CN112313405A - 用于风力涡轮转子叶片的末梢延伸部及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及用于风力涡轮转子叶片的末梢延伸部及其安装方法。该方法包括：从转子叶片移除雷电保护系统的可移除叶片末梢，以便暴露雷电保护系统的引下线。该方法还包括将导电延伸部固定到引下线。此外，该方法包括使末梢延伸部的第一端部在导电延伸部上滑动，以便在末梢端部处与转子叶片重叠。另外，该方法包括在末梢延伸部的第二端部处将可移除叶片末梢固定到导电延伸部。此外，该方法包括将末梢延伸部固定到转子叶片。
Description
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮转子叶片，并且更特别地涉及用于风力涡轮转子叶片的末梢延伸部及其安装方法，该末梢延伸部结合到风力涡轮转子叶片的现有雷电保护系统中。
背景技术
风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且风力涡轮在这方面已得到越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能的形式传递动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被部署到公用电网。
在许多情况下，附属构件附接到风力涡轮的转子叶片，以在风力涡轮的操作期间执行多种功能。例如，已知通过将突起或其它结构添加到叶片的表面来改变风力涡轮转子叶片的空气动力学特性，以便通过增大叶片的升力同时减小阻力来增加在风力涡轮的正常操作期间的能量转换效率。这样的构件包括例如小翼、末梢延伸部和涡流发生器。本领域技术人员很好理解这些装置的目的和操作原理。
用于附接常规附加构件的安装技术和系统可为昂贵且耗时的(特别是对于现场安装)。例如，典型的现场安装技术需要使用附接夹具和大量的停顿时间以用于固化附接胶粘剂。此外，尤其是对于末梢延伸部的添加，流行的常规方法涉及切掉现有的叶片末梢，以便将延伸部与内部叶片结构集成。这样的过程可为耗时、昂贵的，并且可损坏主叶片结构。此外，这样的过程可损害转子叶片的结构完整性和/或耐用性，以及其空气动力学性能。此外，某些末梢延伸部可将周围区域中的噪音增加到高于可接受的极限。
另外，风力涡轮易于遭受雷电冲击，并且在这方面，通常的做法是为涡轮叶片提供沿着叶片的纵向长度隔开的雷电接收器，以便捕获雷电冲击并将雷电冲击传导至地面。照此，与将末梢延伸部安装到现有转子叶片上相关联的额外挑战可包括保持现有转子叶片的雷电保护系统功能。
因此，业界不断寻求用于安装用于风力涡轮转子叶片的末梢延伸部的改进的方法，该末梢延伸部结合到风力涡轮转子叶片的现有雷电保护系统中。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而了解。
在一个方面，本公开涉及一种用于将末梢延伸部安装到风力涡轮的转子叶片的末梢端部上的方法。风力涡轮包括安装在其上的雷电保护系统。雷电保护系统至少包括与转子叶片相关联的引下线和可移除的导电叶片末梢。此外，末梢延伸部具有第一端部、第二端部、封闭前缘和至少部分地分离的后缘。因此，该方法包括移除雷电保护系统的导电叶片末梢，以便暴露引下线。该方法还包括将导电延伸部固定到引下线。此外，该方法包括使末梢延伸部的第一端部在导电延伸部上滑动，以便在末梢端部处与转子叶片重叠。另外，该方法包括在末梢延伸部的第二端部处将先前移除的导电叶片末梢固定到导电延伸部。然后，该方法包括将末梢延伸部固定到转子叶片的末梢端部。
在一个实施例中，雷电保护系统的引下线可包括引下线部件、引下线线缆或雷电保护系统的任何其它引下线。此外，导电延伸部可包括第一端部和第二端部。照此，在某个实施例中，将导电延伸部固定到引下线的步骤可包括将引下线部件在导电延伸部的凹槽内固定到导电延伸部的第一端部。
在另一个实施例中，末梢延伸部可包括一个或多个内部结构构件。更具体地，在特定实施例中，(多个)内部结构构件可包括过渡区域结构支承件或内部结构通道。在这样的实施例中，使末梢延伸部的第一端部在导电延伸部上滑动的步骤可包括将转子叶片的末梢端部插入到过渡区域结构支承件中(例如，在结构支承件的肋之间)和将导电延伸部插入到内部结构通道中。
在另外的实施例中，在末梢延伸部的第二端部处将导电叶片末梢固定到导电延伸部的步骤可包括将导电延伸部的第二端部插入导电叶片末梢的凹部内和通过导电叶片末梢和导电延伸部的第二端部固定一个或多个紧固件。
在额外实施例中，将末梢延伸部固定到转子叶片的步骤可包括将一条或多条双面胶带的胶粘剂侧附接到邻近末梢端部的转子叶片的压力侧表面或吸力侧表面中的任一者或两者上或者附接到末梢延伸部的内表面上。带条在其相反的暴露侧上具有防粘衬里，并且带条中的各个具有来自防粘衬里的延伸尾部，当末梢延伸部滑动到转子叶片的末梢端部上时，延伸尾部延伸超过末梢延伸部的第一端部。照此，将末梢延伸部固定到转子叶片的步骤还可包括：在末梢延伸部保持就位的情况下，从距至少部分地分离的后缘最远的带条开始，按顺序拉动相应带条的延伸尾部和防粘衬里通过后缘并以一定角度远离末梢延伸部，使得防粘衬里沿着带条的长度被移除，同时维持末梢延伸部抵靠转子叶片的位置，以将暴露的胶粘剂从防粘衬里下方附接到转子叶片的压力侧表面或吸力侧表面中的任一者或两者或末梢延伸部的内表面。
在另一个实施例中，至少部分地分离的后缘可包括压力侧边缘和吸力侧边缘，压力侧边缘和吸力侧边缘各自延伸经过转子叶片的后缘。此外，压力侧边缘和吸力侧边缘可延伸经过转子叶片的后缘基本上相等的距离，或者边缘中的一个可相对于另一个偏移。照此，该方法还可包括在移除防粘衬里之后将压力侧边缘和吸力侧边缘结合在一起。
