CN113167215B - 经由在其间限定尺寸可变的间隙的内部支承结构来紧固在一起的转子叶片节段 - Google Patents

经由在其间限定尺寸可变的间隙的内部支承结构来紧固在一起的转子叶片节段 Download PDF

Info

Publication number
CN113167215B
CN113167215B CN201880100330.4A CN201880100330A CN113167215B CN 113167215 B CN113167215 B CN 113167215B CN 201880100330 A CN201880100330 A CN 201880100330A CN 113167215 B CN113167215 B CN 113167215B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
beam structure
receiving section
blade segment
rotor blade
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.)
Active
Application number
CN201880100330.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113167215A (zh
Inventor
S·J·胡特
A·M·罗德维尔
T·默茨霍伊泽
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.)
General Electric Renovables Espana SL
Original Assignee
LM Wind Power AS
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 LM Wind Power AS filed Critical LM Wind Power AS
Publication of CN113167215A publication Critical patent/CN113167215A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113167215B publication Critical patent/CN113167215B/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
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • F03D1/0677—Longitudinally segmented blades; Connectors therefor
    • 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
    • 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
    • F03D1/0679—Load carrying structures, e.g. beams
    • 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
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/60—Assembly methods
    • F05B2230/604—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centering, e.g. pins
    • 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
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/302—Segmented or sectional blades
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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

一种用于风力涡轮的转子叶片包括从弦向接头沿相反方向延伸的第一叶片节段和第二叶片节段。第一叶片节段和第二叶片节段中的每个包括内部支承结构和一个或多个壳部件。第一叶片节段的内部支承结构包括在接纳端与第二端之间延伸的梁结构。第二叶片节段的内部支承结构包括接纳第一叶片节段的梁结构的接纳端的接纳区段。转子叶片进一步包括其中第一叶片节段和第二叶片节段紧固在一起的一个或多个连接位置。此外，当梁结构接纳于接纳区段内时，包括变化的厚度的间隙沿转子叶片的展向方向被限定并且维持于梁结构与接纳区段之间。

