TWI509151B - 後箱區段，具有後箱區段的轉子葉片及具有此一轉子葉片之風力發電設備 - Google Patents

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Description

後箱區段，具有後箱區段的轉子葉片及具有此一轉子葉片之風力發電設備
本發明係關於一轉子葉片之一後箱區段，特別係關於一風力發電設備，其包括一壓力側表面、一吸力側表面、將該等壓力側與吸力側表面分隔開之一後緣、以及一連接側，該連接側與該後緣相對且經調適用於安裝到該轉子葉片之一對應連接表面。
本發明進一步係關於一風力發電設備之一轉子葉片，其包括一支撐部、被該支撐部環繞用以安裝到一風力發電設備之一轉子之一轉子葉片根部、一壓力側葉片表面、一吸力側葉片表面以及將該壓力側與該吸力側表面分隔開之一後緣。本發明亦係關於一風力發電設備。
因為在由再生能源發電之領域中傾注了更多的努力，所以現在越來越多地使用風力發電設備。
在那方面，人們在不斷地尋找使已知風力發電設備之功率更高且效率更高之新方法。
舉例而言，已知風力發電設備與傳統轉子葉片形狀相異處在於係使用具有可調適葉片表面之轉子葉片。在此情形下，該轉子葉片之最大外形寬度(即橫截面中後緣與該轉子葉片前端之最靠前的點之間 的弦的長度)並不在該轉子葉片之一中心區域內呈現其最大值，而是在該轉子轂之側上非常靠近該轉子葉片之末端區域處呈現其最大值。這與該行業中長期存在的偏見相反，其在效率方面獲得了顯著增加。舉例而言，從EP 1 514 023 B1之實例而得知具有此一轉子葉片之一風力發電設備。
藉由將一後箱區段安裝到轉子葉片來確保該轉子葉片之表面之此轂側放大，當該後箱區段被安裝在該轉子葉片上時，該轉子葉片繼而亦具有與該轉子葉片之後緣對齊定向之一後緣。
根據當前最先進技術，特別係在具有高度大於80 m的塔柱的較大風力發電設備之情形下，不論問題如何出現，具有對應後箱區段之該等轉子葉片具一如此大的外形寬度，以致其運送只得具相當複雜度和支出。
迄今為止，藉由單獨將後箱區段從該轉子葉片運送到豎立位置並在那裡將其安裝到該轉子葉片而解決了此問題。此引起額外的後勤和時間約束。
因此，本發明之目標係提供一後箱區段、一轉子葉片和一風力發電設備，其中盡可能的減少上述缺點。
在於本說明書中之公開部分中所闡述之那種後箱區段內，本發明達到其目的，即該後箱區段被細分為具有連接側之一底部片段及一個或多個頭部片段，該等頭部片段具有後緣且可耦合到該底部片段。如果盡可能不在豎立位置處而是已在工廠實施與高等級的複雜度和支出有關聯的所有那些工作或生產步驟(舉例而言，因為其需要一高度的製造精度)，那麼就可實現對顯著的時間節約和品質改進之獲取，本發明利用了這一點。需要高度的製造或裝配精度之一步驟係將後箱區段之該連接側連接到該轉子葉片之該連接表面。其主要係由於該後 箱區段之該連接側上的該等壓力側和吸力側表面邊緣之曲率或彎曲配置。因為根據本發明設計的後箱區段係被細分為底部片段及一個或多個頭部片段，所以該後箱區段使得能夠像從工廠一樣安裝該底部片段。憑藉該底部片段與該頭部片段或該等頭部片段之可耦合配置，可選擇像從工廠或在豎立位置處一樣對該底部片段上之該頭部片段或該等頭部片段進行隨後的安裝。當該頭部片段或該等頭部片段隨後被適當地安置在豎立位置處時，在生產後箱區段後即已實施之該耦合在時間和成本方面獲得顯著節約，同時藉由提前將該底部片段安裝到該轉子葉片而可視需要獲得效率方面的進一步增加。
本發明之一有利發展規定：該底部片段針對每一頭部片段具有一單獨的細分平面，其中該頭部片段或該等頭部片段可耦合到底部片段。針對每一頭部片段之單獨細分平面之規定簡化與具有各自細分平面之底部片段之一區域的關聯。
在一替代有利實施例中，該底部片段針對複數個或全部頭部片段具有一連續細分平面，其中該等各自頭部片段可耦合到該底部片段。跨越該底部片段與該等頭部片段之間的複數個或全部關聯區域而延伸的一細分平面提供之優勢在於：複數個片段可在共同的細分平面上連續耦合到該底部片段，且在此情形下彼此擠壓。此顯著降低在固定該等複數個頭部片段之位置時所涉及的複雜度和支出。
在本發明之另一較佳實施例中，如此佈置該等一個或多個細分平面，使得當該底部片段連接到該轉子葉片時該轉子葉片之最大外形寬度係4 m或更小。因為選擇了一長度分割(其導致上述範圍內之一最大外形寬度)，所以顯著改良了該轉子葉片以及先前安裝的該後箱區段之底部片段之可運送性。
