专利名称：风机的转子叶片及相应制造方法
技术领域：
本发明大体上涉及风机，确切地说，涉及风机转子叶片以及制造此类转子叶片的方法。
背景技术：
风能被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，在这一方面，风机已获得广泛关注。现代风机通常包括塔筒、发电机、齿轮箱、机舱以及一片或多片转子叶片。转子叶片使用已知的翼原理捕获风的动能并通过转动能传输动能，以转动将转子叶片连接到齿轮箱的轴，或者，如果未使用齿轮箱，则转动将转子叶片直接连接到发电机的轴。之后，发电机将机械能转化成电能，以输送到公用设施电网中。在制造转子叶片的过程中，通常必需使用一些专用工具和/或模具。例如，通常使用大型模具来形成传统转子叶片的叶片半部，这些大型模具是针对要生产的转子叶片的特定尺寸和形状而定制的。因此，必须针对要生产的每片转子叶片的尺寸和形状购买或制造新模具，这样就大大增加了转子叶片的生产成本。此外，形成转子叶片的叶片半部的传统方法通常包括使用铺叠成型工艺，在此工艺中，需要将强化材料层手工放置在定制模具中。该过程非常费力，且大大增加了生产转子叶片所需的时间。标题为“制造风机转子叶片的方法(Methods of Manufacturing Rotor Bladesfor a Wind Turbine)”的第12/966,219号专利申请案(于2010年12月13日提交并转让给通用电气公司(General Electric Company))中总体揭示了一种制造风机转子叶片的改进方法，该方法能够降低生产成本并提高叶片生产速度。具体而言，所述申请案中揭示的转子叶片可通过提供由填充材料构成的叶片坯体进行制造。所述叶片坯体可经机械加工或以其它方式成形为转子叶片的气动形状或外形。随后，可将外表层涂覆在成形的叶片坯体的外围，以形成转子叶片的外表面，并为填充材料提供保护涂层。但是，尽管该专利申请案中描述的方法提供了重要优点，但该揭示内容中并未提供组装在转子叶片内以提供叶片硬度和/或强度的重要结构部件。因此，一种通过提供硬度和/或强度较高的转子叶片来改进上述方法的转子叶片制造方法将在此项技术中受到欢迎。
发明内容
以下说明书将部分阐明本发明的各方面和优点，或者，这些方面和优点可在说明书中显而易见，或者可通过实践本发明推导出。—方面，本发明揭示一种风机的转子叶片。所述转子叶片通常可包括至少部分从型芯材料形成的主体。所述主体通常可具有在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧。所述转子叶片也可包括多个受剪构件和多个加强构件。所述受剪构件通常可在所述主体的所述压力侧与吸入侧之间延伸，且可各自包括第一端和第二端。所述加强构件可环绕所述主体的所述压力侧和吸入侧隔开，每个加强构件设在所述受剪构件中的一个受剪构件的第一端处或第二端处。此外，所述转子叶片可包括环绕所述主体的外围延伸的表层。另一方面，本发明揭示一种制造风机的转子叶片的方法。所述方法通常可包括组装叶片坯体，所述叶片坯体包括在一定体积的型芯材料内隔开的多个受剪构件；使所述叶片坯体成形以形成主体，所述主体具有在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧；将多个加强构件定位成环绕所述压力侧和吸入侧，以使所述多个加强构件中的至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准；以及将表层定位成环绕所述主体的外围。参考以下具体实施方式
和所附权利要求书可以更深入地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，说明了本发明的各实施例，并与具体实施方式
一起解释本发明的原理。
本说明书参考附图，针对所属领域的一般技术人员，完整且可实现地详细揭示了本发明，包括其最佳模式，其中图1所示为风机的一项实施例的透视图；图2所示为根据本发明各方面的转子叶片的一项实施例的透视图；图3所示为沿着线3-3截得的图2所示转子叶片的截面图；图4所示为根据本发明各方面的转子叶片制造方法的一项实施例的流程图；图5所示为适用于制造图2和图3所示转子叶片的叶片坯体的一项实施例的截面图；图6所示为图5所示叶片坯体的一项实施例在根据本发明各方面成形后的翼展方向截面图；图7所示为沿着线7-7截得的图6所示成形叶片坯体的截面图，尤其图示了形成于转子叶片主体的压力侧和吸入侧周围的通道的一项实施例；图8所示为图6和图7所示的成形叶片坯体的局部透视图，所述成形叶片坯体具有加强构件，所述加强构件安装在形成于叶片主体的压力侧和吸入侧周围的通道中；图9所示为适用于制造图2和图3所示转子叶片的叶片坯体的另一项实施例的截面图；图10所示为根据本发明各方面的转子叶片的另一项实施例的截面图；图11所示为根据本发明各方面的转子叶片的进一步实施例的截面图；图12所示为根据本发明各方面的转子叶片的又一项实施例的局部透视图；以及图13所示为根据本发明各方面的转子叶片的更进一步实施例的局部透视图。元件符号列表
参考标号部件参考标号部件
~12 mn
~1λHS16转子叶片
权利要求
1.一种风机的转子叶片，所述转子叶片包括 至少部分从型芯材料形成的主体，所述主体具有在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧； 在所述压力侧与吸入侧之间延伸的多个受剪构件，所述多个受剪构件中的每个受剪构件包括第一端和第二端； 环绕所述压力侧和吸入侧隔开的多个加强构件，所述多个加强构件中的每个加强构件设于所述多个受剪构件中的一个受剪构件的所述第一端处或所述第二端处；以及 环绕所述主体的外围延伸的表层。
