專利名稱：風力渦輪機的葉片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風力渦輪機的葉片。本發(fā)明還涉及一種減小風力渦輪機葉片變形的方法。
背景技術：
風力渦輪機中的葉片典型地在葉片根部部分處直接地或通過延伸器附裝至轉子轂。風力渦輪機中的葉片典型地由復合材料制成:增強纖維可以借助樹脂彼此粘合，并且隨后被固化以結成一體。不同種類的纖維(例如，玻璃纖維，碳纖維，它們的組合)和樹脂(例如，環(huán)氧樹脂)可以以不同的形式(例如，預浸材料，纖維板)使用。這些復合材料可以不具有用來提供可靠固定機構的結構完整性，例如螺栓可以直接插入到所述可靠固定機構中。因此，已知風力渦輪機葉片包括金屬插入件或襯套，所述金屬插入件或襯套沿著與葉片的縱向軸線平行的方向嵌入葉片根部中。螺柱、螺栓或桿可以與這些襯套結合使用以實現(xiàn)轂或延伸器與葉片之間的可靠連接。風力渦輪機的葉片的制造過程大體上可以包括第一步驟和第二步驟，所述第一步驟是模制和固化兩個獨立的、由復合材料制成的葉片半部分，所述第二步驟是將這兩個葉片半部分從模具中去除，并且將它們連接在一起。或者，可以在單個模制步驟中制造完整的葉片。一旦葉片已經(jīng)制造，則葉片會在風力渦輪機最終安裝之前保持儲存。典型地，所述儲存可以持續(xù)從一個月到一年。雖然為了減小葉片的重量，葉片由復合材料制成，但是重要的是考慮到以下事實，即，由復合物制成的完成的葉片仍然具有相當大的重量。因此，由上述儲存時間引起的問題是葉片根部部分會由于整個葉片的重量而在儲存位置中變形(見圖1)。圖1示意性地示出在儲存位置中的風力渦輪機的葉片。箭頭A顯示出了作用于葉片根部11的重力，該重力會導致葉片根部安裝面111變形。圖1中葉片的定向只是若干可能的儲存位置之一。理想的儲存位置可以取決于葉片的長度、葉片的形狀、葉片的曲率以及葉片的其他設計參數(shù)。與上述問題相關的另一個問題源于加快葉片制造處理。葉片或者葉片半部分常常在固化處理沒有完全完成之前被從模具中取出。樹脂因而可能仍然部分柔軟，葉片也就因此更容易在自身的重量下變形。實際上，葉片根部的變形會在轂處導致更加易損壞的附裝。葉片的附裝孔會與轂或者延伸器的附裝孔不完全對準，而且用于將葉片連接到轂的螺柱或者螺柱不能完全置于其孔的中心。因而，在操作中，它們會經(jīng)受橫向載荷，可能會縮短它們的壽命和葉片的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少部分地克服上述缺點中的某些缺點。
在第一方面中，本發(fā)明提供一種包括葉片根部部分的用于風力渦輪機的葉片，所述葉片根部部分限定用于連接到風力渦輪機的轂或延伸器的環(huán)形安裝面，所述葉片根部部分包括多個設有內(nèi)部襯套的第一孔，其中至少一個第一內(nèi)部襯套可以包括至少一個第一固定部件，并且至少一個第二內(nèi)部襯套可以包括至少一個第二固定部件。第一襯套和第二襯套可以位于或者靠近環(huán)形安裝面的大體上相對的位置上，其中，所述第一固定部件和第二固定部件能接納連接第一固定部件和第二固定部件的連接裝置。在本發(fā)明的這一方面，當連接裝置被緊固到位于大體上相對位置的至少兩個內(nèi)部襯套的固定部件上時，張力會作用在所述大體上相對的襯套之間。因而，所述張力可以停止當葉片處于儲存位置上時由于葉片的重量而導致的葉片根部的環(huán)形安裝面向外變形。因而大體上相對的襯套之間可以保持一個合適的距離，使得用于將葉片連接到轂的螺柱或螺柱能夠位于帶有這些襯套的孔的中心。因而，這些螺柱或螺柱的壽命可以延長。在某些實施例中，連接裝置可以包括用于調(diào)整連接第一固定部件和第二固定部件的連接裝置的張力的張力調(diào)節(jié)裝置。在這些實施例中，葉片兩側之間的張力能夠得到更精確的控制。而且，葉片兩側之間的張力可以根據(jù)環(huán)境會隨時間變化。而且，在這一方面中，某些實施例會包括多個連接裝置，所述連接裝置被設置成每一個連接裝置將至少一個第一襯套的至少一個第一固定部件和至少一個第二襯套的至少一個第二固定部件相連接，第二襯套可以設置成位于或靠近與對應的第一襯套大體上相對的位置。