在另外的实施例中，该方法可包括将一个或多个附加构件定位在至少部分地分离的后缘的压力侧边缘和吸力侧边缘的部分之间或与压力侧边缘和吸力侧边缘的部分一起定位，或者定位到末梢延伸部的一个或多个表面。
在另一个方面，本公开涉及一种用于将末梢延伸部安装到风力涡轮的转子叶片的末梢端部上的方法。风力涡轮具有安装在其上的雷电保护系统。雷电保护系统具有引下线和固定到与转子叶片相关联的引下线的导电叶片末梢。此外，末梢延伸部具有封闭前缘和至少部分地分离的后缘。因此，该方法包括将导电延伸部固定到导电叶片末梢。该方法还包括使末梢延伸部的第一部分在导电叶片末梢上滑动，以便在末梢端部处与转子叶片重叠。另外，该方法包括使末梢延伸部的第二部分在导电延伸部上滑动。此外，该方法包括将末梢延伸部的第一部分固定到转子叶片。此外，该方法包括将末梢延伸部的第二部分固定到第一部分。
在一个实施例中，该方法还可包括将延伸导电叶片末梢固定到导电延伸部，使得延伸导电叶片末梢延伸超过末梢延伸部的第二部分。应当理解，该方法可进一步包括如本文中所描述的额外步骤和/或特征中的任何步骤和/或特征。
在又一个方面，本公开涉及一种转子叶片组件。转子叶片组件包括转子叶片，该转子叶片具有根部端部、末梢端部以及在前缘和后缘之间延伸的压力侧表面和吸力侧表面。此外，转子叶片组件包括安装到转子叶片上或安装在转子叶片内的雷电保护系统。雷电保护系统至少包括引下线、导电叶片末梢和位于压力侧表面或吸力侧表面中的任一者上的至少一个雷电接收器。此外，转子叶片组件包括末梢延伸部，该末梢延伸部具有第一端部、第二端部、封闭前缘和由至少部分地分离的压力侧边缘和吸力侧边缘限定的后缘，压力侧边缘和吸力侧边缘结合在一起并且在弦向上延伸超过转子叶片的后缘。此外，末梢延伸部包括构造在末梢延伸部的第一端部和第二端部之间的导电延伸部，该导电延伸部将引下线电联接到导电叶片末梢和/或至少一个雷电接收器中的至少一个，以便维持雷电保护系统的功能。此外，末梢延伸部的第一端部与转子叶片的末梢端部重叠。
在一个实施例中，雷电保护系统的引下线可包括引下线部件、引下线线缆或任何其它合适的引下线。在另一个实施例中，导电延伸部在第一端部和第二端部之间延伸。照此，导电延伸部的第一端部可包括形成凹槽的侧边缘。在这样的实施例中，引下线部件可固定在凹槽内。此外，导电延伸部的第二端部可没有侧边缘，并且固定在导电叶片末梢的凹部内。另外，导电叶片末梢可被构造在末梢延伸部的第二端部处，以便提供转子叶片的导电延伸根部端部。
在备选实施例中，引下线部件可固定在导电叶片末梢的凹部内，并且导电延伸部的第一端部可固定到导电叶片末梢。在这样的实施例中，导电叶片末梢可在末梢延伸部的第一端部和第二端部之间被构造在末梢延伸部内(即，而不是重新定位到转子叶片的末梢端部)。照此，(多个)雷电接收器可电联接到导电延伸部的第二端部。在额外实施例中，转子叶片组件可进一步包括电联接到导电延伸部的第二端部的延伸导电叶片末梢。
在另外的实施例中，末梢延伸部可具有单件式主体或两件式主体。更具体地，两件式主体可包括第一部分和第二部分。在这样的实施例中，第一部分可覆盖引下线部件和导电叶片末梢，而第二部分可覆盖导电延伸部的至少部分。此外，两件式主体的第一部分可具有分离的后缘，而第二部分可不具有分离的后缘。
在额外实施例中，如所提到的，末梢延伸部可包括一个或多个内部结构构件，包括例如过渡区域结构支承件和/或内部结构通道。照此，转子叶片的末梢端部可被构造成配合在过渡区域结构支承件内，而导电延伸部可被构造成配合在内部结构通道内。这样的内部结构构件被构造成向转子叶片提供增强的结构。
在另外的实施例中，转子叶片组件还可包括胶粘剂和/或一条或多条双面胶带，其被构造成用于将末梢延伸部固定到转子叶片的末梢端部上和/或用于将末梢延伸部的第一部分和第二部分固定在一起。
在又一个实施例中，末梢延伸部可包括一个或多个附加构件，该附加构件被构造在分离的后缘的压力侧边缘和吸力侧边缘的部分之间或与该部分一起构造和/或与末梢延伸部的一个或多个表面一起构造。例如，在某些实施例中，(多个)附加构件可包括锯齿状边缘、带凹部(例如，用于前缘保护带)、空气流调节元件(诸如涡流发生器)、安装特征、排水孔或可安装到末梢延伸部或与末梢延伸部成一体的任何其它合适的叶片附加构件。
在再一些另外的实施例中，导电延伸部和/或导电叶片末梢可经由金属或金属合金形成。例如，在某些实施例中，金属或金属合金可包括铝。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成本说明书的部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：
图1图示了常规风力涡轮的透视图；
图2图示了根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的透视图，该转子叶片具有与其末梢端部一起构造的末梢延伸部；
图3图示了根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图，特别地图示了与其一起构造的雷电保护系统；
图4图示了根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的展向视图，特别地图示了与其一起构造的雷电保护系统的多种构件；
图5图示了根据本公开的单件式末梢延伸部的一个实施例的透视图；
图6图示了图5的单件式末梢延伸部的俯视详细视图，特别地图示了透明末梢延伸部，以进一步图示其内部构件；
