风力涡轮机叶片制造技术

一种风力涡轮机叶片，包括上部和下部半壳体（12、13）以及第一和第二细长腹板（16、17），所述第一和第二细长腹板（16、17）设置在所述上部和下部半壳体（12、13）之间并连接到所述上部和下部半壳体（12、13），其中每个腹板（16、17）包括将腹板（16、17）连接到半壳体（12、13）的内层的上部和下部凸缘（22、40），并且其中第一和第二腹板（16、17）相对于半壳体（12、13）通过第一和第二增强结构（31、42）来支撑，由此支撑单个第一腹板（16）的第一增强结构（31）包括由多个拉挤复合条带（33）构成的至少一个叠置件（32），并且第二增强结构（42）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力涡轮机叶片


[0001]本专利技术涉及一种风力涡轮机叶片，其具有大致中空的叶片主体，该叶片主体包括上部和下部半壳体以及第一和第二细长腹板，该第一和第二细长腹板各自沿叶片的纵向方向延伸，并且被设置在该上部和下部半壳体之间并连接到该上部和下部半壳体，其中第二腹板被布置成更靠近叶片的后缘，并且仅沿后缘的一部分延伸，其中每个腹板包括将相应的腹板连接到相应的半壳体的上部和下部凸缘，并且其中第一和第二腹板相对于相应的半壳体经由相应的第一和第二增强结构来支撑，所述增强结构沿叶片的纵向方向延伸。

技术介绍

[0002]如公知的，风力涡轮机叶片是用于产生电功率的风力涡轮机的一部分。风力涡轮机通常包括附接到轮毂的三个叶片，该轮毂被连接到布置在机舱中的发电机。这些叶片与经过的风相互作用，从而导致轮毂的旋转，最终驱动发电机。
[0003]涡轮机叶片通常包括具有上部半壳体和下部半壳体的中空叶片主体，该上部半壳体和下部半壳体通常分开生产并固定到彼此。在该中空叶片主体内布置有第一和第二细长腹板，该第一和第二细长腹板连接两个半壳体并支撑它们，同时还传递由于空气动力学原因和叶片在旋转时的圆周运动而作用在相应的壳体上的载荷。该载荷包括上部和下部半壳体上的压力和吸力载荷以及压缩和拉伸载荷。例如在EP 2 791 500 B1中公开了具有这种常见设置的风力涡轮机叶片。
[0004]为了支撑半壳体以及为了传递相应的载荷，每个细长腹板沿纵向方向延伸并且经由设置在相应的腹板侧处的凸缘来连接到相应的半壳体，该凸缘通过粘合剂来附接到上部半壳体和下部半壳体的内层。为了传递载荷或相应地支撑相应壳体，每个腹板都相对于相应的半壳体经由相应的第一和第二增强结构来支撑。这样的增强结构通常也称为翼梁帽。与相应的腹板和它们的凸缘一样，这些增强结构或翼梁帽也沿叶片的纵向方向延伸。如例如也在EP 2 791 500 B1中公开的，这些增强结构由包括分开的碳纤维拉挤条带（pultrusion strip）的叠置件制成，这些拉挤条带布置在彼此之上并固定在树脂基体中。在这样的拉挤条带的制造期间，碳纤维被拉动通过液体树脂的供应装置，然后该树脂被加热并固化，从而最终形成相应的拉挤条带。这些拉挤碳纤维条带在承受相应的载荷和分配载荷方面表现出优异的机械性能，并且还吸收在叶片旋转期间产生的高弯矩。
[0005]在如例如在EP 2 791 500 B1中公开的已知的风力涡轮机叶片设计中，叶片包括两个第一腹板，它们几乎完全在叶片的长度上延伸，并且被布置在中央主体区域中，即布置于在水滴状剖面中观察上部半壳体和下部半壳体具有很大距离的区域中。还设置了第二腹板，该第二腹板靠近叶片的后缘布置。该第二腹板仅沿后缘的一部分延伸，该部分通常具有特定的边缘设计并且经受特定的载荷，这些载荷由该第二腹板承受或相应地分配。
[0006]所有腹板都包括细长的腹板主体，其具有布置在腹板主体的端部处的凸缘。每个腹板由两个增强结构、即翼梁帽支撑，使得总共六个翼梁帽被布置在两个壳体中以用于支撑这三个腹板。尽管由于使用碳纤维拉挤叠置件，翼梁帽本身的质量以某种方式减小，但由
于需要整合三个腹板和六个翼梁帽，因此这种已知的涡轮机叶片的总质量很高，另一方面，该碳纤维拉挤叠置件是昂贵的。
[0007]因此，需要一种改进的风力涡轮机叶片设计，去允许适当的载荷支撑并且具有不那么复杂和重型的设计。

