專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片和用于組裝轉(zhuǎn)子葉片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的主題大體涉及風(fēng)力渦輪機，并且更具體而言，涉及用于與風(fēng)力渦輪機 一起使用的轉(zhuǎn)子葉片。
背景技術(shù)：
至少一些已知的風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片包括纖維增強的聚合物制成的兩個葉片殼 體部分。模制葉片殼體部分，且然后使用適當(dāng)?shù)恼辰硬牧涎刂鴧f(xié)作邊緣將葉片殼體部分聯(lián) 接在一起。葉片殼體部分典型地包括使用適當(dāng)?shù)?、均勻分布的纖維、纖維束或在模具部件中 層疊的纖維墊制成的板壁。但是，板壁相對較輕，并且僅具有低的剛度。因此，板壁的韌性 和剛度以及抗彎強度不能經(jīng)受在操作期間施加在轉(zhuǎn)子葉片上的載荷和力。為了提高轉(zhuǎn)子葉 片的強度，用層壓到葉片殼體部分的內(nèi)表面上的梁帽來加固葉片殼體部分。至少一些已知 的轉(zhuǎn)子葉片包括在兩個葉片殼體部分之間延伸的、連接梁帽的抗剪腹板。典型地，梁帽和抗 剪腹板基本沿著轉(zhuǎn)子葉片的縱向長度延伸。至少一些已知的轉(zhuǎn)子葉片包括由單個模具形成的葉片區(qū)段。各個葉片區(qū)段的整個 長度形成為整體式結(jié)構(gòu)，且然后用結(jié)合材料將各個葉片區(qū)段聯(lián)接在一起。在至少一些已知 的轉(zhuǎn)子葉片中，在轉(zhuǎn)子葉片的結(jié)合區(qū)域內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)子葉片的故障。另外，隨著近年來風(fēng)力渦輪 機轉(zhuǎn)子葉片的長度的不斷增加，運輸和修理要求是轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計的主要考慮事項。另外，至 少一些已知的轉(zhuǎn)子葉片包括根部部分，根部部分包括圓形截面積，以有利于將轉(zhuǎn)子葉片連 接到輪轂上，從而沿著轉(zhuǎn)子葉片的長度減小了翼型形狀的長度。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，提供了一種組裝用于與風(fēng)力渦輪機一起使用的轉(zhuǎn)子葉片的方法。該方 法包括提供葉片側(cè)壁，葉片側(cè)壁至少部分地限定從葉根朝向轉(zhuǎn)子葉片的葉尖延伸的腔體， 該葉片側(cè)壁具有前緣和后緣。結(jié)構(gòu)支承組件至少部分地定位在腔體內(nèi)，并且從葉根朝向葉 尖延伸。結(jié)構(gòu)支承組件包括根部端和相對的尖部端。至少一個支承部件聯(lián)接到葉片側(cè)壁和 結(jié)構(gòu)支承組件上。在另一方面，提供了一種用于與風(fēng)力渦輪機一起使用的轉(zhuǎn)子葉片。該轉(zhuǎn)子葉片包 括葉片側(cè)壁，葉片側(cè)壁至少部分地限定從葉根朝向轉(zhuǎn)子葉片的葉尖延伸的腔體。葉片側(cè)壁 具有前緣和后緣。結(jié)構(gòu)支承組件至少部分地定位在腔體內(nèi)，并且從葉根朝向葉尖延伸。結(jié) 構(gòu)支承組件包括根部端和相對的尖部端。至少一個支承部件聯(lián)接在葉片側(cè)壁和結(jié)構(gòu)支承組 件之間。在又一方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機。該風(fēng)力渦輪機包括塔架、聯(lián)接到塔架上的機 艙、可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機艙上的輪轂以及聯(lián)接到輪轂上的至少一個轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片包括 葉片側(cè)壁，葉片側(cè)壁至少部分地限定從葉根朝向轉(zhuǎn)子葉片的葉尖延伸的腔體。葉片側(cè)壁具 有前緣和后緣。結(jié)構(gòu)支承組件至少部分地定位在腔體內(nèi)，并且從葉根朝向葉尖延伸。結(jié)構(gòu) 支承組件包括根部端和相對的尖部端。至少一個支承部件聯(lián)接在葉片側(cè)壁和結(jié)構(gòu)支承組件之間。本文描述的實施例有利于組裝這樣的轉(zhuǎn)子葉片該轉(zhuǎn)子葉片提高風(fēng)力渦輪機的年 發(fā)電量，并且有利于降低制造轉(zhuǎn)子葉片的總成本。更具體而言，本文描述的轉(zhuǎn)子葉片包括定 位在轉(zhuǎn)子葉片腔體內(nèi)的結(jié)構(gòu)支承組件，結(jié)構(gòu)支承組件聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機輪轂上，以有助于 在風(fēng)力渦輪機的輪轂處或附近具有翼型形狀的轉(zhuǎn)子葉根部分。另外，通過提供結(jié)構(gòu)支承組 件，本文描述的轉(zhuǎn)子葉片可組裝在模塊式區(qū)段中，從而降低制造轉(zhuǎn)子葉片的總成本。


