CN109139357A - 根部插件和具有带有根部插件的风力涡轮叶片的风力涡轮 - Google Patents

根部插件和具有带有根部插件的风力涡轮叶片的风力涡轮 Download PDF

Info

Publication number
CN109139357A
CN109139357A CN201810677387.2A CN201810677387A CN109139357A CN 109139357 A CN109139357 A CN 109139357A CN 201810677387 A CN201810677387 A CN 201810677387A CN 109139357 A CN109139357 A CN 109139357A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
metal lining
wind turbine
fiber alignment
degree
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810677387.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109139357B (zh
Inventor
M.E.梅斯默
S.G.范尼厄温霍夫
T.默斯黑乌泽
M.彼得森
A.卢茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LM Wind Power AS
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN109139357A publication Critical patent/CN109139357A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109139357B publication Critical patent/CN109139357B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F05B2240/2211—Rotors for wind turbines with horizontal axis of the multibladed, low speed, e.g. "American farm" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/912—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure on a tower
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05B2260/301—Retaining bolts or nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2280/00—Materials; Properties thereof
    • F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05B2280/6013—Fibres
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

提供一种风力涡轮。风力涡轮包括塔、联接到塔的转子和联接到转子的多个叶片，其中，多个叶片中的各个包括根部和沿着根部沿周向定位的多个根部插件。各个根部插件包括：金属衬套，其包括外表面和至少形成在外表面上的多个凹槽；联接到金属衬套的核心；以及多个层，其围绕金属衬套和核心而缠绕，其中多个层中的层包括与多个层中的另一个层的纤维定向不同的纤维定向。

