CN117460885A - 用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的斜切条带和梁 - Google Patents
用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的斜切条带和梁 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117460885A CN117460885A CN202280039378.5A CN202280039378A CN117460885A CN 117460885 A CN117460885 A CN 117460885A CN 202280039378 A CN202280039378 A CN 202280039378A CN 117460885 A CN117460885 A CN 117460885A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- strip
- chamfer
- strips
- wind turbine
- spar
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 11
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 10
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
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
- F03D1/0679—Load carrying structures, e.g. beams
- F03D1/0681—Spar caps
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/28—Shaping operations therefor
- B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
- B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
- B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B29D99/0003—Producing profiled members, e.g. beams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B29D99/0025—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings
- B29D99/0028—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings hollow blades
-
- 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
- F05B2280/6003—Composites; e.g. fibre-reinforced
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片(10)的翼梁帽(31)的条带(50),其中,所述条带(50)由包括基体和加强件的复合材料制成,其中,所述条带(50)包括第一端部区域(51)和第二端部区域(52),所述第一端部区域和所述第二端部区域通过中间区域(53)在所述条带(50)的纵向方向(D)上彼此连接,其中,所述中间区域(53)包括两个彼此相对的纵向延伸且平行设置的中间表面(54、55),其中,所述条带(50)的厚度(T)能够垂直于所述两个中间表面(54、55)