具有渐细的根部套管的风力涡轮机叶片的制作方法

具有渐细的根部套管的风力涡轮机叶片的制作方法
【专利摘要】一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片为纤维增强复合材料的壳体结构且包括根部区和翼型区。根部区具有环形横截面，且包括具有内螺纹(22)的多个长形套管(7)，且套管(7)有空隙地嵌入纤维增强聚合物中，以便基本顺应根部区的圆周，且允许从外侧接近内螺纹(22)。套管(7)形成为从其第二端朝其第一端成锥形地渐细，套管(7)的第一端布置在根部区的端面处。
【专利说明】具有渐细的根部套管的风力涡轮机叶片
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于风力涡轮机转子的风力涡轮机叶片，风力涡轮机转子包括轮毂，风力涡轮机叶片当安装到轮毂上时从轮毂延伸，风力涡轮机叶片包括纤维增强复合材料的壳体结构，纤维增强复合材料包括嵌入聚合物基体(polymer matrix)中的纤维,风力涡轮机叶片沿纵向方向延伸，且具有包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘的成型轮廓，所述缘限定所述缘之间的弦平面，当沿纵向方向看时，该成型轮廓包括具有根部端面的根部区、翼型区以及根部区与翼型区之间的可选择的过渡区，该根部区具有带有外表面和内表面的环形横截面，根部区包括多个长形紧固构件，长形紧固构件设有紧固装置且相互间隔开地嵌入纤维增强聚合物中以便基本顺应根部区的圆周，且允许从外侧接近用于将叶片安装到轮毂上的紧固装置，紧固构件包括布置在根部端面处的第一端、与其第一端相对的第二端，以及包括外表面、内表面、第一侧面和相对的第二侧面的外周界。
【背景技术】
[0002]风力涡轮机叶片且由此同样其根部区通常通过沿弦平面组装实质上分别对应于吸力侧和压力侧的两个叶片半(blade halves)制成。然而，叶片还可通过所谓的中空模制(hollow moulding)来以其整体模制。
[0003]根部区包括形成外层和内层的纤维层，在外层与内层之间放置了采用套管形式的紧固构件。分开形成的插入件可放置在每对相邻的套管之间，由此套管通过插入件相互分开。已知的插入件由嵌入适合的树脂中的玻璃纤维制成。
[0004]与风力涡轮机叶片有关的潜在问题为从根部区的纤维复合结构到风力涡轮机的轮毂的负载转移。从叶片到轮毂的连接和负载转移特别地通过由将螺栓拧入放置在根部中的套管中或借助于拧到拧入套管中的双头螺栓上的螺母将叶片安装到轮毂上来提供。在螺栓数目且由此套管数目必须增大以应对给定的负载的情况下，套管之间的纤维复合材料的剩余面积减小。这可导致根部连接未被足够地支承以承受负载，由此叶片根部与轮毂之间的连接可能失效，是因为套管未被足够地固持在复合材料中且因此从根部区的复合材料中被拉出。这在使用长的且由此重的叶片时尤其成问题。
[0005]WO 2010/018225提供了一种制造包括钢线或钢纤维增强聚合物基体的风力涡轮机叶片的方法。然而，该文献没有解决如何将根部区设计成承受叶片根部与轮毂之间的连接中的极端负载的问题。
[0006]EP 2 138 716描述了一种设在风力涡轮机叶片的层叠结构(lamination)中的叶片插入件。该插入件由两部分组成，即，头部和本体。头部设计成以便能够将插入件拧到另一个结构上。本体具有圆柱形外部且具有圆锥形的腔。由此，本体提供了到叶片层叠结构的平稳过渡。
[0007]WO 03/057457公开了一种包括具有设在套管延伸部中的楔形件的根部端套管的风力涡轮机叶片。
[0008]GB 2 191 249公开了一种用于RAM的空气涡轮机的叶片。该叶片为与金属材料的座整体结合地形成的复合结构。

【发明内容】

