專利名稱：具有沿著后緣的改進(jìn)結(jié)合的多片式風(fēng)輪機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及風(fēng)輪機(jī)葉片，尤其涉及在后緣上具有粘合連結(jié)的多片式葉片。
背景技術(shù)：
風(fēng)輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子，其支撐一個(gè)或多個(gè)徑向伸展開來用于獲取風(fēng)能并且?guī)?dòng)一個(gè)連接到發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電能的葉片。風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生的能量的量取決于接受風(fēng)力作用的葉片轉(zhuǎn)子掠過表面，因此，增加葉片的長度通常意味著風(fēng)輪機(jī)能量產(chǎn)出的增加。為了方便地生產(chǎn)風(fēng)輪機(jī)葉片，把葉片分成若干板的方法被提出來，所述板可以更好地獨(dú)立生產(chǎn)然后再把它們組裝以制造葉片。下面是一些已知的方案。EP 1184566 Al公開了一種風(fēng)輪機(jī)葉片，其由一個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè)縱向部分組裝構(gòu)成，每一個(gè)縱向部分組成一個(gè)中心元件，該中心元件由縱向碳纖維管構(gòu)成，在縱向碳纖維管上，一系列橫向碳纖維或者玻璃纖維肋連結(jié)到中間區(qū)域上而且碳纖維或者玻璃纖維殼體連接到所述肋上。WO 01/46582 A2公開了一種風(fēng)輪機(jī)葉片，其具有多個(gè)分開的元件，這些分開的元件連接到負(fù)載傳送箱梁上并且由襯墊分隔開，襯墊允許這些分開的元件相互之間的運(yùn)動(dòng)， 使得這些分開的元件所處的葉片區(qū)域上的牽引力最小。工業(yè)上傾向于具有較大轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)輪機(jī)的當(dāng)前趨勢需要新的葉片設(shè)計(jì)，新的葉片設(shè)計(jì)適于首先符合大尺寸葉片帶來的運(yùn)輸和質(zhì)量情況，其次是為了獲得最大程度的自動(dòng)化的生產(chǎn)過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)，其能夠改進(jìn)對(duì)葉片后緣的幾何結(jié)構(gòu)的控制。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種風(fēng)輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)，其能夠改進(jìn)后緣上的板的連接。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種風(fēng)輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)，其有助于增加后緣上板連接的堅(jiān)固性。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述和其它目的，本發(fā)明提供了一種具有空氣動(dòng)力學(xué)輪廓的風(fēng)輪機(jī)葉片，其具有前緣、后緣以及在前緣與后緣之間的壓力側(cè)和吸入側(cè)，其后部至少包括位于壓力側(cè)上的第一預(yù)制板和位于吸入側(cè)上的第二預(yù)制板，這些第一和第二預(yù)制板的邊緣的結(jié)構(gòu)包括相互配合的變平表面，以便于其沿著尾緣的粘合連結(jié)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，兩個(gè)板中一個(gè)板的邊緣具有葉片后緣的結(jié)構(gòu)且其變平表面位于一偏置的凹口上而且另一個(gè)板的變平表面位于其邊緣上。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述相互配合的變平表面位于所述第一和第二板的邊緣上，一個(gè)邊緣比另一個(gè)邊緣厚。這些結(jié)構(gòu)適合于葉片的末端部分(盡管其有可能沿著整個(gè)葉片延伸，尤其是長度短的葉片)并且能夠改進(jìn)對(duì)葉片后緣的幾何結(jié)構(gòu)的控制。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，所述相互配合的變平表面位于所述第一和第二板的邊緣上使得后緣由其連接而形成，而且兩個(gè)邊緣可以具有同樣的厚度或者其中的一個(gè)明顯比另一個(gè)厚。