确定,并且所述条带(50)的宽度(W)能够垂直于所述条带(50)的纵向方向(D)且垂直于所述条带(50)的厚度(T)确定,其中,所述第一和第二端部区域(51、52)中的至少一个是斜切端部区域(51、52),其中,从所述中间区域(53)开始并且在所述纵向方向(D)上延伸的所述至少一个斜切端部区域(51、52)沿着所述条带(50)的宽度(W)和厚度(T)同时被斜切,其中,所述至少一个斜切端部区域(51、52)具有在所述中间区域(53)处的第一边缘(56)和在其自由端(58)处的第二边缘(57),其中,所述第一边缘(56)和所述第二边缘(57)基本上彼此平行。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的条带,其中,该条带由复合材料制成。此外,本发明涉及一种用于具有两个或更多个这些条带的翼梁帽的梁。此外,本发明涉及具有两个或更多个这些梁的翼梁帽以及具有一个或多个这些翼梁帽的风力涡轮机叶片。
背景技术
风力涡轮机叶片必须能够有效地将风转换成风力涡轮机叶片的旋转运动,使得风的能量能够转换成转子的旋转机械运动,风力涡轮机叶片附接到转子上。风力涡轮机和风力叶片的尺寸不断增加,并且因此在这种风力涡轮机转子叶片的制造过程期间要克服的挑战也在增加。
优选地,在风力涡轮机叶片中使用具有高比模量(材料的弹性模量/质量密度)的材料,所述比模量也称为刚度重量比,以应对管理风力涡轮机叶片的缩放比例的平方立方定律。因此,具有高比模量的复合材料(例如碳纤维增强塑料)通常用于风力涡轮机叶片中。
通常,由复合材料(例如碳)制成的条带可应用于制造预铸翼梁帽,以便形成长方体几何形状。在制造期间,条带通常在两端被斜切,以确保平滑的厚度减小以及到界面的平滑的硬度过渡,该界面例如可以由单向玻璃层制成并且设置在梁的端部。在这些位置处不斜切条带的情况下,翼梁帽中的不同条带层之间的显著的剪切应力传递可能会在条带层之间以及条带与界面之间产生裂纹和分层,并且最终导致风力涡轮机叶片的失效。
图3示出了根据现有技术的翼梁帽31的一部分的透视图。图3中的上部图示示出了两个梁40.1、40.2的分解图,这两个梁彼此上下连接以便形成在图3的下部图示中看到的翼梁帽31。
两个梁40.1、40.2中的上梁40.1具有三个由复合材料制成的条带50.1、50.2、50.3,并且这些条带沿其纵向延伸相互连接。每个条带50.1、50.2、50.3具有斜切端部区域51.1、51.2、51.3。这些端部区域51.1、51.2、51.3位于条带50.1、50.2、50.3的自由端。这些端部区域51.1、51.2、51.3中的斜切沿其厚度设置。两个梁40.1、40.2中的下梁40.2具有与上梁40.1相同的斜切设计。
条带50.1……50.6的斜切端部区域51.1……51.6的斜切的方向在翼梁帽31的纵向方向上一致。相邻条带50.1……50.6的斜切端部区域51.1……51.6分别在条带50.1……50.6的相同长度位置处开始和结束。
现有技术中的翼梁帽的设计仅能以非常有限的方式改变,以进一步改进上述剪切应力传递,并进一步优化其他区域以便改进诸如例如与翼梁帽的设计和质量相关的区域。
因此,仍然需要一种翼梁帽及其部件(特别是条带和梁)的设计,其以较小的制造成本提供改进的应力分布和设计选择。
发明内容
该问题通过权利要求的主题来解决。因此,该目的通过根据权利要求1所述的用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的条带、根据权利要求7所述的梁、根据权利要求13所述的翼梁帽、根据权利要求14所述的风力涡轮机叶片以及根据权利要求15所述的用于机加工条带的方法来实现。本发明的进一步细节从其他权利要求以及说明书和附图来展开。因此,结合本发明的条带描述的特征和细节适用于结合根据本发明的梁、本发明的翼梁帽、本发明的风力涡轮机叶片和本发明的方法以及反过来也是如此,使得关于本发明的各个方面的公开内容,其彼此相关或能够彼此相关。
