀以恢复更圆的横截面时,施加对抗相应的半壳40、42的相当大的反作用力。被压缩弹簧80所施加的该反作用力导致连续且稳定的压缩力施加到腹板头52b、52a的凸缘56b、56a和相应的半壳40、42之间的粘合剂98、100。因此,该粘合剂98、100被进一步压缩,从而导致抗剪腹板46和半壳40、42之间的结合线得以改善。
应该理解,除了促成弹簧特征76a、76b的压缩之外,纵向延伸穿过弹簧特征76a、76b的端部敞开的通道92有利地在插入面板50时让粘合剂96纵向地重新分布在槽64中。
当弹簧特征76a、76b是沿着面板50的纵向边缘54a、54b以一定间隔附接的相对小的离散特征时,面板50的纵向边缘54a、54b中的大部分仍然可用于结合到腹板头52a、52b中的槽64的基部70。因此,面板50的纵向边缘54a、54b有利地沿着面板50的大部分长度结合到相应的腹板头52a、52b中的槽64的基部70。由此,在该关键区域中,基本上避免了面板50和腹板头52a、52b之间的粘合剂空隙。这与图1中示出的现有技术形成对照,在现有技术中,泡沫24的条带沿着腹板头20的整个长度占据槽22的基部,并且防止面板12的纵向边缘22结合到槽22的基部。
如现在将讨论的,弹簧特征76a、76b还有利地用作分隔特征,用于确保面板50与腹板头中的槽的两个侧壁65分隔开。这允许有粘合剂积聚空间,并且确保面板的两侧结合到腹板头,以与腹板头形成双重搭接接头。
例如,从图6a中清楚的是,接纳在腹板头52a、52b的槽64中的面板50的纵向边缘区域74的厚度显著小于槽64的宽度。弹簧特征76a、76b的横截面比面板50的纵向边缘区域74宽,因此突出超出面板50的第一侧面72a和第二侧面72b。弹簧特征的宽度与槽64的基部70(图6b)的宽度相当,使得当面板50的纵向边缘54a、54b被迫使朝向槽64的基部70时,弹簧特征76a、76b毗邻槽64的第一侧壁和第二侧壁65。因此,弹簧特征76a、76b由此确保面板50与相应槽64的第一侧壁和第二侧壁65二者分隔开。这样确保了在面板50和相应槽64的两个侧壁65之间限定间隙104(参见图6d),以便在面板50被插入槽64中时粘合剂96重新分布在间隙104中。
在一示例中,弹簧特征76a、76b被配置成使面板50在相应槽64中居中。这是通过弹簧特征76a、76b突出超出面板50的两个侧面72a、72b达大体相等量来实现的。在面板50在槽64内居中的情况下,在面板50和腹板头52a、52b中的槽64的相应侧壁65之间限定相等尺寸的空间104。当面板50被插入槽64中时,槽64中的粘合剂96重新分布,以填充这些空间104。弹簧特征76a、76b因此确保了粘合剂96均匀分布在槽64中的面板50的两个侧面72a、72b上,从而确保了面板50的两个侧面72a、72b结合到槽64的相应侧壁65,以与每个腹板头52a、52b形成双重搭接接头。
图7a至图7c示出了弹簧特征76的各种替代构造。
参照图7a,其示出了与上述弹簧特征76相似的弹簧特征76c,但是其中弹簧80c的一部分106向内折叠。这允许弹簧80c在被插入腹板头52a、52b中时在与槽64的宽度平行的方向上另外进行压缩。弹簧80c可形成为比槽64宽并且在插入槽64中时向内略微压缩。这允许弹簧容纳不同宽度的槽64,例如以适应槽宽度的容差。
图7b和图7c是弹簧特征的其他变型的剖视图。图7b中示出的弹簧特征76d具有弹簧80d,弹簧80d的横截面成形为八字形。因此,通过弹簧80d限定两个端部敞开的通道92d。图7c中示出的弹簧特征76e包括具有S形横截面的弹簧80e,并且也限定了两个端部敞开的通道92e。对于本领域的技术人员而言,弹簧特征的其他合适形状将是容易显而易见的。
尽管以上实施方式中的弹簧特征各自突出超出面板50的两个侧面72a、72b从而将面板50与槽64的两个侧面分隔开,但是在其他实施方式中,一个或更多个弹簧特征可被配置成只突出超出面板50的一侧。在这些实施方式中,一个或更多个弹簧特征可布置在面板50的纵向边缘54a、54b上,使得它们只突出超出面板50的第一侧面72a,并且一个或更多个弹簧特征可布置在纵向边缘54a、54b上,使得它们只突出超出面板50的第二侧面72b。这仍将导致面板50与槽64的两个侧面适当地分隔开,但是只将需要弹簧特征从面板50的一个侧面72a或72b突出。
如以下简要讨论的,在不脱离如随附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下,可对以上示例做出许多其他修改。
虽然在以上示例中弹簧特征76形成推入配合,但是在其他实施方式中,弹簧特征可通过其他方式附接于腹板面板50。例如,弹簧特征可通过诸如铆钉的机械紧固件进行结合或附接。然而,推入配合是优选的,因为它减少了该过程中涉及的步骤数量,因此更便宜且最高效。
尽管以上实施方式中的弹簧特征76沿着腹板面板50的纵向边缘54a、54b以每米两个到四个的间隔布置,但是也可采用其他合适的间距。例如,弹簧特征76可以以更大间隔布置,这将有利地减少所需的弹簧特征76的数量。
尽管在以上实施方式中抗剪腹板46在腹板面板50的上纵向边缘54a和下纵向边缘54b二者上都包括腹板头52a、52b,但是在其他实施方式中,抗剪腹板46可只在上纵向边缘或下纵向边缘中的一者上包括腹板头。例如,另一个边缘可包括与图1中示出的抗剪腹板相似的整体凸缘。
尽管在以上实施方式中腹板头52a、52b结合到相应的迎风半壳40和和背风半壳42的内表面48,但是在其他示例中,在制造半壳40、42期间,腹板头52a、52b中的一者或二者可与相应的半壳40、42一体化。例如,可将腹板头52a、52b与叶片壳40、42的其他结构组件一起搁置在叶片模具中,并且利用树脂灌注或等同工序与其他那些组件一体化。
