專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于具有基本水平的轉(zhuǎn)子軸的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，轉(zhuǎn)子包括轂，當(dāng)葉片安裝至轂時，葉片從轂基本沿徑向方向延伸，其中葉片包括
成形輪廓，成形輪廓包括壓力側(cè)和吸入側(cè)，
前邊緣和后邊緣，其中在前邊緣與后邊緣之間延伸翼弦，
成形輪廓當(dāng)被入射氣流沖擊時生成升力，其中所述成形輪廓由中空殼體形成，其中中空殼體至少由第一殼體部分和第二殼體部分形成，第一殼體部分與第二殼體部分至少在后邊緣和前邊緣處相互連接。本發(fā)明還涉及制造設(shè)有長形(elongated)的沿縱向延伸的且預(yù)制的邊緣加強(qiáng)件的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法，其中方法包括以下步驟
i)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的中空殼體邊緣的第一部分處布置邊緣加強(qiáng)件， )給所述邊緣提供粘合劑(例如，膠水)，以及
iii)在粘合劑固化期間施加力至邊緣加強(qiáng)件，且朝邊緣的第一部分和中空殼體的內(nèi)壁側(cè)按壓邊緣加強(qiáng)件。
背景技術(shù)：
翼型類型的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的形狀像典型的飛機(jī)翼片，其中葉片的翼弦平面寬度隨離轂的距離減小而不斷增大。這在將葉片安裝至轂時可能引發(fā)問題，且此外，這在葉片的操作期間由于葉片的大表面面積而引起大的負(fù)載。這些年來，葉片的結(jié)構(gòu)已朝一種形狀發(fā)展，其中葉片包括接近于轂的根部區(qū)、包括最遠(yuǎn)離轂的升力生成輪廓的翼型區(qū)、以及在根部區(qū)與翼型區(qū)之間的過渡區(qū)。過渡區(qū)具有從根部區(qū)的圓形形狀逐漸地變化至翼型區(qū)的翼型輪廓的形狀。通常，過渡區(qū)中的葉片寬度隨離轂的距離增大而基本線性地增大。在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間，當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)時，由于施加至葉片的力，且特別是在邊緣粘結(jié)在一起的區(qū)中，存在葉片將屈曲的風(fēng)險。尤其是在前邊緣和后邊緣膠合的區(qū)中，存在應(yīng)力集中的風(fēng)險且斷裂的風(fēng)險相當(dāng)高。此外，當(dāng)葉片的尺寸增加時，斷裂的風(fēng)險增加。對于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，通過為了加強(qiáng)葉片在殼中放置若干層輕木來代表性的解決該問題。當(dāng)輕木或泡沫的層數(shù)增加時，葉片的重量和成本將相應(yīng)地增加。此外，輕木或泡沫還將吸收樹脂，這將對于葉片的重量，且也對于生產(chǎn)成本有顯著貢獻(xiàn)。對于大尺寸的葉片，甚至可結(jié)合從殼的內(nèi)側(cè)伸展的額外的腹板(web)/梁增強(qiáng)件，所述腹板/梁顯著地增加生產(chǎn)復(fù)雜性，使得其更昂貴且也促成葉片重量增加。EP 1310351提供了一種用于以沒有任何膠合點(diǎn)的一件形式來制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法。當(dāng)使用膠合點(diǎn)時現(xiàn)有技術(shù)中所公開的問題除了其他問題外，尤其是膠合點(diǎn)尺寸公差問題和隨后的膠合點(diǎn)的質(zhì)量檢查的困難。然而，當(dāng)通過至少兩個殼部分且在后邊緣和前邊緣處連接至彼此來制造葉片時，膠合點(diǎn)或類似的粘結(jié)可能性為必須的步驟，其中邊緣中的至少一個邊緣上，或邊緣中的一個邊緣的至少一部分被在殼部分中的一個殼部分上施加粘合劑或類似的粘附材料。
