[发明专利]与增材制造构件互连的抗剪腹板组件

说明书

本发明涉及一种用于组装风力涡轮机的抗剪腹板组件的方法，包括提供至少一个翼梁帽。该方法还包括经由增材制造形成热塑性材料的翼梁连接部件。此外，该方法包括将翼梁连接部件固定至翼梁帽。此外，该方法包括：提供抗剪腹板；经由增材制造形成热塑性材料的腹板连接部件；以及将腹板连接部件固定在抗剪腹板的第一端处。另外，该方法包括在接头处将腹板连接部件和翼梁连接部件互连。因此，该方法还包括加热接头以将腹板连接部件和翼梁连接部件固定在一起。

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机，并且更具体地涉及与增材制造构件互连的用于风力涡轮机的抗剪腹板(shear web)。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁的最环境友好的能源之一，且就此而言，风力涡轮机已得到更多关注。现代风力涡轮机通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片是将风能转换成电能的主要元件。叶片具有翼型件的横截面轮廓，使得在操作期间，空气流过叶片而在侧面之间产生压力差。因此，从压力侧朝向吸入侧的升力作用在叶片上。升力在主转子轴上产生转矩，主转子轴齿轮连接至用于制造电力的发电机齿轮。

转子叶片通常由吸入侧壳和压力侧壳构成，它们沿叶片的前缘和后缘在粘结线处粘结在一起。内部抗剪腹板在压力侧壳部件和吸入侧壳部件之间延伸，并粘结至固定在壳部件内面的翼梁帽(spar cap)。为了使抗剪腹板横跨在翼梁帽之间并在翼梁帽和抗剪腹板之间实现具有足够的宽度和厚度尺寸的粘结，需要相对精确的长度尺寸。实现这些尺寸以及适当的粘结可能是困难的，并且在翼梁帽和抗剪腹板之间的接合是耗时且冗长的过程，这通常需要大量的返工。

对于典型的叶片构造，抗剪腹板是横跨在翼梁帽之间的连续部件，并且刚性凸缘用于实现施加在翼梁帽与抗剪腹板的横向端之间的粘结糊剂(bond paste)的期望的粘结宽度。然而，这种构造在抗剪腹板和翼梁帽之间的接合处施加了很大的应力，并且经常导致使用过量的粘结糊剂以在该临界接合处实现期望的粘结宽度。然而，过量的糊剂会给叶片带来不必要的重量。另外，过量挤出的糊剂会破裂成固化糊剂的碎片，其可在风力涡轮机的操作期间在转子叶片的内部到处嘎嘎作响(来自风力涡轮机所有者/操作者的并非不常见的抱怨)。同样，在典型构造中，气隙和粘结糊剂的不可预料的挤出会导致粘结强度降低的区域，这在不可能从转子叶片内部进行修复的叶片区段中尤其成问题。

因此，该行业将受益于解决了上述问题的抗剪腹板和翼梁帽之间的改进的接头。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明理解到。

一方面，本公开涉及一种用于组装风力涡轮机的转子叶片的方法。该方法包括形成第一翼梁连接部件。该方法还包括提供抗剪腹板。此外，该方法包括在抗剪腹板的第一端处提供第一腹板连接部件。第一翼梁连接部件和第一腹板连接部件由热塑性材料形成。因而，该方法包括在第一接头处将第一腹板连接部件和第一翼梁连接部件互连。另外，该方法包括加热第一接头以将第一腹板连接部件和第一翼梁连接部件固定在一起。

在一个实施例中，该方法还可包括形成由热塑性材料制成的第二翼梁连接部件、提供在抗剪腹板的相对的第二端处并也由热塑性材料制成的第二腹板连接部件、在第二接头处将第二腹板连接部件和第二翼梁连接部件互连，以及加热第二接头以将第二腹板连接部件和第二翼梁连接部件固定在一起。

在另一个实施例中，该方法可包括形成转子叶片的下壳部件；在下壳部件上形成第二翼梁帽，第二翼梁帽包含第二翼梁连接部件；在第二接头处将第二腹板连接部件和第二翼梁连接部件互连；形成转子叶片的上壳部件；在上壳部件上形成第一翼梁帽，第二翼梁帽包含第二翼梁连接部件；在第一接头处将第一腹板连接部件和第一翼梁连接部件互连；以及加热第一接头和第二接头。