Description

根部插件和具有带有根部插件的风力涡轮叶片的风力涡轮
技术领域
本发明的实施例大体涉及旋转机器，且更具体而言，涉及用于风力涡轮中的根部插件。
背景技术
风力被看作当前可用的一种最清洁且最环保的能源，且因此风力涡轮已经获得更多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔、机舱和转子。转子包括可旋转的轮毂和多个叶片。叶片通过叶片根部联接到轮毂。此外，机舱可包括下者中的一个或多个：轴、发电机和齿轮箱。轴将可旋转的轮毂联接到齿轮箱，或直接联接到发电机。
转子叶片从风中捕捉动能，且将风的动能转化为旋转能。叶片的旋转使转子的轮毂旋转。轮毂的旋转使将轮毂联接到齿轮箱或发电机的轴旋转。因此，轴的旋转将机械能转化为电能。电能然后可供应到电网。
转子叶片的大小是影响风力涡轮的总容量的重要因素。具体而言，转子叶片的长度或跨度的增大可大体导致风力涡轮的能量发生量整体增大。因此，转子叶片的大小的增大是将风力涡轮用作备选且商业上有竞争性的能源的动力。但是，转子叶片的大小的增大可在各种风力涡轮构件上施加增大的负载。例如，较大的转子叶片可在转子叶片的根部和轮毂之间的连接部(叶片接头)处导致增大的应力，从而导致叶片接头的疲劳。
多种方法和***已经被设计和实施来减小转子叶片的根部和轮毂之间的连接部处的负载/应力。例如，一些传统的***包括叶片，其中各个叶片包括根部，根部具有栓接到轮毂上的凸缘。在这种***中，螺栓上的负载未最佳地分布。在其它传统的***中，带螺纹插件粘结或灌注在叶片根部层压件内，且螺栓(即承载构件)被旋在其中。在一些其它传统的***中，低成本低密度泡沫***螺栓和叶片根部层压件之间。需要一种增强的根部插件。
发明内容
根据一个实施例，公开一种风力涡轮。风力涡轮包括塔、联接到塔的转子和联接到转子的多个叶片，其中多个叶片中的各个包括根部和沿着根部沿周向定位的多个根部插件。各个根部插件包括：金属衬套，其包括外表面和至少形成在外表面上的多个凹槽；联接到金属衬套的核心；和多个层，其围绕金属衬套和核心而缠绕，其中多个层中的层包括与多个层中的另一个层的纤维定向不同的纤维定向。
根据另一个实施例，公开一种根部插件。根部插件包括：金属衬套，其包括外表面和至少形成在外表面上的多个凹槽；核心，其联接到金属衬套；和多个层，其围绕金属衬套和核心而缠绕，其中多个层中的层包括与多个层中的另一个层的纤维定向不同的纤维定向。
根据又一个实施例，提供一种风力涡轮。风力涡轮包括塔、联接到塔的转子和联接到转子的多个叶片，其中多个叶片中的各个包括根部和沿着根部沿周向定位的多个根部插件。各个根部插件包括：金属衬套，其包括外表面和至少形成在外表面上的多个凹槽；联接到金属衬套的核心；第一层，其围绕金属衬套的外表面和核心而缠绕，其中第一层包括第一纤维定向，其相对于金属衬套的纵向轴线处于范围为大于0度而小于±90度的角度；第二层，其围绕第一层而缠绕，其中第二层包括第二纤维定向，其相对于金属衬套的纵向轴线处于大约±90度的角度；第三层，其围绕第二层和第一层而缠绕，其中第三层包括第三纤维定向，其相对于金属衬套的纵向轴线处于范围在0度到±90度之间的角度；和覆盖物，其包围第一层、第二层和第三层。
技术方案1. 一种风力涡轮，包括：
塔；
转子，其联接到所述塔；以及
多个叶片，其联接到所述转子，其中，所述多个叶片中的各个包括根部和沿着所述根部沿周向定位的多个根部插件，其中，各个所述根部插件包括：
金属衬套，其包括外表面和至少形成在所述外表面上的多个凹槽；
核心，其联接到所述金属衬套；以及
多个层，其围绕所述金属衬套和所述核心而缠绕，
其中，所述多个层中的层包括与所述多个层中的另一个层的纤维定向不同的纤维定向。
技术方案2. 根据技术方案1所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层包括：
第一层，其与所述金属衬套和所述核心进行物理接触；以及
第二层，其围绕所述第一层而缠绕且与其进行物理接触。
技术方案3. 根据技术方案2所述的风力涡轮，其特征在于，所述第一层包括第一纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于范围为大于0度而小于±90度的角度，且其中所述第二层包括第二纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于大约±90度的角度。
技术方案4. 根据技术方案3所述的风力涡轮，其特征在于，由于围绕所述第一层的所述第二层的所述第二纤维定向和所述第二层缠绕在所述第一层上所施加的力，所述第一层占据所述多个凹槽。
技术方案5. 根据技术方案3所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层进一步包括第三层，其围绕所述第一层和所述第二层而缠绕且与其进行物理接触。
技术方案6. 根据技术方案5所述的风力涡轮，其特征在于，所述第三层包括第三纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于0度到±90度之间的角度。
技术方案7. 根据技术方案6所述的风力涡轮，其特征在于，所述第三层的所述第三纤维定向与所述第一层的所述第一纤维定向相同。
技术方案8. 根据技术方案6所述的风力涡轮，其特征在于，所述第三层的所述第三纤维定向不同于所述第一层的所述第一纤维定向。
技术方案9. 根据技术方案2所述的风力涡轮，其特征在于，所述第一层包括第一纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于大约±90度的角度，且所述第二层包括第二纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于范围为大于0度而小于±90度的角度。
技术方案10. 根据技术方案9所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层包括第三层，其围绕所述第二层而缠绕，且其中，所述第三层包括第三纤维定向，其处于大约±90度的角度。
