CN109790817B - 具有平背段的风轮机叶片及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种风轮机叶片和相关方法。公开了一种风轮机叶片，所述风轮机叶片沿纵向轴线从根端延伸到尖端，并包括根部区域、过渡区域和翼型区域，所述风轮机叶片包括成型轮廓，所述成型轮廓具有前缘和后缘以及在前缘与后缘之间延伸的弦；叶片壳体，所述叶片壳体具有第一叶片壳体部件和第二叶片壳体部件，第一叶片壳体部件具有压力侧，第二叶片壳体部件具有吸力侧，第一和第二叶片壳体部件从根端延伸到尖端，并沿前缘胶接接合处接合；集成在第一叶片壳体部件中的第一主梁帽；集成在第二叶片壳体部件中的第二主梁帽；以及连接在第一主梁帽与第二主梁帽之间的一个或更多抗剪腹板，其中，第一叶片壳体部件和第二叶片壳体部件中的一个包括壳体芯，所述壳体芯布置在内部层压结构与外部层压结构之间，其中，壳体芯包括在壳体芯的第一部分与壳体芯的第二部分之间的具有至少60度的弯曲角的弯曲部。

Description

具有平背段的风轮机叶片及相关方法
技术领域
本公开涉及制造风轮机叶片的领域。具体地，本公开涉及一种风轮机叶片和/或一种制造风轮机叶片的方法。
背景技术
纤维增强聚合物的风轮机叶片，且特别是风轮机叶片的空气动力学壳体通常以模具制造，其中叶片的压力侧和吸力侧是通过将玻璃纤维垫和/或其他纤维增强材料，如，碳纤维，布置在两个模具部件中的每一个中而分别制造的。然后，两个半部件通常是通过内部凸缘部分粘合在一起。在上部叶片半部件下降到其上之前，将胶施加到下部叶片半部件的内表面。此外，在粘合到上部叶片半部件之前，通常将一个或两个增强轮廓（梁）附接到下部叶片半部件的内部。
空气动力学壳体部件通常使用真空辅助树脂转移模制（VARTM）制造，其中多个纤维垫布置在刚性模具部件和还可能的芯材料的顶部上，以提供具有夹层结构的部件。当纤维垫堆叠并重叠以形成风轮机叶片壳体部件的最终形状时，将柔性真空袋布置在纤维垫的顶部上并密封住刚性模具部件，从而形成包含纤维垫的型腔。树脂入口和真空出口连接到型腔。首先，通过真空出口将型腔抽空，以便在型腔中形成负压，之后通过树脂入口供应液体树脂供应。由于压力差，树脂被迫进入型腔中并浸渍纤维垫的纤维材料。当纤维材料被充分浸渍时，树脂被固化，以形成最终的复合结构，即，叶片壳体部件。
包括平背区段的风轮机叶片是本领域已知的，并已显示出有助于增加AEP和更容易运输。然而，在风轮机叶片中加入平背区段已显示出是一项具有挑战性的任务。
发明内容
因此，需要会提高具有平背轮廓区段的风轮机叶片的质量（或至少降低产生错误的风险）的***和方法。
因此，提供一种风轮机叶片，所述风轮机叶片沿纵向轴线从根端延伸到尖端，并包括根部区域、过渡区域和翼型区域，所述风轮机叶片包括成型轮廓，所述成型轮廓具有前缘和后缘以及在前缘与后缘之间延伸的弦；叶片壳体，所述叶片壳体具有第一叶片壳体部件和第二叶片壳体部件，第一叶片壳体部件具有压力侧，第二叶片壳体部件具有吸力侧，第一和第二叶片壳体部件从根端延伸到尖端，并沿后缘胶接接合处接合；集成在第一叶片壳体部件中的第一主梁帽；集成在第二叶片壳体部件中的第二主梁帽；以及连接在第一主梁帽与第二主梁帽之间的一个或更多抗剪腹板。第一叶片壳体部件和第二叶片壳体部件中的一者或两者包括壳体芯，所述壳体芯布置在内部层压结构与外部层压结构之间，其中，所述壳体芯包括在壳体芯的第一部分与壳体芯的第二部分之间的具有例如至少45度或至少60度的弯曲角的弯曲部。
还提供一种制造风轮机叶片的方法，所述风轮机叶片沿纵向轴线从根端延伸到尖端，并包括根部区域、过渡区域和翼型区域，所述风轮机叶片包括具有前缘和后缘以及在所述前缘与所述后缘之间延伸的弦的成型轮廓、具有压力侧和吸力侧的叶片壳体、集成在所述叶片壳体的压力侧中的第一主梁帽、集成在所述叶片壳体的吸力侧中的第二主梁帽、以及连接在所述第一主梁帽与所述第二主梁帽之间的一个或更多抗剪腹板。所述方法包括将用于外部层压结构的外部增强材料布置在模具壳体中；将壳体芯布置在外部增强材料上，其中，布置壳体芯包括形成在壳体芯的第一部分与壳体芯的第二部分之间的具有例如至少45度或至少60度的弯曲角的弯曲部；将用于内部层压结构的内部增强材料布置在壳体芯上；将树脂加入到内部增强材料和/或外部增强材料；并且固化树脂。
此外，提供一种用于风轮机叶片的压力侧和/或吸力侧的叶片壳体部件，所述叶片壳体部件从根端延伸到尖端，具有用于后缘胶接接合处的胶接表面，叶片壳体部件包括集成在叶片壳体部件中的主梁帽，其中，叶片壳体部件包括内部层压结构、外部层压结构以及布置在内部层压结构与外部层压结构之间的壳体芯，其中，壳体芯包括在壳体芯的第一部分与壳体芯的第二部分之间的具有例如至少45度或至少60度的弯曲角的弯曲部。
本方法和风轮机叶片的优点是，通过在不需要在横截面上额外的胶接接合处的情况下在风轮机叶片上实现平背区段，由此可减少结构胶的量。此外，本公开提供了对第三腹板或其他翼片弯曲叶片加强件或屈曲加强件的减少的需求。
此外，通过将平背边缘增强件组合在单个叶片壳体部件中，提供了一种具有改进的或更高抗弯刚度的风轮机叶片。风轮机叶片可选地包括集成的叶片壳体部件接合处和平背轮廓过渡，以使需要的结构粘合接合处的数量最小化。
所公开的风轮机叶片和方法有利地减少了所需的模制后外部增强层或上层压结构(over-lamination)的数量，并降低了加工缺陷的风险。
风轮机叶片沿纵向轴线从根端延伸到尖端，并包括根部区域、过渡区域和翼型区域。风轮机叶片部件的过渡区域可选地包括限定风轮机叶片的最大弦的肩部。
所述方法和/或***有利地涉及例如具有至少40米、或至少45米、或甚至至少50米的叶片长度的风轮机叶片的制造。风轮机叶片可以预弯曲，例如使得当安装在处于空载状态下的逆风配置的水平风轮机上时，它们将向前弯曲出转子平面，使得尖端到塔架的间隙增加。风轮机叶片具有尖端和根端，具有内表面和外表面。风轮机叶片或叶片壳体部件的内表面是当风轮机叶片已经组装时不暴露于环境的表面。风轮机叶片或叶片壳体部件的外表面是当风轮机叶片已经组装时暴露于环境的表面。
风轮机叶片包括成型轮廓，所述成型轮廓具有前缘和后缘以及在前缘与后缘之间延伸的弦。
风轮机叶片具有叶片壳体并包括第一叶片壳体部件和第二叶片壳体部件，所述第一叶片壳体部件具有压力侧，所述第二叶片壳体部件具有吸力侧，第一和第二叶片壳体部件从根端延伸到尖端，并沿后缘胶接接合处接合。叶片壳体包括集成在第一叶片壳体部件中的第一主梁帽；集成在第二叶片壳体部件中的第二主梁帽；以及一个或更多抗剪腹板，如，主抗剪腹板和/或副抗剪腹板。一个或更多抗剪腹板可选地连接在第一主梁帽与第二主梁帽之间。
第一叶片壳体部件可以包括布置在内部层压结构与外部层压结构之间的壳体芯。第一叶片壳体部件的壳体芯也表示为第一壳体芯。第一壳体芯可以包括在第一壳体芯的第一部分与第一壳体芯的第二部分之间的例如具有至少45度或至少60度的弯曲角的弯曲部。第一叶片壳体部件的弯曲部也表示为第一弯曲部。第一弯曲部的弯曲角也表示为第一弯曲角。第一弯曲部可以布置在沿弦测量距后缘的一定距离之内，其中，距后缘的距离小于0.2*c，其中c是弦长。
第二叶片壳体部件可以包括布置在内部层压结构与外部层压结构之间的壳体芯。第二叶片壳体部件的壳体芯也表示为第二壳体芯。第二壳体芯可以包括在第二壳体芯的第一部分与第二壳体芯的第二部分之间的具有例如至少45度或至少60度的弯曲角的弯曲部。第二叶片壳体部件的弯曲部也表示为第二弯曲部。第二弯曲部的弯曲角也表示为第二弯曲角。第二弯曲部可以布置在沿弦测量距后缘的一定距离之内，其中，距后缘的距离小于0.2*c，其中c是弦长。
