包括在其根部区域中的圆柱形金属插入件的风力涡轮机叶片的制作方法

包括在其根部区域中的圆柱形金属插入件的风力涡轮机叶片的制作方法
【专利摘要】一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片是纤维加强复合材料构成的壳体结构，并且包括根部区域和翼型区域。所述根部区域具有环形形状的横截面，并且包括圆柱形插入件7，所述圆柱形插入件被嵌入纤维加强聚合物中，以便基本上遵从所述根部区域的周线。所述圆柱形插入件在能从外部到达的其第一端9中设有许多相互间隔的螺纹孔12、15。
【专利说明】包括在其根部区域中的圆柱形金属插入件的风力涡轮机叶片
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于风力涡轮机转子的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机转子包括轮毂，所述风力涡轮机叶片在被安装到所述轮毂上时从其延伸，所述风力涡轮机叶片包括纤维加强复合材料构成的壳体结构，该纤维加强复合材料包括被嵌入聚合物基体中的纤维，所述风力涡轮机叶片在纵向方向上延伸并具有包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘的成型轮廓(profiled contour),所述这些缘限定了在其间的弦平面(chord plane),当在纵向方向上看时，所述成型轮廓包括了带有根部端面的根部区域、翼型区域以及可选地在所述根部区域和所述翼型区域之间的过渡区域，所述根部区域具有环形形状的横截面，所述环形形状的横截面带有径向外表面和径向内表面，所述根部区域包括多个长形紧固装置，这些长形紧固装置相互间隔布置，以便基本上遵从(follow)所述根部区域的周线，并且允许从外部到达用于将叶片安装到轮毂上的紧固装置。
【背景技术】
[0002]风力涡轮机叶片且由此同样地风力涡轮机叶片的根部区域常通过沿着弦平面组装两个叶片半部(blade halves)制成,这两个叶片半部大体上分别对应于的吸力侧和压力侦U。然而，叶片也可通过所谓中空模制而以其整体地模制。
[0003]已知的叶片的根部区域包括纤维的层，这些纤维的层形成了外层和内层，以衬套的形式出现的紧固构件被安置在外层和内层之间。分离地形成的插入件可被安置在每一对邻近的衬套之间，由此衬套被插入件相互隔开。已知的插入件由被嵌入适当的树脂中的玻璃纤维制成。
[0004]与风力涡轮机叶片相关联的潜在问题是从根部区域的纤维复合结构到风力涡轮机的轮毂上的负荷传递。除了其他之外，从叶片到轮毂的负荷连接和传递是通过将叶片安装到轮毂上来提供，通过将螺栓拧入被安置在根部中的衬套或通过被拧入在被拧入衬套中的双头螺栓之上的螺母，叶片被安装到轮毂上。在螺栓的数量且由此衬套的数量必须增加以处理给定的负荷的情况下，在衬套之间的纤维复合材料的剩余区域减小。这可导致根部连接未被充分地支承以承受负荷，由此在叶片根部与轮毂之间的连接可失效，因为衬套未被充分地保持在复合材料中并且因此被拉到根部区域的复合材料之外。这在使用长且因此重的叶片时尤其成问题。
[0005]WO 2010/018225提供了一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述风力涡轮机叶片包括钢线或钢纤维加强聚合物基体。然而，该文献没有解决根部区域如何被设计来承受在叶片根部与轮毂之间的连接中的极端的负荷的问题。
[0006]GB 2472460公开了一种风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片带有连接件，该连接件具有用于适配到根部层压(laminate)的侧面上的U形截面。该连接件展示了被结合入的衬套或被层压入的衬套的备选方案。
[0007]DE 19625426公开了一种岩锚(rock anchor)，该岩锚包括由聚合物制成且设有外螺纹的核元件。岩锚的外部部分用玻璃纤维加强。锚特别适合于非传导性的、非磁性的和不导电的部件。
[0008]WO 03/057457公开了一种风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片包括根部端衬套，该根部端衬套带有设在衬套的延长部中的楔形部。