根据本发明的第一方面,该问题通过用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的条带来解决。该条带由包括基体和加强件的复合材料制成。所述条带包括通过中间区域在所述条带的纵向方向上彼此连接的第一端部区域和第二端部区域。中间区域包括两个彼此相对的纵向延伸且平行设置的中间表面。垂直于两个中间表面能够确定条带的厚度。条带的宽度可垂直于条带的纵向方向和垂直于条带的厚度确定。第一和第二端部区域中的至少一个是斜切端部区域,其中,从中间区域开始并沿纵向方向延伸的至少一个斜切端部区域沿着带的宽度和厚度同时斜切。所述至少一个斜切端部区域具有在中间区域处的第一边缘和在其自由端处的第二边缘,其中第一边缘和第二边缘基本上彼此平行。
在本发明中,所述条带是斜切的,或者换句话说,沿着其厚度和其宽度逐渐变细。因此,根据本发明的第一方面的条带在翼梁帽中提供了特别良好的剪切应力传递,并且由于条带沿着条带的宽度和厚度的斜切而提供了有利的设计可能性。
由于在至少一个斜切的端部区域中的基本上平行的边缘,在条带的厚度和宽度方向上具有斜切的条带可以非常成本有效地制造。“边缘基本上彼此平行”的措辞包括边缘彼此平行以及与精确平行的公差。可以使用单个切割步骤来切割条带,使得位于条带端部的边缘彼此平行,并且在宽度和厚度方向上提供斜切。由此,可以避免对条带的几何形状复杂的端部区域进行高成本的机加工。稍后将更详细地描述用于制造本发明的第一方面的条带的有利方法。
“条带在斜切端部区域中沿着宽度的斜切”意味着第一边缘和第二边缘横向于条带的宽度的方向或延伸而延伸。因此,当第一边缘和第二边缘垂直于纵向延伸而延伸或与条带的宽度的方向或延伸一起延伸时,沿着宽度没有条带的斜切。因此,当观察第一边缘和第二边缘时,可以看到沿着条带的宽度的斜切。
至少一个斜切端部区域的斜切的宽度斜切角度在第一边缘与条带的纵向方向或长度之间是可确定的或可测量的。宽度斜切角度可以在10°至80°的范围内,特别地在20°至70°的范围内,并且更特别地在30°至60°的范围内。宽度斜切角度是小于90°的角度,因为斜切端部区域在条带的宽度方向上被斜切。因为第二边缘基本上平行于第一边缘,所以第二边缘具有与第一边缘基本上相同的宽度斜切角度,该宽度斜切角度可在第二边缘和条带的纵向方向之间确定。
至少一个斜切端部区域的斜切的厚度斜切角度可在中间表面的底部中间表面和斜切边缘区域的斜切表面之间确定或测量。厚度斜切角度可以在0.2°至5°的范围内,特别地在0.4°至3°的范围内,并且此外特别地在0.6°至2°的范围内。斜切表面是具有斜切或沿着条带的厚度逐渐变细的顶表面。底部中间表面是两个中间表面中与斜切表面相对的一个中间表面,因为斜切端部区域在顶部而不是在底部被斜切。另一方面,斜切表面与顶部中间表面相邻,与底部中间表面相对。斜切表面和顶部中间表面彼此共用第一边缘,或者换句话说,通过第一边缘而彼此分开。
复合材料的加强件可以包括沿梁的纵向方向布置的单向纤维。特别地,复合材料的加强件可以是多个单向纤维。
复合材料可以是纤维增强塑料,特别是碳纤维增强塑料。纤维增强塑料,特别是碳纤维增强塑料,具有特别高的刚度重量比,并且因此优选用于向使用纤维增强塑料的条带施加高载荷的情况,并且从而优选用于向使用纤维增强塑料的翼梁帽施加高载荷的情况。用于条带中的另外的或替代的纤维增强塑料可以是例如玻璃纤维增强塑料和芳族聚酰胺纤维增强塑料。在碳纤维增强塑料中,碳纤维是加强件,并且聚合物树(脂如环氧树脂)是基体。碳纤维增强塑料可以包含其他纤维,诸如玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维作为增强材料。但是,优选的是,碳纤维增强塑料主要包含碳纤维作为加强件。替代地,作为条带的复合材料,可以使用复合木材、陶瓷基体复合材料或金属基体复合材料。
该条带可以是拉挤成型的部件或型材。这种拉挤成型的条带可以以特别成本有效的方式用于制造风力涡轮机叶片的翼梁帽。已经发现,包括上述单个切割步骤的用于制造翼梁帽的拉挤成型的条带的机加工可以以非常成本有效的方式实施。
