专利名称：用于风力涡轮机的转子叶片节段的接头设计的制作方法
技术领域：
本主题大体涉及用于风力涡轮机的转子叶片，并且更具体而言，涉及用于联结风力涡轮机的转子叶片组件的叶片节段的接头设计。
背景技术：
风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能源之一，并且就此而言风力涡轮机受到了更多的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型原理来捕获风的动能。转子叶片将动能转换成旋转能的形式，以便使将转子叶片联接到齿轮箱上或直接联接到发电机上(如果没有使用齿轮箱的话)的轴转动。发电机然后将机械能转变成可部署到公共电网上的电能。转子叶片的大小是有助于风力涡轮机的能量效率的重要因素。具体而言，转子叶片大小的增大一般会导致风力涡轮机的能量产生量整体上有所提高。因此，使转子叶片大小增大的工作有助于风力涡轮机技术的持续发展以及将风能用作替代能源。但是，随着用于风力涡轮机中的转子叶片的大小的增大，制造、运输和组装这样的转子叶片的相应成本也会增加。例如，非常长的转子叶片的预成型、运输和架设的成本可显著地影响较大型的风力涡轮机的经济优点。一种用于降低具有不断增大的大小的转子叶片的风力涡轮机的预成型、运输和架设的成本的已知策略是将转子叶片制造成叶片节段。然后在例如将单独的叶片节段运输到现场之后，可组装叶片节段而形成转子叶片。但是，用于将叶片节段连接在一起的已知接头设计典型地具有各种各样的缺点。例如，许多已知接头设计不提供叶片节段的充分对准。因而，大量的时间浪费在对准叶片节段以组装转子叶片上。另外，许多已知接头设计包括各种复杂的互连构件，从而增加了组装叶片节段所需的时间量。因此，存在对用于风力涡轮机转子叶片节段的这样的接头设计的需要该接头设计简化了将叶片节段组装成转子叶片，而且还允许更加精确地将叶片节段组装成转子叶片。
发明内容
将在以下描述中部分地阐述本发明的各方面和优点，或者根据描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。一方面，本主题公开了一种由两个或更多个叶片节段形成的转子叶片组件的叶片节段。叶片节段可大体包括限定大体空气动力学的轮廓的本体外壳和在本体外壳内沿纵向延伸的抗剪腹板。抗剪腹板可设置在相对的翼梁缘条之间。叶片节段还可包括附连部件和翼梁部件。附连部件可至少部分地设置在本体外壳内，并且可构造成与第二叶片节段的对应的附连部件匹配。翼梁部件可大体沿着本体外壳的内表面从翼梁缘条向外延伸，并且可构造成将附连部件支承在本体外壳内。另外，翼梁部件的弦向宽度可随着翼梁部件从翼梁缘条延伸而扩散(diverge)，使得翼梁部件接合附连部件的外周缘的至少一部分。
另一方面，本主题公开了一种用于风力涡轮机的转子叶片组件。转子叶片组件可包括第一叶片节段和第二叶片节段。第一叶片节段可大体包括本体外壳和设置在相对的翼梁缘条之间的抗剪腹板。第一叶片节段还可包括柱部件和翼梁部件。柱部件可具有从本体外壳向外延伸的第一部分和设置在本体外壳内的第二部分。翼梁部件可从翼梁缘条向外延伸，并且可限定渐扩的弦向宽度，使得翼梁部件接合柱部件的第二部分的外周缘的至少一部分。转子叶片组件的第二叶片节段可大体包括本体外壳和设置在相对的翼梁缘条之间的抗剪腹板。第二叶片节段还可包括凹部部件和翼梁部件。凹部部件可大体设置在本体外壳内，并且可限定构造成接收柱部件的第一部分的腔体。翼梁部件可从翼梁缘条向外延伸，并且可限定渐扩的弦向宽度，使得翼梁部件接合凹部部件的外周缘的至少一部分。参照以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解。结合在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用来阐述本发明的原理。