[0009]WO 2011/035538公开了一种用于风力涡轮机叶片根部的插入件。该插入件包括被层压入根部层压中的扁平的楔形部分以及用于将插入件适配到安装部上的连接部分。连接部分位于根部层压的外部。

【发明内容】

[0010]本发明的一个目的是提供一种带有根部区域的风力涡轮机叶片，其克服了现有技术的至少一个缺点或者至少提供了有用的备选方案。
[0011]根据本发明的第一方面，上述类型的风力涡轮机叶片设有根部区域，在所述根部区域中，至少部分圆柱形的金属插入件被至少部分地嵌入根部区域中，以便大体上遵从根部区域的周线，部分圆柱形的金属插入件具有第一端、第二端、径向外表面和径向内表面，并且其中，多个相互间隔的紧固装置在插入件的第一端处是能到达的(accessible)。
[0012]短语“至少部分地嵌入”应被理解为纵向部分或插入件可以以其整体嵌入根部区域的复合材料中。有利地，插入件被结合入根部区域的复合材料中。更有利地，插入件被层压入根部区域的复合材料中。
[0013]由此获得了非常刚性的根部区域，使得有可能提供比已知叶片具有更小的根部直径的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片带有被嵌入玻璃纤维加强复合材料中的金属衬套。进一步地，有可能促进叶片的制造，因为在插入件被嵌入纤维加强聚合物基体之前，紧固装置可设在插入件中，然而，同样有可能在插入件已被嵌入纤维加强聚合物基体中之后提供在插入件中的紧固装置。另外，当叶片通过连接两个叶片半部来生产时，有可能在两个叶片半部的组装之前或之后提供紧固装置。
[0014]根据一个实施例，金属插入件是半圆柱体，S卩，如在周线方向上所见，该金属插入件延伸遍及180度。
[0015]此实施例被认为是优选实施例，因为该实施例可在通过组装两个叶片半部来生产叶片时和在通过所谓中空模制来生产叶片时容易地使用。
[0016]叶片优选地包括两个半圆柱形插入件，这些半圆柱形插入件在它们的端面处通过焊接、软钎焊(soldering)、铜焊(brazing)或粘结的方式相互连接。然而，插入件的端面也可如通过机械装置来机械地连接。
[0017]根据另一个实施例，插入件是完整的圆柱体，即在周线方向上延伸遍及360度。
[0018]由此，消除了连接两个半圆柱形叶片的需要。
[0019]在一个实施例中，如在从该插入件的第一端向第二端的方向上所见，插入件逐渐变细(taper)。
[0020]插入件至少遍及其长度的一部分逐渐变细，然而，它也可以遍及其纵向部分逐渐变细。插入件可连续地逐渐变细；然而，它也可阶梯式地逐渐变细。
[0021]根据另一个实施例，插入件的外表面和/或内表面是波状的。
[0022]由此，获得了插入件和纤维加强复合材料构成的聚合物之间的改善的粘附性。然而，将注意到的是，可使用改善了聚合物和插入件之间粘附性的任意表面结构。
[0023]插入件可由铁或钢制成。
[0024]根据一个附加实施例，插入件包括金属纤维或金属线，这些金属纤维或金属线被牢固地固定在所述插入件上，并且从所述插入件向外延伸，并且被嵌入纤维加强复合材料构成的聚合物基体中。
[0025]由此，获得了插入件的改善了的保持性，因为插入件的外表面和被牢固地固定到插入件上的纤维协助将插入件保持在纤维加强复合材料构成的聚合物基体中。
[0026]金属纤维或金属线可被牢固地固定到插入件的外表面和/或内表面上。进一步地，金属纤维或金属线可被牢固地固定到插入件的第二端上。金属纤维或金属线可由铁或钢制成。
[0027]金属纤维或金属线可被涂覆以便改善到聚合物基体的粘附性。作为示例，铁或钢的纤维或线可以用诸如锌或黄铜的另一种金属进行涂覆。
[0028]根据一个实施例，紧固装置是螺纹孔。备选地，紧固装置可为螺纹杆。
[0029]根据另一个实施例，根部区域的纤维加强复合材料包括金属纤维。进一步地，有利地为钢纤维的金属纤维具有与紧固装置兼容的材料性能，因为这些紧固装置典型地由金属制成，并且常由钢制成。由此，根部区域的刚性得到改善，并且由此插入件的保持性也得到改善。