使用具有弯曲部的单个连续夹层芯（壳体芯），风轮机叶片在平背轮廓过渡或平背边缘中表现出提高的强度。
在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一壳体芯和第二壳体芯二者包括弯曲部，即，第一壳体芯包括第一弯曲部，并且第二壳体芯包括第二弯曲部。在一个或更多示例性风轮机叶片中，仅第一壳体芯或第二壳体芯包括弯曲部，即，第一壳体芯包括第一弯曲部，或第二壳体芯包括第二弯曲部。在示例性叶片壳体部件中，如第一叶片壳体部件和/或第二叶片壳体部件，例如至少在第一横截面中和/或在第二横截面中，弯曲部的弯曲角可以在从80度至100度的范围内。第一弯曲部可以具有至少75度的第一弯曲角。第一弯曲部可以具有在从80度至100度范围内，如，大约90度的第一弯曲角。第二弯曲部可以具有至少75度的第二弯曲角。第二弯曲部可以具有在从80度至100度范围内，如，大约90度的第二弯曲角。
壳体芯，例如第一壳体芯和/或第二壳体芯的第二部分可以至少在第一横截面和/或第二横截面中形成后缘处的平背区段的一部分。壳体芯的第二部分可以包括直的（即，平的）部分和/或凹的部分。直的部分可以具有大于0.05*tmax，如大于0.2*tmax的高度，其中，tmax是风轮机叶片在垂直于纵向轴线的相应横截面中的最大厚度。
至少在第一横截面和/或第二横截面中，壳体芯的第二部分可以具有至少0.4*HF，如至少0.6*HF的高度，其中HF是在相应横截面中的平背区段的高度。具有大的相对于平背区段高度的高度的壳体芯的第二部分提高了平背区段的强度。
弯曲部，例如，第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以具有足够大的内半径，使能实现具有在内部层压结构与外部层压结构之间相对大的距离的叶片壳体部件。另一方面，由于平背的考虑，如平背的航行(aero)/AEP贡献，可能希望制造“尖”的弯曲部。因此，在一个或更多示例性风轮机叶片或叶片壳体部件中，弯曲部，例如第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以具有小于300 mm，如小于200 mm的内半径。具有在从3 mm至150 mm范围内的内半径的弯曲部，例如，第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以是有利的。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以具有在从10 mm至100 mm范围内的内半径。在一个或更多示例性风轮机叶片中，弯曲部，例如第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以具有在从1 mm至3 mm范围内的内半径。
弯曲部，例如，第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以具有足够大的外半径，使能实现具有在内部层压结构与外部层压结构之间相对大的距离的叶片壳体部件。另一方面，由于平背的考虑，可能希望制造“尖”的弯曲部。因此，在一个或更多示例性风轮机叶片中，弯曲部，例如第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以具有小于300 mm，如小于200 mm的外半径。具有在从3 mm至150 mm范围内的外半径的弯曲部，例如，第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以是有利的。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一壳体芯的第一弯曲部和/或第二壳体芯的第二弯曲部可以具有在从10 mm至100 mm范围内的内半径。
风轮机叶片或叶片壳体部件，如第一叶片壳体部件和/或第二叶片壳体部件可以包括填充***件。填充***件可以在弯曲部处布置在壳体芯（第一和/或第二壳体芯）与外部层压结构之间。填充***件提供和/或实现尖锐(sharp pointed)的平背边缘，进而优化空气动力学。填充***件提供和/或实现尖锐的平背边缘，减少了对壳体芯的尖的弯曲部的需要。此外，例如在不使用小翼(winglet)的情况下，填充***件使平背区段边缘或平背轮廓过渡能接近90度，例如以改进了空气动力学。
第一叶片壳体部件可以包括填充***件。第一叶片壳体部件的填充***件也表示为第一填充***件。第二叶片壳体部件可以包括填充***件。第二叶片壳体部件的填充***件也表示为第二填充***件。
填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件可以具有垂直于纵向方向的楔形横截面。填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件的第一侧可以面向相应叶片壳体部件的壳体芯。壳体芯的第一侧可以与壳体芯的外表面匹配。例如，壳体芯的第一侧可以是凹的，并顺应壳体芯的外表面，例如，弯曲部的外表面。填充***件的第二侧可以形成后缘处的平背区段的至少一部分。换句话说，填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件的第二侧可以面向风轮机叶片的后缘。至少在第一横截面和/或第二横截面中，填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件的第二侧可以具有在从0.05*HF至0.4*HF范围内的高度，其中HF是在相应横截面中的平背区段的高度。填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件可以具有第三侧，所述第三侧面向风轮机叶片的吸力侧或压力侧。例如，第二填充***件的第三侧可以面向风轮机叶片的吸力侧。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一填充***件的第三侧可以面向风轮机叶片的压力侧。填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件的第二侧和第三侧可以形成在从60度至160度范围内的角。第二侧与第三侧之间的角测量为第二侧的第二侧法线与第三侧的第三侧法线之间的角。填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件的第二侧和第三侧，可以例如在第二侧与第三侧之间的交汇处提供边缘，如尖的边缘。
填充***件，例如第一填充***件和/或第二填充***件可以包括选自热塑性或热固性聚合物、复合材料，如玻璃纤维增强聚合物、泡沫聚合物材料和轻木木材或其任意组合的材料，或由上述材料制成。
风轮机叶片或叶片壳体部件，如第一叶片壳体部件和/或第二叶片壳体部件可以包括弯曲加强件。弯曲加强件可以布置在具有弯曲部的叶片壳体部件，例如第一叶片壳体部件或第二叶片壳体部件的内部层压结构上。弯曲加强件可以包括第一加强部件。第一加强部件可以包括第一端部和第二端部，而中间部分在第一端部与第二端部之间。第一端部可以附接到内部层压结构的第一内部层压结构部分，第一内部层压结构部分部分地覆盖具有弯曲部的壳体芯的第一部分。第二端部可以附接到内部层压结构的第二内部层压结构部分，第二内部层压结构部分部分地覆盖具有弯曲部的壳体芯的第二部分。在一个或更多示例性风轮机叶片/叶片壳体部件中，弯曲加强件胶合到内部层压结构和/或与内部层压结构共同被灌注。第一加强部件可以是直的/平的或弯曲的。弯曲的第一加强部件可以便于附接到内部层压结构和/或消除对于相应端部处的胶接凸缘的需要。