尽管在上述示例中的腹板头52a、52b包括限定槽64的侧壁65的一对腿部58,但是在其他实施方式中,腹板头52a、52b可不包括腿部。例如,槽64可通过原本实心的腹板头中的合适凹部来形成。同样地,腹板头52a、52b可不必包括凸缘56,而是可包括用于结合到半壳40、42的内表面48的任何其他合适表面。
尽管以上示例中的叶片30包括两个抗剪腹板46,但是在其他示例中,叶片30可包括任何数量的抗剪腹板46。例如,在一些情况下,可在叶片30的后缘38附近包括第三抗剪腹板。

Claims (15)

1.一种用于风轮机叶片的抗剪腹板,该抗剪腹板包括:
纵向延伸的面板,其具有限定所述面板的纵向边缘的纵向边缘区域;
纵向延伸的腹板头,其包括用于结合到风轮机叶片壳的内表面的纵向表面以及横向于所述纵向表面布置的纵向延伸的第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁和所述第二侧壁相互分隔开,以在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间限定用于接纳所述面板的所述纵向边缘区域的纵向延伸的槽;以及
多个离散的弹簧特征,其附接于所述面板的所述纵向边缘,所述弹簧特征沿着所述纵向边缘的长度以一定间隔相互分隔开,并且被配置成在所述面板的所述纵向边缘区域被插入所述槽中时,压缩所述槽的基部。
2.根据权利要求1所述的抗剪腹板,其中,所述面板的所述纵向边缘区域被接纳在所述腹板头的所述槽内,并且所述面板的所述纵向边缘沿着所述槽的大部分长度结合到所述槽的所述基部。
3.根据权利要求1或2所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧特征各自包括被成形为装配在所述面板的所述纵向边缘上的支架和从所述支架垂下来的弹簧。
4.根据权利要求3所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧与所述支架一体地形成。
5.根据权利要求3或4所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧呈大体管状。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧的横截面呈大体圆形。
7.根据任何前一权利要求所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧特征被配置成与所述面板的所述纵向边缘形成推入配合。
8.根据任何前一权利要求所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧特征是注塑成型或挤出的部件。
9.根据任何前一权利要求所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧特征各自限定一个或更多个端部敞开的通道,所述一个或更多个端部敞开的通道与所述面板的所述纵向边缘大体平行地纵向延伸。
10.根据任何前一权利要求所述的抗剪腹板,其中,所述槽的横截面比所述面板的所述纵向边缘区域宽,并且所述弹簧特征突出超出所述纵向边缘区域的第一侧面和/或第二侧面,所述弹簧特征被配置成毗邻所述槽的第一侧壁和/或第二侧壁,由此确保所述面板的所述纵向边缘区域与所述槽的所述第一侧壁和/或所述第二侧壁分隔开。
11.根据任何前一权利要求所述的抗剪腹板,其中,所述弹簧特征被配置成使所述面板的所述纵向边缘区域相对于所述第一侧壁和所述第二侧壁在所述槽中大体居中地排列。
12.根据任何前一权利要求所述的抗剪腹板,其中,所述腹板头包括凸缘,所述凸缘限定用于结合到所述风轮机叶片壳的所述内表面的所述纵向表面,并且其中,所述第一侧壁和所述第二侧壁横向于所述凸缘布置。
13.一种风轮机叶片,该风轮机叶片包括根据任何前一权利要求所述的抗剪腹板。
14.一种制造风轮机叶片的至少部分的方法,该方法包括按照任何合适顺序的以下步骤:
-提供所述叶片的第一半壳;
-提供抗剪腹板,所述抗剪腹板包括:
纵向延伸的腹板头,其具有纵向表面以及横向于所述纵向表面布置的第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁和所述第二侧壁相互分隔开,以在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间限定纵向延伸的槽;以及
纵向延伸的面板,其具有限定所述面板的纵向边缘的纵向边缘区域;
-提供沿着所述面板的所述纵向边缘以一定间隔分隔开的多个离散的弹簧特征;
-在所述腹板头的所述槽中提供粘合剂;
-将所述面板的所述纵向边缘区域插入所述腹板头的所述槽中;
-将所述腹板头布置成抵靠所述第一半壳的内表面;
-在所述腹板头的所述纵向表面和所述第一半壳的所述内表面之间提供粘合剂;
-迫使所述面板向着所述腹板头,使得所述面板的所述纵向边缘区域被进一步插入所述槽中,并且所述弹簧特征抵着所述槽的基部被压缩。
15.根据权利要求14所述的方法,该方法还包括:将所述弹簧特征配置成在所述面板的所述纵向边缘区域被插入所述槽中时毗邻所述槽的所述第一侧壁和所述第二侧壁,使得所述面板的所述纵向边缘区域与所述槽的所述第一侧壁和所述第二侧壁分隔开。
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