US2009/0068017A1公開了一種包括連接至根部子組件的翼梁(spar)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。翼梁支承纖維增強(qiáng)塑料的框架部件且定形為大部分對應(yīng)于葉片的橫截面輪廓。將纖維增強(qiáng)塑料的表層面板安裝在框架部件上以形成葉片的外表面?？蚣懿考哂行∮跈M向范圍的縱向范圍且布置有相當(dāng)大的間隔。W02008/003330A1公開了一種通過在葉片的后邊緣附近將葉片的上和下部分膠合在一起來組裝的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。上部分和下部分在后邊緣處附接至U形或C形的組裝元件?？勺冃蔚暮筮吘墔^(qū)段連接至組裝元件。EP 2119909A1公開了一種由兩個沿縱向延伸且相互連結(jié)的葉片區(qū)段形成的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。借助于中心插入件和借助于在前邊緣與后邊緣處的插入件來連結(jié)葉片區(qū)段。DE 4225599公開了一種包括在葉片的后邊緣處通過成形部件相互連接的吸入側(cè)板和壓力側(cè)板的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。NL 9100816公開了一種用于組裝和增強(qiáng)由半殼形成的中空結(jié)構(gòu)(如由兩個半殼形成的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片)的方法，且其中用包繞布置在它們之間的氣囊的聚合物浸潰纖維層將這些半殼組裝在一起，然后通過使袋子膨脹來將纖維層壓于這些半殼的內(nèi)表面。保持壓力，直到聚合物已經(jīng)硬化且因此組裝好這些半殼為止。在處于壓力下時，可用泡沫材料來填充袋子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于獲得一種新的葉片構(gòu)造，該葉片構(gòu)造克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)中的至少一個，或至少提供有用的備選方案。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種如介紹中描述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中在邊緣的第一部分處在中空殼體內(nèi)布置邊緣加強(qiáng)件，其中邊緣加強(qiáng)件的第一表面部分連接至第一殼體部分的內(nèi)側(cè)，而邊緣加強(qiáng)件的第二表面部分連接至第二殼體部分的內(nèi)側(cè)。以此方式，減少了翼片屈曲的風(fēng)險。此外，加強(qiáng)件還將限制對于其它加強(qiáng)元件(如輕木)的需要，且以此方式，可減少葉片的重量。此外，由于減少了輕木樹的量，故吸收到輕木中的樹脂將減少，這也有助于葉片重量的減少?？赏ㄟ^使用膠水或其它的粘結(jié)劑來實(shí)現(xiàn)連接。對于邊緣的第一部分將理解為至少后邊緣或前邊緣或兩者的至少一部分。在本發(fā)明的第二具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件為預(yù)制的。對于預(yù)制將理解為加強(qiáng)件是對于殼體部分的制造獨(dú)立地且分開地被制造的。在本發(fā)明的第三具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件還包括用于連接至中空殼體的內(nèi)側(cè)的纖維突起。以此方式，增加了邊緣加強(qiáng)件的剛性，且此外，該構(gòu)造有助于以更牢固的方式將加強(qiáng)件粘結(jié)至葉片的內(nèi)側(cè)。在有利的具體實(shí)施方式
中，預(yù)定形邊緣加強(qiáng)件以沿循葉片的前邊緣和/或后邊緣的輪廓。在本發(fā)明的第四具體實(shí)施方式
中，邊緣的第一部分包括后邊緣的至少一部分。這是無關(guān)葉片大小而獲得很好效果的葉片的部分。在本發(fā)明的第五具體實(shí)施方式