[0030]在风力涡轮机叶片的根部区域中，纤维体积的20、30、40、50、60、70、80、90或100%可为金属纤维，根部区域的其余的纤维由不同于金属纤维的材料制成，优选为玻璃纤维和/或碳纤维。
[0031]金属纤维或金属线的横截面尺寸可为在0.04毫米和1.0毫米之间范围内，或在0.07毫米和0.75毫米之间范围内，或在0.1毫米和0.5毫米之间范围内。
[0032]纤维加强复合材料构成的聚合物基体优选为树脂，诸如聚酯、环氧树脂或乙烯基酯。然而，任何合适的聚合物均可用于聚合物基体。
[0033]插入件也可由相互结合的许多个体紧固元件组成。因此，根据第二方面，本发明提供了前述类型的风力涡轮机叶片，其中，如上所述的风力涡轮机叶片的根部区域设有紧固元件，这些紧固元件共同形成预制的至少半圆柱形的紧固器具，紧固元件由金属制成，并且被布置使得邻近的紧固元件的侧表面彼此邻接，并且被永久地结合到彼此上，所述紧固器具被至少部分地嵌入根部区域的纤维加强复合材料中。
[0034]短语“至少部分地嵌入”将被理解为紧固器具的纵向部分可以以其整体嵌入纤维加强材料中。有利地，紧固元件被层压入根部的复合结构中。
[0035]形成了紧固器具的被永久地固定且相互连接的紧固元件改善了根部区域的刚性，因为这些紧固元件由金属形成，并且由此，相比于现有设计，这些紧固元件允许提供更小的根部直径(以及螺栓连接直径)，或者允许使用具有相同的根部直径的更长的叶片。
[0036]进一步地，本发明允许通过使紧固元件以不同构造相互结合来形成具有不同直径的紧固器具。因此，紧固元件可用于形成具有不同直径的至少半圆柱形的紧固器具。
[0037]由于风力涡轮机叶片常通过沿着弦平面组装两个叶片半部制成，并且由此所述风力涡轮机叶片根部区域也常通过沿着弦平面组装两个叶片半部制成，这两个叶片半部大体上分别对应于吸力侧和压力侧，紧固元件优选地结合到彼此上，以形成具有半圆柱形形状(即，延伸遍及180° )的紧固器具，以便被结合入上述叶片的叶片半部中。
[0038]紧固元件可通过金属结合或通过纯粹地粘附性的结合(即，通过粘附性地彼此连接)而结合。然而，紧固元件也可通过具有互锁的邻接的侧表面来结合。
[0039]根据一个实施例，紧固元件通过金属结合来结合，即通过软钎焊、铜焊或焊接。在本发明的一个优选实施例中，紧固元件通过焊接彼此结合，即元件彼此紧密地连接。
[0040]结合可通过使用填充材料或不使用此类材料来提供。
[0041]根据一个附加实施例，紧固元件由铁或钢制成。
[0042]在一个附加实施例中，紧固元件通过使用诸如在1500-2500安培之间范围内、在1800-2200安培之间范围内或在1900-2100安培之间范围内的电流而结合到彼此上，以便将邻近的紧固元件的邻接表面的邻接材料焊接到彼此上。
[0043]根据一个附加实施例，紧固器具的至少一些紧固元件包括了金属纤维或金属线，这些金属纤维或金属线牢固地固定在这些紧固元件上，并且从这些紧固元件朝外延伸，并且被嵌入纤维加强复合材料构成的聚合物基体中。
[0044]多数叶片可以用另一种类型的纤维(典型地，玻璃纤维或碳纤维)来加强。特别地，具有翼型轮廓和过渡区域的叶片的成型区域可被此类纤维加强。由此，仅根部区域以及可选地仅其中衬套被层压入复合结构中的区域可由金属纤维加强，金属纤维有利地为钢纤维。
[0045]由此，提供了由相互结合的紧固元件提供的紧固器具的改善了的保持性，因为从这些紧固元件延伸的金属纤维有助于紧固器具的保持性。
[0046]紧固器具的紧固元件的50-100%可设有从其延伸的金属纤维或金属线。根据本发明的另一个实施例，金属纤维或金属线被牢固地固定到紧固器具的紧固元件的第二端上。
[0047]根据本发明的一个附加实施例，从紧固元件延伸出的纤维或线由铁或钢制成。
[0048]纤维或线可通过粘结、软钎焊、铜焊或焊接牢固地固定到紧固器具的紧固元件上。然而，同样可能的是通过机械装置来将纤维或线连接到紧固元件上，以便将线的一端夹持在紧固元件的多个部分之间。
[0049]根据一个实施例，紧固装置器具是在紧固器具装置的紧固元件中的螺纹孔。然而，应当注意的是，紧固装置也可为紧固器具的紧固元件的螺纹杆。
[0050]根据本发明的另一个实施例，紧固元件的第一侧表面在横截面视图中为大体上凹形的表面，并且紧固元件的第二侧表面在横截面视图中为大体上凸形的表面。