针对本领域普通技术人员，在说明书中阐述了本发明的完整的和能够实施的公开，包括其最佳模式，说明书参照了附图，其中图1示出了传统构造的风力涡轮机的透视图；图2示出了根据本主题的各方面的转子叶片组件的一个实施例的透视图；图3示出了根据本主题的各方面的所公开的转子叶片组件的第一叶片节段和第二叶片节段的实施例的局部透视图；图4示出了图3中显示的第一叶片节段和第二叶片节段的实施例的局部俯视图/ 吸力侧视图，其特别以虚线示出了第一叶片节段和第二叶片节段的本体外壳，以提供叶片节段的内部的视图。图5示出了根据本主题的各方面的转子叶片组件的柱部件的一个实施例的后面透视图；图6示出了根据本主题的各方面的转子叶片组件的凹部部件的一个实施例的后面透视图；图7示出了图3中显示的第一叶片节段和第二叶片节段的截面图；以及，图8示出了图3中显示的叶片节段中的一个的局部后面透视图，其特别示出了叶片节段的结构构件和翼梁部件。部件列表10风力涡轮机12 塔架14 机舱16转子叶片18 毂20转子叶片组件22第一叶片节段24第二叶片节段
26 柱28 凹部30 接头32压力侧34吸力侧36 前缘38 后缘40 根部42 尖部44 翼展46 弦48本体外壳50抗剪腹板52翼梁缘条54翼梁缘条56翼梁部件58外壳的内表面60柱的第一部分62柱的第二部分64 腔体66柱的外表面68腔体的内表面70柱的高度72凹部的高度74 斜角76第二抗剪腹板78柱端部80柱端部82第二腔体84腹板交接部86 壁88填充材料90 槽道92 肋94弦向宽度98凹部部件的外表面100接头端102内部长度104翼梁缘条的宽度
106 顶面108 底面110扩散角112渐缩区段116渐缩区段120 斜角122导电部件124 开口
具体实施例方式现在将对本发明的实施例作出详细参照，在图中示出了实施例的一个或多个实例。各个实例是以阐述本发明而非限制本发明的方式提供的。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，可在本发明中作出各种修改和变型，而不偏离本发明的范围或精神。例如， 被示出或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生另外的另一个实施例。因此，意图本发明覆盖落在所附权利要求及其等效方案的范围内的这样的修改和变型。现在参照附图，图1示出了传统构造的风力涡轮机10的透视图。风力涡轮机10 包括塔架12，机舱14安装在塔架12上。多个转子叶片16安装到转子毂18上，转子毂18 又连接到使主转子轴转动的主法兰上。风力涡轮机功率产生和控制构件容纳在机舱14内。 仅为了说明性目的而提供图1的视图，以将本发明置于示例性的使用领域中。应当理解，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮机构造。现在参照图2，示出了根据本主题的各方面的转子叶片组件20的一个实施例的透视图。大体上，转子叶片组件20可包括多个叶片节段22、24。例如在示出的实施例中，转子叶片组件20可包括第一叶片节段22和第二叶片节段24。第一叶片节段22和第二叶片节段24可大体构造成固定到彼此上。例如，第一叶片节段22可包括附连部件26，其构造成附连到第二叶片节段24的对应的附连部件28上，以便在叶片节段22、24之间形成接头 30。因而，当叶片节段22、24组装好时，转子叶片组件20可大体限定具有基本连续的空气动力学的轮廓的完整的转子叶片。应当理解，虽然本主题的转子叶片组件20在本文中示出和描述为包括两个叶片节段22、24，但是转子叶片组件20可大体包括如本文中所描述和示出的那样构造的任何数量的叶片节段。如图所示，转子叶片组件20可大体包括在前缘36和后缘38之间延伸的吸力侧 34和压力侧32(图3)。另外，转子叶片组件20可包括构造成安装到风力涡轮机10的毂 18(图1)上的根部端40 (由第一叶片节段22限定)和设置成与根部端40相对的尖部端 42 (由第二叶片节段24限定)。另外，转子叶片组件20可具有限定根部端40和尖部端42 之间的总长度的翼展44和限定前缘36和后缘38之间的总长度的弦46。如一般所理解的那样，随着转子叶片从叶根40延伸到叶尖42，弦46可大体相对于翼展44而在长度方面有所变化。