[发明专利]风力涡轮机叶片加强件

说明书

技术领域

[0001]文中所述的主题大体涉及带有由主翼梁(spar)构成的特殊叶片结构的流体反作用表面，且更具体地涉及带有桁条的风力涡轮机叶片翼梁。

背景技术

[0002]风力涡轮机是一种用于将风的动能转换成机械能的机器。如果该机械能由机械直接使用如用于抽水或者磨麦，则该风力涡轮机可称为风车。类似地，如果该机械能进一步地转变成电能，则该涡轮机可称为风力发电机或者风能装置。

[0003]风力涡轮机采用一个或多个＂叶片＂形式的翼型件，以产生升力并从气流中俘获随后将传给转子的动量。各叶片通常在其＂根部＂端紧固，然后沿径向向外横越至自由的＂末梢＂端。叶片的前面或＂前缘＂连接叶片最初接触到空气的最前点。叶片的背面或者＂后缘＂为已由前缘隔开的气流在经过叶片的吸入表面和压力表面后又重新聚合的地方。＂翼弦线＂沿着典型的气流经过叶片的方向连接叶片的前缘和后缘。该翼弦线的长度简单地为＂弦长＂。

[0004]风力涡轮机通常根据叶片绕其转动的垂直轴线或者水平轴线叶片来分类。图1中示意性地显示了一种所谓的＂水平轴线式风力发电机＂，并且该发电机可以从美国乔治亚州亚特兰大市的GE能源公司获得。这种用于风力涡轮机2的具体构造包括支承传动系统6的塔架4，该传动系统6带有转子8，该转子8由称为＂短舱(nacelle)＂的防护外壳所覆盖。叶片10位于短舱外部布置在转子8的一端以便驱动齿轮箱12，该齿轮箱12连同控制系统16一起连接到位于传动系统6另一端的发电机上。

[0005]如图2中用于叶片10的截面显示，风力涡轮机的叶片通常构造成具有一个或多个＂桁条＂部件20，其在壳体30内沿着翼展方向延伸以便承载叶片上的大部分重量和空气动力。桁条20通常构造为具有称为＂抗剪腹板＂的腹板22的工型梁，该腹板22延伸在称为＂帽＂或者＂翼梁帽＂的两个翼缘(flange)24之间。然而，其它的翼梁结构也可以采用，包括但不限于＂C型梁＂、＂L型梁＂、＂T型梁＂、＂X型梁＂、＂K型梁＂和/或盒型梁。翼梁帽24通常紧固在壳体30的内表面上，该壳体30形成叶片的吸入表面和压力表面。在这些构造中，翼梁帽24形成壳体30内表面的一部分。翼梁20也可不采用帽24和/或腹板22可与叶片10的其它部分包括壳体30整体地构成。

[0006]新型风力涡轮机叶片10已变得如此之大以至于即使采用上述的结构特征，它们在应力小于构建它们的材料的极限强度时仍然会遭受弯曲(buckling)破坏。例如，当叶片10的竖直长度超过某一临界高度时会产生所谓的＂自我弯曲＂，而对于突然地施加到叶片上然后再释放开的较小负荷会产生＂动态弯曲＂。众所皆知，在不增加柱状结构的重量的情况下，通过将该结构中的材料尽可能根据其截面的主轴来分布以提高其惯性力矩，通常可提高该柱状结构的弯曲抗力。然而，叶片10的外形受制于空气动力学方面而非结构上的考虑。此外，当前用于风力涡轮机叶片10的制造技术通常还需要芯体，在该芯体上可覆盖外皮材料以形成翼型件的轮廓。而且，由于叶片10的表面面积很大，故即使在总体外皮厚度上的轻微增加都会导致叶片10在重量上不合需要的增加。

发明内容

本文通过在各种实施例中提供用于风力涡轮机的包含壳体的叶片；用于支承壳体的翼梁部件；以及紧固至壳体的内表面以便提高叶片弯曲抗力的加强件来解决这类常规方法的这些和其它方面。

附图说明

[0007]本技术发明的各个方面将参照下列附图进行说明，这些附图不必要按比例绘制，但采用相同的标号来指定各个视图中的对应部分。

[0008]图1是常规风力涡轮机的示意性侧视图。

[0009]图2是图1中叶片沿着弦向截面线II-II所截取的示意性截面图。

[0010]图3是另一风力涡轮机叶片的示意性截面图。

[0011]图4是沿着图3所示的弦向截面线IV-IV所截取的叶片的示意性局部截面图。

[0012]图5是图3中所示叶片的局部放大截面图。

[0013]图6是风力涡轮机叶片的示意性局部正视图。

[0014]图7是风力涡轮机叶片的另一示意性局部正视图。

[0015]图8是风力涡轮机叶片的又一示意性局部正视图。

[0016]图9是叶片沿着图3中所示弦向截面线IX-IX所截取的示意性局部截面图。

具体实施方式