專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)葉片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括以預(yù)定布置方式端對端相連到一起的多個(gè)節(jié)段的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
背景技術(shù)：
在水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)中，葉片一般相對較長，例如20-40米長。通常，大多數(shù)水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)包括兩個(gè)或者三個(gè)葉片。一般來講，葉片的重量是風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)中的限制因素，已經(jīng)知道不同的材料和制造方法，它們旨在提供具有足夠強(qiáng)度以承受所受的應(yīng)力但卻具有最小重量的葉片。
在現(xiàn)有技術(shù)中，各種玻璃纖維復(fù)合物制造技術(shù)通常被用來制造已知的渦輪機(jī)葉片。這些技術(shù)通常包括手工勞動(dòng)，也就是說，它們的成本相對較高，并且可能具有一些質(zhì)量控制問題。通常，整個(gè)葉片形成為一個(gè)部件。
已知的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的另一個(gè)缺陷是制造使用這種葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的成本。 通常，每個(gè)現(xiàn)有的葉片分別被形成為一個(gè)整體單元，必須將每個(gè)葉片運(yùn)輸?shù)揭M裝渦輪機(jī)的地點(diǎn)。然而，在一些情況下，由于將完整結(jié)構(gòu)的葉片運(yùn)輸?shù)綀龅厮鶐淼睦щy，使得不可能將風(fēng)力渦輪機(jī)建造在有利的位置。此外，由于每個(gè)葉片的巨大尺寸，已知風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝往往會(huì)相對較貴。
還有，如果現(xiàn)有技術(shù)的單部件式葉片損壞了(例如，在安裝或者運(yùn)行中)，那么整個(gè)葉片通常必須更換。這會(huì)帶來很大的成本。發(fā)明內(nèi)容
由于前述的原因，需要一種改進(jìn)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其解決或者減輕現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或者多個(gè)缺陷。
在其廣泛的方面中，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片節(jié)段，其包括多個(gè)分別沿著預(yù)先選擇的節(jié)段的長度延伸的纖維管，所述纖維管相互之間橫向間隔開以在它們之間限定有間隙。每個(gè)節(jié)段還包括至少部分由所述纖維管支撐的、至少部分限定了內(nèi)腔的覆蓋子組件。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其包括多個(gè)節(jié)段，所述節(jié)段以預(yù)定布置方式端對端相連到一起，從而所述節(jié)段的相應(yīng)的覆蓋子組件構(gòu)成所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的基本平滑的表面。
在另一個(gè)方面中，每個(gè)節(jié)段另外還包括至少一個(gè)或者多個(gè)位于所述內(nèi)腔中的內(nèi)部框架，用于至少部分地支撐所述覆蓋子組件。
在另一個(gè)方面中，每個(gè)內(nèi)部框架其中包括多個(gè)框架纖維管，相應(yīng)地所述框架纖維管基本在每個(gè)節(jié)段的內(nèi)端和外端之間延伸。
在其另一個(gè)方面中，選定的節(jié)段與相應(yīng)的選定的配合節(jié)段配合，以將所述選定節(jié)段與所述選定配合節(jié)段以預(yù)定布置方式端對端連接在一起。4
在又一個(gè)方面中，每個(gè)選定的節(jié)段另外還包括多個(gè)安裝于其中的配合元件，每個(gè)配合元件延伸超出每個(gè)選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端。每個(gè)選定的配合節(jié)段包括多個(gè)在其第二預(yù)先選定端上的孔，當(dāng)每個(gè)選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端與每個(gè)選定配合節(jié)段的第二預(yù)先選定端接合時(shí)，所述配合元件相應(yīng)地可以容納在所述孔中，用于將選定節(jié)段和配合節(jié)段以預(yù)定布置方式連接到一起。