技术方案11. 根据技术方案2所述的风力涡轮，其特征在于，所述金属衬套的所述外表面包括平坦表面和包括所述多个凹槽的带凹槽表面。
技术方案12. 根据技术方案11所述的风力涡轮，其特征在于，所述第二层围绕所述第一层的覆盖所述带凹槽表面的部分而缠绕。
技术方案13. 根据技术方案1所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层中的至少一个包括下者中的至少一个：玻璃纤维粗纱、碳粗纱、芳族聚酸胺粗纱、玻璃纤维、预浸渍粗纱、湿粗纱、干粗纱、混合粗纱和具有粘合材料的粗纱。
技术方案14. 根据技术方案13所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层包括围绕所述金属衬套的平坦表面而缠绕的碳粗纱，且玻璃粗纱的缠绕占据所述金属衬套的所述多个凹槽。
技术方案15. 根据技术方案1所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层包括由相同材料制成的多个粗纱。
技术方案16. 根据技术方案1所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层中的一个的粗纱的材料不同于所述多个层中的其它层的材料。
技术方案17. 根据技术方案1所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层中的一个包括第一粗纱和第二粗纱，其中所述第一粗纱包括第一材料而所述第二粗纱包括不同于所述第一材料的第二材料。
技术方案18. 一种根部插件，包括：
金属衬套，其包括外表面和至少形成在所述外表面上的多个凹槽；
核心，其联接到所述金属衬套；以及
多个层，其围绕所述金属衬套和所述核心而缠绕，
其中，所述多个层中的层包括与所述多个层中的另一个层的纤维定向不同的纤维定向。
技术方案19. 根据技术方案18所述的根部插件，其特征在于，所述多个层包括：
第一层，其与所述金属衬套和所述核心进行物理接触；以及
第二层，其围绕所述第一层而缠绕且与其进行物理接触，
其中所述第一层包括第一纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于范围为大于0度而小于±90度的角度，且其中所述第二层包括第二纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于大约±90度的角度。
技术方案20. 一种风力涡轮，包括：
塔；
转子，其联接到所述塔；以及
多个叶片，其联接到所述转子，其中，所述多个叶片中的各个包括根部和沿着所述根部沿周向定位的多个根部插件，其中各个所述根部插件包括：
金属衬套，其包括外表面和至少形成在所述外表面上的多个凹槽；
核心，其联接到所述金属衬套；
第一层，其围绕所述金属衬套的外表面和所述核心而缠绕，其中所述第一层包括第一纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于范围为大于0度而小于±90度的角度；
第二层，其围绕所述第一层而缠绕，其中所述第二层包括第二纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于大约±90度的角度；
第三层，其围绕所述第二层和所述第一层而缠绕，其中所述第三层包括第三纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于范围在0度到±90度之间的角度；以及
覆盖物，其包围所述第一层、所述第二层和所述第三层。
附图说明
在参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的实施例的这些和其它特征和方面，其中，在所有附图中，相同符号表示相同部件，其中：
图1为根据本发明的示例性实施例的风力涡轮的透视图；
图2为根据本发明的某些实施例的根部插件的透视图，根部插件嵌入风力涡轮叶片的叶片根部中；
图3A为根据本发明的某些实施例的叶片的透视图，叶片具有嵌入的根部插件；
图3B为根据本发明的某些实施例的叶片根部的部分的透视图；
图4A为根据本发明的某些实施例的金属衬套和核心的透视图；
图4B显示根据本发明的某些实施例的由粗纱部分地覆盖的核心和金属衬套的透视图；
图4C为根据本发明的某些实施例的金属衬套的部分的示意图，其描绘围绕金属衬套的凹槽而缠绕的粗纱；
图5A为根据本发明的某些实施例的第一层的透视图，第一层围绕金属衬套和核心而缠绕；
图5B为根据本发明的某些实施例的金属衬套的部分的概略图，其描绘被拉入凹槽内部的第一层的粗纱；
图6为根据本发明的某些实施例的第二层的透视图，第二层围绕第一层而缠绕；
图7A为粗纱和缠绕在金属衬套上的第一层和第二层的透视图，粗纱围绕第一层和第二层而缠绕以形成第三层；以及
图7B为根据本发明的某些实施例的第三层的透视图，第三层围绕第一层和第二层而缠绕。
具体实施方式
除非另外限定，否则本文使用的技术和科学用语具有与本公开所属的技术领域中的普通技术人员普遍理解的含义相同的含义。用语“一”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提到的项目。在本文使用“包括”、“包含”或“具有”和其变型意图包含之后所列的项目和其等效物以及额外的项目。用语“控制***”或“控制器”可包括单个构件或多个构件，该多个构件为有源的和/或无源的，且连接或以别的方式联接在一起，以提供描述的功能。
图1为根据示例性实施例的风力涡轮10的透视图。虽然为了示例的目的而示出的风力涡轮10为水平轴线电功率发生风力涡轮，但是在一些实施例中，风力涡轮10可为竖直轴线构造和/或风车型风力涡轮(未显示)。风力涡轮10可联接电网，以将风力涡轮10产生的电功率供应到电网。虽然显示仅一个风力涡轮10，但是在一些实施例中，多个风力涡轮10可组合在一起以形成“风场”。
风力涡轮10包括塔14、本体16(有时称为“机舱”)和转子18，转子18联接到本体16，以围绕旋转轴线20旋转。转子18包括轮毂22和一个或多个叶片24, 25, 27，叶片从轮毂22沿径向向外延伸，以将风的动能转化为电功率。叶片24, 25, 27中的各个包括近侧端和远侧端。为了容易理解，参照叶片24来解释叶片的进一步细节。例如，叶片24包括近侧端26和远侧端28。叶片24的近侧端26包括叶片根部30，其联接到轮毂22。
