用于風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種用于風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片包括從葉片根部向葉片尖端沿翼展方向延伸的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。多個(gè)肋材固定到所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)并沿所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)隔開，其中每個(gè)肋材大體上沿翼弦向延伸并且大體上具有氣動(dòng)葉片輪廓。多個(gè)翼弦向織物帶以拉緊狀態(tài)固定到所述肋材，其中所述織物帶限定所述轉(zhuǎn)子葉片的氣動(dòng)外表層。
【專利說明】用于風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型總體上涉及一種用于風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，確切地說，涉及一種拉緊織物轉(zhuǎn)子葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能被視作目前可用的最清潔且最環(huán)保的能源，為此風(fēng)力機(jī)越來越受關(guān)注?，F(xiàn)代風(fēng)力機(jī)通常包括塔筒、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙以及一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。所述轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼片原理獲取風(fēng)力中的動(dòng)能。所述轉(zhuǎn)子葉片傳輸旋轉(zhuǎn)能形式的動(dòng)能，以便旋轉(zhuǎn)將轉(zhuǎn)子葉片連接到齒輪箱的軸，或者如果未使用齒輪箱，直接旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)隨后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，所述電能可以部署到電網(wǎng)上。
[0003]現(xiàn)代轉(zhuǎn)子葉片的構(gòu)造通常包括表層或外殼部件、沿翼展方向延伸的翼梁帽，以及一個(gè)或多個(gè)抗剪腹板。所述外殼部件通常由多層纖維復(fù)合材料以及輕質(zhì)芯材制成，形成轉(zhuǎn)子葉片的外部氣動(dòng)翼型。所述翼梁帽通過并入在轉(zhuǎn)子葉片的兩個(gè)內(nèi)側(cè)上沿轉(zhuǎn)子葉片翼展延伸的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)元件來增加轉(zhuǎn)子葉片的強(qiáng)度?？辜舾拱迨墙Y(jié)構(gòu)梁狀部件，所述部件在上下翼梁帽之間大體垂直延伸，并且在外表層之間延伸穿過轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部。
[0004]轉(zhuǎn)子葉片的大小、形狀和重量是有助于風(fēng)力機(jī)能量效率的因素。增加轉(zhuǎn)子葉片大小能夠提高風(fēng)力機(jī)的能量產(chǎn)量，而減少重量能夠進(jìn)一步提高風(fēng)力機(jī)的效率。此外，隨著轉(zhuǎn)子葉片大小的增大，需要額外注意轉(zhuǎn)子葉片的結(jié)構(gòu)完整性。目前存在和正在開發(fā)的大型商用風(fēng)力機(jī)能夠生成約1.5至約12.5兆瓦的電力。這些較大的風(fēng)力機(jī)可以具有直徑大于90米的轉(zhuǎn)子葉片組件。此外，改進(jìn)轉(zhuǎn)子葉片形狀有助于制造前掠式轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片從葉片底部至尖端具有大體弧形的輪廓，從而提供改進(jìn)的空氣動(dòng)力。因此，若增加轉(zhuǎn)子葉片大小、減小轉(zhuǎn)子葉片重量并增加轉(zhuǎn)子葉片強(qiáng)度，同時(shí)還改進(jìn)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力，則有助于持續(xù)發(fā)展風(fēng)力機(jī)技術(shù)，并將風(fēng)能作為替代能源。
[0005]隨著風(fēng)力機(jī)尤其是轉(zhuǎn)子葉片大小的增加，制造、運(yùn)輸以及組裝風(fēng)力機(jī)的成本也相應(yīng)增加。必須在增加風(fēng)力機(jī)大小的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)與這些因素之間做出權(quán)衡。例如，為提高硬度/重量比，當(dāng)前的葉片結(jié)構(gòu)需要在諸如翼梁帽等關(guān)鍵承載部件中使用較高硬度材料(例如，碳)，以致風(fēng)能生產(chǎn)的總體成本大幅增加。隨著葉片的寬度和長(zhǎng)度增加，最大翼弦寬度和葉片長(zhǎng)度上的運(yùn)輸限制會(huì)開始限制葉片設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的葉片制造處理通常需要支出模具方面的高額前期設(shè)備成本和相關(guān)人力成本，尤其是外殼部件。