在其另一個(gè)方面中，每個(gè)選定的節(jié)段另外還包括多個(gè)安裝在每個(gè)選定節(jié)段的相應(yīng)的內(nèi)部框架中的框架配合元件。每個(gè)框架配合元件延伸超過每個(gè)選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端。這些節(jié)段的每個(gè)配合節(jié)段包括多個(gè)在其內(nèi)部框架中的框架孔，當(dāng)選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端與選定配合節(jié)段的第二預(yù)先選定端接合時(shí)，所述框架配合元件相應(yīng)地可以容納在所述框架孔中，用于將選定節(jié)段和配合節(jié)段以預(yù)定布置方式連接到一起。
在另一個(gè)方面中，每個(gè)選定節(jié)段的每個(gè)內(nèi)部框架包括其中適于容納緊固件的法蘭。每個(gè)配合節(jié)段的每個(gè)內(nèi)部框架包括其中適于容納緊固件的配合法蘭。當(dāng)選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端和配合節(jié)段的第二預(yù)先選定端接合時(shí)，所述法蘭和配合法蘭可以通過緊固件緊固在一起，用于將選定節(jié)段和配合節(jié)段以預(yù)定布置方式連接到一起。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中每個(gè)所述間隙基本由填料元件填充，所述填料元件至少部分地適于加強(qiáng)包括纖維管和填料元件的支撐子組件，用于至少部分地支撐所述覆蓋子組件。
在其另一個(gè)方面中，本發(fā)明包括一種制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的節(jié)段的方法，包括首先提供一個(gè)或者多個(gè)內(nèi)部框架。接下來，將纖維管按照預(yù)定樣式彼此間隔開，使得纖維管至少部分地由內(nèi)部框架支撐，以形成支撐子組件。最后，將一個(gè)或者多個(gè)覆蓋子組件定位于所述支撐子組件上。
在另一個(gè)方面中，本發(fā)明包括一種制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法，包括首先，提供多個(gè)渦輪機(jī)葉片的節(jié)段，每個(gè)節(jié)段適于與其他節(jié)段配合，從而以預(yù)定布置方式端對端安裝在一起，使得這些節(jié)段的相應(yīng)的覆蓋子組件配合構(gòu)成基本平滑的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面。 接下來，以預(yù)定布置方式將所述節(jié)段彼此連接。


參照附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中
圖1是本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片的一個(gè)實(shí)施方式的一部分的等角視圖2是以較大的比例繪制的圖1中的渦輪機(jī)葉片的一部分的橫截面圖(沿著圖1 中的Y截面)的一部分；
圖3是圖1中的渦輪機(jī)葉片的一部分的橫截面圖(沿著圖1中的Z截面)的一部分；
圖4是以較小的比例繪制的本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片組件的另一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖5是本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片組件的另一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖6是本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片組件的另一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖7是本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片組件的另一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖8是本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片組件的另一個(gè)實(shí)施方式的橫截面圖9是以較大的比例繪制的本發(fā)明的將要定位于主體內(nèi)部的內(nèi)部框架的一個(gè)實(shí)施方式的等角視圖10是圖9的內(nèi)部框架的等角視圖，其中支撐子組件定位于內(nèi)部框架上；