[0051]由此，在形成具有不同直径的连接器具时，邻近的紧固元件的邻接的邻近表面靠近彼此布置。
[0052]根据本发明的另一个实施例，紧固元件的侧表面中的至少一个是平的，并且优选地，紧固元件的两个侧表面都是平的。然而，侧表面中的一个也可为波状的，或两个侧表面也可都为波状的。
[0053]根据本发明的另一个实施例，紧固器具的紧固元件的外周线设有基本上圆柱形的外周线。
[0054]圆形的圆柱形紧固元件特别适合于制造，并且另外，便于将此类紧固元件与彼此邻接地布置，以通过将紧固元件相互结合到彼此上来形成至少半圆柱形的紧固器具。
[0055]风力涡轮机叶片的纤维加强复合材料可包括至少在风力涡轮机叶片的根部区域中的金属纤维，优选为铁纤维或钢纤维。
[0056]由此，根部区域的硬化得到改善，并且由此由紧固元件形成的紧固器具的保持性得到改善。
[0057]制成的风力涡轮机叶片的根部区域在体积上包括20、30、40、50、60、70、80、90、100%的钢纤维或铁纤维，剩余的纤维由与铁纤维或钢纤维的材料不同的材料制成，优选为玻璃纤维和/或碳纤维。
[0058]如从根部朝尖部所见，由相互结合的紧固元件形成的紧固器具可在叶片的纵向方向上逐渐变细。然而，紧固器具也可在相反方向上逐渐变细。
[0059]金属纤维或金属线的横截面尺寸可为在0.04毫米和1.0毫米之间范围内，或在
0.07毫米和0.75毫米之间范围内，或者在0.1毫米和0.5毫米之间范围内。
【专利附图】

【附图说明】
[0060]参考附图以下更详细地说明本发明，在附图中:
图1示出了风力涡轮机，
图2是根据本发明的风力涡轮机叶片的图解透视图，
图3是根据本发明的风力涡轮机叶片的第一实施例的根部区域的一部分的透视图，
图4是根据本发明的风力涡轮机叶片的第二实施例的根部区域的一部分的透视图，
图5是根据本发明的风力涡轮机叶片的第三实施例的根部区域的横截面视图，
图6示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第一实施例的根部区域的一部分，其设有预制的紧固器具的第一实施例，
图7示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第二实施例的根部区域的一部分，其设有预制的紧固器具的第二实施例，
图8示出了由相互连接的紧固元件形成的紧固器具的第三实施例的一部分，
图9示出了用于形成半圆柱形紧固元件的紧固元件的一个附加实施例，
图10示出了圆柱形紧固元件，该圆柱形紧固元件设有牢固地附接到该圆柱形紧固元件的第二端上的金属纤维，以及
图11示出了由具有凸形侧边壁和凹形侧边壁的相互连接的紧固元件形成的紧固器具的一部分。
【具体实施方式】
[0061]图1示出了根据所谓“丹麦概念”的常规现代逆风型风力涡轮机24，其带有塔架36、机舱25和具有基本上水平的转子轴的转子。该转子包括轮毂23和径向地从所述轮毂23延伸的三个叶片2，每一个叶片2具有最接近轮毂的叶片根部31以及距轮毂23最远的叶片尖部32。
[0062]如从图2明显地看见，叶片2包括了带有最靠近轮毂的根部端面29的根部区域26、距轮毂最远的翼型区域27以及在根部区域26和翼型区域27之间的过渡区域28。翼型区域27具有理想或几乎理想的叶片形状，而根部区域26具有基本上圆形的横截面，这降低了风负荷并且使将叶片2安装到轮毂23上更容易且更安全。优选地，叶片根部31的直径沿整个根部区域26是恒定的。过渡区域28具有从根部区域26的圆形形状到翼型区域27的翼型轮廓逐渐改变的形状。过渡区域28的宽度随着距轮毂23的距离的增大而基本上线性地增大。
[0063]叶片常由通过大体上沿着叶片的弦平面35被粘结或螺栓连接在一起而组装的两个叶片半部制成。在以下描述的实施例中，包括其根部区域的叶片被制成为两个叶片半部。叶片2包括当叶片2被安装在轮毂23上时面对叶片2的旋转方向的前缘34以及面对与前缘34相反方向的后缘33。弦平面35在叶片2的前缘34和后缘33之间延伸。应当指出的是，弦平面并非必需在其整个范围内笔直延伸，因为叶片可以是扭转和/或弯曲的，因此提供了带有相应地扭曲的和/或弯曲的路线的弦平面，这是最常见的情况以便补偿叶片的局部速度，该局部速度取决于距轮毂的半径。由于圆形的横截面，根部区域26并不对风力涡轮机的产出做贡献，并且事实上，由于风阻力，所述根部区域26使产出稍微下降。