[0006]為降低具有轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力機(jī)的預(yù)成形、運(yùn)輸和架設(shè)成本，一種已知的策略是以葉片段的方式制造轉(zhuǎn)子葉片。每個(gè)葉片段可以包括沿翼展方向延伸的翼梁帽和抗剪腹板的一部分，或者每個(gè)葉片段可以組裝到沿轉(zhuǎn)子葉片的整個(gè)翼展延伸的大型翼梁帽上。在將各個(gè)葉片段運(yùn)輸?shù)郊茉O(shè)目的地之后，組裝葉片段。但是，當(dāng)前葉片段的制造十分困難。例如，當(dāng)前的制造和組裝技術(shù)具有以下問題:接合線控制、邊緣輪廓控制、多個(gè)葉片段的維修性、重量減少以及諸如沿翼展方向延伸的翼梁帽等較大部件的處理。
[0007]因此，所屬領(lǐng)域中需要改進(jìn)轉(zhuǎn)子葉片以及用于為風(fēng)力機(jī)組裝此類轉(zhuǎn)子葉片的方法。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的方面和優(yōu)點(diǎn)在以下說明中部分描述，或者可以從說明書中顯而易見，或者可以通過實(shí)踐本實(shí)用新型而了解。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片。所述葉片包括從葉片根部向葉片尖端沿翼展方向延伸的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)隔開的固定肋材，所述肋材大體上沿翼弦方向延伸。所述肋材大體上具有氣動(dòng)葉片輪廓。多個(gè)翼弦向織物帶以拉緊狀態(tài)固定到所述肋材，其中所述織物帶限定所述轉(zhuǎn)子葉片的氣動(dòng)外表層。
[0010]在多個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)可以包括任何形式的沿翼展方向延伸的加強(qiáng)或支撐元件，所述元件與所述肋材互連，從而為轉(zhuǎn)子葉片添加結(jié)構(gòu)硬度和支撐。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，沿翼展方向延伸的支撐元件可以包括多個(gè)條材構(gòu)件，所述條材構(gòu)件圍繞肋材的氣動(dòng)輪廓周向隔開。所述條材構(gòu)件可以在轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)彼此直接連接，例如通過桁架、支柱或其他支撐構(gòu)件連接。在替代的實(shí)施例中，條材構(gòu)件可以圍繞肋材的圓周隔開并且不彼此連接。
[0011]在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)可以包括將相對(duì)的翼梁帽互連的抗剪腹板，其中所述肋材固定到所述翼梁帽。額外的翼展方向支撐元件還可以包括在此實(shí)施例中，其中所述肋材還連接到這些額外的元件。
[0012]在特定實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)還可以包括前緣構(gòu)件和后緣構(gòu)件(例如，保護(hù)性或結(jié)構(gòu)性帽構(gòu)件)，所述前緣構(gòu)件和后緣構(gòu)件分別沿所述轉(zhuǎn)子葉片的前緣和后緣互連所述肋材。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)可以由桁架結(jié)構(gòu)限定，所述桁架結(jié)構(gòu)具有連接到翼展方向元件的翼弦方向元件，從而大體上限定密封槽骨架結(jié)構(gòu)，其中所述翼弦方向元件限定所述肋材。所述拉緊織物連接到所述肋材，并且還可以連接到翼展方向元件。
[0014]所述肋材可以根據(jù)本實(shí)用新型各方面以不同方式進(jìn)行配置。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，所述肋材由多個(gè)部件形成，所述部件附接到沿翼展方向延伸的支撐元件，以在組裝之后大體上限定閉合環(huán)路結(jié)構(gòu)。
[0015]在一個(gè)替代實(shí)施例中，所述肋材各自由閉合環(huán)路元件形成，所述閉合環(huán)路元件隨后固定到沿翼展方向延伸的支撐元件。例如，所述肋材可以各自在長(zhǎng)絲卷繞過程中形成，然后固定到沿翼展方向延伸的支撐元件。在替代實(shí)施例中，所述肋材可以直接卷繞到沿翼展方向延伸的支撐兀件。
[0016]在特定實(shí)施例中，所述織物帶具有翼展寬度，從而至少橫跨并附接到相鄰的所述肋材之間。相鄰織物帶的相對(duì)翼弦向邊緣可以沿公共肋材鄰接或重疊。
[0017]在特定實(shí)施例中，所述織物帶具有特定的翼弦向長(zhǎng)度，使織物帶的相對(duì)橫向邊緣沿翼展向延伸的支撐元件中的公共支撐元件連接在一起，例如，沿公共的翼梁帽、前緣構(gòu)件或后緣構(gòu)件連接。
[0018]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以將任何精加工步驟的組合應(yīng)用到織物帶，以便增強(qiáng)轉(zhuǎn)子葉片的氣動(dòng)形狀和性能，包括增強(qiáng)相鄰條之間的接縫，或者用樹脂或其他材料涂覆所述條以提供基本上無縫的外表面。[0019]參考以下說明和附圖可以更好地理解本實(shí)用新型的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。附圖包括在本說明書中并構(gòu)成其一部分，示出本實(shí)用新型的各實(shí)施例，并與說明書一起解釋本實(shí)用新型的原理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]本說明書參考附圖，針對(duì)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，完整且可實(shí)現(xiàn)地公開了本實(shí)用新型，包括其最佳模式，在附圖中:
[0021]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力機(jī)的側(cè)視圖；
[0022]圖2是示例性風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；
[0023]圖3是具有翼弦向肋材的內(nèi)部葉片支撐結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；
[0024]圖4是具有翼弦向肋材的內(nèi)部葉片支撐結(jié)構(gòu)的一個(gè)替代實(shí)施例的透視圖；
[0025]圖5是附接到翼弦向肋材的織物帶的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；
[0026]圖6是具有翼弦向肋材和多個(gè)翼展向延伸元件的內(nèi)部葉片支撐結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖；
[0027]圖7是處于桁架構(gòu)造中的內(nèi)部葉片支撐結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；
[0028]圖8是根據(jù)本實(shí)用新型各方面的葉片的一個(gè)實(shí)施例的局部頂視截面圖；
[0029]圖9是根據(jù)本實(shí)用新型各方面的葉片的一個(gè)實(shí)施例的截面圖；
[0030]圖10是可用于長(zhǎng)絲卷繞過程中的模型的截面圖，其中肋材直接卷繞到葉片支撐結(jié)構(gòu)上；
[0031]圖11是示例性長(zhǎng)絲卷繞過程的示意圖；
[0032]圖12是可用于長(zhǎng)絲卷繞過程中的模型的截面圖，其中肋材分別形成并附接到葉片支撐結(jié)構(gòu)；以及
[0033]圖13是示例性長(zhǎng)絲卷繞過程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本實(shí)用新型的實(shí)施例，這些實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例在附圖中圖示。每個(gè)實(shí)例均用于解釋本實(shí)用新型，而非限制本實(shí)用新型。事實(shí)上，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易了解，在不脫離本實(shí)用新型的范圍或精神的前提下，可以對(duì)本實(shí)用新型做出不同修改和變化。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分說明或描述的特征可用于其他實(shí)施例中，從而得到另一個(gè)實(shí)施例。因此，本實(shí)用新型應(yīng)涵蓋在隨附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi)的此類修改和變化。
[0035]圖1示出了采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)10。風(fēng)力機(jī)10包括塔筒12，所述塔筒12上安裝有機(jī)艙14。多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16安裝到轉(zhuǎn)子輪轂18，所述轉(zhuǎn)子輪轂18又連接到驅(qū)動(dòng)主轉(zhuǎn)子軸的主法蘭。風(fēng)力機(jī)發(fā)電及控制部件安置在機(jī)艙14中。圖1僅用于說明本實(shí)用新型的示例性使用領(lǐng)域。應(yīng)了解的是，本實(shí)用新型不限于任何特定類型的風(fēng)力機(jī)配置。
[0036]參考圖2，根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子葉片16可包括外表面，所述外表面限定在前緣26與后緣28之間延伸的壓力側(cè)22和吸入側(cè)24，并且可從葉片尖端32延伸至葉片根部34。如所屬領(lǐng)域內(nèi)所熟知，所述外表面可以大體上是具有氣動(dòng)輪廓的氣動(dòng)表面。
[0037]根據(jù)本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子葉片16可以包括位于葉片尖端32與葉片根部34之間的多個(gè)獨(dú)立織物段40。每個(gè)織物段40可以經(jīng)過特別配置，以便多個(gè)織物段40限定完整的轉(zhuǎn)子葉片16，所述轉(zhuǎn)子葉片具有指定的氣動(dòng)輪廓、長(zhǎng)度和其他所需特性。例如，每個(gè)織物段40的氣動(dòng)輪廓可對(duì)應(yīng)于相鄰織物段40的氣動(dòng)輪廓。因此，織物段40的氣動(dòng)輪廓可形成轉(zhuǎn)子葉片16的連續(xù)氣動(dòng)輪廓。
