專利名稱：轉(zhuǎn)子葉片連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片，該轉(zhuǎn)子葉片包括多個布置在葉片根部區(qū)域內(nèi)、并且以透孔的形式大致垂直于轉(zhuǎn)子葉片縱向軸線延伸的孔；裝配至所述孔中的橫向銷；以及能連接到所述橫向銷的緊固部件。
背景技術(shù)：
DE 197 33 372 C1公開了一種轉(zhuǎn)子葉片，該轉(zhuǎn)子葉片帶有多個布置在葉片根部區(qū)域內(nèi)并且大致垂直于轉(zhuǎn)子葉片縱向延伸的孔；裝配在所述孔中的橫向銷；以及能連接到橫向銷的緊固部件。那些孔是盲孔。
在Eric Hau所著、Springer-Verlag 1996年出版的《WindKraftanlagen》第二版中，公開了說明書開頭部分所述的轉(zhuǎn)子葉片裝置，其被認(rèn)為是最接近的現(xiàn)有技術(shù)。在那種公知的轉(zhuǎn)子葉片中，一種緊固部件(這里指緊固錨)從橫向銷一直延伸到法蘭上。以那種方式轉(zhuǎn)子葉片能固定在法蘭上，例如，固定在轉(zhuǎn)子的輪轂上。
現(xiàn)有技術(shù)公開了緊固部件在轉(zhuǎn)子葉片根部內(nèi)部延伸的情況。因而，轉(zhuǎn)子葉片根部的材料內(nèi)必須有通道，緊固部件裝在所述通道里面?？紤]到此種方式帶來的使弱化材料的后果，轉(zhuǎn)子葉片根部區(qū)域的材料必須要通過合適的結(jié)構(gòu)來加強(qiáng)，以保證它具有所需的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
為了通過簡化結(jié)構(gòu)來克服這些缺點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片的特征在于使緊固部件在轉(zhuǎn)子葉片根部外部延伸。
從這個觀點(diǎn)說，本發(fā)明基于以下認(rèn)識實(shí)現(xiàn)盡管在輪轂處轉(zhuǎn)子葉片的根部區(qū)域在空氣動力學(xué)方面外形有顯著的改變，但是，對所述裝置的聲學(xué)特性和其它特性不會有任何不利影響，因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片的區(qū)域要么由機(jī)頭罩覆蓋，要么至少置于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得最慢的部分中。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片包含以下優(yōu)點(diǎn)一方面，轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)子葉片根部區(qū)域內(nèi)的材料沒有因?yàn)橥ǖ蓝鴾p弱，另一方面，隨時可以無需拆除就能實(shí)現(xiàn)對緊固部件的直觀檢查。所以，舉例來說，可以立即檢測到初期的侵蝕，并將其清除。
此外，緊固部件的替換很容易實(shí)現(xiàn)。
特別地，在使用經(jīng)纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為輕型且堅固的材料制造轉(zhuǎn)子葉片時，可以持久地將橫向銷錨定在轉(zhuǎn)子葉片根部內(nèi)。從這個方面來說，本裝置有效地將拉力從橫向銷傳遞到轉(zhuǎn)子葉片的環(huán)氧樹脂符合材料中。
在轉(zhuǎn)子葉片中很好地提供了多個分隔開的孔來容置橫向銷，因?yàn)橐赃@種方式轉(zhuǎn)子葉片的連接強(qiáng)度可以被大大地加強(qiáng)，這特別在風(fēng)力發(fā)電裝置非常巨大的場合是很有必要的?？字g的分隔能夠設(shè)置為使得轉(zhuǎn)子的材料性能僅僅不顯著地由孔減弱。
本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的具體實(shí)施方式
