專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
背景技術(shù)：
典型的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片由氣動(dòng)殼體整流片圍繞的結(jié)構(gòu)翼梁部件構(gòu)成。該整流片由 粘合到結(jié)構(gòu)翼梁部件上的兩個(gè)半部制成，所述兩個(gè)半部在前緣和后緣處粘結(jié)在一起。在一 個(gè)示例中，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片由兩個(gè)氣動(dòng)整流片構(gòu)成，兩個(gè)氣動(dòng)整流片還包含結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)抗 剪腹板也粘結(jié)在兩個(gè)半部之間以便形成結(jié)構(gòu)段時(shí)，這些整流片在它們的前緣和后緣上粘結(jié)
在一起。當(dāng)葉片較大時(shí)，穩(wěn)固地和以節(jié)約成本的方式構(gòu)成大(例如大于30m)的氣動(dòng)整流片 越來(lái)越難。另外，由于氣動(dòng)整流片的尺寸，不可能將它們輸送到遠(yuǎn)的距離外，因而只能僅僅 構(gòu)造成靠近最終的風(fēng)力場(chǎng)位置。這就不允許制造位置和最終導(dǎo)致較低的制造穩(wěn)定性和較高 的零件成本的工藝的多樣性。為了克服上述問(wèn)題，已經(jīng)提出了制造由多個(gè)段組裝而成的渦輪機(jī)葉片，這些段首 尾連接在一起，從而形成最終的葉片。這種設(shè)計(jì)在EPl 184 566以及發(fā)明人自己的專利申 it WO 2009/034291 和 W02009/03^92 中公知。所有設(shè)計(jì)都具有基本上沿葉片的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的細(xì)長(zhǎng)翼梁。多個(gè)肋沿翼梁的長(zhǎng)度 附接，并且多個(gè)蒙皮壁板在這些肋上附接以便限定葉片的輪廓。肋成形為使得它們與蒙皮 壁板的內(nèi)部輪廓相配合，從而提供葉片的結(jié)構(gòu)剛度。相關(guān)的參考還參見(jiàn)WO 01/46582和US 4，295, 790。這些文獻(xiàn)都公開(kāi)了具有細(xì)長(zhǎng)翼 梁的葉片，葉片的上表面和下表面形成葉片外表面的一部分。葉片的幾何形狀由前緣段和 后緣段形成，前緣段和后緣段附接到翼梁的前面和后面，以便形成最終的葉片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在這些設(shè)計(jì)上進(jìn)行了改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括細(xì)長(zhǎng)翼梁，上高壓排的第一排多個(gè)蒙皮壁板附 接到翼梁上，以形成葉片的一個(gè)表面的外輪廓的主要部分，下低壓排的第二排多個(gè)蒙皮壁 板附接到翼梁上，以形成葉片的相對(duì)下表面的外輪廓的主要部分，其中，每排中的多個(gè)蒙皮 壁板的每一個(gè)與支撐隔板一體地設(shè)置，該支撐隔板支撐翼梁上的蒙皮壁板。通過(guò)形成具有上排蒙皮壁板和下排蒙皮壁板的葉片，其中支撐隔板與上排和下排 蒙皮壁板一體地形成，消除了分開(kāi)肋的需要。這就顯著地減小了形成最終葉片所需的部件 的數(shù)量。而且，盡管以前需要確保肋相對(duì)于翼梁被正確對(duì)準(zhǔn)，并且確保蒙皮壁板相對(duì)于肋的 正確對(duì)準(zhǔn)，由于支撐隔板和蒙皮壁板之間的關(guān)系在組裝之前被固定，因而僅僅需要確保蒙 皮壁板相對(duì)于翼梁的正確對(duì)準(zhǔn)。因此，消除了一個(gè)對(duì)準(zhǔn)步驟，從而簡(jiǎn)化了組裝過(guò)程。相對(duì)于WO 01/46582和US 4，295，790中公開(kāi)的葉片，本發(fā)明還提供了顯著的優(yōu) 點(diǎn)。在這兩篇對(duì)比文件中公開(kāi)的接頭盡可能地遠(yuǎn)于葉片的中心軸線。