[发明专利]风力涡轮机叶片及制造风力涡轮机叶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括第一叶片部分和第二叶片部分，所述叶片部分由粘合材料粘合在一起而形成粘合部。

本发明的另一方面涉及一种风力涡轮机叶片的制造方法，所述方法包括如下步骤：提供第一叶片部分和第二叶片部分；和通过粘合材料将第一叶片部分和第二叶片部分粘合在一起而形成粘合部。

背景技术

现代风力涡轮机的尺寸在过去几十年内不断增大，目前已有长度达100m的风力涡轮机叶片，可以预见未来叶片的长度将会更长。一般地，每个片风力涡轮机叶片为一组安装在轮毂上而构成风轮。风轮又连接到设置在塔的顶部的机舱内的主轴上。例如，具有100m长的叶片的风轮扫过的风轮面积超过31000m²。

随着不断增大的尺寸，风力涡轮机结构例如叶片上的载荷明显增大。其中一个原因是，风力涡轮机接收到的能量的增加时叶片长度的增加的平方。此外，经过风轮的风速不是持续不变的，叶片随着其尺寸的增大而经受的风的变化差异会更大。在风轮的不同部位的风的局部变化是由于风切变(即地面附近的风速比高处的风速低)、湍流、风影效应等所造成的。以上所有因素增加了风力涡轮机的疲劳载荷和极端载荷。

风力涡轮机叶片由叶片部分组成，承载的区域之一是粘合第一叶片部分和第二叶片部分的粘合部。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有增强的抗负荷性能的风力涡轮机叶片。

根据本发明，上述发明目的是通过下述风力涡轮机叶片实现的，其中，粘合部的边缘部分覆盖有填补第一叶片部分和第二叶片部分之间的间隙的低弹性模量的粘接剂接头。低弹性模量的粘接剂可以理解为弹性模量范围为0.5Gpa到1Gpa的粘接剂。通过在粘合部的边缘部分覆盖低弹性模量的粘接剂接头，能够缓解潜在的有害剥离应力，并降低了在粘合部出现裂纹源的风险。

本领域技术人员可以理解，接头可具有任何适合的表面轮廓。但是，根据实施例，接头具有凹状的表面轮廓。因而能够进一步降低出现裂纹的风险。

为了进一步缓解剥离应力，一种实施方式描述了粘合部具有凸状的表面轮廓，但也可以是其他的表面轮廓。这种表面轮廓进一步改进了疲劳性能。

根据一种实施方式，粘合部是由高模量的粘接剂形成，以提供第一和第二叶片部分之间的牢固粘合。高模量的粘接剂应当理解为是弹性模量范围为1GPa到3Gpa的粘接剂。

粘合部设置在叶片的任何部位对本发明而言都是有利的。但根据一种实施方式，粘合部设置于叶片后缘部分，该后缘部分是叶片的受到特别高的应力的部分，因此本发明的效果在叶片的该部分特别好。

根据一种实施方式，低弹性模量的粘接剂的弹性模量范围为0.5GPa到1Gpa。

本发明的一种实施方式例涉及一种包括至少一个如上所述的叶片的风力涡轮机。配备有本发明的叶片的风力涡轮机将会降低服务过程中发生故障的可能性，因此风力涡轮机的整体经济性能是优越的。

本发明还涉及一种制造前述风力涡轮机叶片的方法。该方法还包括如下步骤：在粘合部上覆盖填补第一叶片部分和第二叶片部分之间的间隙的低弹性模量的粘接剂接头。这是一种使叶片不易因粘合部的剥离应力而失效的相对简单并节省成本的方法。

根据一种实施方式，使用成形器处理接头，该成形器始于为接头提供凹状表面轮廓。正如本领域技术人员所设想的，不考虑接头的表面轮廓形状也能够实现一些有利效果。但可以预期的是，圆角半径的反向定位提供了更好的疲劳性能。上述的方法步骤提供了一种提供接头凹状表面轮廓的相对简单并节省成本的方法。

附图说明

下面将参考附图对本发明的具体实施方式进行更加详细的描述，在附图中：

图1示出了普通的风力涡轮机；

图2是根据本发明的风力涡轮机叶片的后缘部分的剖视图；和

图3是示出了根据本发明的方法步骤的示意图。

具体实施方式

图1示出了一种常见类型的现代风力涡轮机10。风力涡轮机10包括塔11，塔顶部具有机舱12。风力涡轮机10包括由三个叶片1组成的风轮，叶片1具有安装在轮毂13上的根部17。风致动风轮的叶片1，从而使风轮按图中箭头所示方向转动。轮毂13被连接到设置在机舱12中的轴(图中未示出)上，该轴通常被连接到发电机(图中未示出)上，以产生电能。该轴可以通过齿轮连接到发电机上。每个叶片1包括前缘部分15、后缘部分16、根部17和尖部18。