[0009]本发明的目的在于提供一种具有根部区的风力涡轮机叶片，其克服现有技术的至少一个缺陷或至少提供一种有用的备选方案。
[0010]根据本发明的第一方面，所描述的类型的风力涡轮机叶片的根部区设有至少一定数目的长形紧固构件，长形紧固构件形成以具有纵向区段，在该纵向区段中，外周界沿从紧固构件的第二端朝第一端的方向在紧固构件的纵向范围的至少10%渐细。
[0011]紧固构件的外周界可提供纵向上的渐细区段。换言之，外周界的区段形成紧固构件的纵向上的渐细区段。在紧固构件具有局部波状(corrugated)表面的情况下，该渐细可由外周界的包络线(envelope)形成，即，顺着波状表面的顶点的线。
[0012]在风力涡轮机的使用期间，嵌入聚合物基体中的紧固构件受到趋于将紧固构件从根部区中拉出的力。然而，由于紧固构件形成为以便成渐细的或具有外周界的包络线，该外周界的包络线设有沿从第二端朝第一端的方向渐细的纵向上的渐细区段，紧固构件的形状趋于在受到上述力时防止紧固构件被拉出。换言之，纵向上的渐细区段趋于将紧固构件固持在根部区中。
[0013]由下文而清楚的是，外周界或换言之，紧固构件(优选为套管)的外部朝叶片的根部端渐细。因此，用语〃外表面"、〃径向外表面"、〃内表面〃和〃径向内表面〃仅限定分别面朝壳体结构的外表面和内表面的外部侧面(exterior side)。因此，紧固构件或套管的外部渐细增大了抗拉出强度(pull-out strength)。
[0014]根据本发明的实施例，相邻的紧固构件可被布置使得相邻的紧固构件的纵向上的渐细区段面向彼此。
[0015]该渐细区段可线性地渐细。然而，应注意的是，渐细区段可以以任何方式渐细，例如，阶梯式。
[0016]根据另一个实施例，在纵向上的渐细区段的纵向范围内，紧固构件的纵向上的渐细区段可在紧固构件的整个圆周延伸。
[0017]因此，纵向上的渐细区段在其横截面为圆形的情况下，可具有圆锥形状。
[0018]根据本发明的另一个实施例，纵向上的渐细区段可在紧固构件的纵向范围的至少20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% 延伸。
[0019]当渐细区段在紧固构件的整个范围延伸并且当渐细区段在紧固构件的整个圆周延伸时，获得了紧固构件的最佳固持。
[0020]此外，纵向上的渐细区段的外表面可为基本平滑的。然而，应注意的是，纵向上的渐细区段的外表面还可为波状的或具有趋于改善根部区的纤维增强复合材料中的紧固构件的固持的别的表面结构。
[0021]根据本发明的另一个实施例，长形紧固构件的任何横截面都可实质上为垂直其纵轴线的圆形。
[0022]结果，紧固构件的制造由于紧固构件的整体圆形形状而相对简单。
[0023]此外，紧固构件的渐细区段可包括相对地布置的平坦表面，平坦表面向着彼此会聚(converging)。[0024]根据又一个实施例，紧固构件可为套管，而紧固装置可为套管中的开孔中的螺纹。
[0025]可选择地，紧固构件可为杆，而紧固装置可为杆的外螺纹。
[0026]在有利的实施例中，根部区还可包括分开的预先制成的插入件，该插入件由纤维增强聚合物形成且布置在紧固构件的相邻侧面之间的区中，优选为在紧固构件的相邻侧面之间的每个区中，所述插入件包括基本对应于相邻紧固构件的侧面之间的区的第一插入件部分。
[0027]根据另一个实施例，第一插入件部分的相对的侧面基本邻接相邻紧固构件的纵向上的渐细区段。
[0028]优选地，紧固构件的邻接侧面和第一插入件部分形成为与彼此基本互补，使得它们实质上在其整个范围彼此邻接。换言之，当紧固构件的外侧面为凸面时，第一插入件部分的外侧面为凹面。
[0029]根据另一个实施例，面朝根部区的外表面的第一插入件部分的径向外部面(outerface)和面朝根部区的内表面的第一插入件部分的径向内部面(inner face)可为基本平坦的。