中，邊緣的第一部分包括前邊緣的至少一部分。尤其有利的是，當(dāng)葉片為很長的葉片(即，具有40米或以上，或甚至50米或60米或以上的長度的葉片)時，將邊緣加強(qiáng)件放置在前邊緣處。
在本發(fā)明的第六具體實(shí)施方式
中，成形輪廓沿徑向方向被分成最接近于轂的具有基本圓形或橢圓形輪廓的根部區(qū)、最遠(yuǎn)離轂的具有升力生成輪廓的翼型區(qū)、以及優(yōu)選地在根部區(qū)與翼型區(qū)之間的過渡區(qū)，過渡區(qū)具有從根部區(qū)的圓形或橢圓形輪廓至翼型區(qū)的升力生成輪廓沿徑向方向逐漸變化的輪廓。在本發(fā)明的第七具體實(shí)施方式
中，將以優(yōu)選地連續(xù)件的邊緣加強(qiáng)件放置在葉片的過渡區(qū)的至少一部分中和葉片的翼型區(qū)的至少一部分中。尤其有效的是，在這里布置邊緣加強(qiáng)件以為了限制屈曲效應(yīng)。在本發(fā)明的第八具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件包括諸如玻璃纖維的纖維增強(qiáng)材料。在本發(fā)明的第九具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件還包括被包覆在纖維增強(qiáng)材料中的內(nèi)核材料,所述纖維包繞如泡沫聚合物(foamed polymer)或輕木的內(nèi)核材料。以此方式，獲得了足夠的剛性且同時加強(qiáng)件也不是太重。在本發(fā)明的第十具體實(shí)施方式
中，纖維材料與內(nèi)核材料之間的質(zhì)量比沿葉片的徑向方向變化。在本發(fā)明的第i^一具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件包括在最接近于末梢的區(qū)中的纖維增強(qiáng)材料，所述區(qū)有利地具有I米至3米的縱向范圍。因此，具有纖維材料包覆的內(nèi)核僅位于最靠近根部的部分中。在本發(fā)明的第十二具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件的外輪廓與邊緣和中空殼體的內(nèi)輪廓基本一致，邊緣加強(qiáng)件置于邊緣處且粘結(jié)至邊緣。以此方式，減少了膠水的使用量。在本發(fā)明的第十三具體實(shí)施方式
中，方法包括以下步驟
i)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的中空殼體的邊緣的第一部分處布置邊緣加強(qiáng)件， ii)給所述邊緣提供粘合劑(例如，膠水)，以及
iii)在粘合劑固化期間施加力至邊緣加強(qiáng)件和朝邊緣的第一部分和中空殼體的內(nèi)壁側(cè)按壓邊緣加強(qiáng)件。在本發(fā)明的第十四具體實(shí)施方式
中，葉片通過以下制造步驟來制造
a)提供作為壓力側(cè)殼部分的第一殼部分，
b)提供作為吸入側(cè)殼部分的第二殼部分，
c)通過將第一殼部分連接至第二殼部分來組裝中空殼體，
d)將邊緣加強(qiáng)件的第一表面連接至第一殼部分的內(nèi)部分，以及
e)將邊緣加強(qiáng)件的第二表面連接至第二殼部分的內(nèi)部分。在本發(fā)明的第十五具體實(shí)施方式
中，描述了制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的用途。在本發(fā)明的第十六具體實(shí)施方式
中，纖維材料包括鋼纖維、芳綸(aramid)纖維或植物纖維。 在本發(fā)明的第十七具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件包括在過渡區(qū)中的玻璃纖維和泡沫聚合物。在本發(fā)明的第十八具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件的長度為至少5米，如5米至15米，7米至12米,或8米至10米。在本發(fā)明的第十九具體實(shí)施方式
中，第一殼體部分形成葉片的壓力側(cè)，而第二殼體部分形成葉片的吸入側(cè)。
在本發(fā)明的第二十具體實(shí)施方式