Description

经由在其间限定尺寸可变的间隙的内部支承结构来紧固在一 起的转子叶片节段
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮，并且更特别地涉及具有经由在其间限定尺寸可变的间隙的内部支承结构来紧固在一起的叶片节段的转子叶片。
背景技术
风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，在这点上，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及具有带有一个或多个转子叶片的可旋转毂的转子。转子叶片使用已知的翼型件原理来捕获风的动能。转子叶片将动能以旋转能的形式传送，以便使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后，发电机使机械能转换成可以部署到公用电网的电能。
转子叶片大体上包括典型地使用模制过程来形成的吸力侧壳和压力侧壳，吸力侧壳和压力侧壳在沿着叶片的前缘和后缘的结合线处结合在一起。而且，压力壳和吸力壳是相对轻质的，并且具有并非构造成承受在操作期间施加于转子叶片上的弯矩和其它载荷的结构性质(例如，刚度、抗屈曲性以及强度)。因而，为了提高转子叶片的刚度、抗屈曲性以及强度，典型地使用接合壳半部的内压力侧表面和内吸力侧表面的一个或多个结构构件(例如，相对的翼梁帽，在其间构造有抗剪腹板)来增强主体壳。翼梁帽和/或抗剪腹板可以由包括但不限于玻璃纤维层压复合物和/或碳纤维层压复合物的各种材料构成。
各种转子叶片可以分成两个或更多个节段，并且被组装以形成完成的转子叶片。分节段式转子叶片的每个节段大体上包括吸力侧壳和压力侧壳以及一个或多个结构构件。这样的节段及其相应的构件典型地在节段之间组装于接头处。例如，第一叶片节段可以包括能够***到第二叶片节段的接纳区段中的梁结构。在这样的转子叶片中，梁结构和接纳区段可以在一个或多个连接位置处例如经由销、螺栓、粘附剂、紧固件或类似物来联接在一起。
另外，梁结构和接纳区段大体上具有可能导致两个结构在转子叶片受到负荷时的截然不同的变形的不同刚度。照此，梁结构和接纳区段的不同性质可能引起梁结构与接纳区段的直接接触，由此导致构件(特别地，在连接位置处)上的无限的负荷。
因此，本公开涉及一种改进的转子叶片，该转子叶片具有如下的叶片节段：经由梁结构和接纳区段来紧固在一起，梁结构和接纳区段在其间限定并且维持尺寸可变的间隙，以便解决前面提到的问题。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可以根据描述而为显然的，或可以通过实践本发明而了解。
在一个方面，本公开涉及一种用于风力涡轮的转子叶片。该转子叶片包括从弦向接头沿相反方向延伸的第一叶片节段和第二叶片节段。第一叶片节段和第二叶片节段中的每个包括内部支承结构和一个或多个壳部件。第一叶片节段的内部支承结构包括在接纳端与第二端之间延伸的梁结构。第二叶片节段的内部支承结构包括接纳第一叶片节段的梁结构的接纳端的接纳区段。转子叶片进一步包括其中第一叶片节段和第二叶片节段紧固在一起的一个或多个连接位置。此外，当梁结构接纳于接纳区段内时，包括变化的厚度的间隙沿转子叶片的展向方向被限定并且维持于梁结构与接纳区段之间。
在一个实施例中，变化的厚度可以在(一个或多个)连接位置处最小。在一个这样的实施例中，(一个或多个)连接位置可以包括位于梁结构的接纳端处的一个或多个第一销接头和沿着梁结构朝向第二端定位的一个或多个第二销接头。而且，(一个或多个)第一销接头可以包括一个或多个展向地延伸的销接头。另外，(一个或多个)第二销接头可以包括弦向地延伸的销接头。在另外的实施例中，变化的厚度可以在(一个或多个)第一销接头与(一个或多个)第二销接头之间的点处最大。在若干实施例中，(一个或多个)连接位置可以包括销接头、螺栓接头、螺钉、铆钉、焊缝或粘附剂中的至少一个。在另外的实施例中，变化的厚度可以限定最大变化厚度与最小变化厚度之间的线性过渡和/或非线性过渡。
在另一实施例中，梁结构的横截面可以变化，以便限定间隙的变化的厚度。在另外的实施例中，梁结构可以包括联接到第一叶片节段的(一个或多个)壳部件的内表面的一个或多个翼梁帽。照此，(一个或多个)翼梁帽的厚度可以在(一个或多个)连接位置处最小。在另一实施例中，接纳区段的横截面可以变化，以便限定间隙的变化的厚度。在一个实施例中，接纳区段的横截面可以朝向与接纳区段相反的第二叶片节段的根端渐缩。例如，接纳区段可以从弦向接头朝向接纳区段的根端渐缩。在一些实施例中，转子叶片可以进一步包括至少部分地填补梁结构与接纳区段之间的间隙的填料材料。
在又一方面，本公开涉及一种制造风力涡轮的分节段式转子叶片的方法。该方法包括提供第一叶片节段，第一叶片节段具有从其接纳端纵长地延伸的梁结构。该方法的另一步骤包括提供第二叶片节段，第二叶片节段具有构造成接纳梁结构的接纳区段。在一个步骤中，该方法包括形成具有变化的横截面的接纳区段的内表面和/或梁结构的外表面。另外的步骤包括将第一叶片节段的梁结构的接纳端***到第二叶片节段的接纳区段中。此外，梁结构的外表面和接纳区段的内表面在其间限定间隙，该间隙具有沿转子叶片的展向方向的变化的厚度。该方法的另外的步骤包括在一个或多个连接位置处使第一叶片节段和第二叶片节段紧固在一起，以致于维持间隙的变化的厚度。应当理解，该方法可以进一步包括如本文中所描述的额外的特征中的任一个。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成其部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：
