风力涡轮机转子的叶片组件的制作方法
【专利摘要】一种用于风力涡轮机转子的叶片组件被设置，该叶片组件包括至少两个叶片分段（1,2），所述至少两个叶片分段（1,2）在相应的接合端部（10,20）能够纵向接合而用于形成叶片。所述叶片分段（1）中的一个在其接合端部（10）具有至少一个腔体（11），以及所述叶片分段（2）中的另一个在其接合端部（20）具有至少一个突起（21）。所述腔体（11）能够在一个方向上收缩至收缩位置，所述方向基本上垂直于叶片的纵向方向。
【专利说明】风力涡轮机转子的叶片组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风力涡轮机转子的叶片组件及风力涡轮机转子的叶片的安装方法。
[0002]在公知的风力涡轮机中，多个叶片被安装至轮毂。轮毂被连接至发电机系统。发电机系统基于旋转动力产生电力，该旋转动力由施加在叶片上的风能产生。在公知的风力涡轮机装置中，轮毂被与轴可转动地安装，该轴大致水平对准；这种装置被称为水平轴风力涡轮机。
【背景技术】
[0003]近年来，风力涡轮机叶片的长度已增加，以提供在一个单一的涡轮机里具有输出多达1丽(￡0或更多的风力涡轮机装置。因此，具体限制被介绍，该具体限制涉及这种风力涡轮机装置的元件的运输。然而，大型风力涡轮机装置设有增加的输出、增强的效率以及除了其他之外，还有一些经济的改善。
[0004]传统的转子系统被设置具有单个部件的叶片，在风力涡轮机装置的施工现场，该单个部件的叶片被安装至轮毂。由于这样的事实，大型风力涡轮机装置经常被设置在远程位置处，限制相对于叶片(该叶片具有500或更多的长度)的运输在单个风力涡轮机的功率输出上引入了一个极值，以及因此降低了经济和能量的效率。
[0005]传统的大型风力涡轮机叶片包括两个或更多的叶片分段，以便方便地使运输至风力涡轮机装置的施工现场。叶片分段被组装以在施工现场形成的完整叶片以及该完整叶片被安装至风力涡轮机的轮毂，以完成转子。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种用于风力涡轮机转子的叶片组件，该叶片组件使叶片成形的可安装性增强，以及提供一种强度增强的以及操作安全的叶片组装。
[0007]另外，本发明涉及制造用于风力涡轮机转子的叶片的一种改善性方法，该方法被简化以及提供了一种强度增强的以及操作安全的叶片组装。
[0008]根据本发明的基本概念，提供了一种用于风力涡轮机转子的叶片组件，所述叶片组件包括至少两个叶片分段，该至少两个叶片分段在相应的接合端部能够纵向接合而用于形成叶片。其中一个所述叶片分段在其接合端部具有至少一个腔体，以及另一个所述叶片分段在其接合端部具有至少一个突起，其中所述腔体能够在一个方向上收缩至收缩位置，所述方向基本上垂直于叶片的纵向方向。
[0009]这种布置的基本概念是完全新颖的并且提供了各种有利的效果。也就是说，当在非收缩位置时，能够收缩的腔体能使突起平滑地引入至该腔体内，以及收缩位置在突起和该腔体的内壁之间形成强力接合。因此，根据本发明的腔体是可收缩的腔体。
[0010]1根据本发明的实施例，所述腔体的横截面在所述收缩位置比在膨胀位置小，其中该膨胀位置也被定义为非收缩位置。收缩位置和非收缩位置的横截面的关系，提供了有利的接合，因为平滑和无作用力的引入是可能的，同时配合表面之间的紧密接触是可以实现的。根据本发明，在非收缩位置的叶片分段的外部形状或形式优选比在收缩位置大。也就是说，当具有所述腔体的叶片分段在收缩位置时，该叶片分段的外部形状对应于位于叶片分段的过渡处的叶片的目标形状。换句话说，在叶片分段的过渡处，该叶片分段的外部形状或轮廓在腔体的收缩位置重合，即叶片分段之间不产生台阶然而在叶片分段之间的过渡处，在非收缩或膨胀位置，具有所述腔体的叶片分段的外部形状或轮廓比不具有该腔体的叶片分段的外部形状或轮廓大。
[0011]根据本发明的实施例，具有所述腔体的所述叶片分段的材料至少在所述接合端部是可变形的。根据这个概念，该腔体的收缩性是通过与该材料相关的特定属性来实现的。这种属性可与分段内发泡部分(?孤1 1)0410118)的使用相关，该部分可提供所需要的柔性或弹性。此外，纤维的设计，也就是说，该分段内的纤维样式1:116 (1681^11 0？ 1:116
^11361-8, 1.6.， 1:1160？ 1:116 ？1136^8 111 811011 86(^10118)0
[0012]根据本发明的实施例，材料的至少一个中断被形成，该中断从所述至少一个腔体的内部表面延伸至具有所述至少一个腔体的所述叶片分段的外部表面。根据这个概念，该腔体的收缩性是通过与该叶片分段的形式或形状相关的特定属性来实现的。
[0013]在上述的实施例中，有关该材料的属性或与所述叶片分段的形式或形状相关的属性被引用。然而，结合相关材料的属性与涉及该叶片分段的形式或形状的属性是在本发明的范围内。
[0014]材料的至少一个中断的设置提供了一种用于插入突起至所述腔体内的增强的接合操作，这是因为由于所述材料的至少一个中断，该腔体是能够扩展和收缩的，其中该中断被形成，从所述腔体内部表面延伸至具有所述腔体的所述叶片分段的外部表面。
[0015]根据本发明的实施例，所述材料的至少一个中断在所述叶片分段的纵向方向的接合端部处从所述叶片分段的端部延伸。材料的至少一个中断的设置提供了具有该腔体的叶片分段的增强的属性，该属性用于使该腔体收缩或膨胀，以便将其他叶片分段的突起插入并接合；其中该材料的至少一个中断从在所述叶片分段纵向方向的接合端部处从所述叶片分段的端部延伸。
