包括电阻加热装置的风力涡轮机叶片的制作方法
【专利摘要】风力涡轮机叶片(2)包括成型轮廓，该成型轮廓包括前缘(34)和后缘(33)以及压力侧和吸力侧。成型轮廓由第一壳体部分(10)和第二壳体部分(15)形成，第一壳体部分(10)和第二壳体部分(15)在第一与第二壳体部分之间的结合区域中由可固化的结合装置(40)结合在一起。第一壳体部分(10)和第二壳体部分(15)形成于纤维增强聚合物中。风力涡轮机叶片还包括电阻加热装置(50)，电阻加热装置(50)布置成与结合装置(40)热连接，从而使得在风力涡轮机叶片的组装期间电阻加热装置(50)为可固化的结合装置(40)的固化供应热。
【专利说明】包括电阻加热装置的风力涡轮机叶片
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于具有基本上水平的转子轴的转子的风力涡轮机叶片，该转子包括轮毂，风力涡轮机叶片在安装到轮毂上时，从轮毂基本上沿径向方向延伸，该风力涡轮机叶片由包括嵌入聚合物基质中的纤维的纤维增强(fibre-reinforced)复合材料制成,风力涡轮机叶片包括成型轮廓(profiled contour),该成型轮廓包括前缘和后缘以及压力侧和吸力侧，成型轮廓在受到入射气流冲击时产生升力，其中成型轮廓分成:根部区域，其具有离轮毂最近的基本上圆形的轮廓；翼面区域，其具有离轮毂最远的产生升力的轮廓；以及可选地在根部区域与翼面区域之间的过渡区域，过渡区域的轮廓沿径向方向从根部区域的圆形轮廓到翼面区域的产生升力的轮廓逐渐改变，其中成型轮廓由第一壳体部分和第二壳体部分形成，第一壳体部分和第二壳体部分在第一与第二壳体部分之间的结合区域中由可固化(curable)的结合装置而结合在一起，第一和第二壳体部分形成于纤维增强聚合物中。本发明还涉及一种用于制造风力涡轮机叶片的方法。
【背景技术】
[0002]水平轴线风力涡轮机包括设置有从轮毂径向地延伸的若干风力涡轮机叶片(通常为两个或三个)的转子。风力涡轮机叶片具有横切于风力涡轮机叶片的纵向或径向方向的轮廓。风力涡轮机叶片包括:根部区域，其具有离轮毂最近的基本上圆形的轮廓；翼面区域，其具有离轮毂最远的产生升力的轮廓；以及可选地在根部区域与翼面区域之间的过渡区域，过渡区域的轮廓沿径向方向从根部区域的圆形轮廓到翼面区域的产生升力的轮廓逐渐改变。该产生升力的轮廓设置有吸力侧和压力侧以及前缘和后缘。通常，风力涡轮机叶片是通过沿着基本上依循(follow)风力涡轮机叶片的前缘和后缘的结合区域将两个壳体部分结合在一起来制造的，从而使得每一个壳体部分基本上代表压力侧或吸力侧。随着对更大功率的风力涡轮机(例如，更长的风力涡轮机叶片)的需求不断增大，并且同时对成本效益更合算的风力涡轮机的需求不断增大，遇到的问题在于提供具有足够的结构强度的叶片以及以最佳方式利用材料。这尤其适用于在形成风力涡轮机叶片的两个壳体部分之间的结合区域的情况。
[0003]EP 2033769公开了一种制造风力涡轮机叶片的方法，其中不同的纵向部分分别被制造并且随后被|吴制在一起。
[0004]US 4015035公开了一种以从匹配表面延伸的纤丝(filament)形成纤维增强的环氧树脂复合嵌接接头(scarf joint)的方法。
[0005]EP 1310351 公开了一种以一次性(one-shot)树脂灌注工艺(resin infusionprocess)来制造风力润轮机叶片的方法。
[0006]WO 01/46582公开了一种用于具有多个分段元件的风力设施的转子叶片。所述分段元件附接到负载传递翼梁(box spar)上并且由弹性接头分离，这使得节段能够相对于彼此移动，以此使节段位于其中的转子叶片的区域中的拉伸应力最小化。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于获得新的风力涡轮机叶片和用于制造该风力涡轮机叶片的方法，其克服了现有技术的至少一个缺点或至少提供了有用的替换选择(alternative)。
[0008]根据本发明的第一方面，该风力涡轮机叶片还包括电阻加热装置，电阻加热装置布置成与结合装置热连接，从而使得在风力涡轮机叶片的组装期间电阻加热装置为可固化的结合装置的固化供应热。