图1图示根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2图示根据本公开的具有第一叶片节段和第二叶片节段的转子叶片的一个实施例的平面图；
图3图示根据本公开的第一叶片节段的区段的一个实施例的透视图；
图4图示根据本公开的第二叶片节段的位于弦向接头处的区段的一个实施例的透视图；
图5图示根据本公开的具有与第二叶片节段联结的第一叶片节段的风力涡轮的转子叶片的组件的一个实施例的透视图；
图6图示根据本公开的风力涡轮的转子叶片的组件的多个支承结构的一个实施例的分解透视图；
图7图示根据本公开的位于弦向接头处的梁结构和接纳区段的组件的一个实施例的横截面视图，特别地图示了具有变化的厚度的在梁结构与接纳区段之间的间隙；
图8图示根据本公开的转子叶片的组件的一个实施例的弦向横截面视图，特别地图示了具有最大厚度的在梁结构与接纳区段之间的间隙；
图9图示根据本公开的转子叶片的组件的另一实施例的弦向横截面视图，特别地图示了具有最小厚度的在梁结构与接纳区段之间的间隙；
图10图示根据本公开的位于弦向接头处的梁结构和接纳区段的组件的另一实施例的横截面视图，特别地图示了梁结构与接纳区段之间的尺寸可变的间隙；以及
图11图示根据本公开的组装风力涡轮的分节段式转子叶片的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。每个示例通过本发明的解释而非本发明的限制的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员而将为明显的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，能够在本发明中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而图示或描述的特征能够与另一实施例一起使用以产生再一另外的实施例。因而，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
现在参考附图，图1图示根据本发明的风力涡轮10的一个实施例的透视图。在所图示的实施例中，风力涡轮10是水平轴线式风力涡轮。备选地，风力涡轮10可以是竖直轴线式风力涡轮。另外，如所示出的，风力涡轮10可以包括：塔架12，其从支承表面14延伸；机舱16，其安装于塔架12上；发电机18，其定位于机舱16内；齿轮箱20，其联接到发电机18；以及转子22，其利用转子轴24来旋转地联接到齿轮箱20。而且，如所示出的，转子22包括可旋转毂26和至少一个转子叶片28，转子叶片28联接到可旋转毂26并且从可旋转毂26向外延伸。如所示出的，转子叶片28包括叶片末梢17和叶片根部19。
现在参考图2，图示了图1的转子叶片28中的一个的平面图。如所示出的，转子叶片28可以包括第一叶片节段30和第二叶片节段32。而且，如所示出的，第一叶片节段30和第二叶片节段32可以各自从弦向接头34沿相反方向延伸。另外，如所示出的，叶片节段30、32中的每个可以包括内部支承结构36和一个或多个壳部件。在某些实施例中，第一叶片节段30的一个或多个壳部件可以包括压力侧壳部件31和吸力侧壳部件33。进一步如所示出的，第二叶片节段32的一个或多个壳部件可以包括压力侧壳部件37和吸力侧壳部件39。然而，在其它实施例中，叶片节段30、32中的一个或两者可以包括具有压力侧和吸力侧的一个壳部件。照此，本文中所描述的(一个或多个)压力侧壳部件31、37和/或(一个或多个)吸力侧壳部件33、39分别可以是单个壳部件的压力侧或吸力侧。第一叶片节段30和第二叶片节段32可以至少通过第一叶片节段30的内部支承结构36的内部梁结构40而连接，内部梁结构40延伸到叶片节段30、32两者中，以促进叶片节段30、32的联结。箭头38示出的是，所图示的示例中的分节段式转子叶片28包括两个叶片节段30、32，并且，这些叶片节段30、32通过将内部梁结构40***到第二叶片节段32中而联结。例如，第一叶片节段30的梁结构40可以***到第二叶片节段32的支承结构36中。另外，如所示出的，第二叶片节段32的支承结构36可以纵长地延伸，以便与转子叶片28的叶片根部区段35和第一叶片节段30(其在图5和图6中更详细地示出)的梁结构40连接。
现在参考图3，图示了根据本公开的第一叶片节段30的区段的透视图。如所示出的，第一叶片节段30包括梁结构40，梁结构40形成内部支承结构36的部分，并且纵长地延伸，以便在结构上与第二叶片节段32连接。而且，如所示出的，梁结构40形成与压力侧翼梁帽46和吸力侧翼梁帽48连接的抗剪腹板44的至少部分。而且，如所示出的，梁结构40可以形成第一叶片节段30的具有从壳部件31、30内的内部区段突出的延伸部的部分，由此形成延伸的翼梁区段。而且，梁结构40可以联接到第一叶片节段30的压力侧壳部件31和/或吸力侧壳部件33的内表面88。例如，压力侧翼梁帽46可以使用粘附剂来联接到压力侧壳部件31的内表面88。类似地，吸力侧翼梁帽48可以使用粘附剂来联接到吸力侧壳部件33的内表面88。
现在参考图4，图示了根据本公开的第二叶片节段32的区段的透视图。如所示出的，第二叶片节段32包括接纳区段60，接纳区段60在第二叶片节段32内纵长地延伸，以便接纳第一叶片节段30的梁结构40。而且，如所示出的，接纳区段60可以包括压力侧翼梁帽47、吸力侧翼梁帽49以及一个或多个抗剪腹板44，抗剪腹板44在压力侧翼梁帽47与吸力侧翼梁帽49之间延伸，以便与第一叶片节段30的梁结构40连接。而且，如所示出的，接纳区段60可以联接到第二叶片节段32的压力侧壳部件37和/或吸力侧壳部件39的内表面89。例如，压力侧翼梁帽47可以使用粘附剂来联接到压力侧壳部件37的内表面89。类似地，吸力侧翼梁帽49可以使用粘附剂来联接到吸力侧壳部件39的内表面89。
