[发明专利]带有模块化前缘的风轮机叶片

说明书

技术领域

本发明大体上涉及风轮机领域，更确切地说，涉及具有改良前缘配置的风轮机。

背景技术

风轮机叶片是风轮机将风能转换成电能的基本元件。叶片拥有机翼的横截面轮廓，这样，在运转过程中，流经叶片的空气就会在其两侧之间产生压差。因此，从压力侧到吸入侧的升力会作用于叶片。升力会在主转子轴上产生扭矩，主转子轴通过齿轮连接至发电机进行发电。

风轮机叶片通常包括吸入侧壳和压力侧壳，吸入侧壳和压力侧壳在沿叶片后缘和前缘方向的粘接线处粘接在一起。粘接线通常是通过沿粘接线涂上合适的粘接膏或复合物形成的，该粘接线在壳构件之间的设计粘接宽度最窄。这些粘接线是叶片设计过程中的关键限制。风轮机叶片领域的许多故障，尤其是前缘故障，与粘接线相关。正在运转的风轮机叶片的粘接线沿前缘分离会对风轮机造成严重故障和灾变性损伤。

另外，前缘粘接过程既充满挑战，又耗费时间。要通过涂上粘接膏来获得所需的粘接厚度和粘接宽度是非常困难的。对前缘进行粘接后的修整以便去除多余的粘接膏、修整强化材料等，是耗时且成本昂贵的最后工序。即使是在修整过程之后，在叶片可用于现场之前，也常常需要进行边缘修理/修改。例如，如果出现任何前缘“咬合过度”或“咬合不足”缺陷，必须进行纠正。这些咬合过度和咬合不足缺陷是由上壳构件与下壳构件之间翼弦向未对准引起的。

传统前缘粘接配置也非常容易受到现场腐蚀的影响，这会导致现场修理成本昂贵。

公告号为第2007/0036659号的美国专利申请案提出了一种风轮机叶片结构，其特征在于，壳部件在前缘和后缘处接合，一个或一个以上前盖形成与壳部件对应的形状，沿前缘附着在壳部件上。该结构声称可以减少在接合壳部件后通常需要进行的“后期处理”，例如使用其它填充物材料的胶衣填充壳缝、划痕、腔等，以及对前缘进行研磨和抛光。

第7,637,721号美国专利描述了一种后缘帽，其欲被设置于风轮机叶片的设计后缘上，用于减少后缘上产生的噪音。该帽被配置成可以良好地延伸通过叶片的原后缘，并界定一个与原后缘相比较薄的后缘厚度。该帽是柔性的，被设计成可适应各种不同大小和形状的风轮机叶片。虽然该后缘帽可以提供减少噪音这一优势，但它并未解决与后缘有关的结构粘接问题。

因此，本行业可以从一种风轮机叶片的改良粘接配置中受益，该改良粘接配置具有成本效益且省时，可以提供改良的结构粘接，尤其是沿风轮机叶片的前缘提供改良结构粘接。

发明内容

以下说明将部分地阐明本发明的各方面内容和优点，或者，可以从说明中显而易见地了解这些方面和优点，或可以通过实践本发明来获悉这些方面和优点。

本发明涉及一种具有前缘和后缘的风轮机叶片，包括：上壳构件和下壳构件，所述上壳构件和所述下壳构件中的每一个包括一个前附着边缘，所述附着边缘相互之间横向间隔设置，且设于所述前缘的后方；以及具有相对支腿的预成型粘接帽，所述支腿的后边缘安装在所述上壳构件和所述下壳构件的所述附着边缘上，所述粘接帽被预加工成为一种气动抛物线的形状和大小，以界定所述叶片的所述前缘，并基本上与所述上壳构件和所述下壳构件齐平。其中，所述粘接帽界定所述上壳构件与所述下壳构件之间的一个主外部粘接桥架，并界定所述叶片的所述前缘的至少一部分。

本发明叶片进一步包括一个设于所述粘接帽的所述相对支腿之间的内部结构加强杆和一个结构支撑壁。所述结构支撑壁在邻近所述附着边缘的所述上壳构件与所述下壳构件之间延伸，为附着在所述上壳构件和所述下壳构件中的其中一个的结构元件。所述支撑壁包括一个横向延伸，其为所述上壳构件和下壳构件两者至少其中之一，并沿粘接线与另一个相应所述壳构件接合。

所述附着边缘包括凹表面，所述粘接帽的所述后边缘位于所述凹表面中，以便基本上与所述上壳构件和所述下壳构件齐平。所述附着边缘的所述凹表面朝内面向所述叶片的内腔，所述粘接帽的所述后边缘进一步包括一个与所述附着边缘的凹表面粘接的朝外的凹表面。所述粘接帽的所述后边缘未与所述凹表面粘接。

本发明叶片可以进一步包括一个覆在所述粘接帽上的层压板罩，所述层压板罩延伸超过所述附着表面，与所述上壳构件和所述下壳构件粘接。本发明叶片的所述粘接帽还可包括一个沿所述叶片的所述前缘的连续结构构件。

本发明叶片可以包括多个叶片段，所述粘接帽为所述叶片段所共有，并将所述叶片段互联。或者，本发明叶片可以包括多个叶片段和多个所述粘接帽，相应的所述粘接帽将相邻的所述叶片段相连接。