现在参照图3-8，根据本主题的各方面示出了所公开的转子叶片组件20的第一叶片节段22和第二叶片节段24的各种构件和特征的若干个视图。具体而言，图3示出了第一叶片节段22和第二叶片节段24的一个实施例的局部透视图，其特别示出了各个叶片节段22、24的附连部件26、28。图4示出了第一叶片节段22和第二叶片节段24的局部吸力侧视图，以虚线显示了各个节段22、24的本体外壳48，以便示出叶片节段22、24的内部。图 5和6示出了叶片节段22、24的附连部件26、28的后面透视图。图7示出了转子叶片组件 20的第一叶片节段22和第二叶片节段24的截面图。图8示出了叶片节段22、24中的一个的局部后面透视图，其特别示出了叶片节段22、24的结构构件50、52、54和翼梁部件56。转子叶片组件20的各个叶片节段22、24可包括大体用作叶片节段22、24的外部壳体/盖的本体外壳48。本体外壳48可大体例如通过限定对称的或曲面的翼型形状截面来限定基本空气动力学的轮廓。因此，如图3中所显示，各个叶片节段22、24的本体外壳48 可限定转子叶片组件20的压力侧32、吸力侧34、前缘36和后缘38。大体上，应当理解，在转子叶片组件20的接头30(图2)附近的区域中，第一叶片节段22的本体外壳48的空气动力学的轮廓可大体对应于第二叶片节段24的本体外壳48的空气动力学的轮廓。因而， 转子叶片组件20可沿着其翼展44限定基本连续的空气动力学的轮廓。在若干个实施例中，各个叶片节段22、24的本体外壳48可形成为单个一体式构件。备选地，本体外壳48可由多个外壳构件形成。例如，本体外壳48可由大体限定本体外壳48的压力侧32的第一外壳构件和大体限定本体外壳48的吸力侧34的第二外壳构件制造而成，这样的外壳构件在外壳48的前缘36和后缘38处固定到彼此上。另外，本体外壳 48可大体由任何适合的材料形成。例如，在一个实施例中，本体外壳48可由复合层压材料 (例如碳纤维增强的复合物或玻璃纤维增强的复合物)整体地形成。备选地，本体外壳48 的一个或多个部分可构造成分层构造，并且可包含由设置在复合层压材料层之间的轻质材料(例如木材(例如轻木)、泡沫(挤制聚苯乙烯泡沫)或这样的材料的组合)形成的芯体材料。叶片节段22、24中的各个还可包括一个或多个结构构件。例如，如图7和8中特别地显示，叶片节段22、24可各自包括构造成在叶片外壳48内沿纵向延伸且在相对的翼梁缘条52、54之间垂直地延伸的单个抗剪腹板50。备选地，叶片节段22、24可包括在相对的翼梁缘条52、54之间延伸的两个或更多个抗剪腹板50。翼梁缘条52、54可类似地构造成在叶片外壳48内沿纵向延伸，翼梁缘条52、54大体分别接合本体外壳48的压力侧32和吸力侧34的内表面58。大体上，抗剪腹板(一个或多个)50和翼梁缘条52、54可用作类似梁的或其它结构类型的构件，以对各个叶片节段22、24且因此对转子叶片组件20提供结构刚度和增大的强度。应当理解，抗剪腹板(一个或多个)50和翼梁缘条52、54可大体由容许这样的构件如本文中描述的那样起作用的任何适合的材料形成。例如，在一个实施例中，翼梁缘条52、54可由诸如单向碳纤维增强的复合物的复合材料形成，而抗剪腹板(一个或多个)50可由泡沫、木材或由纤维增强的复合物强化的类似的轻质材料形成。如以上所表明，第一叶片节段22和第二叶片节段24还可包括构造成容许叶片节段22、24组装在一起而形成本主题的转子叶片组件20的对应的附连部件26，28。大体上， 附连部件26、28可包括构造成协助将叶片节段22、24对准在一起以进行组装以及/或者帮助传递在风力涡轮机10的运行期间出现在转子叶片组件20上的任何弯曲力矩和/或负荷的任何适合的对应的外凸构件和内凹构件。例如，在示出的实施例中，第一叶片节段22可包括构造成至少部分地接收在第二叶片节段24的对应的凹部部件28内的柱部件26。因而，可通过将第一叶片节段22的柱部件26插入第二叶片节段24的凹部部件28中来使叶片节段22、24恰当地彼此对准。