[0038]在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片16可以彎曲。轉(zhuǎn)子葉片16彎曲可以使轉(zhuǎn)子葉片16在大體翼面向和/或在大體沿邊方向上彎曲。翼面向通常可解釋為氣動(dòng)升力作用于轉(zhuǎn)子葉片16上的方向(或反方向)。沿邊方向通常垂直于翼面向。轉(zhuǎn)子葉片16在翼面向上的彎曲也稱為預(yù)彎曲，而在沿邊方向上的彎曲也稱為掃掠。因此，彎曲的轉(zhuǎn)子葉片16可以是預(yù)彎曲和/或掃掠。彎曲可使得轉(zhuǎn)子葉片16在風(fēng)力機(jī)10運(yùn)作期間更好地承受翼面向負(fù)載和沿邊負(fù)載，且可在風(fēng)力機(jī)10運(yùn)作期間進(jìn)一步使轉(zhuǎn)子葉片16遠(yuǎn)離塔筒12。
[0039]轉(zhuǎn)子葉片16可進(jìn)一步限定分別在翼弦方向和翼展方向上延伸的翼弦42和翼展44。如圖所示，翼弦42可隨轉(zhuǎn)子葉片16的翼展44的延伸而有所不同。
[0040]圖3到10示出了根據(jù)本實(shí)用新型各方面的轉(zhuǎn)子葉片16的多個(gè)實(shí)施例。尤其參考圖3到6，轉(zhuǎn)子葉片16包括內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50，所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)從葉片根部34沿翼展方向向葉片尖端32延伸。所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50可以是任何形式的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)通常用于風(fēng)力機(jī)葉片中，以為葉片提供硬度和尺寸穩(wěn)定性。例如，支撐結(jié)構(gòu)50包括多個(gè)固定且隔開的肋材62，所述肋材沿翼弦方向延伸并且包括外表面64 (圖8)，所述外表面限定氣動(dòng)葉片輪廓。多個(gè)肋材62隔開并且通過任何合適的方法附接到任何形式的支撐結(jié)構(gòu)，所述附接方法的實(shí)例如下詳述。肋材62的翼弦向長(zhǎng)度限定葉片16沿翼展44的整個(gè)翼弦42。可以將其他部件添加到肋材62中，以進(jìn)一步構(gòu)成翼弦42。相應(yīng)肋材62的氣動(dòng)輪廓限定了組裝完成轉(zhuǎn)子葉片16的整體氣動(dòng)輪廓。
[0041]內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50的構(gòu)造可以在本實(shí)用新型的范圍和精神內(nèi)大幅改變。例如，在圖3圖4的實(shí)施例中，內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50包括在翼展方向上沿葉片16的壓力側(cè)22和吸入側(cè)24延伸的單個(gè)抗剪腹板52以及相關(guān)翼梁帽56。抗剪腹板52和翼梁帽56的結(jié)構(gòu)通常稱為“工
字梁”結(jié)構(gòu)。
[0042]在圖9和圖10等中示出了替代實(shí)施例中，內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50以箱型梁結(jié)構(gòu)提供，其中多個(gè)抗剪腹板52、54延伸在相對(duì)的翼梁帽56之間。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本實(shí)用新型不限于任何特定構(gòu)造的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50。
[0043]在多個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)翼展向延伸的支撐元件，所述支撐元件與肋材62互連，并且為內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50提供整體結(jié)構(gòu)支撐和硬度。例如，在圖3和5所示的實(shí)施例中，翼展向延伸的支撐元件可以是任何類型的前緣支撐構(gòu)件61和后緣支撐構(gòu)件63，所述構(gòu)件與肋材62互連并且分別為前緣和后緣提供結(jié)構(gòu)硬度。翼梁帽56還可以視作翼展向延伸的支撐元件。
[0044]在圖4所示的實(shí)施例中，翼展向延伸的支撐構(gòu)件包括前緣帽58和/或后緣帽60，所述前緣帽和/或后緣帽固定到肋材62上，并且卷繞葉片壓力側(cè)和吸入側(cè)的邊緣。應(yīng)認(rèn)識(shí)至IJ，任何形式的額外抗剪腹板可以在翼展向上附接到沿葉片16的任何位置等。
[0045]在圖6所示的實(shí)施例中，除了前緣帽構(gòu)件58和后緣帽構(gòu)件60以外，內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50還包括多個(gè)翼展向延伸的條材構(gòu)件51。條材構(gòu)件51無需沿葉片16的整個(gè)翼展延伸，并且圍繞肋材62的氣動(dòng)輪廓周向隔開。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于這一特定實(shí)施例而言，支撐結(jié)構(gòu)50不包括橫跨在葉片壓力側(cè)與吸入側(cè)之間以直接與條材或翼梁構(gòu)件51互連的抗剪腹板或類似結(jié)構(gòu)。換言之，構(gòu)件51通過肋材而不是其他結(jié)構(gòu)互連。但是，在其他實(shí)施例中，構(gòu)件51可以直接通過葉片16的壓力側(cè)與吸入側(cè)之間的支撐構(gòu)件(例如，抗剪腹板52)互連。構(gòu)件51可以由任何合適的結(jié)構(gòu)材料形成，并且構(gòu)件51無需由相同的材料形成，如圖6中所示的不同材料所指示。