中，通過粘合劑(如，膠水)在葉片的后邊緣處將第一殼體部分和第二殼體部分粘附在一起。在本發(fā)明的第二十一具體實(shí)施方式
中，通過粘合劑(如，膠水)還在葉片的前邊緣處將第一殼體部分和第二殼體部分粘附至彼此。在本發(fā)明的第二十二具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件包括被包覆在纖維增強(qiáng)材料中的內(nèi)核材料，且還包括由纖維增強(qiáng)材料制成的部分。在本發(fā)明的第二十三具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件包括被包覆在纖維增強(qiáng)材料中并放置在葉片的過渡區(qū)中的內(nèi)核材料，且還包括由纖維增強(qiáng)材料制成并放置在翼型區(qū)中的部分。在本發(fā)明的第二十四具體實(shí)施方式
中，內(nèi)核部分的橫截面面積沿葉片的徑向方向減小。在本發(fā)明的第二十五具體實(shí)施方式
中，第一殼體部分和第二殼體部分形成在纖維增強(qiáng)聚合物材料中。在本發(fā)明的第二十六具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件的外輪廓在橫截面中為C形式或U形式。在本發(fā)明的第二十七具體實(shí)施方式
中，邊緣加強(qiáng)件為沿葉片的前邊緣和/或后邊緣延伸的、優(yōu)選為長形的沿縱向延伸的元件。


在下文中參照附圖詳細(xì)闡釋本發(fā)明，在附圖中
圖1示出風(fēng)力渦輪機(jī)，
圖2示出常規(guī)葉片的透視圖，
圖3示出翼型輪廓的示意圖，
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的包括邊緣加強(qiáng)件的邊緣的橫截面，
圖5示出結(jié)合有邊緣加強(qiáng)件的葉片的透視圖，
圖5a示出沿圖5的aa線的截面，
圖5b示出沿圖5的bb線的截面，
圖5c示出沿圖5的cc線的截面，
圖5d示出沿圖5的dd線的截面，
圖5e示出沿圖5的ee線的截面，
圖5f示出沿圖5的ff線的截面。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)所謂的〃丹麥概念〃的常規(guī)現(xiàn)代逆風(fēng)風(fēng)力渦輪機(jī)，其具有塔架27、機(jī)艙28和具有基本水平的轉(zhuǎn)子軸4的轉(zhuǎn)子2。轉(zhuǎn)子2包含轂5和從轂5沿徑向延伸的三個葉片1，各個葉片均具有最靠近轂的葉片根部30和最遠(yuǎn)離轂5的葉片末梢29。圖3示出繪有多個參數(shù)的風(fēng)力渦輪機(jī)典型葉片的翼型輪廓38的示意圖，多個參數(shù)通常用于定義翼型的幾何形狀。翼型輪廓38具有壓力側(cè)6和吸入側(cè)7，在使用期間(即，在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間)，壓力側(cè)6和吸入側(cè)7 —般分別面朝迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)。翼型38具有翼弦11，翼弦11具有在葉片的前邊緣9與后邊緣10之間延伸的翼弦長度34。翼型38具有厚度35，厚度35被定義為壓力側(cè)6與吸入側(cè)7之間的距離。翼型的厚度35沿翼弦11變化。如從圖2中看出，常規(guī)的葉片I包括最接近于轂的根部區(qū)域31、最遠(yuǎn)離轂的翼型區(qū)域33、以及在根部區(qū)域31與翼型區(qū)域33之間的過渡區(qū)域32。葉片I包括當(dāng)葉片安裝在轂上時面對葉片I的旋轉(zhuǎn)方向的前邊緣9、和面對與前邊緣9相反方向的后邊緣6。翼型區(qū)域33具有理想或幾乎理想的葉片形狀，而根部區(qū)域31具有基本圓形的橫截面，這減小了風(fēng)暴負(fù)載，且使得較為容易和安全地將葉片I安裝至轂。有利的是，根部區(qū)域31的直徑沿整個根部區(qū)域31為恒定的。過渡區(qū)域32具有從根部區(qū)域31的圓形形狀逐漸變化至翼型區(qū)域33的翼型輪廓的形狀。過渡區(qū)域32的寬度隨離轂的距離增大而基本線性地增大。