[發明專利]具有改進的后緣結合的風力渦輪葉片

有效

• 申請號: 201110284215.7
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102400846A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: K·V·勞
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本發明大體上涉及風力渦輪的領域，并且更具體地涉及沿后緣結合線具有改進的結合構造的渦輪葉片。

背景技術

渦輪葉片是用于將風能轉化成電能的風力渦輪的主要元件。葉片具有翼型的橫截面輪廓，使得在操作期間，空氣在葉片上流動，從而在側面之間產生壓力差。因此，從壓力側朝吸入側引導的升力作用于葉片。升力在主轉子軸上產生扭矩，該主轉子軸通過齒輪連接至用于產生電的發電機。

渦輪葉片通常由在沿葉片的后緣和前緣的結合線處結合到一起的上(吸入側)殼和下(壓力側)殼組成。結合線通常通過沿在殼部件之間具有最小設計結合寬度的結合線涂覆合適的結合膠或化合物而形成。這些結合線尤其在葉片的后緣處是葉片的關鍵設計約束。相當數量的渦輪葉片領域故障與結合線相關，其中后緣故障最普遍。沿操作的渦輪葉片的后緣的結合線的分離可導致對風力渦輪的災難性故障和損壞。

另外，后緣結合過程為挑戰性并且費時的任務。涂覆結合膠以獲得需要的結合厚度和寬度是困難的。后緣的去除過量的結合膠、修整加強材料等的結合后修整為費時的且昂貴的精加工操作。即使在修整過程之后，在葉片現場就緒之前也常常需要進行隨后的后緣修理/修正。

傳統的后緣結合構造還對現場的侵蝕高度敏感，這導致成本高的并且昂貴的現場修理。

美國專利申請公布No.2007/0025858建議提供一種后緣帽，其用于安置在風力渦輪葉片的設計后緣上，以便減少在后緣處產生的噪聲。帽具有構造以便完全地延伸超過葉片的原始后緣，并且相比于原始后緣限定減小的后緣厚度。帽是柔性的，并設計成符合各種不同尺寸和形狀的渦輪葉片。盡管該后緣帽可提供減小的噪聲的益處，但其不處理以上討論的后緣結構結合問題。

因此，本行業受益于一種改進的結合構造，其具有成本效率、時間效率、并且尤其地沿風力渦輪葉片的后緣產生改進的結構結合。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下的說明中部分地提出，或者可從說明顯而易見，或者可通過本發明的實踐而知曉。

根據本發明的方面，提供具有前緣和后緣的風力渦輪。葉片包括上殼部件和下殼部件，其中殼部件中的每個具有在葉片的前緣處結合的前向緣和后向緣。提供剛性結合帽，其預成形為設計尺寸和形狀，以便限定葉片的后緣的至少一部分。結合帽包括相反定向的支腿部件，其結合至殼部件的相應后向緣，以便與上殼部件和下殼部件基本上齊平。結合帽從殼部件延伸，并限定葉片的縱向延伸后緣的至少一部分。結合帽限定外部結合橋，其為在相應的后向緣處、在上殼部件和下殼部件之間的主密封。

在特定實施例中，葉片還可包括設置在上殼部件和下殼部件的后向緣之間的內部緩沖墊。該構件主要用于防止殼部件沿后向緣的沖擊(“碰撞”)。緩沖墊可以是諸如橡膠狀材料的可壓縮的彈性部件，或者在替代實施例中可以是諸如固化結合膠的剛性材料。對于結合膠實施例，結合膠還提供在殼部件的后向緣之間的輔助結合，并且還可延伸超出后向緣并至少部分地填充結合帽。

結合帽可以以各種方式附連至殼部件。在特定實施例中，殼部件的后向緣包括厚度減小的槽口，其中結合帽的支腿例如利用結合膠沿后向緣固定在槽口中。槽口構造可限定在結構加強部件中，該結構加強部件限定殼部件的后向緣。

結合帽可具有在本發明的范圍和精神內的各種形狀和構造。在特定實施例中，結合帽是諸如V形、C形、U形等的具有開口端和封閉頂點的連續結構部件。結合帽預成形為具有為相應的渦輪葉片提供設計的后緣輪廓的尺寸和形狀。

在渦輪葉片包括多個葉片區段的實施例中，結合帽可以是為所有葉片區段所共有并橋接所有葉片區段的單個部件。在替代實施例中，單獨的葉片區段可包括沿該單獨葉片區段的一部分的相應結合帽以及設置在相鄰葉片區段之間的橋接結合帽。

本發明還包括具有配置有在此描述的獨特結合線構造的一個或多個渦輪葉片的風力渦輪。

本發明的這些及其它的特征、方面和優點將參考以下的說明書和所附權利要求變得更好理解。結合在該說明書中并構成該說明書的一部分的附圖圖示本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。

附圖說明

在參考附圖的說明書中提出對于本領域技術人員的本發明的完整并且可實施的公開，包括其最佳模式，其中：

圖1是傳統的風力渦輪的透視圖；

圖2是傳統的風力渦輪葉片的實施例的透視圖；

圖3是根據本發明的方面的示例性風力渦輪葉片的剖視圖；

圖4是后緣結合構造的放大剖視構件圖；

圖5是后緣結合構造的特定實施例的放大剖視圖；