弯曲加强件可以包括主加强部件，例如，所述主加强部件具有附接到第一加强部件的第一端部的第一端部。主加强部件或至少其一部分可以附接到内部层压结构的第一内部层压结构部分，第一内部层压结构部分部分地覆盖具有弯曲部的壳体芯的第一部分。
弯曲加强件可以包括副加强部件，例如，所述副加强部件具有附接到主加强部件的第二端部的第一端部。副加强部件或至少其一部分可以附接到内部层压结构的第二内部层压结构部分，第二内部层压结构部分部分地覆盖具有弯曲部的壳体芯的第二部分。副加强部件可以具有附接到第一加强部件的第二端部的第二端部。弯曲加强件可以具有楔形横截面。
弯曲加强件可以在第一加强部件的第一端部处或在主加强部件上包括第一胶接凸缘。弯曲加强件可以在第一加强部件的第二端部处或在副加强部件上包括第二胶接凸缘。弯曲加强件可以在第一加强部件的第一端部处和/或在主加强部件上包括第一胶接表面。弯曲加强件可以在第一加强部件的第二端部处和/或在副加强部件上包括第二胶接表面。
弯曲加强件可以包括选自热塑性或热固性聚合物、复合材料，如玻璃纤维增强聚合物、泡沫聚合物材料和轻木木材或其任意组合的材料，或由上述材料制成。弯曲加强件可以布置成提供弯曲部处第一加强部件，例如第一加强部件的中间部分与内部层压结构的内部层压结构部分之间的空气间隙。
弯曲加强件加强和硬化了叶片壳体部件的弯曲部，并使能更有效处理撬动力矩和屈曲。此外，弯曲加强件便于轻质叶片的设计。此外，减少了所需的外部上层压结构，同时可以避免或至少减少弯曲部周围的UD层的悬垂(draping)。
本公开允许在保持高结构完整性的同时实现平背几何结构。此外，本公开还便于在闭合叶片之前更容易检查弯曲增强件以及加强件集成处的可能的胶接接合处。
壳体芯，例如第一壳体芯和/或第二壳体芯可以包括选自热塑性或热固性聚合物、复合材料，如玻璃纤维增强聚合物、泡沫聚合物材料和轻木木材或其任意组合的材料，或由上述材料制成。
第一叶片壳体部件可以包括布置在第一壳体芯与第一填充***件之间的第一中间层压结构。第一中间层压结构可以进一步增加平背轮廓过渡的强度。
第二叶片壳体部件可以包括布置在第二壳体芯与第二填充***件之间的第二中间层压结构。第二中间层压结构可以进一步增加平背轮廓过渡的强度。
外部层压结构可以包括用于风轮机叶片的后缘胶接接合处的胶接表面。与传统的“三角形”后缘胶接接合处相比，本公开实现显著降低所需的粘合剂量的后缘胶接接合处。
此外，公开了一种制造风轮机叶片的方法。所述方法包括将用于外部层压结构的外部增强材料布置在模具壳体中。外部增强材料可以包括一个或更多纤维层或垫。纤维垫可以包括适合于增强大型复合结构的任何类型的增强纤维，如，玻璃纤维、碳纤维和/或芳族聚酸胺纤维。纤维垫可以包括单向纤维、双轴纤维、三轴纤维和/或随机取向纤维。
所述方法包括将壳体芯布置在外部增强材料上，其中，布置壳体芯，如第一壳体芯和/或第二壳体芯可以包括形成在壳体芯的第一部分与壳体芯的第二部分之间的具有例如至少60度的弯曲角的弯曲部。形成具有弯曲角的弯曲部可以包括在第一壳体芯中形成第一弯曲部和/或在第二壳体芯中形成第二弯曲部。布置壳体芯可以包括以例如至少60度的弯曲角（第一弯曲角和/或第二弯曲角）布置壳体芯（第一壳体芯和/或第二壳体芯）的第一部分和壳体芯（第一壳体芯和/或第二壳体芯）的第二部分。在一个或更多示例性方法中，弯曲角（第一弯曲角和/或第二弯曲角）在从80度至100度的范围内。
所述方法包括将用于内部层压结构的内部增强材料布置在壳体芯上。内部增强材料可以包括一个或更多纤维层或垫。纤维垫可以包括适合于增强大型复合结构的任何类型的增强纤维，如，玻璃纤维、碳纤维和/或芳族聚酸胺纤维。纤维垫可以包括单向纤维、双轴纤维、三轴纤维和/或随机取向纤维。
所述方法包括将树脂加入到内部增强材料和外部增强材料，并且固化树脂。
所述方法可以包括，例如通过在将壳体芯（第一壳体芯和/或第二壳体芯）布置在外部增强材料上之前将填充***件（第一填充***件和/或第二填充***件）布置在外部增强材料上，或者通过在将壳体芯（第一壳体芯和/或第二壳体芯）布置在外部增强材料上之前将外部增强材料附接到壳体芯（第一壳体芯和/或第二壳体芯），来将填充***件，例如本文所描述的填充***件在弯曲部处布置在壳体芯与外部增强材料之间。将填充***件（第一填充***件和/或第二填充***件）布置在壳体芯（第一壳体芯和/或第二壳体芯）与外部增强材料之间可以包括利用第一侧来支撑或接触壳体芯（第一壳体芯和/或第二壳体芯）或至少其一部分，和/或将填充***件（第一填充***件和/或第二填充***件）的第二侧布置成面向风轮机叶片的后缘。
第一叶片壳体部件和第二叶片壳体部件可以沿后缘胶接接合处接合。第一叶片壳体部件可以包括用于后缘胶接接合处的第一胶接表面，并且第二叶片壳体部件可以包括用于后缘胶接接合处的第二胶接表面。壳体芯，例如第一壳体芯和/或第二壳体芯的第二部分可以至少在第一横截面和/或第二横截面中延伸到或接近后缘胶接接合处。
在具有第一壳体芯中的第一弯曲部的一个或更多示例性风轮机叶片中，第一壳体芯的第二部分可以在距第二叶片壳体部件的第二胶接表面小于25 cm的距离之内延伸，优选地在距第二叶片壳体部件的第二胶接表面小于10 cm的距离之内延伸。
在具有第二壳体芯中的第二弯曲部的一个或更多示例性风轮机叶片中，第二壳体芯的第二部分可以在距第一叶片壳体部件的第一胶接表面小于25 cm的距离之内延伸，优选地在距第一叶片壳体部件的第一胶接表面小于10 cm的距离之内延伸。
叶片壳体可以在后缘处包括平背区段，平背区段沿纵向轴线从距根端的第一平背距离延伸到距根端的第二平背距离。第一平背距离可以小于2 m，优选地小于1 m。第二平背距离可以大于0.5*L，其中L是风轮机叶片的叶片长度。平背区段可以具有在从0.01*L至0.70*L范围内的长度，其中L是风轮机叶片的叶片长度。
所公开的方法可以用于制造如本文所描述的风轮机叶片。关于风轮机叶片描述的特征也可以出现在方法中，和/或反之亦然。
具体实施方式
下面将参考附图详细解释本发明，其中
图1示出了风轮机，
图2示出了风轮机叶片的示意图，
图3示出了翼型轮廓的示意图，
图4示出了从上面和从侧面看的风轮机叶片的示意图，以及
图5部分地示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的横截面，
图6示出了示例性填充***件的横截面，
图7部分地示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的横截面，
图8部分地示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的横截面，
图9部分地示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的横截面，
图10部分地示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的横截面，以及
图11部分地示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的横截面。
本发明涉及用于水平轴风轮机（HAWT），如，逆风WT或顺风WT的风轮机叶片的制造。