图2为根据图1的实施例的一个风力涡轮叶片24的叶片根部30的根部插件201的透视图200。各个叶片24, 25, 27(显示在图1中)的叶片根部30(显示在图1中)包括多个根部插件201，其用于将叶片24, 25, 27联接到轮毂22。叶片24, 25, 27的负载能力依赖于轮毂22与叶片24的联接。根部插件201有利于风力涡轮10的高效和安全运行。
在示出的实施例中，根部插件201包括楔状部分202和扩大部分204。扩大部分204的形状为矩形形状。在其它实施例中，扩大部分的形状依赖于应用而改变。在某些实施例中，扩大部分204的形状可为圆形形状、椭圆形状、梯形形状等。
如图2中显示，根部插件201包括金属衬套206、围绕金属衬套206而缠绕的多个层208绕、核心(在图2中不可见，显示在图4A中)和围绕层208而布置的覆盖物210。在一个实施例中，覆盖物210部分地覆盖层208。在另一个实施例中，覆盖物210完全覆盖层。金属衬套206物理地联接到核心。例如，金属衬套206的一端联接到核心的一端。作为非限制性示例，核心由包括下者中的至少一个的材料制成：木材、复合材料、聚合泡沫和金属。作为非限制性示例，覆盖物210可由木材或复合材料制成。
金属衬套206可为空心衬套。在示出的实施例中，金属衬套206为圆柱形金属衬套。在其它实施例中，金属衬套206可为正方形、矩形或另一个多边形形状。金属衬套206由包括下者中的至少一个的材料制成：钢、软钢、铁和铸造和预成形金属。
如图2中显示，根部插件201具有由“L”表示的长度。此外，根部插件201包括***端212和外部端214。在组装过程期间，***端212***叶片的叶片根部内部，直到根部插件201的长度L嵌入叶片根部内部。在根部插件201***叶片根部内部之后，外部端214在叶片的近侧端处可见。
层208至少包括三个层，其包括第一层(显示在图5A中)、第二层(显示在图6中)和第三层(显示在图7B中)。虽然显示三个层，但是在其它实施例中，层208的数量可依赖于应用而改变。第一层围绕金属衬套206和核心而缠绕。第二层围绕第一层而缠绕，且第三层围绕第一层和第二层而缠绕。因此，第一层与金属衬套206和核心进行物理接触。此外，第二层与第一层进行物理接触，且第三层与第一层和第二层进行物理接触。
层208可由下者中的至少一个制成：玻璃纤维粗纱、碳粗纱、芳族聚酸胺粗纱、玻璃纤维、预浸渍粗纱、湿粗纱、干粗纱、混合粗纱和具有粘合材料的粗纱。在一个实施例中，用于形成层208的粗纱的材料可相同。在另一个实施例中，用于形成一个或多个层的粗纱的材料可不同于用于形成其它层的另一个粗纱的材料。在一个实施例中，至少一个层208可由不同的材料的粗纱制成。例如，一个层208可使用第一材料制成的第一粗纱和不同于第一材料的第二材料制成的第二粗纱形成。在一个实施例中，一个层208可通过围绕金属衬套206的平坦表面(在图4A中可见)而缠绕碳粗纱且将玻璃粗纱缠绕在凹槽(在图4A中可见)内部而形成。如本文使用，用语“平坦表面”表示金属衬套206的没有凹槽的外表面。
各个层208特有纤维定向。例如，第一层特有第一纤维定向，第二层特有第二纤维定向，而第三层特有第三纤维定向。至少一个层208包括与另一个层的纤维定向不同的纤维定向。在一个实施例中，第一层的第一纤维定向可不同于第二层的第二纤维定向。在另一个实施例中，第一纤维定向可不同于第二纤维定向，而第三纤维定向可与第一纤维定向相同。在又一个实施例中，第二纤维定向可不同于第三纤维定向。作为非限制性示例，第一纤维定向、第二纤维定向和第三纤维定向中的各个可彼此不同。
在一个实施例中，第一纤维定向相对于金属衬套206的纵向轴线216处于范围为大于0度而小于±90度的角度。第二纤维定向相对于金属衬套206的纵向轴线216处于大约±90度的角度。第三纤维定向相对于金属衬套206的纵向轴线216处于0度到±90度之间的角度。在另一个实施例中，第一纤维定向相对于金属衬套206的纵向轴线216处于大约±90度的角度。第二纤维定向相对于金属衬套206的纵向轴线216处于范围为大于0度而小于±90度的角度。第三纤维定向相对于金属衬套的纵向轴线216处于大约±90度的角度。用语“大约”可用来表示±10度。
图3A为根据本发明的某些实施例的叶片24的透视图300，叶片24包括多个嵌入的根部插件201。根部插件201嵌入叶片24的叶片根部30中。特别地，根部插件201沿着叶片根部30的周缘定位。换句话说，根部插件201沿着叶片根部30沿周向定位。
如之前论述，根部插件201包括***端212和外部端214。在组装过程期间，***端212***叶片的叶片根部30内部，直到根部插件201的长度L嵌入叶片根部30的内部。在根部插件201***叶片根部内部之后，外部端214在叶片的近侧端处可见。
图3B显示根据本发明的某些实施例叶片根部30(显示在图1中)的部分304的透视图306。在示出的实施例中，描绘叶片根部30的包括一些根部插件201的部分304。具体而言，示出的实施例显示一些根部插件201的外部端。
图4A为根据本发明的某些实施例的金属衬套206和核心402的透视图400。示出的实施例描绘在层208(显示在图2中)围绕金属衬套206而缠绕之前的金属衬套206。金属衬套206包括在金属衬套206的表面上的多个凹槽406。特别地，金属衬套206包括多个凹槽406，其形成在金属衬套206的外表面407上。凹槽406例如可形成为彼此平行。在一个实施例中，凹槽406可垂直于金属衬套206的纵向轴线216。在另一个实施例中，凹槽406可为螺旋凹槽。金属衬套206的第一部分404包括多个凹槽406而第二部分408不具有凹槽。第一部分404可互换地称为带凹槽表面。凹槽406形成在金属衬套206的外表面407上。在某些实施例中，凹槽406可额外地形成在金属衬套206的内表面上。凹槽406形成为彼此平行。在备选实施例中，凹槽406可不形成为彼此平行。在备选实施例中，金属衬套206的第一部分404包括具有深度D的凹槽406，而第二部分408包括具有深度D’的凹槽。在一个备选实施例中，深度D可不同于深度D’。