圖11是圖10的支撐子組件和內(nèi)部框架的等角視圖，其中覆蓋子組件部分地定位于其上；
圖12是本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片的一個(gè)實(shí)施方式的三個(gè)節(jié)段的等角視圖，所述節(jié)段定位成用于相互連接在一起；
圖13是本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片的一個(gè)實(shí)施方式的等角視圖14是以較大的比例繪制的本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片組件的一個(gè)替代性實(shí)施方式的一部分的等角視圖15是圖14中的所述部分的側(cè)視圖，其中覆蓋子組件定位于其上；
圖16A是以較小的比例繪制的本發(fā)明的渦輪機(jī)葉片的兩個(gè)配合節(jié)段的實(shí)施方式的側(cè)視圖，其中配合元件對齊以容納在孔中；
圖16B是圖16A的節(jié)段的側(cè)視圖，其中一些部分被剖切；
圖17是圖16A的其中一個(gè)節(jié)段的端視圖18A是以較小的比例繪制的本發(fā)明的節(jié)段的另一個(gè)實(shí)施方式的端視圖18B是適于與圖18A中的節(jié)段相配的節(jié)段的端視圖；以及
圖18C是定位成彼此接合的圖18A和圖18B的節(jié)段的橫截面圖。
具體實(shí)施方式
在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記在全文表示對應(yīng)的部件。首先參照圖1-3，9_12，13和 16A-18C來描述由附圖標(biāo)記20表示的根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的實(shí)施方式。正如在圖13中可以看出的，所述葉片20優(yōu)選地包括一個(gè)或者多個(gè)在其內(nèi)端M和外端沈之間延伸的節(jié)段22。正如將要描述的，每個(gè)節(jié)段優(yōu)選地包括多個(gè)分別沿著節(jié)段22的預(yù)先選定的長度延伸的纖維管觀。所述纖維管觀優(yōu)選地相互之間橫向間隔開從而在它們之間限定間隙 30(圖2，；3)。正如還會(huì)描述的，所述節(jié)段22優(yōu)選地還包括至少部分地由所述纖維管觀支撐的覆蓋子組件32。
需要理解的是，為了圖示的目的，在某些附圖中纖維管的尺寸被放大了。所述纖維管觀使用任何合適的材料以任何合適的方式形成。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，所述纖維管通過將碳纖維布包裹在基本是圓柱形的芯元件周圍、然后在對碳纖維布進(jìn)行處理(以任何合適的方式)從而可以保持其形狀之后將所述芯部件去除而形成。正如眾所周知的，所述碳纖維布包括碳纖維。每個(gè)纖維管觀限定了其中的孔四。需要理解的是所述碳纖維直徑相對較小，例如，在大概0. 005mm到大概0. OlOmm之間。
還應(yīng)理解的是，所述纖維管觀可以包括適于承受相當(dāng)大拉力的任何材料。所述纖維管觀可以包括例如凱夫拉爾纖維或者玻璃纖維或者任何其他的具有大體類似強(qiáng)度和其他屬性的材料。優(yōu)選地，每個(gè)纖維管觀基本沿著其定位于其中的節(jié)段22的整個(gè)長度延伸， 以提供相對結(jié)實(shí)的節(jié)段。為了形成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片20，所述節(jié)段22優(yōu)選地以預(yù)定布置方式端對端連接到一起，從而節(jié)段22的相應(yīng)的覆蓋子組件32配合以形成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片20 的基本平滑的表面21，這一點(diǎn)也會(huì)在下面描述。所述節(jié)段22以預(yù)定布置方式裝配構(gòu)成葉片20，所述葉片在安裝端23 (可連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子上)和外部末梢25之間延伸(圖 1)。