翼型區(qū)域33具有帶翼弦平面11的翼型輪廓，翼弦平面11在葉片I的前邊緣9與后邊緣10之間延伸。翼弦平面的寬度隨離根部區(qū)域31的距離L增大而減小。應(yīng)注意的是，由于葉片可能是扭曲的和/或彎曲的，故內(nèi)核平面不必在其整個范圍上平直地延展，因此提供帶有對應(yīng)扭曲和/或彎曲路線的翼弦平面。很經(jīng)常，這種情況是為了取決于離轂的半徑來補(bǔ)償葉片的局部速率。由于圓形橫截面，故根部區(qū)域31不會有助于風(fēng)力渦輪機(jī)的生產(chǎn)，且實(shí)際上，由于風(fēng)阻而略微降低了生產(chǎn)。圖4示出中空殼體12的一部分的橫截面。殼體12包括作為壓力側(cè)6的第一殼體部分13和作為吸入側(cè)7的第二殼體14，所述殼體部分連接在邊緣處，該邊緣為前邊緣和后邊緣。示出邊緣的第一部分15，且在此情況下，邊緣的第一部分為后邊緣10。在殼體之間放置邊緣加強(qiáng)件16。邊緣加強(qiáng)件16包括內(nèi)核部分25，內(nèi)核部分25可由泡沫聚合物或輕木制成，所述內(nèi)核用纖維增強(qiáng)材料24，尤其是樹脂浸潰纖維包覆。有利的是，纖維為玻璃纖維但也可為鋼或碳纖維。以此方式，內(nèi)核材料完全由確保邊緣加強(qiáng)件非常剛性的纖維所覆蓋。邊緣加強(qiáng)件具有第一表面部分17和相對的第二表面部分19，所述表面17、19粘附至第一殼體部分18的第一側(cè)的內(nèi)側(cè)和粘附至第二殼體部分20的內(nèi)側(cè)。有利的是，通過膠水37將邊緣加強(qiáng)件粘結(jié)至內(nèi)側(cè)。邊緣加強(qiáng)件為沿葉片的前邊緣和/或后邊緣延伸的長形元件。有益的是，夕卜輪廓在橫截面中為U形或C形，C形式或U形式的引腳沿循且粘結(jié)至殼體的內(nèi)側(cè)。邊緣加強(qiáng)件的兩側(cè)連結(jié)在邊緣部分41處，邊緣部分41鄰接后邊緣10的內(nèi)側(cè)放置。其還可鄰接前邊緣的內(nèi)側(cè)放置。在邊緣部分41的對面，邊緣加強(qiáng)件的兩個相對側(cè)(邊緣加強(qiáng)件的第一表面部分17和邊緣加強(qiáng)件的第二表面部分19)通過基本平坦的第三表面部分42連接。C形式或U形式的纖維增強(qiáng)件43在橫截面中放置/連接至該第三表面部分42。作為邊緣加強(qiáng)件的一部分的增強(qiáng)件包括由纖維材料制成的突起26，這些纖維突起也沿循中空殼體12的內(nèi)側(cè)。突起通過也由纖維材料制成的連接部分26a連接至彼此且鄰接到第三表面部分42上，并與其連接/粘結(jié)。邊緣加強(qiáng)件的外輪廓與邊緣10和中空殼體的內(nèi)輪廓一致，通過這種構(gòu)造可減少將邊緣加強(qiáng)件粘固至中空殼體12的內(nèi)側(cè)的膠水量。邊緣加強(qiáng)件16的突起26的末端表面將從包覆的邊緣加強(qiáng)件的第三表面部分42起測量突出大約4cm至8cm。突起部分26 —般將在離殼體加強(qiáng)件(如，輕木或類似材料)放置在殼體中的位置有一定距離處終止。該距離為大約4cm至6cm。在邊緣加強(qiáng)件的第一表面17與邊緣加強(qiáng)件的第二表面部分19之間測量得到的第三表面部分的長度為3cm至20cm，這取決于將加強(qiáng)件16放置在葉片區(qū)中的位置。沿葉片末梢方向的邊緣加強(qiáng)件16的部分與最接近于根部區(qū)域的部分相比，將結(jié)合有較少的內(nèi)核材料25 (如泡沫聚合物)，而對于最靠近葉片末梢的邊緣加強(qiáng)件16的部分，將完全不存在內(nèi)核材料，邊緣加強(qiáng)件僅包括纖維增強(qiáng)材料。這是由于在第一殼體13與第二殼體14之間的空間(特別是在最靠近葉片末梢的后邊緣區(qū)域中)很窄，且僅存在用于增強(qiáng)材料的足夠空間而完全不需要內(nèi)核材料的事實(shí)。圖4中邊緣的第一部分15包括后邊緣10的一部分，但也可包括前邊緣9的一部分，所述邊緣結(jié)合有此類邊緣加強(qiáng)件16。當(dāng)葉片為非常大的葉片時為了避免屈曲，將邊緣加強(qiáng)件結(jié)合到前邊緣中是特別有利的。