[發明專利]制造風輪機葉片的方法

無效

• 申請號: 201110427764.5
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102734058A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 馬克·漢考克;安東·貝什;R·C·維爾霍夫;A·吉爾;K·格雷戈里
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F16B11/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;王小東

技術領域

本發明涉及制造風輪機轉子葉片的方法，并且具體地，涉及這樣一種方法，在這種方法中，轉子葉片包含附加腹板。

背景技術

圖1中示出了典型的水平軸風輪機。風輪機1包括塔架2、安裝在塔架2頂部的機艙3以及操作性地聯接到機艙3內的發電機5的轉子4。風輪機1將風的動能轉化為電能。除了發電機5之外，機艙3還容納將風能轉化為電能所需的各種部件以及操作并優化風輪機1的性能所需的各種部件。塔架2支撐機艙3、轉子4以及機艙3內的其他風輪機部件的負重。

轉子4包括中央輪轂6以及從該中央輪轂6徑向向外延伸的大致平面狀布置的三個細長轉子葉片7a、7b、7c。在操作中，葉片7a、7b、7c被構造成與經過的空氣流相互作用，以產生使得中央輪轂6繞其縱向軸線旋轉的升力。超過最小水平的風將啟動葉片4并允許葉片4在與風向大致垂直的平面內旋轉。這種旋轉被發電機5轉化為電功率，并且通常被供應到市政電網。

用于這種風輪機的已知轉子葉片包括中空翼梁，該中空翼梁用于將轉子葉片的負載傳遞到風輪機的輪轂。這種負載包括源自葉片的圓周運動的沿葉片長度引導的拉伸應力以及源自風的沿葉片厚度引導(即，從葉片的迎風側至背風側)的應力。此外，當葉片被引導離開豎直方向時，在葉片內沿大致翼展(或翼弦)方向(即，從旋轉的葉片的前緣引導至后緣)出現重力應力，并且當葉片是水平的時，重力應力最顯著。當前緣位于后緣之上時，這些應力是前緣的拉伸應力，而當前緣位于后緣之下時，這些應力是前緣中的壓縮應力。

最后，在大致垂直于葉片翼弦軸線的平面內，由于使得彎曲負載沿葉片的相對的拍打表面引導的風與葉片表面的相互作用，在葉片表面上產生空氣動力學負載。該負載使得在穩定的風負載下，迎風葉片表面通常被拉伸，而背風葉片表面通常被壓縮。

貫穿本說明書，術語“前緣”是指在葉片旋轉期間轉子葉片的碰撞空氣的那個邊緣，而術語“后緣”是指相反的邊緣。

翼梁通過將一定長度的纖維圍繞心軸卷繞而形成為單件整體結構。另選地，翼梁可由兩個或更多個(例如，四個)腹板形成，這些腹板被接合到一起以形成中空結構。為了減輕上述重力應力的問題，可將細長的附加腹板附接至翼梁，以便增加轉子葉片沿翼弦方向的剛度，且由此改善轉子葉片沿翼弦方向傳遞負載的能力。附加腹板的第一端附接至葉片的根端，即，將被附接至風輪機的輪轂的那一端。附加腹板在轉子葉片的后緣內遠離翼梁延伸，并且最優地被設置在翼弦方向，以便提高轉子葉片沿翼弦方向的剛度，并通過降低迎風和背風面板的有效跨度來提供防止迎風面板和背風面板躍動的支撐。

細長的附加腹板還可用于增加轉子葉片沿其縱向軸線的剛度。

翼梁或翼梁的每個獨立腹板通常通過圍繞心軸卷繞玻璃纖維或其它纖維而制成。出現的一個問題在于，如何制造具有允許供附加腹板以期望角度附接的外表面的翼梁。這不僅需要附加表面相對于翼梁的縱向軸線具有期望取向，而且需要附加表面具有足夠大的面積以當所述附加腹板經受上述嚴酷應力時防止附加腹板在使用中脫離翼梁。

可以通過復雜的卷繞操作在翼梁上形成期望表面，這種復雜的卷繞操作包括：在卷繞工藝期間，插設一個或更多個合適的成形裝置，使得后續的纏繞形成具有期望構造的表面。

然而，這種工藝是耗時的，因為必須中斷卷繞操作以允許成形裝置被插設。此外，使用卷繞工藝來形成一些表面(例如，凹形表面)是不容易的。

因此，期望提供一種能克服或至少減輕上述缺陷的制造風輪機葉片的方法。

發明內容

根據本發明，提供了一種制造風輪機葉片的方法，該方法包括以下步驟：設置翼梁；在所述翼梁的外表面上形成凹部；以及，將細長腹板的一端附接至所述翼梁的所述凹部內。

所述翼梁優選是葉片的主要承載構件，這樣的翼梁具有隨后被附接至風輪機轉子的輪轂的根端。優選地，在靠近根端的位置，即，位于所述根端直至與所述根端相距對應于例如翼梁長度的2％的距離之間，該翼梁具有圓形截面，以用于產生與所述輪轂接合的接合部。優選地，隨著與所述根端相距的距離增加，在過渡區域，圓形截面逐漸變為大致矩形截面，并且過渡區域的長度可以是例如葉片長度的20％。在本文中，翼梁的具有圓形截面以及所述過渡區域的部分被稱為根端部。根端部的長度可以是翼梁長度的2％至50％，優選5％至40％，更優選10％至30％，甚至更優選15％至25％。根端部可以作為與翼梁的其余部分分離的部件(該其余部分可以在后續階段被附接至所述根端部)來提供，或者，所述根端部可以被提供成已經被附接至翼梁的其余部分或者與該其余部分一體形成。