圖1是示例性風(fēng)力渦輪機的一部分的透視圖。圖2是適于與圖1所示的風(fēng)力渦輪機一起使用的示例性轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。圖3是圖2所示的示例性轉(zhuǎn)子葉片的截面圖。圖4-7是適于與圖1所示的風(fēng)力渦輪機一起使用的轉(zhuǎn)子葉片的備選實施例的截面 圖。圖8是適于與圖1所示的風(fēng)力渦輪機一起使用的備選轉(zhuǎn)子葉片的一部分的透視 圖。圖9是適于與圖1所示的風(fēng)力渦輪機一起使用的另外的備選轉(zhuǎn)子葉片的一部分的 透視圖。部件列表10風(fēng)力渦輪機12 塔架14支承面I6 機艙18 轉(zhuǎn)子20 輪轂22轉(zhuǎn)子葉片24葉根部分26葉尖部分27載荷傳遞區(qū)域沘方向30旋轉(zhuǎn)軸線
32槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)34變槳軸線36控制系統(tǒng)38偏航軸線40變槳組件42變槳軸承100轉(zhuǎn)子葉片102葉根部分104尖部部分
108縱向軸線110葉片側(cè)壁112內(nèi)表面114 腔體116第一葉片區(qū)段118第二葉片區(qū)段120 前緣122 后緣124結(jié)構(gòu)支承組件126根部端128尖部端130 主體132夕卜表面134支承部件136外表面138 主體140壓力板壁142吸力板壁143結(jié)合材料144內(nèi)表面146支承壁147 腔體148吸力板支承部件148第一支承部件150第二支承部件152結(jié)合材料154前板壁156后板壁158內(nèi)表面160 I空體162夕卜表面164支承壁166截面厚度170截面厚度172第三支承部件174第四支承部件176多個板壁178整體式部件180加強部件0075]182第二加強部件0076]184多個槽口0077]186多個法蘭0078]188結(jié)合材料0079]190低密度材料0080]192多個開口0081]192 開口0082]194抗剪腹板0083]200轉(zhuǎn)子葉片0084]202結(jié)構(gòu)支承部件0085]204根部端0086]206尖部端0087]208支承壁0088]210腔體0089]212支承部件0090]214支承主體0091]216葉片側(cè)壁區(qū)段0092]218根部部分0093]220尖部部分0094]222第一葉片側(cè)壁0095]224第二葉片側(cè)壁0096]300備選轉(zhuǎn)子葉片0097]302多個葉片區(qū)段0098]304葉片側(cè)壁0099]306根部部分0100]308尖部部分0101]310內(nèi)表面0102]312腔體0103]316第一葉片區(qū)段0104]318第二葉片區(qū)段0105]320第一葉片側(cè)壁0106]322第二葉片側(cè)壁0107]324結(jié)構(gòu)支承組件0108]326第一支承部件0109]328第二支承部件
具體實施例方式
本文描述的實施例包括風(fēng)力渦輪機，該風(fēng)力渦輪機包括至少一個轉(zhuǎn)子葉片，轉(zhuǎn)子 葉片沿著轉(zhuǎn)子葉片的全部長度具有翼型形狀，以有利于提高風(fēng)力渦輪機的年發(fā)電量。更具體而言，本文描述的轉(zhuǎn)子葉片包括定位在轉(zhuǎn)子葉片腔體內(nèi)的結(jié)構(gòu)支承組件，結(jié)構(gòu)支承組件 聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機變槳軸承上，以有助于在風(fēng)力渦輪機的輪轂處或附近具有翼型形狀的轉(zhuǎn) 子葉根部分。如本文所用，用語“葉片”意圖代表在相對于周圍流體運動時提供反作用力的任何 裝置。如本文所用，用語“風(fēng)力渦輪機”意圖代表從旋轉(zhuǎn)能中產(chǎn)生電功率-并且更具體而言， 將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換成機械能且將機械能轉(zhuǎn)換成電功率-的任何裝置。如本文所用，用語“年發(fā) 電量”指的是風(fēng)力渦輪機在日歷年度期間所產(chǎn)生的累積電能。圖1是示例性風(fēng)力渦輪機10的透視圖。