应当理解，虽然在本文中将柱部件26和凹部部件28大体描述为分别为第一叶片节段22和第二叶片节段24的构件，但是，还可将构件倒过来，第一叶片节段22包括凹部部件28，而第二叶片节段24包括柱部件26。具体参照图3、4和7，柱部件26可大体构造成任何适合的外凸构件，并且可包括沿大体翼展方向(平行于转子叶片组件20的翼展44的方向)从第一叶片节段22的本体外壳48向外延伸的第一部分60。柱部件26还可包括安装或以别的方式设置在第一叶片节段22的本体外壳48内的第二部分62。另外，凹部部件28可大体构造成任何适合的内凹构件，并且可安装或以别的方式设置在第二叶片节段22的本体外壳48内。大体上，柱部件26的第一部分60可构造成接收在由凹部部件28限定的对应腔体 64内。因此，应当理解，柱部件26的第一部分60和凹部部件28的腔体64可大体具有容许第一部分60接收在腔体64内的任何适合的形状和/或构造。例如，在示出的实施例中，第一部分60可具有大体对应于第一叶片节段22的翼型形状的截面的翼型形状。因此，在这种实施例中，凹部部件28可大体限定匹配的翼型形状的腔体64。但是，在备选实施例中， 第一部分60和腔体64可限定对应的长方形、圆形、椭圆形或三角形形状，或者具有任何其它适合的匹配构造。另外，在一个实施例中，第一部分60和腔体64可设计成具有紧密地控制的尺寸，使得第一部分60可稳固地定位在腔体64内。例如，第一部分60和腔体64可尺寸设置成使得第一部分60的外周缘(由柱部件26的外表面66限定)和腔体64的内周缘 (由腔体64的内表面68限定)之间的总间隙小于20毫米(mm)，例如小于IOmm或小于约 5mm ο另外，在一个实施例中，柱部件26和凹部部件28可限定对应的渐缩轮廓，或者可以别的方式对应地设计成确保柱部件26的第一部分60恰当地定位在凹部部件28的腔体 64内。因此，如图7的截面图中所显示，柱部件26可构造成使得第一部分60的高度70随着第一部分延伸到腔体64中而持续地减小。类似地，凹部部件28可构造成使得腔体64的高度72沿着其长度对应地减小。应当理解，柱部件26和凹部部件28的对应的渐缩轮廓可大体具有任何适合的斜角74。但是，在本主题的一个具体实施例中，斜角74可等于范围为约0度至约10度(例如约0度至约5度或约1度至约2度，以及它们之间的所有其它子范围)的角度。在一个实施例中，柱部件26和凹部部件28还可包括第二抗剪腹板76，以对叶片节段22、24提供额外的结构支承。例如，如图5的后面透视图和图7的截面图中所显示，第二抗剪腹板76可大体在柱部件26的内部内、在柱部件26的端部78、80之间沿纵向延伸。类似地，如在图6的后面透视图和图7的截面图中所显示，凹部部件28可限定其内可设置第二抗剪腹板76的第二腔体82。如图所示，第二腔体82可大体形成于凹部部件28内，以便设置成与构造成接收柱部件26的腔体64相对。应当理解，在备选实施例中，附连部件26、 28中的仅一个(例如柱部件26)可包括第二抗剪腹板76。另外，应当理解，柱部件26和凹部部件28可包括任何数量的第二抗剪腹板76 (例如两个或更多个)，以对叶片节段22、24 提供结构支承，尤其是在节段22、24包括在翼梁缘条52、54之间延伸的不止一个抗剪腹板 50时。在若干个实施例中，柱部件26和凹部部件28的第二抗剪腹板76可构造成分别附连到第一叶片节段22和第二叶片节段24的抗剪腹板(一个或多个)50上。例如，如图7中所显示，第二抗剪腹板76可构造成在限定在第二抗剪腹板76和抗剪腹板50之间的腹板交接部84处附连到抗剪腹板(一个或多个)50上。大体上，应当理解，可使用任何适合的机构来将第二抗剪腹板76附连到第一叶片节段22和第二叶片节段24的抗剪腹板50上。例如，在一个实施例中，第二抗剪腹板76可以粘合的方式结合到抗剪腹板50上。在这种实施例中，可为合乎需要的是，在腹板交接部84处执行湿法堆叠过程和/或以别的方式人工地层压若干层增强材料，以增强接缝以及确保第二抗剪腹板76恰当地附连到抗剪腹板(一个或多个)50上。