[0030]根据另外的实施例，第一插入件部分可至少在相邻的紧固构件的整个纵向范围延伸。
[0031]根据另一个实施例，插入件还可包括第二插入件部分，第二插入件部分为延伸超过相邻紧固构件的第二端的第一插入件部分的楔形的渐细延伸部。
[0032]插入件可包括金属纤维，优选为钢纤维。
[0033]因此，与仅包括嵌入聚合物基体中的非金属纤维(如，玻璃纤维和/或碳纤维)的插入件相比，该插入件的刚性被改善。改善的刚性提供了改善的紧固构件的固持，且由此提供了改善的紧固构件的抗拉出强度。
[0034]插入件可包括包括金属纤维的第一层和包括与金属纤维不同类型的纤维(优选为玻璃纤维和/或碳纤维)的中间第二层。
[0035]此外，金属纤维(优选为钢纤维)可牢固地固定到紧固构件上，以便从其延伸，金属纤维优选地至少固定到紧固构件的第二端上。
[0036]从紧固构件延伸的金属纤维改善了根部区的纤维增强复合材料中的紧固构件的固持，且由此改善了紧固构件的抗拉出强度。
[0037]纤维增强复合材料的聚合物基体可为树脂，如，环氧树脂、聚酯或乙烯基酯，且如以上所提到的，纤维增强复合材料的纤维可基于玻璃纤维和/或碳纤维和/或金属纤维。然而，应注意的是，可使用任何类型的纤维。此外，应注意的是，任何类型的聚合物可用于聚合物基体。
[0038]尽管优选的是，长形紧固构件具有圆形的横截面，但应注意的是，它们具有任何横截面，例如，矩形或正方形。
[0039]在有利的实施例中，根部区的纤维增强复合材料中的纤维按体积的至少20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%或100%为金属纤维，其余的纤维优选为玻璃纤维和/
或碳纤维。
[0040]金属纤维可具有在0.04mm到1.0mm之间的范围内或在0.07到0.75mm之间的范围内或在0.1到0.5mm之间的范围内的横截面尺寸。[0041]短语〃金属纤维〃在这里覆盖了金属纤维本身、金属丝以及金属线。
[0042]此外，金属纤维、金属丝或金属线可涂有另一种金属，以便改善纤维、丝或线与聚合物基体之间的粘附性。举例来说，钢纤维可涂有锌或黄铜。
[0043]有利的是，紧固构件(或套管)被结合到根部区的复合材料中。更有利的是，紧固构件被层叠至根部区的复合材料中。
【专利附图】

【附图说明】
[0044]下文参照附图更详细地阐释了本发明，在附图中 图1示出了风力涡轮机，
图2为根据本发明的风力涡轮机叶片的示意性透视图，
图3为根据本发明的风力涡轮机叶片的第一实施例的根部区的一部分的透视的纵截面视图，其包括紧固构件的第一实施例，
图4示出了图3中示出的根部区的一部分，
图5为长形紧固构件的第二实施例的示意性视图，
图6A示出了长形紧固构件的第三实施例，
图6B示出了长形紧固构件的第四实施例，
图7示出了长形紧固构件的第五实施例，
图8示出了长形紧固构件的第六实施例，
图9以放大的比例示出了图3的细节且公开了挨着分开的预先制成的插入件布置的采用套管形式的紧固构件，
图1Oa至图1Od示出了包括纵向上的渐细区段的长形紧固构件的四个不同实施例，以
及
图1Oe至图1Og示出了不同的纵向上的渐细区段的四个不同横截面。
【具体实施方式】
[0045]图1示出了根据所谓的〃丹麦概念(Danish concept) 〃的常规现代逆风型风力涡轮机24，其具有塔架36、机舱25和具有基本水平的转子轴的转子。转子包括轮毂23和从轮毂23径向延伸的三个叶片2，各个叶片均具有最靠近轮毂的叶片根部31和离轮毂23最远的叶片末梢32。
