CN116194282A - 转子叶片和组装转子叶片的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于风力发电站的转子叶片(1)，包括彼此附接的多个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)，其中每个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)包括多个单板层积材板(11)，其中每个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)在至少一个方向弯曲，其中每个单板层积材板(11)包括第一组单板层(19)和第二组单板层(22)，其中第一组单板层包括多个单板层(12)且具有的木纹方向为第一方向，第二组单板层包括具有的木纹方向与第一方向不同的单个单板层或彼此相邻布置的多个单板层(12)。本发明的优点在于可以用简单的且成本有效的方式获得包括弯曲层积木制模块的转子叶片。该转子叶片还具有环境友好性。

Description

转子叶片和组装转子叶片的方法
技术领域
本发明涉及一种用于风力发电厂的转子叶片，转子叶片包括多个弯曲层积木制模块。每个弯曲层积木制模块包括多个单板层积材，其中每个单板层积材包括多个层积单板层。
背景技术
高塔用于多种不同的目的。例如高塔可以用作发射塔或风力发电装置。典型的风力发电装置设置有由钢或混凝土制成的塔。塔通过地基与地面附接，并且塔在塔的顶部处设置有容纳发电机、传动系统和转子叶片的机舱。转子叶片通常由层积的玻璃纤维和环氧树脂制成，有时还混有木制单板层，并通常以不同方式加强以产生具有足够稳定性的叶片。
这些常规的叶片通常表现良好，但也存在一些缺点。一个缺点在于由于作用在叶片上的不同弯曲力，在使用过程中层积材料可能发生分层。另一个问题在于转子叶片的运输。新的风力发电厂采用较高的塔和较长的叶片以提高风力发电厂的效率和功率输出。因此，通常使用长度超过50米或更长的转子叶片，这些转子叶片难以运输。由于效率原因，风力发电装置通常建在缺乏道路的地区，这使得将物料运输到现场变得复杂。进一步的缺点在于使用的材料基于石油，因此不环保。常规磨损的转子叶片无法回收利用，只能用于废物填埋。
另一缺点在于这些转子叶片的生产。转子叶片的长度可能在20至50米之间或更长的范围内，并且通常制成为安装至彼此的两个部分：前部部分和后部部分。每个部分由多个独立的层制成，其中每个单独层都设置在专用模具中，并通过高压和高温将所有层压制在一起。这是非常耗时且费力的过程。
因此，改进空间在于转子叶片包含多个木制模块。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的转子叶片，该转子叶片包括多个弯曲层积木制模块。本发明的另一目的在于提供一种用于组装包括多个弯曲层积木制模块的改进的转子叶片的方法。本发明的另一目的在于提供一种包括改进的转子叶片的风力发电塔。
在以下内容中描述了根据本发明的问题的解决方案：权利要求1的转子叶片的特征部分、权利要求14的转子叶片的组装方法以及权利要求15的风力发电塔。其他权利要求包含转子叶片的有利实施例和进一步发展。
在用于风力发电厂的转子叶片中包括彼此附接的多个弯曲层积木制模块，其中每个弯曲层积木制模块包括多个单板层积材板，其中每个弯曲层积木制模块在至少一个方向上弯曲，本发明的目的这样实现：每个单板层积材板包括第一组单板层和第二组单板层，其中第一组单板层包括多个层，并且木纹指向第一方向，第二组单板层包括单个单板层或彼此相邻布置的多个单板层，且木纹方向不同于第一方向。
通过转子叶片的该第一实施例，提供了包括多个弯曲层积木制模块的木质转子叶片。通过使用包括多个层积单板层的多个单板层积材板，提供了能够承受从任何方向施加的载荷的转子叶片。通过在每个单板层积材板中使用多个单板层，提供了比由复合塑料制成的类似转子叶片更轻、更坚固且更环保的转子叶片。转子叶片由多个弯曲层积木制模块组装而成，其中在一个示例中，多个弯曲模块组装成中间区段，例如半个转子叶片、上半部分和下半部分两者，然后中间区段安装至彼此以形成转子叶片。也可以在将两个半中间区段安装到彼此之前在转子叶片的内部添加加强件。