大体上参考图3-6，第一叶片节段30可以在一个或多个连接位置94处联结到第二叶片节段32。更具体地，如在图5中特别地示出的，图示了根据本公开的具有与第二叶片节段32联结的第一叶片节段30的转子叶片28的组件70。如所示出的，组件70图示位于具有与第二叶片节段32联结的第一叶片节段30的转子叶片28的外壳部件底下的多个支承结构。更具体地，如所示出的，第一叶片节段30和第二叶片节段32可以在一个或多个连接位置94处紧固在一起。在若干实施例中，(一个或多个)连接位置94可以包括销接头、螺栓接头、螺钉、铆钉、焊缝或粘附剂。
更具体地，如在图中大体上示出的，(一个或多个)连接位置94可以包括一个或多个销接头。尽管(一个或多个)连接位置94可以大体上描述为(一个或多个)第一销接头51和第二销接头53，还是应当意识到，在其它实施例中，连接位置94中的一个或多个可以包括能够使梁结构40和接纳区段60在(一个或多个)连接位置94处联接在一起的先前的结构或另外的结构中的任一个。更具体地，如所示出的，一个或多个销接头可以包括例如来自梁结构40的接纳端54的一个或多个第一销接头51和与(一个或多个)第一销接头51间隔开的一个或多个第二销接头53。(一个或多个)第一销接头51可以包括位于梁结构40的接纳端54上的至少一个销管52，销管52能够例如在弦向部件72内与接纳区段60的销接头狭槽56处于紧密干涉配合。因而，如所示出的，销管52可以沿展向方向(即，沿着转子叶片28的翼展或长度，转子叶片28的翼展或长度沿着从转子叶片28的叶片根部延伸到叶片末梢的轴线限定)取向，并且可以延伸穿过销接头狭槽56。
特别地参考图5和图6，(一个或多个)第二销接头53可以经由梁结构40的销接头狭槽50、接纳区段60的销接头狭槽58以及对应的销管62来形成，销管62沿弦向方向(即，沿着转子叶片28的翼弦，转子叶片28的翼弦沿着从转子叶片28的前缘延伸到后缘的轴线限定)延伸穿过对准的销接头狭槽50、58。
将注意到，位于梁结构40的接纳端54处的销管52可以与销接头狭槽50展向地以最佳距离D分离。该最佳距离D可以使得弦向接头34能够承受由于对弦向接头34起作用的剪切载荷而引起的相当大的弯矩。
仍然参考图5，在某些实施例中，梁结构40的至少部分可以在接纳端54和与接纳端54相反的第二端90之间渐缩。例如，梁结构40的内部区段可以在弦向接头34与第二端90之间渐缩。更特别地，压力侧翼梁帽46、吸力侧翼梁帽48或两者可以在弦向接头34与第二端90之间渐缩。应当意识到，梁结构40可以与第一叶片节段30一起朝向叶片末梢17渐缩。在一个实施例中，梁结构40的内部区段可以渐缩，而延伸部可以具有均匀宽度和/或高度。然而，在其它实施例中，梁结构40可以在接纳端54与第二端90之间沿着全长渐缩。
现在参考图7，根据本公开，图示了在弦向接头34处接纳于接纳区段60内的梁结构40的一个实施例的横截面视图。而且，如所示出的，间隙92设于梁结构40与接纳区段60之间。更具体地，如所示出的，间隙92限定于梁结构40的外表面86与接纳区段60的内表面96之间，并且沿转子叶片28的展向方向具有变化的厚度98。照此，当梁结构40***于接纳区段60内并且构件紧固在一起时，沿转子叶片28的展向方向在梁结构40与接纳区段60之间维持尺寸可变的间隙92。
仍然参考图7，变化的厚度98可以在(一个或多个)连接位置94处最小(如在100处示出的那样)。在某些实施例中，应当意识到，梁结构40与接纳区段60之间的相对偏转度可以在(一个或多个)连接位置94处最小，诸如，大约为零。照此，梁结构40与接纳区段60之间的间隙92可以在(一个或多个)连接位置94处较小，因为，梁结构40与接纳区段60之间的相对偏转度在这样的位置处较小。而且，在某些实施例中，变化的厚度98可以在连接位置94处(诸如，在(一个或多个)第一销接头51和(一个或多个)第二销接头53处)大约相同。例如，(一个或多个)第二销接头53处的变化的厚度98可以处于(一个或多个)第一销接头51处的变化的厚度98的90%与110%之间。然而，在其它实施例中，应当意识到，变化的厚度98可以在连接位置94处不同。
仍然参考图7，变化的厚度98可以在与(一个或多个)连接位置94之间(例如，(一个或多个)第一销接头51与(一个或多个)第二销接头53之间)的位置处最大(如在102处示出的那样)。照此，变化的厚度98可以在连接位置94之间更大，以适应于梁结构40与接纳区段60之间的相对偏转度。例如，在某些实施例中，间隙92的最大厚度102可以定位于(一个或多个)第一销接头51与(一个或多个)第二销接头53之间的长度的25%与75%之间。例如，最大厚度102可以位于(一个或多个)第一销接头51与(一个或多个)第二销接头53之间的大约半途(例如，长度的45%与55%之间)。另外，在一个实施例中，应当意识到，最大厚度102可以定位成与梁结构40和接纳区段60之间的最大相对偏转度一致。另外，如所示出的，间隙92的变化的厚度98可以至少部分地限定最大厚度102与最小厚度100之间的线性过渡。然而，在其它实施例中，间隙92的变化的厚度98可以至少部分地限定最大厚度102与最小厚度100之间的非线性过渡(参见例如图10)。
另外，如图7中所示出的，梁结构40的厚度可以沿着其长度变化，以便限定间隙92的变化的厚度98。例如，如所示出的，梁结构40可以在(一个或多个)连接位置94处限定最大高度和/或最大宽度。特别地，如所图示的，梁结构40的高度91可以在(一个或多个)第一销接头51和/或(一个或多个)第二销接头53中的一个或两者处最大。类似地，梁结构40的宽度93(参见例如图3)可以在(一个或多个)第一销接头51和/或(一个或多个)第二销接头53处最大。应当意识到，梁结构40可以限定(一个或多个)第一销接头51与(一个或多个)第二销接头53之间的最小高度和/或最小宽度，以便限定定位于连接位置94之间的间隙92的最大厚度102。