[0046]如从图2明显地看到，叶片2包括具有最靠近轮毂的根部端面29的根部区26、离轮毂最远的翼型区27以及根部区26与翼型区27之间的过渡区域28。翼型区27具有理想的或几乎理想的叶片形状，而根部区26具有基本圆形的横截面，这减少了风暴负载且使得将叶片2安装到轮毂23上更容易且更安全。优选地，叶片根部31的直径沿整个根部区26为恒定的。过渡区28具有从根部区26的圆形形状到翼型区27的翼型外形逐渐变化的形状。过渡区28的宽度随着与轮毂23的距离增大而基本线性地增大。
[0047]叶片通常由通过基本沿叶片的弦平面35被胶合或螺栓栓接在一起来组装的两个叶片半制成。叶片2包括在叶片2安装到轮毂23上时面向叶片2的旋转方向的前缘34和面向前缘34的相反方向的后缘33。弦平面35在叶片2的前缘34与后缘33之间延伸。应注意的是，弦平面不必然在其整个范围笔直地延展(run)，由于叶片可扭曲和/或弯曲，因此为弦平面提供对应的扭曲和/或弯曲的进程(course)，这是最常见的情况，以便补偿取决于距轮毂的半径的叶片的局部速度。由于圆形的横截面，根部区26不对风力涡轮机的产出做贡献，且事实上，由于风阻力其略微降低了产出。
[0048]如图3和图4中所示，包括根部区26的叶片形成为壳体结构。根部区26的壳体结构为环形的，且包括外表面3和相对地布置的内表面4,外表面3由有利地为玻璃纤维和/或碳纤维的纤维增强聚合物基体和树脂(如，环氧树脂、聚酯或乙烯基酯)的外层5形成，而内表面4由与外层5相同材料制成的内层6形成。具有紧固装置22的长形紧固构件7放置在层5、6之间。紧固构件设有纵向上的渐细区段15。
[0049]有利的是，长形紧固构件7为具有圆形横截面的套管，且包括具有内螺纹22作为紧固装置的中心开孔12。套管7包括第一端9和相对地布置的第二端10。套管7的第一端9放置在根部区的根部端面29处。套管7布置成相互间隔开的，以便基本顺应根部区的圆周，且允许从外侧接近紧固装置22，即，用于将叶片安装到轮毂上的螺纹。如图9中所示，相对于根部区来看，紧固构件7的外周界11包括径向外表面11a、相对的径向内表面lib、第一侧面11c，以及相对的侧面lid。
[0050]包括金属纤维13的中间固持装置布置在紧固构件7( S卩，本实例中的套管)的相邻的有空隙的侧表面IlcUld之间的每个区中。此外，在本实施例中，中间固持装置由分开制造的插入件39形成。如从图9中所呈现的那样，插入件39包括第一插入件部分40和第二插入件部分41。第一插入件部分40实质上对应于相邻的套管7的侧面IlcUld之间的区，且设有与相邻的套管7的侧面IlcUld互补地形成的相对的侧面42、43。当沿周向方向看时，插入件39基本延伸到挨着相邻的套管。此外，如图9中清楚地看到，第一插入件部分40从套管7的第一端延伸，且延伸超过其第二端。第二插入件部分41为第一插入件部分40的楔形的渐细延伸部。
[0051]插入件39具有面朝根部区内表面的内表面64和面朝根部区外表面的外表面65。表面64、65在第一插入件部分40中平行,而在第二插入件部分41中内表面64朝着外表面65渐细。
[0052]如图9中所示，由分开制造且预先形成的插入件39形成的中间固持装置包括一定数目的包括金属纤维的第一层16和包括不同于金属纤维的第二纤维材料38的中间第二层37。包括金属纤维13的第一层16可由包括金属纤维的垫形成。金属纤维优选为具有玻璃纤维的弹性模量的至少两倍的(优选为三倍)弹性模量的材料。用于金属纤维的优选材料为钢。钢纤维或钢丝还可形成为钢线，钢线具有在0.04mm到1.0mm之间的范围内，或在
0.07mm到0.75mm之间的范围内，在0.1mm到0.5mm之间的范围内的横截面尺寸。包括与金属纤维不同的类型的纤维的第二层37优选为包括玻璃纤维和/或碳纤维。层37可由纤维垫形成。在插入件39的制造期间，包括金属纤维的层和包括不同于金属纤维的第二类型的纤维的层嵌入适合的树脂中，如，聚酯、环氧树脂或乙烯基酯。
[0053]特别如图3中所示，金属纤维13在邻近套管7的第二端10处牢固地固定到套管