[0009]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片由于电阻加热装置以更受控制的方式向结合装置供应热而在结合区域中具有改善的机械强度，并且还提供了结合装置的较快固化，这导致第一和第二壳体部分的相互结合得到改善。因此，由于固化时间减少，制造叶片也更快，这导致循环时间更短。结合区域基本上沿着成型轮廓的前缘和后缘延伸，并且包括结合装置和在结合装置附近的第一与第二壳体部分的有限区域。每一个第一和第二壳体部分的外表面基本上代表成型轮廓的压力侧或吸力侧。优选地，电阻加热装置布置成使得电阻加热装置基本上以热的方式覆盖整个结合区域，例如，能够充分加热整个结合区域，以便结合装置固化。电阻加热装置可存在于整个结合区域中，但电阻加热装置还可设置为沿着结合区域放置的点源，从而使得电阻加热装置基本上以热的方式覆盖整个结合区域。
[0010]在根据本发明的另一个实施例中，电阻加热装置嵌入第一壳体部分中并形成第一壳体部分的组成部分(integral part),而且布置在结合区域附近。
[0011]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其在电阻加热装置并入第一壳体部分中时可使用没有改型的现有结合装置进行组装。优选地，电阻加热装置以这样的方式嵌入第一和第二壳体部分两者中且形成第一和第二壳体部分两者的组成部分:电阻加热装置布置在结合区域附近，从而确保将热基本上均匀供应至该结合装置。
[0012]在根据本发明的另一个实施例中，电阻加热装置嵌入结合装置中且形成结合装置的组成部分。
[0013]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其在电阻加热装置并入结合装置中时可使用没有改型的现有壳体部分进行组装，从而提供结合装置的内部加热和直接加热，这确保了结合装置的较快固化。
[0014]在根据本发明的另一个实施例中，电阻加热装置由至少一根传导线来提供。
[0015]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其中电阻加热装置通过至少一根传导线而容易地提供。一根或多根传导线可具有不同的/变化的性质，例如由各种材料制成和/或具有变化的截面形状和/或面积，从而提供了不同的特征。因此可以以简单的方式来调节所产生的热量。用于一根或多根传导线的材料的实例可以是诸如钢等金属。优选地，一根或多根传导线布置成使得一根或多根传导线与结合区域的纵向延伸部基本上平行。
[0016]在根据本发明的另一个实施例中，结合装置为纤维增强的。
[0017]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其中结合装置通过纤维增强而强化。结合装置还包括在受热时固化的基质材料。该基质材料可以是诸如聚酯或环氧树脂等树脂。
[0018]在根据本发明的另一个实施例中，结合装置包括可固化材料和电阻加热装置。
[0019]由此，提供了一种结合装置，该结合装置因为该结合装置包括电阻加热装置而自动固化(self-curing)，并且因此可在没有任何电阻加热装置的情况下与常规壳体部分一起使用。
[0020]在根据本发明的另一个实施例中，电阻加热装置由纤维增强件(reinforcement)中的传导纤维提供。
[0021]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其中电阻加热装置为风力涡轮机叶片的一个或多个结构元件的一部分。因此，除供应热之外，电阻加热装置还用作风力涡轮机叶片中的结构部件。传导纤维可形成第一壳体部分、第二壳体部分或结合装置或它们的任何组合的一部分。优选地，传导纤维由诸如钢等金属制成，因为既实现了高强度又实现了良好的电阻加热。
[0022]在根据本发明的另一个实施例中，纤维增强件中的传导纤维可以是诸如钢纤维等金属纤维。
[0023]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其中电阻加热装置为风力涡轮机叶片的一个或多个结构元件的一部分。因此，除供应热之外，电阻加热装置还用作风力涡轮机叶片中的结构部件。传导纤维可形成第一壳体部分、第二壳体部分或结合装置或它们的任何组合的一部分。通过使用钢作为传导纤维，实现了机械强度和用于加热的电阻的良好结合。
[0024]在根据本发明的另一个实施例中，结合装置包括用于结合到第一和/或第二壳体部分的内表面上的翼缘(flange)。由此，使结合装置附接到第一壳体部分和/或第二壳体部分上获得改善。
