[发明专利]用于风力涡轮机叶片根部的嵌入件

说明书

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机叶片根部的嵌入件、风力叶片根部以及制造风力叶片根部的方法。

背景技术

在风力涡轮机叶片生产历史中，曾作出过各种努力以开发一种坚固、紧凑且便宜的根部嵌入件。曾经难以以有效和可靠的方式将玻璃纤维/树脂、木纤维/树脂或碳纤维/树脂的复合结构固定到钢心轴上。

直到现在，这一行业中所用的根部嵌入件结构和安装方法都可以落入以下两类中的一种。

第一类型以以下专利公开说明书作为代表：US7,163,378B2；WO2004/110862A1；EP1486415A1以及US4,420,354A。

在这些专利说明书中，通过一种措施或其他措施将基本上圆形金属嵌件通过粘附方式结合到叶片根部中。通过在结合粘合剂中调动剪切而实现负载转移。

在第一类型的已知根部潜入件结构和安装方法的情况下，叶片根部嵌入件的尺寸的限制因素是将金属嵌入件结合到复合叶片根部的结合粘合剂上的允许剪切应力。这种结合通常具有普通的疲劳特性，并且因此需要较长的嵌入件以提供足够的结合区域。

此外，在第一类型中采用的圆形嵌入件的情况下，难以将复合材料层紧密地包裹在嵌入件周围。

US7,163,378B2的主要目的是引入一种更有效的方法，用于填充嵌入件周围的空间，以避免需要将复合材料层手动地包装到三角形空隙中。但是，所提议的填充部件的制造方法复杂且昂贵。

WO2004/110862A1公开了一种星形垫片装置，其可用于帮助围绕嵌入件包裹和布置复合材料层。但是，垫片装置必须留在叶片根部内，并且不能在生产完成之后取出。因此，这种垫片装置增加了额外的成本。即使利用现存的垫片装置，仍然需要花费很大力气手动地将材料层包裹在叶片根部的内侧表面上。这增加了产生气泡以及其其他缺陷的可能性。

作为在叶片根部处的固定系统，经常使用的第二种类型从没有被授予过专利权。但是，US7,186,086B2公开了一种类似方法以将两半式叶片结合起来。

在这种方法中，首先在叶片结构中沿轴向和径向两个方向钻孔。然后，将螺母捕获在层压件中，将双头螺栓沿轴向方向插入。这样不需要结构粘合剂结合。通过层压件表面上被捕获的螺母直接承受压缩而实现负载转移。

这种根部设计(其由螺母和被捕获的双头螺栓构成)就材料消耗而言根本没有什么效果。由于在叶片中钻孔导致的应力集中，层压件必须比不钻孔的情况厚得多。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服上面讨论的已知风力叶片根部嵌入件的缺点。

本发明的另一目的是提供一种风力叶片根部嵌入件，其能提供较轻重量的根部嵌入件和风力叶片根部组件。

本发明的又一目的是提供一种风力叶片根部嵌入件，其能提供较低成本的根部嵌入件和风力叶片根部组件。

本发明的再一目的是提供一种风力叶片根部嵌入件，其能用于自动化地生产风力叶片根部组件的工艺中。

因此，根据本发明，提供了一种用于风力涡轮机叶片根部的嵌入件，所述嵌入件具有楔状部分，该楔状部分是纵长的并且在其远端和近端之间延伸，所述楔状部分具有两相对的主表面并且其厚度沿着从远端到近端的方向在所述相对的主表面之间增加，所述嵌入件还具有连接部分，用于将嵌入件装配到一安装件中，所述连接部分与楔状部分成一体并位于楔状部分的近端处。

可选地，楔状部分的两相对的主表面远离彼此地向外渐变。进一步可选地，楔状部分的两相对的主表面相对于延伸通过所述楔状部分的中心纵向平面均以锐角倾斜。

可选地，楔状部分的最大厚度位于楔状部分的近端处。进一步可选地，在楔状部分的近端处，楔状部分的最大厚度为5mm到30mm。

可选地，楔状部分的两相对的主表面限定双嵌接结合结构的负载转移区。

可选地，楔状部分的长度对最大厚度的比率为从10∶1到40∶1。

可选地，楔状部分的宽度为从50mm到100mm。

可选地，楔状部分的两相对的主表面是平面的。进一步可选地，楔状部分具有大体矩形截面。

可选地，楔状部分的两相对主表面围绕纵向旋转轴线成弓形。进一步可选地，楔状部分具有大体弓形截面。

可选地，基于面积加权，楔状部分的平均厚度小于其总长度的30％。

可选地，基于面积加权，楔状部分的平均厚度小于其平均宽度的30％。

可选地，楔状部分的两相对的主表面至少部分地覆盖有至少一个纤维增强的树脂基体复合层压材料界面层。