7。在图3中，金属纤维13固定到套管7的端面上，而图9中的金属纤维13固定到邻近套管7的第二端9的套管7的外表面11上。
[0054]如图9中所示，纵向上的渐细区段15沿套管7的整个范围延伸，以便套管7的全部外表面11从套管7的第二端10到套管7的第二端9渐细。因此，图9中示出的套管7在其整个范围具有圆锥形状和圆形横截面。然而，应注意的是，在其它实施例中，纵向上的渐细区段15可具有较短的范围，以便沿套管7的纵向范围的至少10%、至少25%、至少50%或至少75%延伸。就图9而言，还应注意的是，如沿周向方向所见，纵向上的渐细区段15沿周向方向在360°延伸。然而，应注意的是，当沿周向方向看时，纵向上的渐细区段15可仅在周界的一部分延伸。
[0055]此外，在图9中示出的实施例中，套管7的外周界或表面11邻接插入件39的第一插入件部分40的相邻侧面43。尽管未在图9中示出，但另外一个套管的外表面邻接第一插入件部分40的相对的侧面43。侧面42、43与邻接的套管7的纵向上的渐细区段15互补地形成。因此，在本实施例中，第一插入件部分40的侧面42、43具有与套管7的外部圆锥形状互补的形状。如以上所提到的，套管7的纵向上的渐细区段15在套管7的整个范围延伸。然而，区段15可具有小于套管7的整个范围的其第一端66与其第二端67之间的范围。
[0056]纵向上的渐细区段15的渐细角度可在?。到45°之间或7°到30°之间。此外，应注意的是，包括其纵向上的渐细区段15的套管7可被包裹在玻璃纤维中或金属纤维(例如，金属丝线(metal wool))中，以便增大套管7与根部的纤维增强复合材料的粘附性。
[0057]如图3中所指出的，沿叶片的纵向方向看，楔形元件17可布置在套管7后面。该元件17的第一端18布置成与套管7的第二端邻接，而该元件17的第二端19是渐细的。楔形元件17由轻木或硬聚合物泡沫或另一种类似的材料制成。在纵截面视图中，套管7和邻接的楔形元件17具有对应于插入件39形状的形状，使得根部区的壁厚沿叶片的纵向方向逐渐减小。
[0058]如之前所提到的，图3和图9公开了牢固地固定到套管7上的金属纤维13。
[0059]然而，如图4中更加清楚地示出，套管7设有金属纤维13，该金属纤维13具有牢固地固定到套管7的第二端10上、尤其是固定到套管7的端面上的第一纤维端201和终止于相对的第二纤维端202的向外延伸的部分203。如所提到的，金属纤维13可固定到套管7的端面上和/或在套管7的外表面11处靠近套管7的端面。
[0060]如图4中所示，纤维13以扇形的方式从套管7的第二端10延伸，以便相邻纤维的第二纤维端202之间的距离超过相邻纤维的第一端201之间的距离。金属纤维13的向外延伸的部分203嵌入根部区的纤维增强复合材料的聚合物基体中。除金属纤维13外，根部区的纤维增强复合材料包括另外的纤维，其也可为金属纤维和/或除金属纤维外的纤维，如，碳纤维和/或玻璃纤维。优选地，金属纤维为钢纤维，且取决于所考虑的最适合的方法，以及还取决于纤维和套管7的材料，金属纤维可通过焊接、铸造、胶合、软钎焊或硬钎焊而牢固地固定到套管7上。然而，金属纤维还可通过机械装置牢固地固定到套管7上。举例来说，金属纤维13的第一纤维端可牢固地夹持在套管7的部分之间，如，夹持在套管7中的经压缩的开口中。
[0061]图5示出了包括牢固地固定到套管7的外周界11上的金属纤维13的套管7的第二实施例的一部分。套管7的外周界11为波状的，以增大其表面面积。此外，套管7包括沿从套管7的第二端10朝其第一端(未示出)的方向渐细的纵向上的渐细区段15。
