[发明专利]风力涡轮机叶片及制造该叶片的方法

说明书

技术领域

[0001]本文一般地涉及旋转机械，且更具体地，涉及风力涡轮机叶片及其制造方法。

背景技术

[0002]通常，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。转子安装在定位于桁架或管状塔架顶部的壳体或机舱(nacelle)上。公用级风力涡轮机(即设计成给公用电网提供电能的风力涡轮机)可具有大型转子，例如直径为30米(m)(98英尺(ft))或更大的转子。通过叶片根部连接到这些转子上的可转动的轮毂上的叶片通过翼型(airfoil)部分将机械风能转换成驱动一个或多个发电机的机械转动力矩。发电机将转动的机械能转变成电能，电能被注入公用电网。

[0003]一些已知的叶片至少部分地由层压的(即分层的)纤维/树脂复合材料制成，由此形成多个层压的层片或层压层。通常，增强纤维在各层压层中在预定的定向范围内沉积到树脂中。纤维定向通常由预期的叶片寿命期间可能经受的预期应力的范围，或叶片负荷系数确定。另外，一些已知的叶片由多个叶片部件形成，其中至少一些此类部件由上述层压层形成。此类叶片部件包括中心翼梁，或者大致沿着叶片的整个跨度(包括根部和翼型部分)纵向地延伸的翼梁罩(spar cap)。附加的叶片部件可包括层压的纤维/树脂前缘及后缘加强构件。叶片部件随后进行组装，以形成风力涡轮机叶片。

[0004]翼梁罩及加强构件是形成负荷通道的承载构件。由这些承载的构件所支承的空气动力负荷典型地传递到根部部分。因为构件具有带有限方差的有限宽度，因此这些负荷通道不均匀地分布，并且有可能相对于根部部分中任何给定的平面是非对称的。在根部部分中伴随的非对称的负荷分散促使根部部分中某些区域受到比其它区域高的负荷，由此促使叶片中产生非均匀的磨损，这可引起根部部分的变形。

发明内容

[0005]在一方面中提供了一种形成风力涡轮机叶片的方法。该方法包括形成根部部分、尖端部分以及从根部部分向尖端部分径向地向外延伸的翼型部分。该方法还包括形成从根部部分经由该翼型部分的至少一部分径向地向外延伸的翼梁罩。该翼梁罩的至少一部分大致纵向地定向，并通常线性地从该翼梁罩的第一端向该翼梁罩的第二端延伸。该方法还包括形成从翼梁罩延伸的至少一个翼梁罩延伸部分，其中该翼梁罩延伸部分的至少一部分相对于该翼梁罩非线性地定向。

[0006]在另一方面中提供了一种风力涡轮机叶片。该风力涡轮机叶片包括根部部分、尖端部分及从根部部分向尖端部分径向地向外延伸的翼型部分。该叶片还包括从根部部分经由该翼型部分的至少一部分径向地向外延伸的翼梁罩。该翼梁罩的至少一部分大致纵向地定向，并通常线性地从翼梁罩的第一端向翼梁罩的第二端延伸。该叶片还包括从翼梁罩延伸的至少一个翼梁罩延伸部分。该翼梁罩延伸部分的至少一部分相对于翼梁罩非线性地定向。

[0007]在又一方面中提供了一种风力涡轮机系统。该系统包括可转动地联接到负荷上的可转动的构件，以及联接到可转动的构件上的至少一个风力涡轮机叶片。该风力涡轮机叶片包括根部部分、尖端部分及从根部部分向尖端部分径向地向外延伸的翼型部分。叶片还包括从根部部分经由翼型部分中的至少一部分径向地向外延伸的翼梁罩。该翼梁罩的至少一部分大致纵向地定向，并通常线性地从翼梁罩的第一端向翼梁罩的第二端延伸。叶片还包括从翼梁罩延伸的至少一个翼梁罩延伸部分。该翼梁罩延伸部分中的至少一部分相对于该翼梁罩非线性地定向。

附图说明

[0008]图1是示范性的风力涡轮机系统的正视图；

[0009]图2是示范性的风力涡轮机叶片的一部分的俯视图，该风力涡轮机叶片可与图1中的风力涡轮机系统一起使用；

[0010]图3是显示在图2中的示范性的风力涡轮机叶片的一部分的正视图；

[0011]图4是备选的风力涡轮机叶片的一部分的俯视图，该风力涡轮机叶片可与图1中的风力涡轮机系统一起使用；

[0012]图5是显示在图4中的备选的风力涡轮机叶片的一部分的正视图；

[0013]图6是另一个备选的风力涡轮机叶片的一部分的俯视图，该风力涡轮机叶片可与图1中的风力涡轮机系统一起使用；以及

[0014]图7是另一个备选的风力涡轮机叶片的一部分的俯视图，该风力涡轮机叶片可与图1中的风力涡轮机系统一起使用。

部件清单：

100  风力涡轮机系统

102  塔架

104  支撑表面

106  机舱

108  转子

110  轮毂

112  风力涡轮机叶片

114  转动轴线