專利名稱：帶有模塊化前緣的風(fēng)輪機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及風(fēng)輪機(jī)領(lǐng)域，更確切地說，涉及具有改良前緣配置的風(fēng)輪機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)輪機(jī)葉片是風(fēng)輪機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的基本元件。葉片擁有機(jī)翼的橫截面輪廓，這樣，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，流經(jīng)葉片的空氣就會(huì)在其兩側(cè)之間產(chǎn)生壓差。因此，從壓力側(cè)到吸入側(cè)的升力會(huì)作用于葉片。升力會(huì)在主轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生扭矩，主轉(zhuǎn)子軸通過齒輪連接至發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。風(fēng)輪機(jī)葉片通常包括吸入側(cè)殼和壓力側(cè)殼，吸入側(cè)殼和壓力側(cè)殼在沿葉片后緣和前緣方向的粘接線處粘接在一起。粘接線通常是通過沿粘接線涂上合適的粘接膏或復(fù)合物形成的，該粘接線在殼構(gòu)件之間的設(shè)計(jì)粘接寬度最窄。這些粘接線是葉片設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵限制。風(fēng)輪機(jī)葉片領(lǐng)域的許多故障，尤其是前緣故障，與粘接線相關(guān)。正在運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)輪機(jī)葉片的粘接線沿前緣分離會(huì)對(duì)風(fēng)輪機(jī)造成嚴(yán)重故障和災(zāi)變性損傷。另外，前緣粘接過程既充滿挑戰(zhàn)，又耗費(fèi)時(shí)間。要通過涂上粘接膏來獲得所需的粘接厚度和粘接寬度是非常困難的。對(duì)前緣進(jìn)行粘接后的修整以便去除多余的粘接膏、修整強(qiáng)化材料等，是耗時(shí)且成本昂貴的最后工序。即使是在修整過程之后，在葉片可用于現(xiàn)場(chǎng)之前，也常常需要進(jìn)行邊緣修理/修改。例如，如果出現(xiàn)任何前緣“咬合過度”或“咬合不足”缺陷，必須進(jìn)行糾正。這些咬合過度和咬合不足缺陷是由上殼構(gòu)件與下殼構(gòu)件之間翼弦向未對(duì)準(zhǔn)引起的。傳統(tǒng)前緣粘接配置也非常容易受到現(xiàn)場(chǎng)腐蝕的影響，這會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)修理成本昂
蟲
貝ο公告號(hào)為第2007/0036659號(hào)的美國專利申請(qǐng)案提出了一種風(fēng)輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)，其特征在于，殼部件在前緣和后緣處接合，一個(gè)或一個(gè)以上前蓋形成與殼部件對(duì)應(yīng)的形狀，沿前緣附著在殼部件上。該結(jié)構(gòu)聲稱可以減少在接合殼部件后通常需要進(jìn)行的“后期處理”，例如使用其它填充物材料的膠衣填充殼縫、劃痕、腔等，以及對(duì)前緣進(jìn)行研磨和拋光。第7，637，721號(hào)美國專利描述了一種后緣帽，其欲被設(shè)置于風(fēng)輪機(jī)葉片的設(shè)計(jì)后緣上，用于減少后緣上產(chǎn)生的噪音。該帽被配置成可以良好地延伸通過葉片的原后緣，并界定一個(gè)與原后緣相比較薄的后緣厚度。該帽是柔性的，被設(shè)計(jì)成可適應(yīng)各種不同大小和形狀的風(fēng)輪機(jī)葉片。雖然該后緣帽可以提供減少噪音這一優(yōu)勢(shì)，但它并未解決與后緣有關(guān)的結(jié)構(gòu)粘接問題。因此，本行業(yè)可以從一種風(fēng)輪機(jī)葉片的改良粘接配置中受益，該改良粘接配置具有成本效益且省時(shí)，可以提供改良的結(jié)構(gòu)粘接，尤其是沿風(fēng)輪機(jī)葉片的前緣提供改良結(jié)構(gòu)粘接。

發(fā)明內(nèi)容
以下說明將部分地闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)，或者，可以從說明中顯而易見地了解這些方面和優(yōu)點(diǎn)，或可以通過實(shí)踐本發(fā)明來獲悉這些方面和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明涉及一種具有前緣和后緣的風(fēng)輪機(jī)葉片，包括上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件，所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件中的每一個(gè)包括一個(gè)前附著邊緣，所述附著邊緣相互之間橫向間隔設(shè)置，且設(shè)于所述前緣的后方；以及具有相對(duì)支腿的預(yù)成型粘接帽，所述支腿的后邊緣安裝在所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件的所述附著邊緣上，所述粘接帽被預(yù)加工成為一種氣動(dòng)拋物線的形狀和大小，以界定所述葉片的所述前緣，并基本上與所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件齊平。