专利名称：用于风轮机的组合转子叶片及其装配方法
技术领域：
本发明涉及一种用于风轮机的组合转子叶片以及用于装配该组合转子叶片的方法。
背景技术：
近年来，风轮机在电力生产中变得越来越重要。因而，安装了越来越多的风轮机。由于有利于风能产生的场所是有限的，因此存在增加单个涡轮的装机功率的趋势。由于装机功率与涡轮转子的直径和转子尺寸成比例，因此涡轮的尺寸增加。结果，风轮机转子叶片的长度增加得越来越多。当前涡轮设计中一般的叶片长度达到了70米或更多。
当装配风轮机时，转子叶片必须通过卡车由普通的公路运送到建筑工地。除运送70米的转子叶片的车辆的不灵活性外，70米或更长的转子叶片的公路运输也是非常昂贵的。此外，由于不能通过急弯，所以必须遵循专门的运送路线。同样，很长的转子叶片在卡车上的装载和卸载也是非常困难的。此外，有时转子叶片还必须通过轮船或甚至通过直升机运送。
发明内容
鉴于以上问题，提供一种用于风轮机的组合转子叶片。该组合转子叶片包括至少一个第一组件和一个第二组件，其中所述第一和第二组件适于通过连接装置刚性地彼此固定在一起。此外，提供了一种用于装配组合风轮机叶片的方法，其中该方法包括提供具有第一和第二叶片组件的组合风轮机转子叶片，通过连接器将所述叶片组件组合在一起，以及在所述第一和第二组件之间形成固定连接。
根据所附的权利要求、说明书以及附图，本发明的其它方面、优点和特征将变得显而易见。
根据本发明的第一实施例，提供一种包括第一和第二叶片组件的组合风轮机转子叶片。所述第一和第二叶片组件通过连接器彼此可固定地安装。由于转子叶片的组合设计，与非组合转子叶片相比，减少了运送的组件的整个长度。因此，运送成本显著的降低。连接器的配置对叶片结构和重量只有相对小的影响，从而转子叶片的操作性能没有恶化。
根据本发明的另一个实施例，所述连接器包括连接器杆和适于接收所述杆的接收器。例如，连接器杆和接收器可以通过适于彼此相配的凸凹面箱形梁形成。杆可以配置在单个叶片组件上或可以作为单独的部分配置。在第一种情况中，接收器将在与之配合的组件上配置，相反地，在后一种情况中，接收器将配置在需要连接的两个组件上并且单独的连接器可以插入到两个接收器中。这样的插头和插座连接方式允许在建筑工地很容易地装配叶片组件。
根据本发明的另一个实施例，通过真空浸入形成两个相邻转子组件之间的固定连接。因此，在叶片组件之间建立了坚固但是柔韧的连接。此外，真空浸入允许对连接器使用纤维加固材料。典型地，这样的材料与叶片壳体材料兼容。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于装配组合风轮机叶片的方法，其中该方法包括提供具有至少两个组件的组合风轮机转子叶片，通过连接器连接所述组件，以及在所述组件之间建立固定连接。
根据本发明的再一个实施例，通过真空浸入形成所述组件之间的固定连接。这样使得转子叶片组件容易装配和连接。
对于本领域技术人员而言，包括其最佳模式在内的本发明的充分和可行的公开，将在余下的说明书中包括参照附图进行了更具体地说明，其中图1示出了根据本发明的一个实施例的风轮机。
图2示出了根据本发明的一个实施例的转子叶片。
图3是根据本发明的组合转子叶片的第一实施例。
图4示出了根据本发明另一实施例的组合风轮机转子叶片。
图5示出了组合风轮机转子叶片的再一个实施例。
图6A至图6C示出了本发明的一个实施例中使用的连接器的不同截面形状。
图7示出了根据本发明的一个实施例的连接部分的透视图。
图8示出了根据本发明另一实施例的转子叶片。
图9示出了根据本发明另一方面的装配方法的流程图。
具体实施例方式
现在将对本发明的各个实施例、附图中示出的一个或多个例子作出详细的说明。各个例子以解释本发明的方式给出，并且并不意味着对本发明构成限定。例如，作为某个实施例的一部分示出或说明的特征可以用在其它实施例中或与其它实施例相结合以得到另一个实施例。这就意味着本发明包括这些修改和变形。
图1示出了根据本发明的一个实施例的风轮机100。风轮机100包括塔110，该塔110典型地由钢制成，并且机舱120安装在其上。转子毂130安装到机舱120的横向端部上。转子叶片140安装到转子毂130上。
图2示出了根据本发明的一个实施例的转子叶片1400。转子叶片1400包括在连接部分1500处连接在一起的第一组件1410和第二组件1450。图2示出的实施例中，第一组件14 10包括转子叶片的根部分1420并且第二组件1450包括转子叶片的尖端1460。沿线A-A’在连接部分1500中形成了第一和第二组件1410、1450之间的固定连接。
