专利名称：多段式风力涡轮机叶片和用于组装该叶片的方法
技术领域：
文中公开的主题大体涉及风力涡轮机叶片，且更具体地涉及具有 至少两个叶片段的多段式风力涡轮机叶片以及组装该至少两个叶片 段的方法。
背景技术：
运输长的风力涡轮机叶片到野外场地会产生显著的成本。随着风 力涡轮机容量的增加，风力涡轮机的叶片长度也在增加，从而进一步 地增加了运输的难度和费用。因此，需要一种包括多叶片段的风力涡 轮机叶片和组装该叶片段的方法。该叶片段可以较低的成本运输到野 外场地并组装以形成风力涡轮机叶片。
发明内容
根据文中公开的一个实施例，风力涡轮机叶片包括附接到第一叶 片段上的第一翼梁帽；附接到第二叶片段的第二翼梁帽段；其中，第 一翼梁帽段和第二翼梁帽段构造成用以形成嵌接接合部；附接到第一 翼梁帽段上的第一翼梁帽支架；附接到第二翼梁帽段上的第二翼梁帽 支架，其中，第一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架分别附接在第一翼梁 帽段和第二翼梁帽段的选定的有助于将第一翼梁帽段和第二翼梁帽
段在嵌接接合部处对齐的位置上；以及构造成用于联接相应成对的第 一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架的紧固件。
4根据文中公开的另一个实施例， 一种方法包括提供第一风力叶 片翼梁帽段和第二风力叶片翼梁帽段，将第一翼梁帽支架结合到第一 翼梁帽的渐缩区段上，将第一翼梁帽段的渐缩区段与第二翼梁帽段的 渐缩区段对齐以形成嵌接接合部，以及在第二翼梁帽段上的被设计成 用以保持第一翼梁帽段的渐缩区段和第二翼梁帽段的渐缩区段对齐 的位置处将第二翼梁帽支架结合到第二翼梁帽段上。
当阅读下列详细说明并结合附图，将会更好地理解本发明的这些 和其它特征、方面以及优点，在所有附图中相似的符号表示相似的零 件，附图中
图1显示了根据文中所公开方面的具有第一翼梁帽段和隔壁的第 一叶片段；
图2显示了根据文中所公开方面的隔壁；
图3显示了根据文中所公开方面的第二翼梁帽段；
图4显示了根据文中所公开方面的通过将第一翼梁帽段的渐缩区
段和第二翼梁帽段的渐缩区段相对齐而形成的嵌接接合部；
图5显示了根据文中所公开方面的具有结合到第 一翼梁帽段上的
第一翼梁帽支架的第一叶片段；
图6显示了根据文中所公开方面的通过将第一翼梁帽段和第二翼
梁帽段相对齐而形成的嵌接接合部；
图7显示了根据文中所公开方面的第一翼梁帽段和第二翼梁帽
段，且第二翼梁帽支架结合到第二翼梁帽段上；
图8显示了沿图7中的线8-8所截取的局部截面图9显示了根据文中所公开方面的第一叶片段和位于第一叶片段
上的第二叶片段；
图IO显示了沿图9中的线10-10所截取的截面图，根据文中所公 开的方面移除了第一对齐支架和第二对齐支架。
5零件清单
10风力涡轮机叶片 12第一翼梁帽段
14第一叶片段 16第二翼梁帽段 18第二叶片段 20第一翼梁帽支架 22第二翼梁帽支架 24隔壁
26第一对齐支架 28对齐支架上的孔 30垫片
32隔壁凸缘的第一部分或底部部分
34隔壁凸缘的第二部分或顶部部分
36第一翼梁帽段的渐缩区段
37第二翼梁帽段的渐缩区段
38第一翼梁帽段的非渐缩区段
39第二翼梁帽段的非渐缩区段
40用于翼梁帽支架的紧固件
41用于对齐支架的紧固件
42第二对齐支架
44外蒙皮
46中心軒条
48翼梁帽支架上的孔
5 0第一翼梁帽段和第二翼梁帽段之间的间隙 52前缘隔壁 54后缘隔壁 56抗剪腹板
658凹部
60用以容纳抗剪腹板的间隙