所述纖維管28被包括在支撐子組件35中。纖維管或者桿28之間的距離優(yōu)選地沿著葉片20的長度(圖2，3)變化。正如在圖2和圖3中可以看到的，在一個(gè)實(shí)施方式中， 每個(gè)間隙30基本由與纖維管觀接合的填料元件34填充，用于加強(qiáng)所述覆蓋子組件32。所述填料元件34可以是任何合適的一種或多種材料。所述填料元件34優(yōu)選地由相對低密度的材料構(gòu)成。例如，所述填料元件34可以是輕質(zhì)的木頭，用于加強(qiáng)所述節(jié)段的強(qiáng)度并提供撓性。但是，其他材料(例如會(huì)在下文加以描述的形成蜂窩陣列的用于增強(qiáng)強(qiáng)度的合適的復(fù)合材料或者合適的金屬)也可以用作填料元件。優(yōu)選地，所述填料元件至少部分地適于加強(qiáng)支撐子組件35的強(qiáng)度。
替代性地，所述間隙30可以是敞開的，也就是說，不填充任何填料元件。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述纖維管觀優(yōu)選地定位于下層31上。根據(jù)具體情況，所述纖維管觀和下層 31 一起可以被稱為“支撐子組件35” ；或者，所述纖維管觀、所述下層、所述填料元件34 — 起可以被稱為“支撐子組件35” ；所述支撐子組件35至少部分地支撐所述覆蓋子組件32。
所述覆蓋子組件32優(yōu)選地是任何合適的覆蓋材料，其可以根據(jù)葉片的整體設(shè)計(jì)而具有可接受的外表面拋光。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，葉片的表面(一旦裝配)需要相對平滑。所述覆蓋子組件32至少部分地由支撐子組件35支撐。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，所述覆蓋子組件包括與環(huán)氧樹脂結(jié)合使用(也即是說通過環(huán)氧樹脂而保持到一起)的碳纖維布層。碳纖維布的優(yōu)點(diǎn)在于它可以提供精確的邊緣，使得在風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中減少噪音。例如，在圖11中示出了多個(gè)碳纖維布層。
在一個(gè)實(shí)施方式中，支撐子組件35和覆蓋子組件32優(yōu)選地固定連接在一起。例如，如圖2和圖3中所示，其中支撐子組件35包括填充材料，而所述填充材料和纖維管觀固定連接到覆蓋子組件32上。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚將覆蓋子組件32固定到支撐子組件35上的各種方式，這里不需要更詳細(xì)地加以描述。
需要理解的是，在節(jié)段22的制造過程中，所述支撐子組件35優(yōu)選地由合適的結(jié)構(gòu)支撐(未示出)。在該實(shí)施方式中，形成支撐子組件35，當(dāng)所述結(jié)構(gòu)就位后將所述覆蓋子組件32定位于其上。在支撐子組件35和覆蓋子組件32形成之后，移除所述結(jié)構(gòu)。
工業(yè)實(shí)用性
在使用中，所述纖維管定位到所述結(jié)構(gòu)上，所述填料元件定位到纖維管之間的間隙中，從而形成支撐子組件35。所述覆蓋子組件32定位到支撐子組件35上獨(dú)立形成每個(gè)節(jié)段。所述節(jié)段22連接到一起形成葉片20。所述葉片20在其端部24A(圖1 通過任何合適的緊固裝置33連接到渦輪機(jī)組件的轉(zhuǎn)子(未示出)上。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述葉片20優(yōu)選地包括相互之間分別端對端相連的多個(gè)節(jié)段22。例如，如圖12所示，三節(jié)段(為了顯示清楚分別用22A、22B、22C表示)端對端連接到一起。(為了顯示清楚在圖12、13中省略了內(nèi)部元件。)正如可以在圖12和13中看出的，這些節(jié)段設(shè)計(jì)成以預(yù)定布置方式安裝到一起，也就是說，一個(gè)節(jié)段的第一預(yù)先選定端形成為與下一節(jié)段的第二預(yù)先選定端相配合。從轉(zhuǎn)子向外，每個(gè)節(jié)段的外端形成為與下一個(gè)外部節(jié)段相配合，直到到達(dá)最外邊的節(jié)段(也就是包括外部末梢25的節(jié)段)。例如，正如在圖12中可以看出的，端24C形成為安裝到端^B中，端24B形成為安裝到端^A中。
優(yōu)選地，將每個(gè)節(jié)段22A-22C推壓到一起(圖12)以形成葉片20 (圖13)。當(dāng)各節(jié)段被推壓到一起時(shí)，配合元件容納在相應(yīng)的孔或者芯中，這一點(diǎn)將在下文描述。例如，可以在圖12中的箭頭90表示的方向上推動(dòng)節(jié)段22C使得內(nèi)端14C與外端26B接合，端24C上的配合元件與端26B上的孔接合。類似地，可以在箭頭92所示的方向上推動(dòng)節(jié)段22A使得端26A與端24B接合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，可以通過各種方式組裝各節(jié)段。在各節(jié)段連接到一起后，如圖13中所示，各節(jié)段之間的接頭處的表面21上形成的接縫可以用各種合適的方式、使用任何合適的材料填充或者覆蓋。例如，可以使用合適的粘貼帶覆蓋表面上的接縫。