[0016]根据本发明的实施例，所述材料的至少一个中断被形成为至少一个狭缝。根据本发明的实施例，至少一个狭缝容易在材料中形成(该材料形成具有腔体的叶片分段),并可具有用于实现腔体适当的收缩性或扩展性的预定的尺寸。该狭缝可通过切割或在模制所述叶片分段的过程中形成。
[0017]材料的中断可被实施为如上所述的至少一个狭缝。作为替代方案，材料的中断可在叶片分段内被形成为非线性狭缝，譬如锯齿形切口或曲折形切口，其中该叶片分段在相对于叶片分段的纵向方向上具有所述腔体。通过孔的阵列形成材料的中断是可能的，其中该孔从该腔体的内部表面延伸至具有该腔体的叶片分段的外部表面。孔可以是圆形的孔。可替代地，孔可具有允许其收缩的椭圆形状，因而允许该腔体的收缩。甚至可能在该叶片分段内设置唯一一个单孔。作为进一步的替代方案，材料的中断可被形成为至少一个部分的狭缝(8111:),其从该腔体的内部表面延伸，朝向具有该腔体的叶片分段的外周，其中该狭缝在到达该腔体的外部表面之前终止。上面所述的各种材料中断形式可被适当地组口 0
[0018]根据本发明的实施例，该腔体能够膨胀至具有所述至少一个狭缝(该狭缝被打开)的膨胀位置并且能够收缩至具有所述至少一个狭缝(该狭缝被关闭)的收缩位置。如上所述，该至少一个狭缝的尺寸可被预先定义，以便设置叶片分段(即它们的接合端部)具有用于使该突起易插入该腔体内以及用于将该腔体引到收缩位置的所需的性能，其中将该腔体引到收缩位置用于使一个所述叶片分段的突起接合至另一个所述叶片分段的所述腔体。
[0019]根据本发明的实施例，所述突起的横截面形状和所述腔体的横截面形状是非圆形的。所述腔体和所述突起的横截面形状作为非圆形横截面形状的设置提供了一种锁定，从而防止一个叶片分段在接合操作中或在组装完成后相对于其他叶片分段旋转或倾斜。
[0020]根据本发明的实施例，内部接合装置被设置在所述腔体的内部表面内，以及外部接合装置被设置在所述突起的外部表面内，其中当所述腔体处于收缩位置时，所述内部接合装置和所述外部接合装置被彼此锁定。
[0021]根据本实施例，一种特定的锁定状态是能够通过设置这种接合装置在所述腔体的内部表面和所述突起的外部表面内实现。该接合装置被设置使得内部接合装置和外部接合装置之间产生一种接合，以在用于形成完整叶片的组装被完成之后防止该叶片分段相对运动。该接合装置可包括单个或多个元件，诸如在突起的外部表面和/或该腔体的内部表面上的突出的元件和丨或凹部。
[0022]根据本发明的实施例，当该腔体处于膨胀位置时，该突起能够插入至该腔体内；而当所述腔体处于收缩位置时，插入腔体的突起被锁定在腔体内。
[0023]具有该腔体的接合端部提供特定的优势(其中该腔体具有使该腔体能够实膨胀或收缩的特定属性),其中该特定的优势是在突起的外部表面和该腔体的内部表面上的接合装置可通过使腔体定位至收缩位置被带入有效接合。根据本实施例，特定的优势就是，一种锁定状态能够在叶片分段之间实现，同时在接合叶片分段的过程中，突起容易插入至该腔体内是可能的。
[0024]根据本发明的实施例，所述内部和外部接合装置被形成为处于所述腔体内部表面的内部锯齿和处于所述突起的外部表面的外部锯齿，该锯齿被定向为基本上垂直于各自的叶片分段的纵向方向。锯齿可容易地形成在突起的外部表面或该腔体的内部表面上，并能承受高载荷，特别是在叶片的纵向方向上；当转动时，具有这种叶片的风力涡轮机的操作安全性是重要的。根据本发明的实施例，当所述腔体处于收缩位置时，所述内部锯齿与所述外部锯齿被布置成提供所述突起和所述腔体的锁定接合。
[0025]根据本实施例，锁定接合是通过将腔体引至收缩位置内实现的。因为该腔体是在叶片内的收缩位置(根据本发明，叶片通过叶片组件形成)，由于这种布置的固有强度，一种改进的操作安全由该突起和该腔体之间的锁定接合提供。
[0026]锯齿被定向为基本上垂直于各自的叶片分段的纵向方向，这不是必要的。锯齿可倾斜，只要锁定接合被实现，并且组装时，在叶片的纵向方向上的作用力可在叶片分段之间被传送。
[0027]根据本发明的实施例，两个狭缝被设置在具有所述腔体的所述叶片分段的所述接合端部内，其中，所述两个狭缝被设置在所述腔体的相对侧处。在接合端部内设置两个狭缝，这提供了一种接合结构，其进一步简化了连接操作，因为将该腔体从膨胀位置带至收缩位置的操作更简单以及具有较高的精度。此外，具有该腔体的叶片分段的材料较少受将该腔体从膨胀位置带至收缩位置的影响。
[0028]根据本发明的实施例，当所述突起被插入所述腔体内以及所述腔体在收缩位置时，至少一个预定的流动路径在所述突起的外部表面和所述腔体的内部表面之间的边界内被形成。
[0029]根据本发明的实施例，多个流动路径被形成，其相对于彼此是平行的和/或分支
[0030]根据本发明的实施例，所述流动路径是锯齿形的或弯曲形状的。
[0031]根据本发明的实施例，所述流动路径具有用于引入树脂(特别是热固性树脂)，以便沿着所述流动路径流动的入口以及作为溢出用于排出排水树脂(办七!！的出口。
[0032]包括至少一个预定的流动路径的上述概念可在被组装时，应用于进一步提高叶片组件的强度和操作的安全性，其中该至少一个预定的流动路径在所述突起的外部表面和所述腔体的内部表面之间的边界内被形成。尤其是，引入树脂到流动路径内是可能的，其中流动路径以预定的形状(如锯齿形或弯曲形状)设置在预定位置处，以提供该叶片分段之间的最佳接合(尤其是，该突起的外部表面和该腔体的内部表面之间流动路径也可被延伸至叶片分段边界区域的其他区域，例如该突起的端部表面与该空腔的底部表面和/或在各自的叶片分段的端部的轴向表面，其通过使所述叶片分段接合而可被引入接触。