[0062]图6A示出了设有纵向上的渐细区段15和向外延伸的金属纤维13的套管7的第三实施例。金属纤维13布置成单向的纤维束204。各个束204均牢固地固定到套管7的第二端10上。束204以分开的环列(circular row)形式固定到第二端10上。第一环列放置在第二端10的周界附近，而第二环列放置在第一列内。套管7和纤维束204嵌入根部区的纤维增强复合材料的聚合物基体中。另外的纤维，如，钢纤维或不同于金属材料的纤维，优选放置在束204之间的区域中。如所示的，套管7设有从套管7的第二端10朝其第一端(未示出)渐细的纵向上的渐细区段15。
[0063]图6B示出了包括纵向上的渐细区段15和金属纤维13的套管7的第四实施例。金属纤维13单向地布置，且各纤维分开地牢固地固定到套管7上。套管7设有从套管7的第二端10朝其第一端(未示出)渐细的纵向上的渐细区段15。
[0064]图7示出了包括纵向上的渐细区段15和金属纤维13的套管7的第五实施例。金属纤维13成束204地牢固地固定到第二端10上，且被多向地布置。如图所示，不同于金属纤维的第二纤维材料38的层布置在从套管7的第二端10延伸的纤维束204之间，使得基本形成扇形。然而，如所示的，一些金属纤维13可横穿且经过不同于金属纤维的第二纤维材料38的层。如以上所提到的，套管7、金属纤维13和第二纤维材料38嵌入根部区的纤维增强复合材料的聚合物基体中。优选地，第二纤维材料38的层由玻璃纤维和/或碳纤维制成。
[0065]套管7设有从套管7的第二端10朝其第一端(未示出)渐细的纵向上的渐细区段15。
[0066]图8示出了设有金属纤维13的长形套管7的第六实施例。金属纤维13布置在金属纤维13的分开的层205中，所述层采用纤维束、纤维垫或纤维条的形式。纤维束、纤维垫或纤维条的第一端牢固地固定到套管7的第二端10上。在金属纤维13的层205之间，布置了不同于金属的第二纤维材料的层206。金属纤维的层205和第二纤维材料的层206嵌入根部区的纤维增强复合材料的聚合物基体中。
[0067]套管7设有周向的波状外表面，该外表面设有从套管7的第二端10朝其第一端(未示出)渐细的纵向上的渐细区段15。
[0068]金属纤维、金属丝或金属线可具有在0.04mm到1.0mm之间的范围内，或在0.07mm到0.75mm之间的范围内，或在0.1mm到0.5mm之间的范围内的横截面尺寸。在纵向的紧固构件(如，套管7)的一些实施例中，金属纤维可形成为纤维垫、纤维条或纤维束，其可为单向的垫、条或束，多向的垫、条或束，织造的垫或条或包括短切纤维(chopped fibre)的垫或条。此外，金属纤维、金属丝或金属线可被并入包括不同于金属纤维的类型的纤维(如，碳纤维和/或玻璃纤维)的垫、条或束中，即，金属纤维可被并入所谓的混合垫、条或束中。
[0069]垫、条或束的金属纤维按体积的百分比可为20%，30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%或100%，其余的纤维为不同类型的纤维，优选为玻璃纤维和/或碳纤维。对应地，在提供了金属纤维的根部区中的金属纤维按体积的百分比可为20%’ 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%或100%，其余的纤维为不同类型的纤维，优选为玻璃纤维和/或碳纤维。
[0070]图1Oa至图1Oc示出了包括纵向上的渐细区段15的长形套管7的另外的不同实施例。
[0071]在图1Oa中，纵向上的渐细区段15当沿套管7的纵向方向看时放置在套管7的中心部分处，且在套管7的纵向范围的大约50%延伸。套管7和/或纵向上的渐细区段15的横截面可具有图1Od至图1Og中示出的任何横截面或任何其它横截面。纵向上的渐细区段15沿从套管7的第二端10朝套管7的第一端9的方向渐细。纵向上的渐细区段15不必在其整个圆周渐细。此外且如以上提到的，纵向上的渐细区段15不必在套管7的整个范围延伸。
