专利名称：柔性风力桨叶根部隔壁凸缘的制作方法
技术领域：
本发明大体而言涉及风力涡轮。更具体而言，本发明是针对于用于风力桨叶根部 隔壁(bulkhead)应力释放的柔性凸缘(flange)。
背景技术：
近来，风力涡轮作为对环境安全且相对廉价的替代能源而受到了越来越多的关 注。随着这种不断增加的关注，做出了大量工作来开发可靠且有效的风力涡轮。一般而言，风力涡轮包括具有多个桨叶的转子。转子安装到外壳或机舱上，外壳或 机舱位于桁架或管状塔架的顶部。公共事业级别的风力涡轮(即，设计成向公用电网提供 电力的风力涡轮)可具有较大转子(例如，30米或更长的长度)。此外，风力涡轮通常安装 于至少60米高的塔架上。在这些转子上的桨叶将风能转变成旋转扭矩或旋转力，旋转扭矩 或旋转力驱动一个或多个发电机。风力涡轮桨叶在操作期间承受较大的力，其通常使基本上在跨度内侧25%的桨叶 截面显著地椭圆化。基本上在桨叶内侧25%跨度需要隔壁以确保工作者在执行维护和维修 时不会落入到桨叶内，且防止内部桨叶碎屑落入到轮毂中的机械装置内。若隔壁刚性地附 连到桨叶壁上，桨叶截面的椭圆化或扭曲移动可能会在隔壁与根部会合处对桨叶根部或者 桨叶与隔壁之间的连接造成损害。在某些系统中，使用钢杆或复合支架布置来将隔壁连接到桨叶根部。但是，这些布 置具有许多可能会变松的小部件，需要在桨叶隔壁周围的二次密封，和/或遭受快速现场 故障。在其它系统中，在隔壁使用单独的橡胶支承件和密封，但这些单独的橡胶支承件经受 老化、磨损和额外的支出。在又一系统中，隔壁和与桨叶壁的连接被加固以试图抵抗高负荷 且阻止椭圆化，但这涉及昂贵的材料添加和接头故障的风险。因此，需要以足够的柔性来支承和密封桨叶根部隔壁的方法和系统，以避免损坏 附连接头。
发明内容
第一方面包括用于桨叶根部的柔性凸缘，其具有顶部，其配置成固定到桨叶根部 壁上；成角度的部分，其具有从顶部延伸的第一预定角度；以及底部，其从成角度的部分延 伸且与顶部偏移。柔性凸缘还具有边缘部分，边缘部分以第二预定角度从底部延伸且配置 成固定到隔壁上。柔性凸缘的顶部固定到桨叶根部壁且边缘部分固定到隔壁上。柔性凸缘 耐受桨叶根部壁的移动，且柔性凸缘密封桨叶根部。用于桨叶根部的柔性凸缘具有顶部，其配置成固定到桨叶根部壁上；成角度的 部分，其具有从所述顶部延伸的第一预定角度；以及底部，其从所述成角度的部分延伸且与 顶部偏移。柔性凸缘还具有边缘部分，边缘部分以第二预定角度从底部延伸且配置成固定 到隔壁上。柔性凸缘的顶部固定到桨叶根部壁上且边缘部分固定到隔壁上。在桨叶根部壁 与成角度的部分和桨叶根部壁与底部之间形成间隙，且其中柔性凸缘耐受桨叶根部壁的移动，且其中柔性凸缘密封桨叶根部。在风力涡轮桨叶根部中的隔壁具有安置于风力涡轮桨叶根部内的隔壁，风力涡轮 桨叶根部具有桨叶根部，与隔壁整合的柔性凸缘。柔性凸缘具有顶部，其配置成固定到桨 叶根部壁上；成角度的部分，其具有从顶部延伸的第一预定角度；以及，底部，其从成角度 的部分延伸且与顶部偏移。柔性凸缘还具有边缘部分，边缘部分以第二预定角度从底部延 伸且配置成固定到隔壁上。边缘部分固定到隔壁上且柔性凸缘耐受桨叶根部壁的移动。柔 性凸缘密封桨叶根部。本发明的实施例的优点在于无需二次密封。本发明的实施例的另一优点在于无需额外材料来辅助桨叶的加强，以抵抗截面椭 圆化或变形。本发明的实施例的又一优点在于凸缘是具成本效益的。本发明的实施例的再一优点在于在转子操作期间凸缘不会腐烂或油污毁损。本发明的实施例的另一优点在于凸缘的柔性材料支承桨叶根部和隔壁，同时维持 柔性和耐用密封，以防止液体或其它不希望的污染进入桨叶轮毂并损坏机械装置。结合附图来考虑，通过优选实施例下文更详细地描述，本发明的其它特点和优点 将会显而易见，附图以举例说明的方式说明本发明的原理。
