[发明专利]风力涡轮机叶片到轮毂的固定

说明书

叶片根部(1)或叶片的内部结构(17)包括设置在层压片材(2,3,18,19)之间的用于接合到轮毂的接合装置，该接合装置由多个插入件(4.1,4.2,4.3)组成，其被设计成接收与轮毂相关的固定元件，这有利于叶片与风力涡轮机轮毂的联接。所述接合装置包括压实、伸长和包封配置的纤维带(7)，该纤维带(7)抓持插入件(4.1,4.2,4.3)，嵌在层压片材(2,3,18,19)之间的配置组件，其中纤维带(7)确保叶片和轮毂之间的应力的渐进式累进。

技术领域

本发明可被包括在风力涡轮机叶片(wind turbine blade)的技术领域中，更具体地涉及用于将叶片接合到涡轮机轮毂的接合手段。

描述了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括设置有孔的插入件，所述孔被设计成接收将叶片连接到涡轮机轮毂的固定元件，其中提供了纤维带的额外加入，该纤维带以包封的方式抓持插入件并且设置成被插入叶片叠层中，从而建立所述插入件的牢固和阻力固定，也有利于叶片和轮毂之间的应力的渐进传输。

背景技术

近年来，可再生能源发电市场已要求越来越大的风力涡轮机的开发以满足不断增长的需求。这种开发意味着技术问题的出现，所述技术问题来源于特别是内置在风力涡轮机叶片，主要是内置在需要接合到风力涡轮机轮毂的纤维增强塑料中的巨大结构。

然而，纤维增强塑料在高应力集中的条件下，诸如在将叶片根部接合到轮毂时出现的条件下效果并不佳，因为对于某些叶片尺寸，通常出现主要由于大量的叶片负载循环所致的疲劳问题。

风力涡轮机叶片通常是层压复合材料，其由通过树脂接合并且固化以加固叶片的若干层增强材料形成。为了确保将叶片中的每一个固定到轮毂，通常采取将在叶片制造期间引入的内部螺纹金属插入件与轮毂的固定螺杆接合的解决方案，所述螺杆旋入叶片的这些插入件中，从而建立轮毂与叶片的连接。

文献US 4915590是该类型的接合的一个示例，由于其示出内部嵌入叶片根部的若干插入件，所述插入件平行于叶片轴设置，其中每个插入件包括设计成接收轮毂的螺杆的纵向螺纹孔，使得因此引入插入件中的螺杆建立叶片和轮毂之间的固定。

文献US 7530168涉及一种风力涡轮机叶片的制造方法以及由此获得的叶片，详细说明了叶片根部包括设置有内部螺纹区段的多个插入件或衬套，所述内部螺纹区段被设计成接收将叶片连接到轮毂的螺杆。在这种情况下，已提供插入件具有两个节段，或者插入件由两个接合部分形成，其中接合部分中的一个具有圆柱形管状配置并且一体化螺纹区段，并且另一个具有倒角管状配置，其具有逐渐减小的节段直到其远端。

该文献公开了形成叶片根部的过程，该过程包括以下阶段：提供具有被设计成容纳插入件的间隔凹槽的保持件，将第一层纤维放置在保持件上，使插入件位于所述凹槽中，并且然后在插入件上提供附加的纤维层，以纤维加固阶段结束。

文献ES 2382439示出了上述插入件类型，其中所述插入件在叶片的圆弧上显示分开，并且也观察到位于插入件之间的间隔元件，其中垫片通过一个外部叠层和另一个内部叠层与插入件连接。

此外，现已知叶片和轮毂之间的其他接合方案，诸如文献D6:US 2009/0263250中所示的解决方案，其中可以观察到叶片根部具有设置在叶片的纵向轴的径向位置或横向位置的横向销，所述横向销具有平行于叶片的纵向轴的螺纹孔，其中螺栓是螺纹的，该螺栓也横贯轮毂的区段，从而通过联接在螺栓中的螺母建立轮毂和叶片之间的紧固。这些横向销的使用构成了纵向插入件的另选解决方案，并且特别适合于叶片具有小的厚度的情况。

文献US 20070231146也提供了横向销的使用，其中相邻的横向销位于距根部边缘不同的距离处，因此有助于应力的更佳分配。

在另一方面，现已知插入件的不同几何形状，诸如在文献US2012/0207607中所示的几何形状，其具有其中限定螺纹孔的近端和几乎平坦的楔形配置的伸长端，该伸长端有利于叶片根部的层压操作。