图7图示了图6的单件式末梢延伸部的透视详细视图；
图8图示了图5的单件式末梢延伸部沿着线8-8的透视横截面视图；
图9图示了图5的单件式末梢延伸部沿着线9-9的横截面视图；
图10图示了构造在图5的末梢延伸部内的导电构件的一个实施例的透视图；
图11图示了构造在图5的末梢延伸部内的导电延伸部的一个实施例的透视图；
图12图示了根据本公开的两件式末梢延伸部的一个实施例的透视图；
图13图示了图12的两件式末梢延伸部的俯视详细视图，特别地图示了透明末梢延伸部，以进一步图示其内部构件；
图14图示了图13的两件式末梢延伸部的透视详细视图；
图15图示了图13的两件式末梢延伸部沿着线15-15的透视横截面视图；
图16图示了图13的两件式末梢延伸部沿着线15-15的侧视横截面视图；
图17图示了图12的末梢延伸部的局部透视图，特别地图示了连接到导电延伸部并从末梢延伸部的第二部分延伸的延伸导电叶片末梢；
图18图示了图12的末梢延伸部的局部透视图，特别地图示了构造在现有导电叶片末梢的凹部内的引下线部件，其中导电延伸部附接到该引下线部件并延伸到末梢延伸部的第二部分中；
图19图示了图12的末梢延伸部的第二部分的局部透视图，特别地图示了构造在其中的内部结构通道；
图20图示了构造在图12的末梢延伸部内的导电构件的透视图；
图21图示了根据本公开的两件式末梢延伸部的另一个实施例的透视图；
图22图示了图21的两件式末梢延伸部的透视详细视图，特别地图示了透明末梢延伸部，以进一步图示其内部构件；
图23图示了图22的末梢延伸部的局部透视图，特别地图示了构造在现有导电叶片末梢的凹部内的引下线部件，其中导电延伸部附接到该引下线部件并延伸到末梢延伸部的第二部分中；
图24图示了图22的单件式末梢延伸部沿着线24-24的侧视横截面视图；
图25图示了图22的末梢延伸部的雷电接收器的详细横截面视图；
图26图示了构造在图22的末梢延伸部内的导电构件的透视图；
图27图示了根据本公开的用于将末梢延伸部安装到风力涡轮的转子叶片的末梢端部上的方法的一个实施例的流程图；
图28图示了根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的局部俯视图，其中末梢延伸部滑动到转子叶片的末梢端部上；
图29图示了在末梢延伸部已滑动到转子叶片的末梢端部上的位置之后的图28的实施例的局部俯视图；
图30图示了图29的实施例的局部俯视图，描绘了通过末梢延伸部的分离的后缘从带条剥离防粘衬里；
图31图示了图30的实施例的局部俯视图，描绘了通过末梢延伸部的分离的后缘从带条剥离最后的防粘衬里；以及
图32图示了根据本公开的用于将末梢延伸部安装到风力涡轮的转子叶片的末梢端部上的方法的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。各个示例通过本发明的解释而非本发明的限制的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中作出多种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而图示或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生再一个另外的实施例。因此，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
现在参考附图，图1图示了常规构造的风力涡轮10。如所示出的，风力涡轮10包括塔架12，在塔架12上安装有机舱14。多个叶片16安装到转子毂18，转子毂18继而连接到转动主转子轴(未示出)的主凸缘。风力涡轮发电和控制构件容纳在机舱14内。提供图1的视图仅用于说明目的，以将本发明置于示例性使用领域中。应当认识到，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。
参考图2，根据本公开，用于风力涡轮10的转子叶片组件100图示为具有附接到转子叶片16的表面24(例如，吸力侧表面)的末梢延伸部102。如所示出的，转子叶片16具有在前缘26和后缘28之间延伸的压力侧22和吸力侧24，并且从根部端部34延伸到末梢端部32。转子叶片16进一步限定相对于转子毂18(图1)的变桨轴线40，该变桨轴线40典型地垂直于转子毂18和根部端部34延伸通过根部端部34的中心。转子叶片16的桨距角或叶片桨距(即确定转子叶片16相对于经过风力涡轮10的空气流的视角的角)可由转子叶片16围绕变桨轴线40的旋转限定。此外，转子叶片组件100限定翼弦42和翼展44。例如，如图2中所示出的，翼弦42可在转子叶片16的整个翼展44上变化。因此，可在叶片16上沿着翼展44的任何点处为叶片16限定局部翼弦。
现在参考图3和图4，转子叶片组件100还可包括与其一起构造的雷电保护系统50。例如，如所示出的，根据本公开，图示了雷电保护系统50的一个实施例的多种构件的示意图。更具体地，图3图示了与风力涡轮10一起构造的雷电保护系统50的一个实施例的透视图，而图4图示了其中构造有雷电保护系统50的部分的风力涡轮10的转子叶片16中的一个的横截面视图。