較佳大體上以該轉子葉片軸之徑向方向定向該等細分平面。較佳在該轉子葉片軸與該細分平面或該等細分平面之間界定向於30°或 更小的區域內之一角度。
在另一較佳實施例中，可以正鎖定(positively locking)關係將該底部片段與該頭部片段或該等頭部片段耦合在一起。
在該後箱區段之一特別較佳的實施例中，藉由一類似鉸鏈的連接較好地實現該底部片段與該頭部片段或該等頭部片段之間的該正鎖定耦合。
較佳地，在此情形下，用於正鎖定該耦合的該底部片段具有複數個相互隔開的具有一第一凹口之凸起，且該頭部片段或該等頭部片段各自具有複數個相互隔開的具有一第二凹口之凸起，其中該底部片段之該等凸起及該頭部片段或該等頭部片段之該等凸起可以相互對準的關係定向。在此方面中，呈對準關係通常意味著與該等第一及第二凹口之該等彼此相對的末端之該等中心點相關，且在此情形下，較佳如此選擇該等間隔，以使該底部片段之一凸起可嚙合到該頭部片段或該等頭部片段之兩個毗鄰凸起之間的間隔內，且反之亦然。該頭部片段或該等頭部片段上之一凸起可因此嚙合到該底部片段上之兩個毗鄰凸起之間的間隔內。
該底部片段與該頭部片段或該等頭部片段之此一類似鉸鏈的耦合之優勢尤其在於：該等部分相對於彼此的定向係極其簡單，且能夠藉由係可採取一鉸鏈栓形式之一單個連接部件來連接複數個連續佈置的彼此相對定向的具有凹口的凸起。
藉由一伸長體有利地建立依據上述實施例之該後箱區段，該伸長體之橫截面適於該等第一和第二凹口之橫截面，且當該等第一和第二凹口以實質上相互對準之關係而定向時，該伸長體可被插入到複數個第一和第二凹口內。較佳地，該等第一凹口之直徑係大體上等於該等第二凹口之直徑。特別較佳地，該伸長體之直徑係如此適於該等第一和第二凹口之直徑，以致其以無間隙之關係或盡可能無間隙之關係 安裝到該等第一和第二凹口內。該伸長體與該等凹口之間的裝配越精確，該頭部片段或該等頭部片段與該底部片段之間的活動間隙相應越小，且其總體上對該轉子葉片之穩定性具有一正面效應。
在後箱區段之另一較佳實施例中，該伸長體係如此配置，以致在安裝狀況下其延伸穿過該底部片段和該頭部片段或該等頭部片段之複數個凸起。其提供類似一連續鉸鏈或鋼琴鉸鏈之一連接。
較佳地，該伸長體包括一纖維複合材料，特別係玻璃纖維強化塑膠。一對應伸長體之優勢係該伸長體具有一定的彈性，這使得該伸長體能夠沿著一曲線路徑變形並且也能夠穿過此類凸起，該等凸起之凹口彼此之間並不嚴格呈同軸關係而定向，而是沿著一曲線路徑佈置。
較佳地，根據本發明之後箱區段係如此配置，以致該底部片段及該頭部片段或該等頭部片段之凸起係沿著一曲線路徑而佈置。特別較佳地，該路徑之曲率對應於該轉子葉片之該輪廓配置。結合一彈性伸長體來說，這意味著可直接將正鎖定連接佈置在該等毗鄰片段之外部邊緣處，即該底部片段和該頭部片段或該等頭部片段(舉例來說)直接位於其壁處。該壁之曲率所提供之曲率配置係該轉子葉片之輪廓配置，且同時由於該曲率之影響而確保阻止該底部片段與該頭部片段或該等頭部片段之間之一樞轉運動(這在一鉸鏈之情形下通常被允許)。其進一步增強該轉子葉片之穩定性。
在另一較佳實施例中，該等第一及第二凹口之壁部分或全部內襯有塑膠。較佳地，在此方面將聚乙烯用作該塑膠。特別較佳地，該等第一和第二凹口之壁上的內襯係採取一中空圓筒的形式，該中空圓筒外部用一層比該中空圓筒之材料更堅固的材料(舉例來說，一層玻璃纖維強化塑膠)進行圍封。這改良了該等凸起承受壓力的方式。
在根據本發明之該後箱區段之另一較佳實施例中，該等凸起採 取搭接片的形式且較佳具有由兩個或兩個以上纖維複合材料層所構成的一織物或薄片。取決於在其上運作時所期待的該轉子葉片之各自尺寸及該等風力之各自大小，該等凸起必須經受不同的拉力和壓力荷載。可藉由該織物薄片之一適當厚度來考慮該轉子葉片及該後箱區段之尺寸設計。
此外，該等凸起較佳具有被該織物薄片圍封的發泡體。在一第一較佳替代物中，發泡楔係由一彈性發泡體製成。其具有優點，即可抑制作用在採取搭接片形式的該等凸起上之任何壓力。在一第二替代物中，該發泡楔係由一非彈性的特別是堅硬的發泡體製成。其具有優點，即採取搭接片形式的該等凸起之硬度進一步提高。
