[发明专利]具有结合在一起的多个分段的风轮机叶片

说明书

一种风轮机叶片，其包括在叶片连接接头连接的至少两个风轮机叶片分段，其中，每个叶片分段在其连接端包括多个对应的齿状突起，所述齿状突起被布置成横过所述叶片连接接头互连。其中一个叶片分段包括翼梁帽结构以及连接部，所述连接部的第一端部结合至翼梁帽结构，相反的第二端部位于所述叶片分段的连接端并且包括多个齿状突起。所述连接部还包括多个片材，所述片材在重叠区域与翼梁帽结构的纤维增强层交织，从而将所述翼梁帽结构与所述连接部结合在一起。本发明进一步涉及一种用于制备如上所述的风轮机叶片分段的方法。本发明还涉及一种制备在一端具有多个齿状突起的连接部所用的片材的方法，该方法涉及：切割和轧制多个单向预浸料片材以形成指状物；将所述指状物在敞口模具中彼此相邻并部分分离地放置，从而形成齿状突起；关闭模具；以及完全或部分固化所述片材。

技术领域

本发明涉及用于风轮机的分段式叶片，该叶片至少包括第一叶片分段和第二叶片分段，该第一叶片分段和该第二叶片分段从叶片接头处沿相反方向延伸并且在结构上由翼梁桥进行连接。

背景技术

现代的风轮机包括多个风轮机转子叶片，通常三个叶片，每个叶片重达35吨长达55米以上。

传统上，叶片包括两个壳体部件，一个壳体部件限定迎风面壳体部分，并且另一个壳体部件限定背风面壳体部分。每个壳体部件传统上被制成一体。

在一种有时被称为结构壳体叶片的叶片类型中，叶片由包括用作在每个壳体中纵向延伸的加固梁的一个或更多个翼梁帽的各个壳体部件来加固。另外，多个腹板位于两个风轮机壳体部件之间的腔中连接这两个壳体部件，并且基本上贯穿整个壳体腔的长度延伸。

在该结构壳体型叶片中，翼梁帽例如可以由多层纤维材料组成，优选地是纤维主要在纵向上延伸，以便增加纵向刚度和强度。翼梁帽的各层可以由预浸料坯或拉挤成型物制成。拉挤成型物可以被固化并且随后可选地连同其它类型的材料层一起在壳体模具中被上下堆叠，然后通过树脂灌注来结合。

在风轮机的操作期间，每个风轮机叶片暴露于相当大的载荷和力矩，这两者在叶片的纵向上主要由离心力引起，在拍打方向由来自空气动力推力负载的拍打方向弯曲力矩主导，并且在翼展方向主要来自于由作用在叶片上的负载主导的翼展方向重力。

随着风轮机并因此风轮机叶片的尺寸仍然不断增大，生产设施和运输装置必须改善，以处理所需尺寸的叶片。这也增加了对物流的需求并且增加了相关成本。

按部件或分段制造以便稍后结合的风轮机叶片是已知的，然而主要的问题在于获得连接起来的叶片部件之间的接头的必要强度以及负载和力矩横过接头的安全传递。此外，在设计和制造叶片接头处而不危及叶片的刚度和重量考虑上可能会出现困难。

一种已知类型的接头是指形接头，其中，每个叶片分段包括多个相应的齿状突起，这些齿状突起横过叶片接头彼此配合。可以在每个叶片分段的整个端部或仅在其某些部分中制造齿状突起。为了增加接头的结构强度，可以优选地在随后被接合的各个叶片分段的翼梁帽中制造齿状突起。然而，在翼梁帽中制造齿状突起已经被证明难以不增加纤维之间劈开的风险。

发明内容

因此，本发明的实施方式的一个目的是克服或至少减少已知的分段式风轮机叶片的一些或所有上述缺点，并且提供制造这种叶片的改进方法。

本发明的实施方式的进一步的目的是提供一种风轮机叶片，该风轮机叶片可以被有效地分段制造，这些分段仍以足够的接头强度和刚度被装配。

本发明的实施方式的进一步的目的是提供一种制备借助于齿状突起或指形接头来结合的这种分段式叶片的有效制造方法。