本发明的一个优点在于弯曲层积木制模块可以在生产工厂制造，其中可以在受控的环境条件下合理地生产弯曲层积木制模块。弯曲层积木制模块然后可以在生产工厂或在风力发电架设现场组装至彼此形成转子叶片。根据弯曲层积木制模块所需的曲率，一些弯曲层积木制模块也可以在将它们彼此安装以形成转子叶片之前在生产工厂组装成较大的中间模块。本发明的另一个优点在于，由木材制成的转子叶片对环境友好、使用可再生材料，并且在达到使用寿命时能够易于回收。
通过将多个单板层积材板彼此层积来形成每个弯曲层积木制模块。每个单板层积材板包括多个单板层或片。在1所示示例中，使用了一种单板层积材(Laminated VeneerLumber,LVL)板，其包括多个层积单板层，其中第一组单板层的纤维取向沿相同方向对齐，即，层的木纹布置成相同的取向。LVL板将进一步包括第二组单板层，该第二组单板层包括以不同方向的纤维取向布置的单个层或彼此相邻布置的多个层。在一个示例中，纤维取向是垂直的，即，木纹方向布置成相对于第一组单板层的木纹取向成90度。这样将可以弯折LVL板，从而可以获得弯曲层积木制模块。由于每个板只包括与一个或多个层以交叉方向布置的单个位置，因此在将它们层积到彼此时可以弯折每个板。在另一个示例中，第二组单板层包括彼此相邻布置的两个层，每个层的纤维取向彼此垂直，使得第二组单板层的每个层的木纹方向与第一组单板层的木纹方向相差45度。
第二组单板层(即，具有的木纹方向与板的第一组单板层的木纹方向不同的那组单板层)可以布置在板的任何位置处，并且可以布置在板的中间或靠近一侧。在一个示例中，板包括沿第一方向布置的一个或两个单板层、沿垂直于第一方向的第二方向布置的单个层，以及沿第一个方向布置的多个(例如，5个)单板层。板中的单板层的总数量可以不同。板中的单板层的合适的数量可以例如在7到15之间的范围内，并可以取决于模块所需的厚度和生产过程。较薄的板更容易弯折，但必须弯折更多单独的板，这需要更多时间。在另一示例中，LVL板是对称的，其中单个单板层位于中部，并且每侧上布置有具有处于垂直方向的木纹的例如4个单板层。
也可以将其它纤维复合材料集成到板中，例如玻璃纤维或碳纤维层。尤其是云杉、松木或桦木的木材是一种廉价且坚固的材料，适合用于将薄的单板层层积成板。也可以使用其它纤维，例如竹纤维，可以将其层积成具有沿所需方向的纤维的板。
弯曲层积木制模块彼此之间的安装可以用特定的接合件进行，接合件可以包括例如榫卯。弯曲层积木制模块的榫卯将与相邻的弯曲层积木制模块的榫卯配合，其中弯曲层积木制模块可以彼此锁定。也可以使用搭接接合件，其中弯曲层积木制模块的一个或多个板与相邻的弯曲层积木制模块的一个或多个板搭接。在将弯曲层积木制模块安装至彼此时，也可以使用指形接合件或拼合式接合件。弯曲层积木制模块可以用胶水和螺栓安装至彼此。弯曲层积木制模块也可以通过使用安装支架相互安装。安装支架可以布置在弯曲层积木制模块的边缘，例如在弯曲层积木制模块中，并且可以适于延伸到相邻的弯曲层积木制模块中。安装支架可以通过使用螺栓和/或胶水进行安装。
可以使用的另一种类型的接合是将穿孔钢板胶合到布置在弯曲层积木制模块中的缝隙中。在这种类型的接合中，钢板被插入到在弯曲层积木制模块中切割或刻画(刳铣，routed)出的缝隙中，其中缝隙优选比穿孔钢板稍宽。每个钢板包括预定图案的多个孔。将胶水注入到缝隙中，使钢板的一半被胶合到弯曲层积木制模块。相邻的弯曲层积木制模块设置有相应的缝隙，使得可以通过将钢板胶合到相邻的弯曲层积木制模块而将两个弯曲层积木制模块可靠地彼此连接。用于弯曲层积木制模块的钢板的数量通过计算接合件必须承受的力来确定。
在弯曲层积木制模块中，多个板彼此层积以形成弯曲层积木制模块。弯曲层积木制模块可以例如包括五个单板层积材板，其中每个LVL板可包括例如七个单板层。在该示例中，弯曲层积木制模块将包括总共35个单板层。
优选地，板在压机中被压制在一起，其中弯曲层积木制模块在同个压制步骤中被进一步成形为所需的形状。弯曲层积木制模块例如由五个板形成。当弯曲层积木制模块已经被压制在一起并且已经固化时，榫卯或其它接合件和侧表面随后可以通过精密刳铣机成形，从而获得相对小的公差。小公差有助于提高组装区段的刚度和硬度，从而提高转子叶片的刚度和硬度。弯曲层积木制模块可包括奇数或偶数个的板，其中每个板可包括奇数或偶数个的单板层。
当弯曲层积木制模块已经被压制在一起并固化时，也可以通过例如精密刳铣机来去除模块的一些材料。在一个示例中，可以去除外表面或内表面的一些材料以获得所需的形状，例如双曲面外表面。可以去除层积木制模块的一部分以获得例如双曲面形状或优化层积木制模块的重量。也可以将一些附加材料(例如较轻的材料)添加到层积木制模块的外表面并去除这些附加材料的一部分以获得所需的形状。向外表面添加附加材料的优点在于保持木制板的载荷承受性能。由此，层积木制模块的强度就得到保留。此外，通过添加同样也易于机加工的较轻材料的附加材料，易于获得所需的形状，如双曲面形状。也可以在弯曲层积木制模块的内侧添加一些附加材料，例如在内表面添加附加加强件。
