专利名称：由两个分离的部分制成的风轮机叶片以及装配方法
技术领域：
本发明涉及风轮机叶片、风轮机部分、方法及其使用。
背景技术：
风轮机叶片是现代风轮机中非常重要的部件，并且在限定风轮机的发电和寿命方面是非常重要的。但是，现代风轮机的尺寸的增加还使得风轮机叶片更长且更重。因此，叶片从生产地到风轮机竖立地的运输是需要进行大量考虑的问题，例如选择与叶片的特性例如叶片的长度、高度和重量有关的正确路线。此外，运输需要越来越专用的设备来处理风轮机叶片。因此，风轮机叶片的运输增加了竖立风轮机的过程所面临的挑战和成本。现有技术包括许多使风轮机叶片更容易地运输到风轮机竖立地的解决方案。美国专利No. US-A 4474536例如公开了风轮机叶片的制造，其中每个叶片包括两个部分。所述部分被分别运载到风轮机竖立地并装配成风轮机叶片。风轮机叶片在待接合的部分区域包括许多对应的狭槽。通过在狭槽内加入木块接片和粘接装置来装配所述部分。对应的狭槽和木块接片包括菱形并且该接片可封闭该狭槽。现有技术尤其是上述美国专利的问题是强度低，并且刚性会限制大多数现代风轮机叶片的使用。本发明的一个目的是实现一种没有上述缺陷的风轮机叶片技术。此外，本发明的一个目的是实现在大风轮机叶片方面尤其是在正常使用期间所面临的压力方面有利的技术。
发明内容
本发明涉及一种风轮机叶片，该叶片包括至少两个风轮机叶片部分，所述部分包括一个或多个加固结构，所述加固结构的端部在连接接头内相连接，其中所述端部包括对应的连接面，所述面的一个或多个相关尺寸大于该加固结构在所述端部处的横切面的尺寸，以及所述连接接头的一个或多个所述相关尺寸相对于相邻的加固结构扩大。因此可构成没有上述缺陷的风轮机叶片。在加固结构之间的连接接头处的扩大的对应连接面是有利地，这是因为表面之间的保持力大大增加。通过相对于叶片的横切面的非常大的对应的连接面，可恢复风轮机叶片的强度。因此，可确保风轮机叶片和连接接头即使在极端条件例如极端气象状况期间仍维持正常使用的力。
此外，较大的对应连接面可确保与横切面的连接相比，粘接装置(介质)能更有利且更牢固地连接表面。对应连接面的连接将承受试图使表面彼此相对地滑动的侧向力，其中横切面的连接将受到试图直接将表面拉开的垂直力。粘接装置总是要强于侧向力，因此连接接头将能承受更大的力而不会破裂。另外，所得到的风轮机叶片的表面内的扩大部与现有技术的教导相违背。到目前为止，普遍认为风轮机叶片的表面必须完全光滑。但是，风轮机叶片的尺寸使扩大部的空气动力效果减小。叶片的运输优点可补偿扩大部的空气动力效果。短语“加固结构”通常理解为风轮机叶片内部或内侧的承受来自风能的力的较大部分的任何结构。短语“加固结构的横切面”通常理解为在通过相对于风轮机叶片的纵向方向将该叶片垂直切割成两部分时出现的表面。该表面被看作是通过在给定位置分割风轮机叶片而得到的基本最小的表面。术语“相邻”通常理解为距离连接接头最近的位置，其中该风轮机叶片和/或内部加固结构已恢复其正常形状。因此，横向连接接头和相邻加固结构之间的关系应可看作是可比较的尺寸，例如在风轮机的相同纵向线上的相邻长度(厚度)值。在本发明的一个方面，叶片部分的所述加固结构的端部成形为多个对应的或部分对应的齿状端部。因此，可产生具有非常高的抗拉强度(抗张强度)的连接接头，这是因为叶片的纵向力被传递给该部分的更长、更大且不垂直的连接部。在本发明的另一方面中，所述齿状端部的齿的形状为三角形例如直角和/或等边三角形、四边齿例如矩形、圆形或更任意的形状以及不同形状的组合例如矩形和在尖端的三角形的组合或不同三角形的组合。因此，可形成同时易于制造和连接的具有大表面的对应的齿状端部。在本发明的另一方面中，齿的侧面包括扇形(pie shape)，例如圆形或楔形齿，例如以便在加固结构内形成角部。该齿在制造时需要的精度较小，成本效率高且仍可形成大的连接面。在本发明的另一方面中，所述齿状端部部分地彼此相对应，并且(所述齿的)空腔中填充有一个或多个中间连接装置例如三角形或菱形块。因此，可减小齿状端部的齿的长度(或连接面积)，这是因为中间连接装置构成了一些必要的长度。如果中间连接装置的长度例如与齿状端部相同，则它们的强度可比得上两倍长度的端部(在没有中间连接装置的情况下)。由于制造和连接复杂性会随着端部长度的增加而增大，所以可通过使齿状端部和中间连接装置相组合来产生有利的连接接头。此外，扩大的连接接头使得齿状端部可进一步减小而不会增加制造和连接复杂性。在本发明的另一方面中，粘接装置例如双组分环氧树脂粘合剂将对应的齿状端部和/或所述一个或多个中间连接装置相互粘合在一起。粘接装置在大的对应表面上的使用与例如使用螺栓等的“有限”连接相比尤其有利。在本发明的另一方面，所述连接面、横切面、连接接头和相邻加固结构的所述一个或多个相关尺寸可以是面积、长度或厚度值，并且大于沿风轮机叶片的根部的方向的相邻加固结构的尺寸。在本发明的又一方面，扩大的连接接头内的一个所述齿的长度1由下式给定