[0072]在图1Ob中，纵向上的渐细区段15在套管7的纵向范围的大约10%到15%延伸。纵向上的渐细区段15布置在套管7的中心部分中且布置在邻近套管7的第二端10的套管7的第一部分与在套管7的第一端处且具有比第一部分更小的横截面尺寸的套管7的第二部分之间。
[0073]在图1Oc中，纵向上的渐细区段15在套管7的纵向范围的大约50%延伸且布置在套管7的第一端9处。纵向上的渐细区段15沿从套管7的第二端10朝套管7的第一端9的方向渐细。
[0074]图1Od至图1Og中示出的横截面为套管7的纵向上的渐细区段15的不同的可能的横截面。
[0075]在图1Od中，纵向上的渐细区段15具有在其整个纵向范围实质上正方形的横截面。
[0076]在图1Oe中，纵向上的渐细区段15具有在其整个范围的椭圆形横截面，区段15的相对的侧部分具有实质上圆形的形状，以便邻接相邻的插入件39的互补地形成的侧面。渐细区段15还具有相对的平坦表面。
[0077]在图1Of中，纵向上的渐细区段15还具有包括相对的实质上圆形的面和相对的平坦面的实质上椭圆形的横截面。在该实施例中，相对的平坦面适于邻接相邻的插入件的平坦的侧面。
[0078]在图1Og中，纵向上的渐细区段15具有在其整个纵向范围的圆锥形状。
[0079]尽管纵向上的渐细区段15已经示为连续地渐细的，但应注意的是，纵向上的渐细区段15还可沿从所公开的实施例中的示为套管7的长形紧固构件的第二端朝第一端的方向阶梯式地渐细。
[0080]参考标记清单 2风力涡轮机叶片 3根部的外表面
4根部的内表面 5外层 6内层
7长形紧固构件(套管)
9紧固构件的第一端 10紧固构件的第二端 11紧固构件的外周界 Ila径向外表面 Ilb径向内表面 Ilc第一侧面 Ild第二侧面 12中心开孔13金属纤维15纵向上的渐细区段16包括金属纤维的第一层17楔形元件18元件的第一端19元件的第二端22紧固装置(内螺纹)
23轮毂
24风力涡轮机
25机舱
26根部区
27翼型区
28过渡区
29根部端面
31叶片根部
32叶片末梢
33后缘
34前缘
35弦平面
36塔架
37第二层
38第二纤维材料
39插入件
40第一插入件部分
41第二插入件部分
42插入件的侧面
43插入件的侧面
64插入件的内表面
65插入件的外表面
66区段15的第一端
67区段15的第二端
201第一纤维端
202第二纤维端
203金属纤维的向外延伸部分
204金属纤维束
205金属纤维的分开的层
206第二纤维材料的层
【权利要求】
1.一种用于风力涡轮机转子的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机转子包括轮毂，所述风力涡轮机叶片当安装到所述轮毂上时从所述轮毂延伸，所述风力涡轮机叶片包括纤维增强复合材料的壳体结构，所述纤维增强复合材料包括嵌入聚合物基体中的纤维，所述风力涡轮机叶片沿纵向方向延伸，且具有包括压力侧和吸力侧以及前缘和后缘的成型轮廓，所述缘限定在所述缘之间的弦平面，当沿所述纵向方向看时，所述成型轮廓包括具有根部端面的根部区，翼型区以及所述根部区与所述翼型区之间的可选择的过渡区， 所述根部区具有带有外表面和内表面的环形横截面， 所述根部区包括多个长形紧固构件，所述长形紧固构件设有紧固装置且相互间隔开地嵌入所述纤维增强聚合物中以便基本顺应所述根部区的圆周，且允许从所述外侧接近用于将所述叶片安装到所述轮毂上的所述紧固装置， 所述紧固构件包括布置在所述根部端面处的第一端、与其所述第一端相对的第二端，以及包括外表面、内表面、第一侧面和相对的第二侧面的外周界， 其特征在于，至少一定数目的所述长形紧固构件形成以具有纵向上的渐细区段，在所述渐细区段中，所述外周界沿从所述紧固构件的所述第二端朝所述第一端的方向在所述紧固构件的纵向范围的至少10%渐细。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，相邻的紧固构件布置成使得相邻的紧固构件的纵向上的渐细区段面向彼此。