[0033]设置作为溢出用于排出排水树脂(办七!！ 1*68110的出口是有利的，这是由于用树脂填充流动路径的过程可通过从出口监测溢出的树脂被监测或确认。由于该流动路径可在入口与出口之间形成单一导管，该流动路径的完全填充可通过从出口监测树脂的流出而被确认。然而，设置多个流动路径是可能的，其中多个流动路径是平行的或可被形成为具有多于一个入口或出口的分支路径。
[0034]根据本发明的实施例，通过使所述突起插入所述腔体(其中所述腔体在膨胀位置)内，通过关闭所述至少一个狭缝而收缩所述腔体，并引入一定量的填满所述流动路径的树脂至所述入口内，以及固化，优选热固化所述树脂，叶片组件能够接合形成叶片。
[0035]上述概念提供了由包括至少两个叶片分段的叶片组件形成的叶片，其中该叶片不需要轴向或纵向按压操作，即将突起按压入腔体内，以便在至少两个叶片分段之间形成紧固的接合。相反，其中一个叶片分段的突起可容易地被引入至另一个叶片分段的腔体内(不需要被施加高的纵向压力),而在同一时间，在两个叶片分段之间的刚性和强力接合可被实现，通过使该腔体引入至收缩位置，从而使该腔体的内部表面的形状被引到该突起的外部表面的形状。引入一定量的填满所述流动路径的树脂至所述入口内，并且固化该树脂，除了提供该突起的外部表面和该腔体的内部表面上的接合装置之间的可选接合，这还提供了所述叶片分段之间的永久接合。
[0036]根据本发明的实施例，除了所述腔体，一个或多个附加腔体被设置在相同的接合端部，并且除了所述突起，一个或多个附加突起被设置在相同的接合端部，其中腔体的数量与突起的数量相对应。突起和腔体被隔开，并能防止接合时叶片分段相对于彼此倾斜或旋转。
[0037]根据本发明的实施例，腔体和突起可具有椭圆形式。
[0038]一种用于从至少上面指出的组件中安装风力涡轮机转子的叶片的方法，包括以下步骤: -保持所述腔体在膨胀位置；
-使所述突起纵向插入所述腔体内；
-将所述腔体引到收缩位置；以及 -施加保持所述腔体在收缩位置的步骤。
[0039]上述方法优选适用于上面讨论的叶片组件，并提供作为叶片组件的类似的优点和效果。
[0040]根据本发明的实施例，将所述腔体引到收缩位置的步骤包括按压具有所述腔体的所述叶片分段的所述外部表面。
[0041]根据本实施例，该腔体处在膨胀位置，同时没有力或压力被施加至具有该腔体的叶片分段的外部表面，而通过施加力或压力至具有所述腔体的叶片分段的外部表面，该腔体可被带至收缩位置。也就是说，具有该腔体的叶片分段将可在施工现场获得(其中所述腔体处于膨胀位置),使得其它叶片分段的突起可容易地插入至该腔体内。在此之后，具有该腔体的叶片分段的外部表面被按压，以便该腔体被引到该收缩位置。
[0042]根据本发明的实施例，保持所述腔体在收缩位置的步骤包括:通过供给或按压所述树脂至所述突起和所述腔体之间的区域内和/或至所述材料中断的区域内，施加树脂。
[0043]由于用于制造叶片以及本叶片分段的材料可被设置，使得其呈现出特定的弹性，该腔体的收缩位置必须被保持，即使释放压力至具有腔体的叶片分段的外部表面后。这是通过供给或按压树脂、至少进入突起和所述腔体之间的区域和/或进入该材料的所述中断区域(如所述至少一个狭缝)而实现。树脂可被固化并达到粘附接合，以保持该腔体的收缩位置。特别是，该收缩位置是固化树脂之后的永久状态。此外，固化后，树脂在叶片分段之间产生刚性和强力接合。
[0044]根据本发明的实施例，该方法还包括当按压所述树脂时监测参数的步骤，所述参数包括施加树脂的量、所述树脂的温度，以及所述树脂的压力。
[0045]由于接合叶片分段至彼此的单一程序的具体知识，监测特定参数优化了接合的过程并提供增强的安全性。此外，该被监测的参数可被控制至最佳值，其中该最佳值增加了叶片分段的接合的强度和质量。
[0046]根据本发明的实施例，该方法还包括监测所述树脂的溢出和控制施加树脂的量和/或基于监测的溢出的量确认足够的施加树脂的量。
[0047]根据本实施例，监测的树脂的量被供给至所述突起和所述腔体之间的区域，并且区域(例如流动路径)的完整填充可通过监测的溢出的量而被确认，其中监测的溢出的量基于施加的或供给的树脂的量而被估算。此外，本实施例提供了揭露不当操作的选项，例如由于从该叶片分段的损坏位置的不期望的树脂泄漏。
[0048]根据本发明的实施例，该方法包括固化所述树脂的步骤，从而接合所述至少两个叶片分段至彼此。
[0049]根据本发明的实施例，固化所述树脂的步骤包括通过施加热量至该树脂，热固化所述树脂。树脂提高了叶片分段之间的接合。使用热固性树脂进一步增加了叶片分段的接合的强度。
[0050]根据本发明的实施例，提供一种叶片，该叶片是由如上所述的叶片组件组装或如上面所述的方法组装的。此外，该叶片可用于形成风力涡轮机转子，反过来风力涡轮机转子可被用于风力涡轮机装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1示出了由叶片组件形成的叶片。
[0052]图2示出了根据第一实施例的接合前的叶片分段的接合端部。
[0053]图3示出了根据第二实施例的接合前的叶片分段的接合端部。
[0054]图如-似示出了根据第三实施例的接合前的叶片分段的接合端部的各种视图。