[0025]本发明的目的还通过包括以下步骤的方法来实现:a)提供第一和第二壳体部分、结合装置，以及电阻加热装置；b)将结合装置布置在第一与第二壳体部分之间，形成结合区域；以及c)激活电阻加热装置，以便加热结合区域，使得结合装置固化，并由此在结合区域中经由结合装置将第一和第二壳体部分结合在一起。
[0026]由此，提供了一种用于制造风力涡轮机叶片的方法，该方法因为电阻加热装置以更受控制的方式向结合装置供应热而改善了结合区域中的机械强度，并且还提供了结合装置的较快固化，这导致第一与第二壳体部分的结合得到改善。此外，由于固化时间减少，故该方法还比制造叶片的常规方法更快，这导致循环时间更短。优选地，电阻加热装置布置成使得电阻加热装置基本上以热的方式覆盖整个结合区域，例如，能够充分加热整个结合区域，使得结合装置固化。电阻加热装置可存在于整个结合区域中，但电阻加热装置还可设置为沿着结合区域放置的点源，使得电阻加热装置以热的方式基本上覆盖整个结合区域。
[0027]在根据本发明的另一个实施例中，该方法还可包括步骤e)经由线将电阻加热装置连接到电源上。
[0028]电阻加热装置可经由线直接连接到电源上或通过来自经由弹簧夹等连接到电阻加热装置上的电源的线而间接地连接到电源上。
[0029]在根据本发明的另一个实施例中，步骤c)中的电阻加热装置的激活是由发送电流通过电阻加热装置而提供的。
[0030]由此，提供了一种方法，其中通过调节被发送通过电阻加热装置的电流可容易地调整由电阻加热装置产生的热量。电流可供应为恒定电流或供应为取决于时间的电流，例如，经过一段时间随固化推进而衰变的高初始电流。通过将电阻加热装置由线连接到电源上而将电流发送通过电阻加热装置。
[0031]在根据本发明的另一个实施例中，步骤c)中的电阻加热装置的激活是通过使用磁性装置在电阻加热装置中感生电流而提供的。
[0032]由此，提供了一种方法，其中通过调节电阻加热装置的感应可容易地调整由电阻加热装置产生的热量。电流可供应为经过一段时间的恒定电流或供应为取决于时间的电流，例如，经过一段时间随着固化推进而衰变的高初始电流。通过使用磁性装置，提供了其中磁性装置可自由移动且未连接到风力涡轮机叶片上的方法。此外，磁性装置可在快速固化为关键的结合区的有限区域上使用。该方法还可与以上提到的方法结合使用。
[0033]根据第二方面，本发明提供了用于具有基本上水平的转子轴的转子的风力涡轮机叶片，该转子包括轮毂，风力涡轮机叶片在安装到轮毂上时，从轮毂基本上沿径向方向延伸，该风力涡轮机叶片包括成型轮廓，该成型轮廓包括前缘和后缘以及压力侧和吸力侧，成型轮廓在受到入射气流冲击时产生升力，其中该成型轮廓被分成:根部区域，其具有离轮毂最近的基本上圆形的轮廓；翼面区域，其具有离轮毂最远的产生升力的轮廓；以及可选地在根部区域与翼面区域之间的过渡区域，过渡区域的轮廓沿径向方向从根部区域的圆形轮廓到翼面区域的产生升力的轮廓逐渐改变，其中成型轮廓由第一壳体部分和第二壳体部分形成，该第一壳体部分和第二壳体部分在第一与第二壳体部分之间的结合区域中由可固化的结合装置而结合在一起，第一和第二壳体部分形成于纤维增强聚合物中，而每一个壳体部分均包括面向结合装置且结合到结合装置上的端部表面。本发明还涉及用于制造风力涡轮机叶片的方法。
[0034]风力涡轮机叶片还包括若干纤丝，纤丝从第一壳体部分和/或第二壳体部分的第一端部表面延伸到结合装置中，而且既被结合到结合装置上又被结合到纤丝从其延伸的相应壳体部分上。应注意的是，从第一壳体部分和/或第二壳体部分的第一端部表面延伸到结合装置中的纤丝可以是独立的预先制成的元件(诸如拉挤(pultruded)元件或挤压元件)的一部分。
[0035]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片因为纤丝增大了有效面积而在结合区域中具有改善的机械强度，在该有效面积之上结合装置与第一或第二壳体部分分别结合在一起，这导致第一和第二壳体部分的结合总体上得到改善。结合区域基本上沿着成型轮廓的前缘和后缘延伸，并且包括结合装置和在结合装置附近的第一和第二壳体部分的有限区域。第一和第二壳体部分的外表面基本上分别代表成型轮廓的压力侧或吸力侦U。优选地，大约50%的纤丝从第一壳体部分延伸，而其余50%从第二壳体部分延伸，但是60%或70%或80%或90%或甚至100%的纤丝可从第一壳体部分延伸，而因此其余40%或30%或20%或10或0%将从第二壳体部分延伸。优选地，纤丝在结合区域中均匀(evenly)地隔开，以便在整个结合区域中获得均匀的结合。然而，纤丝还可不均匀地隔开，以便例如纤丝的密集度(concentration)(每单位面积的纤丝)在根部区域中是最高的以补偿出现在该区域中的较高机械力，而在翼面区域中是最小的。纤丝可形成第一壳体部分和/或第二壳体部分中的纤维增强件的组成部分，并且/或者纤丝可分别紧固到第一壳体部分和/或第二壳体部分上。
