用于風力渦輪機葉片的隔板組件的制作方法
【專利摘要】描述了一種用于風力渦輪機葉片的隔板組件，其中隔板大致由柔性片狀材料形成。一方面，柔性片狀材料可使用諸如拉鏈連接的可釋放連接來附接到更大的組件上，以允許相對容易的安裝和除去，例如，用于修理或其它保養(yǎng)操作。片狀材料的至少一部分可為透明的，以允許風力渦輪機葉片的內部的容易檢查。一方面，隔板組件布置成聯接到風力渦輪機葉片的根部凸緣上或與風力渦輪機葉片的根部凸緣整體結合地形成。使用此類柔性材料來形成葉片根部端隔板允許了優(yōu)于現有技術系統(tǒng)的處理的容易性和可制造性。
【專利說明】
用于風力渦輪機葉片的隔板組件
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于風力渦輪機葉片的隔板(bulkhead)組件，以及具有此類隔板組件的風力渦輪機葉片。
【背景技術】
[0002]風力渦輪機葉片有規(guī)律地設有在葉片的根部端處的隔板。此類隔板用來大致密封葉片的根部端，且在一些情況下提供葉片根部端處的工作平臺。
[0003]由于可導致在葉片壁與隔板之間的連接中形成斷裂的在風力渦輪機葉片的壁與剛性隔板之間的應力和應變的傳遞，故此類隔板的制造和安裝可在風力渦輪機葉片制造期間呈現問題。
[0004]EP2235364公開了使用柔性凸緣來將剛性隔板連接到內部葉片壁上，使得凸緣作用來進行隔板與葉片壁之間的相對移動，且防止顯著的力的傳遞。然而，此系統(tǒng)需要在凸緣與葉片壁和隔板之間提供足夠的密封。此外，且凸緣或隔板的修理或替換需要相對顯著的保養(yǎng)操作，因為整個葉片可需要從風力渦輪機安裝除去，用于至凸緣和隔板的通路。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于風力渦輪機葉片的隔板解決方案，其允許相對靈活的安裝和使用，且還提供了相對容易的可保養(yǎng)性。

【發(fā)明內容】

[0006]因此，提供了一種用于風力渦輪機葉片的隔板組件，隔板組件包括:
柔性片狀材料(sheet material);以及
安裝件，其用于將所述柔性片狀材料作為隔板安裝在風力渦輪機葉片中。
[0007]將柔性片狀材料用作用于風力渦輪機葉片的隔板導致相對輕便且廉價的隔板構造，其可相對容易地安裝和除去，而不會顯著地影響風力渦輪機葉片的結構特性。
[0008]優(yōu)選地，所述柔性片狀材料包括織物材料、帆布材料、耐用塑料材料或油布，或者由它們形成。
[0009]優(yōu)選地，所述柔性片狀材料的至少一部分包括大致透明的材料。
[0010]由于片狀材料的至少一部分是透明的，這允許了操作者看到風力渦輪機葉片的內部，且容易地檢測到是否需要保養(yǎng)操作，如，從風力渦輪機葉片的內部除去碎片。
[0011]—方面，所述安裝件件包括可調整的套環(huán)，其布置成適配在風力渦輪機葉片的大致圓形根部區(qū)域的內部。
[0012]優(yōu)選地，可調整的套環(huán)包括大致圓形的套環(huán)，其中所述套環(huán)的直徑可被調整。
[0013]提供具有可調整的直徑的安裝套環(huán)允許隔板組件相對容易地安裝或從風力渦輪機葉片的根部端除去，因為套環(huán)直徑可調整成提供與風力渦輪機葉片的大致圓形的根部端的滑動配合(snug fit)。
