[发明专利]包括两个叶片部件和空气动力学套筒的风力涡轮机叶片

说明书

本发明涉及一种套筒和包括这个套筒的模块化风力涡轮机叶片。模块化风力涡轮机叶片包括第一叶片和第二叶片区段，其中，两个叶片区段连接在一起，以形成接头界面，所述接头界面具有位于外表面上的一定数量的相邻的端线。套筒定位在接头界面上，并连接到第一和第二叶片区段两者。套筒的本体延伸跨越相邻的端线，并且保护它们免受环境和外部影响。套筒进一步包括从套筒的外表面突出的一定数量的气流调节元件。气流调节元件可以是隔栏。

技术领域

本发明涉及一种用于安装在模块化风力涡轮机叶片上的套筒，其中，所述套筒包括具有预定长度、宽度和厚度的本体以及从所述套筒本体的外表面突出的一定数量的气流调节元件。

本发明进一步涉及一种模块化风力涡轮叶片，其具有定位在接头界面上的上述套筒。

背景技术

近年来，现代风力涡轮机的风力涡轮机叶片的尺寸和重量都增加，这进而导致现代风力涡轮机的额定或最大容量的增加。这导致运输和安装这种大型风力涡轮机叶片的复杂性和成本的增加，特别是由于道路运输的约束和限制。这种大型风力涡轮机叶片还需要在制造过程期间使用大型制造模具。由于空气动力学叶片轮廓通常是为特别应用和/或安装尺寸定制的，因此模具通常设计为具有独特的空气动力学形状，所述形状具有特定的弦分布和特定的纵向长度。改变空气动力学轮廓、弦长或纵向长度通常需要新的独特的模具或基于模块化的模具，所述模具包括可互换的模具区段。

在文献中公开了模块化风力涡轮机叶片的各种实例。在WO 2015/189338 A1中公开了制造模块化风力涡轮机叶片的实例，其中，叶尖区段与其余风力涡轮机叶片分开制造，随后与其他叶片区段对齐并连接在一起。在一个实施例中，叶尖区段和其他叶片区段各自包括在连接端处的层压结构中形成的凹陷，其中，两个凹陷组合形成在接头界面处沿整个周向延伸的单个连续凹陷。重叠的层压结构布置在组合的凹陷中，并使用树脂粘合在每个叶片区段上以形成嵌接接头。

这个重叠的层压结构在叶片壳体的外表面中形成两个分开的胶合线。胶合线暴露在环境和其他外部影响下，如，管道、冰、湿气、雷击及类似物。其次，这些暴露的胶合线可以在操作期间或在极端负载情况下，由于这个接头界面处的应变和应力而裂开或甚至断开，从而使湿气进入层压结构，或甚至进入模块化风力涡轮机叶片的内部。这个解决方案需要连接端具有相对小的公差，以形成牢固的结合和齐平的外表面。

在WO 2015/189338 A1的替代实施例中，可以使用多个单独的嵌接段将叶片区段连接在一起。然而，这增加了暴露的胶合线的数量，因此进一步增加了这些胶合线结构失效的风险。其次，存在在操作期间或在极端负载情况下，由于应变和应力，增加嵌接段分层的风险。第三，嵌接段各自需要在相应的叶片区段的层压结构中形成单独的凹陷，从而显著增加了铺叠过程的复杂性，以及因此总的制造时间。这个替代解决方案需要非常精确地形成两个连接端，否则，需要额外的打磨或砂光，这可能会削弱这个嵌接接头的结构强度。

在US 2010/0132884 A1中公开了替代解决方案，其中，内叶片区段的梁帽通过嵌接接头连接到外叶片区段的梁帽。当将两个叶片区段连接在一起时，安装在外叶片区段的加强板与安装在内叶片区段的密封垫接触。将泡沫或带放置在两个叶片区段的外表面上，以密封嵌接接头。然后，通过位于内叶片区段的一定数量的注射口将粘合剂泵入到嵌接接头的腔中。

使用隔栏或隔屏来减少在纵向上沿叶片表面的气流是众所周知的。以前，隔栏主要被设计用于放置在包括最大弦长的表面区域周围，或替代的叶片根部附近。如在美国专利2015/0017008 A1中公开的，隔栏也可以可选地放置在传统风力涡轮机叶片的外半部分处。

如在WO 2012/113400 A2中公开的，还建议在局部变桨风力涡轮机叶片的变桨连接处布置隔栏。在这个解决方案中，隔栏布置在内叶片区段与外叶片区段之间的空间中，以至少部分地覆盖这个空间。这个隔栏沿压力侧、前缘和吸力侧延伸，但不沿后缘延伸。教导指出，这个解决方案专门设计为用在局部变桨风力涡轮机叶片上。