转子叶片可分为包括多个弯曲层积木制模块的不同区段，这主要取决于弯曲层积木制模块所需的曲率。转子叶片优选使用尽可能少的区段。弯曲层积木制模块可能长达三十米。可以通过本发明的方法构造不同尺寸的转子叶片。然而，本发明的方法主要有利于长度为20米或更长的转子叶片。
完整的转子叶片可以仅由弯曲层积木制模块制成。在一个示例中，转子叶片包括由两个弯曲层积木制模块组成的前部侧和由两个弯曲层积木制模块组成的后部侧。还可以提供具有的区段为不同材料的转子叶片。在一个示例中，转子叶片的外部包括由一个或多个弯曲层积木制模块制成的叶片端部区段，一个或多个弯曲层积木制模块包括不同类型的单板层，例如桦木层和/或层积有环氧树脂的玻璃纤维。
附图说明
下文将参考附图中所示的实施例对本发明进行更详细的描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的转子叶片的一个示例，
图2示出了根据本发明的转子叶片的另一示例，
图3示出了用于根据本发明的转子叶片的弯曲层积木制模块的示例，该弯曲层积木制模块包括多个层积层，
图4示出了包括多个单板层组成的层积层的示例，以及
图5示出了根据本发明的风力发电塔的一个示例。
具体实施方式
下文描述的具有进一步发展的本发明的实施例仅被视为示例，并且不以任何方式限制由专利权利要求所提供的保护的范围。
图1和图2示出了包括多个弯曲层积木制模块的转子叶片的示例，图3示出了用于转子叶片的包括多个板的模块的示例，图4示出了用于弯曲层积木制模块的层积板的示例，并且图5示出了包括转子叶片的风力发电塔。
转子叶片1包括多个弯曲层积木制模块2、3、4、5。弯曲层积木制模块在至少一个方向上弯曲，该方向可以是纵向方向也可以是侧向方向。具有不同曲率的弯曲层积木制模块可以安装至彼此。通过这种方式，能够获得复杂形状(如双曲面形状)的转子叶片。弯曲层积木制模块可以一个接一个地彼此安装以形成转子叶片，或者弯曲层积木制模块可以彼此安装以形成中间区段6、7，其中每个中间区段包括多个弯曲模块2、3、4、5。然后，这些中间区段安装至彼此以形成转子叶片。转子叶片1设置有旋转中心轴线10。
在图1所示的示例中，转子叶片1的前部侧8包括四个弯曲层积木制模块：第一弯曲层积木制模块2、第二弯曲层积木制模块3、第三弯曲层积木制模块4和第四弯曲层积木制模块5。第一弯曲层积木制模块2和第二弯曲层积木制模块3被装配到第一纵向中间区段6，并且第三弯曲层积木制模块4和第四弯曲层积木制模块5被装配到第二纵向中间区段7。
转子叶片的前部侧8可具有相对简单的曲率，并且可以例如是连续凸起的。转子叶片的前部侧为指向进风的一侧，后部侧为转子叶片的后缘侧。后部侧9可能更复杂，并且可能既是凸起的又是凹入的，而且形状可能在转子叶片的纵向方向上进一步变化。出于这个原因，可能是有利的是将前部部分划分为例如两个纵向中间区段6、7，每个纵向中间区段包括两个弯曲层积木制模块，如图1所示。后部侧9例如可以划分为三个或更多个纵向中间区段，每个纵向中间区段包括两个弯曲层积木制模块(未示出)。
为了优化转子叶片的形状，也可以通过例如精密刳铣机来去除弯曲模块的一些材料。在一个示例中，可以去除外表面的一些材料以获得所需的形状，例如双曲面的外表面。可以去除层积木制模块的一些材料的一部分以获得所需的形状。也可以将一些附加材料(例如较轻和/或较软的材料)添加到层积木制模块的外表面并去除这些附加材料的一部分以获得所需的形状。在外表面添加附加材料的优点在于保持弯曲层积木制模块的木制板的载荷承受性能。由此，层积木制模块的强度就得到保留。此外，通过添加同样也易于机加工的较轻材料的附加材料，易于获得所需的形状，如双曲面形状。也可以添加具有所需形状的附加材料，从而不需要额外的机加工。也可以在弯曲层积木制模块的内侧添加一些附加材料，例如在内表面添加附加加强件。
在图1所示的示例中，完整的转子叶片1只包括弯曲层积木制模块。这些弯曲层积木制模块全部由同一类型或不同类型的单板层积材(LVL)板制成，单板层积材板例如由云杉或松木制成。这是一种坚固且廉价的材料，非常适用于弯曲层积木制模块。根据需求，也可以使用其他木制单板材料来制作弯曲层积木制模块，例如，当要求较高时，可以使用由桦木单板层制成的LVL板。