金属衬套206联接到核心402。核心402可由包括下者中的至少一个的材料制成：木材、复合材料和聚合泡沫。此外，具有第一纤维定向410的粗纱412围绕金属衬套206和核心402而缠绕。粗纱412围绕金属衬套206和核心402而缠绕，以围绕金属衬套206形成第一层208A(显示在图5A中)。粗纱412的第一纤维定向410可相对于金属衬套206的纵向轴线216处于范围为大于0度而小于±90度的角度。例如，粗纱412可围绕金属衬套206在从左到右方向414上相对于纵向轴线216以范围为大于0度而小于±90度的角度缠绕。之后，粗纱412可围绕金属衬套206在从右到左方向416上相对于纵向轴线216以范围为大于0度而小于±90度的角度缠绕。在一个实施例中，围绕金属衬套206而缠绕粗纱412的过程继续到粗纱412覆盖金属衬套206的外表面，以形成第一层208A(显示在图5A中)。在另一个实施例中，粗纱412可围绕金属衬套206和核心402而缠绕，直到第一层208A具有期望的厚度。在又一个实施例中，粗纱412可围绕金属衬套206和核心402缠绕，直到第一层208覆盖金属衬套206的外表面达大约50%到大约120%。第一层208A与金属衬套206和核心402进行物理接触。在一个实施例中，符号‘+’可表示在从左到右方向414上的纤维定向，而符号‘-’可表示在从右到左方向416上的纤维定向。在备选实施例中，符号‘+’可表示在从右到左方向416上的纤维定向，而符号‘-’可表示在从左到右方向414上的纤维定向。
图4B显示根据本发明的某些实施例的由粗纱412部分地覆盖的金属衬套206和核心402的透视图418。参照图4A和4B两者，粗纱412的第一纤维定向410不平行于凹槽406。因此，粗纱412不占据凹槽406。
图4C为根据本发明的某些实施例的金属衬套206的部分的示意图420，其描绘围绕金属衬套206的凹槽406而缠绕的粗纱412。如之前论述，粗纱412不占据凹槽406。
图5A为根据本发明的某些实施例的第一层208A的透视图500，第一层208A围绕金属衬套206(显示在图4A中)和核心402(显示在图4A中)而缠绕。在示出的实施例中，由于第一层208A的缠绕，金属衬套206和核心402不可见。此外，描绘粗纱504具有第二纤维定向506。粗纱504围绕第一层208A而缠绕，以形成围绕第一层208A的第二层208B(显示在图6中)。在示出的实施例中，粗纱504围绕金属衬套206的包括凹槽406(由于第一层208A的缠绕，在图5A中不可见，显示在图4A中)的第一部分404而缠绕。特别地，粗纱504占据金属衬套206的凹槽406。第二层208B的第二纤维定向506相对于金属衬套206的纵向轴线216(由于第一层208A的缠绕，在图5A中不可见)处于大约±90度的角度。特别地，第一层208A的第一纤维定向410(显示在图4A中)相对于金属衬套206的纵向轴线216处于范围为大于0度而小于±90度的角度。第二层208B的第二纤维定向506相对于金属衬套206的纵向轴线216处于大约±90度的角度。
在一个实施例中，粗纱504可围绕第一层208A而缠绕，直到占据凹槽406(显示在图4A中)的第一层208A和第二层208B的厚度等于期望厚度。在另一个实施例中，粗纱504可围绕第一层208A而缠绕，直到第一层208A和第二层208B完全或部分地占据凹槽406。第二层208B与第一层208A进行物理接触。
由于粗纱412的第一纤维定向410，第一层208A不占据凹槽406。但是，第二层208B围绕第一层208A的缠绕导致凹槽406由第一层208A占据。特别地，第二层208B的第二纤维定向506导致将第一层208A推入凹槽406中。换句话说，第二层208B的第二纤维定向506在第一层208A上施加力，以将第一层208A推入凹槽406。
图5B为根据本发明的某些实施例的金属衬套206的部分的示意图508(显示在图4A中)，其描绘第一层208A的粗纱412被第二层208B推到凹槽406内部。如显示在图5B中，第二层208B的粗纱504围绕第一层208A的粗纱412而缠绕将粗纱412推入凹槽406。
图6为根据本发明的某些实施例的第二层208B的透视图600，第二层208B围绕第一层208A而缠绕。在示出的实施例中，第一层208A的第一纤维定向410(参见图4A)相对于纵向轴线216可处于范围为大于0度而小于±90度的角度。第二层208B的第二纤维定向506(参见图5A)可相对于金属衬套206的纵向轴线216处于大约±90度的角度。在备选实施例中，第一纤维定向相对于金属衬套206的纵向轴线216可处于大约±90度的角度，而第二纤维定向可相对于金属衬套206的纵向轴线216处于范围为大于0度而小于±90度的角度。
图7A为缠绕在金属衬套206和核心402(显示在图4A中)上的第一层208A和第二层208B的透视图700。在示出的实施例中，额外地，具有第三纤维定向702的粗纱704围绕第一层208A和第二层208B而缠绕，以形成第三层208C(显示在图7B中)。第三层208C的粗纱704可类似于第二层208B的粗纱504和第一层208A的粗纱412中的一个或两者。
图7B为根据本发明的某些实施例的围绕第一层208A和第二层208B而缠绕的第三层208C的透视图708。在图7A和7B的实施例中，第三层208C具有第三纤维定向702，其相对于金属衬套206的纵向轴线216(显示在图4A中)处于0度到±90度之间的角度。在另一个实施例中，第三层208C的第三纤维定向702可处于大约±90度的角度。第三层208C与第一层208A和第二层208B进行物理接触。
本***和方法提供风力叶片根部插件，其以较低的重量具有增大的负载吸纳能力，且与传统的根部插件相比具有有竞争性的成本。根部插件包括多个层，其具有不同的纤维定向。层的不同的纤维定向在层之间产生几何互锁，且因此增大根部插件的负载吸纳能力。
虽然本文示出和描述了本发明的仅某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，要理解，所附权利要求意图覆盖落在本发明的真实精神内的所有这种修改和改变。