应当意识到，在某些实施例中，可能在(一个或多个)连接位置94(诸如，(一个或多个)第二销接头53)处或其附近或更特别地在弦向地延伸的销接头62、销接头狭槽50和/或弦向销接头狭槽58处出现梁结构40的峰值应力。照此，通过增加(一个或多个)连接位置94处(诸如，在(一个或多个)第二销接头53处)的梁结构40的高度，可以维持梁结构40的惯性矩。例如，可以要求较少的材料来形成梁结构40，而不减小惯性矩。照此，梁结构40可以限定在间隙92的最大厚度102的位置处的第一高度104和在间隙92的最小厚度100的位置处的第二高度106。而且，第二高度106可以大于第一高度104。应当意识到，梁结构40的高度可以在连接位置94中的一个或两者处在第一高度104到第二高度106之间过渡。
现在参考图8和图9，根据本公开，图示了梁结构40的多个横截面视图，梁结构40在弦向接头34处接纳于接纳区段60内，以便在其间限定间隙92。特别地，图8图示沿着梁结构40的翼弦和处于间隙92的最大厚度102(参见图7中的截面线8-8)的接纳区段60截取的横截面视图。图9图示沿着梁结构40的翼弦和处于间隙92的最小厚度100(参见图7中的截面线9-9)的接纳区段60截取的横截面视图。
因而，如所示出的，梁结构40的(一个或多个)翼梁帽46、48限定厚度108(还参见图7)，如图9中所示出的，厚度108具有与间隙92的最小厚度100的位置对应的(一个或多个)连接位置94处的最小值。例如，梁结构40在(一个或多个)连接位置94处的较高的第二高度106可以允许较薄的(一个或多个)翼梁帽46、48，同时在(一个或多个)连接位置94处维持惯性矩。而且，(一个或多个)翼梁帽46、48的厚度108可以在连接位置94之间最大。例如，如图8中所示出的，(一个或多个)翼梁帽46、48的厚度108可以在间隙92的最小厚度100的位置处最大。例如，梁结构在最小厚度100的位置处的较低的第一高度104可能要求较厚的(一个或多个)翼梁帽46、48，以在间隙92的最大厚度102的位置处维持惯性矩。
尽管梁结构40的相反的翼梁帽46、48的厚度108在图8和图9中分别图示为相同的，还是应当认识到，翼梁帽46、48中的一个的厚度108可以沿着翼展恒定，而另一个翼梁帽46、48的厚度108沿着翼展变化。应当意识到，具有连接位置94处的更薄的厚度108的翼梁帽46、48可以允许更轻和/或更划算的翼梁帽46、48。
仍然参考图8和图9，在一些实施例中，转子叶片28可以进一步包括填料材料112，填料材料112至少部分地填补梁结构40与接纳区段60之间的间隙92。此外，(一个或多个)填料材料112可以诸如经由粘附剂来紧固到梁结构40的外表面86和/或接纳区段60的内表面96。还应当意识到，(一个或多个)填料材料112还可以大体上被设定轮廓成梁结构40的外表面86和/或接纳区段60的内表面96的形状。例如，(一个或多个)填料材料112的厚度可以大体上在前缘与后缘之间沿着翼弦改变。而且，(一个或多个)填料材料112的厚度可以大体上沿着弦向接头34的翼展改变。
现在参考图10，根据本公开，图示了位于弦向接头34处的梁结构40和接纳区段60的组件70的另一实施例。特别地，图10图示组件70的沿着翼展的横截面，其中，接纳区段60的横截面变化，以便限定间隙92的变化的厚度98，而梁结构40的横截面沿着延伸部保持大约恒定。例如，如所示出的，接纳区段60可以在(一个或多个)连接位置94处限定最小内部高度和/或最小内部宽度。特别地，如所图示的，接纳区段60的内部高度110可以在(一个或多个)第一销接头51和/或(一个或多个)第二销接头53中的一个或两者处最小。类似地，梁结构40的内部宽度111(参见例如图4)可以在(一个或多个)第一销接头51和/或(一个或多个)第二销接头53处最小。在一个实施例中，接纳区段60可以在(一个或多个)第一销接头51和(一个或多个)第二销接头53两者处限定最小内部高度和/或最小内部宽度。照此，间隙92的最小厚度100可以定位于最小内部高度和/或最小内部宽度处，例如，(一个或多个)连接位置94处。
另外，接纳区段60的内部高度110和/或内部宽度111可以在连接位置94之间最大。例如，接纳区段60的最大内部高度和/或最大内部宽度可以限定间隙92的最大厚度102的位置。尽管接纳区段60的翼梁帽47、49的厚度在图10中图示为大约恒定的，在额外或备选的实施例中，翼梁帽47、49中的至少一个的厚度109还是可以在间隙92的最大厚度102的位置处最小。而且，翼梁帽47、49中的至少一个的厚度109可以在(一个或多个)连接位置94处最大，以便限定间隙92的最小厚度100。
在某些实施例中，如图10中所图示的，接纳区段60的内部高度110可以在一个连接位置94(诸如，(一个或多个)第一销接头51或(一个或多个)第二销接头53)处更大。例如，接纳区段60的横截面可以大体上从弦向接头34朝向接纳区段60的叶片根部区段35(参见图2)渐缩。照此，组件70可以限定第二销接头53处的第三厚度114，第二销接头53处的第三厚度114大于第一销接头51处的最小厚度100，但小于销接头51、53之间的最大厚度102。应当意识到，从弦向接头34朝向叶片根部区段35渐缩的接纳区段60可以允许梁结构40更容易地从接纳区段60***和/或移除。应当认识到，接纳区段60的内部宽度111可以备选地或另外从弦向接头34朝向接纳区段60的叶片根部区段35减小。