在該示例性實施例中，風(fēng)力渦輪機10是 水平軸風(fēng)力渦輪機。備選地，風(fēng)力渦輪機10可為豎直軸風(fēng)力渦輪機。在該示例性實施例 中，風(fēng)力渦輪機10包括從支承面14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機艙16，以及可旋 轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機艙16上的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)的輪轂20和聯(lián)接到輪轂20上且從輪 轂20向外延伸的至少一個轉(zhuǎn)子葉片22。在該示例性實施例中，轉(zhuǎn)子18具有三個轉(zhuǎn)子葉片 22。在一個備選實施例中，轉(zhuǎn)子18包括不止三個或不到三個轉(zhuǎn)子葉片22。在該示例性實施 例中，塔架12由管狀鋼制成，使得腔體(未在圖1中顯示)限定在支承面14和機艙16之 間。在一個備選實施例中，塔架12是具有任何適當(dāng)高度的任何適當(dāng)類型的塔架。轉(zhuǎn)子葉片22在輪轂20周圍間隔開，以有利于使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片22包括 葉根部分M和葉尖部分26，并且通過在多個載荷傳遞區(qū)域27處將葉根部分M聯(lián)接到輪轂 20上來與輪轂20匹配。載荷傳遞區(qū)域27具有輪轂載荷傳遞區(qū)域和葉片載荷傳遞區(qū)域(兩 者在圖1中均未顯示)。對轉(zhuǎn)子葉片22產(chǎn)生的載荷由載荷傳遞區(qū)域27傳遞到輪轂20。在該示例性實施例中，轉(zhuǎn)子葉片22具有范圍為從約30米(m) (99英尺(ft))至約 120m(394ft)的長度。備選地，轉(zhuǎn)子葉片22可具有使得風(fēng)力渦輪機10能夠如本文所述的那 樣起作用的任何適當(dāng)?shù)拈L度。例如，葉片長度的其它非限制性實例包括IOm或更少、20m和 37m，或者大于120m的長度。當(dāng)風(fēng)從方向觀撞擊轉(zhuǎn)子葉片22時，轉(zhuǎn)子18繞著旋轉(zhuǎn)軸線30 旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)且經(jīng)受離心力時，轉(zhuǎn)子葉片22還經(jīng)受各種力和力矩。因而，轉(zhuǎn)子 葉片22可從中性或非偏轉(zhuǎn)的位置偏轉(zhuǎn)和/或旋轉(zhuǎn)到偏轉(zhuǎn)位置。槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32使轉(zhuǎn)子葉 片22繞著變槳軸線34旋轉(zhuǎn)，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)的方向觀的定向。可通過調(diào)節(jié) 至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)矢量的定向來控制轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)速度。在該示例性實施例 中，各個轉(zhuǎn)子葉片22的槳距由控制系統(tǒng)36單獨地控制。備選地，所有轉(zhuǎn)子葉片22的葉片 槳距可由控制系統(tǒng)36同時控制。另外，在該示例性實施例中，當(dāng)方向觀改變時，可繞著偏 航軸線38控制機艙16的偏航方向，以相對于方向觀來定位轉(zhuǎn)子葉片22。風(fēng)力渦輪機10還包括變槳組件40，變槳組件40包括變槳軸承42。在該示例性實 施例中，風(fēng)力渦輪機10包括聯(lián)接到各個轉(zhuǎn)子葉片22上的對應(yīng)的變槳組件40。備選地，風(fēng)力 渦輪機10包括對應(yīng)于使得風(fēng)力渦輪機10能夠如本文所述的那樣起作用的轉(zhuǎn)子葉片22的 數(shù)量的任何數(shù)量的變槳組件40。變槳軸承42聯(lián)接到輪轂20和轉(zhuǎn)子葉片22上。更具體而 言，變槳軸承42聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉根部分M上。在該示例性實施例中，變槳軸承42通過使轉(zhuǎn) 子葉片22繞著變槳軸線34旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角。圖2是適于與風(fēng)力渦輪機10 —起使用的示例性轉(zhuǎn)子葉片100的一部分的透視圖。 圖3是沿著圖2中的弦向截面線3-3的轉(zhuǎn)子葉片100的截面圖。圖3所示的(與圖2)相 同的構(gòu)件標(biāo)有在圖2中使用的相同參考標(biāo)號。