所述支撐子組件35和覆蓋子組件32優(yōu)選地在每個(gè)節(jié)段22中至少部分限定了內(nèi)腔38(圖16B、17)。優(yōu)選地，每個(gè)節(jié)段22還包括一個(gè)或者多個(gè)定位于內(nèi)腔38中的內(nèi)部框架40，用于至少部分地支撐覆蓋子組件32以及支撐子組件35。所述內(nèi)部框架40中優(yōu)選地包括多個(gè)框架纖維管42。所述框架纖維管42基本在每個(gè)節(jié)段22的內(nèi)端和外端之間延伸。 優(yōu)選地，選定的節(jié)段22分別與選定的配合節(jié)段22連接，從而將節(jié)段22以預(yù)定布置方式端對端連接在一起。
在一個(gè)實(shí)施方式中，選定的節(jié)段22還包括一個(gè)或多個(gè)安裝于每個(gè)選定節(jié)段22上的配合元件。每個(gè)配合元件44延伸超出每個(gè)所述選定節(jié)段22的第一預(yù)先選定端60。每個(gè)配合節(jié)段22在其第二預(yù)先選定端64中包括多個(gè)孔62。當(dāng)?shù)谝活A(yù)先選定端60與第二預(yù)先選定端64接合時(shí)，所述配合元件44可以相應(yīng)地容納在所述孔62中，用于將選定節(jié)段和配合節(jié)段22以預(yù)定布置方式連接到一起。
例如，在圖16A和圖16B中示出了所述節(jié)段22中的選定節(jié)段22L和節(jié)段22中的配合節(jié)段22R。所述配合元件44優(yōu)選地定位于節(jié)段22L中的纖維管28L中(圖16B)，使得配合元件44的暴露部分76延伸超出節(jié)段22L的第一預(yù)先選定端60。優(yōu)選地，每個(gè)配合元件44形成為容納在纖維管^L中(圖16B)，其未暴露部分78 (圖16B)保持在纖維管28L 中。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述未暴露部分78通過粘合劑(未示出)保持在纖維管^L中。 (需要理解的是，為了簡化圖示，在圖16B中只示出了一個(gè)纖維管28R和一個(gè)纖維管^L。)
優(yōu)選地，節(jié)段22L朝著節(jié)段22R移動(dòng)(也就是說，沿著圖16A中的箭頭“A”表示的方向)，直到暴露部分76完全插入纖維管^R中，第一和第二端60、64接合在一起。(需要理解的是，為了顯示清楚，在圖16A中只示出了纖維管^R的所述暴露部分76接合于其中的那部分。)替代性地，節(jié)段22R朝著節(jié)段22L移動(dòng)(也就是說，沿著圖16A中的箭頭“B” 表示的方向)，或者節(jié)段22R和22L相互朝著對方移動(dòng)，直到第一和第二端60、64接合在一起。
優(yōu)選地，在每個(gè)暴露部分76插入纖維管28R之前，所述暴露部分76用合適的粘合劑80(圖16B)覆蓋。所述粘合劑一旦固化則至少部分地將所述暴露部分76保持在纖維管 28R 中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，替代性地，所述配合元件44可以一部分定位于節(jié)段22L、22R中的一個(gè)上，且一部分定位于另一個(gè)上。
在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)選定節(jié)段包括多個(gè)安裝在每個(gè)選定節(jié)段的內(nèi)部框架40 中的框架配合元件66。每個(gè)框架配合元件66延伸超過每個(gè)選定節(jié)段22的第一預(yù)先選定端 60。每個(gè)配合節(jié)段22包括多個(gè)在其第二預(yù)先選定端64的框架孔68，當(dāng)?shù)谝活A(yù)先選定端60與第二預(yù)先選定端64接合時(shí)，所述框架配合元件66可以容納在所述框架孔68中，用于將選定節(jié)段和配合節(jié)段22以預(yù)定布置方式連接到一起。
在一個(gè)實(shí)施方式中，框架配合元件66從第一預(yù)先選定端60伸出，并且能夠容納在節(jié)段^R的框架孔68中。所述框架配合元件66安裝在內(nèi)部框架40L (圖16B、17)中?？蚣芸自趦?nèi)部框架40R(圖16B、17)中。優(yōu)選地，在所述框架配合元件66插入框架孔之前，在框架配合元件66上涂布粘合劑，使得所述框架配合元件66在粘合劑固化之后保持在框架孔68中。
優(yōu)選地，每個(gè)內(nèi)部框架40包括其中適于容納緊固件72的法蘭70。每個(gè)配合節(jié)段的每個(gè)內(nèi)部框架40包括其中適于容納緊固件72的配合法蘭74。當(dāng)?shù)谝活A(yù)先選定端60和第二預(yù)先選定端64接合時(shí)，所述法蘭70和配合法蘭74能夠通過緊固件72固定在一起，用于將節(jié)段22中的選定節(jié)段和配合節(jié)段以預(yù)定配置方式連接到一起。