其中，所述粘接帽界定所述上殼構(gòu)件與所述下殼構(gòu)件之間的一個(gè)主外部粘接橋架，并界定所述葉片的所述前緣的至少一部分。本發(fā)明葉片進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)于所述粘接帽的所述相對(duì)支腿之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)桿和一個(gè)結(jié)構(gòu)支撐壁。所述結(jié)構(gòu)支撐壁在鄰近所述附著邊緣的所述上殼構(gòu)件與所述下殼構(gòu)件之間延伸，為附著在所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件中的其中一個(gè)的結(jié)構(gòu)元件。所述支撐壁包括一個(gè)橫向延伸，其為所述上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件兩者至少其中之一，并沿粘接線與另一個(gè)相應(yīng)所述殼構(gòu)件接合。所述附著邊緣包括凹表面，所述粘接帽的所述后邊緣位于所述凹表面中，以便基本上與所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件齊平。所述附著邊緣的所述凹表面朝內(nèi)面向所述葉片的內(nèi)腔，所述粘接帽的所述后邊緣進(jìn)一步包括一個(gè)與所述附著邊緣的凹表面粘接的朝外的凹表面。所述粘接帽的所述后邊緣未與所述凹表面粘接。本發(fā)明葉片可以進(jìn)一步包括一個(gè)覆在所述粘接帽上的層壓板罩，所述層壓板罩延伸超過所述附著表面，與所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件粘接。本發(fā)明葉片的所述粘接帽還可包括一個(gè)沿所述葉片的所述前緣的連續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。本發(fā)明葉片可以包括多個(gè)葉片段，所述粘接帽為所述葉片段所共有，并將所述葉片段互聯(lián)?；蛘?，本發(fā)明葉片可以包括多個(gè)葉片段和多個(gè)所述粘接帽，相應(yīng)的所述粘接帽將相鄰的所述葉片段相連接。本發(fā)明還可以涉及一種風(fēng)輪機(jī)，其包括多片風(fēng)輪機(jī)葉片，所述風(fēng)輪機(jī)葉片中的至少一片包括上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件，所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件中的每一個(gè)包括一個(gè)前附著邊緣，所述附著邊緣相互之間橫向間隔設(shè)置，且設(shè)于所述前緣的后方；以及具有相對(duì)支腿的預(yù)成型粘接帽，所述支腿的后邊緣安裝在所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件的所述附著邊緣上，所述粘接帽被預(yù)加工成為一種氣動(dòng)拋物線的形狀和大小，以界定所述葉片的所述前緣，并基本上與所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件齊平；其中所述粘接帽界定一個(gè)設(shè)于所述上殼構(gòu)件與所述下殼構(gòu)件之間的主外部粘接橋架，并界定所述葉片的所述前緣的至少一部分。在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)桿可以設(shè)置在粘接帽的相對(duì)支腿之間。結(jié)構(gòu)支撐壁也可以在上殼構(gòu)件與下殼構(gòu)件之間鄰近附著邊緣的位置延伸。該支撐壁可以是附著在上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件兩者上的結(jié)構(gòu)元件。在一個(gè)替代實(shí)施例中，支撐壁可能是沿粘接線與另一個(gè)相應(yīng)殼構(gòu)件接合的上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件中兩者至少其中之一的橫向延伸。在部分實(shí)施例中，附著邊緣可以包括凹表面，粘接帽的后邊緣位于凹表面中，以便基本上與上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件齊平。粘接帽的后邊緣可以與凹表面粘接。在另一個(gè)實(shí)施例中，粘接帽的后邊緣未與凹表面粘接，層壓板罩覆在粘接帽和附著表面上，并與上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件粘接。粘接帽可進(jìn)行多種配置。在一個(gè)實(shí)施例中，粘接帽是沿葉片前緣設(shè)置的一種連續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在另一個(gè)實(shí)施例中，葉片是由多個(gè)葉片段形成的，粘接帽為葉片段所共有，并將葉片段互聯(lián)。在再一個(gè)實(shí)施例中，葉片是由多個(gè)葉片段形成的，且提供了多個(gè)粘接帽，相應(yīng)的粘接帽將相鄰的葉片段相連接。本發(fā)明還包括帶有一片或一片以上風(fēng)輪機(jī)葉片的風(fēng)輪機(jī)，所述風(fēng)輪機(jī)葉片以本發(fā)明的獨(dú)特粘接線配置進(jìn)行配置。參考以下具體說明和所附權(quán)利要求書可以更深入地了解本發(fā)明的這些以及其他特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)。所附附圖包括在本說明書內(nèi)、并構(gòu)成本說明書的一個(gè)部分，顯示了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，且與具體一起用于解釋本發(fā)明的原理。