轉(zhuǎn)子葉片100包括構(gòu)造成以便有利于將轉(zhuǎn)子葉片100安裝到輪轂20上的第一部分或根部部分102和與根部部分102相對的第二部分 或尖部部分104。轉(zhuǎn)子葉片100的葉片側(cè)壁110在根部部分102和尖部部分104之間延伸 且沿著縱向軸線108延伸。葉片側(cè)壁110包括內(nèi)表面112，內(nèi)表面112至少部分地限定從根 部部分102朝向尖部部分104延伸的腔體114。葉片側(cè)壁110包括第一葉片區(qū)段116，例如 壓力側(cè)葉片區(qū)段，以及相對的第二葉片區(qū)段118，例如吸力側(cè)葉片區(qū)段。葉片側(cè)壁110進一 步包括前緣120和后緣122。結(jié)構(gòu)支承組件IM至少部分地定位在腔體114內(nèi)，并且從根部 部分102朝向尖部部分104延伸。結(jié)構(gòu)支承組件IM包括根部端126、尖部端128，以及在 根部端1 和尖部端1 之間延伸的主體130。應(yīng)當(dāng)理解，尖部端1 不必定位在轉(zhuǎn)子葉片 100的尖部部分104內(nèi)，而是相反，尖部端定位成比結(jié)構(gòu)支承組件根部端1 更靠近尖部部 分104。在該示例性實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件1 基本延伸轉(zhuǎn)子葉片100的全部縱向長度。 備選地，結(jié)構(gòu)支承組件1 至少部分地沿著轉(zhuǎn)子葉片100的縱向長度延伸。如本文所用，用 語“縱向長度”指的是沿著轉(zhuǎn)子葉片100的縱向軸線108的轉(zhuǎn)子葉片100的長度。在一個 實施例中，主體130沿著縱向軸線108是基本筆直的。在另一個實施例中，主體130相對于 縱向軸線108包括弓形形狀。在一個實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件IM構(gòu)造成以便有利于將轉(zhuǎn)子葉片100安裝到輪 轂20上。更具體而言，根部端1 聯(lián)接到變槳軸承42(如圖1所示)上，以支承轉(zhuǎn)子葉片 100。在此實施例中，葉片側(cè)壁110包括在輪轂20處或附近的根部部分102處具有翼型形 狀的外表面132，以有利于通過在根部部分102處提供預(yù)先定義的空氣動力學(xué)形狀、使得更 大的葉片表面積沿著轉(zhuǎn)子葉片100的縱向長度與風(fēng)接觸，來提高風(fēng)力渦輪機10的年發(fā)電 量。在該示例性實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件124由以下材料中的一種或多種形成纖維增強的 塑料、玻璃材料、碳材料、凱夫拉爾(Kevlar)材料、諸如鋁的輕質(zhì)金屬、混合式復(fù)合材料和/ 或金屬基質(zhì)復(fù)合材料以及它們的組合。一個或多個支承部件134定位在腔體114內(nèi)，并且在結(jié)構(gòu)支承組件IM和葉片側(cè) 壁Iio之間延伸。支承部件134聯(lián)接到葉片側(cè)壁110的內(nèi)表面112和結(jié)構(gòu)支承組件124的 外表面136上。在該示例性實施例中，支承部件134垂直于外表面136而延伸。在一個備 選實施例中，支承部件134相對于外表面136以任何角度延伸，以使得轉(zhuǎn)子葉片100能夠如 本文所述的那樣起作用。在一個實施例中，支承部件134在結(jié)構(gòu)支承組件124的周圍沿周 向隔開，并且至少部分地沿著結(jié)構(gòu)支承組件124的縱向長度定位距離d。在一個實施例中， 至少一個支承部件Π4包括沿著縱向軸線108延伸長度L的主體138。在該示例性實施例 中，支承部件134由以下材料中的一種或多種形成玻璃材料、碳材料、凱夫拉爾(Kevlar) 材料、諸如鋁的輕質(zhì)金屬、混合式復(fù)合材料和/或金屬基質(zhì)復(fù)合材料以及它們的組合。。在風(fēng)力渦輪機10的運行期間，當(dāng)風(fēng)從方向觀撞擊轉(zhuǎn)子葉片22時，會在葉片側(cè)壁 110上施加空氣動力學(xué)載荷，以促使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)。支承部件134將這種空氣動力學(xué)載荷從 葉片側(cè)壁110傳遞到結(jié)構(gòu)支承組件124，以有利于減小轉(zhuǎn)子葉片100彎矩和尖部偏轉(zhuǎn)。參照圖3，在該示例性實施例中，葉片側(cè)壁110包括第一板壁或壓力板壁140和協(xié) 作的第二板壁或吸力板壁142。吸力板壁142沿著前緣120且沿著后緣122用結(jié)合材料143 聯(lián)接到壓力板壁140上，以形成轉(zhuǎn)子葉片100，以及在它們之間限定腔體114。