CN112313406A - 用于分段式风力涡轮转子叶片的改进的接头构造 - Google Patents

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Abstract

一种用于风力涡轮的转子叶片组件可包括具有第一接头端的第一叶片节段和具有第二接头端的第二叶片节段，其中叶片节段联接在一起，使得第一接头端与第二接头端位于在叶片节段之间的接头界面处或附近。叶片组件还可包括预加载梁，该预加载梁从第二叶片节段向外延伸横跨接头界面，使得预加载梁接纳于第一叶片节段内。预加载梁可在第一叶片节段的相反的内部结构构件之间受压缩，使得第一接合界面限定于预加载梁的第一侧与第一内部结构构件之间，且第二接合界面限定于预加载梁的相反的第二侧与第二内部结构构件之间。

Description

用于分段式风力涡轮转子叶片的改进的接头构造
技术领域
本主题大体上涉及用于风力涡轮的转子叶片，且更特别地涉及用于分段式风力涡轮转子叶片的改进的接头构造，其包括定位在限定于叶片节段的部分之间的接触或接合界面处的一个或多个预加载接头部件。
背景技术
风力被认为是一种目前可用的最清洁的最环境友好的能源，且就此而言，风力涡轮得到增加的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和转子，转子具有带一个或多个转子叶片的可旋转毂。转子叶片使用已知的翼型件原理获得风的动能。转子叶片传送旋转能形式的动能，以便转动将转子叶片联接到齿轮箱(或如果未使用齿轮箱，直接地联接到发电机)的轴。发电机然后将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。
风力涡轮的每个转子叶片典型地包括使用模制工艺形成的吸入侧壳和压力侧壳，吸入侧壳和压力侧壳随后在沿叶片的前缘和后缘的结合线处经由粘合剂结合在一起。压力壳和吸入壳相对轻量，且具有不构造成承受在操作期间施加在转子叶片上的弯矩和其它负载的结构特性(例如，刚度、抗弯性和强度)。因此，为了增加转子叶片的刚度、抗弯性和强度，典型地使用接合壳半部的压力侧内表面和吸入侧内表面的一个或多个结构构件(例如，在其间构造有抗剪腹板的相反的翼梁帽)来增强壳。翼梁帽典型地由各种材料构成，包括但不限于包括热固性树脂的纤维增强的层压复合材料。转子叶片的壳大体上通过将纤维织物层在壳模具中堆叠而围绕翼梁帽而构建。然后典型地例如用热固性树脂一起灌注这些层。
大体上，由于处理干织物和灌注大的层压结构的挑战，用于制造转子叶片和/或其结构构件的方法可难以控制、易有缺陷和/或高度劳动密集型的。而且，随着转子叶片尺寸的不断增加，常规的制造方法的复杂度继续增加，因为叶片半部典型地使用必须大到足以适应转子叶片的整个长度的相反模具半部来制造。因而，连结大叶片半部可为高度劳动密集型的且更容易出现缺陷。
一种用于减小与具有增大尺寸的转子叶片的风力涡轮的预成型、运输和架设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。然后可将叶片节段组装以形成转子叶片。然而，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缺点。例如，许多已知的接头设计使用机械紧固件，诸如螺栓和螺母和/或销，将叶片节段固定在一起。然而，在此类螺栓连接或销连接的接头设计中使用的紧固件典型地很重，从而显著增加转子叶片的总重量。而且，机械紧固件通常是金属构件，这会增加雷击的可能性。
因此，解决上文描述的问题中的一个或多个的用于连结分段式叶片的相邻叶片节段的改进接头构造将在技术方面受欢迎。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明来获悉。
在一方面，本主题涉及一种用于风力涡轮的转子叶片组件。转子叶片组件可包括具有第一接头端的第一叶片节段和第一对相反的内部结构构件。第一对相反的内部结构构件可包括第一内部结构构件和第二内部结构构件。转子叶片组件还可包括具有第二接头端的第二叶片节段。第二叶片节段可联接到第一叶片节段，使得第一接头端和第二接头端位于限定在第一叶片节段与第二叶片节段之间的接头界面处或附近。另外，转子叶片组件可包括预加载梁，该预加载梁从第二叶片节段的第二接头端向外延伸横跨接头界面，使得预加载梁接纳于第一叶片节段的内部内。预加载梁可在第一叶片节段的第一对相反的内部结构构件之间受压缩，使得第一接合界面限定在第一叶片节段的内部内在预加载梁的第一侧与第一内部结构构件之间，且第二接合界面限定在第一叶片节段的内部内在预加载梁的相反的第二侧与第二内部结构构件之间。
在另一方面，本主题涉及一种用于风力涡轮的转子叶片组件。转子叶片组件可包括具有第一接头端的第一叶片节段，以及在第一叶片节段的内部内延伸的成对相反的内部结构构件。转子叶片组件还可包括具有第二接头端的第二叶片节段，其中第二叶片节段联接到第一叶片节段，使得第一接头端和第二接头端位于限定在第一叶片节段与第二叶片节段之间的接头界面处或附近。另外，转子叶片组件可包括从第二叶片节段的第二接头端向外延伸横跨接头界面的接头梁，使得接头梁接纳在第一叶片节段的内部内在设置于第一叶片节段的相反结构构件之间的位置处。而且，转子叶片组件可包括：第一预加载压缩部件，其定位在接头梁与第一叶片节段的相反的内部结构构件中的第一结构构件之间；以及第二预加载压缩部件，其在接头梁与第一叶片节段的相反的内部结构构件中的第二结构构件之间。
参照以下描述和所附权利要求书，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合于该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，且连同描述用于解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的本发明(包括其最佳模式)的完整且开放的公开内容在参照附图的说明书中阐述，附图中：