是，轉(zhuǎn)子葉片在其根部區(qū)域有一個增大的截面，并且有一個孔或多個孔布置在該增大的截面區(qū)域內(nèi)。這個措施還可以大大地增強(qiáng)轉(zhuǎn)子葉片和轉(zhuǎn)子輪轂之間的連接的承載性能，由于轉(zhuǎn)子葉片根部的橫截面增大部分而使轉(zhuǎn)子葉片承受了較低級別的拉力，因此，轉(zhuǎn)子葉片可以承受更大的拉力。盡管橫向銷和開孔內(nèi)表面之間的界面處的相關(guān)表面上的壓力很低，但是根據(jù)本發(fā)明的在增大截面區(qū)域內(nèi)設(shè)置孔的技術(shù)方案借助于相應(yīng)增大的表面面積而能夠有效地將拉力從橫向銷傳遞到轉(zhuǎn)子葉片的材料。在這種情況下，截面放大部分能明顯較已知的轉(zhuǎn)子葉片小，因?yàn)闆]有必要對用于延伸到轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部的緊固部件的孔進(jìn)行補(bǔ)償。
根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，轉(zhuǎn)子葉片具有一朝向輪轂的端部，轉(zhuǎn)子葉片在該端部的兩側(cè)處橫截面增大。這使得拉力從橫向銷對稱地傳遞到轉(zhuǎn)子葉片。
根據(jù)此實(shí)施方式的優(yōu)選改進(jìn)方案，轉(zhuǎn)子葉片有兩個相對的分別形成于轉(zhuǎn)子葉片一側(cè)的加厚部分，所述加厚部分相應(yīng)地與裝置葉片一體地成形，而且多個孔至少部分布置在該加厚部分的區(qū)域內(nèi)。可以通過在所述轉(zhuǎn)子葉片上疊置多個纖維復(fù)合材料和環(huán)氧樹脂層而以簡單的已知方式形成構(gòu)成所述橫截面增大部分的加厚部分。
另外，一個特別優(yōu)選的實(shí)施方式是，轉(zhuǎn)子葉片在其根部區(qū)域內(nèi)有一個大致為管狀的端部，在該端部內(nèi)能布置多個孔。管狀端部能以特別一致和簡單的方式固定在轉(zhuǎn)子輪轂上，并且特別對于以下兩種情況是有利的對于會出現(xiàn)極大的力的風(fēng)力發(fā)電裝置，或者是對于涉及那種到從用于緊固目的的管狀端部到翼形部分的過渡的轉(zhuǎn)子葉片。
一種實(shí)施方式，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片包括經(jīng)玻璃纖維強(qiáng)化的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，所述復(fù)合材料是一種非常輕同時具有高強(qiáng)度。
為了得到更好的負(fù)載傳遞能力，橫向銷優(yōu)選地膠接在孔中。另外一個優(yōu)點(diǎn)就是，包括已經(jīng)安裝緊固部件的時候，橫向銷能夠可靠地保持在預(yù)先確定的位置。
在一個特別優(yōu)選的特征中，可在所述孔的至少一端處以與孔(或橫向銷)的縱軸同心的方式布置金屬盤，最好是在所述孔的兩端處布置所述金屬盤。這些金屬盤的形狀與已知的支撐墊片的相近，并且在所述孔的區(qū)域內(nèi)與所述轉(zhuǎn)子葉片根部的表面平齊安裝，并且防止對孔的邊緣造成損壞。
在一個進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，孔中放置或膠接一個套。該套為金屬材質(zhì)，防止孔壁和橫向銷之間出現(xiàn)摩擦。出現(xiàn)的任何摩擦都只是在橫向銷和所述套之間。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片上述的優(yōu)點(diǎn)對于在本說明的開始部分所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子也是適用的，該轉(zhuǎn)子中配備根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片。因此，為了避免重復(fù)，其有益的結(jié)果直接參考前面的描述。
根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的優(yōu)選實(shí)施方式的特點(diǎn)在于，轉(zhuǎn)子輪轂具有截面為T型且向外延伸的法蘭部分用于連接所述轉(zhuǎn)子葉片，并且轉(zhuǎn)子葉片通過多個與固定到轉(zhuǎn)子葉片上的橫向銷相連接的緊固部件而螺紋連接到該法蘭部分。如果T型法蘭部分的兩個自由部分大致處在一個平面內(nèi)且都有透孔，以緊固部件穿過所述透孔，那么大致對稱的T型法蘭部分能讓力對稱地從轉(zhuǎn)子葉片傳遞到輪轂。一些緊固部件以成對互相平行關(guān)系布置，并且大致設(shè)置成互相同心的兩排。