[0055]图53-5(1示出了根据第四实施例的接合前的叶片分段的接合端部的各种视图。
[0056]图63-66示出了根据第五实施例的接合前的叶片分段的接合端部的各种视图。
[0057]图7示出了根据第六实施例的接合前的叶片分段的接合端部。
【具体实施方式】
[0058]在下文中，本发明的实施例基于附图被解释说明。应当指出，该附图示出如下所述的具体实施例和进一步的替代变型，在描述中被指定的进一步的替代变型至少一半没有被示出。
[0059]实施例一
图1示出了处于组装状态的本发明的风力涡轮机转子的叶片。如图1所示，叶片由两个叶片分段1、2形成，其中一个叶片分段1被形成为将被安装至风力涡轮机转子(未示出)的轮毂的根部叶片分段1，另一个叶片分段2作为顶部叶片分段2而被直接安装至根部叶片分段1。从图中可得到，顶部叶片分段2形成完整叶片的显著部分。然而，以相对于完整叶片的任何比例形成顶部叶片分段2是可能的，只要本发明的概念被实现。
[0060]根据现有技术，在图1中所示的组装的叶片的外观不会与将被安装至风力涡轮机转子的轮毂处的叶片不同，而接合所述叶片分段1、2至彼此的结构形成本发明的基本概念。
[0061]图2示出了本发明的叶片分段的接合分段。
[0062]如可从图2得到，根部叶片分段1包括处于根部叶片分段1端部的接合端部10，该接合端部10与将被安装至该叶片的一部分相对。另外，顶部叶片分段2包括被设置在顶部叶片分段2端部的接合端部20，其接合端部20与顶部叶片分段2顶端是相对的，其中在组装时顶端分段2形成叶片的顶部。
[0063]在下文中，根据图2所示的第一实施例的接合端部10、20的具体布置被解释说明。首先，顶部叶片分段2的接合端部20被解释说明。顶部叶片分段2包括设置在顶部叶片分段2的端部的突起21。该突起21从顶部叶片分段2的一部分突起，并形成横截面外观，其中该横截面外观比处于接合端部20的顶部叶片分段2的横截面外观小。该突起21形成非圆形的横截面形状，即，具有微凸的突起21的两个相对侧的接近矩形的形状。突起21包括外部表面23。在本实施例中，组装时，突起21的横截面形状基本上是恒定的或沿该突起21的纵向方向是不变的，其纵向方向大致对应于顶部叶片分段2或叶片的纵向方向。
[0064]该根部叶片分段1的接合端部10形成腔体11，该腔体11在根部叶片分段1的纵向方向延伸，其纵向方向大致对应于组装状态的根部叶片分段1或该叶片的纵向方向。该腔体11具有长的非圆形的横截面，并在纵向方向具有一定深度而延伸至该根部叶片分段1的内部，该深度至少对应于形成在顶部叶片分段2的接合端部20处的突起21的长度。
[0065]在本实施例中，从图2中可得到，根部叶片分段1的接合端部10设置有两个狭缝12^1213，该两个狭缝12^1213被形成为一种形式的材料的中断。该狭缝12^1、12^从腔体11延伸至根部叶片分段1的外部。在本实施例中，狭缝12^1213不仅从腔体11的内部延伸至根部叶片分段1的外部，而且在纵向方向从根部叶片分段1的端部延伸向与接合端部10相对的端部。此外，狭缝123和126之间的关系是这样的，从该腔体11内部到根部叶片分段1外部的延伸方向被对准，特别地，从根部叶片分段1的一侧到其相对于一个方向的另一侧形成一条直线，该方向垂直于该根部叶片分段1或组装状态的叶片的纵向方向。此外，这两个狭缝12^1213在相同的方向(即在根部叶片分段1的纵向方向)延伸至预定的位置。另外，在本实施例中，狭缝12^1213至少以与腔体11相同的长度在根部叶片分段1的纵向方向延伸。优选地，狭缝121 126的延伸超出腔体11的底部。
[0066]如图2所示，狭缝12^1213是开口的，以便使狭缝12^126分开，使得间隙通过狭缝12^1213形成。图2中所示的位置被称为腔体11的膨胀位置。也就是说，腔体11的横截面被扩大，并且该腔体11本身被稍微打开(即放大X
[0067]当没有外部负载作用于该根部叶片分段1的接合端部10时，在图2中所示的位置是存在的，其中该位置是该腔体11的膨胀位置。
[0068]于用于形成该叶片分段1、2的材料在预定的范围内是弹性的，通过狭缝121126形成的间隙通过在一个方向按压根部叶片分段1的接合端部10可被封闭，其中该方向垂直于狭缝12^1213的纵向延伸并垂直于狭缝12^1213从腔体11的内部向根部叶片分段1的外部的延伸。通过按压根部叶片分段1的接合端部10，该腔体11从图2所示的膨胀位置被带至收缩位置，其中该狭缝12^1213在该收缩位置被关闭的。
[0069]在本实施例中，当该腔体11位于收缩位置时，该腔体11的横截面形状大致对应于突起21的横截面形状，其中该收缩位置通过关闭如上所述的狭缝12^1213而实现。在下文中，用于接合该顶部叶片分段2至该根部叶片分段1的过程被说明。如上所述，该腔体11处于膨胀位置，没有外力施加至该根部叶片分段1的接合端部10的外部表面14。为了接合该顶部叶片分段2至该根部叶片分段1，该腔体11保持在膨胀位置，使得该腔体11的横截面形状比突起21的横截面形状大。
[0070]在该状态下，突起21被插入至处于膨胀位置的腔体11内。这个操作包括相对于纵向方向对准根部叶片分段1和顶部叶片分段2，使得由于该腔体11和突起21之间的尺寸关系，可以在叶片分段1、2的纵向方向没有按压叶片分段1、2至彼此的情况下，插入突起21至该腔体11内的过程可被进行。相反，突起21能够容易地插入该腔体11内。
