三重混合风力涡轮机叶片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三重混合(tribrid)风力涡轮机叶片，或由三个分离的构件形成的风力涡轮机叶片。。
【背景技术】
[0002]大体上，对风力涡轮机叶片制造存在三个分离的工业标准途径(approach)。
[0003]第一途径涉及在一个或多个叶片模具中制造风力涡轮机叶片壳，其中承载负载的(load-bearing)层压部结合到叶片壳中。壳连结在一起来形成叶片结构，其中一个或多个抗剪腹板(shear web)位于连结壳内部，以防止屈曲和解决剪切负载。此途径受到许多不同叶片制造商的欢迎，包括丹麦的LM Wind Power A/S。
[0004]承载负载的壳途径提供了相对简单且证实的方法来用于叶片壳的构建，但其可需要执行相对复杂的连结操作来将所述壳连接在一起。此外，必须执行详细的连结后调查和检查，以确保在制造过程期间在叶片结构中并未已出现缺陷。
[0005]第二途径提供了内部承载负载的翼梁盒(spar box)或梁(girder)的构造，其大致沿叶片的长度延伸。非承载负载的空气动力整流罩(fairing)或壳附接到翼梁盒的外部上，以提供叶片的翼型轮廓。此途径由若干叶片制造商采用，最显著的是丹麦的VestasWind Systems A/S。
[0006]尽管承载负载的翼梁途径可在操作期间吸收风力涡轮机叶片的大量弯曲力时提供较高性能，但其需要所述空气动力整流罩至翼梁盒外部的相对复杂且耗时的附接。
[0007]第三途径为一体成型或一次射出成型的程序，其中单件风力涡轮机叶片在闭合过程中使用闭合的外模具和扩张的内模具来制造。此途径由丹麦的Bonus Energy A/S设计。
[0008]一次射出途径导致叶片具有相对强的一体成型的结构，而没有胶接接头。然而，一体的模具呈现了相当高要求的制造过程，包括经由相对窄的叶片根部端除去相对大的内模具的挑战。
[0009]本发明的目的在于提供一种新的风力涡轮机叶片设计，其提供优于现有技术设计的优点，同时缓解了叶片设计的任何不利效果。
【发明内容】
[0010]因此，提供了一种风力涡轮机叶片，其具有根部部分、主板(mainboard)部分和末梢部分，其中:
根部部分包括至少一个大致承载负载的翼梁结构，其具有联接到所述翼梁结构上的至少一个空气动力壳；
主板部分包括承载负载的空气动力壳；以及末梢部分包括一体成型的末梢元件。
[0011]通过提供具有此类三重混合构造的风力涡轮机叶片，不同构造途径的优点可在它们提供最大的冲击和效率的叶片的那些区域中利用。相对重负担的承载负载的翼梁可用来承载在风力涡轮机叶片的根部端处经历的相当大的负载，且有效地将这些负载传递至相关联的风力涡轮机的毂。主板区段的承载负载的壳结构导致用于叶片的主要空气动力部分的最有成本效益且最简单的制造方法。一体成型的末梢部分的使用意味着可在末梢元件中没有任何粘合剂连结线的情况下提供叶片，导致了叶片末梢端处的相当大的重量节省。
[0012]优选地，所述根部部分、所述主板部分和所述末梢部分提供为组装在一起来形成所述风力涡轮机叶片的分离的构件。
[0013]将理解的是，风力涡轮机叶片包括末梢端和根部端。优选地，风力涡轮机叶片在长度上超过40米。
[0014]优选地，所述根部部分形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的总长度的大约内三分之一。备选地，所述根部部分形成风力涡轮机叶片的长度的大约内0%到25%。在附加或备选方面中，所述根部部分形成从叶片的根部端到叶片的大约最大翼弦的点的风力涡轮机叶片的部分。