图1示出根据本公开内容实施例的风力涡轮的侧视图。图2示出根据本公开内容的实施例的风力涡轮桨叶的顶部透视图。图3是柔性凸缘的图示。图4是沿着图3中的线4-4所取得的柔性凸缘的侧视图。图5是从图4所取得的部段R的放大截面图。图6是从图5所取得的部段S的局部剖视图。图7是安置于桨叶根部中的柔性凸缘的放大视图。
具体实施例方式图1示出风力涡轮100，其具有容纳发电机(在图1中未图示)的机舱102。机舱 102是安装于塔架104顶部上的外壳，仅在图1中示出其一部分。基于本领域中已知的因 素和条件来选择塔架104的高度，且可延伸至高达60米或更高的高度。风力涡轮100可装 设于可提供具有合乎需要的风力条件的区域的任何地形。地形可显著不同且可包括(但不 限于)山地或沿海位置。风力涡轮100还包括转子106，转子106包括附连到旋转轮毂110 上的一个或多个转子桨叶108。尽管图1所示的风力涡轮100包括三个转子桨叶108，对于 本公开内容所需的转子桨叶108的数量并无具体限制。图2示出根据本公开内容的实施例的涡轮桨叶108，其具有前缘201和后缘203。 涡轮桨叶108包括翼面部分205，翼面部分205从顶端207延伸到根部209，根部209可连 接到风力涡轮的轮毂110。桨叶包括结合的接头211，结合的接头211将桨叶108的第一区 段213与桨叶108的第二部分分开。第一区段213和第二区段215是桨叶108的区段，它 们组装在一起以提供完整的桨叶108。区段表示风力涡轮桨叶108分成多个构件，这些构件在组装一起时形成完整的桨叶108。尽管图2示出桨叶108具有两个区段，本公开内容并不 限于两个区段。举例而言，桨叶108可为单个区段或者分成任何数量的区段，包括三个或三 个以上的区段。图3示出本发明的基本上圆形柔性凸缘300的实施例。虽然柔性凸缘300示出为 圆形，本领域普通技术人员应了解柔性凸缘300可具有椭圆形或其它类似形状。柔性凸缘 300具有边缘(rim) 301，边缘301帮助密封轮毂(未图示)中的机械构件。如在图4中且更详细地在图5中可看出。柔性凸缘300具有顶部306，顶部306引 导至成角度的部分308，成角度的部分308引导至底部310。成角度的部分308使底部310 与顶部306以预定距离偏移。预定距离可为从零毫米至一百毫米的任何距离。举例而言， 成角度的部分可使顶部306与底部310以十毫米偏移。在成角度的部分308使顶部306与 底部310以零毫米偏移的情况下，成角度的部分308实际上是平坦的，且并不成角度，且直 接连接顶部306与底部310而无偏移距离。柔性凸缘300还具有边缘301，边缘301从底部 310以预定角度延伸。如图所示的一实施例包括边缘部分301，其以基本上垂直角度从底部 310延伸到底部310。图6以示范性柔性凸缘300的局部剖视图示出柔性凸缘300上的各个层。柔性 凸缘300具有多个材料层以形成允许桨叶根部壁302移动所必需的柔性，同时向桨叶根部 提供支承。一实施例包括柔性凸缘层为环氧树脂层314，环氧硬化剂层316和双轴玻璃层 318。本领域技术人员应了解任何合适材料可用于柔性凸缘，包括(但不限于)金属、复合 材料、纤维加固塑料或其它材料。此外，取决于所用材料，可使用更多或更少的层来形成柔 性凸缘。现参看图7，其示出安置于桨叶根部中的柔性凸缘300，顶部306利用环氧树脂 320、粘合剂或其它合适密封剂或结合化合物固定到桨叶根部壁302上。边缘301利用相同 或类似的环氧树脂322、粘合剂或其它合适密封剂或结合化合物而固定到隔壁304上。