某些實施例可以包括一個或者多個連接裝置，所述連接裝置相對于在儲存位置的葉片設置在大體上水平的方向上。在這些實施例中，張力可以沿最關鍵的方向施加以避免變形。在另一方面中，本發(fā)明提供了一種風力渦輪機轉子，其包括轂和至少一個大體上如上所述的葉片。在某些實施例中，所述風力渦輪機轉子還可以包括延伸器。又一方面，本發(fā)明提供了一種減少大體上如上所述的葉片的葉片根部的變形的方法，該方法包括以下步驟，即，用連接裝置將至少一個第一固定部件和一個第二固定部件相連接。在某些實施例中，用連接裝置將至少一個第一固定部件和一個第二固定部件相連接的步驟基本直接在葉片制造后完成。當兩個葉片半部分(或者一個葉片)在固化處理完成之前從模具中取出時，如前面描述的，通過用連接裝置緊固設置在葉片根部部分的兩個大體上相對的襯套中的兩個大體上相對的固定部件，能夠使在葉片自身重量下的變形最小化。在某些實施例中，當葉片在儲存位置時，連接裝置可以設置在位于大體上直徑地相對的位置上的至少一個第一固定部件和一個第二固定部件之間，并且固定部件設置成使得當葉片處于儲存位置時，一個或者多個連接裝置可以設置成在大體上水平的方向上。在某些實施例中，在已經(jīng)執(zhí)行了用連接裝置將至少一個第一固定部件和第二固定部件相連接的步驟之后，所述連接裝置中的的張力可以被調(diào)整從而保持包括所述至少一個第一固定部件和第二固定部件的大體上相對的襯套之間合適的距離。本發(fā)明的實施例的額外目的、優(yōu)點和特征將在本領域的技術人員審閱說明書時變得明顯，或可以通過實踐本發(fā)明而被認識。


本發(fā)明的具體實施例將在下文中參照附圖以非限制性示例的方式說明，其中:圖1示出了在儲存位置中的風力渦輪機的葉片；圖2示出根據(jù)第一實施例將風力渦輪機的葉片附裝到風力渦輪機的轂或延伸器上的剖視圖；圖3a至3b示出根據(jù)本發(fā)明其它實施例的內(nèi)部襯套的剖視圖，該內(nèi)部襯套具有多個用于接納連接裝置的固定部件；圖4a至4e示意性地示出本發(fā)明的其它實施例。
具體實施例方式將在下文中參照附圖以非限制性示例的方式說明本發(fā)明的具體實施例，其中:圖2示出葉片在葉片根部部分11處的附裝的縱向剖視圖，葉片根部部分11連接至風力渦輪機的轂或延伸器的安裝凸緣12。葉片根部部分限定了用于連接至轂或延伸器的環(huán)形安裝面111 (圖1和圖4a至4e顯示得更清楚)，并且包括多個可以設有內(nèi)部襯套14的第一孔13。根據(jù)圖2示出的第一實施例，所述襯套14中的一個或多個可以包括適于接納連接裝置16 (如圖4a至4e所示)的固定部件15。從圖2中可以看出，固定部件15可以伸出葉片根部11的第一孔13的內(nèi)壁131。根據(jù)圖2所示的第一實施例，固定部件15可以螺紋連接在襯套14中。然而，應當注意到，還有許多可替代的方式將固定部件連接到襯套上，例如將固定部件焊接到襯套上，使固定部件與襯套一體地加工，或者其它合適的連接方法。在圖2和圖3a至3b所示的實施例中，固定部件15包括一孔眼。相對的固定部件的孔眼可以例如用纜索連接，所述纜索包括在兩端能進入所述孔眼的鉤。而且，圖2示出了風力渦輪機的轂或延伸器的安裝凸緣12，所述安裝凸緣可以包括多個第二孔121。安裝凸緣12的這些第二孔121可以與葉片的第一孔13對準，使得緊固件17能夠插入以將葉片10固定在轂或延伸器上。通常，螺栓、螺柱、桿或者類似物用作所述緊固件。應該注意到，如圖2所示的安裝凸緣12可以構成轂或延伸器的部分。葉片根部11可以直接地安裝在轂上，或者可以安裝在附裝于轂上的延伸器上。不同的實施例可以包括優(yōu)選容易安裝的不同的互補的固定部件和連接裝置。例如:在一個實施例中，兩端帶有鉤的繩或纜索可以用作連接裝置。固定部件可以包括適當?shù)目籽郏|索的鉤可以插進所述孔眼中?；蛘?，所述纜索或繩可以包括孔眼，而固定部件可以包括鉤。在其它實施例中，連接裝置可以是桿，所述桿可以連接到包括例如孔的固定部件上。