裝備所述類型的轉(zhuǎn)子和/或轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力發(fā)電裝置也具有本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)；對于籍此能夠?qū)崿F(xiàn)的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，參考前面結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片和轉(zhuǎn)子所做的描述。


下文中參考附圖通過一種風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子的實(shí)施方式來描述本發(fā)明，在所述附圖中圖1為一種根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置的簡單圖示，圖2為根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電裝置轉(zhuǎn)子葉片固定到轉(zhuǎn)子輪轂的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖3為圖2的細(xì)節(jié)視圖，以及圖4為本發(fā)明的一種可選實(shí)施方式的剖面圖示。
具體實(shí)施例方式
圖1中所示的風(fēng)力發(fā)電裝置1大致包含一個支架3和一個固定至支架3的殼體5，殼體5用于容置發(fā)電機(jī)7以及一個直接連接到發(fā)電機(jī)7的轉(zhuǎn)子9。轉(zhuǎn)子9有一個轉(zhuǎn)子輪轂11和三個固定在轉(zhuǎn)子輪轂上的轉(zhuǎn)子葉片2。通過風(fēng)力作用在轉(zhuǎn)子葉片2上而引起轉(zhuǎn)子輪轂11旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動發(fā)電機(jī)7。
發(fā)電機(jī)7是環(huán)式發(fā)電機(jī)(ring generator)形式的，有一個定子13和一個發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子15。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子15和轉(zhuǎn)子輪轂11一起由固定連接到所謂的機(jī)構(gòu)托架21的軸頸19上的主軸套17支撐。借助于方位電動機(jī)23，機(jī)構(gòu)托架21通過一旋轉(zhuǎn)式安裝裝置(圖中未顯示)及可樞轉(zhuǎn)地支撐在支架3上。帶有風(fēng)速計和風(fēng)向標(biāo)的設(shè)備27也固定在機(jī)構(gòu)托架21上。
圖2為風(fēng)力發(fā)電裝置1的轉(zhuǎn)子葉片2位于葉片根部端的部分的剖視圖，該風(fēng)力發(fā)電裝置1可以例如是如圖1所示的所謂水平軸向風(fēng)力發(fā)電裝置。
根據(jù)本發(fā)明，圖2中部分地顯示的轉(zhuǎn)子葉片是一個包括經(jīng)玻璃纖維強(qiáng)化的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的輕型結(jié)構(gòu)，并通過根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片連接件29(圖1)固定地連接到轉(zhuǎn)子輪轂11，這里轉(zhuǎn)子葉片2螺紋連接到具有T型橫截面的向外延伸的法蘭4上，而法蘭4與轉(zhuǎn)子輪轂11是整體地提供的。圖1中顯示的轉(zhuǎn)子葉片2的所述部分(正如法蘭4)是向外延伸的且基本上是管狀結(jié)構(gòu)，而且，隨著與轉(zhuǎn)子葉片11的距離逐漸增大，形成到轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力輪廓(圖中未顯示)的過渡。葉片適配器31可設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片連接件29和轉(zhuǎn)子輪轂11之間。轉(zhuǎn)子葉片2與葉片連接件29及葉片適配器31能借助于一個葉片調(diào)整馬達(dá)而繞著轉(zhuǎn)子葉片2的縱軸旋轉(zhuǎn)。