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，接頭可以位于中心軸線處或靠近中心軸線。這將顯著地減小施加到這些邊緣的應(yīng)力。支撐隔板可以沿蒙皮壁板的長(zhǎng)度定位在任何位置。實(shí)際上，每個(gè)蒙皮壁板設(shè)置有 多于一個(gè)的支撐隔板。然而，優(yōu)選地，帶有支撐隔板的每個(gè)蒙皮壁板在一個(gè)端部具有支撐隔 板并且通過(guò)相鄰的壁板被支撐在相對(duì)端。在這些情況下，每個(gè)蒙皮壁板優(yōu)選地在所述端部 處、在其外表面上設(shè)置有凹部。這就確保了可以通過(guò)使其外表面與相鄰壁板的外表面齊平 的方式支撐相鄰的蒙皮壁板。在可替換的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)可替換的蒙皮壁板可以在兩個(gè)端部設(shè)置有支撐隔板。沒(méi) 有任何隔板的蒙皮壁板可以裝配在具有隔板的每一對(duì)相鄰的蒙皮壁板之間并且由具有隔 板的每一對(duì)相鄰的蒙皮壁板支撐。優(yōu)選地，每個(gè)支撐隔板在面對(duì)翼梁的區(qū)域中具有凸緣，以提供與翼梁的接觸表面。 該凸緣優(yōu)選地橫過(guò)支撐隔板的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，以便提供面對(duì)的蒙皮壁板的接觸表面。表面處理層，例如自粘式聚合物板可以附接到蒙皮壁板上。優(yōu)選地，在組裝之前可 以對(duì)單個(gè)的蒙皮壁板進(jìn)行上述操作，但是，也可以在組裝之后進(jìn)行該操作。在前緣和后緣處的上排蒙皮壁板和下排蒙皮壁板之間的接頭可以精確地位于前 緣和后緣處，因?yàn)樵谠撐恢媒宇^將經(jīng)歷最小的彎曲扭矩。然而，前緣是相對(duì)高磨損區(qū)域，并 且重要的是具有精確限定的后緣來(lái)減小噪聲。為此，上排中的蒙皮壁板在鄰接前緣和后緣 的位置(但不在前緣和后緣的位置)聯(lián)接到下排中的相鄰的蒙皮壁板上。接頭可以是粘結(jié)在一起的簡(jiǎn)單的支柱。然而，優(yōu)選地，上排或下排中的一排在上排 和下排中的相鄰壁板之間的接頭處形成有凹部，并且上排和下排的端部裝配到凹部中，使 得端部以上排和下排蒙皮壁板的外表面在接頭附近彼此齊平的方式被支撐在凹部中。這就 便于上排和下排的對(duì)準(zhǔn)，并且還形成其中上排和下排被精確對(duì)準(zhǔn)的接頭。本發(fā)明還涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的蒙皮壁板，該壁板具有用于形成葉片外 輪廓的外表面和在一個(gè)端部帶有開(kāi)口的支撐隔板，支撐隔板附接到翼梁上，所述外表面在 所述一個(gè)端部具有凹部，以便支撐相鄰的壁板。所述壁板可以具有參考上述內(nèi)容葉片的任 何優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。蒙皮壁板可以是疊置的，以便方便存儲(chǔ)和運(yùn)輸。壁板的最長(zhǎng)主尺寸(無(wú)論長(zhǎng)度或 寬度)優(yōu)選地小于12m。這允許壁板在標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱中運(yùn)輸。


下面將參考隨附附圖描述根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和蒙皮壁板的一個(gè)示例， 其中圖1是蒙皮壁板的倒置的透視圖；圖2是在組裝之前的一對(duì)蒙皮壁板的透視圖；圖3是示出蒙皮壁板聯(lián)接在一起的類似于圖2的視圖；圖4是示出前緣和后緣的一個(gè)示例的截面圖；圖4A示出圖4中的前緣接頭圈A的細(xì)節(jié)；圖4B示出圖4中的后緣接頭圈B的細(xì)節(jié)；圖5A-5E是在葉片組裝過(guò)程中示出不同階段的透視圖。