[0064]如图3至图5中所示，叶片包括形成为壳体结构的根部区域。根部区域的壳体结构是环形形状的并且包括外表面3和相对置地布置的内表面4，该外表面3由纤维加强聚合物基体(诸如，玻璃纤维和/或碳纤维和/或金属纤维)以及树脂(诸如，环氧树脂、聚酯或乙烯基酯)的外层5形成，该内表面4由与外层5相同的材料制成的内层6形成。
[0065]如图3至图5中所示，半圆柱形的金属插入件7被布置在外层5和内层6之间，SP嵌入由以上纤维和以上聚合物形成的纤维加强复合材料中。
[0066]半圆柱形的金属插入件7具有第一端9和相反的第二端10。插入件7的第一端9被布置在风力涡轮机叶片的根部端面29处。插入件7还具有外表面11和内表面14。在所示的实施例中的相互间隔的紧固装置由孔12中的内螺纹15形成，孔12从插入件的第一端9延伸入插入件中。
[0067]如从图3至图5所见，插入件7被布置以便基本上遵从根部区域的周线。相应地，带有螺纹15的孔12相互间隔开地布置，以便也基本上遵从根部区域的周线，并且进一步地，以便允许从外部到达此处，以便能够将螺栓啮合在螺纹中，用于将叶片安装到风力涡轮机的轮毂上。
[0068]在图3和图4中，半圆柱形的插入件7遍及其整个长度具有圆形横截面和恒定的壁厚。进一步地，关于图3和图4应当提及的是，这些图仅公开了叶片的叶片半部的根部区域的一部分，该叶片通过组装两个叶片半部来制造。
[0069]图4公开了与图3中所示的插入件大体上对应的插入件，然而，该插入件额外地设有金属纤维13，金属纤维13优选为钢或铁的纤维或线。如图4中所示，金属纤维13具有被牢固地固定到插入件7的第二端10上的第一端16以及在第二端18终止的朝外延伸部分17。纤维或线的朝外延伸部分17被嵌入由以上提及的纤维和聚合物基体形成的根部区域的纤维加强复合材料中。朝外延伸的纤维13协助将插入件保持在根部区域中。尽管未在图4中示出，金属纤维也可被牢固地固定到插入件7的外表面3和/或内表面4上，以便由此进一步改善插入件7的保持性。
[0070]图5公开了由被相互组装的两个叶片半部形成的风力涡轮机叶片的根部区域的一部分的纵向截面视图。在图5中所示的插入件7与在图3和图4中所示的那些不同在于，如在从插入件的第一端9朝向插入件7的第二端10的方向上所见，插入件7的外表面11逐渐变细。由此，插入件的壁的厚度从其第一端向第二端减小。金属纤维13被牢固地固定到插入件7的外表面11、插入件的内表面14和插入件7的第二端10上。金属纤维从所提及的表面朝外延伸，并且被嵌入根部区域的纤维加强复合材料构成的聚合物基体中。最后，插入件7设有带有内螺纹15的许多相互间隔的孔12。
[0071 ] 尽管未在任何实施例中不出，插入件的外表面和内表面可为波状的或设有另一种表面结构，以便改善所提及的表面和聚合物基体之间的粘附。
[0072]另外，应该提及的是，外表面和/或内表面可遍及其整个长度大体上逐渐变细，或者仅遍及其一部分大体上逐渐变细。
[0073]最后，应该指出的是，与如图3至图5中示出的半圆柱形的插入件不同的是，插入件可为完整的圆柱形的插入件，即如在周线方向上所见，延伸遍及360度。
[0074]图6示出了与在图3中所示的实施例相似的一个实施例。因此，同样的部件以相同的标号标识。在图6中所示的实施例中，叶片的根部区域包括由许多长形的紧固构件7形成的半圆柱形的紧固器具8。每一个紧固构件包括外周线11，外周线11包括径向外表面11a、相对的径向内表面lib、第一侧表面Ilc和相对的第二侧表面lid。进一步地，每一个紧固元件设有带有内螺纹22的孔12。紧固元件具有第一端9和相对的第二端10。紧固元件的第一端被布置在风力涡轮机叶片的根部端面29处。
[0075]长形的紧固元件7具有大体上矩形或梯形形状的横截面，并且在其侧表面11c、Ild处通过将所述表面焊接在一起而相互连接，以便形成半圆柱形的紧固器具8。半圆柱形的紧固器具8被布置在有利地为玻璃纤维和/或碳纤维的纤维加强聚合物基体的外层5和以与外层5相同的材料形成的内层6之间。外层5具有外表面3,并且内层6具有内表面4。
