[发明专利]风轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及风轮机叶片和用于风轮机叶片的制造方法。

背景技术

目前用于制造风轮机叶片的方法是将每个叶片生产成两个半部壳 体及桁梁，或者生产成具有一体式桁梁盖和抗剪腹板的两个半部壳体。 在这两种情形下，这两个半部壳体沿其前边缘和后边缘被粘合到一起 形成完整的叶片。

叶片通常是利用树脂灌注或预浸渍技术由纤维强化塑料制成。在 这两种情况下，叶片通过大量劳动和极其密集的设备来生产，然后被 运至风轮机或风力发电厂所在地。

当前方法的缺点主要与大小有关，风轮机叶片通常40m长或更 长。随着叶片尺寸增加，相关成本和出现制造缺陷的几率也增加，因 为众人皆知高质量的大型部件是难以制造的。此外，为了抵偿缺陷几 率，叶片被高于工程要求地设计，从而导致更大的相关叶片质量。这 继而导致更高的涡轮机负载、安装和材料成本。

在使用中，相比于小型叶片，更大的叶片更受欢迎，因为它们绘 出更大的包络线，因此捕获更大比例的有效风能。这意味着获得相同 的发电能力需要更少的风轮机。

尽管存在上述事实，然而叶片越大，则运输它们愈发困难和昂贵。 这种情况因很多风轮机都被设在道路不能到达的丘陵区域这一事实而 得到恶化。有时，将叶片切割成两个半部来降低要运输的结构的整体 长度，并且稍后在风轮机所在地进行现场连接。然而，这并不是一个 令人满意的解决方案，因为在实施时涉及要将结构上完好且昂贵的部 件切割成两个半部。

已经提出了很多种方法来解决这个问题。

EP 1 584 817和WO 2006/002621公开了被分成两个或多个模块 的风轮机叶片。每个模块均具有箱形截面形式的强化结构。许多突起 从梁的端部突出，并且被设计成与相邻模块上的对应突起相配合。

WO 03/087572也与本发明有关，其公开了一种不具有模块式构造 的风轮机叶片。它公开了一种具有叠置的两个半部的桁梁。当桁梁被 组成时，垫片被插在这两个桁梁部分之间以确保叶片的这两个部分正 确对齐。

发明内容

本发明涉及由EP 1 584 817和WO 2006/002621代表的叶片模块 式设计的改进。

在第一方面，本发明提供了一种用于风轮机叶片的桁梁，该桁梁 包括并排设置的三个或更多个梁，每根梁均具有纵向腹板，所述腹板 在两个纵向边缘上均具有凸缘。

用梁制成的桁梁是有优势的，因为这些梁可以被标准化、具有质 量保证、生产廉价以及元件便于运输，并且可以被连接起来以形成风 轮机叶片桁梁通常需要的更为复杂的形状。

这些梁中的一个或多个可以为封闭的箱形截面，因为这样提供了 额外的结构刚度。或者，这些梁中的一个或多个为开放截面梁。这是 有利的，因为它减少了桁梁中腹板的数量以及使用的材料量。还可以 使用不同类型的梁的组合来使桁梁的特性适应特定需求。

优选地，所述一个或多个开放截面梁中的至少一个为I形梁或槽 形梁，其具有更容易计算的结构特性。同样，可以使用不同类型的梁 的组合。

在优选实例中，多个梁被粘附到一起以便于组装。作为替换或补 充的，多个开放截面梁同样通过机械固定件被连接到一起以便组装。

凸缘优选包括预成型的纤维强化塑料。它们可以是预浸渍或灌注 部件，但优选是拉挤成型的。这是有利的，因为复合部件的拉挤成型 是材料利用率接近100％的工艺。与风轮机叶片制造有关的材料浪费 成本因此可以大大降低。这些部件可以是硬化或半硬化的。

优选地，这些腹板包括多轴向纤维强化塑料，其适于承受扭转负 载。或者，这些腹板可以包括拉挤成型的多轴向纤维强化塑料。

凸缘和腹板优选粘附在一起。作为替换或补充，这些凸缘和腹板 通过机械固定件连接到一起。

在优选实例中，桁梁包括沿桁梁长度以端部相接的方式设置的多 个桁梁单元。这减轻了运输具有全长的桁梁的问题和费用。优选地， 桁梁单元的长度使得它们能够轻易地利用标准的全球后勤学方案装配 好。