[0036]在根据本发明的另一个实施例中，每一个纤丝均基本上垂直于纤丝从其延伸的相应壳体部分的端部表面延伸。
[0037]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其中由于纤维通常布置成基本上垂直于端部表面，纤丝可形成第一壳体部分和/或第二壳体部分中的纤维增强件的组成部分。然而，纤丝还可分别紧固到第一壳体部分和/或第二壳体部分上且使纤丝基本上垂直于端部表面延伸使得工艺更容易，并且确保纤丝可布置在相应壳体部分中的纤维增强件的两个相邻的纤维层之间。然而，纤丝还可从纤丝从其延伸的相应壳体部分的端部表面倾斜地延伸。
[0038]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝是单纤维(single fibre)。
[0039]由此，提供了一种简单的解决方案，其中例如由于纤维增强件通常布置成基本上垂直于第一端部表面，纤丝可形成第一壳体部分和/或第二壳体部分中的纤维增强件的组成部分。然而，还可使用被紧固到第一壳体表面或第二壳体表面上的独立单纤维。
[0040]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝是多纤维布置。
[0041]由此，提供了一种风力涡轮机叶片，其中通过应用多纤维布置使纤丝可特别设计和构造成用于艰巨任务(task)，因此例如相对于用于结合的机械强度和表面面积能够优化材料和物理性能。多纤维布置可由单种材料制成或多种材料制成，并且可包括缠绕物(winding)。
[0042]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝包括诸如钢等金属。
[0043]由此，获得高强度纤丝。纤丝可以以纯金属或以合金制成。替换地，纤丝是包括(多种)金属上的附加材料的复合物。随着金属纤维增强件在风力涡轮机叶片中的使用不断增长，金属纤丝可形成第一壳体部分和/或第二壳体部分的纤维增强件的组成部分。替换地，金属纤丝可通过在相应壳体部分中设置孔而分别紧固到相应的壳体部分上，该孔具有通向端部表面的开口，并且通过诸如胶合剂等结合装置而紧固金属纤丝。替换地，通过在与相应壳体部分中的孔中的内螺纹(thread)可接合的金属纤丝上设置外螺纹，可紧固金属纤丝。可选地，纤丝可涂有另一种金属，例如，锌或黄铜。
[0044]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝包括玻璃。由此，玻璃纤丝可形成第一壳体部分和/或第二壳体部分的纤维增强件的组成部分。纤丝可以以纯玻璃制成或替换地纤丝可以是包括玻璃上的附加材料的复合物。
[0045]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝包括碳。由此，获得了高强度纤丝。纤丝可以以纯碳制成或替换地纤丝可以是包括碳上的附加材料的复合物。随着碳纤维增强件在风力涡轮机叶片中的使用不断增长，碳纤丝可形成第一壳体部分和/或第二壳体部分的纤维增强件的组成部分。
[0046]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝的厚度小于5毫米。由此，纤丝是足够小的以被认作为纤维，并且可适当而有效地与结合装置相互作用。取决于纤丝的材料和设计，纤丝可以是足够柔性的或刚性的以承载其自身的质量。厚度指的是纤丝的宽度的任何表示特性的量度，例如直径，沿纤丝的横向延伸方向对其进行测量。纤丝的厚度优选地大于5微米。纤丝还可包括金属线，诸如具有在0.04毫米到1.0毫米之间的范围内、或在0.07毫米到0.75毫米之间的范围内、或在0.1到0.5毫米之间的范围内的截面尺寸的钢线。这些尺寸示出了在风力涡轮机的风力涡轮机叶片上的根部区段的后续使用期间具有在优化风力涡轮机叶片的浸溃时间与强度或刚度之间的最佳权衡(trade-off)。
[0047]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝可在紧固到结合装置上的端部中被斜切(chamfer)。由此，纤丝可刺穿结合装置且因此嵌入结合装置中。优选地，斜切的角度为锐角，并且具有在纤丝端部的顶角处测量的O到45度的区间。