2.根据权利要求1所述的转子叶片，其中所述多个加强构件中的每个加强构件在邻近所述表层的位置处在翼展向上沿所述主体延伸。
3.根据权利要求1所述的转子叶片，其进一步包括设于所述前缘处或附近的第一边缘加强构件，以及设于所述后缘处或附近的第二边缘加强构件。
4.根据权利要求1所述的转子叶片，其进一步包括至少一个辅助加强构件，其设于所述多个受剪构件中的每个受剪构件的所述第一端与所述第二端之间。
5.根据权利要求1所述的转子叶片，其进一步包括横向加强构件，其在所述主体内从大体邻近所述前缘处延伸到大体邻近所述后缘处。
6.根据权利要求1所述的转子叶片，其进一步包括多个叉形构件，其在所述多个加强构件中的至少两个相邻加强构件之间延伸，所述多个叉形构件中的每个叉形构件设于所述表层附近。
7.根据权利要求6所述的转子叶片，其中所述多个叉形构件中的每个叉形构件在所述至少两个相邻加强构件之间成对角延伸。
8.根据权利要求1所述的转子叶片，其中所述多个受剪构件中的每个受剪构件包括多个支撑构件，其在所述多个加强构件中的相对的加强构件之间延伸。
9.根据权利要求8所述的转子叶片，其中所述多个支撑构件中的每个支撑构件在所述相对的加强构件之间成对角延伸。
10.根据权利要求1所述的转子叶片，其中所述型芯材料包括低密度材料。
11.根据权利要求1所述的转子叶片，其中所述主体基本上从所述型芯材料形成。
12.一种制造风机的转子叶片的方法，所述方法包括 组装叶片坯体，所述叶片坯体包括在一定体积的型芯材料内隔开的多个受剪构件； 使所述叶片坯体成形以形成主体，所述主体具有在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧，所述多个受剪构件在所述压力侧与吸入侧之间延伸； 将多个加强构件定位成环绕所述压力侧和吸入侧，以使所述多个加强构件中的至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准；以及 将表层定位成环绕所述主体的外围。
13.根据权利要求12所述的方法，其中将多个加强构件定位成环绕所述压力侧和吸入侦牝以使所述多个加强构件中的至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准包括在使所述叶片坯体成形以形成所述主体后，将所述至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个受剪构件中的每个受剪构件包括设于所述压力侧附近的第一端，以及设于所述吸入侧附近的第二端，其中使所述叶片坯体成形以形成主体，所述主体具有在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧，包括，使所述叶片坯体成形以在所述多个受剪构件中的每个受剪构件的所述第一端处和所述第二端处形成通道。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在使所述叶片坯体成形以形成所述主体后将至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准包括将加强构件定位于每个通道内。
16.根据权利要求12所述的方法，其中将多个加强构件定位成环绕所述压力侧和吸入侦牝以使所述多个加强构件中的至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准包括在使所述叶片坯体成形以形成所述主体之前，将所述至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准。
17.根据权利要求16所述的方法，其中组装叶片坯体，所述叶片坯体包括在一定体积的型芯材料内隔开的多个受剪构件，包括，将所述多个受剪构件中的每个受剪构件和所述至少两个加强构件组装在多个型芯材料段之间以形成所述叶片坯体。
18.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括 将第一边缘加强构件定位于所述前缘处或附近；以及 将第二边缘加强构件定位于所述后缘处或附近。
19.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将多个叉形构件定位于所述多个加强构件中的相邻加强构件之间。
20.根据权利要求12所述的方法，其中将多个加强构件定位成环绕所述压力侧和吸入侦牝以使所述多个加强构件中的至少两个加强构件与所述多个受剪构件中的每个受剪构件对准包括 将加强构件定位于所述多个受剪构件中的每个受剪构件的第一端处和第二端处；以及 将辅助加强构件定位于所述第一端与所述第二端之间的位置处。
全文摘要
本发明涉及并揭示一种风机的转子叶片。所述转子叶片通常可包括至少部分从型芯材料形成的主体。所述主体通常可具有在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸入侧。所述转子叶片也可包括多个受剪构件和多个加强构件。所述受剪构件通常可在所述主体的所述压力侧与吸入侧之间延伸，且可各自包括第一端和第二端。所述加强构件可环绕所述主体的所述压力侧和吸入侧隔开，每个加强构件设在所述受剪构件中的一个受剪构件的所述第一端处或所述第二端处。此外，所述转子叶片可包括环绕所述主体的外围延伸的表层。
文档编号B29D99/00GK102996327SQ20121033030
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月9日
发明者E.L.贝尔, B.S.盖伯, A.W.沃斯勒 申请人:通用电气公司