[0071]在突起21被引入至处于膨胀位置的腔体11的情况下，根部叶片分段1和顶部叶片分段2是对齐的。在这种情况下，根部叶片分段1的接合端部10的外部表面14被按压，以关闭由狭缝12^1213形成的间隙。通过关闭由狭缝12^1213形成的间隙，该腔体11被带至如上所述的收缩位置。在该腔体11的收缩位置，该腔体11的横截面形状基本上对应于该突起21的横截面形状，使得该腔体11的内部表面被带至接触到突起21的外部表面23。
[0072]从该腔体11的内部表面13施加至该突起21的外部表面23的压力是接合力，该接合力在顶部叶片分段2和根部叶片分段1之间形成接合。
[0073]在这种情况下，即当根部叶片分段1的接合端部10的外部表面14被按压以关闭由狭缝12^ 1213形成的间隙时，具有插入的突起21的腔体11的收缩位置被保持，通过将该腔体11的内部表面13胶合至突起21的外部表面23以及通过将形成狭缝123、126的表面胶合至彼此，使得该腔体11的收缩位置被保持。
[0074]在本实施例中，在将突起21插入至该腔体11内之前，粘合剂(如树脂)被施加至待胶合的表面13、23。通过按压根部叶片分段1的接合端部10的外部表面14以及保持该状态预定的时间(该时间对于固化被施加的粘合剂是充足的),该腔体11的收缩位置的状态被保持并且该叶片分段1、2被永久地彼此接合。
[0075]根据本发明的基本概念，该突起21没有被用显著的力按压至该腔体11内部，以实现突起21的外部表面23和该腔体11的内部表面13之间的紧密接触。相反，在本实施例中，突起21的外部表面23和该腔体11的内部表面13之间的紧密接触是通过按压处于接合端部10的根部叶片分段1的外部表面14而实现，该按压是通过设置狭缝12^1213而实现，其中该狭缝123、1213从该腔体11的内部延伸至该叶片分段的外部。由于用于使突起21插入至该腔体11内的力相对于现有技术是非常小，通过组装叶片分段1、2而磨损和损坏突起21和腔体11的问题被克服。
[0076]根据第一实施例，该腔体11的收缩位置通过将该腔体11的内部表面13胶合至该突起21的外部表面23以及通过将狭缝12^1213内部的表面胶合而实现，其中该狭缝12^12?通过将该腔体11带至收缩位置而被引至接触。在突起21插入至该腔体11内之前，通过施加粘接剂或树脂至待胶合的表面13、23，根据第一实施例的胶合被实现。
[0077]根据本发明的一个变型，在将突起21引入腔体11之后，并且在施加压力至该根部叶片分段1的接合端部10的外部表面23以及从而将腔体11带至收缩位置之后(其中该压力用于闭合由狭缝12^1213形成的间隙),树脂或粘合剂被施加至待胶合的表面13、23。
[0078]在本变型中，上面讨论的第一实施例的设置是完全相同的，除了以下不同之处。其中通过按压根部叶片分段1的接合端部10，被带至彼此紧密接触的那些表面13、23设置有具有入口和出口的流动路径。特别是，突起21的外部表面23上设有形成流动路径的一部分的凹部，而该腔体11的内部表面13上设有形成流动路径的另一部分的凹部。该突起21的外部表面23内的凹部和形成在该腔体11的内部表面13内的凹部之间的位置关系是这样的，该流动路径是由这两个凹部形成，其中当该腔体11处于收缩位置时，该流动路径被设置在突起21的外部表面23和该腔体11的内部表面之间的边界区域内。
[0079]此外，入口以相同的方式形成在狭缝123、1213中的一个的区域内，其中当突起21被插入该腔体11内时，以相同的方式，入口被连接至已形成的流动路径的一端。另外，以之前所讨论的相同的方式，出口被设置在狭缝12^1213中的一个的区域内，并连接至流动路径的另一端，使得粘合剂(如树脂或类似物)可被引入至该入口、沿着流动路径被供给，并在出口处被排出以确认填充至流动路径的完整性。综上所述，根据本变型，该突起21被插入至该腔体11内，并且相对于如以上所讨论的实施例，压力被施加至根部叶片分段1的接合端部10，以便使该腔体被带至收缩位置。通过这样做，流动路径被形成在突起21的外部表面23和该腔体11的内部表面13之间的边界处，以及被形成在狭缝123、126的表面里。该流动路径通过粘合剂(如能够固化的树脂)被填充，并且该腔体11的收缩位置被保持了一段预定的时间。这个预定的时间是与固化填充至流动路径内的粘合剂所需的时间相关。
[0080]固化粘合剂或树脂之后，根部叶片分段1和顶部叶片分段2之间的接合被制成永久性的。
[0081]实施例二
基于图3所示的第二实施例被解释说明。
[0082]图2所示的第二实施例的设置基本上与第一实施例的设置是相同的，除了以下不同之处。
[0083]该腔体11的内部表面和突起21的外部表面23被设置有如下所述的接合装置15、25。该腔体11的内部表面设置有内部接合装置15，如图3所示，该内部接合装置15被形成为在该腔体11的内部表面13内的锯齿。突起21的外部表面23被设置有外部接合装置25，其中在本实施例中该外部接合装置25被形成为锯齿。突起21的外部表面23上的锯齿以及腔体11的内部表面13内的锯齿被形成，使得一种锁定接合通过使突起21插入至该腔体1内部且将该腔体11带至收缩位置而被实现。也就是说，通过将该腔体11带至收缩位置，如上述所讨论的，该腔体11的内部表面13被带至紧密接触该突起21的外部表面23。通过在这些表面上设置锯齿，一种锁定接合被设置为分别彼此接合的锯齿。
[0084]该锯齿可被形成为在表面内相配合的凹槽和翼片，其通过将该腔体11带至收缩位置而彼此接合。
[0085]本实施例的具体优点说明如下。