[0046]圖7示出了一個(gè)實(shí)施例，其中所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)被配置為桁架結(jié)構(gòu)53，所述桁架結(jié)構(gòu)具有多個(gè)翼弦向元件55，所述翼弦向元件連接到多個(gè)翼展向元件57，以形成密封槽59的格柵或腹板式骨架。翼弦向元件55可以視作肋材。如下文詳述，拉緊的織物附接到桁架結(jié)構(gòu)53。所述織物可以固定到翼弦向元件55和/或翼展向元件57的任何組合。盡管圖7中出于簡(jiǎn)明性的考慮而未示出，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，桁架結(jié)構(gòu)53還可以包括沿翼展向延伸穿過葉片16的內(nèi)部抗剪腹板。所述抗剪腹板還可以形成為桁架式結(jié)構(gòu)，所述桁架式結(jié)構(gòu)具有限定格柵或腹板式抗剪腹板的多個(gè)互連構(gòu)件。
[0047]內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50的多個(gè)部件(例如，肋材62、桁架結(jié)構(gòu)53、翼展向條材或翼梁構(gòu)件51等)可以由任何合適的結(jié)構(gòu)材料形成，包括金屬(例如，鋼、鋁、鈦，以及其合金或組合)或復(fù)合材料(例如，GFRP, CFRP、天然復(fù)合材料以及夾層復(fù)合材料(通過手工涂覆或其他方法制成))。所述材料可以包括金屬和復(fù)合材料的組合(包括諸如木材等天然復(fù)合材料)。
[0048]參見圖5，多個(gè)翼弦向織物帶66以拉緊狀態(tài)固定到肋材62。在此構(gòu)造中，織物帶66限定轉(zhuǎn)子葉片16的外表層，包括壓力側(cè)22和吸入側(cè)24。在圖5所示的實(shí)施例中，各個(gè)織物帶66各自橫跨在兩個(gè)相鄰肋材62之間。每個(gè)條66具有相對(duì)的翼弦向邊緣68，所述邊緣通過任何合適的方法，包括粘合劑、接合材料、機(jī)械方法等附接到相應(yīng)肋材62的外表面64。本實(shí)用新型不限于任何特定的緊固方法。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，織物帶66可以具有翼展向?qū)挾?限定在邊緣68之間)，以便條66橫跨三個(gè)或更多個(gè)肋材62，甚至沿葉片16的整個(gè)翼展延伸。例如，在圖6所示的實(shí)施例中，織物帶66橫跨三個(gè)肋材62。
[0049]相鄰織物帶66的邊緣68能夠以直接鄰接關(guān)系附接到肋材62的外表面64，如圖8所示。在圖示的替代實(shí)施例中，邊緣68可以在公共肋材62上重疊。在進(jìn)一步實(shí)施例中，肋材62的至少一部分暴露在相鄰條66之間?？梢栽谙噜徔椢飵?6之間的接縫處使用精加工帶，以便密封和拉緊所述條。例如，可以將雙側(cè)粘合帶應(yīng)用到第一個(gè)條66的邊緣并向下卷動(dòng)。隨后可以將相鄰條66的邊緣應(yīng)用到粘合帶并向下卷動(dòng)，其中所述卷動(dòng)過程將對(duì)織物帶施加壓力和拉力。隨后可以向接縫施加熱量和壓力以實(shí)現(xiàn)粘合帶的最佳接合。
[0050]參考圖8和9，織物帶66通過任何合適的拉緊方法在翼弦向上拉緊(如圖8和9中的箭頭所示)。圖9示出了附接到相應(yīng)織物帶66的翼展向邊緣70的松緊調(diào)節(jié)輥75，以便在附接到肋材62的條之前拉緊織物帶。隨后可以將邊緣70沿接合區(qū)域72接合(圖8)。如上所述，邊緣70可以沿接合區(qū)72鄰接或重疊。在替代實(shí)施例中，邊緣70可以在平行調(diào)整翼片接合區(qū)中接合在一起，之后對(duì)其進(jìn)打微調(diào)。
[0051]在其他實(shí)施例中，機(jī)械緊固件可以用于以拉緊狀態(tài)將邊緣70附接到葉片的后緣。在這點(diǎn)上，也可以使用能夠夾緊或以其他方式附接到織物帶66的邊緣70、將條66維持在拉緊狀態(tài)，并且沿后緣將邊緣70固定到葉片結(jié)構(gòu)的任何類型緊固件。
[0052]如圖8中的箭頭所示，織物帶66還可以在翼展向以及翼弦向上拉緊，然后再永久將條66固定在肋材62之間。在這點(diǎn)上，可以使用任何合適的機(jī)械拉伸裝置或方法，包括夾緊或以其他方式將一個(gè)翼弦向邊緣68固定到相應(yīng)的肋材62，隨后沿翼展向拉緊所述織物，再將相對(duì)的翼弦向邊緣68固定到不同的肋材62。
[0053]如多個(gè)實(shí)施例中所述，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，織物帶66可以附接在多個(gè)結(jié)構(gòu)性支撐構(gòu)件之間的空間中，或者附接到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，或者其組合。
