[發明專利]用于風力渦輪機轉子葉片的翼梁組件

有效

• 申請號: 201110434387.8
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102562435A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: E·L·貝爾;J·利文斯頓;M·G·根;B·S·蓋伯
• 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: 周心志;楊炯

技術領域

本發明總體涉及風力渦輪機，并且更具體地，涉及用于風力渦輪機轉子葉片的翼梁組件。

背景技術

風能被認為是目前可獲得的最清潔、最具環境友善性的能源之一，并且風力渦輪機在這方面已不斷獲得關注。現代的風力渦輪機典型地包括塔架、發電機、齒輪箱、機艙以及一個或多個轉子葉片。轉子葉片利用已知的翼型原理捕獲風的動能并且對旋轉能量形式的動能進行傳遞以使軸轉動，該軸將轉子葉片聯接至齒輪箱，或者如果未使用齒輪箱，則將轉子葉片直接聯接至發電機。發電機接著將機械能轉化為可以配置于公用電網的電能。

傳統的轉子葉片典型地包括由兩個半部殼體形成的殼體，兩個半部殼體沿轉子葉片的相應邊緣聯接在一起。半部殼體是(并且因此殼體是)重量相對較輕的且不具有充足的結構特性(例如剛度和強度)以承受在運行過程中施加在轉子葉片上的彎曲力矩和其它負載。因此，典型地使用翼梁組件對殼體進行加強，翼梁組件包括一對相對的翼梁緣條(spar?cap)和在相對的翼梁緣條之間垂直地延伸的抗剪腹板。這種傳統的翼梁構造總體為轉子葉片提供了相對較高的、恒定的剛度。

為了保證風能始終是可行的能源，通過對風力渦輪機轉子葉片的尺寸、形狀和構造進行改型在改進風力渦輪機的整體性能方面作出了努力。一種這樣的改型是對轉子葉片進行氣動彈性調整，從而利用風力渦輪機運行過程中在轉子葉片上出現的彎折和/或扭曲。但是，為了完全利用這些優點，經過氣動彈性調整的轉子葉片總體需要這樣的支承結構：該支承結構能夠消除作用在葉片上的氣動負載。不幸的是，傳統的翼梁組件在提供適應這些負載所需的適當的負載緩解方面是較差的。

因此，需要這樣一種翼梁組件：該翼梁組件能夠提供對轉子葉片進行氣動彈性調整所需的更大的負載緩解。

發明內容

本發明的各個方面以及優點將會在下文的說明書中進行部分闡述，或者是通過說明書可以顯而易見的，或者是可以通過實施本發明而學到。

在一個方面中，本發明公開一種用于風力渦輪機的轉子葉片的翼梁組件。該翼梁組件可以總體包括第一翼梁緣條和第二翼梁緣條，第二翼梁緣條與第一翼梁緣條間隔開，使得橫截面積直接限定在第一翼梁緣條與第二翼梁緣條之間。此外，該翼梁組件可以包括腹板，該腹板具有設置成鄰近第一翼梁緣條的第一端和設置成鄰近第二翼梁緣條的第二端。該腹板可以構造成使得腹板的內表面的至少一部分設置在橫截面積的外側。

在另一個方面中，本發明公開一種用于風力渦輪機的轉子葉片的翼梁組件。該翼梁組件可以總體包括第一翼梁緣條和第二翼梁緣條，第二翼梁緣條與第一翼梁緣條間隔開。此外，該翼梁組件可以包括鉸接的腹板，該鉸接的腹板具有設置成鄰近所述第一翼梁緣條的第一端和設置成鄰近所述第二翼梁緣條的第二端。

在又一個實施例中，本發明公開一種用于風力渦輪機的轉子葉片。該轉子葉片通常包括殼體，該殼體包括第一內部表面和設置成與第一內部表面相對的第二內部表面。該轉子葉片還可以包括翼梁組件，該翼梁組件具有第一翼梁緣條和第二翼梁緣條，第二翼梁緣條與第一翼梁緣條間隔開，使得橫截面積直接限定在第一翼梁緣條與第二翼梁緣條之間。此外，該翼梁組件可以包括腹板，該腹板具有設置成鄰近第一翼梁緣條的第一端和設置成鄰近第二翼梁緣條的第二端。該腹板可以構造成使得腹板的內表面的至少一部分設置在橫截面積的外側。所述腹板包括構造成沿所述轉子葉片的前緣的方向向外延伸的第一腹板和構造成沿所述轉子葉片的后緣的方向向外延伸的第二腹板，所述第一腹板和所述第二腹板中的每一個的內表面都設置在所述橫截面積的外側。

所述第一腹板和所述第二腹板各自包括至少一個附屬翼梁緣條。

所述至少一個附屬翼梁緣條基本垂直于所述第一翼梁緣條和所述第二翼梁緣條進行定向。所述第一腹板和所述第二腹板各自包括在所述第一端與所述至少一個附屬翼梁緣條之間延伸的第一弧形段和在所述至少一個附屬翼梁緣條與所述第二端之間延伸的第二弧形段。

所述第一腹板和所述第二腹板自所述第一翼梁緣條和所述第二翼梁緣條延伸，使得所述翼梁組件限定了大致橢圓形的橫截面形狀。

所述翼梁組件沿所述轉子葉片的翼展在過渡點由所述大致橢圓形的橫截面形狀過渡成大致半橢圓形的橫截面形狀。

參照下文的說明書以及所附權利要求，本發明的這些和其它的特征、方面以及優點將得到更好地理解。結合在本說明書中并且構成本說明書一部分的附圖顯示了本發明的實施例并且與說明書一起用于對本發明的原理進行解釋。

附圖說明