[0086]根据本发明，因为该腔体11显示出膨胀位置和收缩位置，在该腔体11的内部表面13和/或突起21的外部表面23上设置接合装置15是可能的，因为这种接合装置25 —般从待被接合的元件的表面偏离。也就是，被形成在该腔体11的内部表面13和该突起21的外部表面23内的接合装置15、25可作为部分或区域而被形成，其中该部分从该表面突出，该区域形成可被带至彼此接合的凹部。因此，设置具有处于该膨胀位置和被收缩至该收缩位置的特定属性的该腔体11，使获得基于这种元件的锁定接合设置，其中该元件从待被配合的表面13、23处偏离。
[0087]第二实施例的将该顶部叶片分段2接合至该根部叶片分段1的下面过程与第一实施例里是相同的。应注意的是，第一个实施例的有关流动路径的设置的变型也适用于第二实施例。
[0088]实施例三
第三个实施例是基于图43-4(1的图示被解释说明。图如示出了具有附加突起2匕的顶部叶片分段2，其中除了第一实施例的突起21，该附加突起2匕被设置。图仙示出了第三实施例的顶部叶片分段2的接合端部20的细节，同时图如示出了第三实施例的顶部叶片分段2的三维示意图以及图4(1示出了第三实施例的顶部叶片分段2的横截面示意图。在本实施例中，对应的根部叶片分段1具有对应于突起21、2匕的两个腔体。
[0089]根据本实施例，接合部的强度被提高以及叶片分段1、2相对于彼此的倾斜或旋转可被防止。在图示的实施例中，突起可为圆形。然而，任何其它形状是在范围内的。
[0090]实施例四
基于图53-5(1的图示第四实施例被解释说明。图53示出了具有附加的突起2匕和216的顶部叶片分段2的仰视图，其中除了第一实施例的突起21，附加的突起2匕和216被设置。图紐示出了图如所示的顶部叶片分段2的侧视图。图50示出了图如的顶部叶片分段2的三维图以及图5(1是图53的顶部叶片分段2的横截面示意图。在本实施例中，对应的根部叶片分段1具有对应于突起21、2匕、2113的三个腔体。
[0091]根据本实施例中，接合部的强度被进一步提高，并且叶片分段1、2相对于彼此的倾斜或旋转能够可靠地被阻止。在图示的实施例中，突起21、213、216可以是圆形的。然而，任何其它形状均在范围内。
[0092]实施例五
基于图6^1-66的图示第五实施例被解释说明。图63示出了具有椭圆形突起21的顶部叶片分段2的仰视图。图66是图63的顶部叶片分段2的细节图示。图60是图63的顶部叶片分段2的三维图。图6(1是图如的顶部叶片分段2的侧视图以及图66是图如的顶部叶片分段2的横截面图。未在该图中示出的腔体11具有相同的椭圆形状。在具体应用至叶片内，这种形状提供了强力接合和最佳的空间利用度，其中该叶片是由于所需的空气动力特性而具有平坦轮廓的元件。也就是说，该突起21与该腔体11的横截面面积是适用于叶片分段1、2的平坦轮廓。
[0093]实施例6
第六实施例根据图7的图示被解释说明。在本图示中，根部叶片分段1具有腔体11，该腔体11具有细长的横截面。顶部叶片分段2具有突起21，该突起21在腔体11的收缩位置具有对应形状的横截面(如下面所解释的\
[0094]本实施例和第一至第五实施例的主要区别是，在本实施例中未设置狭缝123、126或材料的中断。本实施例是这样设置的，具有腔体11的叶片分段1的接合端部10由允许变形到一定程度的材料形成。在本实施例中，该属性被应用，通过按压在接合端部10的区域内的根部叶片分段1的外部表面14，而不设置狭缝121128或材料的中断，以使腔体11的收缩能够实现。
[0095]根据本实施例，该腔体11的形状优选是这样的，该腔体11的收缩能够实现。具体地说，该形状相对于该腔体11的横截面可被拉长。因此，该腔体11可通过在接合端部10的区域内按压根部叶片分段1的接合端部10而被压平，特别是向细长的腔体11的长边按压。然而，这不是限制性的，并且在不同的位置按压也是可能的，只要通过这种按压该腔体11的横截面面积被减小。
[0096]上述第一至第五实施例中说明的接合的步骤可完全适用于这个设置，其中该设置没有狭缝121128或材料的中断。另外，可以以在前面的实施例内的相同方式来执行引入树脂，除了该入口和出口与狭缝121126没有相互关联。因此，在本实施例中，用于此目的指定的开口被设置在根部叶片分段1的接合端部10内。
[0097]内部和外部接合装置15、25可如在前面的实施例里设置的、以相同的方式被分别地设置，其中该内部和外部接合装置15、25分别被设置在突起21的外部表面23和腔体11的内部表面13内。
[0098]第六实施例使得基于与该叶片分段1的材料相关的属性的腔体11的收缩能够实现。该腔体11的形状提供一种与该材料相关的属性合作的有利属性，其中该腔体11的形状在该实施例中是细长的。
[0099]上述第六实施例可与如适用于说明第一到第五实施例的概念相结合。
[0100]变形
在下文中，实施例的变形被解释说明。
[0101]在上述实施例中，当没有载荷被施加至具有该腔体的叶片分段的接合端部时，该腔体的膨胀位置是存在的。然而，设置中间状态以及通过将突起引入至腔体内使腔体膨胀至膨胀位置是可能的，其中当没有载荷被施加时，该腔体的位置处于中间位置。设置接合装置是可能的，使得在将突起引入腔体的过程中，该突起上的接合装置被带至接触该腔体的内部表面上的那些接合装置。因此，棘轮效应可被实现，使得通过将突起引入至该腔体内一种预组装状态被实现，其提供了初步的组件，该初步的组件包括可拆卸地连接的叶片分段。
