專利名稱：柔性風(fēng)力槳葉根部隔壁凸緣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及風(fēng)力渦輪。更具體而言，本發(fā)明是針對于用于風(fēng)力槳葉根部 隔壁(bulkhead)應(yīng)力釋放的柔性凸緣(flange)。
背景技術(shù)：
近來，風(fēng)力渦輪作為對環(huán)境安全且相對廉價(jià)的替代能源而受到了越來越多的關(guān) 注。隨著這種不斷增加的關(guān)注，做出了大量工作來開發(fā)可靠且有效的風(fēng)力渦輪。一般而言，風(fēng)力渦輪包括具有多個(gè)槳葉的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子安裝到外殼或機(jī)艙上，外殼或 機(jī)艙位于桁架或管狀塔架的頂部。公共事業(yè)級別的風(fēng)力渦輪(即，設(shè)計(jì)成向公用電網(wǎng)提供 電力的風(fēng)力渦輪)可具有較大轉(zhuǎn)子(例如，30米或更長的長度)。此外，風(fēng)力渦輪通常安裝 于至少60米高的塔架上。在這些轉(zhuǎn)子上的槳葉將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)扭矩或旋轉(zhuǎn)力，旋轉(zhuǎn)扭矩 或旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。風(fēng)力渦輪槳葉在操作期間承受較大的力，其通常使基本上在跨度內(nèi)側(cè)25%的槳葉 截面顯著地橢圓化。基本上在槳葉內(nèi)側(cè)25%跨度需要隔壁以確保工作者在執(zhí)行維護(hù)和維修 時(shí)不會(huì)落入到槳葉內(nèi)，且防止內(nèi)部槳葉碎屑落入到輪轂中的機(jī)械裝置內(nèi)。若隔壁剛性地附 連到槳葉壁上，槳葉截面的橢圓化或扭曲移動(dòng)可能會(huì)在隔壁與根部會(huì)合處對槳葉根部或者 槳葉與隔壁之間的連接造成損害。在某些系統(tǒng)中，使用鋼桿或復(fù)合支架布置來將隔壁連接到槳葉根部。但是，這些布 置具有許多可能會(huì)變松的小部件，需要在槳葉隔壁周圍的二次密封，和/或遭受快速現(xiàn)場 故障。在其它系統(tǒng)中，在隔壁使用單獨(dú)的橡膠支承件和密封，但這些單獨(dú)的橡膠支承件經(jīng)受 老化、磨損和額外的支出。在又一系統(tǒng)中，隔壁和與槳葉壁的連接被加固以試圖抵抗高負(fù)荷 且阻止橢圓化，但這涉及昂貴的材料添加和接頭故障的風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要以足夠的柔性來支承和密封槳葉根部隔壁的方法和系統(tǒng)，以避免損壞 附連接頭。

發(fā)明內(nèi)容
第一方面包括用于槳葉根部的柔性凸緣，其具有頂部，其配置成固定到槳葉根部 壁上；成角度的部分，其具有從頂部延伸的第一預(yù)定角度；以及底部，其從成角度的部分延 伸且與頂部偏移。柔性凸緣還具有邊緣部分，邊緣部分以第二預(yù)定角度從底部延伸且配置 成固定到隔壁上。柔性凸緣的頂部固定到槳葉根部壁且邊緣部分固定到隔壁上。柔性凸緣 耐受槳葉根部壁的移動(dòng)，且柔性凸緣密封槳葉根部。用于槳葉根部的柔性凸緣具有頂部，其配置成固定到槳葉根部壁上；成角度的 部分，其具有從所述頂部延伸的第一預(yù)定角度；以及底部，其從所述成角度的部分延伸且與 頂部偏移。柔性凸緣還具有邊緣部分，邊緣部分以第二預(yù)定角度從底部延伸且配置成固定 到隔壁上。柔性凸緣的頂部固定到槳葉根部壁上且邊緣部分固定到隔壁上。在槳葉根部壁 與成角度的部分和槳葉根部壁與底部之間形成間隙，且其中柔性凸緣耐受槳葉根部壁的移動(dòng)，且其中柔性凸緣密封槳葉根部。在風(fēng)力渦輪槳葉根部中的隔壁具有安置于風(fēng)力渦輪槳葉根部內(nèi)的隔壁，風(fēng)力渦輪 槳葉根部具有槳葉根部，與隔壁整合的柔性凸緣。柔性凸緣具有頂部，其配置成固定到槳 葉根部壁上；成角度的部分，其具有從頂部延伸的第一預(yù)定角度；以及，底部，其從成角度 的部分延伸且與頂部偏移。柔性凸緣還具有邊緣部分，邊緣部分以第二預(yù)定角度從底部延 伸且配置成固定到隔壁上。邊緣部分固定到隔壁上且柔性凸緣耐受槳葉根部壁的移動(dòng)。柔 性凸緣密封槳葉根部。本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于無需二次密封。本發(fā)明的實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于無需額外材料來輔助槳葉的加強(qiáng)，以抵抗截面橢 圓化或變形。本發(fā)明的實(shí)施例的又一優(yōu)點(diǎn)在于凸緣是具成本效益的。