特別較佳地，用於正鎖定耦合之該底部片段具有一個或多個軌道且該頭部片段或該等頭部片段具有一個或多個對應的軌道，其中該等軌道(較佳藉由將其推進)可彼此產生嚙合。已發現一軌道系統(藉由將其推進而產生一正鎖定連接)之用途呈現了定向精度與可操作性之間的極佳折衷，此正被處於豎立風力發電設備的位置處之該底部片段與該頭部片段之間的那種正鎖定耦合而促進。
在一有利發展中，該底部片段上之一個別軌道或該相關聯頭部片段之對應軌道具有一楔形榫外形。與楔形榫外形及涉及其背後的嚙合之一對應配置之凹口之此類正鎖定連接確保一高度的定向精度。任選地，能夠使用頭部及底部片段之對應部分來佈置一各自的單個軌道，或能夠將複數個軌道中的各者平行佈置。
在一特別較佳的替代物中，該底部片段上之該軌道或該等軌道或該頭部片段或該等頭部片段之該對應軌道或該等對應軌道係相同。較佳地，其橫截面大體上呈L型。這使得具有一單個工具之相同軌道元件能夠既佈置在該底部片段之部分上又相應地佈置在該頭部片段或該等頭部片段之部分上，這可產生相互嚙合。當使用此類相同的軌道 元件時，針對每一頭部片段兩個軌道與該底部片段相關聯，且兩個對應軌道各自與各自頭部片段相關聯係特別較佳。該等軌道較佳彼此平行定向。
在本發明之另一較佳實施例中，至少兩個(較佳三個或四個)頭部片段與該底部片段相關聯。
在一較佳實施例中，一個或多個分別為3 m或更小的長度之頭部片段與該底部片段相關聯。針對具有複數個頭部片段之該較佳實施例，其提供以下優點，該等優點係藉由每一底部片段具有三個頭部片段之實例來描述。對於長度分別相同(在縱向上)的該等頭部片段來說，相對縱向來說橫向最大的頭部片段及相對縱向來說橫向最小的頭部片段可一個在另一個裏面地進行堆疊。以此方式，那兩個頭部片段各自能夠以在內部一個裝配到另一個內的方式被裝載到一封閉的40'容器之一個側上。因此，較佳地，如上文所佈置的三組頭部片段可在縱向上連續佈置在該40'容器內。以此方式，一風力發電設備所需要的具有三個轉子葉片之全部頭部片段可以一緊湊佈置進行有利運送。每一底部片段之頭部片段之其他縱向分割及其他關聯物亦享有類似優點。
較佳地，平行放置的兩個軌道與每一頭部片段之該底部片段相關聯且每一頭部片段具有兩個對應的平行放置的軌道，用以與該底部片段之該等軌道產生嚙合。
該後箱區段之一較佳發展規定：在該連接側處，由其各自邊緣配置係適於一轉子葉片之該連接側之輪廓之一邊緣分別界定該壓力側表面與該吸力側表面。以此方式，該後箱區段以最佳且無縫方式緊密裝配到該轉子葉片。
在本發明之一較佳實施例中，接合劑(較佳為黏著劑，舉例來說，例如一高強度的環氧樹脂接合)塗敷之一個或多個區域係在該後 箱區段之內部製備。這使得該後箱區段能夠黏接到該轉子葉片之該連接表面。任選地或替代地，製備該後箱區段之該連接側上之該等邊緣之該等區域用於該接合劑之塗敷。相比於常規轉子葉片中之螺絲或鉚接接合，藉由將該後箱區段黏接到該轉子葉片而實現了顯著的成本節約。特別是從這樣的事實(一方面可節約螺絲、螺帽、鉚釘等相當多的材料成本，而另一方面僅需在一降低的程度上實施插入強化元件)(如果這真會發生的話)來看，就導致成本節約。在傳統式的接合中，必須提供複數個孔，其每一者自身都涉及一結構弱化，這必須藉由強化、附加結構以及類似者進行補償。現在這都不需要了。
僅能藉由本發明之細分能力才可以足夠的精確度將該後箱區段黏接到該轉子葉片，原因在於不再需要在該豎立位置處裝配整個後箱區段。此外，消除了對用於產生一精確且足夠耐用的黏著劑接合的必要設備實施之運送。
較佳地，該底部片段及/或該頭部片段或該等頭部片段在該細分之區域中具有一各自的從該壓力側表面延伸到該吸力側表面之側邊(leg)，其中該軌道或該等軌道分別佈置在該等側邊上。因此該等側邊一方面用於隔離該底部片段及該等頭部片段之選擇性地完全封閉或部分敞開之內表面，且進一步執行一穩定功能。可將該等軌道預安裝在該等側邊上，以便實際上僅需在該豎立位置處執行純粹將該頭部片段或該等頭部片段推進到該底部片段或將其耦合在一起的操作。
在另一較佳實施例中，該後箱區段具有供在耦合狀況下選擇性地鎖定或釋放該底部片段與該至少一個頭部片段之間的相對位置之遏制構件(arresting means)。該等遏制構件較佳採取一螺栓連接的形式，特別較佳採取一剪切螺栓連接的形式。在具有複數個頭部片段之本發明的實施例中，較佳地係僅該轉子葉片根部在最緊密毗鄰頭部片段處進行遏制。因為該等頭部片段較佳彼此擠壓，所以最靠近該轉子 葉片根部之該經遏制頭部片段同時用於遏制其他頭部片段。