当安 置于桨叶根部内且利用粘合剂320固定到桨叶根部壁302时，在成角度的部分308与桨叶 根部壁302和底部310与桨叶根部壁302之间形成间隙312。这个间隙312允许桨叶根部 壁302朝向隔壁304和远离隔壁304移动。当桨叶根部壁302做出这种移动时，柔性凸缘 300吸收桨叶根部壁302的力的一部分且维持桨叶根部与隔壁304之间的连接。一实施例(未图示)包括具有零度角的成角度的部分308和与底部310具有零偏 移的顶部306。在此实施例中，在柔性凸缘300与成角度的部分308或柔性凸缘300与底部 310之间并不形成间隙312。桨叶根部壁302仍能远离隔壁304移动，且柔性凸缘300吸收 桨叶根部壁302的力的一部分且维持桨叶根部与隔壁304之间的连接。此外，为了向桨叶根部壁提供柔性和强支承，柔性凸缘300充当密封剂，其密封桨 叶轮毂中的机械装置(未图示)，以隔离水和结合化合物。当使用柔性凸缘300时，无需其 它支架或密封剂来用于加固或密封目的。另外，柔性凸缘300允许桨叶根部壁302移动，但 具有充分的强度和刚度来支承隔壁304或者支承任何工作者的重量，可能会需要工作者对 凸缘或桨叶根部进行保养或维修。其它实施例包括与隔壁304 —体的柔性凸缘300，其中边缘301利用粘合剂或其它 合适的类似材料结合到隔壁。另一实施例包括与桨叶根部壁302 —体的柔性凸缘300，其中 利用粘合剂或其它合适材料将顶部结合到桨叶根部壁302。
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虽然参考优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员应了解在不偏离本发明的 范围的情况下，可对本发明做出各种变化且等效物可替代其元件。此外，可做出许多修改以 在不偏离本发明的基本范围的情况下使特定情形或材料适应本发明的教导内容。因此，预 期本发明并不限于特定实施例，特定实施例公开为执行本发明的最佳实施方式，而是本发 明将包括属于所附权利要求书范围内的所有实施例。
权利要求
一种用于桨叶根部的柔性凸缘，包括顶部，其配置成固定到桨叶根部壁上；成角度的部分，其具有从所述顶部延伸的第一预定角度；底部，其从所述成角度的部分延伸且与所述顶部偏移；以及，边缘部分，其以第二预定角度从所述底部延伸，且配置成固定到隔壁上；其中，所述柔性凸缘的顶部固定到所述桨叶根部壁上，且所述边缘部分固定到所述隔壁上，其中所述柔性凸缘耐受所述桨叶根部壁的移动，且其中所述柔性凸缘密封所述桨叶根部。
2.根据权利要求1所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘由加固塑料材料制成。
3.根据权利要求1所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘利用粘合剂固定到所述桨叶根 部壁上，且利用粘合剂固定到所述隔壁上。
4.根据权利要求1所述的柔性凸缘，其中所述第一预定角度是适合使所述顶部与所述 底部以预定距离偏移的角度。
5.根据权利要求4所述的柔性凸缘，其中所述预定距离大于零毫米，且在所述柔性凸 缘与所述桨叶根部壁之间最大100毫米宽。
6.根据权利要求5所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘耐受所述桨叶根部壁朝向所述 隔壁和远离所述隔壁的移动。
7.根据权利要求4所述的柔性凸缘，其中所述预定距离是零毫米。