圖2示出轉(zhuǎn)子葉片2在轉(zhuǎn)子葉片根部6的區(qū)域內(nèi)的的橫截面的根據(jù)本發(fā)明的兩邊增大的部分，也就是說，在圖示的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子葉片的大致為管狀的部分的端部區(qū)域，所述端部區(qū)域在裝配后的情況下頂住轉(zhuǎn)子輪轂11的法蘭4。形成于轉(zhuǎn)子葉片根部6相對設(shè)置的側(cè)部區(qū)域處的是加厚部分8和10，在轉(zhuǎn)子葉片根部6的區(qū)域內(nèi)，所述加厚部分8和10在朝向轉(zhuǎn)子葉片2端部區(qū)域的方向上在轉(zhuǎn)子葉片2的橫截面上提供了一個增大的部分。增大的截面在那里提供了高級別的強(qiáng)度。例如，加厚部分8和10能夠整體形成在轉(zhuǎn)子葉片根部6上，例如應(yīng)用附加的環(huán)氧樹脂和纖維層來整體形成。
在轉(zhuǎn)子葉片根部6區(qū)域內(nèi)設(shè)有透孔12，所述孔12分布在轉(zhuǎn)子葉片6的周邊上。金屬的橫向銷16作為固定部件裝配在轉(zhuǎn)子葉片2內(nèi)的那些孔12中。
橫向銷16的長度超出轉(zhuǎn)子葉片根部6的厚度，并且在橫向銷16的端部區(qū)域內(nèi)、轉(zhuǎn)子葉片根部6的外部及其兩側(cè)設(shè)有一些通透孔。例如，通透孔可以是母螺紋(圖中未顯示)。它們與金屬的圓柱形螺釘形式的緊固部件20和22相互配合。那些緊固部件20和22能夠帶有公螺紋，通過帶有所述公螺紋，這些緊固部件20和22螺紋連接到橫向銷16的相應(yīng)的母螺紋中。
緊固部件20和22在轉(zhuǎn)子葉片2的外側(cè)在轉(zhuǎn)子葉片根部的兩邊延伸穿過法蘭4上的孔28和30。緊固部件20和22能承受高級別的拉力，因?yàn)槠渖嫌新菝?2和34，螺帽32和34插上套筒或支撐墊圈36和38后擰在緊固部件20和22的母螺紋上，這樣，就拉緊轉(zhuǎn)子葉片2使之抵靠在法蘭4上，并且因此拉緊轉(zhuǎn)子輪轂11，使得轉(zhuǎn)子葉片2和轉(zhuǎn)子輪轂11之間形成堅固的連接。
圖3所示為圖2部分的放大視圖?？梢蕴貏e清晰地看到套筒15是如何裝在孔12中，橫向銷是如何置于套筒15內(nèi)以及金屬盤片17是如何裝在橫向銷上。
盤17與轉(zhuǎn)子葉片2的根部區(qū)域6的表面安裝平齊，使得緊固部件20和22盡可能近地靠近轉(zhuǎn)子葉片2的根部區(qū)域6的表面延伸。
正如橫向銷16能膠接在孔12中，套筒15也能膠接到所述孔中。以那種方式，可以避免橫向銷16和孔12的孔壁之間相對運(yùn)動。而移動出現(xiàn)套筒15和橫向銷16之間。即使那些移動能夠因?yàn)闄M向銷16由緊固部件20、22夾緊而非常微小(所謂的微移)，但是持續(xù)的負(fù)載也能夠帶來其損壞的風(fēng)險。
圖4所示為本發(fā)明可選的較簡單的實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，橫向銷釘16沒有套筒而單獨(dú)在孔12中穿過?？梢岳斫?，橫向銷16也能膠接在孔12中以便防止兩個部件之間的移動，因而防止轉(zhuǎn)子葉片根部6的材料磨損，同時，在安裝過程中保證橫向銷16在其預(yù)先確定的位置。
符合已知實(shí)施方式的進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)緊固部件20、22插入墊圈36和38穿過所述法蘭并且通過螺帽32、34固定。
當(dāng)將所述轉(zhuǎn)子葉片應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電裝置時，如果風(fēng)力發(fā)電裝置中由一個轉(zhuǎn)子承載所述轉(zhuǎn)子葉片并且所述轉(zhuǎn)子葉片能通過節(jié)距控制來調(diào)節(jié)其相對于風(fēng)的角度，那是很有優(yōu)勢的。在那種情況下，如果節(jié)距驅(qū)動器不是只有一個節(jié)距驅(qū)動而是有兩個或三個節(jié)距驅(qū)動，那也很有優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片，該裝置包括多個設(shè)置在葉片根部區(qū)域的孔，所述孔是基本上垂直于所述轉(zhuǎn)子葉片縱向軸線的透孔；裝配在所述孔中的橫向銷；以及能夠連接到所述橫向銷的緊固部件，其特征在于，所述緊固部件(20、22)在所述轉(zhuǎn)子葉片根部(6)的外側(cè)延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，設(shè)置有多個分隔開的孔(12)用于安裝多個橫向銷(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，轉(zhuǎn)子葉片(2)在轉(zhuǎn)子葉片根部(6)的區(qū)域有一個增大的橫截面，而且所述孔(12)設(shè)置在增大的橫截面區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，轉(zhuǎn)子葉片(2)具有一個朝向輪轂的端部，并且轉(zhuǎn)子葉片(6)在該端部的兩側(cè)處橫截面增大。