图1示出了根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代逆风式风轮机，其具有塔架4、机舱6以及具有大致水平的转子轴的转子。转子包括毂部8和从毂部8径向延伸的三个叶片10，每个叶片具有最靠近毂部的叶片根部16和最远离毂部8的叶片尖端14。转子具有用R表示的半径。
图2示出了示例性风轮机叶片10的示意图。风轮机叶片10具有传统的具有根端和尖端的风轮机叶片的形状，并且包括：最靠近毂部的根部区域30、最远离毂部的成型或翼型区域34、以及位于根部区域30与翼型区域34之间的过渡区域32。叶片10包括当叶片安装在毂部上时，面向叶片10的旋转方向的前缘18和面向前缘18的相反方向的后缘20。
翼型区域34（也称为成型区域）具有关于产生升力方面的理想的或近乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构方面的考虑具有大致圆形或椭圆形的横截面，例如使之更容易和更安全地将叶片10安装到毂部上。根部区域30的直径（或弦）可以沿整个根部区域30是恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状向翼型区域34的翼型轮廓逐渐变化的过渡轮廓。过渡区域32的弦长一般随着距毂部的距离r的增加而增加。翼型区域34具有翼型轮廓，所述翼型轮廓具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的距离r的增加而减小。
叶片10的肩部40被限定为叶片10具有其最大弦长的位置。肩部40一般设置在过渡区域32与翼型区域34之间的边界处。
应注意到，叶片的不同区段的弦通常不共面，因为叶片可能扭转和/或弯曲（即，预弯），从而提供具有相应地扭转和/或弯曲的线路的弦平面，这是最常见的情况，以便补偿取决于距毂部的半径的叶片的局部速度。
风轮机叶片10包括壳体，该壳体包括由纤维增强聚合物制成的两个叶片壳体部件，并且典型地制造为沿着结合线或胶接接合处28粘合在一起的压力侧或逆风侧叶片壳体部件24和吸力侧或顺风侧叶片壳体部件26，其中结合线或胶接接合处28沿着叶片10的后缘20和前缘18延伸。一般地，叶片壳体部件24、26的根端具有半圆形或半椭圆形的外部截面形状。
图3和图4描绘了可以用于解释根据本发明制造的叶片壳体部件的几何形状的参数。
图3示出了描绘有各个参数的风轮机的典型叶片的翼型轮廓50的示意图，这些参数一般用来限定翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，在使用过程中，即在转子的旋转过程中，压力侧和吸力侧通常分别面向迎风（或逆风）侧和背风（或顺风）侧。翼型50具有弦60，弦60具有在叶片的前缘56与后缘58之间延伸的弦长c。翼型50具有厚度t，其定义为压力侧52与吸力侧54之间的距离。翼型的厚度t沿弦60变化。与对称式轮廓的偏离由拱形线62给出，拱形线62是穿过翼型轮廓50的中线。该中线可以通过绘制从前缘56到后缘58的内切圆而得到。该中位线遵循这些内切圆的中心，并且与弦60的偏离或距离称为拱高f。也可以通过使用称为上拱高（或吸力侧拱高）和下拱高（或压力侧拱高）的参数来限定不对称性，其中上拱高和下拱高分别定义为从弦60到吸力侧54和压力侧52的距离。
翼型轮廓通常通过下列参数来表征：弦长c、最大拱高f、最大拱高f的位置d f 、最大翼型厚度t max （其为沿中位拱形线62的内切圆的最大直径）、最大厚度t max 的位置d t 、以及鼻部半径（未示出）。这些参数一般限定为与弦长c之比。因此，局部相对叶片厚度t max /c给定为局部最大厚度t max 与局部弦长c之间的比。另外，最大压力侧拱高的位置d p 可以用作设计参数，且当然，最大吸力侧拱高的位置也可以用作设计参数。
图4示出了叶片和叶片壳体部件的其他几何参数。叶片和叶片壳体部件具有总的叶片长度L。如图3所示，根端位于位置r = 0处，并且尖端位于r = L处。叶片壳体部件的肩部40位于位置r = L w 处，并且具有肩宽W，其中肩宽W等于肩部40处的弦长。根部的直径限定为X。另外，叶片/叶片壳体部件设置有预弯曲，预弯曲限定为Δy，其对应于相对于叶片从俯仰轴线22的平面外偏转。
图5示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的后缘部分的横截面。风轮机叶片100包括成型轮廓102，所述成型轮廓具有前缘（未示出）和后缘106以及在前缘与后缘106之间延伸的弦。风轮机叶片100包括叶片壳体，所述叶片壳体具有第一叶片壳体部件110和第二叶片壳体部件112，所述第一叶片壳体部件具有压力侧111，所述第二叶片壳体部件具有吸力侧113，第一和第二叶片壳体部件从根端延伸到尖端，并沿后缘胶接接合处114接合。第一叶片壳体部件110包括表示为第一壳体芯115的壳体芯，所述壳体芯布置在内部层压结构或第一内部层压结构116与外部层压结构或第一外部层压结构117之间。
第二叶片壳体部件112包括表示为第二壳体芯120的壳体芯，所述壳体芯布置在表示为第二内部层压结构122的内部层压结构与表示为第二外部层压结构124的外部层压结构之间。第二壳体芯120包括在第二壳体芯的第一部分130与第二壳体芯的第二部分132之间的具有至少60度的第二弯曲角128的第二弯曲部126。第二弯曲角128测量为第一部分130的第一切线134与第二部分132的第二切线136之间的角。在所示横截面中，第二弯曲角是大约90度，用于增加空气动力学，并且第二弯曲部126具有小于200 mm的内半径和小于200 mm的外半径。
第二叶片壳体部件，且具体是第二壳体芯120的第二部分132形成风轮机叶片100后缘106处的平背区段137的一部分。
此外，第二叶片壳体部件112包括还表示为第二填充***件138的填充***件，所述填充***件在第二弯曲部126处布置在第二壳体芯120与第二外部层压结构124之间。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第二叶片壳体部件可选地包括第二中间层压结构（未示出），所述第二中间层压结构布置在第二壳体芯120与第二填充***件138之间。参考图6进一步描述第二填充***件138。第二填充***件138具有垂直于纵向方向的楔形横截面。第二填充***件的第一侧140接触第二壳体芯120，并接触和/或支撑在第二壳体芯120上。第一侧140可选地是弯曲的和凹的，以适应第二弯曲部126处第二壳体芯120的面向外的表面。第二填充***件138的第二侧142形成在后缘106处的平背区段137的至少一部分。第二填充***件的第二侧142具有大约0.3*HF的高度，其中HF是所示横截面中的平背区段的高度。第二填充***件138由尺寸稳定的材料制成，并且可选地包括热塑性聚合物。
返回到图5，第二外部层压结构124包括用于风轮机叶片的后缘胶接接合处114的第二胶接表面。此外，第一内部层压结构116包括用于后缘胶接接合处114的第一胶接表面。
图7示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的后缘部件的横截面。风轮机叶片100A包括第一叶片壳体部件110，所述第一叶片壳体部件包括布置在第一内部层压结构116与第一外部层压结构117之间的第一壳体芯115。第一壳体芯115包括在第二壳体芯的第一部分130与第二壳体芯的第二部分132之间的具有至少60度的第一弯曲角152的第一弯曲部150。第一弯曲角152测量为第一部分130的第一切线134与第二部分132的第二切线136之间的角。在所示横截面中，第一弯曲角是大约85度，用于增加空气动力学，并且第一弯曲部150具有小于200 mm的内半径和小于200 mm的外半径。
