模具的表面輪廓內限定有錐形部段。在一可替代的方面中,利用模具插件限定錐形部段。
[0037]在另外的或替代的方面中,提供第一和第二葉片殼體的所述步驟可包括通過在所述葉片殼體上進行機加工操作而沿著葉片殼體的邊緣的至少部分形成錐形部段。所述機加工操作可包括研磨、切割、蝕刻、拋光等。
[0038]本發明進一步提供了一種風力渦輪機葉片,其包括:
第一葉片殼體,以及
第二葉片殼體,
其中,對于所述第一和第二葉片殼體之間的邊界的至少部分,所述第一和第二葉片殼體部分通過覆層接合。
[0039]所述覆層施加到所述第一和第二葉片殼體的外表面。
[0040]可以理解,所述第一和第二葉片殼體之間的邊界的所述至少部分是在基本上無結構粘合劑的情況下設置的。
[0041 ]優選地,所述第一和第二葉片殼體部分僅通過覆層接合。
[0042]優選地,提供了一種風力渦輪機葉片,其包括:
第一葉片殼體,所述第一葉片殼體具有沿著所述第一殼體的邊緣的至少部分的第一錐形部段;以及
第二葉片殼體,所述第二葉片殼體具有沿著所述第二殼體的邊緣的至少部分的第二錐形部段;
其中,所述第一和第二葉片殼體設置為使得所述第一錐形部段抵接所述第二錐形部段以形成沿著所述第一和第二葉片殼體的邊緣之間的邊界定位的凹通道;以及
其中,所述風力渦輪機葉片還包括位于所述凹通道內的層壓結構,所述層壓結構接合所述第一和第二葉片殼體。
[0043]優選地,所述層壓結構由與所述第一和第二葉片殼體基本相同的材料形成。
[0044]優選地,所述層壓結構包括至少一個纖維材料層和固化樹脂。
[0045]優選地,所述風力渦輪機葉片包括沿著所述風力渦輪機葉片的前邊緣的至少部分、優選地沿著基本上整個所述前邊緣延伸的凹通道,其中,層壓結構位于前邊緣凹通道內,并沿著所述風力渦輪機葉片的前邊緣的所述至少部分接合所述第一和第二葉片殼體。
[0046]另外地或替代地,所述風力渦輪機葉片包括沿著所述風力渦輪機葉片的后邊緣的至少部分延伸的凹通道,其中,位于后邊緣凹通道內的層壓結構沿著所述風力渦輪機葉片的后邊緣的所述至少部分接合所述第一和第二葉片殼體。
[0047]優選地,所述后邊緣凹通道沿著風力渦輪機葉片的根部區域內的后邊緣延伸,其中所述層壓結構沿著風力渦輪機葉片的根部區域內的后邊緣接合所述第一和第二葉片殼體。
[0048]本發明進一步提供一種包括至少一個如前所述的風力渦輪機葉片的風力渦輪機。
【附圖說明】
[0049]參照附圖,現將僅通過示例來描述本發明的實施方式,其中:
圖1示出風力渦輪機;
圖2示出根據本發明的風力渦輪機葉片的示意圖;
圖3示出圖2的葉片的翼型輪廓的示意圖; 圖4示出從上方和從側面觀察到的圖2的風力渦輪機葉片的示意圖;
圖5圖示用于現有技術風力渦輪機葉片的前邊緣粘合劑結合的放大剖視圖;以及圖6圖示用于根據本發明的風力渦輪機葉片的沿著風力渦輪機葉片前邊緣的結合的放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0050]可以理解,在附圖中,本發明的不同實施方式共用的元件標有相同參考標號。
[0051]圖1圖示根據所謂的“丹麥概念”的傳統的現代迎風風力渦輪機2,其具有塔架4、機艙6以及具有大體水平轉子軸的轉子。轉子包括輪轂8和自輪轂8沿徑向延伸的三個葉片10,各葉片均具有最接近輪轂的葉片根部16和最遠離輪轂8的葉片尖部14。轉子具有表示為R的半徑。
[0052]圖2示出風力渦輪機葉片10的示意圖。風力渦輪機葉片10具有傳統風力渦輪機葉片的形狀,并包括最接近輪轂的根部區域30、最遠離輪轂的輪廓區域或翼型區域34以及位于根部區域30和翼型區域34之間的過渡區域32。葉片10包括前邊緣18和后邊緣20,當葉片安裝在輪轂上時,前邊緣18面向葉片10的轉動方向,后邊緣20面向前邊緣18的反向。
[0053]翼型區域34(也稱作輪廓區域)具有對于產生升力而言理想的或幾乎理想的葉片形狀,然而根部區域30由于結構考量而具有基本圓形或橢圓形橫截面,這例如使得將葉片10安裝到輪轂變得更容易和更安全。根部區域30的直徑(或弦)通常沿著整個根部區域30恒定。過渡區域32具有從根部區域30的圓形或橢圓形形狀漸變為翼型區域34的翼型輪廓50的過渡輪廓42。過渡區域32的弦長通常隨著與輪轂相距距離r的增加而大體線性地增加。