所述桿還可以包括在兩端處的螺紋，并且互補的孔可以包括內(nèi)螺紋。根據(jù)不同的實施例，固定部件15可以根據(jù)所要使用的連接裝置的類型從以下一組里選擇，所述組包括鉤、孔眼、螺柱、扣鉤、環(huán)形物、子母扣、孔、掛鉤、環(huán)、夾鉗、一對凸出的托架或者類似物。根據(jù)不同的實施例，連接裝置16可以根據(jù)所使用的固定部件的類型從以下一組里選擇，所述組包括繩、纜索、絞索、細繩、帶子、棍、繩索、桿或者類似物。圖3a示出了根據(jù)第二實施例的襯套14的剖視圖，其中襯套14可以包括兩個孔眼15。圖3b示出了襯套14的又一實施例，該襯套包括通過梁151相互連接的兩個孔眼15。梁151可以通過纜索或鉤連接到孔眼15上。還可以用其它的替代連接件代替梁151將兩個固定部件相互連接?？梢岳斫獾氖?，固定部件的數(shù)量可以例如根據(jù)葉片根部部分的尺寸而變化。在又一些實施例中，在單個襯套中可以設有更多的固定部件，并且適當?shù)倪B接件可以連接多于兩個的固定部件。其中不同的固定部件通過這種連接件連接的實施例的一個方面是載荷可以沿著襯套的長度良好地分布。圖4a至4e示出了根據(jù)本發(fā)明的在儲存中的風力渦輪機葉片的可能布置。圖4a示出的情況是，單根纜索16被緊固在兩個直徑相對的襯套141和142之間，所述直徑相對的襯套141和142可以相對于在儲存位置中的葉片10處于大體上水平的方向上。在圖4a中，纜索16設有一螺絲扣18，該螺絲扣用作張力調(diào)節(jié)裝置。使用螺絲扣18可以設置理想的張力以避免葉片變形。在其它的實施例中，可以使用其它的張力調(diào)節(jié)裝置，例如與棒組合的螺母、墊圈或類似物，以調(diào)節(jié)連接裝置的張力。在其它的實施例中，正確的張力可以通過選擇長度和/或彈性合適的纜索(或其它連接裝置)而自動地得到保證。圖4b示出一實施例，包括五根纜索16將連續(xù)的襯套141、141a和141b中的固定部件連接到各自直徑相對的襯套142、142a和142b中的固定部件。在這一實施例中，纜索16設置成相對于在儲存位置中的葉片10接近于大體水平方向。圖4c示出又一實施例，包括五個纜索16將交替的襯套141、141a和141b和其直徑相對的襯套142、142a和142b中的固定部件連接起來。與圖4b中的實施例相比，纜索被間隔開。圖4d示出一實施例，該實施例類似于圖4c示出的實施例，但是該實施例用4根纜索16將交替的襯套141a、141b及其直徑相對的襯套142a、142b中的固定部件連接起來。在圖4d所示的布置中移除了圖4c中相對于在儲存位置中的葉片10盡可能水平布置的纜索。相比于圖4b和圖4c中的實施例，纜索被進一步從水平位置移除。圖4e示出一實施例，包括單個桿18，該桿在任一端處通過至少兩根連接至不同襯套141、141a的纜索19緊固，并且另一端通過至少兩根連接至其大體上相對的襯套142、142a的纜索19緊固。圖4a至圖4e示出連接裝置的多種可能布置。這些布置(或者甚至其他可能)中最適當?shù)牟贾每梢匀Q于例如葉片根部的形狀和尺寸、所使用的材料、所需要提供的張力以及不使用纜索時發(fā)生的變形。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，連接裝置基本在葉片10制造之后立刻被安裝到設置在襯套14中的固定部件上以盡可能地限制變形。在一些實施例中，葉片根部部分11可以還包括金屬的環(huán)形凸緣(沒有在附圖中示出)，該環(huán)形凸緣沿著葉片根部11的環(huán)形安裝面111的周邊。這種凸緣將包括多個對應的孔，所述孔適用于安裝緊固件，使得帶有凸緣的葉片能夠連接至轂(或延伸器)。雖然已經(jīng)在本文中僅公開了本發(fā)明的多個特定實施例和示例，但是本領域的技術人員應理解，本發(fā)明能夠有其它可替代的實施例和/或用法及其明顯的修改方案和等同方案。此外，本發(fā)明覆蓋所述的特定實施例的所有可能的組合。因而，本發(fā)明的范圍應當不受特定實施例的限制，而是應當僅通過以下權利要求的公正閱讀確定。
權利要求