在备选实施例中，第二抗剪腹板76可构造成使用任何其它适合的紧固机构 (例如通过使用螺钉、螺栓、舌槽配合、干涉配合、托架或使用任何其它适合的干法配合附连机构和/或方法)来附连到抗剪腹板50上。另外，在本主题的一个具体实施例中，第二抗剪腹板76可与第一叶片节段22和第二叶片节段24的抗剪腹板50相同地或相似地构造。因此，在一个实施例中，第二抗剪腹板 76可包含由复合材料强化的芯体材料。例如，如图5和6中所显示，第二抗剪部件76可包括由任何适合的复合材料(例如碳或玻璃增强的层压板)形成的相背对的壁86。另外，芯体或填充材料88，例如木材(例如轻木)、泡沫(挤制聚苯乙烯泡沫)或任何其它适合的轻质材料，可设置在壁86之间。在备选实施例中，应当理解，第二抗剪腹板76可由任何其它适合的材料形成，并且可大体具有容许第二抗剪腹板76如本文中描述的那样起作用的任何适合的构造。进一步，在本主题的一个实施例中，柱部件26和凹部部件28可限定构造成进一步帮助对准第一叶片节段22和第二叶片节段24的对应的对准特征90、92。例如，如在图3、5 和6中所显示，柱部件26的第一部分60可限定构造成与由凹部部件28的腔体64限定的多个沿纵向延伸的肋92匹配的多个沿纵向延伸的槽道90。因而，在柱部件26插入凹部部件28中时，凹部部件28的肋92可接收在柱部件26的槽道90内。应当理解，在一个备选实施例中，沿纵向延伸的肋92可由柱部件26限定，而沿纵向延伸的槽道90可由凹部部件28 限定。还应当理解，柱部件26和凹部部件28可大体限定任何适合类型的对准特征，并且因此，不需要包括图3、5和6中显示的肋92和槽道90。例如，在另一个实施例中，柱部件26 和凹部部件28可包括对应的舌槽构造或类似的键式构造。此外，应当理解，柱部件26和凹部部件28可大体由任何适合的材料(一种或多种)形成。例如，在一个实施例中，柱部件26和凹部部件28可由任何适合的层压复合材料形成。还应当理解，第一叶片节段22和第二叶片节段24可分别包括不止一个柱部件26或凹部部件28。例如，第一叶片节段22可包括沿大体翼展方向从本体外壳48至少部分地向外延伸的两个或更多个柱部件26。在这种实施例中，第二叶片节段24可包括相同数量的对应的凹部部件28。另外，在另一个实施例中，第一叶片节段22可包括柱部件26和凹部部件 28两者，而第二叶片节段24可包括对应的柱部件26和凹部部件28。为了容许柱部件26和凹部部件28稳固地安装或以别的方式设置在第一叶片节段 22和第二叶片节段24内，叶片节段22、24可各自包括从节段22、24的翼梁缘条52、54向外延伸的翼梁部件56。大体上，本主题的翼梁部件56可构造成将柱部件26的第二部分62 和凹部部件28分别支承在第一叶片节段22和第二叶片节段24内。另外，翼梁部件56还可构造成将集中在叶片节段22、24的翼梁缘条52、54中的弯曲力矩和/或其它负荷均勻地传递或以别的方式分散在整个接头30上。具体而言，翼梁部件26可构造成将来自翼梁缘条52、54的负荷均勻地传递或以别的方式分散在柱部件26和凹部部件28的宽度的至少一部分上。参照图3、4和8，翼梁部件56可大体构造成各个叶片节段22、24的翼梁缘条52、 54的延伸部。例如，如在图4中所具体显示，在一个实施例中，翼梁缘条52、54 (显示了其中的一个)可在本体外壳48内终止，或者可以别的方式在叶片节段22、24的柱部件26或凹部部件28处或柱部件26或凹部部件28附近包括终止端93。因而，可提供叶片节段22、24 的翼梁部件56来支承柱部件36和凹部部件38，并且均勻地将通过翼梁缘条52、54承载的负荷传递超出这样的终止端93。因此，翼梁部件56可构造成沿着各个本体外壳48的压力侧32和吸力侧34的内表面58从翼梁缘条52、54向外延伸，使得柱部件26的第二部分62 的外周缘(由柱部件36的外表面66限定)的至少一部分和凹部部件28的外周缘(由凹部部件28的外表面98 (图5)限定)的至少一部分在各个相应的叶片节段22、24内由翼梁部件56接合或以别的方式支承。