[0102]在本实施例的情况下，该腔体可被形成，使得在非收缩位置，处于叶片分段的端部的腔体的横截面比处于该腔体的底部或地面的叶片分段的端部略大。也就是说，实施例如图7中所示的该腔体略呈具有大约1°的锥形角度的锥形。在这种情况下，该突起可形成圆柱状，特别是具有恒定的横截面形状，同时当在收缩位置时，该腔体的内部表面形成圆柱形状，其最终与突起的外部表面重合。
[0103]通过按压如上所述的这种初步的组件，该叶片分段被永久地彼此接合。
[0104]此外，当没有载荷被施加时，在收缩状态下设置具有该腔体的叶片分段是可能的。通过施加相应的作用力，该腔体可被打开至该膨胀位置。这种动作之后，如在前面的实施例所述，该突起可被引入至该腔体内，以及该永久接合可被实现。
[0105]如上所述，该材料的中断可被形成为如图所示的至少一个狭缝。在变形中，其未在附图中示出，材料的中断可在叶片分段位内由非线性狭缝形成，譬如锯齿形切口或曲折形切口，该叶片分段在相对于叶片分段的纵向方向上具有所述腔体。由孔的阵列形成材料的中断是可能的(其未在图中示出),其中该孔从该腔体的内部表面延伸至具有该腔体的叶片分段的外部表面。孔可以是圆形的孔。可替代地，孔可具有允许其收缩的椭圆形状，因而导致该腔体的收缩。甚至可能在该叶片分段内设置唯一一个单孔。作为进一步的替代方案(其未在图中示出),材料的中断可作为至少一个部分的狭缝被形成，其从该腔体的内部表面延伸至朝向具有该腔体的叶片分段的外周，其中该狭缝在到达该腔体的外部表面之前终止。上述的变形可被适当地组合。
[0106]狭缝的的数量可以是一个或两个。特别地，只要上述的效果被实现，狭缝的数量没有被限制。
[0107]在变形中，两个叶片分段均包括至少一个腔体和至少一个突起，使得该组件包括至少两个突起以及至少相应地被配合的腔体。
[0108]在进一步的变形中，该叶片分段的配合表面被形成为相对于在图7中示意性示出的纵向方向倾斜，其中该叶片分段的配合表面在接合的过程中被引入在纵向方向上接触。
[0109]在实施例中，叶片组件被作为具有两个叶片分段解释说明，即根部叶片分段和顶部叶片分段。这仅仅是一个例子。该实施例可被修改，例如该叶片组件包括两个以上叶片分段
，如三个叶片分段。根据本发明的概念，两个叶片分段如在申请中定义的是能够接合的，并在这种情况下两个以上的叶片分段存在于叶片组件内，该概念适用于在叶片组件内存在三个或更多个叶片分段。
[0110]此外，该实施例在根部叶片分段和顶部叶片分段的示意图内被解释说明。这不是限制性的。相反，当本发明的概念被实现时，根部叶片分段和顶部叶片分段可被互换。
[0111]如上所述，材料的中断(如狭缝)对于本发明不是必不可少的。相反，在本发明的上下文中的收缩性用于实现如上所述的优点是必需的，其中基于与该叶片分段的材料相关的属性上和/或基于与叶片分段的形状或形式相关的属性上该收缩性可被实现。
【权利要求】
1.一种用于风力涡轮机转子的叶片组件，所述叶片组件包括至少两个叶片分段(I, 2)，所述至少两个叶片分段(1，2)在相应的接合端部(10，20)能够纵向接合而用于形成叶片；其中一个所述叶片分段(I)在其接合端部(10)具有至少一个腔体(11)，以及另一个所述叶片分段(2 )在其接合端部(20 )具有至少一个突起(21)，其中，所述腔体(11)能够在一个方向上收缩至收缩位置，所述方向基本上垂直于叶片的纵向方向。
2.根据权利要求1所述的叶片组件，其中所述腔体(11)的横截面在所述收缩位置比在膨胀位置小。
3.根据权利要求1或2所述的叶片组件，其中具有所述腔体(11)的所述叶片分段(I)的材料至少在所述接合端部(10)处是能够变形的。
4.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中材料的至少一个中断被形成，该中断从所述至少一个腔体(11)的内部表面(13 )延伸至具有所述至少一个腔体(11)的所述叶片分段(I)的外部表面(14)。
5.根据权利要求4所述的叶片组件，其中所述材料的至少一个中断在所述叶片分段(I)的纵向方向的接合端部(10)处从所述叶片分段(I)的端部延伸。
6.根据权利要求4或5所述的叶片组件，其中所述材料的至少一个中断被形成为至少一个狭缝(12a; 12b)。
7.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中所述突起(21)能够插入至所述腔体(II)内用于接合所述至少两个叶片分段(1，2)。
8.根据权利要求6或7所述的叶片组件，其中所述腔体(11)能够膨胀至具有被打开的所述至少一个狭缝(12a ;12b)的所述膨胀位置，并且能够收缩至具有被关闭的所述至少一个狭缝(12a ；12b)的所述收缩位置。
9.根据权利要求8所述的叶片组件，其中当处于所述收缩位置时，所述突起(21)的横截面形状基本上与所述腔体(11)的横截面形状相匹配。
10.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中所述至少一个突起(21)的所述横截面形状和所述腔体(11)的所述横截面形状为非圆形的。
11.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中内部接合装置(15)被设置在所述腔体(11)的内部表面(13)内，以及外部接合装置(25)被设置在所述突起(21)的外部表面(23 )内，其中当所述腔体(11)处于所述收缩位置时，所述内部接合装置(15)和所述外部接合装置(25)被彼此锁定。