邊緣加強(qiáng)件特別用于葉片的相對厚的部分中，即，在葉片的過渡區(qū)中和最靠近過渡區(qū)域的成形區(qū)/翼型區(qū)的部分中。作為優(yōu)選，邊緣加強(qiáng)件的長度為5m至15m,優(yōu)選為7m至12m,且更優(yōu)選為8m至10m。僅包括纖維增強(qiáng)材料的邊緣加強(qiáng)件的部分處于Im至3m的區(qū)間內(nèi)，這取決于葉片的長度。對于大約為55m的葉片長度，邊緣加強(qiáng)件將具有沿徑向方向遠(yuǎn)離根部大約9m的起始點(diǎn)和遠(yuǎn)離根部大約18m的端部。最靠近根部的邊緣加強(qiáng)件16的第一部分包括由如泡沫聚合物的材料制成且包覆在增強(qiáng)纖維(諸如玻璃纖維)中的內(nèi)核，而在葉片的遠(yuǎn)端部中的邊緣加強(qiáng)件的第二部分僅包括增強(qiáng)纖維材料。該第二部分的長度為大約3m。葉片長度與邊緣加強(qiáng)件的長度之間的比率有利地為在4與8之間,更有利地為在5與7之間。圖5示出結(jié)合有邊緣加強(qiáng)件16的葉片I的視圖。邊緣加強(qiáng)件16放置于過渡區(qū)23中，且也部分地在翼型區(qū)22中。如以上所闡釋，成形輪廓沿徑向方向被分成最接近于轂的在輪廓上為圓形或橢圓形的根部區(qū)21。接著這里是最遠(yuǎn)離轂的具有升力生成輪廓的翼型區(qū)，而在這兩個區(qū)之間放置過渡區(qū)23，所述區(qū)從根部區(qū)21的圓形或橢圓形的輪廓至翼型區(qū)22的升力生成輪廓沿徑向方向逐漸變化。如上文所闡釋，邊緣加強(qiáng)件放置在過渡區(qū)和翼型區(qū)中，且沿循后邊緣10中的邊緣。在此情況下，邊緣加強(qiáng)件可首先減小屈曲的風(fēng)險。事實(shí)上，此類加強(qiáng)件可具有與25mm的額外的后邊緣輕木一樣的效果。以此方式，結(jié)合的邊緣加強(qiáng)件相當(dāng)大地減小了重量，且加速了生產(chǎn)過程。該改善應(yīng)歸于相當(dāng)大地增加的后邊緣連結(jié)的剛性。此外，在一些情況下，尤其是對于大的葉片，該邊緣加強(qiáng)件也可代替放置于第一與第二殼部分之間的第三腹板增強(qiáng)件，且以此方式，減少了與此類腹板有關(guān)的生產(chǎn)復(fù)雜性。此外，邊緣加強(qiáng)件也可放置在前邊緣處。圖5a至圖5f示出圖5的不同橫截面，從其中清楚的是，內(nèi)核部分的橫截面的體積和幾何形狀作為殼體的內(nèi)輪廓的函數(shù)而變化。最接近于葉片末梢的邊緣加強(qiáng)件16的部分將完全沒有內(nèi)核材料，且將僅包括纖維增強(qiáng)材料。這從公開沿圖5中的ff線(即，在僅包括纖維增強(qiáng)材料的邊緣加強(qiáng)件的部分中)的截面圖的圖5f中是明顯清楚的。在離末梢的一定距離處，邊緣加強(qiáng)件將包括內(nèi)核部分，且內(nèi)核部分的橫截面面積將于是作為中空殼體12的殼部分之間的距離的函數(shù)而變化。內(nèi)核部分的橫截面面積將沿葉片的徑向方向減小。通過結(jié)合入壁中的輕木或泡沫聚合物40來增強(qiáng)第一殼體部分13和第二殼體部分14。邊緣加強(qiáng)件16通常為預(yù)制的長形元件，且放置在一個殼體部分中。然后邊緣加強(qiáng)件的第一表面17粘附至第一殼體部分13的內(nèi)部分，且然后邊緣加強(qiáng)件16的第二表面19粘附至第二殼體部分14的內(nèi)部分。向邊緣加強(qiáng)件16施力。這可通過在邊緣加強(qiáng)件的若干位置結(jié)合一條繩索且其中自由的繩索端部從邊緣加強(qiáng)件的邊緣部分伸出來完成。然后將繩索端部引入穿過殼體或邊緣的第一部分15中的孔，且在膠水固化時施力。在實(shí)現(xiàn)固化之后，將繩索切斷，且完成葉片的表面的加工。很顯然，將存在應(yīng)被切斷的若干繩索區(qū)段。該力還可通過將凹口或擱板物結(jié)合到第一和第二殼體部分的內(nèi)側(cè)中來施加，且其中在粘合劑/膠水固化期間，將預(yù)制的邊緣加強(qiáng)件按壓到并保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。最后，?yīng)注意到的是，盡管已經(jīng)示出和描述了形成為單個連續(xù)件的邊緣加強(qiáng)件，但是邊緣加強(qiáng)件也可由一定數(shù)目的沿縱向且相鄰地布置的模件形成，模件在一起形成具有所描述的和所主張的特征的邊緣加強(qiáng)件。參考標(biāo)記列表 I葉片