例如，在示出的实施例中，翼梁部件56可构造成沿大体翼展方向从翼梁缘条52、 54向外延伸到各个叶片节段22、24的接头端100，使得柱部件26和凹部部件28的整个内部长度102可由翼梁部件56接合或以别的方式支承。在一个备选实施例中，翼梁部件56 可构造成沿大体翼展方向从翼梁缘条52、54向外延伸，使得柱部件26和凹部部件28的内部长度102的仅一部分由翼梁部件56接合或以别的方式支承。另外，翼梁部件56可大体构造成沿大体弦向方向从翼梁缘条52、54向外延伸，使得翼梁部件58的弦向宽度94大于翼梁缘条52、54的弦向宽度104。例如，在示出的实施例中，翼梁部件56可构造成从翼梁缘条52、54向外延伸，使得在各个叶片节段22、24的接头端100处的翼梁部件56的弦向宽度 94大体等于各个相应的叶片节段22、24的弦46。因此，如图3、4和8中所显示，各个翼梁部件56的宽度94可从翼梁缘条52、54扩散，使得翼梁部件56在各个本体外壳48的前缘 36和后缘38之间延伸，以便填充叶片节段22、24的整体截面。在另一个实施例中，翼梁部件56可不在前缘36和后缘38之间延伸，而是可仅构造成在柱部件26和凹部部件28的整个外周缘上面和周围延伸，以便完全包围和支承这样的部件26、28。在另一个实施例中，翼梁部件56的宽度94可仅构造成在柱部件26和凹部部件28的外周缘的一部分上面扩散。 例如，翼梁部件56可构造成仅沿弦向方向在柱部件26和凹部部件28的顶面和底面106、 108(图5和6)的全部或一部分上面延伸。在这种实施例中，应当理解，各个翼梁部件56可大体包括在柱部件26或凹部部件28的顶面106上面延伸的单独的压力侧节段和在柱部件 26或凹部部件28的底面108上面延伸的单独的吸力侧节段。另外，在本主题的一个具体实施例中，翼梁部件56可构造成以特定的扩散角 110(图4)从翼梁缘条50、52向外延伸。例如，在一个实施例中，翼梁部件56的扩散角110 的范围可为约45度至约75度，例如约50度至约70度或约55度至约65度，以及它们之间的任何其它子范围。在一个备选实施例中，应当理解，翼梁部件56的扩散角110可小于45 度或大于75度。应当理解，本主题的翼梁部件56可大体由任何适合的材料形成。但是，在一个具体实施例中，翼梁部件56可由复合层压材料形成，例如玻璃纤维增强的复合物。另外，在本主题的各种实施例中，翼梁部件56可与翼梁缘条52、54 —体地形成，或者可例如通过单独地制造翼梁部件56和使其预固化或通过使翼梁部件56单独地形成于各个本体外壳48内来使翼梁部件56形成为单独的构件。例如，在示出的实施例中，翼梁部件56可与翼梁缘条 52、54分开来形成，并且可构造成接合或以别的方式附连到翼梁缘条52、54的一部分。因此，如图7中所显示，各个翼梁部件56可包括构造成与压力侧翼梁缘条50和吸力侧翼梁缘条52的对应的渐缩区段116匹配的渐缩区段112。应当理解，翼梁部件56和翼梁缘条52、 54的渐缩区段112、116可大体限定任何适合的斜角120。但是，在本主题的一个具体实施例中，斜角120可等于范围为约0度至约10度(例如约0度至约5度或约1度至约2度， 以及它们之间的所有其它子范围)的角度。还应当理解，在一个实施例中，翼梁部件56可进一步包括沿着柱部件26和凹部部件28的顶面106和底面108 (图5和6)而设置的渐缩区段(未显示)，使得各个翼梁部件56的厚度随着其沿翼展方向朝向各个叶片节段22、24 的接头端100延伸而增大或减小。在这种实施例中，柱部件26和凹部部件28可进一步包括对应的渐缩区段(未显示)，使得在翼梁部件56和柱部件26与凹部部件28之间限定适合的斜角。另外，如一般所理解，风力涡轮机10(图1)典型地配备有构造成保护风力涡轮机 10及其构件免受雷击的避雷系统(未显示)。例如，避雷系统可典型地包括沿着转子叶片的长度而设置在各种位置处的一个或多个导电的雷电接受器(例如铜接受器)。雷电接受器然后可联接到从接受器延伸通过风力涡轮机的转子叶片和塔架的导线(例如铜导线)上， 导线在塔架处连接到地面。