一种风力涡轮机叶片包括成型中空轮廓、放置在两个外壳本体部分(13,14)之间的至少一个加强梁(15)，该梁包括第一梁翼缘(16a)和对置的第二梁翼缘(16b)，梁本体(17)通过第一过渡区域(32a)被连接到第一梁翼缘(16a)上，并且通过第二过渡区域(32b)被连接到第二梁翼缘(16b)上。梁本体包括梁芯部(22)。梁芯部(22)包括第一外芯部表面(24a)和相对置的第二外芯部表面(24b)。梁本体还包括布置在外芯部表面上的腹板(50)。翼缘(16a,16b)和腹板(50)由纤维加强聚合物制成。过渡区域(32a,32b)包括由梁芯部(22)的倒圆角部形成的凹口减小装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的转子的风力涡轮机叶片，并且还涉及一种包括风力涡轮机叶片的风力涡轮机。
技术介绍
通常，用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片包括由两个外壳部分和至少一个梁(通常是两个或三个梁)构成的空气动力学外壳，所述至少一个梁放置在外壳部分之间并且通过胶合而粘附到外壳部分的内侧上。在运转期间，梁有加强涡轮机叶片的作用。这些外壳常常在后缘和前缘处连接到彼此上并且通常通过胶合而接合，替代地，外壳部分可以是一体形成的。叶片还包括用于加强这些外壳的外壳内的层压结构(laminate)。在叶片运转期间，梁吸收了较大的力。尤其是靠近梁连接到外壳内侧上的区域承受着可能导致梁内发生断裂的重负载。W02008/086805公开了一种风力涡轮机叶片，其在后缘与前缘之间设置有内部加强底层(floor)以便改善抵抗外壳变形的阻力。该方案增加了结构的复杂性，并且因此也增加了叶片制造的复杂性。US5375324公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有连接到半个叶片外壳(bladeshell half)的内面上的沿纵向延伸的工字梁。这些工字梁由纤维加强聚合物制成，并且未设置有由芯部(core)材料制成的梁芯部。W02010/023140公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有具有被胶合到半个叶片外壳的内面上的相对置面的沿纵向延伸的盒状翼梁(box bar),胶合接合部(joint)具有凹入的前线表面(frontline surface)以便在胶合接合部中提供凹口(notch)减小的效果。JP61192864公开了一种风力涡轮机叶片，其由三个外壳部分和纵向梁而形成，这些外壳部分借助于粘合剂相互连接，纵向梁连接到由三个外壳部分形成的外壳本体的相对置内面上。最后，基本如权利要求1的前序部分中所陈述的风力涡轮机叶片是已知的。
技术实现思路
本专利技术的第一方面至少部分地克服了上文提及的现有技术的缺点，并且提供了一种减少梁断裂和失效风险的风力涡轮机叶片。这些方面和优点将从以下描述中变得清楚，并且通过一种用于风力涡轮机的转子的风力涡轮机叶片来获得，该风力涡轮机叶片包括由纤维加强树脂制成的中空外壳本体形成的成型轮廓(profiled contour),其中中空外壳本体包括互连的第一外壳本体部分和第二外壳本体部分，以及具有工字形截面并且由包括许多纤维层的纤维加强树脂形成的至少一个预制的沿纵向延伸的梁，所述梁包括第一梁翼缘(flange)和第二梁翼缘以及在这些翼缘之间延伸的梁本体，所述梁本体包括梁芯部，梁芯部具有第一和第二相互间隔开的外侧面以及第一和第二相互间隔开的端面，所述侧面中的每一个都由纤维加强聚合物制成的腹板(web)覆盖，第一端面由第一梁翼缘的纤维加强聚合物覆盖，而第二端面由第二梁翼缘的纤维加强聚合物覆盖，梁本体通过包括纤维加强树脂的两个相对置的第一过渡区域，与第一梁翼缘一体形成且被连接到第一梁翼缘上，并且通过包括纤维加强树脂的两个相对置的第二过渡区域，与第二梁翼缘一体形成且被连接到第二梁翼缘上，第一梁翼缘被连接到第一外壳部分的内表面上，而第二梁翼缘被连接到第二外壳部分的内表面上，其中过渡区域包括凹口减小装置(means)，凹口减小装置包括梁芯部的每一个侧面与每一个相邻的端面之间的倒圆(rounded)或倒角连接。测试示出了通过为过渡区域提供由梁芯部的倒圆或倒角角部(corner)形成的凹口减小装置，将力从腹板传递至翼缘而在过渡区域中没有任何失效和断裂的风险是可能的，因为过渡区域能够吸收力。通过这种构造，减小了在前缘和后缘处叶片的外壳本体部分之间的接合部的负载。也减小了诸如翅曲(buckling)等失效的风险。在本专利技术的实施例中，在过渡区域中每一个腹板的纤维层经由在具有凹入弯曲外表面的腹板连接翼缘部分中的凹入路径而延续(continue)到相邻的翼缘中。因此，腹板连接翼缘部分的纤维层的凹入路径提供了凹口减小，并且因此减小或消除了梁断裂或失效的风险。根据又一个实施例，在过渡区域中容纳树脂的内腔室在第一内表面、第二内表面和第三内表面之间形成，第一内表面由梁芯部的侧面与端面之间的倒圆或倒角连接而限定，所述梁芯部的侧面与端面由覆盖所述连接的纤维层而限定，第二内表面由腹板连接翼缘部分的纤维层而限定，第三内表面由相邻翼缘的纤维层而限定。腔室连同倾斜或倒圆路径的结构提供了显著的凹口减小的效果。相比于构成过渡区域的常规方式，梁将能够传递较大的力。