第一叶片壳体部件，具体是第一壳体芯115的第二部分132形成风轮机叶片100后缘106处的平背区段137的一部分。
此外，第一叶片壳体部件110包括还表示为第一填充***件154的填充***件，所述填充***件在第一弯曲部150处布置在第一壳体芯115与第一外部层压结构117之间。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一叶片壳体部件可选地包括第一中间层压结构（未示出），所述第一中间层压结构布置在第一壳体芯115与第一填充***件154之间。第一外部层压结构117和第二内部层压结构各自包括用于后缘胶接接合处114的胶接表面146。
图8示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的后缘部件的横截面。风轮机叶片100B包括第一叶片壳体部件110，所述第一叶片壳体部件包括布置在第一内部层压结构116与第一外部层压结构117之间的第一壳体芯115。第一壳体芯115包括在第二壳体芯的第一部分130与第二壳体芯的第二部分132之间的具有至少60度的第一弯曲角的第一弯曲部150，也见图7。第一叶片壳体部件112，且具体是第一壳体芯115的第二部分132形成风轮机叶片100后缘106处的平背区段137的一部分。
此外，第一叶片壳体部件110包括还表示为第一填充***件154的填充***件，所述填充***件在第一弯曲部150处布置在第一壳体芯115与第一外部层压结构117之间。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一叶片壳体部件可选地包括第一中间层压结构（未示出），所述第一中间层压结构布置在第一壳体芯115与第一填充***件154之间。
第二叶片壳体部件112包括表示为第二壳体芯120的壳体芯，所述壳体芯布置在表示为第二内部层压结构122的内部层压结构与表示为第二外部层压结构124的外部层压结构之间。第二壳体芯120包括在第二壳体芯的第一部分130与第二壳体芯的第二部分132之间的具有至少60度的第二弯曲角的第二弯曲部126，也见图5。在所示横截面中，第二弯曲角是大约90度，用于增加空气动力学，并且第二弯曲部126具有小于200 mm的内半径和小于200 mm的外半径。
第二叶片壳体部件，且具体是第二壳体芯120的第二部分132形成风轮机叶片100后缘106处的平背区段137的一部分。
此外，第二叶片壳体部件112包括还表示为第二填充***件138的填充***件，所述填充***件在第二弯曲部126处布置在第二壳体芯120与第二外部层压结构124之间。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第二叶片壳体部件可选地包括中间层压结构（未示出），所述中间层压结构布置在第二壳体芯120与第二填充***件138之间。
第一外部层压结构117包括用于后缘胶接接合处114的第一胶接表面，并且第二外部层压结构124包括用于后缘胶接接合处114的第二胶接表面。
图9示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的后缘部件的横截面。风轮机叶片100C包括成型轮廓102，所述成型轮廓具有前缘（未示出）和后缘106以及在前缘与后缘106之间延伸的弦。风轮机叶片100C包括叶片壳体，所述叶片壳体具有第一叶片壳体部件110和第二叶片壳体部件112，所述第一叶片壳体部件具有压力侧111，所述第二叶片壳体部件具有吸力侧113，第一和第二叶片壳体部件从根端延伸到尖端，并沿后缘胶接接合处114接合。第一叶片壳体部件110包括表示为第一壳体芯115的壳体芯，所述壳体芯布置在内部层压结构或第一内部层压结构116与外部层压结构或第一外部层压结构117之间。
第二叶片壳体部件112包括表示为第二壳体芯120的壳体芯，所述壳体芯布置在表示为第二内部层压结构122的内部层压结构与表示为第二外部层压结构124的外部层压结构之间。第二壳体芯120包括在第二壳体芯的第一部分130与第二壳体芯的第二部分132之间的具有至少60度的第二弯曲角128的第二弯曲部126。第二弯曲角128测量为第一部分130的第一切线134与第二部分132的第二切线136之间的角。在所示横截面中，第二弯曲角是大约90度，用于增加空气动力学，并且第二弯曲部126具有小于200 mm的内半径和小于200 mm的外半径。
第二叶片壳体部件，且具体是第二壳体芯120的第二部分132形成风轮机叶片100C后缘106处的平背区段137的一部分。
此外，第二叶片壳体部件112包括还表示为第二填充***件138的填充***件，所述填充***件在第二弯曲部126处布置在第二壳体芯120与第二外部层压结构124之间。参考图5和图6详细描述了第二填充***件138，并将不再重复。
风轮机叶片100C/第二叶片壳体部件包括也表示为第二弯曲加强件160的弯曲加强件。第二弯曲加强件160布置在具有第二弯曲部126的第二叶片壳体部件112的第二内部层压结构122上。第二弯曲加强件160包括第一加强部件162，所述第一加强部件具有第一端部164和第二端部166。第一端部164包括通过胶167附接到内部层压结构122的第一内部层压结构部分/胶接表面168的第一胶接凸缘，第一内部层压结构部分168部分地覆盖具有第二弯曲部126的第二壳体芯120的第一部分130。第一加强部件162包括第二端部166，所述第二端部具有通过胶169附接到内部层压结构122的第二内部层压结构部分/胶接表面170的第二胶接凸缘，第二内部层压结构部分170部分地覆盖具有第二弯曲部126的第二壳体芯120的第二部分132。第二弯曲加强件160可以与第二内部层压结构122共同被灌注。
图10示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的后缘部件的横截面。风轮机叶片100D包括成型轮廓102，所述成型轮廓具有前缘（未示出）和后缘106以及在前缘与后缘106之间延伸的弦。风轮机叶片100D包括叶片壳体，所述叶片壳体具有第一叶片壳体部件110和第二叶片壳体部件112，所述第一叶片壳体部件具有压力侧111，所述第二叶片壳体部件具有吸力侧113，第一和第二叶片壳体部件从根端延伸到尖端，并沿后缘胶接接合处114接合。第一叶片壳体部件110包括表示为第一壳体芯115的壳体芯，所述壳体芯布置在内部层压结构或第一内部层压结构116与外部层压结构或第一外部层压结构117之间。
第二叶片壳体部件112包括表示为第二壳体芯120的壳体芯，所述壳体芯布置在表示为第二内部层压结构122的内部层压结构与表示为第二外部层压结构124的外部层压结构之间。第二壳体芯120包括在第二壳体芯的第一部分130与第二壳体芯的第二部分132之间的具有至少60度的第二弯曲角128的第二弯曲部126。第二弯曲角128测量为第一部分130的第一切线134与第二部分132的第二切线136之间的角。在所示横截面中，第二弯曲角128是大约75度，用于增加空气动力学，并且第二弯曲部126具有小于100 mm的内半径和小于100 mm的外半径。