[0015]优选地，所述主板部分形成叶片的总长度的大约2/3。一方面，所述主板部分形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的长度的大约中间33%到95%。在备选方面中，所述主板部分形成风力涡轮机叶片的长度的大约中间25%到95%。在附加或备选方面中，所述主板部分形成从大约叶片的最大翼弦的点到从根部端沿风力涡轮机叶片的长度的大约75%至Ij95%之间(优选大约80%到90%之间)的点的风力涡轮机叶片的部分。一方面，主板部分延伸至从根部端沿风力涡轮机叶片的长度的大约85%的点。
[0016]优选地，所述末梢部分形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的长度的大约外85%到100%，优选地90%到100%，进一步优选地95%到100%，进一步优选地97%到100%。一方面，末梢部分可包括与叶片的总长度相比相对短的长度，例如，对于具有超过50米的总长度的叶片，优选地超过60米，进一步优选地超过70米，末梢部分在长度上可为大约1米到5米，优选地2米。
[0017]在备选构造中，所述根部部分、所述主板部分和所述末梢部分各自形成风力涡轮机叶片的长度的大约1/3。通过提供大致类似长度的各个区段，因此用于叶片部分的运输的要求可简化和/或标准化。在一个实施例中，所述根部部分、所述主板部分和所述末梢部分各自包括超过50米长的叶片部分，以形成在总长度上超过150米的风力涡轮机叶片。然而，将理解的是，叶片部分可以以任何适合的长度比来提供。
[0018]将理解的是，优选地，所述根部部分和所述主板部分(和/或所述主板部分和所述末梢部分)可使用任何适合的机构来联结，例如，粘合剂连结、螺接、铆接、卡扣配合联接等。
[0019]另一方面，叶片包括插入所述根部部分与所述主板部分，和/或所述主板部分与所述末梢部分之间的内部中的至少一个分离的联结部件，其中所述至少一个分离的联结部件提供了叶片部分之间的连结表面。适合的粘合剂可施加在至少一个分离的联结部件的区段与叶片部分之间，以提供相邻叶片部分之间的改善的连结和/或承载负载效果。在优选方面中，所述至少一个分离的联结部件包括腹板部件，其布置成在叶片部分的相对表面之间延伸，例如，抗剪腹板。此类腹板部件可提供为I形腹板、C形腹板、翼梁盒部件或任何适合的构造。
[0020]在一个实施例中，风力涡轮机叶片包括至少一个联接部件，其中所述联接部件布置成将所述根部部分连接到所述主板部分上，且/或将所述主板部分连接到所述末梢部分上。
[0021]在本发明的优选实施例中，叶片的部分使用粘合剂或连结树脂来联结，而不需要分离的联结或联接部件。
[0022]将理解的是，所述至少一个联接部件可提供为分离的联接件或安装套环，或至少一个联接部件可与根部部分、主板部分和末梢部分中的至少一个的端部一体地成型。还将理解的是，至少一个联接部件可呈现空气动力横截面轮廓。另外地或备选地，至少一个空气动力壳或整流罩可围绕至少一个联接部件提供，以在风力涡轮机叶片的两个部分之间的接头处呈现适合的空气动力轮廓。在备选方面中，至少一个联接部件可提供为位于至少一个叶片部分的内部中的联接凸缘。
[0023]一方面，所述主板部分包括位于所述主板部分的外端处的连接区段，其中所述连接区段定形为与所述末梢部分的第一端联接。
[0024]优选地，所述连接区段的外表面有倒角，其中所述末梢部分的第一端围绕所述连接区段的外部适配。
[0025]备选地，所述连接区段的内表面有倒角，其中所述末梢部分的第一端收纳在所述连接区段的内部之内。
[0026]将理解的是，所述末梢部分的第一端可有倒角，以与所述主板部分的连接区段联接，其中所述末梢部分的第一端的内表面或外表面有倒角，以提供与所述连接区段的相应外表面或内表面的适当匹配表面。
[0027]将理解的是，末梢部分使用任何适合的连接机构装固到主板部分的连接区段上，例如，粘合剂连结、螺接、铆接等。还将理解的是，主板区段的连接区段可定形成使得联接区段的横截面轮廓可向内或向外成锥形，以提供适合的联接区域来将所述末梢部分的所述第一端收纳在所述连接区段的内部，或围绕所述连接区段的外部收纳。附加地将理解的是，可使用任何适合的接