Claims (10)

1.一种风力涡轮，包括：
塔；
转子，其联接到所述塔；以及
多个叶片，其联接到所述转子，其中，所述多个叶片中的各个包括根部和沿着所述根部沿周向定位的多个根部插件，其中，各个所述根部插件包括：
金属衬套，其包括外表面和至少形成在所述外表面上的多个凹槽；
核心，其联接到所述金属衬套；以及
多个层，其围绕所述金属衬套和所述核心而缠绕，
其中，所述多个层中的层包括与所述多个层中的另一个层的纤维定向不同的纤维定向。
2. 根据权利要求1所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层包括：
第一层，其与所述金属衬套和所述核心进行物理接触；以及
第二层，其围绕所述第一层而缠绕且与其进行物理接触。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮，其特征在于，所述第一层包括第一纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于范围为大于0度而小于±90度的角度，且其中所述第二层包括第二纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于大约±90度的角度。
4.根据权利要求3所述的风力涡轮，其特征在于，由于围绕所述第一层的所述第二层的所述第二纤维定向和所述第二层缠绕在所述第一层上所施加的力，所述第一层占据所述多个凹槽。
5.根据权利要求3所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层进一步包括第三层，其围绕所述第一层和所述第二层而缠绕且与其进行物理接触。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮，其特征在于，所述第三层包括第三纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于0度到±90度之间的角度。
7.根据权利要求6所述的风力涡轮，其特征在于，所述第三层的所述第三纤维定向与所述第一层的所述第一纤维定向相同。
8.根据权利要求6所述的风力涡轮，其特征在于，所述第三层的所述第三纤维定向不同于所述第一层的所述第一纤维定向。
9.根据权利要求2所述的风力涡轮，其特征在于，所述第一层包括第一纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于大约±90度的角度，且所述第二层包括第二纤维定向，其相对于所述金属衬套的纵向轴线处于范围为大于0度而小于±90度的角度。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮，其特征在于，所述多个层包括第三层，其围绕所述第二层而缠绕，且其中，所述第三层包括第三纤维定向，其处于大约±90度的角度。
CN201810677387.2A 2017-06-27 2018-06-27 根部插件和具有带有根部插件的风力涡轮叶片的风力涡轮 Active CN109139357B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/633,798 US10557455B2 (en) 2017-06-27 2017-06-27 Root insert and a wind turbine having wind turbine blades with root inserts
US15/633798 2017-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109139357A true CN109139357A (zh) 2019-01-04
CN109139357B CN109139357B (zh) 2022-04-05