根据本发明的第二方面,上述问题通过一种用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的梁来解决。所述梁包括至少两个根据本发明第一方面的条带。所述条带彼此连接,使得它们沿着所述条带和所述梁的公共纵向方向平行延伸。
可以通过粘合来实现条带的彼此连接,使得它们沿着条带和梁的公共纵向方向平行地延伸。例如,条带的连接可以通过树脂模制来建立。连接的条带可以彼此相邻布置。所述条带可以位于所述梁的公共平面中。有利的斜切端部区域提供了关于梁中的条带的布置的几种设计可能性。
在梁中可以采用不同数量的条带。例如,可以使用两个、三个、四个、五个或更多个条带。梁中的各个条带的中间区域的宽度可以变化或者对于梁中的所有条带是相同的。对于梁中的所有条带,条带的中间区域的长度和厚度优选地相同。
所述至少两个条带可以位于梁的外纵向侧。它们的斜切端部区域可以沿着它们的宽度并且在公共的纵向方向上朝向彼此斜切。换句话说,至少两个条带的斜切端部区域的第一边缘和第二边缘可以在公共纵向方向上朝向彼此延伸。这种设计也可以称为双侧斜切设计。该设计在减轻梁由于疲劳而失效的风险方面特别有利。这通过斜切端部区域的宽度斜切来实现,由此避免了梁中的横向褶皱。
双侧斜切设计使得梁的宽度能够变化,并且因此使得翼梁帽能够沿纵向方向变化,或者说就风力涡轮机叶片而言,沿风力涡轮机叶片的翼展方向变化。因此,梁的宽度可以在纵向方向上朝向其自由端减小。因此,梁可定位成尽可能靠近风力涡轮机叶片的尖端。此外,可以降低总体叶片质量和质量力矩,并且因此可以降低风力涡轮机叶片的成本。
梁中的条带的至少两个斜切端部区域可以彼此不同。特别地,彼此不同的斜切端部区域可以具有不同的宽度斜切角度和/或沿着条带长度的斜切的开始位置,或者换句话说,使它们的第一边缘设置在条带的不同长度位置处。因此,条带的斜切端部区域由此相对于在纵向方向上延伸的梁的中心线不对称地分布。这种非对称设计可用于例如通过相应地朝向后缘或前缘分布总体斜切来改善风力涡轮机叶片在后缘或前缘处的载荷特性。
条带的第一边缘可以彼此连接从而形成公共的第一边缘,并且条带的第二边缘可以彼此连接从而形成公共的第二边缘。因此,提供了梁的整体设计,而不具有任何可能有害的设计方面。第一边缘和第二边缘可以彼此对齐成直线或者连接在一起,使得在边缘之间形成拐角。
至少一个另外的条带可以设置在至少两个根据本发明的第一方面的条带之间,其中所述另外的条带沿着其宽度没有被斜切。因此,所述另外的条带可以仅沿其长度被斜切。所述另外的条带的厚度斜切角度可以与根据本发明的第一方面的两个条带中的一个相同。
根据本发明的第三方面,本发明通过一种用于风力涡轮机叶片的翼梁帽来解决,该翼梁帽具有至少两个根据本发明的第二方面的梁,所述至少两个梁彼此上下堆叠作为翼梁帽的层。
翼梁帽的不同梁或层可粘合地连接到彼此。例如,可以使用树脂模制来将它们彼此连接。例如,彼此上下堆叠的梁或层的数量可以在2至12的范围内。
根据本发明的第四方面,上述问题通过风力涡轮机的风力涡轮机叶片来解决,风力涡轮机叶片包括壳体和翼梁,所述翼梁具有至少一个根据本发明第三方面的翼梁帽。
根据本发明第三方面的翼梁帽可以位于风力涡轮机叶片的不同位置处。例如,这种翼梁帽可以位于主翼梁中,但是替代地或附加地,也可以位于风力涡轮机叶片的后缘或任何其他翼梁位置处。
根据本发明的第五方面,上述问题通过用于机加工根据本发明的第一方面的条带的方法来解决。该方法包括在条带中机加工至少一个斜切端部区域的步骤。通过如下来进行机加工:在单个切割步骤中从条带中的至少一个斜切端部区域切掉一部分,使得至少一个斜切端部区域被加工。