本說明書參考附圖向所屬領(lǐng)域一般技術(shù)人員公開了本發(fā)明，包括其最佳模式，進(jìn)行了完整且可實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)披露，其中圖1為傳統(tǒng)風(fēng)輪機(jī)的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明具有前緣粘接帽的風(fēng)輪機(jī)葉片的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖3為具有前緣粘接帽的示范性風(fēng)輪機(jī)葉片的截面示意圖；圖4為前緣粘接帽配置的一個(gè)實(shí)施例的放大截面示意圖；圖5為前緣粘接帽配置的另一個(gè)實(shí)施例的放大截面示意圖；圖6為前緣粘接帽配置的一個(gè)替代實(shí)施例的放大截面示意圖；圖7為前緣粘接帽配置的另一個(gè)實(shí)施例的放大截面示意圖；圖8為前緣粘接帽配置的又一個(gè)不同實(shí)施例的放大截面示意圖；圖9為具有前緣粘接的風(fēng)輪機(jī)葉片的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；以及圖10為具有前緣粘接帽的風(fēng)輪機(jī)葉片的一個(gè)替代實(shí)施例的透視圖。元件符號(hào)列表
權(quán)利要求
1.一種具有前緣(24)和后緣(26)的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，所述葉片(16)包括一個(gè)上殼構(gòu)件00)和一個(gè)下殼構(gòu)件(22)，所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)中的每一個(gè)包括一個(gè)前附著邊緣(35)，所述附著邊緣(3 相互之間橫向間隔設(shè)置，且設(shè)于所述前緣04)的后方；以及一個(gè)具有相對(duì)支腿(36)的預(yù)成型粘接帽(34)，所述支腿(36)的后邊緣(38)裝設(shè)于所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件0 的所述附著邊緣(3 上，所述粘接帽(34)被預(yù)加工成為一種氣動(dòng)拋物線的形狀和大小，以界定所述葉片(16)的所述前緣(M)，并基本上與所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)齊平；其中所述粘接帽(34)界定一個(gè)位于所述上殼構(gòu)件OO)與所述下殼構(gòu)件02)之間的主外部粘接橋架，并界定所述葉片(16)的所述前緣04)的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，其特征在于所述風(fēng)輪機(jī)葉片(16)進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)于所述粘接帽(34)的所述相對(duì)支腿(36)之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)桿00)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，其特征在于所述風(fēng)輪機(jī)葉片(16)進(jìn)一步包括一個(gè)結(jié)構(gòu)支撐壁(42)，其在鄰近所述附著邊緣(3 的所述上殼構(gòu)件OO)與所述下殼構(gòu)件02)之間延伸，所述支撐壁G2)包括一個(gè)附著到所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件(22)兩者的結(jié)構(gòu)元件，或一個(gè)橫向延伸(44)，其為所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)兩者至少其中之一，并沿粘接線G6)與另一個(gè)相應(yīng)所述殼構(gòu)件接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，其特征在于所述風(fēng)輪機(jī)葉片(16)進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)于所述粘接帽(34)的所述相對(duì)支腿(36)之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)桿00)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，其特征在于所述附著邊緣(3 