在本专利技术的另一个实施例中，第二内表面的曲率半径为梁芯部的厚度的函数，所述曲率半径在梁芯部在其侧面之间的厚度增大时增大。根据本专利技术的实施例，第一表面的曲率半径(即，芯部的倒圆角部)为梁芯部在其侧面之间的厚度的函数，所述弯曲半径在梁芯部的厚度增大时增大。在又一个实施例中，包含侧面、端面以及在每一个端面与每一个侧面之间的倒圆或倒角连接的梁芯部的整个表面由纤维层覆盖。因此，覆盖外表面的尤其是芯部的倒圆或倒角角部的纤维层提供了凹口减小的效果。在本专利技术的另一个实施例中，腔室包括嵌入树脂中的填料。通过在腔室中提供填料，增大了过渡区域的强度，因为填料确保减小了干摩擦区域(dry area)的风险。在本专利技术的又一个实施例中，填料包括例如含有玻璃纤维的沿纵向延伸的绳，并且优选地被布置在第一内表面处。这样，填料以容易的方式被设置或布置。然而，还可以使用各种几何形状的玻璃废物，诸如粉末、小的圆形或有棱的颗粒等。通过使用此类填料，减小了具有干摩擦点(dryspot)的区域的风险。在本专利技术的另外一个实施例中，填料是单向绳。另一种可用的绳是编结或编织的纤维绳。通过将绳用作填料，减小了断裂的风险，因为这种材料具有足够的强度。在本专利技术的实施例中，纤维绳的直径为6mm至15mm,优选地9mm至12mm。纤维绳的直径取决于第一表面与第三表面之间的角度，角度越大，直径就越大。在本专利技术的又一个实施例中，中空外壳本体为径向方向上的成型轮廓，并且被分成根部区域，其具有离轮毂最近的基本上圆形或椭圆形的轮廓；翼面区域，其具有离轮毂最远的升力产生轮廓；以及优选地过渡区域，其在根部区域与翼面区域之间，过渡区域具有从根部区域的圆形或椭圆形轮廓到翼面区域的升力产生轮廓沿径向方向逐渐变化的轮廓。在本专利技术的另外一个实施例中，外壳本体的内面与梁的翼缘之间的连接通过诸如胶等结合剂来提供。在本专利技术的实施例中，梁的填料材料和/或纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维、钢纤维、芳族聚酰胺纤维或植物纤维。在本专利技术的另一个实施例中，第一外壳本体部分形成压力侧的一部分，而第二外壳部分可以形成吸力侧的一部分。在本专利技术的又一个实施例中，腔室在截面上是三角形的。根据本专利技术的另一个实施例，梁芯部由具有密度低于纤维加强聚合物的材料制成，优选地由具有密度低于聚合物的材料制成。在本专利技术的再又一个实施例中，梁芯部由诸如泡沫聚合物的泡沫材料制成，或由轻木制成。在本专利技术的又一个实施例中，梁围绕着纵向中心平面基本上是对称的。在本专利技术的另外一个实施例中，梁通过真空辅助树脂传递(VARTM)来制造。在本专利技术的另一个实施例中，梁通过使用以树脂预浸溃的纤维材料(预浸料坯)来制造。根据实施例，梁芯部的至少一个端面与相邻的侧面之间的连接是通过在侧面之间延伸的圆的区段，尤其是如截面中所见的半圆，而形成的。根据又一个实施例，梁芯部的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.08 EP 10168803.41.一种用于风力涡轮机(3)的转子的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片包括由纤维加强树脂制成的中空外壳本体形成的成型轮廓(8)，其中所述中空外壳本体包括 -互连的第一外壳本体部分(13)和第二外壳本体部分(14)，以及具有工字形截面并由包括许多纤维层的纤维加强树脂形成的至少一个预制的沿纵向延伸的梁(15)，所述梁(15)包括第一梁翼缘(16a)和第二梁翼缘(16b)以及在这些翼缘之间延伸的梁本体(17)， 所述梁本体(17)包括梁芯部(22)，所述梁芯部(22)具有第一相互间隔开的外侧面(24a)和第二相互间隔开的外侧面(24b)，以及第一相互间隔开的端面(52)和第二相互间隔开的端面(53)，这些侧面中的每一个都由纤维加强聚合物制成的腹板(50)覆盖，所述第一端面由所述第一梁翼缘(16a)的纤维加强聚合物覆盖，并且所述第二端面由所述第二梁翼缘(16b)的纤维加强聚合物覆盖， 所述梁本体(17)通过包括纤维加强树脂的两个相对置的第一过渡区域(32a)，与所述第一梁翼缘(16a) —体形成且被连接到所述第一梁翼缘(16a)上，并且通过包括纤维加强树脂的两个相对置的第二过渡区域(32b)，与所述第二梁翼缘(16b) —体形成且被连接到所述第二梁翼缘(16b)上， 所述第一梁翼缘(16a)被连接到所述第一外壳部分(13)的内表面(18)上，而所述第二梁翼缘(16b)被连接到所述第二外壳部分(14)的内表面(19)上， 其特征在于，这些过渡区域(32a，32b)包括凹口减小装置，所述凹口减小装置包括所述梁芯部(22)中每一个所述侧面(24a, 24b)与每一个相邻的所述端面(52,53)之间的倒圆或倒角连接。2.根据权利要求1所述的叶片，其中在这些过渡区域(32a，32b)中，每一个腹板(50)的纤维层经由具有凹入弯曲外表面(51)的腹板连接翼缘部分(54)中的凹入路径而延续到相邻的翼缘中。3.根据权利要求2所述的叶片，其中在这些过渡区域(32a，32b)中，容纳树脂的内腔室(46)在第一内表面(42)、第二内...
【专利技术属性】
技术研发人员：L尼尔森，
申请(专利权)人：LM玻璃纤维制品有限公司，
类型：
国别省市：
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