12.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中当所述腔体(11)处于膨胀位置时，所述突起(21)能够插入至所述腔体(11)内；而当所述腔体(11)处于收缩位置时，插入所述腔体(11)的所述突起(21)被锁定在所述腔体(11)内。
13.根据权利要求11或12所述的叶片组件，其中所述内部和外部接合装置(15，25)被形成为处于所述腔体(11)的内部表面(13)的内部锯齿(15)和处于所述突起(21)的外部表面(23)的外部锯齿(25);其中所述锯齿(15，25)至少部分定向为基本上垂直于各自的叶片分段(1，2)的纵向方向。
14.根据权利要求11至13之一所述的叶片组件，其中当所述腔体(11)处于收缩位置时，所述内部锯齿(15)与所述外部锯齿(25 )被布置成在所述腔体(11)内提供所述突起(21)的锁定接合。
15.根据权利要求6至14之一所述的叶片组件，其中两个狭缝(12a，12b)被设置在具有所述腔体(11)的所述叶片分段(I)的所述接合端部(10)内，其中所述两个狭缝(12a，12b)被设置在所述腔体(11)的相对侧处。
16.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中当所述突起(21)被插入所述腔体(11)内以及所述腔体(11)在收缩位置时，至少一个预定的流动路径在所述突起(21)的外部表面(23)和所述腔体(11)的内部表面(13)之间的边界内被形成。
17.根据权利要求16所述的叶片组件，其中所述至少一个流动路径是锯齿形的或弯曲形状的。
18.根据权利要求16或17所述的叶片组件，其中所述至少一个流动路径具有用于引入树脂，特别是热固性树脂，以便沿着所述流动路径流动的至少一个入口以及作为溢出用于排出排水树脂的至少一个出口。
19.根据权利要求16至18之一所述的叶片组件，其中多个流动路径被设置，其中多个流动路径相对于彼此是平行的和/或分支的。
20.根据权利要求16至19之一所述的叶片组件，其中通过使所述突起(21)插入处于膨胀位置的所述腔体(11)内，通过按压所述叶片分段而收缩所述腔体(11)，并引入一定量的填满所述流动路径的树脂至所述流动路径内，以及固化，优选热固化所述树脂，所述叶片组件能够接合形成叶片。
21.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中所述腔体(11)在接合所述至少两个叶片分段(1，2 )之前处于膨胀位置，并且其中通过施加预定的压力至具有所述腔体(11)的叶片分段(I)的外部表面(14)，所述腔体能够被迫使至收缩位置。
22.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中除了所述腔体(11)，一个或多个附加腔体(11a，Ilb)被设置在相同的接合端部；并且其中除了所述突起，一个或多个附加突起(21a，21b)被设置在相同的接合端部，其中腔体的数量与突起的数量相对应。
23.根据前面权利要求之一所述的叶片组件，其中除了所述腔体(11)，一个或多个突起被设置在相同的接合端部；并且其中除了所述突起，一个或多个腔体被设置在相同的接合端部，其中腔体的数量与突起的数量相对应。
24.一种用于从至少根据权利要求1至23之一的组件中制造用于风力涡轮机转子的叶片的方法，包括以下步骤: -保持所述至少一个腔体(11)在膨胀位置或非收缩位置； -使所述至少一个突起(21)纵向插入所述至少一个腔体(11)内； -将所述至少一个腔体(11)引到收缩位置； -施加保持所述至少一个腔体(11)在收缩位置的步骤。
25.根据权利要求24所述的方法，其中将所述腔体(11)引到收缩位置的步骤包括按压具有所述腔体(11)的所述叶片分段(I)的所述外部表面(14)。
26.根据权利要求24或25所述的方法，其中保持所述腔体在收缩位置的步骤包括通过按压所述树脂至所述突起(21 )和所述腔体(11)之间的区域内和/或至所述材料中断的区域内，施加树脂。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括当按压所述树脂时监测参数的步骤，所述参数包括施加树脂的量、所述树脂的温度，以及所述树脂的压力。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括监测所述树脂的溢出和控制施加树脂的量和/或基于监测的溢出的量确认足够的施加树脂的量。
29.根据权利要求26至28之一所述的方法，包括固化所述树脂，以及从而固定所述至少两个叶片分段(1，2)至彼此。
30.根据权利要求29所述的方法，其中固化所述树脂的步骤包括通过施加热量至所述树脂，热固化所述树脂。
31.通过根据权利要求1至23之一的叶片组件或根据权利要求24至30之一的方法所制造的一种具有预定轮廓的用于风力涡轮机转子的叶片。
32.一种具有、用于驱动风力涡轮机的发电机的、轮毂的风力涡轮机转子，该风力涡轮机转子具有根据权利要求31的至少一个叶片。
33.一种具有发电机的风力涡轮机，其中所述发电机通过根据权利要求32的风力涡轮机转子能够被驱动。
【文档编号】F03D1/06GK104508295SQ201380040524
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】不公告发明人 申请人:尤文能量有限责任公司