利用本說明書之開頭部分中所闡述之該種轉子葉片，本發明達到了所述目標，即將根據上文所描述之該等較佳實施例中之一者之一後箱區段之一底部片段安裝到該轉子葉片。
此外，本發明藉由以上規定的該種轉子葉片而達到了規定的目標，其中該底部片段以將依據將以上所描述的該等較佳實施例中之一者之一後箱區段提供在該轉子葉片上之方式耦合到一個或多個頭部片段。
此外，在由一塔柱、一莢艙、一轉子及連接到該轉子之至少一個轉子葉片所構成之一風力發電設備中，本發明達到了規定目標，即該轉子葉片係根據以上所描述之本發明之該等較佳實施例中之一者進行設計。
1‧‧‧吸力側表面
3‧‧‧壓力側表面
5‧‧‧後緣
7‧‧‧後緣
9a‧‧‧第一邊緣
9b‧‧‧第二邊緣
11‧‧‧底部片段
13‧‧‧第一頭部片段
15‧‧‧第二頭部片段
17‧‧‧第一細分平面
19‧‧‧第二細分平面
21‧‧‧轉子葉片根部
23‧‧‧軌道
25‧‧‧軌道
27‧‧‧軌道
29‧‧‧軌道
31‧‧‧側邊
33‧‧‧側邊
35‧‧‧頭部片段
37‧‧‧細分平面
39‧‧‧側邊
41‧‧‧軌道
43‧‧‧軌道
45‧‧‧臺階
47‧‧‧軌道
48‧‧‧軌道
51‧‧‧以直角自該側邊延伸之一部分
53‧‧‧大體上平行於該側邊31定向之一部分
100‧‧‧風力發電設備
102‧‧‧塔柱
103‧‧‧轉子葉片
104‧‧‧莢艙
106‧‧‧轉子
108‧‧‧轉子葉片
110‧‧‧旋轉器
112‧‧‧後箱區段
201‧‧‧製成框架結構
301‧‧‧第二凸起
303‧‧‧第一凸起
305‧‧‧伸長體
307‧‧‧間隔
311‧‧‧薄片層
313‧‧‧高圓柱壁
315‧‧‧一層纖維強化材料
憑藉較佳實施例，藉由實例且參考附圖在下文中更詳細地描述本發明，其中：圖1展示根據本發明之一風力發電設備，圖2展示在一第一安裝狀況下在一第一實施例中根據本發明之一轉子葉片之一部分，圖3展示在一第二安裝位置內之圖2中之該轉子葉片之部分，圖4展示在一第三安裝位置內之圖2及圖3中之該轉子葉片之部分，圖5展示在一第四安裝位置內自圖2至圖4之該轉子葉片之部分，圖6展示在一第一安裝位置內根據本發明之一第二實施例之每一轉子葉片之一後箱區段，圖7展示在一第二安裝位置內之圖6中之該後箱區段，圖8展示在另一方位內之圖7中之該安置位置內之該後箱區段， 圖9展示根據本發明之該第二實施例之一後箱區段之一底部片段，圖10展示在未經耦合之狀況下根據本發明之該後箱區段之一底部片段及一頭部片段之一詳細視圖，圖11展示在經耦合狀況下根據本發明之一後箱區段之一底部片段及一頭部片段之一詳細視圖，圖12展示具有根據本發明之一第三實施例之一後箱區段之根據本發明之一轉子葉片之一部分，圖13展示圖12中之該後箱區段之一詳細視圖，及圖14展示如圖12及13中所展示之該後箱區段之一部分之一圖解視圖。
雖然較佳實施例之某些特徵僅關於個別實施例進行描述，但本發明亦延伸至該等不同實施例之個別特徵之彼此結合。
圖1展示由一塔柱102及莢艙104所構成之一風力發電設備100。具有三個轉子葉片103及一旋轉器110之一轉子106係佈置在該莢艙104上。在操作中，該轉子106被風驅動而旋轉，並藉此驅動該莢艙104中之一發電機(未圖示)。
該等轉子葉片108每一者具有一後箱區段112，藉由該後箱區段該等轉子葉片採取可調節的轉子葉片之形式。如可從下文之圖2至圖11所見，該後箱區段細分為複數個片段。
具有根據本發明之一第一實施例之一後箱區段之一轉子葉片係展示於圖2至圖5中。展示於圖2至圖5中之該轉子葉片在鄰接該轉子葉片根部21之一區域中具有該後箱區段112。該後箱區段112具有一吸力側表面1、一壓力側表面3及將該等壓力側與該吸力側表面1、3分隔開之一後緣5。關於轉子葉片108之該後箱區段112之該連接側係佈置在 該後緣5對面。在該連接側處延伸的係一第一邊緣9a及一第二邊緣9b(參看圖5)，其界定該後箱區段112之該等表面1、3且適於該轉子葉片108之曲率。在安裝狀況下，該後箱區段112之該後緣5係與該轉子葉片108之該後緣7對準且呈流體狀融合為一。
該後箱區段112具有一底部片段11，該底部片段11具有連接側。 該後箱區段112進行細分且在圖2至圖5中所展示之實施例中其具有一第一頭部片段13及一第二頭部片段15。該第一頭部片段13及該第二頭部片段15每一者具有該後緣5之一部分。該頭部片段13在一第一細分平面17中耦合到該底部片段11，同時該第二頭部片段15在一第二細分平面19中耦合到該底部片段11。該等第一及第二細分平面17、19係彼此略成角度。