在該示例性 實施例中，結(jié)合材料143是結(jié)合膠，但是，應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合材料143可為緊固件、法蘭和/或 使得轉(zhuǎn)子葉片100能夠如本文所述的那樣起作用的任何其它適當(dāng)?shù)穆?lián)接機構(gòu)中的一個。結(jié)構(gòu)支承組件1 定位在腔體114內(nèi)。在該示例性實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件IM包括具有內(nèi) 表面144和外表面136的支承壁146。在該示例性實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件IM包括基本橢 圓形的截面形狀，內(nèi)表面144限定腔體147。在一個備選實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件IM包括 使得轉(zhuǎn)子葉片100能夠如本文所述的那樣起作用的任何適當(dāng)?shù)慕孛嫘螤?、長度和/或尺寸。支承部件134包括第一支承部件或吸力板支承部件148和第二支承部件或壓力板 支承部件150中的至少一個。第一支承部件148聯(lián)接到吸力板壁142和結(jié)構(gòu)支承組件IM 上，并且在它們之間延伸。第二支承部件150聯(lián)接到壓力板壁140和結(jié)構(gòu)支承組件IM上， 并且在它們之間延伸。在該示例性實施例中，用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合材料152將支承部件134聯(lián)接 到葉片側(cè)壁內(nèi)表面112和結(jié)構(gòu)支承組件IM上。在該示例性實施例中，結(jié)合材料152是結(jié) 合膠。在一個備選實施例中，使用緊固件、法蘭和/或使得轉(zhuǎn)子葉片100能夠如本文所述的 那樣起作用的任何其它適當(dāng)?shù)穆?lián)接機構(gòu)中的一個來將支承部件134聯(lián)接到葉片側(cè)壁內(nèi)表 面112和結(jié)構(gòu)支承組件IM上。圖4-7是轉(zhuǎn)子葉片100的備選實施例的截面圖。圖4-7所示的(與圖3)相同的 構(gòu)件標(biāo)有在圖3中使用的相同參考標(biāo)號。參照圖4，葉片側(cè)壁110包括前板壁IM和后板壁 156。在定位在前緣120和后緣122之間的至少一個位置處，用結(jié)合材料143將前板壁IM 聯(lián)接到后板壁156上，以形成轉(zhuǎn)子葉片100。前板壁巧4包括前緣120。后板壁156包括后 緣122。在此備選實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件IM包括具有內(nèi)表面158和外表面162的支承 壁。內(nèi)表面限定腔體160。外表面162包括基本圓形的形狀。支承壁164包括第一截面厚 度166和第二截面厚度170，其中，第二截面厚度170與第一截面厚度166不同。參照圖5，在另一個備選實施例中，第三支承部件172聯(lián)接到壓力側(cè)葉片區(qū)段116 和吸力側(cè)葉片區(qū)段118上，并且在它們之間延伸。第四支承部件174聯(lián)接到第三支承部件 172和結(jié)構(gòu)支承組件IM上。在此備選實施例中，葉片側(cè)壁110包括多個板壁176，用結(jié)合 材料143使該多個板壁176在任何適當(dāng)?shù)奈恢锰幝?lián)接在一起，以形成轉(zhuǎn)子葉片100。參照圖6，在另一個備選實施例中，葉片側(cè)壁110形成為整體式部件178。一個或 多個第一加強部件180各自聯(lián)接到葉片側(cè)壁110的內(nèi)表面112上，以有利于提高轉(zhuǎn)子葉片 100的彎曲強度。在一個實施例中，一個或多個加強部件180具有L形截面。在另一個實施 例中，一個或多個加強部件180具有T形截面。在另一個實施例中，加強部件180可具有使 得轉(zhuǎn)子葉片100能夠如本文所述的那樣起作用的任何適當(dāng)?shù)男螤?。在此備選實施例中，結(jié) 構(gòu)支承組件1 包括至少一個第二加強部件182，該至少一個第二加強部件182定位在腔體 147內(nèi)，并且聯(lián)接到內(nèi)表面144上，以有利于提高結(jié)構(gòu)支承組件124的彎曲強度。第二加強 部件182具有T形、L形或使得結(jié)構(gòu)支承組件IM能夠如本文所述的那樣起作用的任何適 當(dāng)?shù)慕孛嫘螤钪械囊粋€。