[0048]在根据本发明的另一个实施例中，纤丝可沿着结合区域基本上均匀地分布。由此，获得了沿着整个结合区域的相同的结合强度。优选地，大约50%的纤丝紧固到第一壳体部分上且从其端部表面延伸，而其余50%紧固到第二壳体部分上且从其端部表面延伸，但是60%或70%或80%或90%或甚至100%的纤丝可紧固到第一壳体部分上，而因此其余40%或30%或20%或10或0%将紧固到第二壳体部分上。纤丝还可不均匀地隔开，以便例如纤丝的密集度(每单位面积的纤丝)在根部区域中是最高的以补偿出现在该区域中的较高机械力，而在翼面区域中是最小的。
[0049]在根据本发明的另一个实施例中，结合装置可包括可固化的基质材料。由此，结合装置可包括与第一壳体部分和/或第二壳体部分相似的基质材料。该基质材料可以是诸如聚酯或环氧树脂等树脂。
[0050]在根据本发明的另一个实施例中，结合装置可为纤维增强的。由此，结合装置可包括与第一壳体部分和/或第二壳体部分相似的纤维增强材料。纤维增强件可包括钢、玻璃或碳或它们的任何组合。
[0051]在根据本发明的另一个实施例中，结合装置可包括结合到第一壳体部分和/或第二壳体部分的内表面上的翼缘。由此，使结合装置附接到第一壳体部分和/或第二壳体部分上获得改善。
[0052]本发明的第二方面也提供了一种方法，其中该方法包括以下步骤:a)提供第一和第二壳体部分和结合装置以及从壳体部分中的至少一个的端部表面延伸的若干纤丝；b)将结合装置布置在第一与第二壳体部分之间，以便形成其中纤丝延伸到结合装置中的结合区域；以及c)允许结合装置的固化，从而在结合区域中经由结合装置和纤丝将第一和第二壳体部分结合在一起。
[0053]由此，提供了一种用于制造风力涡轮机叶片的方法，该风力涡轮机叶片在结合区域中具有改善的机械强度，因为纤丝增大了有效面积，在该有效面积之上结合装置和第一壳体部分或第二壳体部分分别结合在一起，这导致第一与第二壳体部分的总体上较好的结合。结合区域基本上沿着成型轮廓的前缘和后缘延伸，并且包括结合装置和在结合装置附近的第一和第二壳体部分的有限区域。优选地，大约50%的纤丝紧固到第一壳体部分上并且从其表面延伸，而其余50%紧固到第二壳体部分上并且从其端部表面延伸，但是60%或70%或80%或90%或甚至100%的纤丝可紧固到第一壳体部分上，而因此其余40%或30%或20%或10或0%将紧固到第二壳体部分上。优选地，纤丝在结合区域中均匀地隔开，以便在整个结合区域中获得均匀的结合。然而，纤丝也可不均匀地隔开，以便例如纤丝的密集度(每单位面积的纤丝)在根部区域中是最高的以补偿出现在该区域中的较高机械力，而在翼面区域中是最小的。纤丝可形成第一壳体部分和/或第二壳体部分中的纤维增强件的组成部分，并且/或者纤丝可分别紧固到第一壳体部分和/或第二壳体部分上。优选地，在制造相应的壳体部分时，纤丝被紧固到第一壳体部分和/或第二壳体部分上。
[0054]本发明的第一方面和第二方面可以以任何方式结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]下文参照附图详细阐释了本发明，在附图中 图1示出了风力涡轮机，
图2示出了翼面类型的风力涡轮机叶片的透视图， 图3示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第一实施例的截面视图，
图3A示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第二实施例的截面视图的一部分，
图3B示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第三实施例的截面视图的一部分，
图3C示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第四实施例的截面视图的一部分，
图3D示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第五实施例的截面视图的一部分，
图3E示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的第六实施例的截面视图的一部分，
图4示出了根据本发明的风力涡轮机的第一附加实施例的截面视图，
图5示出了根据本发明的风力涡轮机的第二附加实施例的截面视图的一部分，