[0014]優(yōu)選地，所述套環(huán)包括調整機構來調整所述套環(huán)的直徑，以適配在風力渦輪機葉片的大致圓形的根部區(qū)域的內部。優(yōu)選地，所述調整機構包括以下至少一者:棘輪裝置、偏壓彈貪等。
[0015]由于調整機構可受控來改變套環(huán)直徑，故隔板組件可改變來用于在不同根部直徑的風力渦輪機葉片內使用。
[0016]備選地，所述安裝件包括至少一個支架，其中所述至少一個支架布置成與風力渦輪機葉片的根部端凸緣聯接。
[0017]—方面，所述至少一個支架整體結合地形成為風力渦輪機葉片的根部端凸緣的部分。
[0018]通過將安裝件提供為葉片的根部凸緣的整體結合部分，隔板組件的安裝可相對容易地并入葉片制造過程中。
[0019]優(yōu)選地，所述柔性片狀材料由至少一個可釋放的連接器(例如，拉鏈緊固件、按鈕緊固件、卡扣緊固件、Velcro)來聯接到所述安裝件上。一方面，柔性片狀材料由至少一個彈簧元件(例如，鉤狀(hooked)彈簧、螺旋彈簧、張力彈簧)聯接到所述安裝件上。
[0020]通過提供可釋放的連接器系統(tǒng)，如果需要的話，板狀隔板可容易地從風力渦輪機葉片除去，例如，用于至葉片內部的通路，或用于片狀隔板自身的修理或替換。將理解的是，安裝件可布置成提供靠著風力渦輪機葉片的內表面的密封。
[0021]優(yōu)選地，所述柔性片狀材料包括至少一個通路翻片(flap)，其中，所述至少一個通路翻片可打開，以允許穿過所述柔性片狀材料的通路。
[0022]此通路翻片的使用允許了穿過柔性片狀隔板的相對容易的通道或通路，而沒有將整個隔板組件從葉片除去。一方面，通路翻片可包括所述柔性片狀材料的完全或部分可除去的部分，例如，柔性片狀材料中的圓形門或窗。將理解的是，通路翻片可由與柔性片狀材料的其余部分不同的材料形成，例如，大致透明的塑料材料。
[0023]優(yōu)選地，所述至少一個通路翻片包括以下至少一者:拉鏈翻片、按鈕翻片等。
[0024]還提供了具有尖端和根部端的風力渦輪機葉片，風力渦輪機葉片還包括如上文所描述的隔板組件，優(yōu)選地位于風力渦輪機葉片的根部端處。隔板組件例如可安裝到風力渦輪機葉片的內部部分上。
[0025]優(yōu)選地，風力渦輪機葉片包括設在風力渦輪機葉片的根部端處的根部凸緣，其中所述隔板組件安裝到所述根部凸緣上。
[0026]另外地或備選地，風力渦輪機葉片包括限定在風力渦輪機葉片的內表面上的至少一個支架，其中所述至少一個支架布置成與隔板組件的安裝件相聯接。
[0027]此支架可提供在葉片的內部之內的安裝件(例如，可調整的套環(huán))的容易的對準和固持。將理解的是，至少一個支架可包括限定在葉片的內表面上的至少一個內部凸起，所述至少一個內部凸起用來固持隔板組件的安裝件。優(yōu)選地，所述至少一個支架包括沿風力渦輪機葉片的內周布置的多個支架部件。
[0028]還提供了包括如所描述的至少一個風力渦輪機葉片的風力渦輪機。
【附圖說明】
[0029]現在將參照附圖僅通過示例的方式來描述本發(fā)明的實施例，在附圖中:
圖1示出了風力渦輪機；
圖2示出了根據本發(fā)明的風力渦輪機葉片的示意性視圖； 圖3示出了圖2的葉片的翼型輪廓的示意性視圖；
圖4示出了從上方和從側部所見的圖2的風力渦輪機葉片的示意性視圖；
圖5圖示了在安裝在風力渦輪機葉片的根部端中時的根據本發(fā)明的第一實施例的隔板組件；
圖6圖示了圖5的實施例的兩個可能的實施方式;以及
圖7圖示了在安裝在風力渦輪機葉片的根部端處時的根據本發(fā)明的第二實施例的隔板組件。
【具體實施方式】