图1示出根据本主题的方面的风力涡轮的一个实施例的侧视图；
图2示出根据本主题的方面的转子叶片组件的一个实施例的透视组装视图；
图3示出图2中示出的转子叶片组件的局部分解透视图；
图4示出沿线4-4截取的图2中示出的转子叶片组件的截面图，特别地示出根据本主题的方面的用于转子叶片组件的合适的接头构造的一个实施例；
图5示出图4中示出的转子叶片组件的一部分的放大视图；
图6示出沿线6-6截取的图3中示出的转子叶片组件的叶片节段中一个的截面图；
图7示出沿线7-7截取的图4中示出的转子叶片组件的截面图；
图8示出与图4中示出的转子叶片组件相似的截面图，特别地示出根据本主题的方面的用于转子叶片组件的合适接头构造的另一实施例；
图9示出图8中示出的转子叶片组件的一部分的放大视图；
图10示出根据本主题的方面的转子叶片组件的另一实施例的透视组装图；
图11示出沿线11-11截取的图10中示出的转子叶片组件的截面图，特别地示出根据本主题的方面的用于转子叶片组件的合适的接头构造的另一实施例；
图12示出沿线12-12截取的图11中示出的转子叶片组件的截面图；
图13示出沿线13-13截取的图11中示出的转子叶片组件的截面图；以及
图14示出与图13中示出的转子叶片组件相似的截面图，特别地示出根据本主题的方面的用于转子叶片组件的合适接头构造的又一实施例。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个示例在图中示出。每个示例通过解释本发明的方式提供，而不限制本发明。实际上，本领域技术人员将清楚的是，可在本发明中制作出各种修改和变型，而不会脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一实施例使用以产生又一实施例。因此，期望本发明覆盖归入所附权利要求书和其等同物的范围内的此类修改和变型。
大体上，本主题针一种用于分段式转子叶片组件的改进的接头构造。在若干实施例中，转子叶片组件可包括第一叶片节段和第二叶片节段，第一叶片节段和第二叶片节段构造成在对应的接头端处彼此联接，以在叶片节段之间形成叶片接头或接头界面。另外，转子叶片组件可包括用于将第一叶片节段联接到第二叶片节段的一个或多个接头相关的构件。特别地，在若干实施例中，转子叶片组件可包括一个或多个预加载的接头部件，接头部件构造成当叶片节段组装在一起时在限定于第一叶片节段与第二叶片节段的部分之间的接触或接合界面处压缩或加载。
例如，在一个实施例中，接头梁可构造成从一个叶片节段(例如，第二叶片节段)的接头端向外延伸，使得当叶片节段组装在一起时，接头梁接纳于另一叶片节段(例如，第一叶片节段)内。根据本主题的各方面，接头梁可构造成当接纳于第一叶片节段内时在第一叶片节段的相反的结构构件之间受压缩，使得接头节梁处于预加载状态或状况。例如，在一个实施例中，接头梁可构造成在第一叶片节段的相反的翼梁帽之间受压缩，使得在接头梁与每个翼梁帽之间限定接触或接合界面。由于接头梁在第一叶片节段内的压缩，当接头梁相对于相反的翼梁帽施加向外引导的反作用力时，可在接头梁与翼梁帽之间产生干涉型配合或压缩配合。接头梁与翼梁帽之间的强制接触可提供在叶片节段之间传递负载的有效手段。
在另一实施例中，一个或多个预加载的压缩部件可设在从第二叶片节段向外延伸的接头梁与第一叶片节段的相反的结构构件之间。例如，第一对预加载的压缩部件可定位在第一叶片节段的接头梁与相反的翼梁帽之间，而第二对预加载的压缩部件可定位在第一叶片节段的接头梁与相反的抗剪腹板之间。在此类实施例中，预加载的压缩部件可构造成在接头梁与第一叶片节段的相反的结构构件之间受压缩，使得经由相关联的预加载压缩部件在接头梁与每个结构构件之间限定接触或接合界面。由于预加载的压缩部件的压缩，可在接头梁与第一叶片节段之间形成干涉型配合或压缩配合，从而提供用于在叶片节段之间传递负载的有效手段。
除了允许在叶片节段之间的有效负载传递外，所公开的预加载的接头部件(例如，预加载的接头梁和/或预加载的压缩部件)还可提供各种其它优点。例如，通过由诸如纤维增强的复合材料之类的复合材料形成预加载的接头部件，可从转子叶片组件去除大量的金属硬件，从而减小雷击的可能性。另外，给定经由预加载的接头部件提供的压缩配合，当组装所公开的转子叶片组件时，此类部件可有助于使叶片节段彼此对准。此外，由于预加载的接头部件的类似弹簧的性质，预加载的接头部件可提供弹性支撑界面，该弹性支撑界面允许叶片节段之间的一定柔性或相对移动。此外，预加载的压缩部件可在限定于叶片节段之间的接合界面处提供增加的表面或接触面积，从而使负载分散横跨更大的区域。
现在参照图，图1示出风力涡轮10的一个实施例的侧视图。如示出的，风力涡轮10大体上包括从支撑表面14(例如，地面、混凝土垫或任何其它合适的支撑表面)延伸的塔架12。此外，风力涡轮10还可包括安装于塔架12上的机舱16和联接到机舱16上的转子18。转子18包括可旋转毂20和联接到毂20并从毂6向外延伸的至少一个转子叶片组件22。例如，在示出的实施例中，转子18包括三个转子叶片组件22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个的转子叶片组件22。每个转子叶片组件22可围绕毂20间隔开以便于转子18的旋转，使得来自风的动能能够转换成可用的机械能，且随后转换成电能。例如，毂20可旋转地联接到定位在机舱16内的发电机(未示出)，以允许产生电能。
现在参照图2和图3，适于与图1中示出的风力涡轮10一起使用的分段式转子叶片组件22的一个实施例根据本主题的方面示出。特别地，图2示出转子叶片组件22的组装透视图，而图3示出转子叶片组件22的部分分解透视图。