[0076]除了包括玻璃纤维和/或碳纤维外，根部区域的内层6和外层5还可包括其它纤维，诸如金属纤维，优选为铁纤维或钢纤维。
[0077]紧固元件7之间的焊接连接可通过将电流提供至紧固元件来提供。电流的安培数可为在1500-2500安培之间范围内、在1800-2200安培之间范围内或在1900-2100安培之间范围内。以此方式，邻近的紧固元件的邻近表面被直接地连接到彼此上。然而，应当注意到的是，紧固元件的邻近表面也可通过使用填充材料来连接。
[0078]图7示出了与图4中所示的实施例相类似的一个实施例。因此，同样的部件以相同的标号标识。在图7中所示的第二实施例中，被相互连接以形成紧固器具8的长形的紧固元件7设有金属纤维，优选为被牢固地固定到紧固元件7上的铁纤维或钢纤维13。如所示，金属纤维13具有被牢固地连接到紧固元件的第二端10上的第一纤维端201以及具有第二纤维端202的朝外延伸部分203。金属纤维的朝外延伸部分被嵌入根部区域的纤维加强复合材料构成的聚合物中。
[0079]如图7中所示，金属纤维从紧固元件7的第二端10延伸出以便形成扇形，由此，邻近纤维的第二端202之间的距离平均小于邻近纤维的第一端之间的距离。在一个备选实施例中，纤维基本上从紧固器具7的第二端10单向地延伸。纤维可为个体纤维或丝或形成织物。
[0080]在先前描述的实施例中，紧固器具8的紧固元件7设有遍及其整个延伸范围的恒定的横截面面积。
[0081]图8公开了由相互连接的紧固元件107形成的紧固器具108的第三实施例的一部分。在图8中，两个长形的紧固元件107被示出。它们沿着侧表面IllcUlld彼此邻接并且诸如通过焊接来沿着这些面结合到彼此上。每一个长形元件107具有第一端109和相对的第二端110以及另外地设有螺纹122的内孔112。如图8中所见，长形元件107从其第一端109向其第二端110阶梯式地逐渐变细。进一步地，应当注意到的是，紧固元件107设有由开口 114图示的装置，用于将金属纤维(优选为钢纤维或铁纤维)连接到紧固元件107的第二端110上。
[0082]图9图示了长形的紧固元件207的一个实施例，用于通过相互连接许多所述紧固元件来形成紧固器具，紧固元件被示为不断地逐渐变细的第二端210和设有内螺纹222的孔 212。
[0083]图10公开了紧固元件307，用于通过连接许多紧固元件307来形成紧固器具，以便形成半圆柱形的紧固器具。长形的紧固元件307具有圆形横截面，并且在其第二端310处设有优选为钢纤维或铁纤维的许多金属纤维13。第一纤维端201被牢固地固定到长形的紧固元件307的第二端310上，并且金属纤维的一部分203从所述第二端朝外延伸，以便被嵌入纤维加强复合材料构成的聚合物基体中。
[0084]图11示出了由相互间隔的长形的紧固元件407形成的紧固器具408的一部分。该紧固元件407设有在横截面视图中为凸形(有利地为圆柱形)的第一侧面部411c以及在横截面视图中为凹形(有利地为圆柱形)的相对的第二侧面部411c。第一侧表面和第二侧表面彼此邻接，并且诸如通过焊接而相互永久地连接。进一步地，每一个紧固元件407都设有带有螺纹的孔。
[0085]参考标号列表
1
2风力涡轮机叶片
3根部的外表面
4根部的内表面
5外层
6内层
7插入件
7、107、207、307、407长形的紧固元件
8、108、408紧固器具
9插入件的第一端
9、109紧固兀件的第一端
10插入件的第二端10,210,310 紧固元件的第二端
11插入件/紧固元件的外表面Ila 径向外表面
Ilb径向内表面
11c、lllc、411c第一侧表面
lld、llld、411d第二侧表面
12、112、212、412孔
13金属纤维14插入件的内表面
15孔中的螺纹
16纤维的第一端
17纤维的朝外延伸部分
18纤维的第二端22、122、222、422 内螺纹
23轮毂
24风力涡轮机
25机舱
26根部区域
27翼型区域
28过渡区域
29根部端面
31叶片根部
32叶片尖部
33后缘
34前缘
35弦平面
36塔架114开口
201第一纤维端
202第二纤维端
203金属纤维的朝外延伸部分
【权利要求】