权利要求
1.一种风轮机叶片，包括至少两个风轮机叶片部分，所述叶片部分包括一个或多个加固结构(6，6a，6b)，所述加固结构具有多个长圆形的碳纤维带(10)和由一种或多种材料构成的条带(11)，其中所述加固结构的端部(14，15)在连接接头(21，22)内相连接，其中所述端部包括对应的连接面，所述连接面的一个或多个相关尺寸大于在所述端部处的加固结构的横切面的尺寸，所述相关尺寸为面积、长度或厚度值，以及其中粘接装置将所述连接面相互粘接。
2.根据权利要求1的风轮机叶片，其特征在于，每个风轮机叶片部分内的所述长圆形的碳纤维条带(10)的碳纤维是连续的。
3.根据权利要求1或2的风轮机叶片，其特征在于，所述碳纤维条带(10)的对应端部以及所述由一种或多种材料构成的条带(11)的对应端部在连接接头(21，22)内连接。
4.根据权利要求1或2的风轮机叶片，其特征在于，叶片部分(12，13)中的所述加固结构(6，6a，6b)的端部(14，15)成形为多个对应或部分对应的齿状端部(14，15)。
5.根据权利要求4的风轮机叶片，其特征在于，所述齿状端部(14，15)的齿成形为三角形部(18)、四边形齿、圆形部或不同形状的组合部。
6.根据权利要求5的风轮机叶片，其特征在于，所述齿的侧部包括扇形部。
7.根据权利要求5的风轮机叶片，其特征在于，连接接头(21)内的所述齿状部之一的长度1由下式给定.2 10.2其中，连接接头(21)的高度和加固结构的相邻高度相同，b是齿状部的宽度。
8.根据权利要求5的风轮机叶片，其特征在于，齿状端部(12，13)中齿的数量为在每米加固结构上有25-200个。
9.根据权利要求4的风轮机叶片，其特征在于，所述齿状端部(14，15)部分地彼此相对应，并且空腔中填充有一个或多个中间连接装置(19，19a, 19b)。
10.根据权利要求4的风轮机叶片，其特征在于，粘接装置将对应的齿状端部(14，15) 和/或所述一个或多个中间连接装置(19，19a，19b)相互粘合在一起。
11.根据权利要求1的风轮机叶片，其特征在于，所述一个或多个加固结构(6，6a，6b， 10，11)包括内部梁加固结构(6a)，尾缘处的内部加固结构(6b)和/或包括多个嵌入叶片表面内的长圆形条带的表面壳体结构的内部加固结构(7)。
12.根据权利要求1的风轮机叶片，其特征在于，所述连接接头(22)相对于相邻的加固结构(6，6a，6b，10，11)扩大。
13.根据权利要求12的风轮机叶片，其特征在于，扩大的连接接头(22)内的所述齿状部之一的长度1由下式给定f -b JOOOA.bb_ WV2 10.V2 h2其中，hi是加固结构的相邻高度，而h2是所述齿状部在相同宽度b处的扩大的高度，所述高度h2为Ill的大小的2-10倍。
14.根据权利要求12或13的风轮机叶片，其特征在于，所述连接接头(22)的所述一个或多个相关尺寸大于沿风轮机叶片的根部(34)方向的相邻加固结构的尺寸。
15.根据权利要求12或13的风轮机叶片，其特征在于，所述连接接头(22)的扩大部相对于相邻加固结构对称。
16.根据权利要求1的风轮机叶片，其特征在于，该连接接头覆盖有覆盖面(20)。
全文摘要
本发明涉及一种风轮机叶片(5)，该叶片包括至少两个风轮机叶片部分(12，13)，该部分包括一个或多个加固结构(6，6a，6b)，所述加固结构的端部(14，15)在连接接头内相连接。该端部包括对应的连接面，所述面的一个或多个相关尺寸大于所述端部处的该加固结构的横切面的尺寸。所述连接接头的一个或多个所述相关尺寸大于相邻的加固结构。本发明还涉及风轮机叶片，其中至少两个风轮机叶片部分包括多个基本为长圆形的碳纤维条带以及由一种或多种材料例如木质或玻璃纤维构成的条带。本发明还涉及一种风轮机叶片部分，用于装配风轮机叶片部分(12，13)的装配工作间以及这种风轮机叶片的装配方法以及使用。
文档编号F03D1/06GK102287322SQ201110198699
公开日2011年12月21日 申请日期2004年6月30日 优先权日2004年6月30日
发明者A·贝奇 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司