对于切割步骤,可以使用任何简单的切割工具,例如刀片。切割工具可以相对于条带定向,使得当切割工具被引导通过条带时,宽度斜切角度和厚度斜切角度被机加工到条带中。因为仅执行单个切割步骤就足以机加工具有沿宽度和厚度的斜切的斜切端部区域,所以能够非常有效地完成用于梁和翼梁帽的条带的机加工和连续铺设。因此,该方法实现了一种有效且成本有效的风力涡轮机叶片的生产。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从以下描述中展开,在以下描述中,参考附图详细描述本发明的图1至9的实施例。因此,来自权利要求的特征以及在说明书中提及的特征对于本发明来说可能是非常重要的,如单独地或以任意的组合考虑。在附图中,示意性地示出了:
图1是根据本发明的风力涡轮机的实施例的侧视图,
图2是沿着根据本发明的风力涡轮机叶片和图1的风力涡轮机的实施例的横向平面的截面图,
图3是根据现有技术的翼梁帽的侧透视图,
图4是用于图2的风力涡轮机叶片的翼梁帽的条带的侧视图,
图5是用于根据图2的翼梁帽中的图4的条带的一部分的侧透视图,
图6是根据本发明的第一实施例的翼梁帽的一部分的示意图,
图7是根据本发明的第二实施例的翼梁帽的一部分的示意图,
图8是根据本发明的第三实施例的翼梁帽的一部分的示意图,以及
图9是根据本发明的第四实施例的翼梁帽的一部分的示意图。
图1至9中的相同物体用相同的附图标记命名。如果在一个图中存在多于一个的相同类型的物体,则物体以升序编号,其中物体的升序编号与其附图标记通过点隔开。
具体实施方式
图1是根据本发明的风力涡轮机1的实施例的侧视图。风力涡轮机1设置有三个风力涡轮机叶片10.1、10.2、10.3,这些叶片附接到风力涡轮机1的轮毂4,该轮毂连接到风力涡轮机1的机舱3,机舱3支撑在风力涡轮机1的桅杆2上。
图2是图1的风力涡轮机1的风力涡轮机叶片10.1的沿图1中描绘的线II-II的横向平面的截面图。风力涡轮机叶片10具有后缘11和前缘12。风力涡轮机叶片10.1包括壳体20和翼梁30。翼梁30包括三个翼梁帽31.1,31.2,31.3。两个翼梁帽31.1、31.2彼此面对并且通过翼梁腹32彼此连接。翼梁帽31.1、31.2形成风力涡轮机叶片10的主翼梁。翼梁帽31.3布置在风力涡轮机叶片10的后缘11处。
风力涡轮机叶片10的所述设计仅是示例性的,并且其他设计可受益于本发明所提出的条带50和梁40。特别地,使用如本文所述的条带50和梁40制造的翼梁帽31可位于这种风力涡轮机叶片10中的翼梁帽31的任何合适的位置处。
在图2的示例性附图中,翼梁帽31.3包括彼此上下堆叠的四个梁40.1、40.2、40.3、40.4。然而,在翼梁帽31.1、31.2、31.3中的任一者中可提供任何数量的梁40。
在风力涡轮机叶片10.1、10.2、10.3中采用的每个梁40可以由彼此相邻的若干条带50组成,如将参考以下附图所解释的。这些条带50中的每一者由复合材料制成。在本发明的以下实施例中提供的梁40和条带50的数量仅是根据一个示例选择的,并且可以修改为任何其他适当的数量。例如,翼梁帽31中的梁40的数量可为2至12个,而相邻条带50的数量可为例如2至8个。
图3示出了根据现有技术的翼梁帽31的一部分的透视图。图3中的上部图示示出了两个梁40.1、40.2的分解图,这两个梁彼此上下连接以便形成在图3的下部图示中看到的翼梁帽31。
两个梁40.1、40.2中的上梁40.1具有三个条带50.1、50.2、50.3,它们由复合材料制成并且沿着它们的纵向延伸彼此连接。每个条带50.1、50.2、50.3具有斜切端部区域51.1、51.2、51.3。这些端部区域51.1、51.2、51.3位于条带50.1、50.2、50.3的自由端。这些端部区域51.1、51.2、51.3中的斜切沿其厚度设置。两个梁40.1、40.2中的下梁40.2具有与上梁40.1相同的斜切设计。
条带50.1……50.6的斜切端部区域51.1……51.6的斜切方向在翼梁帽31的纵向方向上一致。相邻条带50.1……50.6的斜切端部区域51.1……51.6分别在条带50.1……50.6的相同长度位置处开始和结束。
图4是用于图1的风力涡轮机叶片10中的翼梁帽31中的一者的条带50的侧视图。该条带50根据本发明的可能实施例被设计,并且在图5中被进一步示出。