图3示出了根据本发明的组合转子叶片的第一实施例。在图3的左侧，示出了第一组件1410。在其下端侧，第一组件1410包括用于将转子叶片安装到风轮机的转子毂130的根部分1420。在其相对端，当在转子叶片的纵向方向观察时，第一组件1410包括连接器1510。根据本实施例，连接器1510形成为连接器杆。例如，连接器杆1510可以形成为例如在大梁腹板内部的箱形梁或作为大梁腹板的延伸部。在图3的右侧，示出了包括转子叶片的尖端部侧1460的第二组件1450。与尖端部侧1460相对，第二组件1450包括接收器1520。例如，接收器1520可以形成为例如在大梁腹板内的箱形梁。
图4示出了根据本发明另一实施例的组合风轮机转子叶片。根据该实施例，接收器1520与根部1420相对地布置在第一组件1410中。如图4的右侧所示，连接器杆1510配置在第二组件1450处。连接器杆1510布置为与第二组件1450的尖端部侧1460相对。换句话说，在图4所示的实施例中，相对于图3中的实施例，相互交换了连接器1510和接收器1520的位置。
图5中示出了组合风轮机转子叶片的再一个实施例。其中，第一接收器1520与叶片根部1420相对地布置在第一组件1410中。第二接收器1530与尖端部侧1460相对地布置在第二组件1450中。此外，连接器1510配置为单独的部件。单独的连接器1510可以插入到接收器1520、1530中，以形成第一和第二组件1410、1450之间的连接。
在图3、4和5中示出的任一实施例中，接收器1520、1530都适于与连接器1510相匹配。特别地，接收器1520、1530和连接器1510的截面形状彼此都相似或相同，从而连接器1510能够装配到接收器1520、1530中。典型地，连接器1510和接收器1520、1530紧密地配合，从而连接器1510和接收器1520、1530之间只允许很小的间隙。以上已经进行过说明，连接器1510布置在接收器1520、1530的内部。然而，应当理解，也可以选择相反的结构，例如，在第一和第二组件1410、1450处配置与空心的连接器1510进行装配的梁状延伸部。换句话说，在这种情况下连接器1510起类似衬套或套筒的作用。
图6A至图6C示出了连接器1510的典型的截面形状。图6A示出了具有矩形截面的连接器1510。应当理解术语“矩形”的意思中还包括正方形截面。根据图6B中示出的本发明的另一实施例，连接器具有椭圆形截面。应当理解术语“椭圆形”的意思中还包括圆形截面。图6C中示出了本发明的再一个实施例。其中，连接器1510的截面形状调整为风轮机转子叶片1400的截面形状。该截面形状基本为矩形，但上下连接表面是弯曲的，从而与叶片壳体的形状一致。尽管图6A至图6C示出了连接器1510的截面形状，应当理解，将对应于连接器1510的截面形状选择接收器1520、1530的截面形状。因此，可以保证在真空浸入处理过程中连接器1510和接收器1520、1530之间的树脂的均匀分布。结果，通过这样的浸入处理，连接器和接收器之间形成了均匀的结合线。因此，第一和第二组件之间的结合连接中建立了均匀的负载分布。
图7示出了连接部分1500的透视图。其中，连接器1510布置在第一组件1410处，反之接收器1520布置在第二组件1450处。因此，图7中示出的实施例与图3示出的实施例相对应。此外，连接器1510和接收器1520的截面形状适合转子叶片壳体的形状，因此与图6c中示出的实施例相对应。接收器1520还包括密封凸缘1540。类似的对应的密封凸缘(未示出)或隔板可以配置在连接器1510处。密封凸缘1540和/或隔板在真空浸入过程中起密封连接器1510和接收器1520之间的间隙的作用。
图8示出了本发明的另一实施例。其中，中间叶片组件1480布置在根部叶片组件1410和尖端部叶片组件1450之间。因此，在根部组件1410和中间组件1480之间沿线A-A’形成第一连接部分1500，并且在中间组件1480和尖端部组件1450之间沿线B-B’形成第二连接部分1600。根据以上说明的任一个实施例可以形成叶片组件1410、1450、1480之间的连接部分1500、1600。特别地，在中间组件1480的一端或两端可以配置连接器杆1510。可替换地，在中间组件1480的一端或两端可以配置接收器1520、1530。此外，应当理解，根部1410和尖端部1450之间可以配置不止一个中间组件1480。因此，运送的叶片组件1410、1450、1480的最大长度可以限制到需要和/或最佳长度。可以相对于运送成本、装配成本和结构完整性优化最佳长度。