如示出的，转子叶片组件22大体上可由构造成端对端地联接的多个翼展向叶片节段24、26形成，使得转子叶片组件22在构造成在安装或另外固定在风力涡轮10的毂20(图1)的叶片根部28和设置成与叶片根部28相反的叶片末端30之间延伸。例如，在示出的实施例中，转子叶片组件22由两个叶片节段24、26形成，即第一叶片节段24(例如，根部节段)和第二叶片节段26(例如，末端节段)。如图3中特别示出的，第一叶片节段24大体上可在叶片根部28与第一接头端32之间纵向延伸。类似地，第二叶片节段26大体上可在叶片末端30与第二接头端34之间纵向延伸。在此类实施例中，第一叶片节段24和第二叶片节段26大体上可构造成在其接头端32、34处彼此联接。例如，如图2中示出的，当叶片节段24、26在其接头端32、34处联接在一起时，可在两个节段24、26之间在叶片接头处限定接头界面36。
应认识到，在其它实施例中，转子叶片组件22可由任何其它合适数量的翼展向叶片节段形成。例如，转子叶片组件22可由三个叶片节段或多于三个叶片节段形成，诸如四个叶片节段、五个叶片节段或多于五个叶片节段。
大体上，每个叶片节段24、26可包括外壳38、40，该外壳构造成在此类节段的相反端之间延伸，使得大体上用作叶片节段24、26的外壳/外罩。例如，第一叶片节段24可包括在叶片根部28与第一接头端32之间纵向延伸的第一外壳38(图3)。类似地，第二叶片节段26可包括在第二接头端34与叶片末端30之间纵向延伸的第二外壳40(图3)。每个外壳38、40大体上可构造成限定转子叶片22的空气动力学轮廓的翼展向部分。因而，外壳38、40可共同限定转子叶片组件22的压力侧42和吸入侧44，其中压力侧和吸入侧42、44在转子叶片组件22的前缘46与后缘48之间延伸。
如图2中示出的，当组装时，转子叶片组件22还可具有翼展50，该翼展限定叶片根部28与叶片末端30之间的总长度。另外，转子叶片组件22可限定对应于叶片在其前缘46与后缘48之间的总长度的翼弦52。如大体上所理解的，当转子叶片组件22从叶片根部28延伸到叶片末端30时，翼弦52的长度大体上可相对于翼展50变化。
应认识到，在若干实施例中，叶片节段24、26的外壳38、40可由一个或多个壳构件形成。例如，在一个实施例中，每个外壳38、40可由形成转子叶片组件22的压力侧42的一部分的压力侧壳(未示出)和形成转子叶片组件22的吸入侧44的一部分的吸入侧壳(未示出)形成。另外，外壳28、30大体上可由任何合适的材料形成。例如，在若干实施例中，每个外壳38、40可由纤维增强的复合材料形成，诸如纤维增强的层压板，其包括由合适的基质材料(例如，热固性树脂材料或热塑性树脂材料)包围的多根纤维(例如，玻璃纤维或碳纤维)。另外，每个外壳38、40的一个或多个部分可构造为层合构造，且可包括设置于叠层复合材料层之间的由诸如木材(例如，轻木)、泡沫(例如，挤制的聚苯乙烯泡沫)或此类材料的组合之类的轻量材料形成的芯材料。
另外，在若干实施例中，每个叶片节段24、26还可包括一个或多个内部结构构件，该内部结构构件构造成向转子叶片组件22提供增加的刚度、抗弯性和/或强度。例如，如图2和图3中以虚线示出的，第一叶片节段24可包括定位在第一外壳38内的一对或多对纵向延伸的结构构件，诸如成对相反的翼梁帽54、56(例如，第一压力侧翼梁帽54(图4、图5和图7)和第一吸入侧翼梁帽56(图4、图5和图7))与在相反的翼梁帽54、56之间延伸的一个或多个抗剪腹板58。类似地，如图2和图3中以虚线示出的，第二叶片节段26可包括定位在第二外壳40内的一个或多个纵向延伸的结构构件，诸如成对相反的翼梁帽60、62(例如，第二压力侧翼梁帽60(图4-6)和第二吸入侧翼梁帽62(图4-6))与在相反的翼梁帽60、62之间延伸的一个或多个抗剪腹板64。
另外，转子叶片组件22的一个或多个接头相关的构件可构造成延伸横跨限定于叶片节段24、26之间的接头界面36，以便于将第一叶片节段24联接到第二叶片节段26。例如，如在示出的实施例中示出的，第二叶片节段26可包括从其第二接头端34向外延伸的接头梁66，接头梁构造成接纳于第一叶片节段24的内部内。如下文将更详细描述的，当接头梁66最初插入第一叶片节段24内时，在一个实施例中，可将接头梁66压缩在第一叶片节段24的相反的翼梁帽54、56之间，以便采用预加载状态或状况。第一叶片节段34的翼梁帽54、56之间的接头梁66的此类压缩可在限定于接头梁66与翼梁帽54、56的相反内表面之间的接触或接合界面处在接头梁66与第一叶片节段24之间产生干涉型配合或压缩配合。作为此类强制接触的结果，来自第二叶片节段26的负载可经由限定于第一叶片节段24的接头梁66与相反的翼梁帽54、56之间的压缩配合下提供的接触来传递到第一叶片节段36。
应认识到，如本文中使用的，用语“预加载”是指当所公开的转子叶片组件22组装在一起而没有任何额外的操作力或其它外力作用于转子叶片组件22时构件的压缩或加载状态或状况。例如，如上文指示的，由于由第一叶片节段24的相反的翼梁帽54、56施加在接头梁66上的压缩负载，接头梁66可在安装于第一叶片节段24内时预加载。
现在参照图4-7，根据本主题的方面，示出用于图2和图3中示出的转子叶片组件22的合适的接头构造的一个实施例。特别地，图4示出沿线4-4截取的图2中示出的转子叶片组件22的截面图，而图5示出图4中示出的转子叶片组件22的一部分的放大视图。图6示出沿线6-6截取的图3中示出的第二叶片节段25的截面图。另外，图7示出沿线7-7截取的图4中示出的转子叶片组件22的截面图。