如所示出的，雷电保护系统50包括至少部分地构造在风力涡轮10的转子叶片16中的一个或多个的内部空腔36内的一个或多个导电回路52。此外，如图4中所示出的，导电回路52中的各个可包括一个或多个引下线55、导电叶片末梢59和位于转子叶片16的压力侧表面22或吸力侧表面24中的任一个上的至少一个雷电接收器54。例如，如在图示的实施例中示出的，雷电保护系统50的(多个)引下线55可包括引下线部件57(例如引下线叉或其它合适的部件)、引下线线缆56或任何其它合适的引下线。此外，如所示出的，雷电接收器54设置在压力侧22和吸力侧24两者上。在备选实施例中，雷电接收器54可仅设置在转子叶片16的侧部中的一个上。应当理解，雷电接收器54可在本发明的范围和精神内被不同地构造，并且可包括安装在转子叶片16的压力侧22和/或吸力侧24上以用于将雷电冲击传导至地面的目的的任何金属或金属化构件(即，金属屏、金属杆或末梢、金属紧固件和/或类似物)。另外，如图4中所示出的，雷电接收器54可经由构造在转子叶片16的内部空腔36内的一个或多个雷电导体或导电线缆56连接。照此，导电线缆56可具有适合于限定导电腿的规格，该导电腿用于将接收器54中的任一个上的雷电冲击传输到地面。此外，(多个)导电线缆56可连接到(多个)转子叶片16的外表面或内表面。另外，转子叶片16中的各个可以以类似的方式构造。
仍然参考图3和图4，用于转子叶片16中的各个的相应雷电导电回路52可包括延伸通过转子叶片16的根部端部34并单独连接到转子毂18内的接地系统60的终端58。接地系统60可被不同地构造，如本领域中所熟知的。例如，接地系统60可包括由风力涡轮的机械或支承结构(包括叶片轴承、机械底板、塔架结构和类似物)限定的任何导电路径，该机械或支承结构限定从转子叶片16通过塔架12经由接地线缆72到接地杆64的任何合适的接地导电路径62，或者其它合适的电接地路径。在其它实施例中，导电回路52可由嵌入转子叶片16中或者例如沿着转子叶片16的外表面22、24在转子叶片16外部的构件限定。
特别地参考图4，各个转子叶片16可包括单个导电回路52，如所描绘的，其中雷电接收器54中的各个被串联地构造在单个回路52内。在备选实施例中，转子叶片16中的各个可包括多个回路52，其中雷电接收器54中的各个被构造在相应回路52中的一个中。在再一些另外的实施例中，接收器54可经由(多个)导电线缆56以任何合适的方式连接，并且应当理解，图3和图4的实施例仅出于示例的目的而提供，而不旨在为限制性的。
现在参考图5至图11，根据本公开，图示了本公开的末梢延伸部102的一个实施例。更具体地，图5至图11的实施例图示了末梢延伸部102，该末梢延伸部102在其最外侧位置处利用雷电保护系统50的现有导电叶片末梢59。此外，如图5中所示出的，末梢延伸部102具有大体上中空的主体108，主体108具有第一端部103、第二端部109、封闭前缘104以及后缘106，后缘106由分离的压力侧边缘107和吸力侧边缘105限定，压力侧边缘107和吸力侧边缘105结合在一起，并且当安装到转子叶片16的后缘28时在弦向上延伸超过转子叶片16的后缘28。此外，后缘106是分离的，因为吸力侧边缘105和压力侧边缘107未沿着后缘106的长度的至少部分结合或密封在一起，这允许末梢延伸部102的压力侧和吸力侧被拉开到使末梢延伸部102滑动到转子叶片16的末梢端部32上所必要的程度。在如附图中所描绘的某些实施例中，后缘106基本上沿着后缘的整个长度分离，然而这不是针对所有实施例的要求。此外，如图2和图6至图7中所示出的，末梢延伸部102的第一端部103被构造成与转子叶片16的末梢端部32重叠。照此，转子叶片组件100还可包括胶粘剂或一条或多条双面胶带，其被构造成用于将末梢延伸部102在安装到转子叶片16的末梢端部32时固定到末梢端部32上，这将在下文更详细地描述。
在额外实施例中，本公开的末梢延伸部102可使用任何合适的制造过程形成。例如，在某些实施例中，本文中所描述的末梢延伸部102可经由三维(3D)打印形成。照此，末梢延伸部102可被构造为单个构件或有限数量的构件，诸如本文中所描述的两个构件。3D打印为末梢延伸部102提供许多优点，包括但不限于使延伸部在最外侧部分处具有实心且非常薄的后缘以及在更内侧具有分开的后缘以有助于安装的能力(这在下文更详细地描述)。此外，末梢延伸部102的3D打印提供自动化且经济的制造过程，该过程产生期望的形状，该形状可容易地针对多种长度、尺寸和内部几何形状进行定制，以匹配现有的叶片表面，以用于利用胶粘剂进行结合。
更具体地，如图6至图9中所示出的，末梢延伸部102可容易地设计有一个或多个内部结构构件136，包括例如过渡区域结构支承件138和/或内部结构通道140。照此，(多个)结构构件136被构造成容纳并电绝缘本文中所描述的导电构件。例如，转子叶片16的末梢端部32可被构造成配合在过渡区域结构支承件138内，而导电延伸部115可被构造成配合在内部结构通道140内。此外，末梢延伸部102的内部结构构件136可包含内部肋和/或额外的结构，以支托转子叶片16的原始末梢端部32，以用于额外的支承。
大体上参考图6至图11，末梢延伸部102还包括被构造在末梢延伸部102的第一端部103和第二端部109之间的导电延伸部115。因此，如在图示的实施例中示出的，导电延伸部115被构造成将雷电保护系统50的引下线部件57电联接到可移除的导电叶片末梢59。更具体地，如图11中所示出的，导电延伸部115可包括第一端部117和第二端部119。此外，如所示出的，导电延伸部115的第一端部117可包括形成凹槽123的侧边缘121。因此，如图10中所示出的，引下线部件57可固定在导电延伸部115的凹槽123内。此外，如图10至图11中所示出的，导电延伸部115的第二端部119可没有侧边缘121，使得第二端部119可固定在导电叶片末梢59的凹部125内。另外，如图5至图8中所示出的，当导电叶片末梢59固定到导电延伸部115的第二端部119时，导电叶片末梢59也被构造在末梢延伸部102的第二端部109处，以便提供转子叶片16的延伸根部端部126。
