[發明專利]具有過渡形狀的用于分節段轉子葉片的梁結構

在審

• 申請號: 201880100190.0
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN113167211A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: S·J·哈斯;陳旭
• 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: 石宏宇;陳浩然

一種用于轉子葉片的翼梁組件，包括在第二端部與封閉的第一端部之間延伸的梁結構，該梁結構構造成用于聯接在轉子葉片的殼內。梁結構包括在展向方向上從第二端部延伸的接觸部分、在展向方向上從第一端部朝向接觸部分延伸的接頭部分以及在接觸部分和接頭部分之間的過渡區域。接觸部分包括一個或多個成形表面，該成形表面朝向轉子葉片的壓力側或吸力側的內表面中的至少一個取向，并且構造成遵循轉子葉片的壓力側或吸力側中的一個的外形。接頭部分包括在與(多個)成形表面相同的方向上取向的一個或多個線性表面。過渡區域將(多個)成形表面過渡到(多個)線性表面。

技術領域

本公開總體上涉及風力渦輪，并且更特別地涉及一種用于分節段轉子葉片的梁結構，該梁結構具有沿著轉子葉片的翼展的過渡橫截面形狀，以提高可制造性。

背景技術

風力被認為是目前可用的最清潔、對環境最友好的能源之一，并且在這方面，風力渦輪已得到越來越多的關注。現代的風力渦輪典型地包括塔架、發電機、齒輪箱、機艙以及具有帶有一個或多個轉子葉片的可旋轉轂的轉子。轉子葉片使用已知的翼型件原理來捕獲風的動能。轉子葉片將動能以旋轉能的形式傳送，以便使將轉子葉片聯接到齒輪箱或在未使用齒輪箱的情況下將轉子葉片直接地聯接到發電機的軸轉動。然后，發電機使機械能轉換成可部署到公用電網的電能。

轉子葉片大體上包括典型地使用模制過程來形成的吸力側殼和壓力側殼，吸力側殼和壓力側殼在沿著葉片的前緣和后緣的結合線處結合在一起。此外，壓力殼和吸力殼是相對輕量的，并且具有并非構造成承受在操作期間施加于轉子葉片上的彎曲力矩和其它載荷的結構性質(例如，剛度、抗屈曲性以及強度)。因此，為了提高轉子葉片的剛度、抗屈曲性以及強度，典型地使用接合殼半部的內壓力側表面和內吸力側表面的一個或多個結構構件(例如，相對的翼梁帽，在其之間構造有抗剪腹板)來增強主體殼。這樣的結構構件典型地成形(contour)為殼半部的內壓力側表面和內吸力側表面的形狀，以便在結構構件和各個殼半部之間形成牢固的結合。翼梁帽和/或抗剪腹板可由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的多種材料構成。

多種轉子葉片可被分成兩個或更多個節段，并被組裝以形成完整的轉子葉片。分節段轉子葉片的各個節段大體上包括吸力側殼和壓力側殼以及一個或多個結構構件。這樣的節段及其相應的構件典型地在節段之間的接頭處組裝。雖然將結構構件的形狀成形為壓力側殼半部和吸力側殼半部的形狀可在結構構件和殼之間產生合乎期望的結合，但是這樣的形狀對于旨在將葉片節段聯結在一起的結構構件的端部而言可能是不合乎期望的。更特別地，結構構件的彎曲輪廓可導致形成結構構件的端部的復合材料的分層。

因此，本公開針對一種用于風力渦輪的分節段轉子葉片的梁結構，該梁結構具有沿著轉子葉片的翼展的過渡橫截面形狀，以提高可制造性。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中得到部分闡述，或可根據描述而為顯然的，或可通過實踐本發明而了解。

在一個方面，本公開針對一種用于風力渦輪的轉子葉片的翼梁組件。翼梁組件包括在第二端部與封閉的第一端部之間延伸的梁結構。梁結構構造成用于聯接在轉子葉片的殼內。梁結構包括在展向方向上從第二端部延伸的接觸部分，并且包括朝向轉子葉片的壓力側或吸力側的內表面中的至少一個取向的一個或多個成形表面。此外，(多個)成形表面構造成遵循轉子葉片的壓力側或吸力側中的一個的外形。梁結構進一步包括在展向方向上從第一端部朝向接觸部分延伸的接頭部分。接頭部分包括在與(多個)成形表面相同的方向上取向的一個或多個線性表面。梁結構包括在接觸部分和接頭部分之間的過渡區域，該過渡區域將(多個)成形表面過渡到(多個)線性表面。

在一個實施例中，接觸部分可沿著梁結構的長度的50%或更少延伸。在一個這樣的實施例中，過渡區域可延伸梁結構的長度的約30%至約40%。

在另一實施例中，(多個)成形表面可包括第一曲率半徑，并且過渡區域可包括大于第一曲率半徑的第二曲率半徑。在額外的實施例中，過渡區域可包括布置在接觸部分和接頭部分之間的多個曲率半徑。此外，多個曲率半徑中的各個曲率半徑可在接觸部分和接頭部分之間增加。