[0030]將理解的是，本發(fā)明的不同實施例共有的元件在附圖中已設有相同的參考標號。
[0031]圖1圖示了根據所謂“丹麥概念”的常規(guī)現代逆風風力渦輪機2，其帶有塔架4、機艙6和轉子，該轉子帶有大致水平的轉子軸。轉子包括轂8和三個葉片10，三個葉片10從轂8徑向地延伸，各自具有最接近轂的葉片根部16和最遠離轂8的葉片尖14。轉子具有表示為R的半徑。
[0032]圖2示出了風力渦輪機葉片10的示意性視圖。風力渦輪機葉片10具有常規(guī)風力渦輪機葉片的形狀，且包括最接近轂的根部區(qū)域30、最遠離轂的輪廓或翼型區(qū)域34，以及根部區(qū)域30與翼型區(qū)域34之間的過渡區(qū)域32。葉片10包括:前緣18，其在葉片安裝在轂上時面對葉片10的旋轉方向；以及后緣20，其面對前緣18的相對方向。
[0033]翼型區(qū)域34(也稱為輪廓區(qū)域)具有關于生成升力的理想或幾乎理想的葉片形狀，而由于結構考慮，根部區(qū)域30具有大致圓形或橢圓形橫截面，其例如使得將葉片10安裝到轂上更容易且更安全。根部區(qū)域30的直徑(或翼弦)典型地沿整個根部區(qū)域30是恒定的。過渡區(qū)域32具有過渡輪廓42，其從根部區(qū)域30的圓形或橢圓形40逐漸地改變至翼型區(qū)域34的翼型輪廓50。過渡區(qū)域32的弦長典型地隨著距離轂的增大的距離r而大致線性地增大。
[0034]翼型區(qū)域34具有翼型輪廓50，其帶有在葉片10的前緣18與后緣20之間延伸的翼弦。翼弦的寬度隨著距離轂的距離r增大而減小。
[0035]應當注意的是，葉片的不同區(qū)段的翼弦一般并不位于共同平面中，因為葉片可扭曲和/或彎曲(S卩，預彎曲)，因此向翼弦平面提供了對應地扭曲和/或彎曲的路線，這是為了補償取決于距離轂的半徑的葉片的局部速度的最常見的情況。
[0036]圖3示出了繪出為帶有各種參數的風力渦輪機的典型葉片的翼型輪廓50的示意性視圖，各種參數典型地用來限定翼型的幾何形狀。翼型輪廓50具有壓力側52和吸力側54，它們在使用期間一一即，轉子的旋轉期間一一通常分別面朝迎風(或逆風)側和下風(或順風)偵U。翼型50具有翼弦60，帶有在葉片的前緣56與后緣58之間延伸的弦長^。翼型50具有厚度t，其限定為壓力側52與吸力側54之間的距離。翼型的厚度?沿翼弦60而變化。從對稱輪廓的偏離由弧高線(camber line)62給出，弧線62為穿過翼型輪廓50的中線。中線可通過從前緣56到后緣58繪制內切圓來找出。中線跟隨這些內切圓的中心，且離翼弦60的偏離或距離稱為弧高/。非對稱也可通過使用稱為上弧高(或吸力側弧高)和下弧高(或壓力側弧高)的參數來限定，它們分別限定為從翼弦60以及吸力側54和壓力側52的距離。
[0037]翼型輪廓常由以下參數特征化:弦長C、最大弧高八最大弧高扣勺位置辦、最大翼型厚度?，其為沿中間弧高線62的內切圓的最大直徑、最大厚度?的位置A、以及鼻部半徑(未示出)。這些參數典型地限定為與弦長C的比。因此，局部相對葉片厚度i/c給定為局部最大厚度?與局部弦長at間的比。此外，最大壓力側弧高的位置4可用作設計參數，且當然最大吸力側弧高的位置也可用作設計參數。
[0038]圖4示出了葉片的一些其它幾何參數。葉片具有總葉片長度I。如圖2中所示，根部端位于位置處，且尖端位于處。葉片的肩部40位于位置且具有肩部寬度r，其等于肩部40處的弦長。根部的直徑限定為從此外，葉片設有限定為47的預彎曲，其對應于從葉片的俯仰軸線22的平面外偏轉。
