具有結(jié)合在一起的多個(gè)分段的風(fēng)輪機(jī)葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于風(fēng)輪機(jī)的分段式葉片，該葉片至少包括第一葉片分段和第二葉片分段，該第一葉片分段和該第二葉片分段從葉片接頭處沿相反方向延伸并且在結(jié)構(gòu)上由翼梁橋進(jìn)行連接。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代的風(fēng)輪機(jī)包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，通常三個(gè)葉片，每個(gè)葉片重達(dá)35噸長(zhǎng)達(dá)55米以上。
[0003]傳統(tǒng)上，葉片包括兩個(gè)殼體部件，一個(gè)殼體部件限定迎風(fēng)面殼體部分，并且另一個(gè)殼體部件限定背風(fēng)面殼體部分。每個(gè)殼體部件傳統(tǒng)上被制成一體。
[0004]在一種有時(shí)被稱為結(jié)構(gòu)殼體葉片的葉片類型中，葉片由包括用作在每個(gè)殼體中縱向延伸的加固梁的一個(gè)或更多個(gè)翼梁帽的各個(gè)殼體部件來加固。另外，多個(gè)腹板位于兩個(gè)風(fēng)輪機(jī)殼體部件之間的腔中連接這兩個(gè)殼體部件，并且基本上貫穿整個(gè)殼體腔的長(zhǎng)度延伸。
[0005]在該結(jié)構(gòu)殼體型葉片中，翼梁帽例如可以由多層纖維材料組成，優(yōu)選地是纖維主要在縱向上延伸，以便增加縱向剛度和強(qiáng)度。翼梁帽的各層可以由預(yù)浸料坯或拉擠成型物制成。拉擠成型物可以被固化并且隨后可選地連同其它類型的材料層一起在殼體模具中被上下堆疊，然后通過樹脂灌注來結(jié)合。
[0006]在風(fēng)輪機(jī)的操作期間，每個(gè)風(fēng)輪機(jī)葉片暴露于相當(dāng)大的載荷和力矩，這兩者在葉片的縱向上主要由離心力引起，在拍打方向由來自空氣動(dòng)力推力負(fù)載的拍打方向彎曲力矩主導(dǎo)，并且在翼展方向主要來自于由作用在葉片上的負(fù)載主導(dǎo)的翼展方向重力。
[0007]隨著風(fēng)輪機(jī)并因此風(fēng)輪機(jī)葉片的尺寸仍然不斷增大，生產(chǎn)設(shè)施和運(yùn)輸裝置必須改善，以處理所需尺寸的葉片。這也增加了對(duì)物流的需求并且增加了相關(guān)成本。
[0008]按部件或分段制造以便稍后結(jié)合的風(fēng)輪機(jī)葉片是已知的，然而主要的問題在于獲得連接起來的葉片部件之間的接頭的必要強(qiáng)度以及負(fù)載和力矩橫過接頭的安全傳遞。此夕卜，在設(shè)計(jì)和制造葉片接頭處而不危及葉片的剛度和重量考慮上可能會(huì)出現(xiàn)困難。
[0009]—種已知類型的接頭是指形接頭，其中，每個(gè)葉片分段包括多個(gè)相應(yīng)的齒狀突起，這些齒狀突起橫過葉片接頭彼此配合?？梢栽诿總€(gè)葉片分段的整個(gè)端部或僅在其某些部分中制造齒狀突起。為了增加接頭的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可以優(yōu)選地在隨后被接合的各個(gè)葉片分段的翼梁帽中制造齒狀突起。然而，在翼梁帽中制造齒狀突起已經(jīng)被證明難以不增加纖維之間劈開的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)目的是克服或至少減少已知的分段式風(fēng)輪機(jī)葉片的一些或所有上述缺點(diǎn)，并且提供制造這種葉片的改進(jìn)方法。
[0011]本發(fā)明的實(shí)施方式的進(jìn)一步的目的是提供一種風(fēng)輪機(jī)葉片，該風(fēng)輪機(jī)葉片可以被有效地分段制造，這些分段仍以足夠的接頭強(qiáng)度和剛度被裝配。
[0012]本發(fā)明的實(shí)施方式的進(jìn)一步的目的是提供一種制備借助于齒狀突起或指形接頭來結(jié)合的這種分段式葉片的有效制造方法。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，這由一種風(fēng)輪機(jī)葉片獲得，所述風(fēng)輪機(jī)葉片包括在葉片連接接頭連接的至少兩個(gè)風(fēng)輪機(jī)葉片分段，并且每個(gè)葉片分段在其連接端包括多個(gè)對(duì)應(yīng)的或部分對(duì)應(yīng)的齒狀突起，所述齒狀突起被布置成在連接所述葉片分段時(shí)橫過所述葉片連接接頭互連。所述葉片分段中的至少一個(gè)包括:多個(gè)纖維增強(qiáng)層形成的翼梁帽結(jié)構(gòu)；以及連接部，所述連接部具有結(jié)合至所述翼梁帽結(jié)構(gòu)的第一端部以及位于所述葉片分段的連接端處并包括多個(gè)所述齒狀突起的相反的第二端部。所述連接部還包括多個(gè)片材，所述片材在重疊區(qū)域與所述翼梁帽結(jié)構(gòu)的所述纖維增強(qiáng)層交織，從而將所述翼梁帽結(jié)構(gòu)與所述連接部結(jié)合在一起。