1.用于風力渦輪機的葉片，所述葉片包括葉片根部部分，所述葉片根部部分限定一環(huán)形安裝面以連接至風力渦輪機的轂或延伸器，并且所述葉片根部部分包括多個設有內(nèi)部襯套的第一孔，其中， 至少一個第一內(nèi)部襯套包括至少一個第一固定部件，并且至少一個第二內(nèi)部襯套包括至少一個第二固定部件，所述第一襯套和第二襯套位于或靠近所述環(huán)形安裝面的基本相對的位置，其中， 所述第一固定部件和所述第二固定部件能接納用于將第一固定部件和第二固定部件相連接的連接裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其中所述連接裝置包括張力調(diào)節(jié)裝置，所述張力調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)連接第一和第二固定部件的連接裝置的張力。
3.根據(jù)權利要求1-2中的任一項所述的葉片，其中至少一個固定部件與襯套一起加工形成一體件。
4.根據(jù)權利要求1-3中的任一項所述的葉片，其中至少一個固定部件螺紋連接在所述襯套中。
5.根據(jù)權利要求1-4中的任一項所述的葉片，其中至少一個襯套包括多個能接納連接裝置的固定部件。
6.根據(jù)權利要求1-5中的任一項所述的葉片，其中多個連接裝置被設置成每個都將至少一個第一襯套的至少一個第一固定部件和至少一個第二襯套的至少一個第二固定部件相連接，所述第二襯套設置成位于或靠近與其對應的第一襯套大體上相對的位置。
7.根據(jù)權利要求1-6中的任一項所述的葉片，其中當葉片在儲存位置時，一個或多個連接裝置沿基本水平的方向設置。
8.根據(jù)權利要求1-7中的任一項所述的葉片，其中所述連接裝置為鋼纜。
9.根據(jù)權利要求1-8中的任一項所述的葉片，其中所述葉片根部部分還包括環(huán)形剛性凸緣，該環(huán)形剛性凸緣位于所述葉片根部的環(huán)形安裝面的周邊。
10.風力渦輪機轉子，其包括轂和至少一個根據(jù)權利要求1-9中的任一項所述的葉片。
11.根據(jù)權利要求10所述的風力渦輪機轉子，還包括延伸器。
12.用于減小在根據(jù)權利要求1-9中的任一項所述的葉片中葉片根部的變形的方法，包括用連接裝置將至少一個第一固定部件和至少一個第二固定部件相連接的步驟。
13.根據(jù)權利要求12所述的減小變形的方法，其中用連接裝置將至少一個第一固定部件和至少一個第二固定部件相連接的步驟基本直接在葉片制造之后執(zhí)行。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的減小變形的方法，其中所述連接裝置設置在位于基本直徑相對的位置的至少一個第一固定部件和至少一個第二固定部件之間，所述固定部件設置成使得當葉片在儲存位置時，一個或多個連接裝置沿基本水平的方向設置。
15.根據(jù)權利要求12-14中的任一項所述的減小變形的方法，其中在至少一個第一固定部件和至少一個第二固定部件已經(jīng)通過連接裝置互相連接之后，所述連接裝置中的張力被調(diào)節(jié)以便保持在包括所述至少一個第一固定部件和所述至少一個第二固定部件的基本相對的襯套之間的恰當?shù)木嚯x。
全文摘要
用于風力渦輪機的葉片，包括葉片根部部分，所述葉片根部部分限定環(huán)形安裝面以連接至風力渦輪機的轂或延伸器，并且包括多個設有內(nèi)部襯套的第一孔，其中，至少一個第一內(nèi)部襯套包括至少一個第一固定部件，并且至少一個第二內(nèi)部襯套包括至少一個第二固定部件，所述第一襯套和第二襯套位于或靠近環(huán)形安裝面的大體上相對的位置，其中，所述第一和第二固定部件能接納將第一固定部件和第二固定部件相連接的連接裝置。
文檔編號F03D1/00GK103180606SQ201180049629
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2010年10月15日
發(fā)明者L·法伊格爾 申請人:阿爾斯通風力有限個人公司