2轉(zhuǎn)子
3風(fēng)力渦輪機(jī) 4轉(zhuǎn)子軸 5轂
6壓力側(cè)
7吸入側(cè)
8成形輪廓
9前邊緣
10后邊緣
11翼弦
12中空殼體
13第一殼體部分
14第二殼體部分
15邊緣的第一部分
16邊緣加強(qiáng)件
17邊緣加強(qiáng)件的第一表面
18第一殼體部分的內(nèi)側(cè)
19邊緣加強(qiáng)件的第二表面
20第二殼體部分的內(nèi)側(cè)
21根部區(qū)
22翼型區(qū)
23過渡區(qū)
24邊緣加強(qiáng)件的纖維增強(qiáng)材料 25邊緣加強(qiáng)件的內(nèi)核部分/材料 26邊緣加強(qiáng)件的纖維突起 26a用于26的連接部分/壁 27塔架 28機(jī)艙 29葉片末梢 30葉片根部 31根部區(qū)域32過渡區(qū)域33翼型區(qū)域34翼弦長度35翼型厚度37弧線37膠水38翼型輪廓
40殼的輕木或泡沫聚合物41邊緣加強(qiáng)件的邊緣部分42邊緣加強(qiáng)件的第三表面43纖維增強(qiáng)件
權(quán)利要求
1.用于具有基本水平的轉(zhuǎn)子軸的風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述轉(zhuǎn)子包括轂，當(dāng)所述葉片安裝至所述轂時，所述葉片從所述轂基本沿徑向方向延伸，其中所述葉片包括: 成形輪廓，其包括壓力側(cè)和吸入側(cè)， 前邊緣和后邊緣，其中在所述前邊緣與所述后邊緣之間延伸翼弦， 所述成形輪廓當(dāng)被入射氣流沖擊時生成升力，其中所述成形輪廓由中空殼體形成，其中所述中空殼體至少由第一殼體部分和第二殼體部分形成，所述第一殼體部分與所述第二殼體部分至少在所述后邊緣和/或所述前邊緣處相互連接，其特征在于，在所述邊緣的第一部分處在所述中空殼體內(nèi)布置長形的、沿縱向延伸且預(yù)制的邊緣加強(qiáng)件，其中所述邊緣加強(qiáng)件的第一縱向表面部分連接至所述第一殼體部分的內(nèi)側(cè)，而所述邊緣加強(qiáng)件的第二縱向表面部分連接至所述第二殼體部分的內(nèi)側(cè)，且所述邊緣加強(qiáng)件包括纖維增強(qiáng)材料及還包括被包覆在所述纖維增強(qiáng)材料中的內(nèi)核材料，所述纖維增強(qiáng)材料諸如玻璃纖維，所述纖維包繞諸如泡沫聚合物或輕木的所述內(nèi)核材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述邊緣加強(qiáng)件在橫截面中為C形或U形。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述邊緣的第一部分包括所述后邊緣的至少一部分。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述邊緣的第一部分包括所述前邊緣的至少一部分。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述邊緣加強(qiáng)件由單個連續(xù)件形成，或作為備選地，由一定數(shù)目的縱向地且相鄰地布置的模件形成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述邊緣加強(qiáng)件包括由被包覆在纖維增強(qiáng)材料中的內(nèi)核制成的部分和由最接近于末梢的僅由纖維增強(qiáng)材料制成的沿縱向相鄰的部分。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述邊緣加強(qiáng)件的長度為至少5米，如5米至15米，7米至12米，或8米至10米。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述內(nèi)核部分的橫截面面積沿所述葉片的徑向方向減小。