在一個實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件1 包括限定在外表面136內(nèi)的 多個槽口 184，以有利于將支承部件134聯(lián)接到結(jié)構(gòu)支承組件IM上。在另一個實施例中， 用多個法蘭186和/或結(jié)合材料188將支承部件134聯(lián)接到結(jié)構(gòu)支承組件IM上。參照圖7，在另一個備選實施例中，轉(zhuǎn)子葉片100包含低密度材料190，例如泡沫， 以有利于提高轉(zhuǎn)子葉片100的彎曲強度。低密度材料190定位在腔體114內(nèi)，并且至少部 分地從葉根部分102朝向葉尖部分104延伸。結(jié)構(gòu)支承組件IM包括限定在結(jié)構(gòu)支承組件 124的支承壁146內(nèi)的多個開口 192。開口 192至少部分地從根部端126延伸到結(jié)構(gòu)支承 組件124的尖部端128。一個或多個抗剪腹板194定位在腔體147內(nèi)，并且聯(lián)接到內(nèi)表面144 上。圖8是一個備選轉(zhuǎn)子葉片200的透視圖。圖8所示的(與圖2)相同的構(gòu)件標(biāo)有 在圖2中使用的相同參考標(biāo)號。在此備選實施例中，結(jié)構(gòu)支承組件1 包括基本沿著轉(zhuǎn)子 葉片200的全部縱向長度延伸的多個結(jié)構(gòu)支承部件202。各個結(jié)構(gòu)支承部件202具有根部 端204、尖部端206，以及在根部端204和尖部端206之間延伸的支承壁208。各個結(jié)構(gòu)支承 部件202限定了在根部端204和尖部端206之間延伸的腔體210。在此實施例中，尖部端 206大小設(shè)置成以便接收相鄰的結(jié)構(gòu)支承部件202的根部端204，從而使得根部端204在相 鄰的結(jié)構(gòu)支承部件202的尖部端206處至少部分地定位在腔體210內(nèi)。結(jié)構(gòu)支承部件202 聯(lián)接在一起，以形成沿著縱向軸線108從葉根部分102朝向葉尖部分104延伸的結(jié)構(gòu)支承 組件124。在此備選實施例中，轉(zhuǎn)子葉片200包括多個支承部件212，多個支承部件212各 自包括在前緣120和后緣122之間延伸的支承主體214。支承部件212聯(lián)接到結(jié)構(gòu)支承組 件IM和葉片側(cè)壁110上。轉(zhuǎn)子葉片200進一步包括在葉根部分102和葉尖部分104之間 延伸的多個葉片側(cè)壁區(qū)段216。各個葉片側(cè)壁區(qū)段216包括根部部分218和尖部部分220。 葉片側(cè)壁區(qū)段216沿著縱向軸線108聯(lián)接到相鄰的葉片側(cè)壁區(qū)段216上，從而使得第一葉 片側(cè)壁區(qū)段222的根部部分218聯(lián)接到相鄰的第二葉片側(cè)壁區(qū)段224的對應(yīng)的尖部部分 220 上。圖9是一個備選轉(zhuǎn)子葉片300的透視圖。圖9所示的(與圖2)相同的構(gòu)件標(biāo)有 在圖2中使用的相同參考標(biāo)號。在此備選實施例中，轉(zhuǎn)子葉片300包括聯(lián)接在一起以形成 轉(zhuǎn)子葉片300的多個葉片區(qū)段302。各個葉片區(qū)段302包括具有根部部分306和尖部部分 308的葉片側(cè)壁304。葉片側(cè)壁304具有限定腔體312的內(nèi)表面310。至少一個葉片區(qū)段 314包括結(jié)構(gòu)支承組件IM和一個或多個支承部件134。結(jié)構(gòu)支承組件IM定位在腔體312 內(nèi)。支承部件134定位在腔體312內(nèi)，并且在結(jié)構(gòu)支承組件IM和葉片側(cè)壁304之間延伸。 在一個實施例中，轉(zhuǎn)子葉片300包括第一葉片區(qū)段316和第二葉片區(qū)段318。第一葉片區(qū)段 316包括第一葉片側(cè)壁320，并且第二葉片區(qū)段318包括第二葉片側(cè)壁322。結(jié)構(gòu)支承組件 324定位在第一葉片區(qū)段316內(nèi)，并且從第一葉片區(qū)段316延伸到第二葉片區(qū)段318，使得 結(jié)構(gòu)支承組件3M至少部分地定位在第二葉片區(qū)段318的腔體312內(nèi)。一個或多個第一支 承部件3 在第一葉片側(cè)壁320和結(jié)構(gòu)支承組件3M之間延伸。一個或多個第二支承部件 328在第二葉片側(cè)壁322和結(jié)構(gòu)支承組件3M之間延伸。上述系統(tǒng)和方法有利于組裝沿著轉(zhuǎn)子葉片的全部長度包括翼型形狀的轉(zhuǎn)子葉片， 以有利于提高風(fēng)力渦輪機的年發(fā)電量。