本發(fā)明的實(shí)施例的再一優(yōu)點(diǎn)在于在轉(zhuǎn)子操作期間凸緣不會(huì)腐爛或油污毀損。本發(fā)明的實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)在于凸緣的柔性材料支承槳葉根部和隔壁，同時(shí)維持 柔性和耐用密封，以防止液體或其它不希望的污染進(jìn)入槳葉輪轂并損壞機(jī)械裝置。結(jié)合附圖來考慮，通過優(yōu)選實(shí)施例下文更詳細(xì)地描述，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將會(huì)顯而易見，附圖以舉例說明的方式說明本發(fā)明的原理。


圖1示出根據(jù)本公開內(nèi)容實(shí)施例的風(fēng)力渦輪的側(cè)視圖。圖2示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的風(fēng)力渦輪槳葉的頂部透視圖。圖3是柔性凸緣的圖示。圖4是沿著圖3中的線4-4所取得的柔性凸緣的側(cè)視圖。圖5是從圖4所取得的部段R的放大截面圖。圖6是從圖5所取得的部段S的局部剖視圖。圖7是安置于槳葉根部中的柔性凸緣的放大視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出風(fēng)力渦輪100，其具有容納發(fā)電機(jī)(在圖1中未圖示)的機(jī)艙102。機(jī)艙 102是安裝于塔架104頂部上的外殼，僅在圖1中示出其一部分。基于本領(lǐng)域中已知的因 素和條件來選擇塔架104的高度，且可延伸至高達(dá)60米或更高的高度。風(fēng)力渦輪100可裝 設(shè)于可提供具有合乎需要的風(fēng)力條件的區(qū)域的任何地形。地形可顯著不同且可包括(但不 限于)山地或沿海位置。風(fēng)力渦輪100還包括轉(zhuǎn)子106，轉(zhuǎn)子106包括附連到旋轉(zhuǎn)輪轂110 上的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子槳葉108。盡管圖1所示的風(fēng)力渦輪100包括三個(gè)轉(zhuǎn)子槳葉108，對于 本公開內(nèi)容所需的轉(zhuǎn)子槳葉108的數(shù)量并無具體限制。圖2示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的渦輪槳葉108，其具有前緣201和后緣203。 渦輪槳葉108包括翼面部分205，翼面部分205從頂端207延伸到根部209，根部209可連 接到風(fēng)力渦輪的輪轂110。槳葉包括結(jié)合的接頭211，結(jié)合的接頭211將槳葉108的第一區(qū) 段213與槳葉108的第二部分分開。第一區(qū)段213和第二區(qū)段215是槳葉108的區(qū)段，它 們組裝在一起以提供完整的槳葉108。區(qū)段表示風(fēng)力渦輪槳葉108分成多個(gè)構(gòu)件，這些構(gòu)件在組裝一起時(shí)形成完整的槳葉108。盡管圖2示出槳葉108具有兩個(gè)區(qū)段，本公開內(nèi)容并不 限于兩個(gè)區(qū)段。舉例而言，槳葉108可為單個(gè)區(qū)段或者分成任何數(shù)量的區(qū)段，包括三個(gè)或三 個(gè)以上的區(qū)段。圖3示出本發(fā)明的基本上圓形柔性凸緣300的實(shí)施例。雖然柔性凸緣300示出為 圓形，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解柔性凸緣300可具有橢圓形或其它類似形狀。柔性凸緣 300具有邊緣(rim) 301，邊緣301幫助密封輪轂(未圖示)中的機(jī)械構(gòu)件。如在圖4中且更詳細(xì)地在圖5中可看出。柔性凸緣300具有頂部306，頂部306引 導(dǎo)至成角度的部分308，成角度的部分308引導(dǎo)至底部310。成角度的部分308使底部310 與頂部306以預(yù)定距離偏移。預(yù)定距離可為從零毫米至一百毫米的任何距離。舉例而言， 成角度的部分可使頂部306與底部310以十毫米偏移。在成角度的部分308使頂部306與 底部310以零毫米偏移的情況下，成角度的部分308實(shí)際上是平坦的，且并不成角度，且直 接連接頂部306與底部310而無偏移距離。柔性凸緣300還具有邊緣301，邊緣301從底部 310以預(yù)定角度延伸。如圖所示的一實(shí)施例包括邊緣部分301，其以基本上垂直角度從底部 310延伸到底部310。圖6以示范性柔性凸緣300的局部剖視圖示出柔性凸緣300上的各個(gè)層。