具体实施例方式
文中公开的实施例包括多段式风力涡轮机叶片和用来对齐和组 装风力涡轮机叶片段的方法。运输之前在第一场地实施对齐方法，以 便于在第二场地或野外场地进行叶片的组装。如文中所用，除非上下 文以其它方式清楚地指明，单数形式如"一"、"一个"、"和"、"该"包括 复数形式。
在一个实施例中，如图1、图9和图10所示，风力涡轮机叶片 10包括附接到第一叶片段14上的第一翼梁帽段12和附接到第二叶片 段18上的第二翼梁帽段16。第一翼梁帽段和第二翼梁帽段构造成用 以形成嵌接接合部，在下文将详细地解释。第一翼梁帽支架20附接 到第一翼梁帽段12上，且第二翼梁帽支架22附接到第二翼梁帽段16 上。第一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架分别附接在第一翼梁帽段和第 二翼梁帽段上选定的有助于将第一翼梁帽段和第二翼梁帽段在嵌接 接合部处对齐的位置。紧固件40构造成用于联接相应成对的第一翼 梁帽支架和第二翼梁帽支架。
第一叶片段和第二叶片段为包括外蒙皮44的中空段。该蒙皮由 轻质坚固的材料制成。翼梁帽段承载由风力涡轮机叶片所经受的纵向 负荷，并且附接到叶片段的蒙皮内侧上。风力涡轮机叶片10还包括 位于第一叶片段和第二叶片段相交处的隔壁24。隔壁24进一步提高 了风力涡轮机叶片的结构强度。
图1显示了示范性的第一叶片段14,其中第一翼梁帽段12包括 外部翼梁帽段。换言之，第二翼梁帽段的部分将插在第一翼梁帽段12 之间。翼梁帽段通常包括坚固的且能够承受纵向负荷的材料，例如玻 璃纤维或碳纤维复合材料。
图1还显示了垫片30，其可选地定位在或第一翼梁帽段或第二翼
7梁帽段上，以进一步地有助于对齐。在一个实施例中，垫片结合到第
一翼梁帽段12的面向内侧的表面上。垫片30通常包括诸如玻璃纤维 或塑料的材料，并且在一个示例中具有范围在1毫米到3毫米的最小 厚度。垫片30的用途将在下文详细地论述。
图l还显示了在另一个实施例中使用的第一对齐支架26，此实施 例与将在下文中进一步详细描述的蒙皮对齐有关。第一对齐支架26 利用可除去的粘合剂而结合到第一叶片段14的外蒙皮上。在一个实 施例中，第一对齐支架26为L形部件。L形第一对齐支架的一侧结 合到第一叶片段14的外蒙皮的端部，使得另一侧远离第一叶片段突 出。远离第一叶片段14突出的一侧可包括用以容纳紧固件的孔28。
参照图l和图2，隔壁24位于第一叶片段的外蒙皮和第二叶片段 的外蒙皮之间的连接处。为说明目的，隔壁的凸缘表示为具有第一部 分32和第二部分34。隔壁凸缘的第一部分32结合到第一叶片段14 的外蒙皮的内表面上，使得隔壁凸缘的第二部分34从第一叶片段突 出。隔壁24包括由间隙60隔开的前缘隔壁52和后缘隔壁54,以容 纳用于连接第一翼梁帽段12的抗剪腹板56。隔壁的中心部分表示为 -波此相对的前缘隔壁52和后缘隔壁54的侧面，并通过包括凹部58 而被构造成用以容纳第一翼梁帽段12，其中，该凹部58的尺寸设定 成用以接收第一翼梁帽段12。该隔壁通常包括材料如玻璃纤维或碳纤 维复合材料。隔壁的厚度通常为5毫米至10毫米。
