[发明专利]具有多个抗剪腹板的风力涡轮机叶片

说明书

本发明涉及一种风力涡轮机叶片（10），其包括外壳本体，所述外壳本体具有至少有一个压力侧外壳构件（36）和至少一个吸力侧外壳构件（38）、以及布置在外壳本体之内的多个抗剪腹板（70）。多个抗剪腹板（70）在外壳本体之内在展向上连续布置，使得相邻的抗剪腹板沿着其展向范围（L）的一部分重叠，其中，在相邻的抗剪腹板（70）之间设置了在弦向方向上的间隙（88）。

技术领域

本发明涉及一种具有多个抗剪腹板（shear web）的风力涡轮机叶片，并且涉及一种用于至少由第一叶片部段和第二叶片部段组装风力涡轮机叶片的方法。

背景技术

风力发电提供一种清洁并且有利于环境保护的能源。现代风力涡轮机通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱以及一个或多个转子叶片。风力涡轮机叶片使用已知的翼型原理（foil principle）捕获风的动能。现代风力涡轮机可以具有长度超过90米的转子叶片。

风力涡轮机叶片通常通过由机织物（woven fabric）和树脂层形成两个外壳部件来制造。梁帽（spar cap）或主层压件（main laminate）放置或集成在外壳部件中，并且与抗剪腹板组合以形成结构支撑构件。梁帽或主层压件可以接合到外壳的吸力和压力半部件的内部或集成在其之内。抗剪腹板和梁帽或主层压件一般沿叶片的内部在展向上延伸，并且通常为I形。附加的后缘抗剪腹板也可以并入叶片中。

与叶片的其余部分相比，主层压件一般包括大量纤维层，并且至少关于若干纤维层可以形成局部加厚的风力涡轮机外壳。因此，主层压件可以形成叶片中的纤维插入部。在这种设计中，主层压件构成承载结构。叶片外壳一般设计有集成在压力侧外壳部件中的第一主层压件和集成在吸力侧外壳部件中的第二主层压件。第一主层压件和第二主层压件一般通过一个或多个抗剪腹板连接，所述一个或多个抗剪腹板例如可以具有C形或I形横截面。对于非常长的叶片，叶片外壳可以进一步沿至少一部分的纵向范围包括压力侧外壳中的附加第一主层压件和吸力侧外壳中的附加第二主层压件。这些附加主层压件也可以通过一个或多个抗剪腹板连接。这种设计具有的优点是更容易通过叶片外壳部件的模制来控制叶片的空气动力学形状。

抗剪腹板的作用是加强叶片结构，并防止过度弯曲或翘曲。一些叶片设计使用由具有I形或C形横截面的梁构件形成的抗剪腹板，这些构件具有主体，所述主体具有在主体的相对置端部处从其延伸的承重凸缘。

随着风力涡轮机尺寸的增大，叶片部件（例如外壳本体和抗剪腹板）的制造和组装变得更具挑战性并且成本更高。为了解决这一问题，已知将风力涡轮机叶片设置成两个或更多个部段。这可以导致更容易的制造工艺，并且可以降低运输和装配风力涡轮机的成本。叶片部段可以运输到装配现场，在那里它们可以组装以形成风力涡轮机叶片。然而，若干挑战与这种设计相关，不仅与外壳部段的接合有关，而且特别是与设计承重结构（例如抗剪腹板）有关。

US 2013/0091705 A1公开了一种用于由两个叶片部段组装风力涡轮机叶片的方法，所述两个叶片部段包括沿压力侧和吸力侧外壳构件的梁帽以及在梁帽之间跨越的抗剪腹板。叶片部段沿接头线（joint line）被接合，其包括：抗剪腹板的暴露区段，该暴露区段在压力侧或吸力侧外壳构件中的一个处在展向上延伸超过相应的梁帽；以及相对置的梁帽的区段，该区段在吸力侧或压力侧外壳构件的相对置的一个处在展向上延伸超过所述抗剪腹板。成角度的抗剪腹板面定义了成角度的接头线，用于接合外壳构件之间的抗剪腹板。

对齐和接合不同的抗剪腹板部件以提供充分结合的已知技术可能是耗时且乏味的。因此，特别是对于分段式风力涡轮机转子叶片，需要改进的叶片和抗剪腹板设计，以实现稳定、简单和成本效益高的组装。

因此，本发明的目的是提供一种稳定性提高、易于制造、处理和组装的风力涡轮机叶片。

本发明的另一个目的是提供一种用于至少由第一叶片部段和第二叶片部段组装风力涡轮机叶片的有效方法，用于形成风力涡轮机叶片的抗剪腹板。

发明内容