柔性 凸緣300具有多個(gè)材料層以形成允許槳葉根部壁302移動(dòng)所必需的柔性，同時(shí)向槳葉根部 提供支承。一實(shí)施例包括柔性凸緣層為環(huán)氧樹脂層314，環(huán)氧硬化劑層316和雙軸玻璃層 318。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解任何合適材料可用于柔性凸緣，包括(但不限于)金屬、復(fù)合 材料、纖維加固塑料或其它材料。此外，取決于所用材料，可使用更多或更少的層來形成柔 性凸緣?，F(xiàn)參看圖7，其示出安置于槳葉根部中的柔性凸緣300，頂部306利用環(huán)氧樹脂 320、粘合劑或其它合適密封劑或結(jié)合化合物固定到槳葉根部壁302上。邊緣301利用相同 或類似的環(huán)氧樹脂322、粘合劑或其它合適密封劑或結(jié)合化合物而固定到隔壁304上。當(dāng)安 置于槳葉根部內(nèi)且利用粘合劑320固定到槳葉根部壁302時(shí)，在成角度的部分308與槳葉 根部壁302和底部310與槳葉根部壁302之間形成間隙312。這個(gè)間隙312允許槳葉根部 壁302朝向隔壁304和遠(yuǎn)離隔壁304移動(dòng)。當(dāng)槳葉根部壁302做出這種移動(dòng)時(shí)，柔性凸緣 300吸收槳葉根部壁302的力的一部分且維持槳葉根部與隔壁304之間的連接。一實(shí)施例(未圖示)包括具有零度角的成角度的部分308和與底部310具有零偏 移的頂部306。在此實(shí)施例中，在柔性凸緣300與成角度的部分308或柔性凸緣300與底部 310之間并不形成間隙312。槳葉根部壁302仍能遠(yuǎn)離隔壁304移動(dòng)，且柔性凸緣300吸收 槳葉根部壁302的力的一部分且維持槳葉根部與隔壁304之間的連接。此外，為了向槳葉根部壁提供柔性和強(qiáng)支承，柔性凸緣300充當(dāng)密封劑，其密封槳 葉輪轂中的機(jī)械裝置(未圖示)，以隔離水和結(jié)合化合物。當(dāng)使用柔性凸緣300時(shí)，無需其 它支架或密封劑來用于加固或密封目的。另外，柔性凸緣300允許槳葉根部壁302移動(dòng)，但 具有充分的強(qiáng)度和剛度來支承隔壁304或者支承任何工作者的重量，可能會(huì)需要工作者對 凸緣或槳葉根部進(jìn)行保養(yǎng)或維修。其它實(shí)施例包括與隔壁304 —體的柔性凸緣300，其中邊緣301利用粘合劑或其它 合適的類似材料結(jié)合到隔壁。另一實(shí)施例包括與槳葉根部壁302 —體的柔性凸緣300，其中 利用粘合劑或其它合適材料將頂部結(jié)合到槳葉根部壁302。
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雖然參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解在不偏離本發(fā)明的 范圍的情況下，可對本發(fā)明做出各種變化且等效物可替代其元件。此外，可做出許多修改以 在不偏離本發(fā)明的基本范圍的情況下使特定情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容。因此，預(yù) 期本發(fā)明并不限于特定實(shí)施例，特定實(shí)施例公開為執(zhí)行本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，而是本發(fā) 明將包括屬于所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種用于槳葉根部的柔性凸緣，包括頂部，其配置成固定到槳葉根部壁上；成角度的部分，其具有從所述頂部延伸的第一預(yù)定角度；底部，其從所述成角度的部分延伸且與所述頂部偏移；以及，邊緣部分，其以第二預(yù)定角度從所述底部延伸，且配置成固定到隔壁上；其中，所述柔性凸緣的頂部固定到所述槳葉根部壁上，且所述邊緣部分固定到所述隔壁上，其中所述柔性凸緣耐受所述槳葉根部壁的移動(dòng)，且其中所述柔性凸緣密封所述槳葉根部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣由加固塑料材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣利用粘合劑固定到所述槳葉根 部壁上，且利用粘合劑固定到所述隔壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性凸緣，其中所述第一預(yù)定角度是適合使所述頂部與所述 底部以預(yù)定距離偏移的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性凸緣，其中所述預(yù)定距離大于零毫米，且在所述柔性凸 緣與所述槳葉根部壁之間最大100毫米寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣耐受所述槳葉根部壁朝向所述 隔壁和遠(yuǎn)離所述隔壁的移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性凸緣，其中所述預(yù)定距離是零毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣耐受所述槳葉根部壁遠(yuǎn)離所述 隔壁的移動(dòng)。