如图1、图3和图4的实施例中所示，第一翼梁帽段12包括渐缩 区段36和非渐缩区段38，且两个渐缩区段之间的距离沿着渐缩区段 的长度大致保持恒定。如文中所用，大致恒定是指平均间距的±25%。 第一翼梁帽段12的抗剪腹板56连接第一翼梁帽段12的非渐缩区段 38。第二翼梁帽段16也包括渐缩区段37和非渐缩区段39。对齐发生 在第一翼梁帽段的渐缩区段36和第二翼梁帽段的渐缩区段37上。抗 剪腹板46连接第二翼梁帽段16。具体而言，第一翼梁帽段12的渐缩 区段36的外侧是直的，而内侧直至端部为渐缩的。第二翼梁帽段16的渐缩区段37的内侧是直的，而外侧直至端部为渐缩的。为了形成 对齐，第一翼梁帽段的渐缩内侧定位在第二翼梁帽段的渐缩外侧上。 这便形成嵌接接合部。在另一个示例中，对于第一翼梁帽^R和第二翼
梁帽段两者而言，渐缩区段的长度比非渐缩区段的厚度大20倍至80 倍。
图5显示了结合到第一翼梁帽段12的渐缩区段36的侧面上的第 一翼梁帽支架20。第一翼梁帽支架20可包括L形条状物，如在图6 中可更清楚地看到。在一个实施例中，支架20的长度等于渐缩区段 36的长度。L形第一翼梁帽支架的一个侧面结合到其中的一个第一翼 梁帽的渐缩区段的边缘上，使得结合侧朝向相对的第 一翼梁帽段突 出。采用了四个这样的第一翼梁帽支架。第一翼梁帽支架的结合侧面 包括孔48以容纳紧固件。
参照图6、图7和图8，第二翼梁帽段16的渐缩区段37插在第 一翼梁帽段12的渐缩区段36之间以形成嵌接接合部。垫片30不要 求但的确有助于在第一翼梁帽段的渐缩区段和第二翼梁帽段的渐缩 区段之间保持最小厚度的间隙50。垫片30的厚度小于或等于间隙50。 第二翼梁帽支架22使用紧固件40如螺栓而与第一翼梁帽支架20对 齐且附接于其上。第二翼梁帽支架22可具有与第一翼梁帽支架20相 同的结构，具有L形和孔。优选的是，第二翼梁帽支架的长度等于第 二翼梁帽段的渐缩区段的长度。L形第二翼梁帽支架带孔的一侧与第 一翼梁帽支架带孔的侧面对齐并紧固于其上。然后第二翼梁帽支架22 的另一侧结合到第二翼梁帽段16的面向内侧的表面上。在一个实施 例中，将粘合剂施加到第二翼梁帽支架22的侧面上，该侧面将结合 到第二翼梁帽段16的面向内侧的表面上。第二翼梁帽支架22的另一 侧(带孔侧面)然后紧固到第一翼梁帽支架带孔的侧面上。第二翼梁帽 支架22通过紧固件而保持就位直至粘合剂固化。尽管为示例目的而 显示了长的支架，但若需要，可采用其它类型、其它尺寸或其它数量 的支架。在结合发生后，第二翼梁帽支架22从第一翼梁帽支架20上松开。 第一翼梁帽段12上的垫片30可留在原位或除去。
参照图l和图9，在一个实施例中，第二叶片段18的外蒙皮位于 隔壁24的凸缘的第二部分34上，该第二部分34从第 一叶片段14突 出。第二对齐支架42然后利用紧固件41如螺栓而紧固到第一对齐支 架26上。第二对齐支架42可具有与第一对齐支架26相同的结构。 包括孔的L形第二对齐支架的 一侧紧固到第 一对齐支架具有孔的侧面 上。然后第二对齐支架42的另一侧面利用可除去的粘合剂而结合到 第二叶片段18的外蒙皮上。在结合发生后，松开第一对齐支架和第 二对齐支架。第二叶片段18连同第二对齐支架42—起从隔壁移除。 优选的是，可去除的粘合剂包括当加热至某一温度或处于热水中会失 去其粘合性的热塑性粘合剂。热塑性粘合剂的有些示例为Aquabond 热塑性粘合剂、CrystalbondTM粘合剂或其它热塑性膜，这些热塑性膜 由聚碳酸酯、丙烯酸、聚曱基丙烯酸曱酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯 或由这些聚合物制成的混和物或共聚物制成。然后第二翼梁帽段16 与结合的第二翼梁帽支架22 —起附接到第二叶片段的外蒙皮内侧。
