[實用新型]用于風力機的轉子葉片

有效

• 申請號: 201320682513.6
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN203702453U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 方飆;S.H.奧爾森;林玟玲;S.克里什納墨菲;B.哈里達蘇;P.K.賈哈夫;S.達古馬蒂;S.蘇布拉馬尼安;S.R.芬;U.庫爾米;V.C.斯里尼瓦桑錢德拉塞卡蘭
• 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;嚴志軍

技術領域

本實用新型總體上涉及一種用于風力機的轉子葉片，確切地說，涉及一種拉緊織物轉子葉片。

背景技術

風能被視作目前可用的最清潔且最環保的能源，為此風力機越來越受關注。現代風力機通常包括塔筒、發電機、齒輪箱、機艙以及一個或多個轉子葉片。所述轉子葉片使用已知的翼片原理獲取風力中的動能。所述轉子葉片傳輸旋轉能形式的動能，以便旋轉將轉子葉片連接到齒輪箱的軸，或者如果未使用齒輪箱，直接旋轉發電機。發電機隨后將機械能轉換成電能，所述電能可以部署到電網上。

現代轉子葉片的構造通常包括表層或外殼部件、沿翼展方向延伸的翼梁帽，以及一個或多個抗剪腹板。所述外殼部件通常由多層纖維復合材料以及輕質芯材制成，形成轉子葉片的外部氣動翼型。所述翼梁帽通過并入在轉子葉片的兩個內側上沿轉子葉片翼展延伸的一個或多個結構元件來增加轉子葉片的強度。抗剪腹板是結構梁狀部件，所述部件在上下翼梁帽之間大體垂直延伸，并且在外表層之間延伸穿過轉子葉片的內部。

轉子葉片的大小、形狀和重量是有助于風力機能量效率的因素。增加轉子葉片大小能夠提高風力機的能量產量，而減少重量能夠進一步提高風力機的效率。此外，隨著轉子葉片大小的增大，需要額外注意轉子葉片的結構完整性。目前存在和正在開發的大型商用風力機能夠生成約1.5至約12.5兆瓦的電力。這些較大的風力機可以具有直徑大于90米的轉子葉片組件。此外，改進轉子葉片形狀有助于制造前掠式轉子葉片，所述轉子葉片從葉片底部至尖端具有大體弧形的輪廓，從而提供改進的空氣動力。因此，若增加轉子葉片大小、減小轉子葉片重量并增加轉子葉片強度，同時還改進轉子葉片的空氣動力，則有助于持續發展風力機技術，并將風能作為替代能源。

隨著風力機尤其是轉子葉片大小的增加，制造、運輸以及組裝風力機的成本也相應增加。必須在增加風力機大小的經濟優勢與這些因素之間做出權衡。例如，為提高硬度/重量比，當前的葉片結構需要在諸如翼梁帽等關鍵承載部件中使用較高硬度材料（例如，碳），以致風能生產的總體成本大幅增加。隨著葉片的寬度和長度增加，最大翼弦寬度和葉片長度上的運輸限制會開始限制葉片設計。傳統的葉片制造處理通常需要支出模具方面的高額前期設備成本和相關人力成本，尤其是外殼部件。

為降低具有轉子葉片的風力機的預成形、運輸和架設成本，一種已知的策略是以葉片段的方式制造轉子葉片。每個葉片段可以包括沿翼展方向延伸的翼梁帽和抗剪腹板的一部分，或者每個葉片段可以組裝到沿轉子葉片的整個翼展延伸的大型翼梁帽上。在將各個葉片段運輸到架設目的地之后，組裝葉片段。但是，當前葉片段的制造十分困難。例如，當前的制造和組裝技術具有以下問題：接合線控制、邊緣輪廓控制、多個葉片段的維修性、重量減少以及諸如沿翼展方向延伸的翼梁帽等較大部件的處理。

因此，所屬領域中需要改進轉子葉片以及用于為風力機組裝此類轉子葉片的方法。

實用新型內容

本實用新型的方面和優點在以下說明中部分描述，或者可以從說明書中顯而易見，或者可以通過實踐本實用新型而了解。

在一個實施例中，公開了一種用于風力機的轉子葉片。所述葉片包括從葉片根部向葉片尖端沿翼展方向延伸的內部支撐結構。所述內部支撐結構包括多個隔開的固定肋材，所述肋材大體上沿翼弦方向延伸。所述肋材大體上具有氣動葉片輪廓。多個翼弦向織物帶以拉緊狀態固定到所述肋材，其中所述織物帶限定所述轉子葉片的氣動外表層。

在多個實施例中，所述內部支撐結構可以包括任何形式的沿翼展方向延伸的加強或支撐元件，所述元件與所述肋材互連，從而為轉子葉片添加結構硬度和支撐。例如，在一個實施例中，沿翼展方向延伸的支撐元件可以包括多個條材構件，所述條材構件圍繞肋材的氣動輪廓周向隔開。所述條材構件可以在轉子葉片內彼此直接連接，例如通過桁架、支柱或其他支撐構件連接。在替代的實施例中，條材構件可以圍繞肋材的圓周隔開并且不彼此連接。

在進一步實施例中，所述內部支撐結構可以包括將相對的翼梁帽互連的抗剪腹板，其中所述肋材固定到所述翼梁帽。額外的翼展方向支撐元件還可以包括在此實施例中，其中所述肋材還連接到這些額外的元件。

在特定實施例中，所述支撐結構還可以包括前緣構件和后緣構件（例如，保護性或結構性帽構件），所述前緣構件和后緣構件分別沿所述轉子葉片的前緣和后緣互連所述肋材。

在另一個實施例中，所述支撐結構可以由桁架結構限定，所述桁架結構具有連接到翼展方向元件的翼弦方向元件，從而大體上限定密封槽骨架結構，其中所述翼弦方向元件限定所述肋材。所述拉緊織物連接到所述肋材，并且還可以連接到翼展方向元件。