大体上，第二叶片节段26的接头梁66可对应于结构类型的中空梁，该中空梁构造成从第二叶片节段24的第二接头端34向外延伸到外梁端68。如图6中特别示出的，接头梁66可包括在第二叶片节段26的第二接头端34和大体上形成接头梁66的第一侧(例如，邻近转子叶片组件22的压力侧42延伸的一侧)的外梁端68之间延伸的第一梁部分70。类似地，接头梁66可包括在第二叶片节段26的第二接头端34和大体上形成接头梁66的第二侧(例如，邻近转子叶片组件22的吸入侧44延伸的一侧)的外梁端68之间延伸的第二梁部分72。
另外，第一梁部分70和第二梁部分72可构造成彼此间隔开，使得沿转子叶片组件22的摆振向方向在梁部分70、72之间限定间隙74(例如，如由箭头76所指示的)。如图6中示出的，随着接头梁66从第二叶片节段26的第二接头端34向外延伸，可减小限定于梁部分70、72之间的间隙74的尺寸，其中具有第一梁部分70和第二梁部分72在接头梁66的外梁端68处或附近合并在一起或以其它方式彼此联接。此外，在一个实施例中，限定于第一梁部分70与第二梁部分72之间的摆振向间隙74还可从第二叶片节段26的第二接头端34向内延伸，使得间隙74也限定于第二叶片节段24的相反的翼梁帽60、62之间。例如，如图6中示出的，摆振向间隙74可向内延伸到定位在第二叶片节段26的相反的翼梁帽60、63之间的抗剪腹板64的位置。
在一个实施例中，接头梁66可与第二叶片节段24的相反的翼梁帽60、62整体地形成。例如，如图6中示出的，接头梁66的第一梁部分70可对应于第二叶片节段26的压力侧翼梁帽60的延伸部，而接头梁66的第二梁部分72可对应于第二叶片节段26的吸入侧翼梁帽62的延伸部。在此类实施例中，接头梁66可由与第二叶片节段26的翼梁帽60、62相同的材料形成，诸如纤维增强的复合材料。然而，在备选实施例中，接头梁66的第一梁部分70和第二梁部分72可对应于构造成单独地联接到第二叶片节段24的单独的构件。例如，如下文将描述的，接头梁可对应于构造成安装于第一叶片节段24和第二叶片节段26两者的内部内的单独构件。在此类实施例中，接头梁66可由复合材料(例如，纤维增强的复合材料)或允许接头梁如本文中描述的那样起作用的任何其它合适的材料形成。
给定示出的实施例中示出的接头梁66的构造，接头梁66的第一梁部分70和第二梁部分72可构造成当接头梁66接纳于第一叶片节段26的内部内时，朝彼此受压缩，从而在第一叶片节段26内产生“预加载”梁，并允许梁部分70、72用作弹簧状部件，以相对于第一叶片节段24的相邻接触部分提供向外引导的反作用力。在接头梁66安装于第一叶片节段24内之后，梁部分70、72的此类压缩可在接头梁66与第一叶片节段24的相邻接触部分之间产生干涉型配合或压缩配合。例如，如图4中示出的，当接头梁66安装于第一叶片节段24内时，接头梁66可在第一叶片节段34的相反的翼梁帽54、56之间受压缩。结果，可在接头梁66与第一叶片节段24的每个翼梁帽54、56之间限定接触或接合界面78、80。例如，如图5中特别示出的，可在接头梁66的第一梁部分70与第一叶片节段24的压力侧翼梁帽54之间限定第一接合界面78，而在接头梁66的第二梁部分72与第一叶片节段24的吸入侧翼梁帽56之间限定第二接合界面80。
应认识到，给定第一叶片节段24的相反的翼梁帽54、56之间的接头梁66的压缩，当第一叶片节段24和第二叶片节段26组装在一起时，接头梁66的摆振向高度可减小。例如，如图6中示出的，在接头梁66安装于第一叶片节段24内之前，接头梁66可在第一梁部分70与第二梁部分72的外表面之间(例如，在第二叶片节段26的第二接头端34处或附近的翼展向位置处)限定未压缩或无载的摆振向高度82。然而，当接头梁66安装于第一叶片节段24的内部内时，梁部分70、72可朝彼此压缩，使得接头梁66在接头梁66的相同翼展向位置处在第一梁部分70与第二梁部分72的外表面之间限定压缩或预加载的摆振向高度84，其中预加载的摆振向高度84小于未压缩或无载的摆振向高度82。
另外，在一个实施例中，一个或多个耐磨构件和/或涂层可设在限定于接头梁66与第一叶片节段24之间的每个接合界面78、80处。例如，如图5中示出的，第一对耐磨板86可设在限定于接头梁66的第一梁部分70与第一叶片节段24的压力侧翼梁帽54之间的接合界面78处，而第二对耐磨板88可设在限定于接头梁66的第二梁部分72与第一叶片节段24的吸入侧翼梁帽56之间的接合界面80处。备选地，任何其它合适的耐磨构件和/或涂层可设在每个接合界面78、80处，以提供更耐用的表面来适应在此类界面处发生的摩擦和/或负载。
而且，在一个实施例中，一个或多个加强部件可设在限定于接头梁66的第一梁部分70与第二梁部分72之间的间隙74内，以向接头梁66提供额外的结构完整性，特别是在接头梁66的压缩期间。例如，如图4和图6中示出的，第一加强部件90和第二加强部件92可沿第一梁部分70和第二梁部分72的内表面分别设在限定于接头梁66与第一叶片节段24之间的接合界面78、80的翼展向位置处或附近。在一个实施例中，加强部件90、92可对应于单独的预成型构件，该构件构造成单独地联接到梁部分70、72的内表面。备选地，可使用湿式叠层工艺沿梁部分70、72的内表面形成加强部件90、92。
仍参照图4-7，在若干实施例中，接头梁66可构造成经由在其外梁端68处或附近的销连接来联接到第一叶片节段24。特别地，在示出的实施例中，接头梁66可在其外梁端68处或附近限定开口94，该开口构造成接纳用于将接头梁66联接到第一叶片节段24的保持销96。如图7中特别示出的，保持销96可构造成通过在第一叶片节段24的相反的翼梁帽54、56之间延伸的一个或多个结构部件或构件接纳，诸如一个或多个抗剪腹板58和/或安装于抗剪腹板58处或附近的一个或多个相关联的轴承座98。此类销连接可起在风力涡轮10的操作期间防止第二叶片节段26相对于第一叶片节段24向外轴向或翼展向移动的作用。在该方面，销连接可防止第二叶片节段26从第一叶片节段24轴向释放，同时在限定于接头梁66与第一叶片节段24的相反的翼梁帽54、56之间的接触或接合界面78、80处提供的干涉配合或压缩配合可用于允许负载从第二叶片节段26转移到第一叶片节段24。