8.根据权利要求7所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘耐受所述桨叶根部壁远离所述 隔壁的移动。
9.一种用于桨叶根部的柔性凸缘，包括 顶部，其配置成固定到桨叶根部壁上；成角度的部分，其具有从所述顶部延伸的第一预定角度； 底部，其从所述成角度的部分延伸且与所述顶部偏移；以及， 边缘部分，其以第二预定角度从所述底部延伸，且配置成固定到隔壁上， 其中，所述柔性凸缘的顶部固定到所述桨叶根部壁上，且所述边缘部分固定到所述隔 壁上，其中在所述桨叶根部壁与所述成角度的部分和所述桨叶根部壁与所述底部之间形成 间隙，其中所述柔性凸缘耐受桨叶根部壁的移动，且其中所述柔性凸缘密封所述桨叶根部。
10.根据权利要求9所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘由加固塑料材料制成。
11.根据权利要求9所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘利用粘合剂固定到所述桨叶 根部壁上，且利用粘合剂固定到所述隔壁上。
12.根据权利要求9所述的柔性凸缘，其中所述第一预定角度是适合于使所述顶部从 所述底部偏移以形成所述间隙的角度。
13.根据权利要求12所述的柔性凸缘，其中所述间隙大于零毫米且最大基本上为100 毫米。
14.根据权利要求9所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘基本上是圆形。
15.根据权利要求9所述的柔性凸缘，其中所述柔性凸缘耐受所述桨叶根部壁朝向所 述隔壁和远离所述隔壁的移动。
16.一种在风力涡轮桨叶根部中的隔壁，包括隔壁，其安置于风力涡轮桨叶根部内，所述风力涡轮桨叶根部具有桨叶根部壁； 与所述隔壁整合的柔性凸缘，所述柔性凸缘还包括 顶部，其配置成接触所述桨叶根部壁； 成角度的部分，其具有从所述顶部延伸的第一预定角度； 底部，其从所述成角度的部分延伸且与所述顶部偏移；以及， 边缘部分，其以第二预定角度从所述底部延伸且配置成固定到隔壁上， 其中所述边缘部分固定到所述隔壁上，其中所述柔性凸缘耐受所述桨叶根部壁的移 动，且其中所述柔性凸缘密封所述桨叶根部。
17.根据权利要求16所述的隔壁，其中所述柔性凸缘利用粘合剂固定到所述隔壁上。
18.根据权利要求16所述的隔壁，其中所述第一预定角度是适合于使所述顶部从所述 底部以预定距离偏移的角度。
19.根据权利要求18所述的隔壁，其中所述预定距离大于零毫米且在所述柔性凸缘与 所述桨叶根部壁之间最大100毫米宽，且其中所述柔性凸缘耐受所述桨叶根部壁朝向所述 隔壁和远离所述隔壁的移动。
20.根据权利要求18所述的隔壁，其中所述预定距离是零毫米且其中所述柔性凸缘耐 受所述桨叶根部壁远离所述隔壁的移动。
全文摘要
用于桨叶根部壁(302)的柔性凸缘(300)允许桨叶根部(209)朝向隔壁(304)和远离隔壁(304)移动。柔性凸缘提供柔性和对桨叶壁的支承而且也提供密封剂，从而保护轮毂(110)内的机械装置。柔性凸缘具有顶部(306)，其配置成固定到桨叶根部壁；底部(310)，其配置成固定到隔壁(304)；以及成角度的部分(308)，其配置成使顶部与底部偏移，间隙(312)在桨叶根部壁与底部之间，以允许桨叶根部壁朝向隔壁和远离隔壁移动。
文档编号F03D1/06GK101910623SQ200780102141
公开日2010年12月8日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者E·M·雅各布森 申请人:通用电气公司