该条带50具有中间区域53和两个纵向相对的端部区域51、52,该两个端部区域通过中间区域53彼此分开。端部区域51、52在纵向方向D(见图5)上被斜切,该纵向方向D可沿着条带50的长度L测量。
中间区域53具有两个彼此相对的中间表面54、55。中间表面54、55沿纵向方向D纵向延伸。中间表面54、55彼此平行地设置。中间表面54、55可以是大致平面的/大致平坦的。术语“大致平坦/大致平面”包括平面的和与平面表面的偏差,这取决于中间区域53的材料和/或制造该中间区域的制造工艺。条带50的厚度T可在中间表面54、55之间且垂直于中间表面54、55来确定或测量。
端部区域51、52是斜切的,或者换句话说,在纵向方向D上沿着条带50的长度L逐渐变细。因此,端部区域51、52也可以被称为斜切的或逐渐变细的端部区域51、52。斜切端部区域51、52在纵向方向上的厚度斜切角度β(仅针对斜切端部区域51描绘出,但也可应用于具有相同或不同厚度的斜切角度β的斜切端部区域52)可在底部中间表面55与斜切端部区域51的斜切表面59之间被确定或测量。斜切表面59是斜切端部区域51的顶表面。底部中间表面55是中间表面54、55中的与中间表面54、55的顶部中间表面54以及斜切表面59相对的一者。由于条带50不是在其底侧斜切而是仅在顶侧斜切,所以底部中间表面55远离中间区域53朝向斜切端部区域51、52延伸并与其一起延伸。如图4中所示,因此,斜切端部区域51、52具有底部中间表面55作为公共表面,特别是平面的表面。
换句话说,斜切端部区域51、52是逐渐变细的或斜切的,使得端部区域51、52的厚度T沿其长度L向端部区域51、52的自由端58.1、58.2减小。厚度T以第二斜切角度β逐渐减小。
图5示出了图4的条带50的一部分的侧透视图。条带50的具有斜切端部区域52的部分未被描绘出,但是可以在设计和/或尺寸、特别是斜切角度α和β方面与图5中所示的斜切端部区域51相同地设计。
从图5中可以看出,不仅沿着条带50的厚度T对条带50进行斜切,其中在其斜切端部区域51中具有厚度斜切角度β,而且还或者同时地沿着条带50的宽度W对斜切端部区域51利用宽度斜切角度α进行斜切或使其逐渐变细。条带50的宽度W可垂直于厚度T并垂直于长度L或纵向方向D测量,条带50的长度L可沿着该纵向方向D测量。
宽度斜切角度α在第一边缘56和纵向方向D之间是可测量的或可确定的,宽度斜切角度α不同于90°,特别是小于90°,因为它提供斜切。例如,其可以在30°至60°的范围内。
第一边缘56是中间区域53和斜切端部区域51之间的边缘。斜切端部区域51的斜切或逐渐变细从第一边缘56开始。斜切端部区域51终止于位于条带50的两个自由端58中的一者处的第二边缘57。第二边缘57基本上平行于第一边缘56。
由于边缘56、57基本上彼此平行,因此斜切端部区域51可以通过在斜切端部区域51处切掉条带50的一块的一个单一步骤来制造。避免了复杂且昂贵的机加工,并且可以在随后制造梁40和翼梁帽31方面以很小的努力来进行条带51的这种机加工。
图6至图9示出了根据本发明的梁40.1、40.2的部分以及翼梁帽31的部分的不同实施例,它们可通过使用图4和5的条带50的倍数来制造。梁40.1、40.2和翼梁帽31仅以一端被部分地示出,而另一端可设计成在形状和/或尺寸上类似。
图6至图9采用根据图4和图5的条带50。然而,图6至图9中的图示是梁40.1、40.2和翼梁帽31的示意性表示。由于在斜切端部区域51中采用的小厚度斜切角度β,斜切从图6至图9中可能不是特别可见。因此,关于厚度斜切,参考图4和图5的附图,在图4和图5中为了说明目的而夸大了厚度斜切。
在图6至图9的翼梁帽31中的每一个中,使用两个梁40.1、40.2。然而,根据条带50的厚度T和翼梁帽31的所需厚度,可使用多于或少于两个梁40.1、40.2来制造翼梁帽31。而且,在图6至图9中,三个条带50被用于梁40.1、40.2中的每一个。然而,根据条带50的宽度W和翼梁帽31的所需宽度,条带50的数量可以修改为两个、四个或更多个。