图2示出了转子叶片1的另一示例。在该示例中，转子叶片1的前部侧8也包括四个弯曲层积木制模块：第一弯曲层积木制模块2，第二弯曲层积木制模块3，第三弯曲层积木制模块4和第四弯曲层积木制模块5。第一弯曲层积木制模块2和第二弯曲层积木制模块3被装配到第一纵向中间区段6，并且第三弯曲层积木制模块4和第四弯曲层积木制模块5被装配到第二纵向中间区段7。
转子叶片进一步包括布置在转子叶片的外端部处的叶片端部区段13，从而构成转子叶片的顶端。叶片端部区段的长度例如可以是转子叶片总长度的20％-35％。制造叶片端部区段的材料可以与用于转子叶片的其余部分的弯曲层积木制模块的不同，并且可以包括一个或多个弯曲层积木制模块。在一个示例中，叶片端部区段由包括不同类型的单板层(例如桦木层)的一个或多个弯曲层积木制模块制成。叶片端部区段也可以像常规的转子叶片那样由与环氧树脂层积的玻璃纤维制成，或由与碳纤维和环氧树脂层积的木制单板层制成。端部区段的确切形状也可以由一个或多个弯曲层积木制模块机加工成所需的形状。
使用由包括多个单板层的LVL板制成的弯曲层积木制模块的一个优点在于这是一种廉价且相对坚固的材料。对于转子叶片的高载荷和/或低重量非常重要的那些部分，使用其他材料或使用不同材料的组合可能是有利的。作用在转子叶片的外端部上的力和载荷是非常高的，因此，使用质量较高的材料可能是有利的。一种这样的材料可以是包括多个薄单板层的桦木的层积LVL板，其厚度例如为0.2至1毫米。较高质量的层积层较昂贵但提供较高的重量-载荷承受比。也可以使用层积有例如环氧树脂的玻璃纤维或碳纤维。
也可以在转子叶片的不同位置使用不同的弯曲层积木制模块。在一个示例中，转子叶片的内部部分(例如弯曲层积木制模块3和5)可以包括六个LVL板，中间的弯曲层积木制模块2和4可以包括五个LVL板，并且叶片端部区段13可以包括质量较高的五个LVL板。
弯曲层积木制模块彼此之间的安装可以采用特定的接合件进行，例如可以包括弯曲层积木制模块的榫卯，该榫卯与相邻的弯曲层积木制模块的榫卯相配合，由此弯曲层积木制模块可以彼此锁定。也可以使用搭接接合件，其中弯曲层积木制模块的一个或多个板与相邻的弯曲层积木制模块的一个或多个板搭接。在将弯曲层积木制模块安装至彼此时，也可以使用指形接合件或拼合式接合件。弯曲层积木制模块可以用胶水和螺栓安装至彼此。
中间区段可以通过使用穿孔钢板来彼此安装，这些钢板被胶合在设置于中间区段中的缝隙中。钢板被布置在位于中间区段的边缘的缝隙中，并适于延伸到相邻的中间区段的缝隙中，其中穿孔钢板通过使用特定的胶水胶合到中间区段。每个中间区段可以使用多个钢板。也可以用这样的接合方式将弯曲层积木制模块彼此附接。
弯曲层积木制模块包括多个层积板11。在一个示例中，如图3所示，弯曲层积木制模块包括五个LVL板。这些板彼此按压胶合，从而获得坚实的弯曲层积木制模块。弯曲层积木制模块具有上边缘、下边缘、第一侧边缘、第二侧边缘、内表面和外表面。板11包括多个层积单板层12。在LVL板中，第一组单板层19的单板层的木纤维的方向指向同一方向。第一组单板层包含大部分的层，优选为单板层的数量的至少80％。LVL板进一步包括第二组单板层22，第二组单板层包括具有的木纤维的方向相较于第一组单板层的方向不同的单个层或布置成彼此相邻的两个/多个层。在一个示例中，第二组单板层的木纤维方向垂直于第一组单板层的木纤维方向。优选地，第二组单板层包括一个或两个层，但可以包括更多个彼此相邻布置的单板层，或包括更厚的单板层。
第二组单板层(即，具有的木纹方向与板的第一组单板层的木纹方向不同的那组单板层)可以布置在板的任何位置处。在一个示例中，第二组单板层布置为板的最外的一组单板层，即，第二组单板层将构成板的内表面或外表面。在另一示例中，第二组单板层布置在第一组单板层内。在这种情况下，第一组单板层19的第一部分20布置在第二组单板层22的一侧上，并且第一组单板层19的第二部分21布置在第二组单板层22的另一侧上。在一个示例中，LVL板是对称的，其中第二组单板层22包括布置在LVL板的中部的单个单板层，其中第一组单板层19的第一部分20和第二部分21各自包括布置在第二组单板层22的两侧上的例如三个或四个单板层，木纹在相互的垂直方向上。
在另一示例中，第二组单板层包括两个层，这两个层彼此相邻布置且每层的纤维方向相互垂直，使得第二组单板层的每层的木纹方向与第一组单板层的木纹方向相差45度。