根据本发明的另一实施例，所述叶片组件的纵向长度，即当从转子叶片的根部向尖端观察时的所述组件的长度，选定为基本相等。在本文中，术语“基本”表示纵向长度不需要完全相等，但近似相等。因此，所述叶片组件的长度可以相对于运送条件优化，其中运送条件限定了基本相等长度的所述组件。
然后，参照图9描述一种用于装配组合叶片的方法。根据第一方法步骤910，提供组合叶片，例如，将能够兼容的转子叶片组件运送到建筑工地。在第二步骤920中，转子叶片组件1410、1450通过连接器1510装配在一起。例如，在第一叶片组件1410连接器1510形成为箱形梁。在第二叶片组件1450形成对应的接收器1520。连接器1510插入到接收器1520中，因此将第一和第二叶片组件1410、1450装配在一起。在下一步骤930中，密封连接器1510和接收器1520之间的间隙。对于很大的叶片，该密封步骤可以从叶片内部完成。例如，工人可以经由叶片根部1420到达连接部分1500。典型地，同样可以在连接器1510和/或接收器1520处配置隔板和/或密封凸缘1540以促进间隙的密封。连接器1510和接收器1520之间的间隙密封后，树脂通过真空浸入浸入到间隙中。为了这个目的，可以使用传统的真空浸入方法。在本领域这样的真空浸入方法是公知的。浸入的树脂凝固后，形成第一组件和第二组件1410、1450之间的固定连接。第一和第二组件之间的连接部分1500在不需要其它任何固定装置的情况下满足关于机械稳定性和构造完整性的要求。因此，在风轮机的建筑工地就能很容易地实现第一和第二转子叶片组件之间的可靠的机械连接。
本说明书使用了包括最佳模式在内的多个例子来公开本发明，并且还使得本领域技术人员能够实现和使用本发明。本发明的专利保护范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域技术人员能想到的其他例子。如果这样的其它例子带有并非与权利要求的文字描述不相同的结构元件，或者包括与权利要求的文字描述没有实质区别的等同结构元件，那么它们也应该在本发明的范围之内。
部件列表100风轮机110塔120机舱130轮毂140转子叶片910第一方法步骤920第二方法步骤930第三方法步骤1400转子叶片1410根部1420转子根部1450尖端部1460叶片尖端1480中间部分1500第一连接部分1510连接器1520接收器1530接收器1540密封凸缘1600第二连接部分
权利要求
1.用于风轮机(100)的组合转子叶片(1400)，包括至少一个第一组件(1410)和一个第二组件(1450)，其中所述第一和第二组件适于通过连接装置(1510，1520，1530)刚性地彼此固定在一起。
2.根据权利要求1所述的组合转子叶片(1400)，其中连接装置包括一个连接器杆(1510)和至少一个适于接收所述连接器杆的接收器(1520，1530)。
3.根据权利要求2所述的组合转子叶片(1400)，其中连接器杆(1510)布置在第一组件(1410)和第二组件(1450)中至少一个处。
4.根据权利要求2所述的组合转子叶片(1400)，其中接收器(1520，1530)布置在第一组件(1410)和第二组件(1450)中至少一个处。
5.根据权利要求2所述的组合转子叶片(1400)，其中连接器杆(1510)和接收器(1520，1530)具有矩形截面。
6.根据权利要求2所述的组合转子叶片(1400)，其中连接器杆(1510)和接收器(1520，1530)具有椭圆形截面。
7.根据权利要求2所述的组合转子叶片(1400)，其中连接器杆(1510)和/或接收器(1520，1530)包括隔板。
8.根据权利要求1所述的组合转子叶片(1400，其中连接装置(1510，1520，1530)通过真空浸入形成。
9.根据权利要求1所述的组合转子叶片(1400)，其中每个组件(1410，1450)都具有基本相同的纵向长度。
10.根据权利要求1所述的组合转子叶片(1400)，还包括至少一个中间组件(1480)，所述中间组件适于通过连接装置(1510，1520，1530)刚性地固定到其它的组件(1410，1450)上。
全文摘要
一种用于风轮机(100)的组合转子叶片(1400)，包括至少一个第一组件(1410)和一个第二组件(1450)，其中所述第一和第二组件适于通过连接装置(1510，1520，1530)刚性地彼此固定在一起。
文档编号F03D1/06GK101070816SQ200710105398
公开日2007年11月14日 申请日期2007年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者E·艾布 申请人:通用电气公司