9.一種用于槳葉根部的柔性凸緣，包括 頂部，其配置成固定到槳葉根部壁上；成角度的部分，其具有從所述頂部延伸的第一預(yù)定角度； 底部，其從所述成角度的部分延伸且與所述頂部偏移；以及， 邊緣部分，其以第二預(yù)定角度從所述底部延伸，且配置成固定到隔壁上， 其中，所述柔性凸緣的頂部固定到所述槳葉根部壁上，且所述邊緣部分固定到所述隔 壁上，其中在所述槳葉根部壁與所述成角度的部分和所述槳葉根部壁與所述底部之間形成 間隙，其中所述柔性凸緣耐受槳葉根部壁的移動(dòng)，且其中所述柔性凸緣密封所述槳葉根部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣由加固塑料材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣利用粘合劑固定到所述槳葉 根部壁上，且利用粘合劑固定到所述隔壁上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性凸緣，其中所述第一預(yù)定角度是適合于使所述頂部從 所述底部偏移以形成所述間隙的角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的柔性凸緣，其中所述間隙大于零毫米且最大基本上為100 毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣基本上是圓形。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性凸緣，其中所述柔性凸緣耐受所述槳葉根部壁朝向所 述隔壁和遠(yuǎn)離所述隔壁的移動(dòng)。
16.一種在風(fēng)力渦輪槳葉根部中的隔壁，包括隔壁，其安置于風(fēng)力渦輪槳葉根部內(nèi)，所述風(fēng)力渦輪槳葉根部具有槳葉根部壁； 與所述隔壁整合的柔性凸緣，所述柔性凸緣還包括 頂部，其配置成接觸所述槳葉根部壁； 成角度的部分，其具有從所述頂部延伸的第一預(yù)定角度； 底部，其從所述成角度的部分延伸且與所述頂部偏移；以及， 邊緣部分，其以第二預(yù)定角度從所述底部延伸且配置成固定到隔壁上， 其中所述邊緣部分固定到所述隔壁上，其中所述柔性凸緣耐受所述槳葉根部壁的移 動(dòng)，且其中所述柔性凸緣密封所述槳葉根部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的隔壁，其中所述柔性凸緣利用粘合劑固定到所述隔壁上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的隔壁，其中所述第一預(yù)定角度是適合于使所述頂部從所述 底部以預(yù)定距離偏移的角度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的隔壁，其中所述預(yù)定距離大于零毫米且在所述柔性凸緣與 所述槳葉根部壁之間最大100毫米寬，且其中所述柔性凸緣耐受所述槳葉根部壁朝向所述 隔壁和遠(yuǎn)離所述隔壁的移動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的隔壁，其中所述預(yù)定距離是零毫米且其中所述柔性凸緣耐 受所述槳葉根部壁遠(yuǎn)離所述隔壁的移動(dòng)。
全文摘要
用于槳葉根部壁(302)的柔性凸緣(300)允許槳葉根部(209)朝向隔壁(304)和遠(yuǎn)離隔壁(304)移動(dòng)。柔性凸緣提供柔性和對槳葉壁的支承而且也提供密封劑，從而保護(hù)輪轂(110)內(nèi)的機(jī)械裝置。柔性凸緣具有頂部(306)，其配置成固定到槳葉根部壁；底部(310)，其配置成固定到隔壁(304)；以及成角度的部分(308)，其配置成使頂部與底部偏移，間隙(312)在槳葉根部壁與底部之間，以允許槳葉根部壁朝向隔壁和遠(yuǎn)離隔壁移動(dòng)。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101910623SQ200780102141
公開日2010年12月8日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者E·M·雅各布森 申請人:通用電氣公司