在一个示例中，如图4所示，LVL板11包括八个单板层12。第一组单板层19的第一部分20包括沿第一方向布置的单个单板层，第二组单板层22包括在垂直于第一方向的第二方向上彼此相邻布置的两个单板层，并且第一组单板层19的第二部分21包括沿第一方向布置的五个单板层。板中的单板层的数量可以不同。板中的单板层的合适的数量可以例如在7到15之间的范围内，并可以取决于模块所需的厚度和生产过程。重要的是，只有一个第二组单板层。如果横向的第二组单板层使用两个或三个单板层，它们必须彼此相邻地布置。使用交叉布置的单个组的单板层可以加强板的强度，并且仍允许将板弯折成弯曲的形状。具有交叉布置且彼此间隔的至少两个层的普通胶合板将不可能在不破坏板的情况下弯折。因此，在完整的弯曲层积木制模块中，将存在一些间隔开地交叉布置的单板层，这将增加弯曲层积木制模块的载荷承受性能。
在另一示例中，第二组单板层可以被布置为板的最外的一组单板层，即，第二组单板层22将构成板的内表面或外表面。第一组单板层19的所有单板层彼此相邻地布置，其中第一组单板层19的第一部分20和第一组单板层19的第二部分21彼此相邻地布置。
也可以使得第一组单板层的第一部分包括其他数量的层。对于包括八个单板层的板，第一部分可以包括一个、两个或三个单板层，第二组单板层包括两个单板层。对于包括七个单板层的板，第一部分可以包括一个、两个或三个单板层，第二组单板层包括单个层。
板在胶合压机中被压制在一起，由此获得弯曲层积木制模块的最终形状。在压机中，板在室温下被高压压制。在一个示例中，胶水是一种缓慢固化的胶水，其在室温下消耗几个小时来固化。对弯曲模块在整个固化时间内施加压制压力。在压制期间不使用高温的优点在于木制模块中不存在必须考虑到的温度梯度。当使用高温时，必须确保整个木制模块被加热到理想的温度。
当弯曲层积木制模块已经被胶合在一起时，弯曲层积木制模块的边缘随后通过精密刳铣机成形为所需的形状(在一个示例中成形为平坦表面)，从而获得相对小的公差。如榫卯或其他接合件的其他形状也是可以想象的。小公差有助于提高组装的弯曲层积木制模块或区段的刚度和硬度，从而提高转子叶片的刚度和硬度。通过对接合表面进行精密刳铣，每个层的端部表面也可用于加强接合。弯曲层积木制层的表面也可以用刳铣机来成形。
使用LVL板来层积弯曲模块而不是使用多个独立的单板层有多个优点。一个优点在于，当板由独立的单板层层积时(例如在生产LVL板或胶合板时)既需要加热又需要加压。此外，由于热量通过木材传递，板的最大厚度受到限制。板的处理比处理单独的单板层要简单得多，特别是由于一些单板层的木纹应该指向其它方向。当生产大型弯曲木制模块(例如宽度在1-2米之间，长度在例如10-20米之间)时，情况尤其如此。
弯曲层积木制模块也可以设置有不同种类的接合件。例如，侧边缘可以设置有舌片或凹槽，使得在两个相邻的弯曲层积木制模块之间获得舌片和凹槽的接合。例如，侧边缘可以设置双重式或阶梯式的榫卯，使得榫卯包含设置在不同高度处的两个榫卯边缘，并包含设置为不同宽度的两个榫卯底部。
木制LVL板由多个薄木的单板层制成。单板层的厚度可以例如是2毫米，并且用九个单板层可以获得18毫米厚的板。通过使用八个板来获得144毫米厚的弯曲层积木制模块。使用的板的数量和板中的层的数量取决于最终结构所必须处理的力。优选地，单板层的厚度介于2至4毫米之间。
弯曲层积木制模块优选在风力发电塔的架设现场安装至彼此以形成转子叶片。这将确保安装过程的高精度，并将提供可靠的结果。此外，还可以对转子叶片的表面进行适当的表面保护处理，以及集成提供通往地面的不间断路径的金属线路，例如避雷器电缆。弯曲层积木制模块可以安装至彼此，也可以先组装成中间区段，之后再彼此安装。由此，就可以在架设现场组装完整的转子叶片。
图5示出了风力发电塔30的示例。风力发电塔可以包括层积木塔34或由钢或混凝土制成的常规塔。所示出的风力发电塔可以达到100米或更高，在所示出的示例中，朝向塔顶有一定的锥度。塔被固定至地基31，地基例如包括向上延伸到塔中的钢筋，下部的木制区段例如用螺栓附接至地基。在塔顶上设置有具有发电机的机舱32并设置有包括三个转子叶片1的转子33。根据所使用的发电机的类型，也可以安装变速器。
本发明不应视为由上文所描述的实施例所限制，在所附的专利权利要求的范围内，能够做出附加的变形和修改。
参考标号
1：转子叶片
2：第一弯曲层积木制模块
3：第二弯曲层积木制模块
4：第三弯曲层积木制模块
5：第四弯曲层积木制模块
6：第一中间区段
7：第二中间区段
8：前部侧
9：后部侧
10：旋转中心轴线
11：层积板