现在参考图12至图20，图示了根据本公开的末梢延伸部102的另一个实施例。更具体地，如所示出的，图12至图20的实施例图示了末梢延伸部102，该末梢延伸部102使现有的导电叶片末梢59维持不变，而是将导电延伸部115和额外的延伸导电叶片末梢132附接到现有的导电叶片末梢59，以维持雷电保护系统50的功能。如图5至图11中所图示的实施例那样，图12至图20的末梢延伸部102具有大体上中空的主体108，主体108具有第一端部103、第二端部109、封闭前缘104以及后缘106，后缘106由分离的压力侧边缘107和吸力侧边缘105限定，压力侧边缘107和吸力侧边缘105结合在一起，并且当安装到转子叶片16的后缘28时在弦向上延伸超过转子叶片16的后缘28。然而，与图5至图11中所图示的实施例对比，末梢延伸部102具有包括第一部分128和第二部分130的两件式主体。此外，引下线部件57固定在导电叶片末梢59的凹部125内(即，而不是在导电延伸部115的凹槽123内)。此外，导电延伸部115的第一端部117固定到现有的导电叶片末梢59，并且导电延伸部115的第二端部119固定到延伸导电叶片末梢132(例如经由一个或多个紧固件134，紧固件134也可被构造为雷电接收器)。
因此，如图12至图20的图示的实施例中所示出的，导电延伸部115被构造成将现有的导电叶片末梢59电联接到延伸导电叶片末梢132。换句话说，现有的导电叶片末梢59保留在转子叶片16的末梢端部32处，其中末梢延伸部102安装到末梢端部32。在这样的实施例中，导电叶片末梢59可在末梢延伸部102的第一端部103和第二端部109之间被构造在末梢延伸部102内。另外，如图13至图16中所示出的，第一部分128可覆盖引下线部件57和导电叶片末梢59，而第二部分130可覆盖导电延伸部115的至少部分。
具体地参考图13至图16和图18至图19，如所提到的，末梢延伸部102可包括一个或多个内部结构构件136。例如，如所示出的，内部结构构件136包括过渡区域结构支承件138和内部结构通道140。照此，转子叶片16的末梢端部32可被构造成配合在过渡区域结构支承件138内，而导电延伸部115可被构造成配合在内部结构通道140内。
在额外的实施例中，本文中所描述的导电构件可由任何合适的材料形成。例如，在某些实施例中，导电延伸部115和/或导电叶片末梢59可由金属或金属合金构造。更具体地，在特定实施例中，金属或金属合金可包括铝。
现在参考图21至图26，图示了根据本公开的末梢延伸部102的再一个实施例。更具体地，如所示出的，图21至图26的实施例图示了末梢延伸部102，该末梢延伸部102使现有的导电叶片末梢59维持不变，但是将导电延伸部115附接到现有的导电叶片末梢59，该导电延伸部115具有至少一个雷电接收器134，以维持雷电保护系统50的功能。如图12至图20中所图示的实施例那样，末梢延伸部102具有大体上中空的主体108，主体108具有第一端部103、第二端部109、封闭前缘104以及后缘106，后缘106由分离的压力侧边缘107和吸力侧边缘105限定，压力侧边缘107和吸力侧边缘105结合在一起，并且当安装到转子叶片16的后缘28时在弦向上延伸超过转子叶片16的后缘28。此外，如图12至图20中所图示的实施例那样，末梢延伸部102具有包括第一部分128和第二部分130的两件式主体。另外，如所示出的，引下线部件57固定在导电叶片末梢59的凹部125内。此外，导电延伸部115的第一端部117固定到现有的导电叶片末梢59。然而，与图12至图20的实施例对比，导电延伸部115的第二端部119包括延伸通过末梢延伸部102的表面的至少一个雷电接收器134(图21至图24)(而不是使延伸导电叶片末梢132连接到第二端部119)。在这样的实施例中，如图25中所示出的，雷电接收器134可为延伸得比例如图13至图16和图18至图20的雷电接收器134更长的紧固件，雷电接收器134凹入在末梢延伸部102内。
另外，如图21至图23中所示出的，末梢延伸部102可包括一个或多个任选的附加构件142，该附加构件142被构造在分离的后缘106的压力侧边缘107和吸力侧边缘105的部分之间或与该部分一起构造和/或与末梢延伸部102的一个或多个表面一起构造。例如，如所示出的，(多个)附加构件102可包括锯齿状边缘144(例如，用于减少噪音)、带凹部(例如，用于前缘保护带)、空气流调节元件(诸如涡流发生器146)、安装特征(例如，用于空气流调节元件)、小翼、排水孔148或可安装到末梢延伸部102或与末梢延伸部102成一体的任何其它合适的叶片附加构件。
更具体地，如果压力侧边缘107和吸力侧边缘105不偏移，则附加构件142可被限定(例如，通过激光切割)到结合表面105、107的组合中。在备选实施例中，为了减小附加构件142的厚度，该特征可被限定于在弦向上延伸超过另一边缘的边缘105、107中的一个中。例如，在图21至图23中所描绘的实施例中，分离的后缘106的吸力侧表面边缘105延伸经过压力侧表面边缘107，其中附加构件142以锯齿状边缘144的形式限定在吸力侧表面边缘105中。应当认识到，附加构件142被描绘为锯齿状轮廓以仅用于说明的目的，并且附加构件142的任何设计都处于本发明的范围和精神内。在备选实施例中，吸力表面边缘105和压力表面边缘107可同等地延伸超过后缘28，并且附加构件142可结合在吸力表面边缘105和压力表面边缘107之间。