[0039]風力渦輪機葉片10大體上包括由纖維增強的聚合物制成的殼，且典型地制造為壓力側或逆風殼部分24和吸力側或順風殼部分26，它們沿連結線28膠合在一起，連結線28沿葉片10的后緣20和前緣18延伸。風力渦輪機葉片大體上由纖維增強的塑料材料(例如，玻璃纖維和/或碳纖維)形成，其布置在模具中且與樹脂固化來形成實心結構。現代風力渦輪機葉片?？蔀槌^30或40米長，具有若干米的葉片根部直徑。風力渦輪機葉片通常設計成用于相對長的壽命，且經受相當大的結構和動態(tài)負載。
[0040]風力渦輪機葉片10可設有在葉片10的根部端16處的根部板或根部凸緣(未示出)。根部板大體上包括布置在葉片根部端16的螺栓圓的直徑處的金屬板。
[0041]參考圖5，根據本發(fā)明的實施例的隔板組件70的放大視圖示出為安裝在風力渦輪機葉片10上。組件70安裝在葉片根部端16中，優(yōu)選地在具有大致圓形橫截面的根部端16的區(qū)域中。
[0042]隔板組件70包括相對柔性的片狀材料72，其設在安裝件74上，用于將組件70安裝在風力渦輪機葉片10的內部之內。由于隔板大致由片狀材料形成，因此隔板組件70的可制造性和處理可極大地簡化。
[0043]安裝件74可與葉片10的內壁整體結合地形成，但優(yōu)選地，安裝件74形成為使得隔板組件70可以可除去地安裝在葉片根部端16中，以提供用于組件70的修理或替換的容易性。在圖5中所示的實施例中，安裝件74包括大致圓形的套環(huán)件，其可適配到葉片根部16的內部，其中安裝件74大致圍繞圓形形狀的片狀材料72的圓周來連接。
[0044]優(yōu)選地，隔板組件70可除去地定位在葉片根部16內。安裝件74可由彈性材料形成，使得組件70可安裝在根部端16中，帶有至葉片10的內部壁的滑動配合。參考圖6(a)，安裝件74包括至少一個調整裝置76，其允許安裝件74的直徑的調整。
[0045]在圖6(a)的實施例中，調整裝置為偏壓彈簧，其允許安裝件74的直徑例如在組件70在風力渦輪機葉片10上的安裝或除去期間通過彈簧的壓縮而減小。通過從壓縮釋放彈簧76，安裝件74朝靜止(at rest)直徑偏壓，靜止直徑可選擇成大于或大致等于風力渦輪機葉片根部端16的內徑。因此，安裝件74和更大的隔板組件70通過抵靠葉片10的內壁承受的安裝件74來固持在葉片10的根部端16內。
[0046]另外地或備選地，至少一個調整裝置可包括任何適合的機構，以控制安裝件74的直徑，以允許在風力渦輪機葉片10的內部之內的滑動配合，例如，棘輪機構、齒條和小齒輪機構、定位螺釘(set screw)等。
[0047]由于組件70可相對容易地改造來用于在具有不同內徑的葉片的根部端內使用，與需要用于各個不同的葉片根部設計的不同的隔板設計的相對剛性的現有技術系統(tǒng)相比，本發(fā)明的隔板組件可跨越不同的風力渦輪機葉片設計的范圍來實施。
[0048]附加的支架元件78設在葉片根部端16的內壁上，以提供在葉片1的內部中的隔板組件70的附加支承和/或固持。支架元件78可布置成至少部分地限定在葉片10的內表面上的溝或通道，其中，組件70的安裝件74的周邊至少部分地收納在所述通道內。將理解的是，支架元件可設在組件70的面對根部端的側處(如圖5中所示)，以及組件的面對尖端的側處(未示出)。因此，隔板組件70在葉片10的根部端16內固持就位，且防止了沿葉片10的縱向方向的移動。