12：单板层
13：叶片端部区段
19：第一组单板层
20：第一组单板层的第一部分
21：第一组单板层的第二部分
22：第二组单板层
30：风力发电塔
31：地基
32：机舱
33：转子
34：层积木塔

Claims (15)

1.一种用于风力发电站的转子叶片(1)，包括彼此附接的多个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)，其中每个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)包括多个单板层积材板(11)，其中每个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)在至少一个方向上弯曲，其特征在于，每个单板层积材板(11)包括第一组单板层(19)和第二组单板层(22)，其中，所述第一组单板层包括多个单板层(12)且具有的木纹方向为第一方向，所述第二组单板层包括具有的木纹方向与所述第一方向不同的单个单板层或彼此相邻布置的多个单板层(12)。
2.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述第二组单板层(22)作为最外的一组单板层布置在每个单板层积材板(11)上，并且所述第一组单板层(19)的所有单板层彼此相邻地布置。
3.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述第二组单板层(22)布置成嵌入在所述第一组单板层(19)的内部，使得所述第一组单板层(19)的第一部分(20)被布置在所述第二组单板层(22)的一侧上，并且所述第一组单板层(19)的第二部分(21)被布置在所述第二组单板层(22)的另一侧上。
4.根据权利要求3所述的转子叶片，其中，所述第一组单板层(19)的所述第一部分(20)和所述第二部分(21)包括相同数量的单板层(19)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转子叶片，其中，弯曲层积木制模块(2、3、4、5)在纵向方向上伸长并弯曲。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的转子叶片，其中，弯曲层积木制模块(2、3、4、5)在纵向方向上伸长并在宽度方向上弯曲。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的转子叶片，其中，所述第二组单板层(22)的木纹方向垂直于所述第一方向。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的转子叶片，其中，所述第二组单板层(22)包括两个单板层(12)，这两个单板层(12)的木纹方向布置成彼此垂直，并且每个单板层的木纹方向与所述第一方向相差45度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片，其中，所述转子叶片(1)的前部侧(8)和后部侧(9)各自包括至少两个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片，其中，所述转子叶片(1)进一步包括胶合到至少一个层积木制模块(2、3、4、5)的附加材料。
11.根据权利要求9所述的转子叶片，其中，所述附加材料与所述层积木制模块(2、3、4、5)的材料不同，并且所述附加材料被胶合到所述层积木制模块(2、3、4、5)的外侧。
12.根据权利要求10所述的转子叶片，其中，所述附加材料的一部分被刳铣掉，从而为所述层积木制模块(2、3、4、5)提供双曲面形状。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的转子叶片，其中，所述转子叶片(1)进一步包括由不同材料制成的叶片端部区段(13)。
14.一种用于组装根据权利要求1至13中任一项所述的转子叶片(1)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：将多个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)彼此固定地附接以形成中间区段(6、7)；重复将多个弯曲层积木制模块(2、3、4、5)彼此固定地附接以形成中间区段(6、7)的步骤，直到产生所有需要的中间区段(6、7)；将所述中间区段(6、7)彼此固定地附接，直到所有中间区段(6、7)彼此附接以形成所述转子叶片(1)。
