[發明專利]用于接合式風力渦輪轉子葉片的翼梁構造

在審

• 申請號: 201980071386.6
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN113056602A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: T·默茨霍伊澤;M·奧布里安;R·庫馬;S·斯特芬森
• 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;楊忠

一種接合式風力渦輪轉子葉片(28)包括從弦向接合部(34)沿相反方向延伸的第一葉片節段(30)和第二葉片節段(32)。梁結構(40)從第一葉片節段(30)展向地延伸到形成于第二葉片節段(32)中的接納區段(60)中。接納區段包括相反的翼梁帽(68,70)和相反的互連腹板(72)。翼梁帽(68,70)沿著接納區段(60)具有恒定厚度(74)，其中，翼梁帽(68,70)與梁結構(40)重疊，并且沿著接納區段(60)由材料或材料組合形成，以產生翼梁帽(68,70)沿著接納區段(60)的期望的剛度。腹板(72)具有鄰近于葉片節段(30,32)之間的弦向接合部(34)的減少的量的傳導性材料(82)。

技術領域

本主題總體上涉及風力渦輪轉子葉片，并且更特別地涉及接合式葉片的節段之間的翼梁構造。

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。現代風力渦輪典型地包括塔架、發電機、齒輪箱、機艙以及一個或多個轉子葉片。轉子葉片使用已知的翼型件原理來捕獲來自風的動能，并且通過旋轉能傳送動能，以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。

風力渦輪轉子葉片大體上包括由復合層壓材料的兩個殼半部形成的主體殼。殼半部大體上使用模制過程來制造并且然后沿著轉子葉片的對應的端部聯接在一起。大體上，主體殼是相對輕量的，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負荷的結構性質(例如，剛度、抗屈曲性以及強度)。

近年來，用于風力發電的風力渦輪已在尺寸上增大，以實現在發電效率上的改進并且增大發電量。連同用于風力發電的風力渦輪的尺寸上的增大一起，風力渦輪轉子葉片也已在尺寸上顯著地增大(例如，在長度上高達55米)，從而造成在一體制造葉片以及將葉片輸送并且運輸到某一地點的方面的困難。

在這方面，本行業正開發分區段的風力渦輪轉子葉片，其中，制造單獨的葉片節段并且將其運輸到某一地點，以用于組裝成完整的葉片(“接合式”葉片)。在某些構造中，葉片節段通過從一個葉片節段展向地延伸到另一個葉片節段的接納區段中的梁結構而聯結在一起。參考例如美國專利公布No. 2015/0369211，該專利公布描述了具有在結構上在接納區段處與第二葉片節段連接的縱長地延伸的梁結構的第一葉片節段。梁結構形成用于葉片的內部支承結構的部分，并且包括與吸力側翼梁帽和壓力側翼梁帽連接的抗剪腹板。多個螺栓接合部位于梁結構上，以用于與第二葉片節段的接納端部以及位于葉片節段之間的弦向接合部處的多個螺栓接合部連接。

類似地，美國專利公布No. 2011/0091326描述了一種接合式葉片，其中，第一葉片部分和第二葉片部分從接合部沿相反方向延伸。各個葉片部分包括形成葉片的結構部件并且縱長地延展的翼梁區段，其中，第一葉片部分和第二葉片部分通過使翼梁區段聯結的翼梁橋在結構上連接。翼梁橋可為翼梁區段中的接納于另一個葉片部分的接納翼梁區段中的一個翼梁區段的延伸部。由于延伸翼梁區段可接納于接納翼梁區段中，因而延伸翼梁帽和接納翼梁帽可沿著延伸翼梁區段的長度的至少部分彼此重疊。為了限制重疊的翼梁帽的材料厚度，參考文獻描述了接納翼梁帽的厚度可朝向接合部(即，沿著接納翼梁區段的長度的至少部分)向下漸縮。

已發現，這樣的接合式葉片中的關鍵的結構考慮是如何保持接合元件/接納結構牢固地連接或結合葉片殼(特別是在葉片節段之間的接合線的暴露區域處)。該位置處的應力由腹板加強件的剛度與殼的剛度聯合而驅動。另外，在暴露的接合線處在接合元件中使用的傳導性碳材料更易受雷擊影響。

因此，解決所注意到的問題的位于接合式葉片的葉片節段之間的改進的接合結構將為本領域中的有利的進步。

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。