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述纖維材料與內(nèi)核材料之間的質(zhì)量比沿所述葉片的徑向方向變化。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述邊緣加強(qiáng)件的外輪廓與所述邊緣和所述中空殼體的內(nèi)輪廓基本一致，所述邊緣加強(qiáng)件放置在所述邊緣處且其粘結(jié)到所述邊緣。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，所述成形輪廓沿徑向方向被分成最接近于所述轂的具有基本圓形或橢圓形的輪廓的根部區(qū)、最遠(yuǎn)離所述轂的具有升力生成輪廓的翼型區(qū)、以及優(yōu)選地在所述根部區(qū)與所述翼型區(qū)之間的過渡區(qū)，所述過渡區(qū)具有從所述根部區(qū)的所述圓形或橢圓形輪廓至所述翼型區(qū)的升力生成輪廓沿徑向方向逐漸變化的輪廓。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中，將所述邊緣加強(qiáng)件放置在所述葉片的所述過渡區(qū)的至少一部分和所述葉片的所述翼型區(qū)的至少一部分中。
13.制造設(shè)有長形的沿縱向延伸的且預(yù)制的邊緣加強(qiáng)件的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法，所述邊緣加強(qiáng)件包括纖維增強(qiáng)材料和被包覆在所述纖維增強(qiáng)材料中的內(nèi)核，所述纖維包繞諸如泡沫聚合物或輕木的所述內(nèi)核材料，其中所述方法包括以下步驟 i)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的中空殼體的邊緣的第一部分處布置所述邊緣加強(qiáng)件， )給所述邊緣提供粘合劑，例如，膠水，以及 iii)在所述粘合劑固化期間施加力至所述邊緣加強(qiáng)件，且朝所述邊緣的第一部分和所述中空殼體的內(nèi)壁側(cè)按壓所述邊緣加強(qiáng)件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述葉片由以下制造步驟制造 a)提供作為壓力側(cè)殼部分的第一殼部分， b)提供作為吸入側(cè)殼部分的第二殼部分， c)通過將所述第一殼部分連接至所述第二殼部分來組裝所述中空殼體， d)將所述邊緣加強(qiáng)件的第一表面連接至所述第一殼部分的內(nèi)部分，以及 e)將所述邊緣加強(qiáng)件的第二表面連接至所述第二殼部分的內(nèi)部分。
15.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至12所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的根據(jù)權(quán)利要求13至14所述的方法的用途。
全文摘要
一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括成形輪廓，成形輪廓具有壓力側(cè)(6)和吸入側(cè)(7)、前邊緣和后邊緣(10)，其中在前邊緣與后邊緣之間延伸翼弦。當(dāng)受到入射氣流沖擊時生成升力的成形輪廓由中空殼體(12)形成。中空殼體(12)至少由第一殼體部分(13)和第二殼體部分(14)形成，第一殼體部分和第二殼體部分至少在后邊緣(10)和/或前邊緣處相互連接。在邊緣的第一部分處在中空殼體(12)內(nèi)布置邊緣加強(qiáng)件(16)，邊緣加強(qiáng)件(16)的第一表面部分(17)連接至第一殼體部分(13)的內(nèi)側(cè)(18)，而邊緣加強(qiáng)件(16)的第二表面部分(19)連接至第二殼體部分(19)的內(nèi)側(cè)(20)。
文檔編號F03D1/06GK103069157SQ201180041949
公開日2013年4月24日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者P.奎林, R.普雷特, T.林德比 申請人:Lm 玻璃纖維制品有限公司