图6示出了根据本发明的风力涡轮机的第三附加实施例的截面视图的一部分，以及 图7示出了根据本发明的风力涡轮机的第四附加实施例的截面视图的一部分。
【具体实施方式】
[0056]图1图示了根据所谓的〃丹麦概念(Danish concept) 〃的常规现代逆风风力涡轮机24，其具有塔架36、机舱25和具有基本上水平的转子轴的转子。转子包括轮毂23和从轮毂23径向地延伸的三个风力涡轮机叶片2，每一个叶片具有最接近轮毂23的风力涡轮机叶片根部I和离轮毂23最远的风力涡轮机叶片末梢32。
[0057]如从图2看到的那样，风力涡轮机叶片2包括:根部区域26，其具有离轮毂最近的基本上圆形的轮廓；翼面区域27，其具有离轮毂最远的产生升力的轮廓；以及在根部区域26与翼面区域27之间的过渡区域28，过渡区域28的轮廓沿径向方向从根部区域26的圆形轮廓到翼面区域27的产生升力的轮廓逐渐改变。该产生升力的轮廓设置有吸力侧和压力侧以及前缘34和后缘33。翼面区域27具有理想的或几乎理想的叶片形状，而根部区域26具有基本上圆形的截面。翼面区域27具有翼面轮廓，该翼面轮廓具有在风力涡轮机叶片2的前缘34与后缘33之间延伸的翼弦平面。应注意的是，翼弦平面不一定在其整个长度(extent)上直线延伸，因为风力涡轮机叶片2可被扭曲和/或弄弯，从而为翼弦平面提供了对应的被扭曲和/或弄弯的路径。过渡区域28的宽度随着离轮毂23的距离的增大而基本上线性地增大。风力涡轮机叶片2是通过沿着基本上依循风力涡轮机叶片2的前缘34和后缘33的结合区域将两个壳体部分结合在一起来制造的，从而使得每一个壳体部分均基本上代表压力侧或吸力侧。优选地，结合区域延伸贯穿根部区域26、过渡区域28以及翼面区域27。
[0058]图3、图3A、图3B、图3C、图3D以及图3E示出了根据本发明的实施例的截面视图。所示出的截面视图全部位于如图2中以A示出的根部区域26中，但本发明的概念还适用于根部区域26、过渡区域28以及翼面区域27的任何其它截面，但为了简单起见，仅示出根部区域的截面视图。此外，应注意的是，出于图示的目的而做出截面视图，并且因此截面视图不应被看作是实施例的确切表达。图3A、图3B、图3C、图3D以及图3E中的截面视图全部为对应于图3中示出的环形(encircled)部分B的截面视图的一部分。电阻加热装置50可以是一根或多根传导线(conducting wire)，并且用于电阻加热装置50的材料的实例可以是诸如钢等金属。优选地，电阻加热装置沿着整个结合区域布置，并且优选地布置成使得一根或多根传导线与结合区域的纵向延伸部基本上平行。
[0059]图3示出了根据本发明的第一实施例，其中第一壳体部分10和第二壳体部分15在第一壳体部分10与第二壳体部分15之间的结合区域中由可固化的结合装置40结合在一起。优选地，第一壳体部分10和第二壳体部分15形成于纤维增强聚合物中。至少在结合装置附近，第一壳体部分10和/或第二壳体部分15包括在起电阻加热装置作用的纤维增强件中的传导纤维。图3中未示出该传导纤维，因为它们形成了纤维增强件的组成部分。
[0060]图3A和图3B示出了根据本发明的第二和第三实施例，其中电阻加热装置50布置在第一壳体部分10中或布置在第二壳体部分15中，但在结合装置40附近。电阻加热装置50由电阻线50提供。从电阻加热装置50释放的能量必须足够高，以加热未设置有加热装置的结合装置中接近壳体部分的侧部，并且到达结合装置的相反侧部。
[0061]图3C示出了根据本发明的第四实施例，其中电阻加热装置50布置在结合装置40内侧，优选地基本上在结合装置的中心处，以便获得结合区域的均匀加热。
[0062]图3D示出了根据本发明的第五实施例，其中电阻加热装置50布置在第一壳体部分10和第二壳体部分15两者中，并且布置在结合装置40附近。电阻加热装置50由电阻线50提供。该实施例还提供了结合区域的基本均匀加热。
[0063]图3E示出了根据本发明的第六实施例，该第六实施例是第四和第五实施例的结合，并且因此也提供了结合区域的基本均匀加热。
[0064]根据有利的实施例已描述了实例。然而，本发明不限于这些实施例，并且因此在没有偏离本发明的范围的情况下可改变电阻线的数目，而且还可使线的厚度和它们的内部排列改型。
[0065]图4、图5、图6以及图7示出了根据本发明的附加实施例的截面视图。所示出的截面视图全部位于如图2中以A示出的根部区域26中，但本发明的概念还适用于根部区域26、过渡区域28以及翼面区域27的任何其它截面，但为了简单起见，仅示出根部区域的截面视图。此外，应注意的是，出于图示的目的而做出截面视图，并且因此截面视图不应被看作是实施例的确切表达。