具體實(shí)施例方式蒙皮壁板由蒙皮部分1和隔板2構(gòu)成。蒙皮部分1具有對(duì)應(yīng)于-半風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片的一部分的氣動(dòng)輪廓形狀。在最接近最終葉片的尖端的端部處，蒙皮部分設(shè)置有凹部3， 該凹部橫過(guò)葉片的整個(gè)寬度延伸并且布置成支撐相鄰的壁板。隔板2定位在相同的端部處 并且橫過(guò)蒙皮部分的內(nèi)表面的整個(gè)寬度延伸。凸緣4橫過(guò)隔板的內(nèi)表面延伸，從而提供接 觸表面。凸緣4設(shè)置有圍繞下面所述翼梁裝配的開(kāi)口 5。前緣和后緣接頭在圖4、4A和4B中示出。上蒙皮壁板10和下蒙皮壁板11在如圖 4A中所示的前緣接頭12處和如圖4B中所示的后緣接頭13處聯(lián)接。在前緣處，上蒙皮壁板 10具有凹部14，該凹部容納下排蒙皮壁板11的邊緣，該邊緣被粘接就位，從而鄰接表面彼 此齊平。接頭可以被倒置，使得凹部位于下蒙皮壁板11上。參見(jiàn)圖4，接頭靠近但不位于葉 片的前緣。前緣位于中心軸線上并且因此受到最小的彎曲扭矩。然而，前緣還典型地為高 磨損區(qū)域，因此，作為折中，前緣接頭定位成稍微遠(yuǎn)離該邊緣，例如位于邊緣的200mm內(nèi)。后緣接頭13類似地構(gòu)成，使得位于下蒙皮壁板11中的凹部15容納上蒙皮壁板10 的邊緣，該邊緣被粘結(jié)就位。再次地，接頭可以被倒置，使得凹部位于上蒙皮壁板10上。由 于后緣的精確構(gòu)造是非常重要的，特別是考慮到噪音問(wèn)題，因而接頭靠近但不位于后緣上。 可以通過(guò)圖4B中示出的布置提供更精確的幾何結(jié)構(gòu)，而不是試圖獲得也包括粘結(jié)線的精 確幾何結(jié)構(gòu)。再次地，后緣具有200mm的間距是優(yōu)選的。蒙皮壁板可以由多種材料，例如纖維增強(qiáng)塑料、金屬和木頭制成。典型地，蒙皮壁板由玻璃纖維增強(qiáng)塑料制成，玻璃纖維增強(qiáng)塑料利用相對(duì)于葉片 縱向軸線成士45度方向定位的纖維。蒙皮壁板還包含附加的材料，例如PVC泡沫塑料或蜂 窩、或者輕制木材或其它層壓材料，以便防止薄蒙皮壁板的扭曲。典型地，蒙皮壁板沿葉片的縱向軸線測(cè)量的長(zhǎng)度在ail和8m之間。蒙皮壁板具有 大約50Kg-200Kg的重量，從而可以容易地制造，而不需要使用大的橋式吊車。在現(xiàn)有技術(shù)中，蒙皮壁板可以在外部涂有聚亞安酯涂料或聚酯或膠衣，或者可以 涂有自粘式熱塑性涂層，例如在GB 0805713.5或舊12/102，506中描述的。該過(guò)程可以在 組裝之前進(jìn)行，并且粘結(jié)的元件之間的單個(gè)接縫在組裝之后進(jìn)行或者葉片可以在組裝之后 完全地涂有熱塑性涂層。葉片的組裝將參考圖4A和4E進(jìn)行描述。圖4A示出翼梁6和根端7的子組件。翼梁6可以具有一體結(jié)構(gòu)或者可以由多個(gè) 翼梁模塊6A、6B、6C和6D組裝而成。在根端處開(kāi)始，蒙皮壁板1附接到翼梁，凸緣4鄰接粘接到翼梁6的開(kāi)口 5。最接 近根端部的壁板在其根端部具有與根端7的遠(yuǎn)端的輪廓相匹配的輪廓。根端7的遠(yuǎn)端可以 設(shè)置有類似于設(shè)置在蒙皮壁板上的凹部3的凹部，以便確保相鄰蒙皮壁板1的表面與根端 7的表面齊平。在所示的示例中，根端具有錐形形狀，使得根端7的遠(yuǎn)端具有與蒙皮壁板1 的相應(yīng)邊緣類似的形狀。然而，如果使用更傳統(tǒng)的圓形根端，鄰接根端的壁板可以設(shè)置有更 復(fù)雜的形狀，以便橋接根端的圓形到葉片的其余部分的氣動(dòng)橫截面的過(guò)渡。如圖4B中所示，連續(xù)的蒙皮壁板1粘結(jié)到翼梁6。四個(gè)蒙皮壁板被示出粘結(jié)就位， 同時(shí)接下來(lái)的兩個(gè)壁板被示出為從翼梁分離地附接。每個(gè)壁板的根端粘結(jié)到相鄰壁板的凹 部3，位于相對(duì)端的凸緣粘結(jié)到翼梁。如圖4C中所示，用于下表面的所有壁板都粘結(jié)就位。這些壁板的橫截面朝向尖端減小，然后終止于特殊成形的尖端段8。一旦完成下表面，就對(duì)上表面重復(fù)相同的過(guò)程，如圖4D中所示。在該情況下，凸緣 4不僅粘結(jié)到翼梁6，還粘結(jié)到面對(duì)的壁板的相應(yīng)凸緣上。形成的葉片在圖4E中示出?？商鎿Q的構(gòu)造方法是可行的。不是組裝形成的翼梁，組裝形成的下表面并組裝形 成的上表面，也有可能在所有蒙皮壁板都附接到下表面之前，開(kāi)始將蒙皮壁板施加到上表 面。