[发明专利]用于接合的风力涡轮机叶片的梁帽构造

说明书

接合的风力涡轮机转子叶片包括从弦向接头线在相反的方向上延伸的第一叶片节段和第二叶片节段。第一叶片节段和第二叶片节段中的每个包括相对的梁帽。第一叶片节段和第二叶片节段通过内部接头结构在弦向接头线处连接，其中接头结构至少在第二叶片节段中联结到相对的梁帽。第二叶片节段中的梁帽具有带有第一弦向宽度的不联结到接头结构的第一区段和带有第二弦向宽度的联结到接头结构的第二区段。第二弦向宽度大于第一弦向宽度。

技术领域

本主题大体上涉及风力涡轮机转子叶片，并且更特别地涉及用于接合的风力涡轮机叶片的改进的梁帽构造。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，并且风力涡轮机已经就此而言得到了增加的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔筒、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理(foil principle)来捕获来自风的动能，并且通过旋转能传递动能以使轴转动，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果没有使用齿轮箱的话，那么该轴将转子叶片直接联接到发电机。然后，发电机将机械能转换成可被运用到公用电网的电能。

风力涡轮机转子叶片通常包括由复合叠层材料制成的两个半壳体形成的主体壳体。半壳体通常使用模制过程来制造并且然后沿转子叶片的对应端部联接在一起。通常，主体壳体为相对轻质的，并且具有并非构造成承受弯矩和在操作期间施加在转子叶片上的其他负载的结构特性(例如刚度、抗弯阻力和强度)。

近年来，用于风力发电的风力涡轮机已经在尺寸方面增大，以实现在发电效率方面的提高以及增加发电量。连同用于风力发电的风力涡轮机的尺寸的增大一起，风力涡轮机转子叶片也已经在尺寸方面显著增大(例如在高度上最高达55米)，导致在一体制造以及叶片运送和运输到现场方面的困难。

就此而言，产业正在发展组合式风力涡轮机转子叶片，其中单独的叶片节段被制造并且被运输到现场以用于组装成完整的叶片(“接合的”叶片)。在某些构造中，叶片节段通过杆结构接合在一起，该杆结构在展向上从一个叶片节段延伸到另一叶片节段的接收区段中。例如，参考公开号为2015/0369211的美国专利出版物，其描述了带有在展向上延伸的杆结构的第一叶片节段，该杆结构与第二叶片节段中的接收区段在结构上连接。杆结构形成用于叶片的内部支撑结构的一部分，并且包括与吸力侧梁帽和压力侧梁帽连接的抗剪腹板。使用多个插销接头以将杆结构与第二叶片节段中的接收区段连接，所述多个插销接头包括在杆的端面上的展向插销和与叶片节段之间的接头线间隔开的通过杆结构的至少一个弦向插销。

如上文所描述的那样的利用梁杆和接收区段的接合的叶片构造带来了显著的结构挑战，特别是在确保联结接头的结构完整性而不向叶片增加不必要的重量或在叶片的其他部分中牺牲结构完整性方面。本发明解决这些在联结接头处的结构完整性问题中的某些。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地陈述，或可从该描述中显而易见，或可通过实施本发明学习到。

在一个方面中，本主题针对接合的风力涡轮机转子叶片，其包括从弦向接头线在相反的方向上延伸的第一叶片节段和第二叶片节段。叶片节段中的一个为根端节段，并且另一个为末端节段。第一叶片节段和第二叶片节段中的每个包括梁结构，该梁结构带有固定到相应压力侧和吸力侧壳体部件的相对的梁帽。例如，梁结构可为I形杆构造或为箱形杆构造。第一叶片节段和第二叶片节段通过构造在第一叶片节段和第二叶片节段之间的内部接头结构在弦向接头线处连接，其中接头结构至少在第二叶片节段(表示为“第二”仅供参考)中联结到相对的梁帽。第二叶片节段中的梁帽形成有跨越其展向长度具有第一弦向宽度的不联结到连接接头结构的第一区段和在邻近的展向长度上具有第二弦向宽度的联结到接头结构的第二区段。该独特构造提供在接头结构和梁帽之间的足够的联结表面积，从而在该关键位置处提高接头的结构完整性。