Family

ID=62778765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810677387.2A Active CN109139357B (zh) 2017-06-27 2018-06-27 根部插件和具有带有根部插件的风力涡轮叶片的风力涡轮

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10557455B2 (zh)
EP (1) EP3421781B1 (zh)
CN (1) CN109139357B (zh)
DK (1) DK3421781T3 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023056711A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-13 Envision Energy Co., Ltd A root bushing, a bushing insert thereof, a wind turbine blade comprising said root bushing and a manufacturing method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4092261A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-23 Nordex Energy SE & Co. KG A wind turbine rotor blade element with connection assemblies

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1802285A (zh) * 2003-06-12 2006-07-12 Ssp技术公司 风力涡轮机叶片及其制造方法
WO2012140039A2 (en) * 2011-04-11 2012-10-18 Lm Wind Power A/S Wind turbine blade comprising circumferential retaining means in root regions
CN103180606A (zh) * 2010-10-15 2013-06-26 阿尔斯通风力有限个人公司 风力涡轮机的叶片
US20150354541A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Root bushing for a wind turbine rotor blade, a wind turbine rotor blade, a wind turbine and a method for manufacturing a wind turbine rotor blade for a wind turbine
EP2697046B1 (en) * 2011-04-11 2016-02-10 LM WP Patent Holding A/S Wind turbine blade with tapering root bushings