包括凹表面(48)，所述粘接帽(34)的所述后邊緣(38)位于所述凹表面G8)中，以便基本上與所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)齊平，所述凹表面G8)朝內(nèi)面向所述葉片(16)的內(nèi)腔(25)，所述粘接帽(34)的所述后邊緣(38)進(jìn)一步包括一個(gè)與所述附著邊緣凹表面粘接的朝外凹表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，其特征在于所述粘接帽(34)的所述后邊緣(38)未與所述凹表面G8)粘接，所述葉片(16)進(jìn)一步包括一個(gè)覆在所述粘接帽(34)上的層壓板罩(52)，所述層壓板罩(52)延伸超過所述附著邊緣(35)，與所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)粘接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，其特征在于所述粘接帽(34)包括一個(gè)沿所述葉片(16)的所述前緣04)的連續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，其特征在于所述葉片(16)包括多個(gè)葉片段(54)和界定所述粘接帽(34)的多個(gè)所述粘接帽段(56)，相應(yīng)的所述粘接帽段(56)將相鄰的所述葉片段(54)相連接。
9.一種風(fēng)輪機(jī)(12)，其包括多片風(fēng)輪機(jī)葉片(16)，所述風(fēng)輪機(jī)葉片(16)中的至少一片葉片包括一個(gè)上殼構(gòu)件OO)和一個(gè)下殼構(gòu)件(22)，所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)中的每一個(gè)包括一個(gè)前附著邊緣(35)，所述附著邊緣(3 相互之間橫向間隔設(shè)置，且設(shè)于所述葉片(16)的所述前緣04)后方；以及一個(gè)具有相對(duì)支腿(36)的預(yù)成型粘接帽(34)，所述支腿(36)的后邊緣(38)安裝在所述上殼構(gòu)件00)和所述下殼構(gòu)件0 的所述附著邊緣(3 上，所述粘接帽(34)被預(yù)加工成為一種氣動(dòng)拋物線的形狀和大小，以界定所述葉片(16)的所述前緣(M)，并基本上與所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)齊平；其中所述粘接帽(34)界定一個(gè)所述上殼構(gòu)件OO)與所述下殼構(gòu)件0 之間的主外部粘接橋架，并界定所述葉片(16)的所述前緣04)的至少一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)(12)，其特征在于所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件0 在一個(gè)前橫向支撐壁0 處接合，所述支撐壁0 包括一個(gè)附著到所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)兩者的結(jié)構(gòu)元件，或一個(gè)橫向延伸(44)，其為所述上殼構(gòu)件(20)和所述下殼構(gòu)件02)中的至少一個(gè)所具有，并沿粘接線G6)與另一個(gè)相應(yīng)所述殼構(gòu)件接合的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)輪機(jī)(12)，其特征在于所述風(fēng)輪機(jī)(1 進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)于所述粘接帽(34)的所述相對(duì)支腿(36)之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)桿00)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)(12)，其特征在于所述附著邊緣(3 包括凹表面(48)，所述粘接帽(34)的所述后邊緣(38)位于所述凹表面G8)中，以便基本上與所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)齊平。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)輪機(jī)(12)，其特征在于所述粘接帽(34)的所述后邊緣(38)未與所述凹表面G8)粘接，所述風(fēng)輪機(jī)(1 進(jìn)一步包括一個(gè)覆在所述粘接帽(34)上的層壓板罩(52)，所述層壓板罩(52)延伸超過所述附著邊緣(35)，與所述上殼構(gòu)件OO)和所述下殼構(gòu)件02)粘接。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)(12)，其特征在于所述葉片(16)包括多個(gè)葉片段(54)和界定所述粘接帽(34)的多個(gè)粘接帽段(56)，相應(yīng)的所述粘接帽段(56)將相鄰的所述葉片段(54)相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪機(jī)及其葉片，所述葉片具有前緣和后緣并包括上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件。所述殼構(gòu)件包括橫向間隔設(shè)置的附著邊緣，所述附著邊緣在所述前緣的后方間隔設(shè)置。預(yù)成型的粘接帽具有相對(duì)的支腿，所述支腿的后邊緣安裝在所述上殼構(gòu)件和所述下殼構(gòu)件的所述附著邊緣上。所述粘接帽被預(yù)加工成為一種氣動(dòng)拋物線形狀和大小，以界定所述葉片的所述前緣，并基本上與所述上殼構(gòu)件和下殼構(gòu)件齊平。因此，所述粘接帽界定所述上殼構(gòu)件與下殼構(gòu)件之間的主外部粘接橋架，并界定所述葉片的所述前緣的至少一部分。
文檔編號(hào)F03D1/06GK102562437SQ20111043705
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者A·里亞希 申請(qǐng)人:通用電氣公司