上述过程完成了在运输第一叶片段和第二叶片段之前的对齐准 备。之后将附接了隔壁的第一叶片段、第一翼梁帽段和第一翼梁帽支 架以及附接了第二翼梁帽段和第二翼梁帽支架的第二叶片段运输到 野外场地。在一个实施例中，第一叶片段构造为比第二叶片段更靠近 风力涡轮机的转子毂(未示出)。上述实施例仅用于说明性的目的。例 如，若有需要，备选地可将隔壁初始地附接到第二叶片段上，并且第 二叶片段在其它实施例中可构造为更靠近风力涡轮机的转子毂。
参照图9和图10，在野外场地，第二叶片段36的外蒙皮位于隔 壁凸缘的第二部分上。在使第二叶片段36的外蒙皮位于隔壁凸缘第 二部分上的过程中，第二翼梁帽段的渐缩区段插在第一翼梁帽段的渐 缩区段之间。第一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架在该过程期间用作导 向件。第一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架上的孔以及第一对齐支架和第二对齐支架也是对齐的。然后用螺栓紧固第一翼梁帽支架和第二翼 梁帽支架。在第二叶片段36的外蒙皮上设有出入孔44，以便能够紧 固第一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架。
通过出入孔44，低粘度的粘合剂注入到第 一翼梁帽段和第二翼梁 帽段的渐缩区段之间。作为备选，在使第二叶片段36的外蒙皮位于 第一叶片段10上之前，可将膏状粘合剂施加到第一翼梁帽段和第二 翼梁帽段的渐缩区段上。在低粘度粘合剂的情况下，垫片构造为是可 渗透的，以便吸收低粘度粘合剂。粘合剂可包括诸如环氧树脂、曱基 丙烯酸曱酯、乙烯基酯或聚酯的材料。
第一对齐支架26和第二对齐支架42也可用螺栓紧固。隔壁14 的凸缘的第二部分24通过经由出入孔44注入胶而结合到第二叶片段 36的外蒙皮上。在一个优选的实施例中，低粘度粘合剂在第一翼梁帽 段和第二翼梁帽段之间以及隔壁凸缘的第二部分上同时注入。作为备 选，在使第二叶片段36的外蒙皮位于第一叶片段10上之前，膏状粘 合剂可施加到隔壁14的凸缘的第二部分24上。
在结合发生后，通过对用于将第一对齐支架和第二对齐支架结合 到第 一叶片段和第二叶片段的外蒙皮上的热塑性粘合剂施加热，移除 第一对齐支架和第二对齐支架。这便完成了第一和第二叶片段的组 装。在第一翼梁帽段结合到第二翼梁帽段以及隔壁凸缘的第二部分结 合到第二叶片段上之后，用面板盖住出入孔。用于翼梁帽和外蒙皮的 这两种对齐方法的结合是有益的，但若有需要，这些方法中的任一个 也可分开采用。
虽然本文仅显示和描述了本发明的某些特征，但本领域的熟练技 术人员将会想到许多修改和变化。因此应理解的是，所附权利要求意 图覆盖所有这类属于本发明真实主旨的修改和变化。
权利要求
1. 一种风力涡轮机叶片(10)，包括附接到第一叶片段(14)上的第一翼梁帽段(12)；附接到第二叶片段(18)上的第二翼梁帽段(16)，其中，所述第一翼梁帽段(12)和所述第二翼梁帽段(16)构造成用以形成嵌接接合部；附接到所述第一翼梁帽段(12)上的第一翼梁帽支架(20)；附接到所述第二翼梁帽段(16)上的第二翼梁帽支架(22)，其中，所述第一翼梁帽支架和所述第二翼梁帽支架分别附接在所述第一翼梁帽段和所述第二翼梁帽段的选定的有助于将所述第一翼梁帽段和所述第二翼梁帽段在所述嵌接接合部处对齐的位置上；以及紧固件(40)，其构造成用于联接相应成对的第一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架。