而且，施加蒙皮壁板的步驟可以在組裝形成的翼梁之前進(jìn)行。也可能制造多個(gè)模塊，每 個(gè)模塊具有由多個(gè)蒙皮壁板圍繞的翼梁段6A-6D之一。然后，這些模塊可以被組裝以形成 完成的葉片。一旦所有的壁板安裝就位，如果表面處理在組裝之前沒(méi)有進(jìn)行，可以進(jìn)行表面處 理。相鄰壁板之間的接縫例如通過(guò)膠粘的方式也可以被處理。粘接的膠帶也可以施加到前 緣，如現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的那樣。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括細(xì)長(zhǎng)的翼梁，上高壓排的第一排多個(gè) 蒙皮壁板附接到所述翼梁上，以便形成葉片的一個(gè)表面的外輪廓的主要部分，下低壓排的 第二排多個(gè)蒙皮壁板附接到所述翼梁上，以便形成葉片的相對(duì)下表面的外輪廓的主要部 分，其中，每排中的多個(gè)蒙皮壁板的每一個(gè)與隔板一體地設(shè)置，所述隔板支撐所述翼梁上的 所述蒙皮壁板。
2.如權(quán)利要求1所述的葉片，其特征在于，帶有隔板的每個(gè)所述蒙皮壁板在一個(gè)端部 處具有隔板并且在相對(duì)端部處被相鄰的蒙皮壁板支撐。
3.如權(quán)利要求2所述的葉片，其特征在于，每個(gè)蒙皮壁板在所述一個(gè)端部處、在外表面 上設(shè)置有凹部，以便支撐相鄰的壁板。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于，所述隔板在面向所述翼梁的區(qū) 域中具有凸緣，以便提供與所述翼梁的接觸表面。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于，上排中的蒙皮壁板在鄰近前緣 但不在前緣的位置處連接到下排中的蒙皮壁板。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于，上排中的蒙皮壁板在鄰近后緣 但不在后緣的位置處連接到下排中的蒙皮壁板。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于，上排或下排的其中一排在上排 和下排中相鄰蒙皮壁板之間的連接處形成有凹部，并且上排和下排的端部裝配到所述凹部 內(nèi)，使得端部以下面的方式被支撐在所述凹部中，即上排和下排蒙皮壁板的外表面在連接 處附近彼此齊平。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于，所述蒙皮壁板沿所述翼梁的長(zhǎng) 度的主要部分完全包圍所述翼梁。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于，所述蒙皮壁板是可疊置的。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其特征在于，所述蒙皮壁板的最長(zhǎng)主尺寸小 于 ian。
11.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的蒙皮壁板，所述蒙皮壁板具有用于形成所述葉片外輪 廓的外表面和在一個(gè)端部帶有開(kāi)口的隔板，所述隔板附接到翼梁上，所述外表面在所述一 個(gè)端部具有凹部，以便支撐相鄰的蒙皮壁板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該葉片包括細(xì)長(zhǎng)的翼梁(6)，上高壓排的第一排多個(gè)蒙皮壁板(1)附接到所述翼梁上，以便形成葉片的一個(gè)表面的外輪廓的主要部分，下低壓排的第二排多個(gè)蒙皮壁板(1)附接到所述翼梁上，以便形成葉片的相對(duì)下表面的外輪廓的主要部分，每排中的多個(gè)蒙皮壁板的每一個(gè)與隔板(2)一體地設(shè)置，所述隔板支撐翼梁上的所述蒙皮壁板。
文檔編號(hào)F03D1/06GK102084124SQ200980121788
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者P·A·布魯姆, P·T·海登 申請(qǐng)人:刀具動(dòng)力學(xué)有限公司