技术实现思路

[0008]为了解决这个问题，如上面提到的风力涡轮机叶片的特征在于，支撑单个第一腹板的第一增强结构包括至少一个叠置件，该叠置件由包括碳纤维的若干个拉挤复合条带构成，其中这些条带被固定在树脂基体中，并且支撑第二腹板的第二增强结构
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包括由灌注有树脂的玻璃和/或碳纤维层构成的至少一个叠置件，该叠置件被设置在相应的上部和下部壳体的外层和内层之间，第二腹板的相应凸缘被附接到该内层，
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或者包括至少一个叠置件，其由灌注有树脂的玻璃和/或碳纤维层构成，或由包括碳纤维的若干个拉挤复合条带构成，其中这些条带被固定在树脂基体中，该叠置件是第二腹板的整体部分并构建相应的凸缘，该凸缘被附接到相应的上部和下部壳体的内层。
[0009]本专利技术的风力涡轮机叶片的第一特征在于，仅一个第一腹板和仅一个第二腹板被布置在中空主体中。与使用两个第一腹板的现有技术中不同，本专利技术的涡轮机叶片仅使用可布置在最佳位置的一个第一腹板。在叶片的剖面中观察，它在最大轮廓厚度点居中，因此在存在最大载荷的区域中居中。由于仅布置一个腹板，因此仅需要两个翼梁帽来相对于半壳体支撑该一个单一的第一腹板。这允许显著减小叶片的总质量。而且碳纤维的量或相应的碳纤维拉挤条带叠置件的数量也减少，这是因为仅需要两个翼梁帽或相应的增强结构来支撑第一腹板，从而降低了生产叶片的总成本。最后，由于仅布置一个第一腹板，因此仅需要腹板凸缘与半壳体的内层的两个粘合剂连接，这有利于更快的生产，并且在需要时允许更容易的修理。
[0010]其次，本专利技术的涡轮机的特征还在于关于第二腹板或相应的第二增强结构的特定布局。在第一替代方案中，支撑第二腹板的第二增强结构包括由灌注有树脂的玻璃和/或碳纤维层构成的至少一个叠置件。在与第二腹板的凸缘通过粘合剂附接到相应的内层的位置相邻的区域中，该叠置件被设置在相应的上部和下部壳体的外层和内层之间。根据该替代方案，第二增强结构不包括任何拉挤碳纤维条带，而是由玻璃和/或碳纤维层或相应的纤维织物的叠置件制成，这些玻璃和/或碳纤维层或相应的纤维织物叠置在彼此之上并灌注有树脂。因此，它们以公知的方式生产，如例如也生产相应壳体的内层和外层的方式，这些层由灌注有树脂的若干个单独的纤维层或织物制成。因此，根据该替代方案的这些第二增强结构的制造被简化并且按照通常的生产例程进行。如果仅使用玻璃纤维层或织物，则这些增强结构的生产可被结合在相应的半壳体的生产中，并且相应的玻璃纤维和/或碳纤维层可容易地与其他壳体部件一起被布置在相应的壳体模具中，并且可与所有其他部件一起被树脂灌注。因此，可容易地整合在普通的生产例程中。
[0011]在第二替代方案中，形成相应的第二增强结构的至少一个叠置件由灌注有树脂的玻璃和/或碳纤维层构成，或者由包括碳纤维的若干个拉挤复合条带构成，其中这些条带被固定在树脂基体中。在该实施例中，相应的第二翼梁帽可由玻璃或碳纤维织物或者由碳纤维拉挤条带制成。不管用于制造相应增强结构的材料是什么，该增强结构都是第二腹板的
整体部分并构建相应的凸缘，该凸缘借助于粘合剂附接到相应壳体的内层。根据该实施例的第二腹板具有H形，其具有中央的腹板主体和附接到该腹板主体的一体式凸缘。由于该腹板主体包括树脂基体，因此该基体还一体地延伸到相应的凸缘或相应的叠置件中，从而使得H形的第二腹板非常刚硬并且成为在机械上适应性强的部件。腹板主体可包括例如由轻木、PET或PVC制成的芯，其被布置在树脂灌注的玻璃纤维封套或外壳中。当生产该腹板时，通过简单地插入相应的芯和纤维层或相应的织物或者拉挤条带，并且通过最后灌注整个腹板设置，所有相应的部分可容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风力涡轮机叶片，具有大致中空的叶片主体（11），所述叶片主体（11）包括上部和下部半壳体（12、13）以及第一和第二细长腹板（16、17），所述第一和第二细长腹板（16、17）各自沿所述叶片（5）的纵向方向延伸，并且被设置在所述上部和下部半壳体（12、13）之间并连接到所述上部和下部半壳体（12、13），其中第二腹板（16）被布置成更靠近所述叶片（5）的后缘（10）并且仅沿所述后缘（10）的一部分延伸，其中每个腹板（16、17）包括将相应的腹板（16、17）连接到相应的半壳体（12、13）的上部和下部凸缘（22、40），并且其中第一和第二腹板（16、17）相对于相应的半壳体（12、13）经由相应的第一和第二增强结构（31、42）来支撑，所述增强结构（31、42）沿所述叶片（5）的纵向方向延伸，其特征在于，支撑单个第一腹板（16）的第一增强结构（31）包括至少一个叠置件（32），所述叠置件（32）由包括碳纤维的多个拉挤复合条带（33）构成，其中所述条带（33）被固定在树脂基体（35）中，并且支撑所述第二腹板（17）的第二增强结构（42）
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包括由灌注有树脂（27）的玻璃和/或碳纤维层（43）构成的至少一个叠置件，所述叠置件被设置在相应的上部和下部壳体（12、13）的外层和内层（25、28）之间，所述第二腹板（17）的相应凸缘（40）被附接到所述内层（28），
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或者包括至少一个叠置件（45），其由灌注有树脂的玻璃和/或碳纤维层构成，或由包括碳纤维的多个拉挤复合条带（46）构成，其中所述条带（46）被固定在树脂基体（39）中，所述叠置件（45）是所述第二腹板（17）的整体部分并且构建相应的凸缘（40），所述凸缘（40）被附接到相应的上部和下部壳体（12、13）的所述内层（28）。2.根据权利要求1所述的风力涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源创新与技术有限公司，
类型：发明
国别省市：