1.一种用于风力涡轮机转子的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机转子包括轮毂，所述风力涡轮机叶片在被安装到所述轮毂上时从其延伸，所述风力涡轮机叶片包括纤维加强复合材料构成的壳体结构，所述纤维加强复合材料包括被嵌入聚合物基体中的纤维，所述风力涡轮机叶片在纵向方向上延伸并且具有成型轮廓，所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘，所述缘限定了在这些缘之间的弦平面，当在纵向方向上看时，所述成型轮廓包括了带有根部端面的根部区域、翼型区域以及可选地在根部区域和所述翼型区域之间的过渡区域， 所述根部区域具有带有外表面和内表面的环形形状的横截面， 所述根部区域包括多个紧固装置，所述紧固装置被布置以便基本上遵从所述根部区域的周线，并且允许从外部到达用于将所述叶片安装到所述轮毂上的所述紧固装置， 其特征在于，包括多个所述紧固装置的至少部分圆柱形的金属插入件被至少部分地嵌入所述根部区域中，以便大体上遵从所述根部区域的周线，所述部分圆柱形的金属插入件具有第一端和第二端、径向外表面和径向内表面，并且其中，多个相互间隔的紧固装置在所述插入件的所述第一端处是能到达的。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件是半圆柱体，即在周线方向上延伸遍及180度。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件是完整的圆柱体，即在周线方向上延伸遍及360度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，如在从所述第一端向所述第二端的内方向上所见，所述插入件逐渐变细。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件至少遍及其长度的一部分逐渐变细。
6.根据权利要求4和/或5所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件连续地逐渐变细。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件的所述外表面和/或内表面是波状的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件由铁或钢制成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件包括金属纤维或金属线，所述金属纤维或金属线被牢固地固定到所述插入件上，并且从所述插入件朝外延伸，并且被嵌入所述纤维加强复合材料构成的所述聚合物基体中。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机叶片，其中，所述金属纤维或金属线被牢固地固定到所述插入件的所述外表面和/或内表面上。
11.根据权利要求9或10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述金属纤维或金属线被牢固地固定到所述插入件的所述第二端上。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述金属纤维或金属线由铁或钢制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述紧固装置为螺纹孔。
14.根据前述权利要求1-12中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述紧固装置为螺纹杆。
15.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述根部区域的所述纤维加强复合材料包括金属纤维，优选为钢纤维或铁纤维。
【文档编号】F01D5/28GK103635306SQ201280028601
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】M.达尔, B.K.莫坦森, B.霍恩布劳 申请人:Lm Wp 专利控股有限公司