[發明專利]風力渦輪機葉片加強件

無效

• 申請號: 200810179643.1
• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101446263A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: A·K·帕瓦;維爾弗里德A·A·W·
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;曹 若

技術領域

[0001]文中所述的主題大體涉及帶有由主翼梁(spar)構成的特殊葉片結構的流體反作用表面，且更具體地涉及帶有桁條的風力渦輪機葉片翼梁。

背景技術

[0002]風力渦輪機是一種用于將風的動能轉換成機械能的機器。如果該機械能由機械直接使用如用于抽水或者磨麥，則該風力渦輪機可稱為風車。類似地，如果該機械能進一步地轉變成電能，則該渦輪機可稱為風力發電機或者風能裝置。

[0003]風力渦輪機采用一個或多個＂葉片＂形式的翼型件，以產生升力并從氣流中俘獲隨后將傳給轉子的動量。各葉片通常在其＂根部＂端緊固，然后沿徑向向外橫越至自由的＂末梢＂端。葉片的前面或＂前緣＂連接葉片最初接觸到空氣的最前點。葉片的背面或者＂后緣＂為已由前緣隔開的氣流在經過葉片的吸入表面和壓力表面后又重新聚合的地方。＂翼弦線＂沿著典型的氣流經過葉片的方向連接葉片的前緣和后緣。該翼弦線的長度簡單地為＂弦長＂。

[0004]風力渦輪機通常根據葉片繞其轉動的垂直軸線或者水平軸線葉片來分類。圖1中示意性地顯示了一種所謂的＂水平軸線式風力發電機＂，并且該發電機可以從美國喬治亞州亞特蘭大市的GE能源公司獲得。這種用于風力渦輪機2的具體構造包括支承傳動系統6的塔架4，該傳動系統6帶有轉子8，該轉子8由稱為＂短艙(nacelle)＂的防護外殼所覆蓋。葉片10位于短艙外部布置在轉子8的一端以便驅動齒輪箱12，該齒輪箱12連同控制系統16一起連接到位于傳動系統6另一端的發電機上。

[0005]如圖2中用于葉片10的截面顯示，風力渦輪機的葉片通常構造成具有一個或多個＂桁條＂部件20，其在殼體30內沿著翼展方向延伸以便承載葉片上的大部分重量和空氣動力。桁條20通常構造為具有稱為＂抗剪腹板＂的腹板22的工型梁，該腹板22延伸在稱為＂帽＂或者＂翼梁帽＂的兩個翼緣(flange)24之間。然而，其它的翼梁結構也可以采用，包括但不限于＂C型梁＂、＂L型梁＂、＂T型梁＂、＂X型梁＂、＂K型梁＂和/或盒型梁。翼梁帽24通常緊固在殼體30的內表面上，該殼體30形成葉片的吸入表面和壓力表面。在這些構造中，翼梁帽24形成殼體30內表面的一部分。翼梁20也可不采用帽24和/或腹板22可與葉片10的其它部分包括殼體30整體地構成。

[0006]新型風力渦輪機葉片10已變得如此之大以至于即使采用上述的結構特征，它們在應力小于構建它們的材料的極限強度時仍然會遭受彎曲(buckling)破壞。例如，當葉片10的豎直長度超過某一臨界高度時會產生所謂的＂自我彎曲＂，而對于突然地施加到葉片上然后再釋放開的較小負荷會產生＂動態彎曲＂。眾所皆知，在不增加柱狀結構的重量的情況下，通過將該結構中的材料盡可能根據其截面的主軸來分布以提高其慣性力矩，通常可提高該柱狀結構的彎曲抗力。然而，葉片10的外形受制于空氣動力學方面而非結構上的考慮。此外，當前用于風力渦輪機葉片10的制造技術通常還需要芯體，在該芯體上可覆蓋外皮材料以形成翼型件的輪廓。而且，由于葉片10的表面面積很大，故即使在總體外皮厚度上的輕微增加都會導致葉片10在重量上不合需要的增加。

發明內容

本文通過在各種實施例中提供用于風力渦輪機的包含殼體的葉片；用于支承殼體的翼梁部件；以及緊固至殼體的內表面以便提高葉片彎曲抗力的加強件來解決這類常規方法的這些和其它方面。

附圖說明

[0007]本技術發明的各個方面將參照下列附圖進行說明，這些附圖不必要按比例繪制，但采用相同的標號來指定各個視圖中的對應部分。

[0008]圖1是常規風力渦輪機的示意性側視圖。

[0009]圖2是圖1中葉片沿著弦向截面線II-II所截取的示意性截面圖。

[0010]圖3是另一風力渦輪機葉片的示意性截面圖。

[0011]圖4是沿著圖3所示的弦向截面線IV-IV所截取的葉片的示意性局部截面圖。

[0012]圖5是圖3中所示葉片的局部放大截面圖。

[0013]圖6是風力渦輪機葉片的示意性局部正視圖。

[0014]圖7是風力渦輪機葉片的另一示意性局部正視圖。

[0015]圖8是風力渦輪機葉片的又一示意性局部正視圖。

[0016]圖9是葉片沿著圖3中所示弦向截面線IX-IX所截取的示意性局部截面圖。

具體實施方式