应认识到，虽然接头梁66在本文中描述为从第二叶片节段26向外延伸，接头梁66可改为构造成从第一叶片节段24向外延伸。在此类实施例中，接头梁66可构造成接纳于第二叶片节段26的内部内且在第二叶片节段26的相反的翼梁帽60、62之间受压缩。
现在参照图8和图9，根据本主题的方面，示出适于在上文参照图2和图3所描述的转子叶片组件22内使用的接头梁66'的另一实施例。特别地，图8示出图4中示出的转子叶片组件22的类似截面图，特别地示出安装于第一叶片节段24和第二叶片节段26内的接头梁66'的备选实施例的截面图。另外，图9示出图8中示出的转子叶片组件22的一部分的放大视图。
如在示出的实施例中示出的，不同于其中接头梁66与第二叶片节段26的翼梁帽60、62整体形成的上文描述的实施例，接头梁66'对应于构造成横跨限定于第一叶片节段24与第二叶片节段26之间的接头界面36安装的单独结构构件。特别地，如图8中示出的，接头梁66'可构造成在定位于第一叶片节段24的内部内的第一外梁端67'与定位于第二叶片节段26的内部内的第二外梁端68'之间纵向或翼展向延伸。另外，接头梁66'可包括在第一外梁端68'与第二外部梁端69'之间延伸的第一梁部分70'，第一梁部分大体上限定接头梁66'的第一侧，以及在第一外梁端68'与第二外梁端69'之间延伸的第二梁部分72'，第二梁部分大体上限定接头梁66'的第二侧。类似于上文描述的接头梁66的实施例，第一梁部分70'和第二梁部分72'可构造成彼此间隔开，使得沿转子叶片组件22的摆振向方向76在梁部分70、72之间限定摆振向间隙74'，其中间隙74'的尺寸随着接头梁66'朝其外梁端68'、69'中的每个延伸而向下渐缩。特别地，如图8中示出的，当第一梁部分70'和第二梁部分72'在接头梁66'的相反的外梁端68'、69'处或附近合并在一起或另外联接到彼此时，间隙74'可渐缩。
给定示出的实施例中示出的接头梁66'的构造，接头梁66'的第一梁部分70'和第二梁部分72'可构造成当接头梁66'安装于第一叶片节段24和第二叶片节段26内时朝彼此受压缩，从而产生横跨限定于叶片节段24、26之间的接头界面36的“预加载”梁，并允许梁部分70'、72'用作弹簧状部件，以相对于第一叶片节段24和第二叶片节段26的相邻接触部分提供向外引导的反作用力。类似于上文描述的实施例，在安装接头梁66'时对梁部分70'、72'的此类压缩可在接头梁66'与叶片节段24、26的相邻接触部分之间产生干涉型配合或压缩配合。例如，如图9中示出的，当接头梁66'安装于叶片节段24、26内时，接头梁66'可在第一叶片节段24与第二叶片节段26两者的相反翼梁帽54、56、60、62之间受压缩。结果，可在接头梁66与每个翼梁帽54、56、60、62之间的大体上邻近接头界面36的位置处限定接触或接合界面。例如，如图9中特别示出的，可在接头梁66'的第一梁部分70'与第一叶片节段24的压力侧翼梁帽54之间限定第一接合界面78'，而在接头梁66的第二梁部分72'与第一叶片节段24的吸入侧翼梁帽56之间限定第二接合界面80'。类似地，可在接头梁66'的第一梁部分70'与第二叶片节段26的压力侧翼梁帽60之间限定第三接合界面79'，而在接头梁66'的第二梁部分72'与第二叶片节段26的吸入侧翼梁帽62之间限定第四接合界面81'。
应认识到，给定叶片节段24、26的相反的翼梁帽54、56、60、62之间的接头梁66'的压缩，当第一叶片节段24和第二叶片节段26组装在一起时，接头梁66'的摆振向高度可减小。例如，如图9中示出的，当接头梁66'安装于叶片节段24、26内时，梁部分70'、72'可朝彼此受压缩，使得接头梁66'限定第一梁部分70'与第二梁部分72'的外表面之间的压缩或预加载的摆振向高度84'。在此类实施例中，在梁66'安装于叶片节段24、26内之前，接头梁66'的预加载的摆振向高度84'可小于接头梁66'的对应的未压缩或无载的摆振向高度(未示出)。
另外，如图9中示出的，类似于上文描述的实施例，一个或多个耐磨构件和/或涂层可设在限定于接头梁66与叶片节段24、26之间的每个接合界面78'、79'、80'、81'处。例如，在示出的实施例中，耐磨板86'可设在限定于接头梁66'的梁部分70'、72'中的一个和第一叶片节段24与第二叶片节段26的相邻翼梁帽54、56、60、62之间的每个接合界面78'、79'、80'、81'处。备选地，任何其它合适的耐磨构件和/或涂层可设在每个接合界面78'、79'、80'、81'处，以提供更耐用的表面来适应在此类界面处发生的摩擦和/或负载。
应认识到，虽然未示出，一个或多个加强部件可设在限定于接头梁66'的第一梁部分70'与第二梁部分72'之间的间隙74'内，以向接头梁66'提供额外的结构完整性，特别是在接头梁66'的压缩期间。例如，类似于上文描述的实施例，可在限定于接头梁66'与叶片节段24、26之间的接合界面78'、79'、80'、81'的翼展向位置处或附近，沿第一梁部分70'和第二梁部分72'的内表面分别提供相反的加强部件。
仍参照图8和图9，在若干实施例中，接头梁66'可构造成经由设在其外梁端67'、68'处或附近的销连接来联接到每个叶片节段24、26。特别地，如图8中示出的，第一保持销96'可构造成在其第一外梁端67'处或附近通过接头梁66'接纳，以将接头梁66'联接到第一叶片节段24。在此类实施例中，第一保持销96'可构造成接纳于第一叶片节段24的对应的结构构件内，诸如轴承座98、抗剪腹板58和/或第一叶片节段24的任何其它合适的构件。类似地，如图8中示出的，第二保持销97'可构造成在其第二外梁端68'处或附近通过接头梁66'接纳，以将接头梁66'联接到第二叶片节段26。在此类实施例中，第二保持销97'可构造成接纳于第二叶片节段26的对应的结构构件内，诸如轴承座98、抗剪腹板64和/或第二叶片节段26的任何其它合适的构件。