[0054]翼型區域34具有翼型輪廓50,該翼型輪廓50具有在葉片10的前邊緣18和后邊緣20之間延伸的弦。弦的寬度隨著與輪轂相距距離r的增加而減小。
[0055]應注意,葉片的不同部段的弦通常不位于共用平面內,這是由于葉片可扭轉和/或彎曲(即預彎曲),因此使弦平面具有對應扭轉和/或彎曲的路線,這是最常見的情況,以為了補償依賴于始自輪轂的半徑的葉片的局部速度。
[0056]圖3示出用多個參數描繪的風力渦輪機的典型葉片的翼型輪廓50的示意圖,上述多個參數通常用于限定翼型的幾何形狀。翼型輪廓50具有壓力側52和吸力側54,壓力側52和吸力側54在使用過程中一一即在轉子轉動過程中一一分別通常面向上風(迎風)側和下風(背風)側。翼型50具有弦60,弦60具有在葉片的前邊緣56和后邊緣58之間延伸的弦長C。翼型50具有厚度t,厚度t限定為壓力側52和吸力側54之間的距離。翼型的厚度t沿著弦60變化。從對稱輪廓的偏差由中弧線62給出,中弧線62是貫穿翼型輪廓50的中線。可通過從前邊緣56到后邊緣58描繪內切圓能夠發現該中線。該中線連接這些內切圓的中心,且從弦60的偏差或距離稱作彎度f。不對稱性也可用稱作上彎度(或吸力側彎度)和下彎度(或壓力側彎度)的參數來限定,上彎度(或吸力側彎度)和下彎度(或壓力側彎度)分別限定為從弦60到吸力側54和壓力側52的距離。
[0057]翼型輪廓經常以下列參數表征:弦長C、最大彎度f、最大彎度f的位置df、最大翼型厚度t(其為沿著中弧線62的內切圓的最大直徑)、最大厚度t的位置dt、以及鼻突半徑(未示出)。這些參數通常限定為對于弦長c的比值。因此,局部相對葉片厚度t/c被給定為局部最大厚度t和局部弦長c之間的比值。進一步地,最大壓力側彎度的位置(^可用作設計參數,當然最大吸力側彎度的位置也可用作設計參數。
[0058]圖4示出葉片的一些其它幾何參數。葉片具有總葉片長度L。如圖2所示,根部端部位于位置r = O處,且尖部端部位于位置r = L處。葉片的臺肩40位于位置r = Lw處,并具有臺肩寬度W,其等于臺肩40處的弦長。根部的直徑限定為D。進一步地,葉片設置有預彎曲,上述預彎曲限定為Ay,其對應于從葉片的俯仰軸(pitch axis)22的出平面偏斜(out ofplane deflect1n)。
[0059]風力渦輪機葉片10通常包括由纖維增強聚合物制成的殼體,并通常制造為壓力側或迎風殼體部分24和吸力側或背風殼體部分26,壓力側或迎風殼體部分24與吸力側或背風殼體部分26沿著結合線28附接到一起,結合線28沿著葉片10的后邊緣20和前邊緣18延伸。風力渦輪機葉片通常由纖維增強塑料材料形成,例如設置在模具內并用樹脂固化以形成固體結構的玻璃纖維和/或碳纖維。現代風力渦輪機葉片可經常為長度超過30或40米,具有數米的葉片根部直徑。風力渦輪機葉片通常設計用于相對長的壽命,并承受相當大的結構和動態載荷。
[0060]參見結合線28,在圖6中圖示根據本發明一方面的前邊緣結合線的放大圖。在這種實施方式中,葉片殼體24、26的前邊緣利用覆層接合,這就免除了對葉片殼體24、26之間結構粘合劑100的需要。
[0061]在這種情況下,可以理解,結合線28是指接合迎風殼體和背風殼體24、26的覆層的總區域。
[0062]在圖6中,壓力側或迎風殼體部分24和吸力側或背風殼體部分26在葉片10的前邊緣18處、在結合線28的區域內相接。殼體24、26包括在已固化樹脂內懸置的層或纖維材料70,其可施加在諸如軟木、泡沫等芯部材料72的部分周圍。至少沿著前邊緣18的部分,殼體24、26的本體朝向殼體24、26的前邊緣18端部在厚度上成錐形。
[0063]殼體24、26可與殼體24、26的前邊緣18端部的這種錐形一體成型,例如通過使用具有殼體輪廓表面的適當成型的葉片殼體模具(未示出)、和/或模具插件,上述葉片殼體模具和模具插件結合了前邊緣錐形輪廓。另外地或替代地,殼體24、26的前邊緣18端部的錐形可通過模制后工藝完全或部分地形成,上述模制后工藝例如為在所述殼體24、26從葉片殼體模具(未不出)移出之后切割、研磨或拋光殼體24、26