[0054]尤其是如圖3和5所示，肋材62可以定義為通過任何合適的附接裝置，例如粘合齊U、接合材料、機(jī)械裝置等附接到翼梁帽56上的閉合環(huán)路元件。在特定的實(shí)施例中，每個(gè)肋材62是在傳統(tǒng)長(zhǎng)絲卷繞過程中形成的卷繞長(zhǎng)絲部件。如下詳述，肋材62可以直接卷繞在內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50上，或者可以各自形成，然后在附接到內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50。在替代實(shí)施例中，各個(gè)肋材可以是與內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50直接模制在一起的模制構(gòu)件，或者可以各自模制，然后附接到支撐結(jié)構(gòu)50。
[0055]在圖4所示的替代實(shí)施例中，肋材62不是閉合環(huán)路元件，但是由附接到翼梁帽56的多個(gè)部件形成。這些部件可以由任何合適的材料制成，包括鋁、鋼或復(fù)合材料。
[0056]葉片16不受織物帶66的任何特定類型的織物限制。在特定的實(shí)施例中，可能需要成本相對(duì)較低的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)織物。所述織物可以編織或非編織材料，包括薄膜材料。所述織物材料可以是單層材料，或者由諸如多軸織物等多層材料形成。織物材料可以是經(jīng)過樹脂浸潰并最終進(jìn)行固化以為葉片16提供相對(duì)較硬的外表層。可用于本實(shí)用新型的特定類型的結(jié)構(gòu)織物包括PTFE涂層玻璃纖維或者PVC涂層聚酯織物。ETFE薄膜也適用于特定的實(shí)施例。
[0057]可以對(duì)織物帶66應(yīng)用任何形式的精加工過程或產(chǎn)物，以為葉片的壓力側(cè)22和吸入側(cè)24提供相對(duì)平滑的氣動(dòng)表面。例如，多數(shù)結(jié)構(gòu)性PVC聚酯具有施加到外表面上的表面涂層，用于改進(jìn)材料外觀并延長(zhǎng)材料壽命。通常，所述表面涂層可以是在制造期間層壓到PVC織物上的丙烯酸樹脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVDF表面涂層或者聚氟乙烯(PVF)薄膜層。如上所述，在安置到肋材62上之后，織物帶66可以使用樹脂浸潰，或者使用樹脂涂覆?？梢栽谙噜徔椢飵?6的接縫上使用加強(qiáng)帶。
[0058]如上所述，肋材62可以在長(zhǎng)絲卷繞過程中形成。在圖10和11所示的特定長(zhǎng)絲過程中，肋材62使用長(zhǎng)絲卷繞機(jī)78 (示意圖)卷繞到內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50上。參見圖10，肋材模型73在與所需肋材位置對(duì)應(yīng)的位置處沿翼展向長(zhǎng)度附接到內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50。在圖示的實(shí)施例中，肋材模型73通過將前緣模型74和后緣模型76附接到翼梁帽56構(gòu)成，翼梁帽56的上表面露出。參考圖11，內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50以旋轉(zhuǎn)方式安裝在底部構(gòu)件80之間，其中一個(gè)底部構(gòu)件80是從動(dòng)端82，另一個(gè)底部構(gòu)件80可以是軸承端84。該構(gòu)造可以只需將抗剪腹板/翼梁帽結(jié)構(gòu)鎖定到相應(yīng)的可旋轉(zhuǎn)支架內(nèi)即可完成。通過這種方式，內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50限定長(zhǎng)絲卷繞心軸?？梢蕴峁┲Ъ?6，用于在其上放置多個(gè)連續(xù)長(zhǎng)絲供應(yīng)88，例如連續(xù)玻璃長(zhǎng)絲等。支架86經(jīng)過配置以沿心軸的縱向橫動(dòng)，如圖11所示。相應(yīng)的長(zhǎng)絲供應(yīng)88與每個(gè)肋材模型73相關(guān)。在此構(gòu)造中，在纖維過程中，隨著心軸(支撐結(jié)構(gòu)50)旋轉(zhuǎn)，連續(xù)的長(zhǎng)絲束卷繞到肋材模型73上。所述過程可以是濕長(zhǎng)絲過程，其中所述長(zhǎng)絲首先通過樹脂浴，然后再沉積到模型73上?；蛘撸L(zhǎng)絲供應(yīng)88可以使用樹脂進(jìn)行浸潰。
[0059]一旦足夠長(zhǎng)度的連續(xù)長(zhǎng)絲已卷繞到模型73上，使得肋材62具有所需程度的厚度、硬度和穩(wěn)定性，則過程終止且肋材固化。樹脂可以足夠在固化過程中將肋材68直接粘附到翼梁帽56上。但是，額外的粘合劑或接合材料還可以用于確保肋材62與翼梁帽56之間的穩(wěn)定接合。肋材62固化之后，可以移除模型74、76，以便閉合環(huán)路獨(dú)立肋材62直接卷繞到支撐結(jié)構(gòu)50上。
[0060]可以輕易地認(rèn)識(shí)到，肋材62可以在卷繞過程中單獨(dú)卷繞到支撐結(jié)構(gòu)50上，其中長(zhǎng)絲供應(yīng)88在串行操作中從一個(gè)模型73移動(dòng)到下一個(gè)模型73。換言之，并非所有模型73都同時(shí)與長(zhǎng)絲供應(yīng)88 —起卷繞。
[0061]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以控制長(zhǎng)絲卷繞過程，以便以相對(duì)較高的拉力來施加長(zhǎng)絲88，以便肋材62的硬度和強(qiáng)度相對(duì)較高。還可以控制長(zhǎng)絲88的定向，以便后續(xù)層以與上一層不同的方式鉸合或定向?？梢允褂萌魏魏线m的碳纖維或玻璃纖維，或者其他類型的纖維來形成肋材62。