如從圖2至圖5可見，在該等細分平面17、19之區域中所提供的係用於將該各自頭部片段正鎖定耦合到該底部片段之軌道。兩個軌道23、25佈置在該第一細分平面17上，該等軌道平行放置且適於與在該頭部片段13中對應提供之軌道(未圖示)相互嚙合。兩個平行軌道27、29係佈置在該第二細分平面19上，該等軌道適於與在該頭部片段15中之對應軌道(未圖示)相互嚙合。如從圖5可見，相對於在該第一細分平面17中之該等軌道23、25，在該第二細分平面19中之該等軌道27、29係以彼此相對更近的間隔進行佈置。以此方式，充分利用可用間隔狀況以確保該等頭部片段13、15中之每一者之可能最高的穩定性。如從圖5可見，存在用於分別固定該等軌道23、25及27、29之各自側邊，在該等細分平面中，側邊31、33至少部分且在所闡釋的實施例中完全包圍該底部片段11。
圖2至圖5之考慮亦提供有關將該後箱區段112之該等頭部片段裝配到該轉子葉片108及從該轉子葉片108移除之資訊。在從圖2中所展示之狀況過渡到圖3中所展示之狀況時，首先，在解鎖(未圖示)生效 後，藉由沿著該等軌道23、25將該頭部片段13推開而將最靠近該轉子葉片根部21之該頭部片段13從該底部片段11解耦。接著，如圖4中所展示，沿著該第二細分平面19及該等軌道27、29將該第二頭部片段5從該底部片段11推開。最後，圖5展示該轉子葉片108上之該後箱區段112之該底部片段11具有該等被移除(或還未裝配)的頭部片段13、15。執行形式類似但順序相反之一步驟用以(舉例來說，在該風力發電設備之豎立位置處)裝配該等頭部片段，且首先推進該頭部片段15。隨後推進該頭部片段13且可視情況緊固該頭部片段13。
圖6至圖9展示根據本發明之一第二實施例之一轉子葉片108之一後箱區段112。圖6至圖9中之該後箱區段112係大體上與圖2至圖5中之該後箱區段112配置相同。下文討論實體的顯著特徵。圖6至圖9中之該後箱區段112之該底部片段11具有一單個連續的細分平面37。三個頭部片段13、15、35之總數係與該細分平面相關聯。該等頭部片段13、15、35每一者具有該後箱區段112之該後緣5之一部分。該細分平面37從該吸力側1延伸到該壓力側3，亦如在圖2至圖5中針對該等細分平面17、19之實施例中所應用。圖6至圖9中之該後箱區段112展示為沒有一末端覆蓋，從而允許觀看該後箱區段之內部。該底部片段11具有一大體上連續的側邊31，在其上佈置有複數個各自以平行配對關係佈置的軌道(參看圖9)。該等頭部片段13、15、35每一者具有一關於該第一頭部片段所展示之側邊39，在該側邊39上朝向該底部片段11之側上各自佈置有一對軌道41、43。該等軌道23、25在圖6中所展示之位置內耦合到該第一頭部片段13之各自對應的軌道41、43且處於正鎖定嚙合中。在此方面亦參看圖10及圖11。關於該後箱區段112之該連接側上之該等邊緣配置9a、9b，把注意力集中在關於該第一實施例之該前述描述。
在圖7及圖9中，根據本發明之根據該第二實施例之該後箱區段 112係展示為受一支撐框架結構201支撐。出於說明的目的，在圖8中省略了該支撐框架結構201，在圖6中也一樣。
圖7展示該等頭部片段13、15及35係如何分別地與在該底部片段11上分別與其相關聯的該等軌道脫離嚙合(亦參看圖9)。關於該第一頭部片段，藉由實例的方式指示該等軌道41、43。
在圖8中亦展示一類似的裝配及移除位置，然而其中可更清楚地觀看該頭部片段13之該側邊39的下面，都可更清楚地看到該等軌道41、43。
如從圖6和圖7亦可看到，該頭部片段13在該後箱區段112之該等表面之該等壓力及吸力側上具有一臺階45。該底部片段11在相同位置處(就該底部片段11上之該頭部片段13之安裝狀況而言)具有一對應配置的臺階。該頭部片段13之外表面與該臺階45之區域重疊直到該底部片段11之下表面，以確保該頭部片段13與該底部片段11之間之表面過渡之密封完整性。在該頭部片段13之寬度及與其對應的該側邊31之寬度處於最大值的點處提供該臺階45。在該臺階45與該頭部片段13之該轂側末端之間之區域中，在安裝狀況下之該頭部片段13之表面與該底部片段11之表面重疊，而在該臺階45與該毗鄰頭部片段15之間之區域內，該底部片段11之表面與該頭部片段13之表面重疊。其防止在裝配或移除該頭部片段13時損壞該頭部片段之下邊緣。