尽管梁结构40和接纳区段60的变化的横截面在图7和图10中图示为单独的实施例，还是应当认识到，在另外的实施例中，接纳区段60和梁结构40两者可以包括变化的横截面，以限定间隙92的变化的厚度98。例如，梁结构40和接纳区段60中的一个或两者可以包括变化的高度91、110；宽度92、111；和/或(一个或多个)翼梁帽46、47、48、49的厚度108、109。
在一个实施例中，(一个或多个)填料材料112可以至少部分地由泡沫材料、木材料、软木材料、纤维材料、复合物材料、塑料材料、聚合物材料或它们的组合中的至少一个构成。在某些实施例中，(一个或多个)填料材料112可以至少部分地可压缩，以便适应梁结构40与接纳区段60之间的相对位移。
在另外的实施例中，梁结构40、接纳区段60和/或(一个或多个)壳部件31、33、37、39可以由热固性树脂或热塑性树脂构成。如本文中所描述的热塑性材料可以大体上包含在性质上可逆的塑性材料或聚合物。例如，热塑性材料典型地在被加热到某个温度时变得柔韧或可模制，并且在冷却时返回到刚性更大的状态。而且，热塑性材料可以包括无定形热塑性材料和/或半结晶热塑性材料。例如，一些无定形热塑性材料可以大体上包括但不限于苯乙烯、乙烯树脂、纤维素塑料、聚酯、丙烯酸树脂、聚砜和/或酰亚胺。更具体地，示例性无定形热塑性材料可以包括聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙二醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-G)、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、无定形聚酰胺、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚氨酯或任何其它合适的无定形热塑性材料。另外，示例性半结晶热塑性材料可以大体上包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、含氟聚合物、甲基丙烯酸乙酯、聚酯、聚碳酸酯和/或乙缩醛。更具体地，示例性半结晶热塑性材料可以包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚苯硫醚、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚醚酮或任何其它合适的半结晶热塑性材料。
而且，如本文中所描述的热固性材料可以大体上包含在性质上不可逆的塑性材料或聚合物。例如，热固性材料一旦固化，就不能容易地再模制或返回到液体状态。照此，在初始成型之后，热固性材料大体上耐热、耐腐蚀和/或耐蠕变。示例性热固性材料可以大体上包括但不限于一些聚酯、一些聚氨酯、酯、环氧树脂或任何其它合适的热固性材料。本文中所描述的热固性材料和/或热塑性材料还可以任选地利用一个或多个纤维材料(包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或它们的组合)来增强。另外，纤维的方向或取向可以包括准各向同性方向、多轴方向、单向方向、双轴方向、三轴方向或任何其它的另一合适的方向和/或它们的组合。
现在参考图11，图示了根据本公开的制造风力涡轮的分节段式转子叶片的方法的一个实施例的流程图200。大体上，方法200将在本文中参考图2-10中所图示的第一叶片节段30和第二叶片节段32、梁结构40以及接纳区段60而描述。然而，应当意识到，所公开的方法200可以利用具有任何其它构造的分节段式转子叶片28来实施。另外，尽管图11出于图示和讨论的目的而描绘按特定顺序执行的步骤，本文中所讨论的方法还是不限于任何特定顺序或布置。本领域技术人员将使用本文中所提供的公开内容而意识到，在不脱离本公开的范围的情况下，本文中所公开的方法的各种步骤能够以各种方式省略、重排、组合和/或修改。
如在(202)处示出的，方法200可以包括提供第一叶片节段30，第一叶片节段30具有从其接纳端54纵长地延伸的梁结构40。如在(204)处示出的，方法200可以包括提供第二叶片节段32，第二叶片节段32具有构造成接纳梁结构40的接纳区段60。如在(206)处示出的，方法200可以包括形成具有变化的横截面的接纳区段60的内表面96和/或梁结构40的外表面86。如在(208)处示出的，方法200可以包括将第一叶片节段30的梁结构40的接纳端54***到第二叶片节段32的接纳区段60中。此外，如所提到的，梁结构40的外表面86和接纳区段60的内表面96可以在其间限定间隙92，间隙92沿转子叶片28的展向方向具有变化的厚度98。如在(210)处示出的，方法200可以包括在一个或多个连接位置94处使第一叶片节段和第二叶片节段30、32紧固在一起，以致于维持间隙92的变化的厚度98。
熟练技术人员将认识到来自不同实施例的各种特征的可互换性。类似地，能够由本领域普通技术人员对所描述的各种方法步骤和特征以及对于各个这样的方法和特征的其它已知的等同体进行混合和匹配，以根据本公开的原理而构建额外的***和技术。当然，将理解的是，不一定可以根据任何特定实施例而实现上述的所有的这样的目标或优点。因而，例如，本领域技术人员将认识到，本文中所描述的***和技术可以以如下的方式体现或实施：实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点，但不一定实现如可以在本文中教导或提出的其它目标或优点。
虽然在本文中仅已图示且描述本发明的某些特征，但本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，将理解，所附权利要求书旨在涵盖如落入本发明的真实精神内的所有的这样的修改和改变。