图6中的梁40.1利用根据图5设计的两个条带50.1、50.2。另一条带60.1放置在两个条带50.1、50.2之间。两个条带50.1、50.2位于梁40.1的外纵向侧41、42处,或者换句话说,条带50.1、50.2形成梁40.1的纵向侧41、42。另一条带60.1可以由与条带50.1、50.2相同的材料制成。条带50.1、50.2、60.2沿其长度彼此相邻地连接。
斜切端部区域51.1、51.2同时在条带50.1、50.2的宽度W和厚度T的方向上斜切。然而,斜切被设置成使得斜切端部区域51.1、51.2朝向彼此斜切。换句话说,第一边缘56.1、56.2沿着长度L或条带50.1、50.2、60.1的公共纵向方向D朝向彼此延伸。
另一条带60.1是沿着该条带60.1的宽度W不具有斜切的中间条带60.1。这可以从该另一条带60.1的第一边缘66.1和第二边缘67.1看到,其垂直于公共的纵向方向D延伸。
另一条带60.1沿着其厚度T具有斜切。另一条带60.1的厚度斜切角度β可以与条带50.1、50.2的厚度斜切角度β相同。换句话说,沿着条带50.1、50.2、60.1的厚度T的斜切或逐渐变细对于所有这些条带都是相同的。
第一边缘56.1、66.1、56.2彼此连接,以便形成梁40.1的公共第一边缘。而且,第二边缘56.1、66.2、56.2彼此连接以便形成梁40.1的公共第二边缘。
梁40.2设计成正好与梁40.1一样,但具有沿公共的纵向方向D延伸的较大长度L。梁40.1放置在梁40.2的顶部上,并且然后梁40.1、40.2例如通过树脂模制而彼此连接。由此,获得了在图6的下部中看到的翼梁帽31。
两个梁40.1、40.2在它们的自由端44.1、44.2处是逐渐变细的,这是由于各个条带50.1、50.2、50.3、50.4在它们的斜切端部区域51.1、51.2、51.3,51.4中的宽度斜切。
图7示出了与图6的翼梁帽相似的翼梁帽31,但相对于用于梁40.1中(以及在其下面的梁40.2中)的外部条带50.1、50.2具有略微修改。
条带50.1具有在条带50.3的斜切端部区域51.3开始之前在条带50.1的长度L的位置开始的斜切端部区域51.1。斜切端部区域51.1、51.2分别开始所处的长度L的位置的长度差由A表示。
而且,条带50.1的宽度斜切角度α小于条带50.2的宽度斜切角度α。整个斜切端部区域51.1、61.1、51.2的这种不对称设计可用于为风力涡轮机叶片10中的翼梁帽31的特定位置提供不同的特性。
图8示出了翼梁帽31关于斜切端部区域51.1、51.2,51.3的非对称设计的另一示例。第一边缘56.1、56.2、56.3排成一行,以便沿着直线形成公共第一边缘。而且,第二边缘57.1、57.2、57.3排成一行,以便沿着直线形成公共第二边缘。为了实现这一点,条带50.1、50.2、50.3设有相同的宽度斜切角度α,但是斜切端部区域51.1、51.2、51.3开始于条带50.1、50.2、50.3的长度L的不同位置,使得第一边缘56.1、56.2、56.3和第二边缘57.1、57.2、57.3彼此对齐。
图9示出了翼梁帽31关于斜切端部区域51.1、51.2、51.3的非对称设计的另一示例。在翼梁帽31的这种设计中,梁40.1、40.2再次设计成关于斜切端部区域51.1、51.2、51.3相同,但它们具有不同的长度L。如图8中所示,三个条带50.1、50.2、50.3设计成具有沿宽度W和厚度T的斜切。然而,它们设计成形成具有V形的公共第一边缘和公共第二边缘。
Claims (15)
1.一种用于风力涡轮机叶片(10)的翼梁帽(31)的条带(50),
其中,所述条带(50)由包括基体和加强件的复合材料制成,