现在参考图27至图31，图示了用于将本公开的末梢延伸部102安装到风力涡轮10的转子叶片16的末梢端部32上的方法200的一个实施例。如在202处示出的，方法200包括移除雷电保护系统50的现有导电叶片末梢59，以便暴露雷电保护系统50的引下线55。例如，在某些实施例中，如所提到的，引下线55对应于引下线部件57。在这样的实施例中，当导电叶片末梢59被移除时，使引下线部件57暴露。
因此，如在204处示出的，方法200还包括将导电延伸部115固定到引下线55(即引下线57)。此外，如在206处示出的，方法200包括将末梢延伸部102的第一端部103在导电延伸部115上滑动，以便在转子叶片16的末梢端部32处与转子叶片16重叠。例如，图28图示了末梢延伸部102的第一端部103在转子叶片16的末梢端部32上滑动的一个实施例。此外，在2015年5月7日提交的序列号为14/706024的美国专利申请中大体上描述了图28至图31的实施例，该申请的名称为“Attachment Method and System to Install Components, suchas Tip Extensions and Winglets, to a Wind Turbine Blade (用以将诸如末梢延伸部和小翼的构件安装到风力涡轮叶片的附接方法和系统)”，该申请通过引用以其整体并入本文中。尽管图28(通过箭头)描绘了末梢延伸部102在展向方向上线性地滑动到转子叶片16上，但是应当认识到，这种滑动运动可包括弦向方向分量，该分量由后缘106的分离性质辅助。更具体地，在某些实施例中，将末梢延伸部102的第一端部103在导电延伸部115上滑动的步骤可包括将转子叶片16的末梢端部32插入到过渡区域结构支承件138中和将导电延伸部115插入到内部结构通道140中。
另外，如在208处示出的，方法200包括在末梢延伸部102的第二端部109处将导电叶片末梢59固定到导电延伸部115。例如，在特定实施例中，在末梢延伸部102的第二端部109处将导电叶片末梢59固定到导电延伸部115的步骤可包括将导电延伸部115的第二端部119插入导电叶片末梢59的凹部125内和通过导电叶片末梢59和导电延伸部115的第二端部119固定一个或多个紧固件。
此外，如在210处示出的，方法200包括将末梢延伸部102固定到转子叶片16。更具体地，如图28至图31中所示出的，将末梢延伸部102固定到转子叶片16的步骤可包括将一条或多条双面胶带110的胶粘剂侧以任何期望的图案或构造附接到邻近末梢端部32的转子叶片16的压力侧表面或吸力侧表面中的任一者或两者上或末梢延伸部102的内表面上。应当认识到，也可利用单条较大的带110来代替多个条。尽管图中未描绘，但是带条也可粘附到压力侧表面22。如图28中所描绘的，带条110的图案可为展向定向且间隔开的。应当认识到，带条110可施加到叶片表面22、24中的任一者或两者。
此外，如图28和图29中所示出的，带条110在其相反的暴露侧上具有防粘衬里112，并且带条110中的各个具有来自防粘衬里112的延伸尾部113，当末梢延伸部102滑动到转子叶片16的末梢端部32上时，延伸尾部113延伸超过末梢延伸部102的第一端部103。延伸尾部113的长度可变化。例如，与最靠近后缘106的带条110相比，距后缘106最远的条110可具有更长的延伸尾部113，以便于拉动延伸尾部113通过后缘106。备选地，延伸尾部113可包含附接到带条的任何其它材料或构件，诸如线、细线、带状物等。在图示实施例的情况下，因为延伸尾部113由防粘衬里112和下面的胶粘剂构成，所以在移除防粘衬里112之后，胶带条的剩余胶粘剂层111保留，如图30和图31中所描绘的，并且可能需要修剪。
照此，将末梢延伸部102固定到转子叶片16的步骤还可包括：在末梢延伸部102保持就位的情况下，从距分离的后缘106最远的带条110开始，按顺序拉动相应带条110的延伸尾部113和防粘衬里112通过分离的后缘106并以一定角度远离末梢延伸部102，使得防粘衬里112沿着带条110的长度被移除，同时维持末梢延伸部102抵靠转子叶片16的位置，以将暴露的胶粘剂110从防粘衬里112下方附接到转子叶片16的压力侧表面或吸力侧表面中的任一者或两者或末梢延伸部102的内表面(图29至图31)。此外，在图28的实施例中，带条110最初粘附到叶片表面24，其中末梢延伸部102随后保持或以其它方式维持在转子叶片16上的期望位置(例如，通过压靠带条110)，以用于随后从末梢延伸部102的下侧和带110之间移除防粘衬里112。应当认识到，在防粘衬里112被移除时，末梢延伸部102在转子叶片16上的期望位置处可存在一定程度的固有“游隙”或移动。
在备选实施例中，带条110可以以上文讨论的相同图案施加到末梢延伸部102的内表面，然后将该内表面压靠叶片表面24、22，以用于随后从带110的相反侧移除防粘衬里112。应当认识到，本文中所描述的方法可利用许多不同的市售双面胶带来实施。这些胶带大体上具有比末梢延伸部102更低的剪切模量，以允许末梢延伸部102和下面的叶片表面之间的剪切滑移。例如，带条可为在其相反的界面侧上具有胶粘剂的基于泡沫的条部件，诸如超高粘性胶带(VHBTM)或SAFT(太阳能丙烯酸泡沫胶带)的基于泡沫的条材料。
图28还描绘了可并入到本文中所描述的其它实施例中的任何实施例中的额外方面。特别地，胶粘剂116被描绘为在胶带条110下面。在某些实施例中，可能期望在将带条110定位在叶片表面24上之前利用液体或糊状胶粘剂(例如，和环氧树脂)116涂覆将放置末梢延伸部102的转子叶片16的表面，例如以补偿叶片表面和末梢延伸部102之间例如由于加工公差而导致的任何表面不规则性或不匹配。带条110和末梢延伸部102然后可在胶粘剂116固化之前附接，这由于胶粘剂116仍然呈液体或糊状形式的事实而提供了末梢延伸部102的一定程度的定位调节。备选地，胶粘剂116(其中带条附接到胶粘剂116)可被允许在放置末梢延伸部102之前固化。在任一情况下，该特定实施例还赋予由胶粘剂116提供的强结合以及由带条110提供的剪切应力减小的优点。