[0049]盡管多個獨立支架元件78在圖5的實施例中示出，但將理解的是，支架元件可包括單個根部側支架和單個尖側支架，它們布置成限定圍繞在安裝件74的相對側上的葉片壁的大致整個內周的套環(huán)或唇部。
[0050]支架元件78可例如在模制操作期間與風力渦輪機葉片10的壁整體結合地形成。另外地或備選地，支架元件78可在收納隔板組件70的位置處例如經由粘合劑連結、螺接、鉚接等來附接到風力渦輪機葉片10的內壁上。
[0051]隔板組件70的柔性片狀部件72優(yōu)選地由諸如織物材料、帆布材料、耐用塑料材料或油布(優(yōu)選地，防水材料)的材料來形成。優(yōu)選地，柔性片狀部件72的至少一部分由透明材料形成，允許在安裝隔板組件70時檢查風力渦輪機葉片10的內部。將理解的是，整個片狀部件72可為透明的，或僅柔性片狀材料72的一部分為透明的，形成了檢查窗。
[0052]參考圖6(b)中所示的實施例，柔性片狀部件72可包括設在片狀部件72中的通路翻片80。通路翻片80以門或面板的形式提供，其可打開來提供穿過柔性片狀部件72至隔板組件70的另一側的通路。通路翻片80可使用任何適合的連接系統(tǒng)(例如，拉鏈連接器、按鈕或卡扣配合連接器系統(tǒng)、Velcro等)來連接到更大的柔性片狀部件72上。在圖6(b)中所示的實施例中，通路翻片80由透明材料提供，而柔性片狀材料72的其余部分提供為不透明材料，允許了通路翻片80也用作檢查窗。
[0053]柔性片狀材料72優(yōu)選地可除去地連接到安裝件74上，圍繞柔性片狀材料72的周邊的至少一部分，優(yōu)選地圍繞整個周邊。此連接可使用任何適合的可除去連接系統(tǒng)(例如，拉鏈連接、按鈕連接器、卡扣配合連接器、磁性連接器等)來建立。柔性片狀材料可系到適合的凸塊或鉤狀凸緣上。一方面，柔性片狀材料72可由類似于蹦床結構的至少一個彈簧元件(例如，彈簧、螺旋彈簧、張力彈簧等)來聯接到安裝件74上。通過提供可除去的柔性片狀材料72，因此，材料可容易地除去來用于修理或內部通路，而不需要除去整個隔板組件70。
[0054]盡管以上實施例圖示了提供為單獨的元件的安裝件74，但將理解的是，安裝件可提供為風力渦輪機葉片的整體結合的部分，例如，作為在制造或組裝操作期間限定在風力渦輪機葉片的內壁上的連接器凸塊或凸緣。
[0055]參考圖7，圖示了根據本發(fā)明的方面的隔板組件70a的另一個實施例。在該實施例中，組件70a的安裝件74a與風力渦輪機葉片10的根部板或根部凸緣整體結合地形成，使得柔性片狀部件72可直接地附接到葉片10的根部板或根部凸緣上。優(yōu)選地，柔性片狀材料可除去地附接到根部凸緣74a上，例如，使用拉鏈連接，使得柔性片狀材料72可在包括根部凸緣74a的不同葉片構件的組裝之后相對容易地安裝在葉片10上。
[0056]在備選方面中，隔板組件的安裝件可包括支架部件(未示出)，其布置成聯接到葉片10的根部凸緣上，或者與葉片10的根部凸緣整體結合地形成。支架部件可布置成延伸限定的距離進入風力渦輪機葉片根部端16的內部中，此處柔性片狀部件72可隨后附接到支架部件上來用于固持在葉片10中。
[0057]將理解的是，圖5和6的實施例的不同變型的特征在加以必要的變更后(mutatismutandis)可同樣地在圖7的實施例中實施。
[0058]盡管以上實施例中示出的隔板組件70、70a具有大致圓形形狀，但將理解的是，組件可具有任何適合的形狀，以與風力渦輪機根部端的對應形狀相適配，例如，正方形、橢圓形等。