本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或***以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书定义，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种用于风力涡轮的转子叶片，包括：
第一叶片节段和第二叶片节段，其从弦向接头沿相反方向延伸，所述第一叶片节段和所述第二叶片节段中的每个包括内部支承结构和一个或多个壳部件，所述第一叶片节段的所述内部支承结构包括在接纳端与第二端之间延伸的梁结构，所述第二叶片节段的所述内部支承结构包括接纳所述第一叶片节段的所述梁结构的所述接纳端的接纳区段；以及
一个或多个连接位置，其中，所述第一叶片节段和所述第二叶片节段紧固在一起，
其中，当所述梁结构接纳于所述接纳区段内时，包括变化的厚度的间隙沿所述转子叶片的展向方向被限定并且维持于所述梁结构与所述接纳区段之间；
其中，所述变化的厚度在所述一个或多个连接位置处最小；
其中，所述一个或多个连接位置包括位于所述梁结构的所述接纳端处的一个或多个第一销接头和沿着所述梁结构朝向所述第二端定位的一个或多个第二销接头；
其中，所述变化的厚度在所述一个或多个第一销接头与所述一个或多个第二销接头之间的点处最大。
2.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述一个或多个第一销接头包括至少一个展向地延伸的销接头，并且其中，所述一个或多个第二销接头包括弦向地延伸的销接头。
3.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述变化的厚度限定最大变化厚度与最小变化厚度之间的线性过渡或非线性过渡中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述梁结构的横截面变化，以便限定所述间隙的所述变化的厚度。
5.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述梁结构包括联接到所述第一叶片节段的所述一个或多个壳部件的内表面的一个或多个翼梁帽，其中，所述一个或多个翼梁帽的厚度在所述一个或多个连接位置处最小。
6.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述接纳区段的横截面变化，以便限定所述间隙的所述变化的厚度。
7.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述接纳区段的横截面从所述弦向接头朝向其根端渐缩。
8.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述转子叶片进一步包括至少部分地填补所述梁结构与所述接纳区段之间的间隙的填料材料。
9.根据权利要求1所述的转子叶片，其中，所述一个或多个连接位置包括销接头、螺栓接头、螺钉、铆钉、焊缝或粘附剂中的至少一个。
10.一种制造风力涡轮的分节段式转子叶片的方法，所述方法包括：
提供第一叶片节段，所述第一叶片节段具有从其接纳端纵长地延伸的梁结构；
提供第二叶片节段，所述第二叶片节段具有构造成接纳所述梁结构的接纳区段；
形成具有变化的横截面的所述接纳区段的内表面或所述梁结构的外表面中的至少一个；
将所述第一叶片节段的所述梁结构的所述接纳端***到所述第二叶片节段的所述接纳区段中，其中，所述梁结构的所述外表面和所述接纳区段的所述内表面在其间限定间隙，所述间隙沿所述转子叶片的展向方向具有变化的厚度；以及
在一个或多个连接位置处使所述第一叶片节段和所述第二叶片节段紧固在一起，以致于维持所述间隙的所述变化的厚度；
其中，所述变化的厚度在所述一个或多个连接位置处最小；
其中，所述一个或多个连接位置包括位于所述梁结构的所述接纳端处的一个或多个第一销接头和沿着所述梁结构朝向第二端定位的一个或多个第二销接头；
其中，所述变化的厚度在所述一个或多个第一销接头与所述一个或多个第二销接头之间的点处最大。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个第一销接头包括至少一个展向地延伸的销接头，并且其中，所述一个或多个第二销接头包括弦向地延伸的销接头。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述梁结构包括一个或多个翼梁帽，并且其中，所述一个或多个翼梁帽的厚度在所述一个或多个连接位置处最小。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述接纳区段的横截面朝向与所述接纳区段相反的所述第二叶片节段的根端渐缩。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个连接位置包括销接头、螺栓接头、螺钉、铆钉、焊缝或粘附剂中的至少一个。
CN201880100330.4A 2018-12-20 2018-12-20 经由在其间限定尺寸可变的间隙的内部支承结构来紧固在一起的转子叶片节段 Active CN113167215B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2018/066773 WO2020131066A1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Rotor blade segments secured together via internal support structures that define a variable size gap therebetween

