[发明专利]凹口减小的复合材料接合部

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的转子的风力涡轮机叶片，并且还涉及一种包括风力涡轮机叶片的风力涡轮机。

背景技术

通常，用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片包括由两个外壳部分和至少一个梁(通常是两个或三个梁)构成的空气动力学外壳，所述至少一个梁放置在外壳部分之间并且通过胶合而粘附到外壳部分的内侧上。在运转期间，梁有加强涡轮机叶片的作用。这些外壳常常在后缘和前缘处连接到彼此上并且通常通过胶合而接合，替代地，外壳部分可以是一体形成的。叶片还包括用于加强这些外壳的外壳内的层压结构(laminate)。在叶片运转期间，梁吸收了较大的力。尤其是靠近梁连接到外壳内侧上的区域承受着可能导致梁内发生断裂的重负载。

WO2008/086805公开了一种风力涡轮机叶片，其在后缘与前缘之间设置有内部加强底层(floor)以便改善抵抗外壳变形的阻力。该方案增加了结构的复杂性，并且因此也增加了叶片制造的复杂性。

US5375324公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有连接到半个叶片外壳(blade shell half)的内面上的沿纵向延伸的工字梁。这些工字梁由纤维加强聚合物制成，并且未设置有由芯部(core)材料制成的梁芯部。

WO2010/023140公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有具有被胶合到半个叶片外壳的内面上的相对置面的沿纵向延伸的盒状翼梁(box bar)，胶合接合部(joint)具有凹入的前线表面(frontline surface)以便在胶合接合部中提供凹口(notch)减小的效果。

JP61192864公开了一种风力涡轮机叶片，其由三个外壳部分和纵向梁而形成，这些外壳部分借助于粘合剂相互连接，纵向梁连接到由三个外壳部分形成的外壳本体的相对置内面上。

最后，基本如权利要求1的前序部分中所陈述的风力涡轮机叶片是已知的。

发明内容

本发明的第一方面至少部分地克服了上文提及的现有技术的缺点，并且提供了一种减少梁断裂和失效风险的风力涡轮机叶片。这些方面和优点将从以下描述中变得清楚，并且通过一种用于风力涡轮机的转子的风力涡轮机叶片来获得，该风力涡轮机叶片包括由纤维加强树脂制成的中空外壳本体形成的成型轮廓(profiled contour)，其中中空外壳本体包括互连的第一外壳本体部分和第二外壳本体部分，以及具有工字形截面并且由包括许多纤维层的纤维加强树脂形成的至少一个预制的沿纵向延伸的梁，所述梁包括第一梁翼缘(flange)和第二梁翼缘以及在这些翼缘之间延伸的梁本体，所述梁本体包括梁芯部，梁芯部具有第一和第二相互间隔开的外侧面以及第一和第二相互间隔开的端面，所述侧面中的每一个都由纤维加强聚合物制成的腹板(web)覆盖，第一端面由第一梁翼缘的纤维加强聚合物覆盖，而第二端面由第二梁翼缘的纤维加强聚合物覆盖，梁本体通过包括纤维加强树脂的两个相对置的第一过渡区域，与第一梁翼缘一体形成且被连接到第一梁翼缘上，并且通过包括纤维加强树脂的两个相对置的第二过渡区域，与第二梁翼缘一体形成且被连接到第二梁翼缘上，第一梁翼缘被连接到第一外壳部分的内表面上，而第二梁翼缘被连接到第二外壳部分的内表面上，其中过渡区域包括凹口减小装置(means)，凹口减小装置包括梁芯部的每一个侧面与每一个相邻的端面之间的倒圆(rounded)或倒角连接。

测试示出了通过为过渡区域提供由梁芯部的倒圆或倒角角部(corner)形成的凹口减小装置，将力从腹板传递至翼缘而在过渡区域中没有任何失效和断裂的风险是可能的，因为过渡区域能够吸收力。通过这种构造，减小了在前缘和后缘处叶片的外壳本体部分之间的接合部的负载。也减小了诸如翘曲(buckling)等失效的风险。

在本发明的实施例中，在过渡区域中每一个腹板的纤维层经由在具有凹入弯曲外表面的腹板连接翼缘部分中的凹入路径而延续(continue)到相邻的翼缘中。

因此，腹板连接翼缘部分的纤维层的凹入路径提供了凹口减小，并且因此减小或消除了梁断裂或失效的风险。

根据又一个实施例，在过渡区域中容纳树脂的内腔室在第一内表面、第二内表面和第三内表面之间形成，第一内表面由梁芯部的侧面与端面之间的倒圆或倒角连接而限定，所述梁芯部的侧面与端面由覆盖所述连接的纤维层而限定，第二内表面由腹板连接翼缘部分的纤维层而限定，第三内表面由相邻翼缘的纤维层而限定。

腔室连同倾斜或倒圆路径的结构提供了显著的凹口减小的效果。相比于构成过渡区域的常规方式，梁将能够传递较大的力。