[0062]圖12和13示出了一個(gè)實(shí)施例，其中肋材62各自形成為卷繞長(zhǎng)絲部件，然后附接到內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50上。圖12示出了肋材模型90，所述肋材模型具有所需肋材60的一般氣動(dòng)形狀。模型90被配置成安裝在任何合適的心棒94上，并且包括纖維敷設(shè)表面92。參見圖13，多個(gè)模型90安裝在心軸94上，然后與來自提供在支架86上的長(zhǎng)絲供應(yīng)88的連續(xù)長(zhǎng)絲一起卷繞。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，所述卷繞過程可以根據(jù)圖11所示的實(shí)施例執(zhí)行，其中心軸94旋轉(zhuǎn)，并且支架86相對(duì)于模型90前后橫動(dòng)。
[0063]在圖13所示的實(shí)施例中，附接有模型90的心軸94垂直定向并且以旋轉(zhuǎn)方式固定在末端底部80中。在此特定實(shí)施例中，支架86圍繞心軸84旋轉(zhuǎn)，如圖13中的箭頭所示。軌道96可以提供在底部80上，以引導(dǎo)支架86在其旋轉(zhuǎn)路線中行進(jìn)。支架86還可以在旋轉(zhuǎn)期間受橫向垂直運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，如圖13中的箭頭所示，從而以所需的模式和定向?qū)⒗w維敷設(shè)在模型90的表面92上。如上所述，一旦肋材62形成于模型90上，卷繞過程可以終止，并且將各個(gè)模型移動(dòng)到固化站。固化之后，肋材62可以從模型90移除，然后附接到內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50，例如，附接到翼梁帽56，以形成圖3和圖4中所示的結(jié)構(gòu)。
[0064]因此應(yīng)從上述說明中認(rèn)識(shí)到，本實(shí)用新型還包括用于制造風(fēng)力機(jī)10的轉(zhuǎn)子葉片16的多個(gè)方法實(shí)施例，其中所述方法包括形成翼展向內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50。多個(gè)肋材62被配置在支撐結(jié)構(gòu)50上，其中肋材62沿內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50沿翼展向隔開，每個(gè)肋材62大體沿翼弦向延伸。肋材62大體上具有氣動(dòng)外表面并且限定葉片16的整個(gè)氣動(dòng)輪廓。所述方法包括將多個(gè)翼弦向織物帶卷繞在肋材上，并且至少在翼弦向上拉緊所述織物帶以限定轉(zhuǎn)子葉片的氣動(dòng)外表層。
[0065]所述方法可以包括將每個(gè)肋材62形成為固定到翼梁帽56的單獨(dú)形成閉合環(huán)路元件。例如，肋材62可以在長(zhǎng)絲卷繞過程中形成，其中肋材直接卷繞到翼梁帽56上，如上參考圖10和11所述。在替代實(shí)施例中，肋材可以各自在纖維卷繞過程中形成，然后附接到內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)50上，如上文參考圖12和13所述。
[0066]多個(gè)方法實(shí)施例可以包括沿翼展向和翼弦向?qū)⒖椢飵Юo在肋材62上，在最終將織物帶66緊固到肋材上。在一個(gè)方法實(shí)施例中，織物帶可以固定到相鄰肋材，或者在替代實(shí)施例中，織物帶可以橫跨至少三個(gè)或更多個(gè)肋材。
[0067]在特定的方法實(shí)施例中，織物帶66的翼弦向邊緣68能夠以鄰接關(guān)系附接到相應(yīng)的肋材。在替代實(shí)施例中，邊緣68可以在肋材62上隔開。
[0068]本說明書使用了各種實(shí)例來披露本實(shí)用新型，包括最佳模式，同時(shí)也讓所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本實(shí)用新型，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)施所涵蓋的任何方法。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定，并可包含所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想出的其他實(shí)例。如果其他此類實(shí)例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類實(shí)例包含的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實(shí)質(zhì)差別，則此類實(shí)例也應(yīng)在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片包括: 內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)從葉片根部向葉片尖端沿翼展方向延伸； 所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)隔開的固定肋材，每個(gè)所述肋材大體沿翼弦向延伸，并且包括大體上具有氣動(dòng)葉片輪廓的外表面； 多個(gè)翼弦向織物帶，所述織物帶具有翼展向?qū)挾纫约跋鄬?duì)的橫向邊緣，所述織物帶以拉緊狀態(tài)固定到所述肋材；以及 