在另一个实施例中，如所提到的，分离的后缘106可包括压力侧边缘107和吸力侧边缘105，压力侧边缘107和吸力侧边缘105各自延伸经过转子叶片16的后缘28，以向末梢延伸部102提供弦向延伸方面。照此，方法200还可包括在移除防粘衬里112之后并且在将末梢延伸部102附接到转子叶片16之后将压力侧边缘107和吸力侧边缘105结合在一起。边缘105、107可延伸经过叶片后缘28相等的弦向距离，或者边缘105、107可偏移，其中边缘中的一个延伸经过另一个。指示压力侧表面边缘107的虚线意在描绘这些构造中的两者。
在另外的实施例中，如所提到的，方法200可包括将一个或多个附加构件142(图21至图23)定位在分离的后缘106的压力侧边缘107和吸力侧边缘105的部分之间和/或定位到末梢延伸部102的一个或多个表面。
现在参考图32，图示了用于将末梢延伸部102安装到风力涡轮10的转子叶片16的末梢端部32上的方法300的另一个实施例的流程图。更具体地，在特定实施例中，图32的方法300可应用于图12至图20的实施例中所图示的末梢延伸部102。因此，如在302处示出的，方法300包括将导电延伸部115固定到导电叶片末梢59。如在304处示出的，方法300包括使末梢延伸部102的第一部分128在导电叶片末梢59上滑动，以便在转子叶片16的末梢端部32处与转子叶片16重叠。如在306处示出的，方法300包括使末梢延伸部102的第二部分130在导电延伸部115上滑动。如在308处示出的，方法300包括将延伸导电叶片末梢132固定到导电延伸部115，使得延伸导电叶片末梢132延伸超过末梢延伸部102的第二部分130。如在310处示出的，方法300包括例如使用任何合适的附接方法(诸如图28至图31中所图示的方法)将末梢延伸部102的第一部分128固定到转子叶片16。如在312处示出的，方法300还包括将末梢延伸部102的第二部分130固定到第一部分128。
本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使得本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，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包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种用于将末梢延伸部安装到风力涡轮的转子叶片的末梢端部上的方法，所述风力涡轮具有安装在其上的雷电保护系统，所述雷电保护系统至少具有与所述转子叶片相关联的引下线和可移除的导电叶片末梢，所述末梢延伸部具有第一端部、第二端部、封闭前缘和至少部分地分离的后缘，所述方法包括：
移除所述雷电保护系统的所述导电叶片末梢，以便暴露所述引下线；
将导电延伸部固定到所述引下线；
使所述末梢延伸部的所述第一端部在所述导电延伸部上滑动，以便在所述末梢端部处与所述转子叶片重叠；
在所述末梢延伸部的所述第二端部处将所述导电叶片末梢固定到所述导电延伸部；以及
将所述末梢延伸部固定到所述转子叶片的所述末梢端部。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷电保护系统的所述引下线包括引下线部件，并且所述导电延伸部包括第一端部和第二端部，并且其中，将所述导电延伸部固定到所述引下线进一步包括将所述引下线部件在所述导电延伸部的凹槽内固定到所述导电延伸部的所述第一端部。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述末梢延伸部进一步包括一个或多个内部结构构件，所述一个或多个内部结构构件包括过渡区域结构支承件或内部结构通道中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使所述末梢延伸部的所述第一端部在所述导电延伸部上滑动以便在所述末梢端部处与所述转子叶片重叠进一步包括将所述转子叶片的所述末梢端部插入到所述过渡区域结构支承件中和将所述导电延伸部插入到所述内部结构通道中。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述末梢延伸部的所述第二端部处将所述导电叶片末梢固定到所述导电延伸部进一步包括：
将所述导电延伸部的所述第二端部插入所述导电叶片末梢的凹部内；以及
通过所述导电叶片末梢和导电延伸部的所述第二端部固定一个或多个紧固件。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述导电叶片末梢被构造在所述末梢延伸部的所述第二端部处，以便提供所述转子叶片的延伸根部端部。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述末梢延伸部固定到所述转子叶片进一步包括：
将一条或多条双面胶带的胶粘剂侧附接到邻近所述末梢端部的所述转子叶片的压力侧表面或吸力侧表面中的任一者或两者上或所述末梢延伸部的内表面上，所述带条在其相反的暴露侧上具有防粘衬里，所述带条中的各个具有来自所述防粘衬里的延伸尾部，当所述末梢延伸部滑动到所述转子叶片的所述末梢端部上时，所述延伸尾部延伸超过所述末梢延伸部的所述第一端部；以及