因此，在本主题的一个具体实施例中，第一叶片节段22和第二叶片节段24的翼梁部件56可构造成接收导电部件122，例如金属销或杆，以容许避雷系统可通过所公开的转子叶片组件20的接头30而运行。因此，如图3和8中所显示，翼梁部件 56可限定构造成接收导电部件122的对应的开口 124。避雷系统的导线然后可电联接到导电部件122的端部上。备选地，限定在翼梁部件56中的开口 124可仅用作避雷系统的导线可延伸通过其中的槽道。应当理解，在其中翼梁部件56限定的开口 124构造成接收导电部件122的实施例中，导电部件122可大体用作用于叶片节段22、24的额外的对准特征。如以上所表明，对本领域普通技术人员应当显而易见的是，虽然在本文中将本主题的转子叶片组件20示出和描述为包括两个叶片节段22、24，但是转子叶片组件20可大体包括任何数量的叶片节段。例如，在其中转子叶片组件20由三个或更多个叶片节段形成的实施例中，各个内部叶片节段(即不限定转子叶片组件20的尖部端40和根部端42的叶片节段(一个或多个))可大体在各端处包括附连部件26、28(例如柱部件26或凹部部件 28)和翼梁部件56。本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利权的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例包括不异于权利要求的字面语言的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这样的其它实例意图处于权利要求的范围内。
权利要求
1.一种由两个或更多个叶片节段形成的转子叶片组件(20)的叶片节段(22，24)，所述叶片节段(22，24)包括限定大体空气动力学的轮廓的本体外壳(48)；在所述本体外壳(48)内沿纵向延伸的抗剪腹板(50)，所述抗剪腹板(50)设置在相对的翼梁缘条(52，54)之间；至少部分地设置在所述本体外壳(48)内的附连部件(26，28)，所述附连部件(26，28) 构造成与第二叶片节段(22，24)的对应的附连部件(26，28)匹配；以及，从所述翼梁缘条(52，54)向外延伸的翼梁部件(56)，所述翼梁部件(56)构造成将所述附连部件(26，28)支承在所述本体外壳(48)内，其中，所述翼梁部件(56)的弦向宽度(94)随着所述翼梁部件(56)从所述翼梁缘条 (52，54)延伸而扩散，使得所述翼梁部件(56)接合所述附连部件(26，28)的外周缘的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的叶片节段(22，24)，其特征在于，所述附连部件(26，28)包括凹部部件(28)或柱部件(26)。
3.根据权利要求1所述的叶片节段(22，24)，其特征在于，所述附连部件(26，28)包括构造成连接到所述抗剪腹板(50)上的第二抗剪腹板(76)。
4.根据权利要求1所述的叶片节段(22，24)，其特征在于，所述附连部件(26，28)限定构造成与对应的所述附连部件(26，28)的对准特征(90，92)匹配的对准特征(90，92)。
5.根据权利要求1所述的叶片节段(22，24)，其特征在于，所述翼梁部件(56)沿着所述本体外壳(48)的内表面(58)从所述翼梁缘条(52，54)向外延伸，使得所述翼梁部件 (56)的所述弦向宽度(94)大于所述翼梁缘条(52,54)的宽度(104)。
6.根据权利要求1所述的叶片节段(22，24)，其特征在于，所述翼梁部件(56)的所述弦向宽度(94)随着所述翼梁部件(56)从所述翼梁缘条(52，54)延伸而扩散，使得所述翼梁部件(56)构造成包围所述附连部件(26，28)的整个外周缘。
7.根据权利要求6所述的叶片节段(22，24)，其特征在于，所述翼梁部件(56)进一步构造成使得所述翼梁部件(56)的所述弦向宽度(94)完全在所述本体外壳(48)的前缘 (36)和后缘(38)之间延伸。