15.一种风力发电塔(30)，包括塔(34)、机舱(32)和转子(33)，其特征在于，所述转子(33)包括多个根据权利要求1至13中任一项所述的转子叶片(1)。
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Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4597715A (en) * 1982-05-19 1986-07-01 North Wind Power Company, Inc. Wooden wind turbine blade manufacturing process
GB2265672B (en) * 1992-03-18 1995-11-22 Advanced Wind Turbines Inc Wind turbines
AU2002354986B2 (en) * 2001-07-19 2006-11-30 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade
DE102010042530B4 (de) * 2010-10-15 2015-04-30 Senvion Se Schott einer Windenergieanlage
IN2012DE00573A (zh) * 2012-02-29 2015-06-05 Gen Electric
US20140119937A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 General Electric Company Wind turbine rotor blade with fabric skin and associated method for assembly
EP3563053B1 (en) * 2016-12-28 2020-11-18 Vestas Wind Systems A/S Connection joint for a sectional wind turbine rotor blade and associated methods
US10495058B2 (en) * 2017-02-21 2019-12-03 General Electric Company Joint assembly for rotor blade segments of a wind turbine
US10605227B2 (en) * 2017-04-12 2020-03-31 General Electric Company Segmented wind turbine rotor blade with welded joint
US11248582B2 (en) * 2017-11-21 2022-02-15 General Electric Company Multiple material combinations for printed reinforcement structures of rotor blades
PT3517772T (pt) * 2018-01-24 2021-06-30 Siemens Gamesa Renewable Energy As Painel flexível de madeira de balsa, uma pá de rotor, uma turbina eólica e um método
DK3599374T3 (da) * 2018-07-23 2024-03-11 Siemens Gamesa Renewable Energy As Vindmøllevinge, der omfatter et kompositmateriale, og fremgangsmåde til fremstilling af en vindmøllevinge
SE543098C2 (en) * 2019-01-16 2020-10-06 Modvion Ab Laminated wood tower and method for assembly of a laminated wood tower

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