2. 根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述叶片还包括位 于所述第 一叶片段和所述第二叶片段之间连接处的隔壁(24)。
3. 根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述第二翼梁帽段 (16)和所述第一翼梁帽段(12)构造成包括渐缩区段(36，37)以形成所述 嵌接接合部，其中，所述两个渐缩区段(36,37)之间的距离沿着所述渐 缩区段的长度大致保持恒定。
4. 根据权利要求3所述的叶片，其特征在于，所述嵌接接合部的 长度比所述第一翼梁帽段和所述第二翼梁帽段的非渐缩区段(38,39)的 厚度大20倍至80倍。
5. 根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述第一叶片段(14) 构造为比所述第二叶片段(18)更靠近风力涡轮机转子毂。
6. 根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述叶片还包括位 于所述第一翼梁帽段和所述第二翼梁帽段之间的粘合剂。
7. 根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述第一翼梁帽支 架(20)附接到所述第一翼梁帽段(12)的相对的边缘上，且所述第二翼梁帽支架(22)附接到所述第二翼梁帽段(16)的面向内侧的表面上。
8. —种方法，包括提供第一风力叶片翼梁帽段(12)和第二风力叶片翼梁帽段(16); 将第一翼梁帽支架(20)结合到所述第一翼梁帽段(12)的渐缩区段 (36)上；将所述第一翼梁帽段(12)的渐缩区段(36)与所述第二翼梁帽段(16) 的渐缩区段(37)对齐以形成嵌接接合部；以及在所述第二翼梁帽段(16)上的设计成用以使得所述第一翼梁帽段 和所述第二翼梁帽段的渐缩区段(36,37)保持对齐的位置处，将第二翼 梁帽支架(22)结合到所述第二翼梁帽段上。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括， 当对齐所述渐缩区段(36,37)时，将所述第二翼梁帽支架(22)与所述结 合的第一翼梁帽支架(20)对齐。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 在野外场地紧固所述第一翼梁帽支架(20)和所述第二翼梁帽支架(22);以及通过在所述第一翼梁帽段和所述第二翼梁帽段之间的间隙中提 供粘合剂而使得所述第一翼梁帽段(12)和所述第二翼梁帽段(14)相结 合。
全文摘要
本发明涉及多段式风力涡轮机叶片和用于组装该叶片的方法。具体而言，一种多段式风力涡轮机叶片包括至少两个叶片段。第一翼梁帽段(12)附接到第一叶片段(14)上，且第二翼梁帽段(16)附接到第二叶片段(18)上。第一翼梁帽段和第二翼梁帽段构造成用以形成嵌接接合部。第一翼梁帽支架(20)和第二翼梁帽支架(22)分别附接在第一翼梁帽段和第二翼梁帽段的选定的有助于使第一翼梁帽段和第二翼梁帽段在嵌接接合部处对齐的位置。在野外场地，第一翼梁帽段和第二翼梁帽段在紧固第一翼梁帽支架和第二翼梁帽支架之后进行结合。
文档编号F03D1/06GK101463795SQ20081018867
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者B·柯克帕特里克, G·普拉维恩, J·T·利文斯顿, R·M·齐林, S·C·卓, W·W·-L·林, Y·周 申请人:通用电气公司