將從圖9看到，該側邊31在該細分平面37中由複數個片段組成。總共六個軌道分別地以成對關係佈置在該後箱區段112之該底部片段11上，分別跨越該側邊31之該等片段中之至少一者。該等軌道23、25與該第一頭部片段13之對應軌道相關聯(參看圖6至圖8)。比該等軌道23、25彼此之間以更小的間隔佈置之該等軌道27、29與該第二頭部片段15之對應軌道相關聯。比該等軌道27、29彼此之間以更小的間隔佈置之該等軌道47、48與該頭部片段35之對應軌道相關聯。較佳選擇該 等間隔，以使該頭部片段35可在不與該等軌道27、29及23、25接觸的情況下耦合到該底部片段11，且較佳亦以此一方式選擇該等間隔，以使該頭部片段15可在不與該等軌道23、25接觸的情況下耦合到該底部片段11。
圖10及圖11展示根據一較佳實施例之該底部片段及一對應頭部片段上之該等軌道之佈置。在此實施例中該等軌道係完全相同。僅藉由該等軌道之一鏡像反射佈置而達成正鎖定相互嚙合，使得能夠在所有的方向上支撐諸般橫向力。該等圖形詳細展示該第二實施例之該後箱區段112之一橫截面。然而，一相同配置之該等對應軌道之佈置亦類似地適於該第一實施例。該等軌道23、25係佈置在該底部片段11之該側邊31上(未圖示)。該等軌道每一者具有以直角自該側邊延伸之一部分51以及實質上平行於該側邊31定向之一部分53。此形成一實質上L型外形。平行於該側邊31而定向之該等部分53彼此相向。兩個對應軌道41、43佈置在該第一頭部片段13之該側邊31(未圖示)上。不同於佈置在該底部片段之該側邊31上之該等軌道23、25，平行於該側邊39而定向之該等部分53彼此背對。在圖10中該等軌道係展示為脫離嚙合。
圖11展示一簡單圖解視圖，其展示圖10中所展示之該等兩對軌道中之一對之原理，從而闡明嚙合情形。該軌道25及該軌道43之該等水平部分53一個勾住一個背後地嚙合，藉此分別支撐垂直於該等兩個側邊31、39之該等力分量。平行於該等側邊31、39之該力分量係藉由該軌道25及41在一個各自的方向上支撐且藉由該軌道23及43在另一方向上支撐。
該等軌道之該L型外形之替代配置涉及(舉例來說)一C型外形。作為對所闡釋的相同軌道的用途之替代物，具有一公部分及一母相對部分之一楔形榫型或梯形外形之配置係較佳。後者亦允許使用一單軌道系統，即每一頭部片段僅一個軌道且在該底部片段上甚至一連續軌 道，且每一者在該等一個或多個頭部片段上具有該對應軌道。
圖12根據一第三實施例展示具有一後箱區段112之一轉子葉片108。該轉子葉片108及該後箱區段112具有與本發明之該第一及第二實施例類似的結構。關於相同參照，在此方面把注意力集中在前述描述。圖12中之該轉子葉片108之該後箱區段112具有一單個底部片段11，該底部片段11沿著一連續細分平面37耦合到複數個(在此情形下為3個)頭部片段13、15、35。該等頭部片段13、15、35以相互毗鄰的關係佈置且在細分平面16、18處彼此擠壓。以此方式，該連續後緣5係形成在該後箱區段112之該吸力側與該壓力側1、3之間。
在圖12中之此種該等頭部片段之正鎖定耦合到該等底部片段更清晰地展示在圖13中。如從圖13中右下方處之概觀可見，在該後箱區段112之內側處提供一類似鉸鏈的耦合。該底部片段11具有複數個各自具有一第一凹口之凸起303。該頭部片段13或該等頭部片段13、15、35具有複數個每一者具有一第二凹口之第二凸起301。該底部片段11之該等第一凸起303係以一間隔309彼此分別隔開。該等間隔309分別適於該頭部片段或該等頭部片段13、15、35之該第二凸起301之寬度。由此得出結論，該等間隔並不需要都相同，而是只要其尺寸根據該等相對放置的對應凸起301進行設計，其每一者就可彼此不同。該頭部片段或該等頭部片段13、15、35之該等第二凸起301係以一間隔307彼此分別隔開，該間隔307同樣應用於該底部片段11之該等凸起303。