[0066]在所有实施例中，纤丝60优选为足够小的以被认作是纤维，以便它们可适当且有效地与结合装置40相互作用。取决于纤丝60的材料和设计，纤丝60可以是足够柔性的或刚性的以承载其自身的质量。优选地，纤丝60的厚度(例如，直径)大于5微米。纤丝60可包括具有在0.05毫米到1.0毫米之间的范围内、或在0.07毫米到0.75毫米之间的范围内、或在0.1到0.5毫米之间的范围内的截面尺寸的钢线。纤丝60还可在延伸到结合装置40中的端部中被斜切，以便即使在结合装置40为纤维增强时，纤丝60可穿过结合装置40。
[0067]图4示出了根据本发明的第一实施例，其中第一壳体部分10和第二壳体部分15在第一壳体部分10与第二壳体部分15之间的结合区域中由可固化的结合装置40结合在一起。优选地，第一壳体部分10和第二壳体部分15形成于纤维增强聚合物中。第一壳体部分10包括面向结合装置40且结合到结合装置40上的端部表面11。第一壳体部分10还包括若干纤丝60，纤丝60从第一壳体部分10的端部表面11延伸或延伸到结合装置40中，而且既结合到结合装置40上又结合到纤丝60从其延伸的第一壳体部分10上。
[0068]图5和图6不出了根据本发明的第二和第三实施例,其中第一壳体部分10和第二壳体部分15在第一壳体部分10与第二壳体部分15之间的结合区域中由可固化的结合装置40结合在一起。优选地，第一壳体部分10和第二壳体部分15形成于纤维增强聚合物中。第一壳体部分10包括面向第二壳体部分15的端部表面16的端部表面11。该端部表面面向结合装置40并且结合到结合装置40上。第一壳体部分10和第二壳体部分15还包括若干纤丝60，纤丝60从端部表面11、16延伸到结合装置40中，而且既紧固到结合装置40上又紧固到纤丝60从其延伸的相应壳体部分10、15上。
[0069]此外，图6公开了被改型的结合装置41，该结合装置41实质上为T形并且在截面视图中可见，因此结合装置的翼缘部分被结合到第一壳体部分10和第二壳体部分15的相应内表面上。
[0070]图7示出了根据本发明的第四实施例，其中第一壳体部分10和第二壳体部分15在第一壳体部分10与第二壳体部分15之间的结合区域中由可固化的结合装置42结合在一起。如在截面视图中可见，结合装置实质上为L形，因此结合装置的翼缘部分被结合到第一壳体部分10的内表面上。优选地，第一壳体部分10和第二壳体部分15形成于纤维增强聚合物中。第一壳体部分10和第二壳体部分15包括面向结合装置42且结合到结合装置42上的端部表面11、16。第一壳体部分10和第二壳体部分15还包括若干纤丝60，纤丝60从端部表面11、16延伸到结合装置42中，而且既紧固到结合装置42上又紧固到纤丝60从其延伸的相应壳体部分10、15上。
[0071]从上述描述中清楚的是，第一壳体部分10和第二壳体部分15基本上可分别形成叶片的压力侧和吸力侧(或胶合在一起的上叶片壳体和下叶片壳体)。
[0072]附图标记列表 I叶片根部
2风力涡轮机叶片 10第一壳体部分 11端部表面 15第二壳体部分 16端部表面 23轮毂 24风力涡轮机 25机舱 26根部区域 27翼面区域 28过渡区域 32叶片末梢 33后缘 34前缘 36塔架 40结合装置
41T形的结合装置
42L形的结合装置 50电阻加热装置 60纤丝
【权利要求】
1.一种用于具有基本上水平的转子轴的转子的风力涡轮机叶片(2)，所述转子包括轮毂(23)，所述风力涡轮机叶片(2)在安装到所述轮毂(23)上时，从所述轮毂基本上沿径向方向延伸，所述风力涡轮机叶片(2)由包括嵌入聚合物基质中的纤维的纤维增强复合材料制成，所述风力涡轮机叶片(2)包括: -成型轮廓，其包括前缘(34)和后缘(33)以及压力侧和吸力侧，所述成型轮廓在受到入射气流冲击时产生升力，其中所述成型轮廓被分成: -根部区域(26)，其具有离所述轮毂(23)最近的基本上圆形的轮廓； -翼面区域(27)，其具有离所述轮毂(23)最远的产生升力的轮廓；以及可选地 -在所述根部区域(26)与所述翼面区域(27)之间的过渡区域(28)，所述过渡区域(28)的轮廓沿径向方向从所述根部区域(26)的圆形轮廓到所述翼面区域(27)的产生升力的轮廓逐渐改变，其中所述成型轮廓由第一壳体部分(10)和第二壳体部分(15)形成，所述第一壳体部分(10)和所述第二壳体部分(15)在所述第一壳体部分(10)与所述第二壳体部分(15)之间的结合区域中由可固化的结合装置(40)结合在一起，所述第一壳体部分(10)和所述第二壳体部分(15)形成于纤维增强聚合物中，其特征在于，所述风力涡轮机叶片(2)还包括电阻加热装置(50)，所述电阻加热装置(50)布置成与所述结合装置(40)热连接，使得在所述风力涡轮机叶片(2)的组装期间所述电阻加热装置(50)为可固化的结合装置(40)的固化供应热。