在圖18A-18C中，示出了節(jié)段22Q和22P。在節(jié)段22P中，內(nèi)部框架40P包括法蘭 70P，其包括螺紋孔82，螺栓7 可以螺紋連接在螺紋孔82中。所述螺栓7 可旋轉(zhuǎn)地安裝在內(nèi)部框架40Q的法蘭70Q中。在端60P、64Q接合之后，所述螺栓72Q可螺紋接合在孔82P 中，然后擰緊，從而將端60P、64Q彼此接合。在實(shí)踐中，所述螺栓通過連接有延伸部的套筒扳手(未示出)以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式連接。
需要理解的是，在配合元件定位到端64Q的相應(yīng)的孔(未示出)中之前，所述配合元件44P上邊涂布有粘合劑80。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，當(dāng)配合元件由固化的粘合劑固定在孔中以及擰緊了所述緊固件72后，節(jié)段之間被緊固地連接在一起。
從前文可以看出本發(fā)明的節(jié)段可以是適合運(yùn)輸和在場地安裝的尺寸，這降低了運(yùn)輸和安裝的成本。
本發(fā)明的附加的實(shí)施方式在圖4-8、14、15中示出。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片120包括內(nèi)部框架140，用于至少部分地支撐節(jié)段122。正如在如圖4、6中可以看出的，所述內(nèi)部框架140優(yōu)選地設(shè)計(jì)成在全面加強(qiáng)所述葉片120的同時(shí)使得所述框架具有最小的重量。
需要理解的是，在制造每個(gè)節(jié)段122時(shí)，所述內(nèi)部框架140優(yōu)選地最先制造，所述支撐子組件135定位于所述內(nèi)部框架140上。所述覆蓋子組件132定位于所述支撐子組件上。所述內(nèi)部框架140保持在其位置以全面加強(qiáng)所述葉片120。所述內(nèi)部框架可以包括多個(gè)沿著葉片長度定位的離散元件，下文會(huì)加以描述。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，葉片220中的所述內(nèi)部框架240優(yōu)選地包括多個(gè)定位于其上的框架纖維管對2。優(yōu)選地，所述框架纖維管242基本與節(jié)段222中的纖維管2 對齊。
在該實(shí)施方式中，制造出所述內(nèi)部框架M0，支撐子組件235定位于所述內(nèi)部框架 240上。所述覆蓋子組件232定位于支撐子組件235上。
如圖9中可以看出，所述內(nèi)部框架140優(yōu)選地包括多個(gè)框架元件M3。(圖9中顯示的內(nèi)部框架是圖7中顯示的那個(gè)。)例如，為了顯示清楚，在圖9中標(biāo)示出了框架元件 M3A、243B、M3C和243D?？蚣芾w維管242定位于所述框架元件上，單獨(dú)的框架纖維管可以貫穿若干元件243延伸。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用了不同長度的框架纖維管，以適應(yīng)所述內(nèi)部框架將會(huì)定位于其中的節(jié)段。通過示例的方式，用M2X表示的框架纖維管僅從元件M3A 延伸到元件M3D，這是由于其靠近所述框架元件的外邊緣的位置。
所述框架纖維管242優(yōu)選地由任何合適的纖維以任何合適的方式制成。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，所述框架纖維管通過將碳纖維布包裹在大體圓柱形的芯元件周圍構(gòu)成。 但是，需要理解的是，所述框架纖維管242可以由例如凱夫拉爾纖維或者玻璃纖維的其他合適的材料制成。為了降低生產(chǎn)成本，所述纖維管2 和所述框架纖維管242優(yōu)選地具有大體相同的直徑和厚度。
支撐子組件235定位于內(nèi)部框架240上。需要理解的是，通過任何合適的手段將所述元件243鎖定就位，從而將框架元件M3固定到支撐子組件235上。支撐子組件235 優(yōu)選地包括通過任何合適的方式在纖維管觀上保持就位的板條元件236 (圖10)。隨后，覆蓋子組件232定位到支撐子組件235上。如圖11中所示，覆蓋子組件可以以多個(gè)層237A、 237B、237C的形式施加。僅為了圖示的目的在圖11中示出了多個(gè)層，需要理解的是，在從一端224到另一端2 施加了所有層之后就完成了節(jié)段220的制造。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，包括多個(gè)框架纖維管342的內(nèi)部框架340基本填充了節(jié)段 322的內(nèi)腔(圖8)。