為了在該底部片段11與該頭部片段或該等頭部片段13、15、35之間獲得一正鎖定耦合，該等凸起301、303係相互對準進行定向。一旦對準已生效，就將原則上形成一鉸鏈之桿的一伸長體305插入到該等第一及第二凹口內，直到其較好地延伸穿過所有的第一及第二凹口。在該等凹口並不嚴格同軸而是沿著對應於(舉例來說)該轉子葉片 之輪廓之一曲線路徑之該實施例中，藉由該伸長體之足夠彈性來保證該伸長體305插入到該等第一及第二凹口內。
採取搭接片形式之該等凸起301、303特別藉由黏接而較佳地固定到該底部片段11或該等頭部片段13、15、35之內側。
該等凸起之該佈置及精確配置係圖解地展示於圖14中。圖14展示兩個毗鄰凸起301、303之間之耦合情形之一圖解平面視圖，其從圖14中右上方處之概觀將為清楚的。藉由由纖維強化材料(特別是玻璃纖維強化塑膠)所構成的安置在外部的織物薄片層311而形成該等第一及第二凸起303、301。所使用的層數取決於在該等搭接片或凸起上所預期之荷載。由一發泡體構成的一各自的楔317係佈置在該等薄片層311之內部。在該等凸起301、303之一各自末端處所提供的係一耦合區域，在其中形成織物薄片之一拱形環。
如圖14中所展示，在該環內所佈置的係一高圓柱壁的塑膠。較佳在沒有間隙的情況下將該伸長體305安裝在該壁內。為了改善將該等壓力傳送到該等凸起的傳送率，用一層纖維強化材料315(較佳為玻璃纖維強化塑膠)圍封該吸收振動的高圓柱壁313。
在圖12至14中所展示之該正鎖定耦合之一特定優勢在於，由該等凸起301、303所形成的該耦合構件可在不需要出於耦合的目的而將側邊單獨放入到該後箱區段112之內部的情況下被直接佈置在該後箱區段112或該轉子葉片108之該吸力側或該壓力側1、3上的內部壁處。在該情形下仍然保留了針對額外硬化而提供進一步的橫向支撐及側邊的可能性。在該後箱區段之內側上保護該耦合構件免於受到作用在其上的風的影響，且不影響流體外形。此外其允許快速且便利的裝配，同時該等部分相對彼此精確定位。
1‧‧‧吸力側表面
3‧‧‧壓力側表面
5‧‧‧後緣
7‧‧‧後緣
9a‧‧‧第一邊緣
11‧‧‧底部片段
13‧‧‧第一頭部片段
15‧‧‧第二頭部片段
17‧‧‧第一細分平面
19‧‧‧第二細分平面
21‧‧‧轉子葉片根部
108‧‧‧轉子葉片
112‧‧‧後箱區段

Claims (26)

  1. 一種用於安裝至一風力發電設備之一轉子葉片(108)之後箱區段(112)，其中該轉子葉片(108)具有用於該安裝之一連接表面，該後箱區段包括：一壓力側表面(3)、一吸力側表面(1)、將該等壓力側表面與吸力側表面分隔開的一後緣(5)、以及一連接側，該連接側與該後緣(5)相對且其中該連接側用於安裝到該轉子葉片(108)之該對應連接表面，其特徵在於，該後箱區段(112)被細分為一具有該連接側之底部片段(11)及一個或多個頭部片段(13、15、35)，其具有該後緣(5)且可以正鎖定關係一起耦合到該底部片段(11)。
  2. 如請求項1之後箱區段(112)，其中該底部片段(11)針對每一頭部片段(13、15)具有一單獨的細分平面(17、19)，其中該頭部片段或該等頭部片段(13、15、35)可耦合到該底部片段(11)。
  3. 如請求項2之後箱區段(112)，其中該底部片段(11)針對複數個或全部頭部片段(13、15、35)具有一連續細分平面(37)，其中該等各自頭部片段(13、15、35)可耦合到該底部片段(11)。
  4. 如請求項3之後箱區段(112)，其中該一個或多個細分平面(17、19、37)係佈置成使得當該底部片段(11)連接到該轉子葉片(108)時該轉子葉片(108)之最大外形寬度處於4m或更小的一區域內。
  5. 如請求項3之後箱區段(112)，其中該底部片段(11)及該一個或多個頭部片段(13、15、35)在該一或多個細分平面(17、19、37)之區域中以正鎖定關係耦合在一起，該等細分平面(17、19、37)從該吸力側表面(1)延伸到該壓力側表面(3)且具有側邊(31、33)在該等細分平面(17、19、37)中，該等側邊(31、33)至少部分或完 全地包圍該底部片段(11)及該一個或多個頭部片段(13、15、35)。
  6. 如請求項3之後箱區段，其中用於正鎖定耦合之該底部片段具有複數個相互隔開的具有一第一凹口的凸起，且該頭部片段或該等頭部片段分別具有複數個相互隔開的具有一第二凹口的凸起，該底部片段之該等凸起可與該頭部片段或該等頭部片段之該等凸起以相互對準的關係定向。