现在参照图10-13，示出根据本主题的方面的转子叶片组件122的另一实施例。特别地，图10示出转子叶片组件122的透视图，且图11示出图10中示出的转子叶片组件122的沿线11-11截取的局部截面图。另外，图12示出沿线12-12截取的图11中示出的转子叶片组件122的一部分的截面图，且图13示出沿线13-13截取的图11中示出的转子叶片组件122的截面图。
大体上，转子叶片组件122可与上文参照图2和图3所描述的转子叶片组件22类似地构造。例如，转子叶片组件122可由两个叶片节段124、126形成，即第一叶片节段124(例如，根部节段)和第二叶片节段126(例如，末端节段)，其中第一叶片节段124在叶片根部128与第一接头端132之间纵向延伸，且第二叶片节段126在叶片末端130与第二接头端134之间纵向延伸。在此类实施例中，第一叶片节段124和第二叶片节段126大体上可构造成在其接头端132、134处彼此联接，以限定在叶片接头的位置处限定于两个节段124、126之间的接头界面136。
应认识到，每个叶片节段124、126大体上可与上文描述的叶片节段24、26类似地构造。例如，每个叶片节段124、126可包括外壳138、140，该外壳构造成在该节段的相反端之间延伸。在此类实施例中，外壳138、140可共同限定转子叶片组件122的压力侧142和吸入侧144，其中压力侧和吸入侧142、144在转子叶片组件122的前缘146与后缘148之间延伸。另外，在若干实施例中，每个外壳138、140还可包括容纳于其中的一个或多个内部结构构件，该内部结构构件构造成向转子叶片组件122提供增加的刚度、抗弯性和/或强度。例如，如图10中以虚线示出的，第一叶片节段124可包括定位在第一外壳138内的一对或多对纵向延伸的结构构件，诸如成对相反的翼梁帽154、156(例如，第一压力侧翼梁帽154(图11和图13)和第一吸入侧翼梁帽156(图11和图13))与在相反的翼梁帽154、156之间延伸的一个或多个抗剪腹板158。类似地，如图10中以虚线示出的，第二叶片节段126可包括定位在第二外壳140内的一个或多个纵向延伸的结构构件，诸如成对相反的翼梁帽160、162(例如，第二压力侧翼梁帽160(图11)和第二吸入侧翼梁帽162(图11))与在相反的翼梁帽160、162之间延伸的一个或多个抗剪腹板164。
而且，转子叶片组件122还可包括一个或多个接头相关的构件，这些构件构造成延伸横跨限定于叶片节段124、126之间的接头界面136，以便于将第一叶片节段124联接到第二叶片节段126。例如，如图10-13中特别示出的，第二叶片节段126可包括从其第二接头端134向外延伸的接头梁166，该接头梁166构造成接纳于第一叶片节段124的内部内。另外，在一个实施例中，转子叶片组件122可包括一对或多对预加载的压缩部件177、178、179、180，其定位在接头梁166与第一叶片节段124的一对或多对相反的内部结构构件之间。如下面将更详细描述的，当将接头梁166插入第一叶片节段124内时，预加载的压缩部件177、178、179、180可在接头梁166和第一叶片节段124的相反的结构构件(例如，第一叶片节段124的相反的翼梁帽154、156和/或相反的抗剪腹板158)之间受压缩。预加载的压缩部件177、178、179、180的此类压缩可在接头梁166与第一叶片节段124之间产生干涉型配合或压缩配合。结果，由于经由预加载的压缩部件177、178、179、180在接头梁166与第一叶片节段124的内部构件之间提供的强制压缩配合，来自第二叶片节段126的负载可传递到第一叶片节段126。
大体上，接头梁166可对应于结构类型的中空梁，该中空梁构造成从第二叶片节段126的第二接头端134向外延伸到外梁端168。在一个实施例中，接头梁166可具有盒状构造。特别地，如图11和图13中示出的，接头梁166可包括在第二叶片节段126的第二连接端134与外梁端168之间延伸的压力侧壁170和相反的吸入侧壁171。在此类实施例中，当接头梁166接纳于第一叶片节段124内时，接头梁166的压力侧壁170可构造成大体上邻近于第一叶片节段124的压力侧翼梁帽154延伸，且接头梁166的吸入侧壁171可构造成大体上邻近于第一叶片节段124的吸入侧翼梁帽156延伸。另外，如图12和图13中示出的，接头梁166可包括在压力侧壁170与吸入侧壁171之间沿摆振向方向延伸的第一辅助壁172和第二辅助壁173，其中辅助壁172、173沿翼弦向方向彼此间隔开，使得接头梁166大体上限定盒形中空截面。在此类实施例中，当接头梁166接纳于第一叶片节段124内时，接头梁166的第一辅助壁170可构造成大体上邻近于第一叶片节段124的一个抗剪腹板158延伸，且第二辅助壁172可构造成大体上邻近于第一叶片节段124的相反的抗剪腹板158延伸。
在一个实施例中，接头梁166的至少一部分可与第二叶片节段126的相反的翼梁帽160、162整体地形成。例如，如图11中示出的，接头梁166的压力侧壁170可对应于第二叶片节段126的压力侧翼梁帽160的延伸部，而接头梁166的吸入侧壁171可对应于第二叶片节段126的吸入侧翼梁帽162的延伸部。然而，在备选实施例中，接头梁166可对应于构造成独立地联接到第二叶片节段124的单独的构件。