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述电阻加热装置(50)嵌入所述第一壳体部分(10)中并形成所述第一壳体部分(10)的组成部分，而且布置在所述结合区域附近。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述电阻加热装置(50)嵌入所述结合装置(40)中并且形成所述结合装置(40)的组成部分。
4.根据权利要求1、2或3所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述电阻加热装置(50)由至少一根传导线(50)提供。
5.根据权利要求4所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述至少一根传导线是金属线，诸如钢线。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述结合装置(40)为纤维增强的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述结合装置(40)包括可固化材料和电阻加热装置(50)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述电阻加热装置(50)由纤维增强件中的传导纤维提供。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述纤维增强件中的所述传导纤维为金属纤维，诸如钢纤维。
10.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述结合装置 (40)包括用于结合到所述第一壳体部分(10)和/或第二壳体部分(15)的内表面上的翼缘。
11.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(2)，其中，所述风力涡轮机叶片(2)还包括若干纤丝(60)，所述纤丝(60)从所述第一壳体部分(10)和/或所述第二壳体部分(15)的端部表面(11，16)延伸到所述结合装置(40)中，而且既被结合到所述结合装置(40)上又被结合到所述纤丝(60)从其延伸的相应壳体部分(10，15)上。
12.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(2)的方法，其中所述方法包括以下步骤: a)提供第一壳体部分(10)和第二壳体部分(15)、结合装置(40)以及电阻加热装置(50)； b)将所述结合装置(40)布置在所述第一壳体部分(10)与所述第二壳体部分(15)之间，形成结合区域；以及 c)激活所述电阻加热装置(50)，以便加热所述结合区域，使得所述结合装置(40)固化，并因此在所述结合区域中经由所述结合装置(40)将所述第一壳体部分(10)与所述第二壳体部分(15)结合在一起。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法还包括步骤: e)经由线将所述电阻加热装置(50)连接到电源上。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，步骤c)中的所述电阻加热装置(50)的激活是由发送电流通过所述电阻加热装置(50)而提供的。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，步骤c)中的所述电阻加热装置(50)的激活是通过使用磁性装置在所述电阻加热装置(50)中感生电流而提供的。
【文档编号】F03D11/00GK103748356SQ201280028605
【公开日】2014年4月23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