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，在轉(zhuǎn)子葉片根部(6)區(qū)域中，轉(zhuǎn)子葉片(2)有一個大致為管狀的端部，在該端部中設(shè)置有多個孔(12)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，其主要包括經(jīng)玻璃纖維強(qiáng)化的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述橫向銷(16)膠接到所述孔(12)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，孔(12)中設(shè)置有套筒(15)，并且，所述橫向銷(16)裝在所述套筒(15)中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，在所述孔(12)的至少一端處以與所述孔(12)的縱向軸線同心的方式設(shè)置一個金屬盤(7)。
10.一種風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子輪轂及至少一個固定至該轉(zhuǎn)子輪轂的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片(2)按照前述權(quán)利要求之一來設(shè)計。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，轉(zhuǎn)子輪轂(11)有一個向外延伸切橫截面大致為T型的法蘭(4)用來連接所述轉(zhuǎn)子葉片(2)，并且轉(zhuǎn)子葉片(2)通過多個連接至設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片(2)內(nèi)的橫向銷(16)的緊固部件(20、22)而螺紋連接至所述法蘭(4)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，緊固部件(20、22)以彼此成對平行的方式設(shè)置并且設(shè)置成大致相互同心地排列的兩列。
13.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，包括根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子葉片(2)，和/或其特征在于包括根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的轉(zhuǎn)子(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片，該轉(zhuǎn)子葉片帶有多個位于其根部處的孔，并且所述孔設(shè)計為大致垂直于轉(zhuǎn)子葉片縱向軸線延伸的透孔，該轉(zhuǎn)子葉片還包括裝配在所述孔中的橫向銷、以及多個能連接到橫向銷的緊固部件。通常，在轉(zhuǎn)子葉片根部延伸的緊固部件減弱該區(qū)域的材料。本發(fā)明的目的是通過簡化結(jié)構(gòu)而解決所述問題。為此，本發(fā)明的特征在于，緊固部件在轉(zhuǎn)子葉片根部外延伸，以此方式，盡管在輪轂處轉(zhuǎn)子葉片的根部區(qū)域的形狀在空氣動力學(xué)方面有顯著的不利改變，但是，對裝置的聲學(xué)特性和其它特性都不會有任何不利影響，其原因在于轉(zhuǎn)子葉片根部要么由機(jī)頭罩覆蓋，要么至少處在轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動的部分中。
文檔編號F03D1/00GK1795331SQ200480014611
公開日2006年6月28日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者艾勞埃斯·烏本 申請人:艾勞埃斯·烏本