優(yōu)選地，為了支撐第二碳纖維344，所述框架纖維管342通過一個(gè)或者多個(gè)框架部件346相互之間以預(yù)定樣式定位。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過如下方式制造所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片首先提供一個(gè)或者多個(gè)內(nèi)部框架，其次，將纖維管按照預(yù)定樣式相互之間隔開地定位在支撐子組件上，所述支撐子組件至少部分地由內(nèi)部框架支撐。最后，在所述支撐子組件上定位一個(gè)或者多個(gè)覆蓋子組件。
在圖14、15中示出了本發(fā)明的支撐子組件435的另一個(gè)實(shí)施方式。纖維管4 相互間隔開，填料元件434定位于覆蓋子組件432(圖1 和下部層431之間。(為了顯示的目的在圖14中沒有示出覆蓋子組件432。)在圖14、15中可以看出，纖維管4 優(yōu)選地由填料元件434支撐，并同時(shí)由填料元件434分隔。特別地，填料元件434的較短的部分454 相應(yīng)地定位于下部層431和纖維管4 之間。此外，填料元件434的較長的部分456在覆蓋子組件432和下部層431之間延伸并定位于纖維管4 之間。如圖14、15中所示，所述纖維管4 基本由其相應(yīng)的軸線450限定。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述填料元件434優(yōu)選地包括矩陣形式的主體，其中多個(gè)細(xì)長孔451基本與纖維管4 的軸線450正交地定位。所述孔451優(yōu)選地大體上由其相應(yīng)的軸線452限定。
所述填料元件434優(yōu)選地由合適材料的板458制成，以形成基本薄片狀的結(jié)構(gòu)。所述板458優(yōu)選地以任何合適的方式連接在一起。例如，所述板458可以由凱夫拉爾材料制成，并且它們可以粘合在一起。
所述填料元件434在平行于軸線452的方向上具有顯著的強(qiáng)度和剛度，但是在上述方向的正交方向上，也就是說在平行于纖維管的軸線450的方向上相對具有柔性。所述填料元件的幾何形狀本質(zhì)上使得在平行于軸線452的方向上強(qiáng)度很高。由于渦輪機(jī)葉片所要受到的力，這些屬性是理想的。此外，借助填料元件434，相對來講可以更加容易形成更加復(fù)雜的節(jié)段形狀。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明可以采用多種形式，這些形式落入上述本發(fā)明的范圍之內(nèi)。上文的描述是示例性的，它們的范圍不應(yīng)當(dāng)被限制在上述優(yōu)選的實(shí)施方式中。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的節(jié)段，該細(xì)長的節(jié)段包括分別沿著所述節(jié)段的預(yù)先選定的長度延伸的多個(gè)纖維管；所述纖維管相互之間分別橫向間隔開，以在纖維管之間限定間隙；以及至少部分由所述纖維管支撐、且至少部分限定了內(nèi)腔的覆蓋子組件。
2.一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)段，這些節(jié)段以預(yù)定布置方式端對端連接到一起，從而所述節(jié)段的相應(yīng)的覆蓋子組件配合形成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的基本平滑的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中每個(gè)所述節(jié)段還包括定位于所述內(nèi)腔中的至少一個(gè)內(nèi)部框架，用于至少部分地支撐所述覆蓋子組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中每個(gè)所述內(nèi)部框架包括位于其內(nèi)的多個(gè)框架纖維管，所述框架纖維管基本在每個(gè)所述節(jié)段的內(nèi)端和外端之間延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中所述節(jié)段中的選定節(jié)段分別與所述節(jié)段中的選定配合節(jié)段配合，從而以預(yù)定布置方式將所述節(jié)段連接到一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中所述節(jié)段中的每個(gè)所述選定節(jié)段還包括多個(gè)安裝于其上的配合元件，每個(gè)所述配合元件延伸超出每個(gè)所述選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