风轮机叶片100D/第二叶片壳体部件112包括也表示为第二弯曲加强件160A的弯曲加强件。第二弯曲加强件160A布置在具有第二弯曲部126的第二叶片壳体部件112的第二内部层压结构122上。第二弯曲加强件160A包括第一加强部件162，所述第一加强部件具有第一端部164和第二端部166。第二弯曲加强件160A包括主加强部件172，所述主加强部件具有附接到第一端部164的第一端部173。第二弯曲加强件160A包括副加强部件174，所述副加强部件具有附接到主加强部件172的第二端部178的第一端部176。副加强部件174的第二端部180附接到第一加强部件162的第二端部166。
主加强部件172包括通过胶167附接到内部层压结构122的第一内部层压结构部分/胶接表面168的第一胶接表面，第一内部层压结构部分168部分地覆盖具有第二弯曲部126的第二壳体芯120的第一部分130。副加强部件174包括通过胶169附接到内部层压结构122的第二内部层压结构部分/胶接表面170的第二胶接表面，第二内部层压结构部分170部分地覆盖具有第二弯曲部126的第二壳体芯120的第二部分132。第二弯曲加强件160A可以与第二内部层压结构122共同被灌注。第二弯曲加强件160A具有楔形横截面。楔形弯曲加强件可以实现大胶接表面。
图11示出了根据本发明的示例性风轮机叶片的后缘部件的横截面。风轮机叶片100E/第二叶片壳体部件112包括也表示为第二弯曲加强件160B的弯曲加强件。第二弯曲加强件160B布置在具有第二弯曲部126的第二叶片壳体部件112的第二内部层压结构122上。第二弯曲加强件160B包括弯曲的第一加强部件162，所述弯曲部的第一加强部件具有第一端部164和第二端部166。第一端部164包括通过胶167附接到内部层压结构122的第一内部层压结构部分/胶接表面168的第一胶接表面，第一内部层压结构部分168部分地覆盖具有第二弯曲部126的第二壳体芯120的第一部分130。第二端部166包括通过胶169附接到内部层压结构122的第二内部层压结构部分/胶接表面170的第二胶接表面，第二内部层压结构部分170部分地覆盖具有第二弯曲部126的第二壳体芯120的第二部分132。第二弯曲加强件160B可以与第二内部层压结构122共同被灌注。
应当理解，类似于第二弯曲加强件160、160A、160B的第一弯曲加强件可以并入图7和图8所示的，如具有或不具有填充***件的风轮机叶片的第一叶片壳体部件中。此外，第二弯曲加强件160、160A、160B可以并入图8所示的风轮机叶片的第二叶片壳体部件中。
已经参考优选实施例描述了本发明。但是，本发明的范围不限于所示的实施例，而是可以在不脱离由以下权利要求限定的本发明的范围的情况下进行改变和修改。本发明不限于本文中所描述的实施例，而是可以在不脱离本发明范围的情况下修改或调整。
参考符号列表
2 风轮机
4 塔架
6 机舱
8 毂部
10 叶片
14 叶片尖端
15 尖端部分
16 叶片根部
17 根端面
18 前缘
20 后缘
22 俯仰轴线
24 压力侧叶片壳体部件/逆风侧叶片壳体部件
26 吸力侧叶片壳体部件/顺风侧叶片壳体部件
28 结合线/胶接接合处
29 水平
30 根部区域
32 过渡区域
34 翼型区域
50 翼型轮廓
52 压力侧/逆风侧
54 吸力侧/顺风侧
56 前缘
58 后缘
60 弦
62 拱形线/中线
100、100A、100B、100C、100D、100E 风轮机叶片
102 成型轮廓
104 前缘
106 后缘
108 弦
110 第一叶片壳体部件
111 压力侧
112 第二叶片壳体部件
113 吸力侧
114 后缘胶接接合处
115 第一壳体芯
116 第一内部层压结构
117 第一外部层压结构
120 第二壳体芯
122 第二内部层压结构
124 第二外部层压结构
126 第二弯曲部
128 第二弯曲角
130 壳体芯的第一部分
132 壳体芯的第二部分
134 第一切线
136 第二切线
137 平背区段
138 第二填充***件
140 填充***件的第一侧
142 填充***件的第二侧
144 填充***件的第三侧
146 胶接表面
150 第一弯曲部
152 第一弯曲角
154 第一填充***件
160 第二弯曲加强件
162 第一加强部件
164 第一端部
166 第二端部
167 胶
168 第一内部层压结构部分
169 胶
170 第二内部层压结构部分
172 主加强部件
173 主加强部件的第一端部
174 副加强部件
176 副加强部件的第一端部
178 主加强部件的第二端部
180 副加强部件的第二端部
c 弦长
d t 最大厚度的位置
d f 最大拱高的位置
d p 最大压力侧拱高的位置
f 拱高
l f 根端框架之间的纵向距离
l 0 叶片尖端悬挂的纵向范围
L 叶片长度
r 局部半径，距叶片根部的半径距离
t 厚度
D 叶片根部直径
Δy 预弯曲
X 纵向轴线
R 参考轴线
HF 平背区段的高度

Claims (14)

1.一种风轮机叶片，沿纵向轴线从根端延伸到尖端，并包括根部区域、过渡区域和翼型区域，所述风轮机叶片包括
- 成型轮廓，所述成型轮廓具有前缘和后缘以及在所述前缘与所述后缘之间延伸的弦；
- 叶片壳体，所述叶片壳体具有带压力侧的第一叶片壳体部件和带吸力侧的第二叶片壳体部件，所述第一叶片壳体部件和第二叶片壳体部件从所述根端延伸到所述尖端，并沿前缘胶接接合处接合；
- 第一主梁帽，所述第一主梁帽集成在所述第一叶片壳体部件中；
- 第二主梁帽，所述第二主梁帽集成在所述第二叶片壳体部件中；以及
- 一个或更多抗剪腹板，所述一个或更多抗剪腹板连接在所述第一主梁帽与所述第二主梁帽之间，
其中，所述第一叶片壳体部件和所述第二叶片壳体部件中的一个包括壳体芯，所述壳体芯布置在内部层压结构与外部层压结构之间，其中，所述壳体芯包括在所述壳体芯的第一部分与所述壳体芯的第二部分之间的具有测量为外角的至少60度的弯曲角的弯曲部；所述壳体芯的第二部分形成所述后缘处的翼型区域的平背区段的一部分。
2.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其中，所述弯曲角在从80度至100度的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的风轮机叶片，其中，至少在所述风轮机叶片的后缘部件的第一横截面和/或第二横截面中，所述壳体芯的第二部分具有至少0.4*HF的高度，其中HF是在相应横截面中的所述平背区段的高度。
4.根据权利要求1或2所述的风轮机叶片，其中，所述弯曲部具有小于200 mm的内半径。
5.根据权利要求1或2所述的风轮机叶片，其中，所述弯曲部具有小于200 mm的外半径。
6.根据权利要求1或2所述的风轮机叶片，其中，填充***件在所述弯曲部处布置在所述壳体芯与所述外部层压结构之间。
7.根据权利要求6所述的风轮机叶片，其中，所述填充***件具有垂直于纵向方向的楔形横截面，所述填充***件的第一侧面向所述壳体芯，并且所述填充***件的第二侧形成在所述后缘处的平背区段的至少一部分。
8.根据权利要求7所述的风轮机叶片，其中，至少在所述风轮机叶片的后缘部件的第一横截面和/或第二横截面中，所述填充***件的第二侧具有在从0.05*HF至0.4*HF范围内的高度，其中HF是在相应横截面中的所述平背区段的高度。
9.根据权利要求6所述的风轮机叶片，其中，所述填充***件由热塑性聚合物、热固性聚合物、复合材料、泡沫聚合物材料、轻木木材、或前述材料的任意组合制成。