在所述末梢延伸部保持就位的情况下，从距所述分离的后缘最远的所述带条开始，按顺序拉动相应的所述带条的所述延伸尾部和所述防粘衬里通过所述分离的后缘并以一定角度远离所述末梢延伸部，使得所述防粘衬里沿着所述带条的长度被移除，同时维持末梢延伸部抵靠所述转子叶片的位置，以将所述暴露的胶粘剂从所述防粘衬里下方附接到所述转子叶片的所述压力侧表面或所述吸力侧表面中的任一者或两者或所述末梢延伸部的所述内表面。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述分离的后缘包括压力侧边缘和吸力侧边缘，所述压力侧边缘和所述吸力侧边缘各自延伸经过所述转子叶片的后缘，并且所述方法进一步包括在移除所述防粘衬里之后将所述压力侧边缘和所述吸力侧边缘结合在一起。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括将一个或多个附加构件定位在所述分离的后缘的所述压力侧边缘和所述吸力侧边缘的部分之间或与所述压力侧边缘和所述吸力侧边缘的所述部分一起定位，或者定位到所述末梢延伸部的一个或多个表面。
10.一种用于将末梢延伸部安装到风力涡轮的转子叶片的末梢端部上的方法，所述风力涡轮具有安装在其上的雷电保护系统，所述雷电保护系统至少具有引下线和固定到与所述转子叶片相关联的所述引下线的导电叶片末梢，所述末梢延伸部具有封闭前缘和至少部分地分离的后缘，所述方法包括：
将导电延伸部固定到所述导电叶片末梢；
使所述末梢延伸部的第一部分在所述导电叶片末梢上滑动，以便在所述末梢端部处与所述转子叶片重叠；
使所述末梢延伸部的第二部分在所述导电延伸部上滑动；
将所述末梢延伸部的所述第一部分固定到所述转子叶片；以及
将所述末梢延伸部的所述第二部分固定到所述第一部分。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括将延伸导电叶片末梢固定到所述导电延伸部，使得延伸导电叶片末梢延伸超过所述末梢延伸部的所述第二部分。
12.一种转子叶片组件，包括：
转子叶片，其包括根部端部、末梢端部、在前缘和后缘之间延伸的压力侧表面和吸力侧表面；
雷电保护系统，其安装到所述转子叶片上，所述雷电保护系统包括引下线、导电叶片末梢和位于所述压力侧表面或所述吸力侧表面中的任一者上的至少一个雷电接收器；以及
末梢延伸部，其包括第一端部和第二端部、封闭前缘、由至少部分地分离的压力侧边缘和吸力侧边缘限定的后缘以及导电延伸部，所述压力侧边缘和所述吸力侧边缘结合在一起并且在弦向上延伸超过所述转子叶片的后缘，所述导电延伸部被构造在所述末梢延伸部的所述第一端部和所述第二端部之间，所述末梢延伸部的所述第一端部与所述转子叶片的所述末梢端部重叠，所述导电延伸部将所述引下线电联接到所述导电叶片末梢或所述至少一个雷电接收器中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的转子叶片组件，其特征在于，所述雷电保护系统的所述引下线包括引下线部件或引下线线缆中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的转子叶片组件，其特征在于，所述导电延伸部包括第一端部和第二端部，所述导电延伸部的所述第一端部包括形成凹槽的侧边缘，所述引下线部件固定在所述凹槽内，所述导电延伸部的所述第二端部没有所述侧边缘并且固定在所述导电叶片末梢的凹部内，所述导电叶片末梢被构造在所述末梢延伸部的所述第二端部处，以便提供所述转子叶片的延伸根部端部。
15.根据权利要求13所述的转子叶片组件，其特征在于，所述导电延伸部包括第一端部和第二端部，所述引下线部件固定在所述导电叶片末梢的凹部内，所述导电延伸部的所述第一端部固定到所述导电叶片末梢，所述导电叶片末梢在所述末梢延伸部的所述第一端部和所述第二端部之间被构造在所述末梢延伸部内，其中，所述至少一个雷电接收器电联接到所述导电延伸部的所述第二端部。
16.根据权利要求15所述的转子叶片组件，其特征在于，进一步包括电联接到所述导电延伸部的所述第二端部的延伸导电叶片末梢。
17.根据权利要求16所述的转子叶片组件，其特征在于，所述末梢延伸部包括具有第一部分和第二部分的两件式主体，所述第一部分覆盖所述引下线部件和所述导电叶片末梢的至少部分，所述第二部分覆盖所述导电延伸部的至少部分。
18.根据权利要求12所述的转子叶片组件，其特征在于，所述末梢延伸部进一步包括一个或多个内部结构构件，所述一个或多个内部结构构件包括过渡区域结构支承件或内部结构通道中的至少一个，所述转子叶片的所述末梢端部被构造成配合在所述过渡区域结构支承件内，所述导电延伸部被构造成配合在所述内部结构通道内。
19.根据权利要求10所述的转子叶片组件，其特征在于，进一步包括胶粘剂或一条或多条双面胶带中的至少一个，所述胶粘剂或所述一条或多条双面胶带被构造成用于将所述末梢延伸部固定到所述转子叶片的所述末梢端部上。
20.根据权利要求10所述的转子叶片组件，其特征在于，所述末梢延伸部进一步包括一个或多个附加构件，所述一个或多个附加构件被构造在所述分离的后缘的所述压力侧边缘和所述吸力侧边缘的部分之间或与所述分离的后缘的所述压力侧边缘和所述吸力侧边缘的所述部分一起构造或者与所述末梢延伸部的一个或多个表面一起构造，所述一个或多个附加构件包括锯齿状边缘、带凹部、空气流调节元件、安装特征或排水孔中的至少一个。
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