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1051172A (en) * 1912-04-02 1913-01-21 Peter E Tall Revolving harrow.
US4248062A (en) * 1979-10-05 1981-02-03 Shakespeare Company Drive shaft assembly and method for making same
US6704988B2 (en) 2002-04-08 2004-03-16 Gkd-Usa Incorporated Method of making a continuous laminate coil
GB0818467D0 (en) 2008-10-08 2008-11-12 Blade Dynamics Ltd An insert for forming an end connection in a uni-axial composite material
JP5551411B2 (ja) 2009-11-06 2014-07-16 株式会社Ｉｈｉ ケースの製造方法、及びケース
US20110221093A1 (en) 2010-03-12 2011-09-15 Nathaniel Perrow Method and system for manufacturing wind turbine blades
WO2012151348A1 (en) 2011-05-03 2012-11-08 Iowa State University Research Foundation, Inc. Fabric winding machine
DE102011051172A1 (de) * 2011-06-17 2012-12-20 Lars Kästner Laminiertes Rotorblatt für Windenergieanlagen mit einem Befestigungssystem für Rotorblätter an der Rotornabe
PL3003695T3 (pl) 2013-05-31 2017-10-31 Lm Wp Patent Holding As Układ i sposób do wspomagania wytwarzania skorupy łopaty turbiny wiatrowej
DK201470821A1 (en) 2014-12-23 2016-01-18 Vestas Wind Sys As Method and apparatus for enabling forming of an aperture in a wound spar
CN105508131B (zh) 2016-01-18 2018-01-16 明阳智慧能源集团股份公司 一种分段组合式风力发电机叶片及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1802285A (zh) * 2003-06-12 2006-07-12 Ssp技术公司 风力涡轮机叶片及其制造方法
CN103180606A (zh) * 2010-10-15 2013-06-26 阿尔斯通风力有限个人公司 风力涡轮机的叶片
WO2012140039A2 (en) * 2011-04-11 2012-10-18 Lm Wind Power A/S Wind turbine blade comprising circumferential retaining means in root regions
EP2697046B1 (en) * 2011-04-11 2016-02-10 LM WP Patent Holding A/S Wind turbine blade with tapering root bushings
US20150354541A1 (en) * 2014-06-05 2015-12-10 Siemens Aktiengesellschaft Root bushing for a wind turbine rotor blade, a wind turbine rotor blade, a wind turbine and a method for manufacturing a wind turbine rotor blade for a wind turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023056711A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-13 Envision Energy Co., Ltd A root bushing, a bushing insert thereof, a wind turbine blade comprising said root bushing and a manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP3421781A1 (en) 2019-01-02
CN109139357B (zh) 2022-04-05
US10557455B2 (en) 2020-02-11
US20180372062A1 (en) 2018-12-27
DK3421781T3 (da) 2021-02-08
EP3421781B1 (en) 2020-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7351040B2 (en) Methods of making wind turbine rotor blades
JP5439412B2 (ja) 風車ブレード用の翼根形成ピース並びにこれを用いた風車ブレードの翼根構造、風車ブレード、風車および風車ブレードの製造方法
US20140178204A1 (en) Wind turbine rotor blades with fiber reinforced portions and methods for making the same
US9464622B2 (en) Rotor blade assembly having a stiffening root insert
US20150354541A1 (en) Root bushing for a wind turbine rotor blade, a wind turbine rotor blade, a wind turbine and a method for manufacturing a wind turbine rotor blade for a wind turbine
US7802968B2 (en) Methods and apparatus for reducing load in a rotor blade
EP2795106B1 (en) A wind turbine rotor blade with a cone angle and a method of manufacturing the wind turbine rotor blade
CN109139357A (zh) 根部插件和具有带有根部插件的风力涡轮叶片的风力涡轮
US20140064980A1 (en) Rotor blades with infused prefabricated shear webs and methods for making the same
EP2679805A1 (en) Cone angle insert for wind turbine rotor
US20140119926A1 (en) Wind turbine rotor blade assembly with a ring insert in the blade root
US20150354542A1 (en) Root bushing for a blade root of a wind turbine rotor blade, a blade root, a wind turbine rotor blade and a wind turbine
RU2005110987A (ru) Система защиты главного вала газотурбинного двигателя с плавким подшипником
JP6420857B2 (ja) 風力発電設備、風車翼および風車翼の補強方法
EP2838181B1 (en) Arrangement of a stator segment of an electrical machine
CN218118282U (zh) 一种预埋螺栓套及风力发电机
CN202384877U (zh) 风力发电机及其转子绝缘结构
CN221299362U (zh) 用于风力发电机的叶片的主梁、叶片以及风力发电机组
CN115111249A (zh) 一种预埋螺栓套及风力发电机
JP3243003U (ja) ブレード及び風力発電用の風車
CN116044653A (zh) 叶根预埋件、风机叶根连接结构
CN116006394A (zh) 叶根预埋件、风机叶根连接结构
CN201319528Y (zh) 一种风力发电机转子
CN201319530Y (zh) 一种发电机转子
Livingston et al. Methods of making wind turbine rotor blades

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240229

Address after: Danish spirit

Patentee after: LM Wind Power A/S

Country or region after: Denmark

Address before: New York, United States

Patentee before: General Electric Co.

Country or region before: U.S.A.

TR01 Transfer of patent right