[發明專利]由不相似材料構成的風力渦輪轉子葉片連結部

在審

• 申請號: 201880099216.4
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN112912616A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: A·里亞希;A·M·羅德維爾
• 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: 吳俊;萬欣

一種用于風力渦輪的轉子葉片，其包括從弦向連結部在相反的方向上延伸的第一葉片節段和第二葉片節段。第一葉片節段和第二葉片節段中的每個包括限定翼型表面的至少一個殼體部件。轉子葉片還包括一個或多個銷連結件，用于在弦向連結部處連接第一葉片節段和第二葉片節段。(多個)銷連結件包括接收在(多個)銷連結槽內的一個或多個銷連結管。(多個)銷連結槽裝固在負載軸承座內。此外，空隙限定在(多個)銷連結槽與負載軸承座之間。此外，轉子葉片包括墊片，該墊片在(多個)銷連結槽與負載軸承座之間的空隙內，以便將(多個)銷連結槽固持在負載軸承座內。此外，墊片由液體材料構成，該液體材料在傾倒到空隙中之后變硬。

技術領域

本公開大體上涉及風力渦輪，并且更具體而言，涉及由不相似材料構成的風力渦輪轉子葉片連結部，該不相似材料具有適合的熱膨脹系數。

背景技術

風力被認為是目前可用的最清潔、最環保的能源之一，并且風力渦輪在這方面獲得增加的關注。現代風力渦輪典型地包括塔架、發生器、齒輪箱、機艙，以及轉子，該轉子具有可旋轉轂，該可旋轉轂具有一個或多個轉子葉片。轉子葉片使用已知的翼型原理來捕獲風的動能。轉子葉片以旋轉能的形式傳遞動能，以便使軸轉動，該軸將轉子葉片聯接于齒輪箱，或者如果不使用齒輪箱，則直接地聯接于發生器。發生器接著將機械能轉換為可部署至公用電網的電能。

轉子葉片大體上包括典型地使用模制過程形成的吸入側殼體和壓力側殼體，它們在沿著葉片的前緣和后緣的聯結線處聯結在一起。此外，壓力殼體和吸入殼體為相對輕質的，并且具有結構特性(例如，剛度、抗屈曲性以及強度)，該結構特性不構造成耐受在操作期間施加在轉子葉片上的彎矩和其它負載。因此，為了增加轉子葉片的剛度、抗屈曲性以及強度，本體殼體典型地使用一個或多個結構構件(例如，具有構造在其間的抗剪腹板的相對的翼梁帽)來增強，該一個或多個結構構件接合殼體半部的內壓力側表面和內吸入側表面。翼梁帽和/或抗剪腹板可由各種材料構成，包括但不限于玻璃纖維層壓復合物和/或碳纖維層壓復合物。

此外，在風力渦輪在大小上繼續增大時，轉子葉片也在大小上繼續增大。就此而言，現代轉子葉片可以以在一個或多個連結部處連結在一起的節段構成。此外，某些連結的轉子葉片可在連結部處利用銷，以將負載從葉片末端轉移至葉片根部。此外，來自銷的反作用經由一個或多個襯套在連結地點處轉移至各個軸承座。時常地，軸承座可由聚合物復合物構成，而接收銷的軸承座內的襯套大體上由金屬構成。

在某些情況下，風力渦輪的轉子葉片需要設計成耐受寬范圍的溫度(例如，從大約-40攝氏度(°C)到大約60°C)。在此類情況下，轉子葉片連結部中的不相似材料可引起熱感應應力和/或在構件之間維持所需間隙的問題。更具體而言，在不相似材料之間的不同熱膨脹系數可損害連結部的結構完整性。

因此，本公開涉及解決前述問題的、用于連結轉子葉片中的不相似材料的方法。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發明的實踐學習。

在一個方面，本公開涉及一種用于風力渦輪的轉子葉片。轉子葉片包括第一葉片節段和第二葉片節段，它們從弦向連結部在相反的方向上延伸。第一葉片節段和第二葉片節段中的每個包括限定翼型表面的至少一個殼體部件。轉子葉片還包括一個或多個銷連結件，用于在弦向連結部處連接第一葉片節段和第二葉片節段。(多個)銷連結件包括接收在(多個)銷連結槽內的一個或多個銷連結管。此外，(多個)銷連結槽裝固在負載軸承座內。此外，(多個)銷連結槽由具有第一熱膨脹系數的第一材料構成，而負載軸承座由具有第二熱膨脹系數的第二材料構成。此外，第一熱膨脹系數和第二熱膨脹系數為大致上相等的，以便在風力渦輪的操作溫度變化期間維持一個或多個銷連結槽與負載軸承座之間的接觸(諸如例如，過盈配合)。

在一個實施例中，第一材料可為金屬材料，并且第二材料可為復合材料。在另一實施例中，(多個)銷連結槽可為襯套。在又一實施例中，風力渦輪的操作溫度變化可包括范圍從大約-40攝氏度(℃)到大約60℃的溫度變化。