更具體而言，本文描述的轉(zhuǎn)子葉片包括定位在轉(zhuǎn)子 葉片腔體內(nèi)的結(jié)構(gòu)支承組件，該結(jié)構(gòu)支承組件聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機變槳軸承上，以有助于在 風(fēng)力渦輪機的輪轂處或附近具有翼型形狀的轉(zhuǎn)子葉根部分。另外，通過提供結(jié)構(gòu)支承組件， 轉(zhuǎn)子葉片可以以模塊式區(qū)段組裝，從而降低制造轉(zhuǎn)子葉片的總成本。因而，組裝風(fēng)力渦輪機 的成本得到顯著的降低。以上詳細(xì)描述了用于與風(fēng)力渦輪機一起使用的轉(zhuǎn)子葉片和用于組裝該轉(zhuǎn)子葉片 的方法的示例性實施例。系統(tǒng)和方法不限于本文描述的具體實施例，而是相反，系統(tǒng)的構(gòu)件 和/或方法的步驟可獨立地以及與本文描述的其它構(gòu)件和/或步驟分開來使用。例如，方 法也可與其它轉(zhuǎn)子葉片系統(tǒng)和方法結(jié)合起來使用，并且不限于僅用本文描述的風(fēng)力渦輪機 系統(tǒng)實踐。相反，示例性實施例可與許多其它轉(zhuǎn)子葉片應(yīng)用結(jié)合起來實現(xiàn)和使用。
雖然可能在一些圖中顯示了本發(fā)明的各實施例的具體特征，而在其它圖中沒有顯 示，但是這僅是為了方便起見。根據(jù)本發(fā)明的原理，圖中的任何特征均可與任何其它圖中的 任何特征結(jié)合起來參照和/或要求保護。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人 員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的 可授予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果 這樣的其它實例具有不異于權(quán)利要求書的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權(quán)利 要求書的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實例意圖處于權(quán)利要求書 的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于與風(fēng)力渦輪機(10) —起使用的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，所述轉(zhuǎn)子葉 片包括至少部分地限定從葉根O4，102，218)朝向所述轉(zhuǎn)子葉片的葉尖O6，104，220)延伸的 腔體(114，147，160，210，312)的葉片側(cè)壁(110，304)，所述葉片側(cè)壁具有前緣(120)和后緣 (122)；至少部分地定位在所述腔體內(nèi)并且從所述葉根朝向所述葉尖延伸的結(jié)構(gòu)支承組件 (1 ，3 )，所述結(jié)構(gòu)支承組件具有根部端(126，204)和相對的尖部端(128，206)；以及聯(lián)接在所述葉片側(cè)壁和所述結(jié)構(gòu)支承組件之間的至少一個支承部件(134，148，150， 172，174，212，326，328)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片 (22,100,200,300)進一步包括第一支承部件(148)和第二支承部件(150)，其中，所述葉片 側(cè)壁(110，304)包括第一葉片區(qū)段(116)和聯(lián)接到所述第一葉片區(qū)段上以形成所述轉(zhuǎn)子葉 片的第二葉片區(qū)段(118)，所述第一支承部件聯(lián)接在所述第一葉片區(qū)段和所述第二葉片區(qū) 段之間，而所述第二支承部件聯(lián)接在所述第一支承部件和所述結(jié)構(gòu)支承組件(124，324)之 間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片 (22，100，200，300)進一步包括聯(lián)接到所述葉片側(cè)壁(110,304)的內(nèi)表面(112,310)上的至 少一個加強部件(180，182)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)支承組 件(124，324)包括第一支承區(qū)段，其聯(lián)接到第二支承區(qū)段上，以形成限定腔體(114，147， 160，210，312)的所述結(jié)構(gòu)支承組件；以及至少一個抗剪腹板(194)，其定位在所述結(jié)構(gòu)支 承組件腔體內(nèi)，并且聯(lián)接到所述第一支承區(qū)段和所述第二支承區(qū)段上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)支承組 