這些結(jié)構(gòu)適合于葉片的中間部分或者靠近其根部并且能夠改進(jìn)對(duì)葉片后緣的幾何結(jié)構(gòu)的控制。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，在靠近根部的葉片部分上，葉片的后部還包括一個(gè)第三預(yù)制板，該第三預(yù)制板連結(jié)到后緣上的第一和第二板的邊緣上，這樣能夠改進(jìn)對(duì)葉片后緣的幾何結(jié)構(gòu)的控制，尤其是非常長的葉片。使第一或第二預(yù)制板(或者這兩者都)配備彎折的延伸部能夠產(chǎn)生相似的結(jié)果。本發(fā)明的其他技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)能夠從下面根據(jù)附圖的詳細(xì)描述中推斷出來。


圖1是典型風(fēng)輪機(jī)葉片的橫截面示意圖；圖加和2b是用于構(gòu)成多片式葉片的預(yù)制板的橫截面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的風(fēng)輪機(jī)葉片的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的葉片的平面示意圖，示出了在后緣上具有不同結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域和部分；圖fe、5b、5c和5d是圖3中的葉片沿C-C剖面的橫截面的局部視圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例的四種可能的變體；圖6a、6b和6c是圖3中的葉片沿B-B剖面的橫截面的局部視圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例的三種可能的變體；圖7是圖3中的葉片沿A-A剖面的橫截面的局部視圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例的一種可能的變體；圖&i、8b、8c和8d是圖3中的葉片沿A-A剖面的橫截面的局部視圖，示出了本發(fā)明實(shí)施例的四種可能的變體。
具體實(shí)施例方式圖1示出了風(fēng)輪機(jī)葉片的典型的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，所速風(fēng)輪機(jī)葉片具有前緣3、后緣5以及在前緣3與后緣5之間的壓力側(cè)7和吸入側(cè)9，圖加和2b示出了兩種可能的多片式結(jié)構(gòu)。在圖加所示的情況中，葉片部件是兩個(gè)橫梁11、一個(gè)前殼體12以及兩個(gè)后殼體 15和17，在圖2b所示的情況中，葉片部件是兩個(gè)橫梁11和兩個(gè)殼體15、17。如技術(shù)上眾所周知的，多片式葉片具有若干優(yōu)點(diǎn)-其允許根據(jù)需要為葉片的每個(gè)部分使用不同的材料和/或不同的生產(chǎn)過程和/ 或不同的結(jié)構(gòu)形式，這使得葉片的成本得到優(yōu)化。-其使得質(zhì)量控制更容易。-其允許葉片制造商根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)組織其計(jì)劃并可以在需要的情況下把任何部分的生產(chǎn)轉(zhuǎn)包出去。本發(fā)明可以應(yīng)用于圖加和2b所示的多片式結(jié)構(gòu)和在后部區(qū)域包括類似于殼體15、17的板的任何其它結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的基本發(fā)明點(diǎn)在于設(shè)置后緣上的預(yù)制板的幾何結(jié)構(gòu)，使得一方面它們包括使它們的粘合連結(jié)更容易的特殊表面，另一方面能夠保證后緣的所需形狀。這意味著板的橫截面沿著葉片具有可變的幾何結(jié)構(gòu)，甚至在靠近葉片根部的葉片部分上使用第三板。在這個(gè)意義上，如圖4所示，通過下面詳細(xì)描述可以區(qū)分的兩個(gè)部分21、23和部分 21內(nèi)部的兩個(gè)區(qū)域25、27的板的邊緣具有不同的橫截面而且每一個(gè)可以具有不同的長度 (圖4中的空白箭頭表示它們變化的范圍)。從葉片的尖端測量，部分21的長度可以從葉片的長度的70%變化到100%，在該部分21上，后緣是由板31、41的邊緣上的兩個(gè)變平表面粘合而成。區(qū)域25的長度可以從部分21的長度的33%變化到100%，在區(qū)域25上并且在圖和恥所示的實(shí)施例中，葉片的后緣由兩個(gè)板31、41中的一個(gè)構(gòu)成，這兩個(gè)板31、41中的