另外，如上文指示的，一对或多对预加载的压缩部件177、178、179、180可定位在接头梁166与第一叶片节段124的一对或多对相反的内部结构构件之间。特别地，在若干实施例中，第一对预加载的压缩部件177、178可安装于接头梁166与第一叶片节段124的相反的翼梁帽154、156之间。例如，如图11和图13中示出的，当接头梁166接纳于第一叶片节段124内时，第一预加载的压缩部件177可在接头梁166的压力侧壁170与第一叶片节段124的相邻的压力侧翼梁帽154之间受压缩，而第二预加载的压缩部件178可在接头梁166的吸入侧壁171与第一叶片节段124的相邻的吸入侧翼梁帽156之间受压缩。类似地，在若干实施例中，第二对预加载的压缩部件179、180可安装于接头梁166与第一叶片节段124的相反的抗剪腹板158之间。例如，如图12和图13中示出的，当接头梁166接纳于第一叶片节段124内时，第三预加载的压缩部件179可在接头梁166的第一辅助壁172与第一叶片节段124的相邻的抗剪腹板158之间受压缩，而第四预加载的压缩部件180可在接头梁166的第二辅助壁173与第一叶片节段124的其它相反的抗剪腹板158之间受压缩。因而，通过第二叶片节段126传递的翼弦向和摆振向负载可经由预加载的压缩部件177、178、179、180在设在接头梁166与第一叶片节段124之间的接触或接合界面处传递到第一叶片节段126。
应认识到，大体上，预加载的压缩部件177、178、179、180可对应于可构造成如本文中描述的那样起作用的任何合适的可压缩的弹簧状的构件。例如，在示出的实施例中，预加载的压缩部件177、178、179、180构造为板簧，该板簧联接到第一叶片节段124的相反的结构构件的内表面，使得每个板簧从其相邻的结构构件向外延伸，并接触或另外压靠接头梁166的相邻壁170、171、172、173。在此类实施例中，板簧可由为预加载的压缩部件177、178、179、180提供期望的类似于弹簧的质量的任何合适的材料形成，诸如纤维增强的复合材料。应认识到，在其它实施例中，板簧可联接到接头梁166的壁170、171、172、173的外表面，使得每个板簧从其相邻的梁壁170、171、172、173向外延伸，并接触或另外压靠第一叶片节段124的相邻结构构件。
在另一实施例中，预加载的压缩部件177、178、179、180可对应于任何其它合适的可压缩的弹簧状的构件。例如，图14示出图13中示出的转子叶片组件122的类似截面图，特别地示出根据本主题的各方面的可在本文中使用的合适的预加载压缩部件177'、178'、179'、180'的另一实施例。如示出的，预加载的压缩部件177'、178'、179'、180'构造为盘绕或螺旋形的弹簧。在此类实施例中，每个盘绕弹簧可在接头梁166的壁170、171、172、173中的一个与第一叶片节段124的相邻内部结构构件之间受压缩。
往回参照图10-13，在若干实施例中，接头梁166可构造成经由销连接来联接到第一叶片节段124。特别地，如图12中示出的，转子叶片组件122可包括保持销196，该保持销构造成插入穿过设置于接头界面136与预加载压缩部件177、178、179、180的翼展向位置之间的接头梁166的一部分。在此类实施例中，保持销196可构造成通过第一叶片节段124的一个或多个结构部件或构件接纳，诸如一个或多个抗剪腹板158和/或安装于抗剪腹板158处或附近的一个或多个相关联的轴承座198。此类销连接可起在风力涡轮10的操作期间防止第二叶片节段126相对于第一叶片节段124向外轴向或翼展向移动的作用。在该方面，销连接可防止第二叶片节段126从第一叶片节段124轴向释放，同时在限定于接头梁166与第一叶片节段24之间的接触或接合界面处经由预加载的压缩部件177、178、179、180提供的干涉配合或压缩配合可用于允许负载从第二叶片节段126转移到第一叶片节段124。
应认识到，类似于上述实施例，一个或多个耐磨构件和/或涂层可设在限定于预加载压缩部件177、178、179、180的每个接合界面处。例如，在一个实施例中，耐磨板可设在限定于每个预加载的压缩部件177、178、179、180与接头梁166之间的界面处。
还应认识到，虽然接头梁166在本文中描述为从第二叶片节段126向外延伸，接头梁166可改为构造成从第一叶片节段124向外延伸。在此类实施例中，接头梁166可构造成接纳于第二叶片节段126的内部内且接合设置于第二叶片节段126内的对应的预加载的压缩部件177、178、179、180。
该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言非实质性差异的等同结构元件，此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于风力涡轮的转子叶片组件，所述转子叶片组件包括：
第一叶片节段，所述第一叶片节段包括第一接头端和第一对相反的内部结构构件，所述第一对相反的内部结构构件包括第一内部结构构件和第二内部结构构件；
第二叶片节段，所述第二叶片节段包括第二接头端，所述第二叶片节段联接到所述第一叶片节段，使得所述第一接头端和所述第二接头端位于限定在所述第一叶片节段与所述第二叶片节段之间的接头界面处或附近；
预加载梁，所述预加载梁从所述第二叶片节段的第二接头端向外延伸横跨所述接头界面，使得所述预加载梁接纳于所述第一叶片节段的内部内，所述预加载梁在所述第一叶片节段的第一对相反的内部结构构件之间受压缩，使得第一接合界面限定在所述第一叶片节段的内部内在所述预加载梁的第一侧与所述第一内部结构构件之间，且第二接合界面限定在所述第一叶片节段的内部内在所述预加载梁的相反的第二侧与所述第二内部结构构件之间。
2.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述第一内部结构构件和所述第二内部结构构件包括所述第一叶片节段的相反的翼梁帽。
3.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述预加载梁限定所述第一接合界面与所述第二接合界面之间的预加载高度，所述预加载高度小于所述预加载梁的对应的无载高度。