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113167215A CN113167215A (zh) 2021-07-23
CN113167215B true CN113167215B (zh) 2024-06-18

Family

ID=65019626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880100330.4A Active CN113167215B (zh) 2018-12-20 2018-12-20 经由在其间限定尺寸可变的间隙的内部支承结构来紧固在一起的转子叶片节段

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220082079A1 (zh)
EP (1) EP3899243B1 (zh)
JP (1) JP7334251B2 (zh)
CN (1) CN113167215B (zh)
DK (1) DK3899243T3 (zh)
WO (1) WO2020131066A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202013647D0 (en) * 2020-08-31 2020-10-14 Lm Wind Power As Jointed wind turbine blade having improved transitions between varying material combinations

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2264310A2 (en) * 2009-05-28 2010-12-22 General Electric Company Method for assembling jointed wind turbine blade
EP3144526A1 (en) * 2015-09-16 2017-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Joint for a segmented wind turbine rotor blade

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0906961A2 (pt) * 2008-01-14 2015-07-14 Clipper Windpower Inc Pá de rotor modular para uma turbina geradora de energia e método para montagem de uma turbina geradora de energia com pás de rotor modulares.
ES2436664T3 (es) * 2008-05-07 2014-01-03 Vestas Wind Systems A/S Pala seccional
US20110158788A1 (en) 2008-08-31 2011-06-30 Vestas Wind Systems A/S A sectional blade
KR20100115139A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 유니슨 주식회사 풍력발전기의 낙뢰 보호 장치
EP2357357B1 (en) * 2009-10-01 2016-11-09 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade
US8172539B2 (en) * 2010-06-17 2012-05-08 General Electric Company Wind turbine rotor blade joint
US20120093627A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-19 Clipper Windpower, Inc. Method for site specific energy capture optimization through modular rotor blade tip extension
WO2015051803A1 (en) 2013-10-10 2015-04-16 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade
US9605651B2 (en) * 2013-12-04 2017-03-28 General Electric Company Spar assembly for a wind turbine rotor blade
EP2930350B1 (en) * 2014-04-11 2018-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Segmented rotor blade with a bolt connection
US20150369211A1 (en) 2014-06-19 2015-12-24 General Electric Company Wind blade tip joint
US9951750B2 (en) * 2015-07-30 2018-04-24 General Electric Company Rotor blade with interior shelf for a flat plate spar cap
US20170145986A1 (en) * 2015-11-25 2017-05-25 General Electric Company Custom fit blade tip for a rotor blade assembly of a wind turbine and method of fabrication
US20180051672A1 (en) * 2016-08-19 2018-02-22 General Electric Company Jointed rotor blade for wind turbine
US10760545B2 (en) * 2017-02-07 2020-09-01 General Electric Company Joint configuration for a segmented wind turbine rotor blade
US10900469B2 (en) * 2018-10-30 2021-01-26 General Electric Company Method to retrofit a wind turbine rotor blade with a replacement blade tip segment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2264310A2 (en) * 2009-05-28 2010-12-22 General Electric Company Method for assembling jointed wind turbine blade
EP3144526A1 (en) * 2015-09-16 2017-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Joint for a segmented wind turbine rotor blade

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022524475A (ja) 2022-05-06
EP3899243B1 (en) 2024-04-10
CN113167215A (zh) 2021-07-23
WO2020131066A1 (en) 2020-06-25
EP3899243A1 (en) 2021-10-27
DK3899243T3 (da) 2024-06-17
US20220082079A1 (en) 2022-03-17
JP7334251B2 (ja) 2023-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220065217A1 (en) Methods for manufacturing wind turbine rotor blades and components thereof
US9745956B2 (en) Spar cap for a wind turbine rotor blade
US10830206B2 (en) Methods for manufacturing wind turbine rotor blades and components thereof
US20170058866A1 (en) Thermoplastic pultruded stiffeners for locally reinforcing a wind turbine rotor blade
US11486352B2 (en) Scarf connection for a wind turbine rotor blade
US11131290B2 (en) Scarf connection for a wind turbine rotor blade
US11680555B2 (en) Jointed wind turbine rotor blade having varying material combinations along its span for pin reinforcement
US11795907B2 (en) Jointed wind turbine rotor blade having spar cap constructed of varying forms of materials along its span
US11767819B2 (en) Spacer material, for reducing a bond gap between a beam structure and a blade shell of a segmented rotor blade
CN113167215B (zh) 经由在其间限定尺寸可变的间隙的内部支承结构来紧固在一起的转子叶片节段
CN112292256A (zh) 制造用于风力涡轮的转子叶片构件的方法
CN113167217B (zh) 具有带有用于销增强的不同的纤维取向的内部支承结构的连结式转子叶片
US20230323855A1 (en) Jointed wind turbine rotor blade having improved transitions between varying material combinations

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
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240223

Address after: Danish spirit

Applicant after: LM Wind Power A/S

Country or region after: Denmark

Address before: New York State, USA

Applicant before: General Electric Co.

Country or region before: U.S.A.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240705

Address after: Barcelona, Spain

Patentee after: Ge renewable energy Spain Ltd.

Country or region after: Spain

Address before: Danish spirit

Patentee before: LM Wind Power A/S

Country or region before: Denmark