  7. 如請求項6之後箱區段，其中一伸長體之橫截面配合該等第一及第二凹口之橫截面，且當其等以相互對準的關係定向時，該伸長體可被插入到該複數個第一及第二凹口內。
  8. 如請求項7之後箱區段，其中該伸長體在安裝狀況下延伸穿過該底部片段及該頭部片段或該等頭部片段之該複數個凸起。
  9. 如請求項7之後箱區段，其中該伸長體包括一纖維複合材料，較佳為玻璃纖維強化塑膠。
  10. 如請求項9之後箱區段，其中該底部片段及該頭部片段或該等頭部片段之該等凸起係沿著一曲線路徑佈置。
  11. 如請求項10之後箱區段，其中該路徑之曲率對應於該轉子葉片之輪廓配置。
  12. 如請求項6之後箱區段，其中該等第一及第二凹口之壁的部分或全部係用一塑膠予以內襯。
  13. 如請求項6之後箱區段，其中該等凸起採取搭接片的形式且較佳具有一包含兩個或兩個以上纖維複合材料層的織物。
  14. 如請求項13之後箱區段，其中該等凸起每一者具有一由該織物所圍封的發泡體。
  15. 如請求項2之後箱區段(112)，其中用於正鎖定耦合之該底部片段(11)具有一個或多個軌道(23、25、27、29、47、49)且該頭部片 段或該等頭部片段13、15、35具有一個或多個對應軌道(41、43)，其中該等軌道可較佳藉由推進彼此產生嚙合。
  16. 如請求項15之後箱區段(112)，其中該底部片段(11)上之該軌道或該等軌道(23、25、27、29、47、49)或該頭部片段(13、15、35)之該對應軌道或該等對應軌道(41、43)具有一楔形榫外形。
  17. 如請求項15之後箱區段(112)，其中該底部片段(11)上之該軌道或該等軌道(23、25、27、29、47、49)及該頭部片段或該等頭部片段(13、15、35)之該對應軌道或該等對應軌道(41、43)係完全相同且係較佳實質上呈L型橫截面。
  18. 如請求項3之後箱區段(112)，其中至少兩個，較佳三個或四個頭部片段具有整體上符合該底部片段(11)之該等細分平面(17、19、37)的平面。
  19. 如請求項1至3中任一項之後箱區段(112)，其中該底部片段(11)包含用於每一頭部片段(13、15、35)的平行佈置的兩個軌道，且每一頭部片段(13、15、35)具有兩個平行佈置的對應軌道，用以與該底部片段(11)之該等軌道相互嚙合。
  20. 如請求項1至3中任一項之後箱區段(112)，其中在該連接側處該壓力側表面(3)及該吸力側表面(1)係各自由一邊緣(9a、9b)定界，該等邊緣(9a、9b)之各自邊緣配置符合該轉子葉片(108)之該連接表面之輪廓。
  21. 如請求項1至3中任一項之後箱區段(112)，其中用於塗敷較佳為黏著劑之接合劑之一個或多個區域係製備在該後箱區段(112)之內部。
  22. 如請求項3之後箱區段(112)，其中該底部片段(11)及該頭部片段或該等頭部片段(13、15、35)中至少一者在該等細分平面之區域中具有一自該壓力側表面(3)延伸到該吸力側表面(1)之各自側邊 (31、33、39)，其中該軌道或該等軌道分別佈置在該等側邊上。
  23. 如請求項1至3中任一項之後箱區段(112)，其中提供遏制構件用以在該耦合狀況下選擇性地鎖定或釋放該底部片段(11)與該至少頭部片段之間的相對位置，其較佳採取一螺栓連接的形式。
  24. 一種用於一風力發電設備(100)之轉子葉片(108)，其包括一支撐部分、被該支撐部分所環繞用以安裝到該風力發電設備(100)之一轉子(106)之一轉子葉片根部(21)、一壓力側葉片表面、一吸力側葉片表面以及一將該壓力側與該吸力側表面分隔開的後緣(7)，其特徵在於，具有如請求項1至23中任一項的一後箱區段(112)之該連接側之一底部片段(11)係安裝到該轉子葉片(108)之一連接表面。
  25. 如請求項24之轉子葉片(108)，其中該底部片段(11)耦合到一個或多個頭部片段(13、15、35)之一方式使得如請求項1至23中任一項之一後箱區段被提供在該轉子葉片(108)上。
  26. 一種風力發電設備(100)，其包括一塔柱(102)、一莢艙(104)及一轉子(106)，其特徵在於至少一個如請求項24和25中任一項之連接到該轉子(106)之轉子葉片(108)。
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