端；并且所述節(jié)段中的每個(gè)所述選定配合節(jié)段包括在其第二預(yù)先選定端中的多個(gè)孔，當(dāng)每個(gè)所述選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端與所述節(jié)段中的所述選定配合節(jié)段的第二預(yù)先選定端接合時(shí)，所述配合元件能夠容納在所述孔中，用于將所述節(jié)段中的所述選定節(jié)段和所述配合節(jié)段以預(yù)定布置方式連接到一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中每個(gè)所述選定節(jié)段還包括多個(gè)安裝在每個(gè)所述選定節(jié)段的所述內(nèi)部框架中的框架配合元件，每個(gè)所述框架配合元件延伸超過每個(gè)所述選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端；并且所述節(jié)段中的每個(gè)所述配合節(jié)段包括位于其內(nèi)部框架中的多個(gè)框架孔，當(dāng)所述選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端與所述節(jié)段中的所述配合節(jié)段的第二預(yù)先選定端接合時(shí)，所述框架配合元件能夠容納在所述框架孔中，用于將所述節(jié)段中的所述選定節(jié)段和所述配合節(jié)段以預(yù)定布置方式連接到一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中所述節(jié)段中的每個(gè)所述選定節(jié)段中的每個(gè)所述內(nèi)部框架包括適于在其內(nèi)容納緊固件的法蘭；所述節(jié)段中的每個(gè)所述配合節(jié)段中的每個(gè)所述內(nèi)部框架包括適于在其內(nèi)容納所述緊固件的配合法蘭；以及當(dāng)所述選定節(jié)段的第一預(yù)先選定端和所述節(jié)段中的所述配合節(jié)段的第二預(yù)先選定端接合時(shí)，所述法蘭和配合法蘭能夠通過緊固件固定在一起，用于將所述節(jié)段中的所述選定節(jié)段和所述配合節(jié)段以預(yù)定布置方式連接到一起。
9.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中每個(gè)所述間隙基本由填料元件填充，所述填料元件至少部分地適于加強(qiáng)包括所述纖維管和所述填料元件的支撐子組件，所述支撐子組件用于至少部分地支撐所述覆蓋子組件。
10.一種制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的節(jié)段的方法，包括(a)提供至少一個(gè)內(nèi)部框架；(b)將多個(gè)纖維管按照預(yù)定樣式相互之間間隔開地定位，使得所述纖維管至少部分地由所述至少一個(gè)內(nèi)部框架支撐，從而形成支撐子組件；以及(c)在所述支撐子組件上定位至少一個(gè)覆蓋子組件。 11. 一種制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法，包括(a)提供多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)段，每個(gè)所述節(jié)段與所述節(jié)段中的選定節(jié)段按照預(yù)定布置方式端對端安裝到一起，使得所述節(jié)段的相應(yīng)的覆蓋子組件配合構(gòu)成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的基本平滑的表面；以及(b)將所述節(jié)段以預(yù)定布置方式相互連接起來。
全文摘要
一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，包括多個(gè)節(jié)段，這些節(jié)段以預(yù)定布置方式端對端連接到一起，從而這些節(jié)段的相應(yīng)的覆蓋子組件配合構(gòu)成基本平滑的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面。每個(gè)節(jié)段包括多個(gè)分別沿著這些節(jié)段的預(yù)先選定的長度延伸的纖維管，所述纖維管相互之間橫向間隔開從而限定了它們之間的間隙。所述節(jié)段還包括至少部分由所述纖維管支撐的、至少部分限定了內(nèi)腔的覆蓋子組件。
文檔編號(hào)F03D1/00GK102483032SQ201080016387
公開日2012年5月30日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者K·瓦蘇德瓦, S·貝迪 申請人:極流制造股份有限公司