另一個(gè)結(jié)合在一個(gè)偏置的凹口中，相互配合的變平表面33、43通過粘合層四連接。在圖5c 和5d所示的實(shí)施例中，通過粘合層四結(jié)合的相互配合的變平表面33、34位于第一和第二板31、41的邊緣上使得后緣通過它們的結(jié)合而形成，而且一個(gè)邊緣比另一個(gè)厚。區(qū)域27的長度可以從部分21的長度的65%變化到100%，在區(qū)域27上并且在圖 6a所示的實(shí)施例中，具有相似結(jié)構(gòu)的第一和第二板31、41的邊緣包括一些相互配合的變平表面35、45，使得用粘合層四結(jié)合它們更容易，且葉片的后緣由第一和第二板21、31的邊緣劃定界線，在圖6b和6c所示的實(shí)施例中，板31、41的邊緣中的一個(gè)比另一個(gè)厚。從葉片的根部測量，部分23的長度可以從葉片的長度的變化到30%，在部分 23上并且在圖7所示的實(shí)施例中，葉片的邊緣由兩個(gè)后板31、41和一個(gè)第三板51構(gòu)成，第三板51為具有兩個(gè)翼部55、57和一個(gè)在高度上朝向葉片尖端逐步減小的連接板的U形結(jié)構(gòu)(在圖3中可見)。第一和第二板31、41的邊緣包括一些平的表面37、47，所述平的表面 37、47與第三板51的翼部相互配合以方便它們之間通過粘合層四結(jié)合。因此，葉片的后緣由第三板51和第一和第二板31、41的端部劃定界線。同樣地，如圖8a、8b、8c和8d所示，在第二部分23上，葉片的邊緣可以由包括一些彎折部61、63以構(gòu)成通過粘合層四連接所需的變平表面的兩塊板31、41構(gòu)成。在圖所示的實(shí)施例中，下部板31延伸形成有一個(gè)L形彎折部61，該折板61上設(shè)置有與上部板41的變平區(qū)域49相互配合的變平區(qū)域39。在圖8b所示的實(shí)施中，上部板41延伸形成有一個(gè)L形彎折部61，該彎折部61上設(shè)置有與下部板31的變平區(qū)域39相互配合的變平區(qū)域49。在圖8c所示的實(shí)施例中，兩個(gè)板31、41延伸形成有彎折部61、63，所述彎折部61、 63上設(shè)置有變平表面39、49，所述變平表面39、49通過粘合層四結(jié)合，這些彎折部與垂直于葉片輪廓線的方向之間形成一個(gè)角度Ω，在較佳實(shí)施例中，角度Ω的范圍為0° -30°。 圖8d示出了特殊的情形，其中，彎折部的方向61、63與垂直于葉片輪廓線的方向一致，SP Ω 為0°時(shí)的情形。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，前面段落中所用的術(shù)語“相互配合的變平表面”是一個(gè)廣義的概念，應(yīng)該理解為適于風(fēng)輪機(jī)行業(yè)通常使用的結(jié)合尤其是粘合連結(jié)的一些表面。所述變平表面和圖中所示的幾何結(jié)構(gòu)可以由不同方法實(shí)現(xiàn)，例如，通過機(jī)械加工和表面加工制造幾何結(jié)構(gòu)或者在部件的這些區(qū)域使用反向模具。
本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的下列有點(diǎn)值得提及由于對(duì)將要連接的表面和相鄰幾何結(jié)構(gòu)的精確控制(較低的公差)，更好地組裝不同的板以制造完整的葉片。精加工階段(為獲得正確的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓而切割余量、拋光、再次加工，增強(qiáng)后緣的結(jié)合)的工作內(nèi)容大幅減少。更好地控制后緣的空氣動(dòng)力學(xué)表面，該更好地控制使得能夠減小由葉片制造的噪音(較低的環(huán)境影響)，而且還增加了葉片的效率，使得在相同的風(fēng)力情況下風(fēng)輪機(jī)的產(chǎn)量增加。圖fe、5b、5c和5d所示的幾何結(jié)構(gòu)減小了后緣上的應(yīng)力集中，防止本技術(shù)方案中葉片端部的粘合連結(jié)過早失效。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的變化與修改皆屬于本發(fā)明專利的涵蓋范圍，保護(hù)范圍由權(quán)利要求書確定而不是由上述實(shí)施例限制。
權(quán)利要求
