[实用新型]用于风力机的转子叶片

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及一种用于风力机的转子叶片，确切地说，涉及一种拉紧织物转子叶片。

背景技术

风能被视作目前可用的最清洁且最环保的能源，为此风力机越来越受关注。现代风力机通常包括塔筒、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。所述转子叶片使用已知的翼片原理获取风力中的动能。所述转子叶片传输旋转能形式的动能，以便旋转将转子叶片连接到齿轮箱的轴，或者如果未使用齿轮箱，直接旋转发电机。发电机随后将机械能转换成电能，所述电能可以部署到电网上。

现代转子叶片的构造通常包括表层或外壳部件、沿翼展方向延伸的翼梁帽，以及一个或多个抗剪腹板。所述外壳部件通常由多层纤维复合材料以及轻质芯材制成，形成转子叶片的外部气动翼型。所述翼梁帽通过并入在转子叶片的两个内侧上沿转子叶片翼展延伸的一个或多个结构元件来增加转子叶片的强度。抗剪腹板是结构梁状部件，所述部件在上下翼梁帽之间大体垂直延伸，并且在外表层之间延伸穿过转子叶片的内部。

转子叶片的大小、形状和重量是有助于风力机能量效率的因素。增加转子叶片大小能够提高风力机的能量产量，而减少重量能够进一步提高风力机的效率。此外，随着转子叶片大小的增大，需要额外注意转子叶片的结构完整性。目前存在和正在开发的大型商用风力机能够生成约1.5至约12.5兆瓦的电力。这些较大的风力机可以具有直径大于90米的转子叶片组件。此外，改进转子叶片形状有助于制造前掠式转子叶片，所述转子叶片从叶片底部至尖端具有大体弧形的轮廓，从而提供改进的空气动力。因此，若增加转子叶片大小、减小转子叶片重量并增加转子叶片强度，同时还改进转子叶片的空气动力，则有助于持续发展风力机技术，并将风能作为替代能源。

随着风力机尤其是转子叶片大小的增加，制造、运输以及组装风力机的成本也相应增加。必须在增加风力机大小的经济优势与这些因素之间做出权衡。例如，为提高硬度/重量比，当前的叶片结构需要在诸如翼梁帽等关键承载部件中使用较高硬度材料（例如，碳），以致风能生产的总体成本大幅增加。随着叶片的宽度和长度增加，最大翼弦宽度和叶片长度上的运输限制会开始限制叶片设计。传统的叶片制造处理通常需要支出模具方面的高额前期设备成本和相关人力成本，尤其是外壳部件。

为降低具有转子叶片的风力机的预成形、运输和架设成本，一种已知的策略是以叶片段的方式制造转子叶片。每个叶片段可以包括沿翼展方向延伸的翼梁帽和抗剪腹板的一部分，或者每个叶片段可以组装到沿转子叶片的整个翼展延伸的大型翼梁帽上。在将各个叶片段运输到架设目的地之后，组装叶片段。但是，当前叶片段的制造十分困难。例如，当前的制造和组装技术具有以下问题：接合线控制、边缘轮廓控制、多个叶片段的维修性、重量减少以及诸如沿翼展方向延伸的翼梁帽等较大部件的处理。

因此，所属领域中需要改进转子叶片以及用于为风力机组装此类转子叶片的方法。

实用新型内容

本实用新型的方面和优点在以下说明中部分描述，或者可以从说明书中显而易见，或者可以通过实践本实用新型而了解。

在一个实施例中，公开了一种用于风力机的转子叶片。所述叶片包括从叶片根部向叶片尖端沿翼展方向延伸的内部支撑结构。所述内部支撑结构包括多个隔开的固定肋材，所述肋材大体上沿翼弦方向延伸。所述肋材大体上具有气动叶片轮廓。多个翼弦向织物带以拉紧状态固定到所述肋材，其中所述织物带限定所述转子叶片的气动外表层。

在多个实施例中，所述内部支撑结构可以包括任何形式的沿翼展方向延伸的加强或支撑元件，所述元件与所述肋材互连，从而为转子叶片添加结构硬度和支撑。例如，在一个实施例中，沿翼展方向延伸的支撑元件可以包括多个条材构件，所述条材构件围绕肋材的气动轮廓周向隔开。所述条材构件可以在转子叶片内彼此直接连接，例如通过桁架、支柱或其他支撑构件连接。在替代的实施例中，条材构件可以围绕肋材的圆周隔开并且不彼此连接。

在进一步实施例中，所述内部支撑结构可以包括将相对的翼梁帽互连的抗剪腹板，其中所述肋材固定到所述翼梁帽。额外的翼展方向支撑元件还可以包括在此实施例中，其中所述肋材还连接到这些额外的元件。

在特定实施例中，所述支撑结构还可以包括前缘构件和后缘构件（例如，保护性或结构性帽构件），所述前缘构件和后缘构件分别沿所述转子叶片的前缘和后缘互连所述肋材。

在另一个实施例中，所述支撑结构可以由桁架结构限定，所述桁架结构具有连接到翼展方向元件的翼弦方向元件，从而大体上限定密封槽骨架结构，其中所述翼弦方向元件限定所述肋材。所述拉紧织物连接到所述肋材，并且还可以连接到翼展方向元件。