10.根据权利要求1或2所述的风轮机叶片，其中，所述外部层压结构包括用于所述风轮机叶片的后缘胶接接合处的胶接表面。
11.根据权利要求1或2所述的风轮机叶片，其中，弯曲加强件布置在所述第一叶片壳体部件或所述第二叶片壳体部件的内部层压结构上，所述弯曲加强件包括第一加强部件，所述第一加强部件具有附接到所述内部层压结构的第一内部层压结构部分的第一端部，所述第一加强部件具有附接到所述内部层压结构的第二内部层压结构部分的第二端部，所述第一内部层压结构部分部分地覆盖所述壳体芯的第一部分，并且所述第二内部层压结构部分部分地覆盖所述壳体芯的第二部分。
12.一种用于风轮机叶片的压力侧和/或吸力侧的叶片壳体部件，所述叶片壳体部件从根端延伸到尖端，具有用于后缘胶接接合处的胶接表面，所述叶片壳体部件包括集成在所述叶片壳体部件中的主梁帽，其中，所述叶片壳体部件包括内部层压结构和外部层压结构以及布置在所述内部层压结构与所述外部层压结构之间的壳体芯，其中，所述壳体芯包括在所述壳体芯的第一部分与所述壳体芯的第二部分之间的具有测量为外角的至少60度的弯曲角的弯曲部，所述壳体芯的第二部分形成所述后缘处的翼型区域的平背区段的一部分。
13.一种制造风轮机叶片的方法，所述风轮机叶片沿纵向轴线从根端延伸到尖端，并包括根部区域、过渡区域和翼型区域，所述风轮机叶片包括具有前缘和后缘以及在所述前缘与所述后缘之间延伸的弦的成型轮廓、具有压力侧和吸力侧的叶片壳体、集成在所述叶片壳体的压力侧中的第一主梁帽、集成在所述叶片壳体的吸力侧中的第二主梁帽、以及连接在所述第一主梁帽与所述第二主梁帽之间的一个或更多抗剪腹板，所述方法包括
- 将用于外部层压结构的外部增强材料布置在模具壳体中；
- 将壳体芯布置在所述外部增强材料上，其中，布置壳体芯包括形成在所述壳体芯的第一部分与所述壳体芯的第二部分之间的具有测量为外角的至少60度的弯曲角的弯曲部；所述壳体芯的第二部分形成所述后缘处的翼型区域的平背区段的一部分；
- 将用于内部层压结构的内部增强材料布置在所述壳体芯上；
- 将树脂加入到所述内部增强材料和所述外部增强材料；并且
- 固化所述树脂。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括在所述弯曲部处将填充***件布置在所述壳体芯与所述外部增强材料之间。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11098691B2 (en) 2017-02-03 2021-08-24 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blades and components thereof
US10830206B2 (en) 2017-02-03 2020-11-10 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blades and components thereof
US10865769B2 (en) 2017-11-21 2020-12-15 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blade panels having printed grid structures
US10920745B2 (en) 2017-11-21 2021-02-16 General Electric Company Wind turbine rotor blade components and methods of manufacturing the same
US11390013B2 (en) 2017-11-21 2022-07-19 General Electric Company Vacuum forming mold assembly and associated methods
US10821652B2 (en) 2017-11-21 2020-11-03 General Electric Company Vacuum forming mold assembly and method for creating a vacuum forming mold assembly
US11040503B2 (en) 2017-11-21 2021-06-22 General Electric Company Apparatus for manufacturing composite airfoils
US10773464B2 (en) 2017-11-21 2020-09-15 General Electric Company Method for manufacturing composite airfoils
US11248582B2 (en) 2017-11-21 2022-02-15 General Electric Company Multiple material combinations for printed reinforcement structures of rotor blades
US11035339B2 (en) 2018-03-26 2021-06-15 General Electric Company Shear web assembly interconnected with additive manufactured components
US10821696B2 (en) 2018-03-26 2020-11-03 General Electric Company Methods for manufacturing flatback airfoils for wind turbine rotor blades
DE102018120264A1 (de) * 2018-08-21 2020-02-27 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlagen-Rotorblatt
PL3708825T3 (pl) * 2019-03-12 2024-03-04 Lm Wind Power A/S Łopata do turbiny wiatrowej i sposób produkcji łopaty do turbiny wiatrowej
GB201905845D0 (en) * 2019-04-26 2019-06-12 Blade Dynamics Ltd Method for producting a wind turbine blade and wind turbine blade
GB201908707D0 (en) * 2019-06-18 2019-07-31 Blade Dynamics Ltd Shell core and wind turbine blade having a blade shell comprising such a shell core
GB202006893D0 (en) 2020-05-11 2020-06-24 Lm Wind Power As Blade shell section and a wind turbine blade comprising a blade shell section

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101611225A (zh) * 2007-01-16 2009-12-23 丹麦技术大学 用于风力涡轮机的加强叶片