[0014]每個(gè)葉片分段可以包括兩個(gè)或更多個(gè)殼體部件，所述殼體部件限定了迎風(fēng)側(cè)殼體部件和背風(fēng)側(cè)殼體部件。通常，迎風(fēng)側(cè)殼體部件和背風(fēng)側(cè)殼體部件均包括翼梁帽結(jié)構(gòu)，該翼梁帽結(jié)構(gòu)在葉片的縱向上延伸并且用作風(fēng)輪機(jī)葉片的縱向強(qiáng)度和彎曲剛度的加固梁和形成部件?？梢栽诮Y(jié)合葉片分段之前裝配這些殼體部件。
[0015]當(dāng)裝配時(shí)，葉片分段由橫過葉片接頭互連的齒狀突起在結(jié)構(gòu)上至少部分連接在一起。由此，由于作用力穿過更長(zhǎng)、更大且非垂直的表面橫過該接頭傳遞，可以獲得高度結(jié)實(shí)且具有強(qiáng)度性能的接頭。
[0016]此外，齒狀突起、指狀物或齒可以形成殼體部件的一部分。可以在葉片的外表面中、翼梁帽結(jié)構(gòu)中和/或風(fēng)輪機(jī)葉片的內(nèi)部部件中的一個(gè)或多個(gè)中形成齒狀突起。另選地或附加地，可以在每個(gè)葉片分段連接端的整個(gè)或主要部分中形成齒狀突起。在一個(gè)實(shí)施方式中，僅在所述至少一個(gè)葉片分段的連接部中形成齒狀突起。
[0017]所述葉片分段中的一者或這二者可以包括一個(gè)或更多個(gè)連接部，如上所述。一個(gè)葉片分段的連接部可以被連接至另一葉片分段的連接部。附加地或另選地，一個(gè)葉片分段的連接部可以被連接至另一葉片分段的翼梁帽結(jié)構(gòu)或另一部件。
[0018]通過如上所述的分段式葉片實(shí)現(xiàn)了葉片分段被保持在一起并被有效地連接。借助于穿過葉片連接接頭互連的齒狀突起實(shí)現(xiàn)了將彎曲和拉伸負(fù)載及力矩穿過葉片接頭從一個(gè)葉片分段傳遞至另一個(gè)葉片分段。
[0019]此外，因?yàn)檫B接部包括與翼梁帽結(jié)構(gòu)的層交織或重疊的多個(gè)片材，所以該連接部被同樣有效地或強(qiáng)力地結(jié)合至翼梁帽結(jié)構(gòu)。
[0020]因此，通過在進(jìn)而結(jié)合至翼梁帽結(jié)構(gòu)的連接部中形成的部分或所有齒狀突起，可以將負(fù)載和力矩從一個(gè)葉片分段的翼梁帽結(jié)構(gòu)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)連接部有效地傳遞至另一個(gè)葉片分段的翼梁帽結(jié)構(gòu)。因此，從而獲得風(fēng)輪機(jī)葉片分段的有效的和結(jié)實(shí)的連接。
[0021]通過連接部的使用，不需要在葉片分段的翼梁帽結(jié)構(gòu)中制造用于葉片連接接頭的期望齒狀突起。由于翼梁帽結(jié)構(gòu)通常包括達(dá)到每個(gè)葉片分段的長(zhǎng)度的非常長(zhǎng)的層，這可能是特別有利的，因?yàn)檫@在制造過程中與連接部相比這些層更難于處理。
[0022]此外，通過連接部的使用，可以避免翼梁帽結(jié)構(gòu)中的齒狀突起的成形，否則不切斷或劈開翼梁帽結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)層的纖維這可能是困難的甚至是不可能的。相反，片材以及從而連接部可以借助于重疊區(qū)域中的交織而被相對(duì)簡(jiǎn)單地結(jié)合、有效地結(jié)合至翼梁帽結(jié)構(gòu)。這種結(jié)合類型可以不用翼梁帽結(jié)構(gòu)層的端部的任何特殊的成形或切割而實(shí)現(xiàn)，并且可以在葉片分段的模制期間被建立。因此，連接部的齒狀突起可以更精確地、簡(jiǎn)單地通過連接部的片材的定位而不需要調(diào)整翼梁帽結(jié)構(gòu)的層的位置(否則這可能是復(fù)雜且艱巨的任務(wù))來定位在葉片分段的連接端。
[0023]連接部的片材可以通過在重疊區(qū)域中交替地放置層和片材來與翼梁帽結(jié)構(gòu)的層交織。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過在翼梁帽結(jié)構(gòu)的每?jī)蓪又g放置多個(gè)(諸如2、3、或4個(gè))片材來使層和片材交織。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過在連接部的每?jī)蓚€(gè)片材之間放置多個(gè)(諸如2、
3