8.根据权利要求1所述的叶片节段(22，24)，其特征在于，所述翼梁部件(56)包括构造成接合所述翼梁缘条(52，54)的对应的渐缩区段(116)的渐缩区段(112)。
9.一种用于风力涡轮机(10)的转子叶片组件(20)，所述转子叶片组件(20)包括第一叶片节段(22)，其包括限定大体空气动力学的轮廓的本体外壳(48)；在所述本体外壳(48)内沿纵向延伸的抗剪腹板(50)，所述抗剪腹板(50)设置在相对的翼梁缘条(52，54)之间；具有从所述本体外壳(48)向外延伸的第一部分(60)和设置在所述本体外壳(48)内的第二部分(62)的柱部件(26)；以及；从所述翼梁缘条(52，54)向外延伸的翼梁部件(56)，所述翼梁部件(56)限定渐扩的弦向宽度(94)，使得所述翼梁部件(56)接合所述柱部件(26)的所述第二部分(62)的外周缘的至少一部分；以及第二叶片节段(24)，其包括限定大体空气动力学的轮廓的本体外壳(48)；在所述本体外壳(48)内沿纵向延伸的抗剪腹板(50)，所述抗剪腹板(50)设置在相对的翼梁缘条(52，54)之间；设置在所述本体外壳(48)内的凹部部件(28)，所述凹部部件(28)限定构造成接收所述柱部件(26)的所述第一部分(60)的腔体(64)；以及，从所述翼梁缘条(52，54)向外延伸的翼梁部件(56)，所述翼梁部件(56)限定渐扩的弦向宽度(94)，使得所述翼梁部件(56)接合所述凹部部件(26)的外周缘的至少一部分。
10.根据权利要求9所述的转子叶片组件(20)，其特征在于，所述第一叶片节段和第二叶片节段(22，24)的所述翼梁部件(56)沿着所述本体外壳(48)的内表面(58)从所述翼梁缘条(52，54)向外延伸，使得所述翼梁部件(56)的所述弦向宽度(94)大于所述翼梁缘条(52，54)的宽度(104)。
11.根据权利要求9所述的转子叶片组件(20)，其特征在于，所述第一叶片节段和第二叶片节段(22，24)的所述翼梁部件(56)的所述弦向宽度(94)随着所述翼梁部件(56)从所述翼梁缘条(52，54)延伸而扩散，使得所述翼梁部件(56)接合所述柱部件和凹部部件(26， 28)的整个外周缘。
12.根据权利要求11所述的转子叶片组件(20)，其特征在于，所述第一叶片节段和第二叶片节段(22，24)的所述翼梁部件(56)进一步构造成使得所述翼梁部件(56)的所述弦向宽度(94)完全在所述第一叶片节段和第二叶片节段(22，24)的所述本体外壳(48)的前缘(36)和后缘(38)之间延伸。
13.根据权利要求9所述的转子叶片组件(20)，其特征在于，所述柱部件(26)限定构造成与所述凹部部件(28)的对应的对准特征(90，92)匹配的对准特征(90，92)。
14.根据权利要求13所述的转子叶片组件(20)，其特征在于，所述柱部件(26)限定构造成与限定在所述凹部部件(28)中的多个肋(92)匹配的多个槽道(90)。
15.根据权利要求9所述的转子叶片组件(20)，其特征在于，所述第一叶片节段和第二叶片节段(22，24)的所述翼梁部件(56)限定构造成接收所述转子叶片组件(20)的避雷系统的构件的开口(124)。
全文摘要
本发明涉及用于风力涡轮机的转子叶片节段的接头设计。公开了由两个或更多个叶片节段形成的转子叶片组件(20)的叶片节段(22，24)。叶片节段(22，24)可大体包括本体外壳(48)和在本体外壳(48)内沿纵向延伸的抗剪腹板(50)。抗剪腹板(50)可设置在相对的翼梁缘条(52，54)之间。叶片节段(22，24)还可包括附连部件(26，28)和翼梁部件(56)。附连部件(26，28)可至少部分地设置在本体外壳(48)内。翼梁部件(56)可大体沿着本体外壳(48)的内表面(58)从翼梁缘条(52，54)向外延伸，并且可构造成将附连部件(26，28)支承在本体外壳(48)内。
文档编号F03D1/06GK102454539SQ201110356028
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年10月29日
发明者S·G·里德尔 申请人:通用电气公司