4.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述预加载梁与所述第二叶片节段的成对相反的翼梁帽整体地形成。
5.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述预加载梁从所述第二叶片节段的第二接头端向外延伸到设置于所述第一叶片节段的内部内的外梁端。
6.根据权利要求5所述的转子叶片组件，其特征在于，所述预加载梁的第一侧由从所述第二叶片节段的第二接头端延伸到所述外梁端的第一梁部分限定，且所述预加载梁的第二侧由从所述第二叶片节段的第二接头端延伸到所述外梁端的第二梁部分限定。
7.根据权利要求6所述的转子叶片组件，其特征在于，所述第一梁部分和所述第二梁部分在所述第一接合界面和所述第二接合界面的翼展向位置处彼此间隔开，使得在所述翼展向位置处在所述第一梁部分与所述第二梁部分之间限定间隙。
8.根据权利要求7所述的转子叶片组件，其特征在于，所述转子叶片组件还包括至少一个加强部件，所述至少一个加强部件在限定于所述翼展向位置处所述第一梁部分与所述第二梁部分之间的间隙内联接到所述第一梁部分或所述第二梁部分中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述转子叶片组件还包括保持销，所述保持销延伸穿过所述预加载梁以将所述预加载梁联接到所述第一叶片节段。
10.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述预加载梁从所述接头界面进一步延伸到所述第二叶片节段的内部中，其中所述第二叶片节段包括第二对相反的内部结构构件，所述第二对相反的内部结构构件包括第三内部结构构件和第四内部结构构件，所述预加载梁在所述第二叶片节段的第二对相反的内部结构构件之间受压缩，使得第三接合界面限定在所述第二叶片节段的内部内在所述预加载梁的第一侧与所述第三内部结构构件之间，且第四接合界面限定在所述第二叶片节段的内部内在所述预加载梁的相反的第二侧与所述第四内部结构构件之间。
11.根据权利要求10所述的转子叶片组件，其特征在于，所述预加载梁在设置于所述第一叶片节段的内部内的第一外梁端与设置于所述第二叶片节段的内部内的第二外梁端之间纵向延伸。
12.根据权利要求11所述的转子叶片组件，其特征在于，所述转子叶片组件还包括：第一保持销，所述第一保持销在所述第一叶片节段的内部内延伸穿过所述预加载梁，以将所述预加载梁联接到所述第一叶片节段；以及第二保持销，所述第二保持销在所述第二叶片节段的内部内延伸穿过所述预加载梁，以将所述预加载梁联接到所述第二叶片节段。
13.根据权利要求11所述的转子叶片组件，其特征在于，所述预加载梁的第一侧由在所述第一外梁端与所述第二外梁端之间延伸的第一梁部分限定，且所述预加载梁的第二侧由在所述第一外梁端与所述第二外梁端之间延伸的第二梁部分限定，其中所述第一梁部分和所述第二梁部分在限定于所述第一叶片节段与所述第二叶片节段之间的接头界面的翼展向位置处彼此间隔开。
14.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述转子叶片组件还包括至少一个耐磨构件或涂层，所述至少一个耐磨构件或涂层设置在限定于所述预加载梁与所述第一叶片节段之间的所述第一接合界面和所述第二接合界面处。
15.根据权利要求1所述的转子叶片组件，其特征在于，所述第一叶片节段包括所述转子叶片组件的根部节段，且所述第二叶片节段包括所述转子叶片组件的末端节段。
16.一种用于风力涡轮的转子叶片组件，所述转子叶片组件包括：
第一叶片节段，所述第一叶片节段包括第一接头端和在所述第一叶片节段的内部内延伸的成对相反的内部结构构件；
第二叶片节段，所述第二叶片节段包括第二接头端，所述第二叶片节段联接到所述第一叶片节段，使得所述第一接头端和所述第二接头端位于限定在所述第一叶片节段与所述第二叶片节段之间的接头界面处或附近；
接头梁，所述接头梁从所述第二叶片节段的第二接头端向外延伸横跨所述接头界面，使得所述接头梁接纳在所述第一叶片节段的内部内在设置于所述第一叶片节段的相反结构构件之间的位置处；
第一预加载压缩部件，所述第一预加载压缩部件定位在所述接头梁与所述第一叶片节段的相反的内部结构构件中的第一结构构件之间；以及
第二预加载压缩部件，所述第二预加载压缩部件在所述接头梁与所述第一叶片节段的相反的内部结构构件中的第二结构构件之间。
17.根据权利要求16所述的转子叶片组件，其特征在于，所述第一结构构件和所述第二结构构件包括所述第一叶片节段的压力侧翼梁帽和吸入侧翼梁帽，且其中所述接头梁包括压力侧壁和相反的吸入侧壁，所述第一预加载压缩部件在所述第一叶片节段的压力侧翼梁帽与所述接头梁的压力侧壁之间受压缩，所述第二预加载压缩部件在所述第一叶片节段的吸入侧翼梁帽与所述接头梁的吸入侧壁之间受压缩。
18.根据权利要求17所述的转子叶片组件，其特征在于，所述接头梁还包括在所述压力侧壁与所述吸入侧壁之间延伸的第一辅助壁和第二辅助壁，且其中所述第一叶片节段包括在所述压力侧翼梁帽与所述吸入侧翼梁帽之间沿所述接头梁的相反侧延伸的第一抗剪腹板和第二抗剪腹板，还包括定位在所述接头梁的第一辅助壁与所述第一叶片节段的第一抗剪腹板之间的第一辅助压缩部件，以及定位在所述接头梁的第二辅助壁与所述第二抗剪腹板之间的第二辅助压缩部件。
19.根据权利要求16所述的转子叶片组件，其特征在于，所述第一预加载压缩部件和所述第二预加载压缩部件中的每个包括板簧或螺旋弹簧中的一个。
20.根据权利要求16所述的转子叶片组件，其特征在于，所述转子叶片组件还包括保持销，所述保持销延伸穿过所述接头梁以将所述接头梁联接到所述第一叶片节段。
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