CN101769229A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 通用电气公司 用于涡轮机叶片的平背***物
CN102248618A (zh) * 2010-03-25 2011-11-23 瑞能***股份公司 制造风力涡轮机的转子叶片的装置和部分模具与制造方法
CN102596716A (zh) * 2009-05-21 2012-07-18 迈克尔·D·朱泰克 具有低剪切模量区域的风力涡轮机叶片的壳体结构
EP2568166A1 (de) * 2011-09-09 2013-03-13 Nordex Energy GmbH Windenergieanlagenrotorblatt mit einer dicken Profilhinterkante
CN103249543A (zh) * 2011-12-09 2013-08-14 三菱重工业株式会社 风轮机叶片的制造方法和风轮机叶片
CN203515969U (zh) * 2013-07-18 2014-04-02 航天材料及工艺研究所 基于网格桁条结构的复合材料风机叶片
CN104405578A (zh) * 2014-09-25 2015-03-11 云南能投能源产业发展研究院 风力涡轮机叶片及风力涡轮发电机
KR101520898B1 (ko) * 2013-11-26 2015-05-18 한국에너지기술연구원 평평한 뒷전형상을 갖는 복합재 풍력 블레이드의 제작방법
CN104903570A (zh) * 2012-10-16 2015-09-09 远景能源（江苏）有限公司 在平脊板附近具有外部粘合凸缘的风力涡轮机
DE102014203936A1 (de) * 2014-03-04 2015-09-10 Senvion Se Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, Rotorblatt und Windenergieanlage
CN105593517A (zh) * 2013-08-02 2016-05-18 维斯塔斯风力***有限公司 用于风轮机的叶片及制造用于风轮机的叶片的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9033672B2 (en) * 2012-01-11 2015-05-19 General Electric Company Wind turbines and wind turbine rotor blades with reduced radar cross sections
US9492973B2 (en) * 2012-11-01 2016-11-15 General Electric Company Rotor blade mold assembly and method for forming rotor blade
US10066600B2 (en) * 2014-05-01 2018-09-04 Tpi Composites, Inc. Wind turbine rotor blade and method of construction
CN104696167B (zh) 2014-12-24 2017-06-20 中国科学院工程热物理研究所 一种钝尾缘风力涡轮机叶片及其实施装置与方法
DE102016011757A1 (de) * 2016-09-22 2018-03-22 Senvion Gmbh Rotorblatt mit Abschlusssteg
US10821696B2 (en) * 2018-03-26 2020-11-03 General Electric Company Methods for manufacturing flatback airfoils for wind turbine rotor blades
PL3708825T3 (pl) * 2019-03-12 2024-03-04 Lm Wind Power A/S Łopata do turbiny wiatrowej i sposób produkcji łopaty do turbiny wiatrowej
PT3719312T (pt) * 2019-04-03 2022-06-28 Siemens Gamesa Renewable Energy As Pá de turbina eólica e turbina eólica

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101611225A (zh) * 2007-01-16 2009-12-23 丹麦技术大学 用于风力涡轮机的加强叶片
CN101769229A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 通用电气公司 用于涡轮机叶片的平背***物
CN102596716A (zh) * 2009-05-21 2012-07-18 迈克尔·D·朱泰克 具有低剪切模量区域的风力涡轮机叶片的壳体结构
CN102248618A (zh) * 2010-03-25 2011-11-23 瑞能***股份公司 制造风力涡轮机的转子叶片的装置和部分模具与制造方法
EP2568166A1 (de) * 2011-09-09 2013-03-13 Nordex Energy GmbH Windenergieanlagenrotorblatt mit einer dicken Profilhinterkante
CN103249543A (zh) * 2011-12-09 2013-08-14 三菱重工业株式会社 风轮机叶片的制造方法和风轮机叶片
CN104903570A (zh) * 2012-10-16 2015-09-09 远景能源（江苏）有限公司 在平脊板附近具有外部粘合凸缘的风力涡轮机
CN203515969U (zh) * 2013-07-18 2014-04-02 航天材料及工艺研究所 基于网格桁条结构的复合材料风机叶片
CN105593517A (zh) * 2013-08-02 2016-05-18 维斯塔斯风力***有限公司 用于风轮机的叶片及制造用于风轮机的叶片的方法
KR101520898B1 (ko) * 2013-11-26 2015-05-18 한국에너지기술연구원 평평한 뒷전형상을 갖는 복합재 풍력 블레이드의 제작방법
DE102014203936A1 (de) * 2014-03-04 2015-09-10 Senvion Se Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts einer Windenergieanlage, Rotorblatt und Windenergieanlage
CN104405578A (zh) * 2014-09-25 2015-03-11 云南能投能源产业发展研究院 风力涡轮机叶片及风力涡轮发电机

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Publication number Publication date
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