1.一種具有空氣動(dòng)力學(xué)輪廓的風(fēng)輪機(jī)葉片，其具有前緣(3)、后緣(5)以及在前緣(3) 與后緣(5)之間的壓力側(cè)(7)和吸入側(cè)(9)，其特征在于，至少在葉片的包括葉片尖端的第一部分上，葉片的后部至少包括位于壓力側(cè)上的第一預(yù)制板(31)和位于吸入側(cè)上的第二預(yù)制板(41)，這些第一和第二板(31、41)的邊緣的結(jié)構(gòu)包括一些相互配合的變平表面 (33,43 ；34,44 ；35,45)，以便于其沿著尾緣(5)的粘合連結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，葉片的第一部分的長度的變化范圍為從葉片的尖端起葉片長度的70%到100%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，在長度變化范圍為所述第一部分 (21)的長度的33%-100%的第一部分的第一區(qū)域03)上，所述兩個(gè)板(31、41)中一個(gè)板的邊緣具有葉片的后緣(5)的結(jié)構(gòu)且其變平表面(33、43)位于一偏置的凹口上而且另一個(gè)板Gl、31)的變平表面(43、3；3)位于其邊緣上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，在長度變化范圍為所述第一部分 (21)的長度的33%-100%的第一部分的第一區(qū)域0 上，所述相互配合的變平表面(34.44)位于所述第一和第二板(31、41)的邊緣上，使得后緣(5)由其連接而形成，一個(gè)邊緣比另一個(gè)邊緣厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，在長度變化范圍為所述第一部分 (21)的長度的65%-100%的第一部分的第二區(qū)域(XT)上，所述相互配合的變平表面(35.45)位于所述第一和第二板(31、41)的邊緣上使得后緣(5)由其連接而形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，第一和第二板(31、41)中一個(gè)的邊緣比另一個(gè)的邊緣厚。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，在接近葉片根部的葉片的第二部分上還包括一個(gè)第三預(yù)制板(51)，所述第三預(yù)制板連結(jié)到后緣( 上的第一和第二板 (31,41)的邊緣上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，所述第三預(yù)制板(51)為U形，在葉片的第二部分上，第一和第二板(31、41)的邊緣具有一些與所述第三板(51)的翼部 (55,57)相互配合的變平表面(37、47)，以有利于它們之間的粘和連結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，在靠近葉片根部的葉片的第二部分上，所述兩個(gè)板(31、41)中至少一個(gè)板的變平表面(39、49)設(shè)置在其邊緣上的彎折的延伸部(61)上，以與另一個(gè)板Gl、31)的變平表面09、39)結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，所述延伸部(61)為L形從而使得其變平表面(39、49)與另一個(gè)板的、位于該另一個(gè)板的邊緣上的變平表面(49、39)相對(duì)，使得能夠?qū)崿F(xiàn)它們的粘合連結(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，另外一個(gè)板的變平表面(49、39) 也設(shè)置在其邊緣上的彎折的延伸部(63)上，使得兩個(gè)延伸部(61、63)彼此面對(duì)，以在垂直于葉片輪廓線的方向上實(shí)現(xiàn)粘合連結(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，所述延伸部(61、63)的方向與垂直于葉片輪廓線的方向形成一個(gè)范圍在0° -30°之間的角度Ω。
13.根據(jù)權(quán)利要求7-12中任一項(xiàng)所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其特征在于，葉片的第二部分 (23)的長度范圍為從葉片根部測量的葉片長度的到30%。
全文摘要
一種具有沿著后緣的改進(jìn)結(jié)合的多片式風(fēng)輪機(jī)葉片，其具有空氣動(dòng)力學(xué)輪廓并具有前緣(3)、后緣(5)以及在前緣(3)與后緣(5)之間的壓力側(cè)(7)和吸入側(cè)(9)，布置在壓力側(cè)和吸入側(cè)上的預(yù)制板(31、41)的邊緣的橫截面在后緣(5)區(qū)域沿著葉片具有可變的幾何結(jié)構(gòu)，至少在葉片的包括葉片尖端的第一部分(21)上，所述板(31、41)的邊緣的結(jié)構(gòu)包括一些相互配合的變平表面(33、43；34、44；35、45)，以便于其沿著尾緣(5)的粘合連結(jié)。可變的幾何機(jī)構(gòu)包括在靠近葉片根部的葉片部分上使用第三板(51)的可能。
文檔編號(hào)F03D1/06GK102197216SQ200980143149
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者恩里克·加西亞·比多雷塔 申請(qǐng)人:歌美颯創(chuàng)新技術(shù)公司