[发明专利]用于风力涡轮机转子叶片的翼梁缘条和转子叶片制造方法

说明书

技术领域

本文所述的实施例主要涉及风力涡轮机的转子叶片，并且 更具体地涉及用于风力涡轮机转子叶片的翼梁缘条(sparcap)。

背景技术

风力涡轮机叶片通常包括纤维增强聚合物形成的两个叶片 壳部。叶片壳部模制而成，且然后使用适合的粘合材料沿配合边缘联 接在一起。至少一些涡轮机叶片包括以粘合方式联接到第一叶片壳部 的内表面上的一个或多个支撑件。相配合的第二叶片壳部然后布置在 拉撑件的顶上，且沿其边缘以粘合方式联接到第一叶片壳部上。

叶片壳部通常使用适合的均匀分布的纤维、纤维束或纤维 毡(mat)层置在模制件中制成。然而，叶片壳部相对较轻，且仅具有较 低的刚性。因此，在工作期间，叶片壳部的刚度和刚性以及屈曲强度 就可能经受不住施加在转子叶片上的负载和力。为了提高转子叶片的 强度，便通过层压到叶片壳部内表面上的翼梁缘条来增强叶片壳部。

造成转子叶片尖端朝向风力涡轮机塔架偏转的挥舞方向 (flapwise)负载主要经由翼梁缘条沿转子叶片传递。至少一些常规转子 叶片包括由适合的碳材料制成的翼梁缘条。全碳的翼梁缘条可满足常 规风力涡轮机转子叶片设计的刚度要求，但会带来并不期望的质量和 /或成本损失。

由于风力涡轮机转子叶片长度的持续增长，故满足刚度要 求就成为转子叶片结构设计中的主要考虑因素。包括仅由碳材料制成 的翼梁缘条的常规转子叶片满足转子叶片的强度和刚度要求，但翼梁 缘条却不具有足够的屈曲刚度来满足当前设计检验标准所需的1.25 的屈曲系数。结果，在至少一些常规转子叶片中，将碳材料的厚度增 大来提高屈曲系数。然而，这样增大的厚度会导致质量损失和制造成 本损失，以及在转子叶片抗弯刚度方面并不期望的增大。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于风力涡轮机转子叶片的翼梁 缘条。该翼梁缘条包括联接到风力涡轮机转子叶片内表面上的第一碳 材料层。第一碳材料层沿风力涡轮机转子叶片长度的至少一部分延 伸。芯部材料联接到第一碳材料层上。芯部材料相对于风力涡轮机转 子叶片的易于屈曲的区域定位。第二碳材料层覆盖芯部材料，且联接 到第一碳材料层和芯部材料中的至少一者上。第二碳材料层沿风力涡 轮机转子叶片长度的至少一部分延伸。

在另一个方面，提供了一种用于风力涡轮机的转子叶片。 该转子叶片包括第一叶片区段和联接到第一叶片区段上以形成转子 叶片的第二叶片区段。第一叶片区段和第二叶片区段均具有前缘和后 缘。第一翼梁缘条联接到第一叶片区段上，而第二翼梁缘条联接到第 二叶片区段上。第一翼梁缘条和第二翼梁缘条均包括联接到相应叶片 区段的内表面上的第一碳材料层。第一碳材料层沿转子叶片长度的至 少一部分延伸。芯部材料联接到第一碳材料层上。芯部材料相对于转 子叶片的易于屈曲的区域定位。第二碳材料层覆盖芯部材料，且联接 到第一碳材料层和芯部材料中的至少一者上。第二碳材料层沿转子叶 片长度的至少一部分延伸。

在又一个方面，提供了一种用于制造风力涡轮机转子叶片 的方法。该方法包括形成第一叶片区段和第二叶片区段。第一叶片区 段和第二叶片区段均具有前缘和后缘。第一翼梁缘条联接到第一叶片 区段的内表面上。第一翼梁缘条包括至少一个碳材料层和至少一个芯 部材料区段。

附图说明

图1为风力涡轮机的简图；

图2为示例性风力涡轮机转子叶片的侧视图；

图3为示例性风力涡轮机转子叶片的截面图；

图4为用于风力涡轮机转子叶片的示例性翼梁缘条的局部 截面图；

图5为图4中所示的翼梁缘条沿风力涡轮机转子叶片长度 的厚度分布的简图；

图6为图4中所示的翼梁缘条沿风力涡轮机转子叶片长度 的备选厚度分布的简图；

图7为用于风力涡轮机转子叶片的示例性翼梁缘条的局部 截面图；

图8为图7中所示的翼梁缘条沿风力涡轮机转子叶片长度 的厚度分布的简图；

图9为用于风力涡轮机转子叶片的示例性翼梁缘条的局部 截面图；

图10为图9中所示的翼梁缘条沿风力涡轮机转子叶片长度 的厚度分布的简图；以及