其中所述織物帶以鄰接方式沿所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的翼展向長(zhǎng)度設(shè)置，并且限定所述轉(zhuǎn)子葉片的氣動(dòng)外表層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)翼展向延伸的支撐元件，所述支撐元件與所述肋材互連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述翼展向延伸的支撐元件包括多個(gè)條材構(gòu)件，所述條材構(gòu)件圍繞所述肋材的所述氣動(dòng)輪廓周向隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述條材構(gòu)件非直接地彼此連接在所述轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)，位于所述轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)與吸入側(cè)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子葉片，進(jìn)一步包括至少一個(gè)支撐構(gòu)件，所述支撐構(gòu)件將所述條材構(gòu)件中的至少兩個(gè)條材構(gòu)件互連在所述轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)與吸入側(cè)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)包括將相對(duì)的翼梁帽互連的抗剪腹板，所述肋材固定到所述翼梁帽。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括前緣構(gòu)件和后緣構(gòu)件，所述前緣構(gòu)件和后緣構(gòu)件沿所述轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)前緣和后緣將所述肋材互連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括桁架結(jié)構(gòu)，所述桁架結(jié)構(gòu)具有連接到翼展向元件的翼弦向元件，從而大體上限定密封槽骨架結(jié)構(gòu)，所述翼弦向元件限定所述肋材。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述肋材由多個(gè)部件形成，所述多個(gè)部件附接到所述翼展向延伸的支撐元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中每個(gè)所述肋材是單獨(dú)形成的閉合環(huán)路元件，所述閉合環(huán)路元件附接到所述翼展向延伸的支撐元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述肋材是卷繞長(zhǎng)絲部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述肋材直接卷繞到所述翼展向延伸的支撐元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述肋材是單獨(dú)卷繞的部件，所述部件隨后固定到所述翼展向延伸的支撐元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述織物帶中的每個(gè)織物帶具有翼展向?qū)挾龋瑥亩鴻M跨在所述肋材的至少相鄰肋材之間，并且與其附接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中相鄰的所述織物帶的相對(duì)翼弦向邊緣沿公共的所述肋材鄰接或重疊。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)包括多個(gè)翼展向延伸的支撐元件，所述支撐元件將所述肋材互連，所述織物帶中的每個(gè)織物帶具有翼弦向長(zhǎng)度，以便所述織物帶的所述相對(duì)橫向邊緣沿所述翼展向延伸的支撐元件中的一個(gè)公共支撐元件連接在一起。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述翼展向延伸的支撐元件包括前緣構(gòu)件和后緣構(gòu)件，所述前緣構(gòu)件和后緣構(gòu)件沿所述轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)前緣和后緣將所述肋材互連，所述織物帶的所述橫向邊緣沿所述前緣構(gòu)件或后緣構(gòu)件中的一個(gè)構(gòu)件連接在一起。
18.根據(jù)權(quán)利要求16 所述的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述翼展向延伸的支撐元件包括相對(duì)的翼梁帽，所述翼梁帽通過抗剪腹板互連，所述肋材固定到所述翼梁帽，所述織物帶的所述橫向邊緣沿所述翼梁帽中的一個(gè)翼梁帽連接在一起。
【文檔編號(hào)】F03D1/06GK203702453SQ201320682513
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】方飆, S.H.奧爾森, 林玟玲, S.克里什納墨菲, B.哈里達(dá)蘇, P.K.賈哈夫, S.達(dá)古馬蒂, S.蘇布拉馬尼安, S.R.芬, U.庫(kù)爾米, V.C.斯里尼瓦桑錢德拉塞卡蘭 申請(qǐng)人:通用電氣公司