件(124，324)包括側(cè)壁和限定在所述側(cè)壁內(nèi)的至少一個開口(192)，并且所述開口沿著所 述結(jié)構(gòu)支承組件的縱向長度延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述腔體(114， 147，160，210，312)至少部分地裝填有低密度材料(190)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)支承組 件(124，324)包括多個結(jié)構(gòu)支承部件002)，它們各自具有根部端(126，204)和相對的尖部 端(128，206)，并且限定從所述根部端到所述尖部端的腔體(114，147，160，210，312)，第一 結(jié)構(gòu)支承部件(148)的所述根部端的至少一部分插入由相鄰的結(jié)構(gòu)支承部件(150)的所述 尖部端限定的所述腔體中，以形成所述結(jié)構(gòu)支承組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)支承組 件(124，324)包括至少部分地限定腔體(114，147，160，210，312)的內(nèi)表面(112，310，158)， 以及聯(lián)接到所述內(nèi)表面上的多個加強部件(180，182)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片 (22,100,200,300)進一步包括聯(lián)接在一起以形成所述轉(zhuǎn)子葉片的多個葉片區(qū)段(116， 118，302，316，318)，所述多個葉片區(qū)段中的各個葉片區(qū)段包括葉片側(cè)壁(110,304,320, 322)，所述葉片側(cè)壁(110，304，320，322)至少部分地限定從根部部分(24,102,218,306)朝向所述葉片區(qū)段的尖部部分06，104)延伸的腔體(114，147，160，210，312)，其中，所述結(jié) 構(gòu)支承組件(124，324)至少部分地定位在由所述多個葉片區(qū)段中的至少一個葉片區(qū)段限 定的腔體內(nèi)，所述至少一個支承部件(134，148，150，172，174，212，326，328)聯(lián)接在所述葉 片側(cè)壁和所述結(jié)構(gòu)支承組件之間。
10. 一種風(fēng)力渦輪機(10)，包括 塔架(12)；聯(lián)接到所述塔架上的機艙(16)； 可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述機艙上的輪轂00)；以及， 聯(lián)接到所述輪轂上的至少一個轉(zhuǎn)子葉片(22)，所述轉(zhuǎn)子葉片包括 至少部分地限定從葉根04，102，218，306)朝向所述轉(zhuǎn)子葉片的葉尖06)延伸的腔 體(114，147，160，210，312)的葉片側(cè)壁(110，304)，所述葉片側(cè)壁具有前緣(120)和后緣 (122)；至少部分地定位在所述腔體內(nèi)并且從所述葉根04)朝向所述葉尖06)延伸的結(jié)構(gòu)支 承組件(1 ，3M)，所述結(jié)構(gòu)支承組件具有根部端(126，204)和相對的尖部端(128，206)； 以及，聯(lián)接在所述葉片側(cè)壁(110，304)和所述結(jié)構(gòu)支承組件之間的至少一個支承部件(134， 148，150，172，174，212，326，328)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片和用于組裝轉(zhuǎn)子葉片的方法。提供了一種用于與風(fēng)力渦輪機(10)一起使用的轉(zhuǎn)子葉片(22，100，200，300)。該轉(zhuǎn)子葉片包括至少部分地限定從葉根(24，102，218)朝向轉(zhuǎn)子葉片的葉尖(26，104，220)延伸的腔體(114，147，160，210，312)的葉片側(cè)壁(110，304)，該葉片側(cè)壁具有前緣(120)和后緣(122)；至少部分地定位在該腔體內(nèi)并且從葉根朝向葉尖延伸的結(jié)構(gòu)支承組件(124，324)，該結(jié)構(gòu)支承組件具有根部端(126，204)和相對的尖部端(128，206)；以及聯(lián)接在葉片側(cè)壁和結(jié)構(gòu)支承組件之間的至少一個支承部件(134，148，150，172，174，212，326，328)。
文檔編號F03D1/06GK102116254SQ20101062469
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者K·V·勞, M·蘇丹 申請人:通用電氣公司