3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，在所述纵向上的渐细区段的纵向范围内，所述紧固构件的所述纵向上的渐细区段在所述紧固构件的整个圆周延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述纵向上的渐细区段在所述紧固构件的纵向范围的至少20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述纵向上的渐细区段的所述外周界为基本平滑的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述长形紧固构件的任何横截面为垂直于其纵轴线的圆形。
7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述紧固构件的所述纵向上的渐细区段包括相对地布置的平坦表面，所述平坦表面向着彼此会聚。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述紧固构件为套管且所述紧固装置为所述套 管中的开孔中的螺纹。
9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述根部区还包括插入件，所述插入件分开地由纤维增强聚合物形成且布置在所述紧固构件的相邻侧面之间的区中，优选地布置在所述紧固构件的相邻侧面之间的每个区中，所述插入件包括基本对应于相邻的所述紧固构件的侧面之间的区的第一插入件部分。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一插入件部分的相对的侧面基本邻接相邻的所述紧固构件的所述纵向上的渐细区段。
11.根据前述权利要求9至10中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，面朝所述根部区的所述外表面的所述第一插入件部分的径向外部面和面朝所述根部区的所述内表面的所述第一插入件部分的径向内部面为基本平坦的。
12.根据前述权利要求9至11中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述第一插入件部分至少在相邻的所述紧固构件的整个纵向范围延伸。
13.根据前述权利要求9至12中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件还包括第二插入件部分，所述第二插入件部分为延伸超过相邻的所述紧固构件的所述第二端的所述第一插入件部分的楔形的渐细延伸部。
14.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述插入件包括优选地为钢纤维的金属纤维。
15.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，优选地为钢纤维的金属纤维牢固地固定到所述紧固构件上，以便从所述紧固构件延伸，所述金属纤维优选为至少固定到所述紧固构件的所述第二端上。
16.根据前述权利要求中任一项所述 的风力涡轮机叶片，其中，所述紧固构件被层叠至所述根部区的复合材料中。
【文档编号】B29C70/86GK103648754SQ201280028636
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】M.达尔, B.K.莫坦森, B.霍恩布劳 申请人:Lm Wp 专利控股有限公司