[0059]提供用于風力渦輪機葉片的隔板組件，其中隔板大致由柔性片狀材料形成，提供了與現有技術系統(tǒng)相比的改善的處理和可制造性。隔板組件還可提供改善的安裝和保養(yǎng)的容易性，而同時使用于隔板系統(tǒng)的風力渦輪機葉片上的結構需求最小化。
[0060]本發(fā)明不限于本文中描述的實施例，且可改變或改編，而不脫離本發(fā)明的范圍。
【主權項】
1.一種用于風力渦輪機葉片(10)的隔板組件(70、70&)，所述隔板組件(70、70&)包括: 柔性片狀材料(72);以及 安裝件(74)，其用于將所述柔性片狀材料(72)作為隔板安裝在風力渦輪機葉片(10)中。2.根據權利要求1所述的隔板組件，其中，所述柔性片狀材料(72)由織物材料、帆布材料、耐用塑料材料或油布形成。3.根據權利要求1或權利要求2所述的隔板組件，其中，所述柔性片狀材料的至少一部分包括大致透明的材料。4.根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的隔板組件，其中，所述安裝件包括布置成適配在風力渦輪機葉片的大致圓形根部區(qū)域的內部的可調整套環(huán)。5.根據權利要求4所述的隔板組件，其中，所述可調整套環(huán)包括大致圓形的套環(huán)，其中，所述套環(huán)的直徑能被調整。6.根據權利要求4或權利要求5所述的隔板組件，其中，所述套環(huán)包括調整機構來調整所述套環(huán)的直徑，以適配在風力渦輪機葉片的大致圓形的根部區(qū)域的內部。7.根據任何前述權利要求所述的隔板組件，其中，所述安裝件包括至少一個支架，其中所述至少一個支架布置成與風力渦輪機葉片的根部端凸緣相聯接。8.根據權利要求1至權利要求3中任一項所述的隔板組件，其中，所述安裝件整體結合地形成為風力渦輪機葉片的根部端凸緣的部分。9.根據任何前述權利要求所述的隔板組件，其中，所述柔性片狀材料由諸如拉鏈緊固件、按鈕緊固件、卡扣緊固件、Velcro材料的至少一個可釋放連接器來聯接到所述安裝件上。10.根據任何前述權利要求所述的隔板組件，其中，所述柔性片狀材料包括至少一個通路翻片，其中，所述至少一個通路翻片可打開，以允許穿過所述柔性片狀材料的通路。11.根據權利要求10所述的隔板組件，其中，所述至少一個通路翻片包括以下的至少一者:拉鏈翻片、按鈕翻片、卡扣配合翻片、Ve Icro翻片。12.—種具有尖端(14)和根部端(16)的風力渦輪機葉片(10)，所述風力渦輪機葉片還包括如權利要求1至權利要求11中任一項所述的隔板組件(70、70a)。13.根據權利要求12所述的風力渦輪機葉片，其中，所述風力渦輪機葉片包括設在所述風力渦輪機葉片(10)的所述根部端(16)處的根部凸緣(74a)，其中，所述隔板組件(70a)安裝到所述根部凸緣上或與所述根部凸緣整體結合地形成。14.根據權利要求12所述的風力渦輪機葉片，其中，所述風力渦輪機葉片包括設在所述風力渦輪機葉片的內表面上的至少一個支架(78)，其中，所述至少一個支架布置成與所述隔板組件的安裝件相聯接。15.—種風力渦輪機，其包括至少一個如權利要求12至權利要求14中任一項所述的風力渦輪機葉片。
【文檔編號】F03D1/06GK105980700SQ201580008375
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月13日
【發(fā)明人】M.舍弗, L.A.富格桑
【申請人】Lm Wp 專利控股有限公司