[發明專利]用于分段式風力渦輪機轉子葉片的連接接頭和相關方法

在審

• 申請號: 201780085901.7
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN110268155A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 安東·貝什
• 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
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東;黃綸偉

一種風力渦輪機葉片包括被配置為在接合界面處聯接在一起的第一葉片分段和第二葉片分段。葉片還包括用于將第一葉片分段和第二葉片分段聯接在一起的連接接頭。連接接頭包括在第一葉片界面和第二葉片界面處集成在第一葉片分段和第二葉片分段中的多個連接元件。連接接頭還包括用于進行連接的插銷和緊固件。還公開了制造風力渦輪機葉片分段的方法和由這些分段制造的風力渦輪機葉片。

技術領域

本發明總體上涉及風力渦輪機，并且更具體地，涉及用于將分段式風力渦輪機轉子葉片的相鄰分段連接的改進連接接頭以及形成具有用于將轉子葉片的分段連接在一起的改進連接接頭的分段式風力渦輪機轉子葉片的方法。

背景技術

風力渦輪機用于使用可再生資源產生電能，而不用燃燒化石燃料。通常，風力渦輪機將來自風的動能轉換成電能。水平軸風力渦輪機包括：塔架；機艙，其位于塔架的頂點處；以及轉子，其具有中心輪轂和多個葉片，葉片聯接到輪轂并且從輪轂向外延伸。轉子被支撐在從機艙延伸的軸上，該軸要么直接要么間接地與被容納在機艙內的發電機操作性地聯接。因此，當風迫使葉片旋轉時，發電機產生電能。

傳統的風力渦輪機葉片包括圍繞內部結構支撐件設置的外殼。外殼通常包括上半殼和下半殼，上半殼和下半殼的對應邊緣配合在一起，以限定空氣動力學橫截面輪廓。外殼可被適當地成形，以便提供風力渦輪機葉片的空氣動力學外貌。在傳統的過程中，上半殼和下半殼被設置為一件式結構，該一件式結構可例如在成型過程中形成。可包括一個或更多個翼梁的內部結構支撐件通常設置在上半殼和下半殼之間的空腔中，并且在所述葉片的縱向方向上延伸。翼梁為葉片提供強度和剛度，使得葉片能承受在風力渦輪機運行期間施加的負荷。翼梁通常包括與上殼和下殼關聯的翼梁蓋板和在與上殼和下殼關聯的翼梁蓋板之間跨越的一個或更多個翼梁腹板。舉例來說，翼梁可包括盒形管狀元件，該盒形管狀元件具有與上殼和下殼接合的翼梁蓋板以及在翼梁蓋板間延伸的兩個翼梁腹板。另選地，翼梁蓋板可被集成在上殼和下殼的組成物中，使得翼梁蓋板形成葉片的外表面的一部分。然后，一個或更多個翼梁腹板在集成的翼梁蓋板之間延伸，以為葉片提供結構支撐。

近年來，風能已成為一種更具吸引力的替代能源，并且風力渦輪機、風力發電場等的數量在陸地和海上都已顯著增加。另外，風力渦輪機的尺寸也顯著增加，現代風力渦輪機葉片的長度在50米至80米之間延伸，并且預計將來有進一步增加。風力渦輪機葉片中增加的長度為風力渦輪機設計者和制造商引入了多種令人關注的設計考慮因素。例如，包括物理空間以及葉片制造設備(例如，模具、起重機和其他操縱設備)的生產設施必須適應增大的葉片尺寸。另外，隨著葉片長度不斷增加，這種大葉片的物流和運輸變得越來越困難。最后，大型風力渦輪機葉片的生產、操縱和運輸與大量挑戰和高成本關聯，該大量挑戰和高成本可對可制造的風力渦輪機葉片的長度帶來實際限制。

解決這些問題的一種方法是提供具有兩個或更多個分段的風力渦輪機葉片，這些分段隨后聯接在一起，以形成完整的風力渦輪機葉片。在這種方法中，每個葉片分段都可包括外殼和內翼梁。然后，將葉片分段聚集在接合界面處并且將葉片分段固定在一起以形成完整的葉片。然而，接合界面必須被設計成具有必要的強度，以便能夠將跨接頭的負荷和力矩從一個葉片分段安全地傳遞到下一個。一種設計提供源自葉片分段界面中的一者或二者的一個或更多個翼梁延伸部分，所述葉片分段界面能插入另一葉片分段界面處的相應翼梁接收器中。然后，可將這些元件結合或以其他方式聯接在一起，以形成葉片分段之間的連接接頭。另一種設計包括在接合界面處的用于在葉片分段之間提供確定聯接的多個連接器。然而，為了承受例如沿著葉片的中跨作用的負荷，連接器可以是多個且相當大的，使得在接合界面處的葉片材料(負荷必須通過所述葉片材料傳遞到連接器)的量大幅降低，并且提高了使葉片的結構完整性有損的可能性。

雖然用于分段式葉片設計的當前連接接頭足以實現其預計目的，但是制造商不斷努力提供用于聯接風力渦輪機葉片分段的連接接頭，連接接頭以成本有效方式適應跨接合界面的增大的負荷，而沒有犧牲接頭區域中的葉片的結構完整性。

發明內容