其中,所述条带(50)包括第一端部区域(51)和第二端部区域(52),所述第一端部区域和所述第二端部区域通过中间区域(53)沿所述条带(50)的纵向方向(D)彼此连接,其中,所述中间区域(53)包括两个彼此相对的纵向延伸且平行设置的中间表面(54、55),其中,所述条带(50)的厚度(T)能够垂直于两个中间表面(54、55)来确定,并且所述条带(50)的宽度(W)垂直于所述条带(50)的纵向方向(D)且垂直于所述条带(50)的厚度(T)来确定,
其中,所述第一端部区域和所述第二端部区域(51、52)中的至少一者是斜切端部区域(51、52),其中,从所述中间区域(53)开始并且在所述纵向方向(D)上延伸的至少一个斜切端部区域(51、52)沿着所述条带(50)的宽度(W)和厚度(T)同时被斜切,
其中,所述至少一个斜切端部区域(51、52)具有在所述中间区域(53)处的第一边缘(56)和在其自由端(58)处的第二边缘(57),其中,所述第一边缘(56)和所述第二边缘(57)基本上彼此平行。
2.根据权利要求1所述的条带(50),其中,在所述第一边缘(56)与所述纵向方向(L)之间能够确定所述至少一个斜切端部区域(51、52)的斜切的宽度斜切角度(α),所述宽度斜切角度(α)在30°至60°的范围内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的条带(50),其中,在所述中间表面(54、55)的底部中间表面(55)与所述斜切端部区域(51、52)的斜切表面(59)之间能够确定所述至少一个斜切端部区域(51、52)的斜切的厚度斜切角度(β),所述厚度斜切角度(β)在0.2°至5°的范围内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的条带(50),其中,所述复合材料的加强件包括沿所述条带(50)的纵向方向(D)布置的单向纤维。
5.根据前述权利要求中任一项所述的条带(50),其中,所述复合材料是纤维增强塑料,特别是碳纤维增强塑料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的条带(50),其中,所述条带(50)是拉挤成型部件。
7.一种用于风力涡轮机叶片(10)的翼梁帽(31)的梁(40),所述梁(40)包括至少两个根据前述权利要求中任一项所述的条带(50),所述条带(50)彼此连接,使得它们沿着所述条带(50)和所述梁(40)的公共纵向方向(D)平行延伸。
8.根据权利要求7所述的梁(40),其中,所述至少两个条带(50)位于所述梁(40)的外纵向侧(41、42),并且它们的斜切端部区域(51、52)沿着它们的宽度(W)并且在所述公共纵向方向(D)上朝向彼此斜切。
9.根据权利要求8所述的梁(40),其中,所述梁(40)的宽度在所述纵向方向(D)上朝向其自由端(44)减小。
10.根据权利要求8或9所述的梁(40),其中,所述条带(50)的所述斜切端部区域(51、52)中的至少两个彼此不同。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的梁(40),其中,所述条带(50)的所述第一边缘(56)彼此连接从而形成公共的第一边缘,并且所述条带(50)的所述第二边缘(57)彼此连接从而形成公共的第二边缘。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的梁(40),其中,至少一个另外的条带(60)设置在所述至少两个条带(50)之间,其中所述另外的条带(60)沿其宽度(W)未被斜切。
13.一种用于风力涡轮机叶片(10)的翼梁帽(31),所述翼梁帽(31)具有至少两个根据权利要求7至12中任一项所述的梁(40),至少两个梁彼此上下堆叠作为所述翼梁帽(31)的层。
14.一种风力涡轮机(1)的风力涡轮机叶片(10),所述风力涡轮机叶片(10)包括壳体(20)以及具有至少一个根据权利要求13所述的翼梁帽(31)的翼梁(30)。
15.一种用于机加工根据权利要求1至6中任一项所述的条带(50)的方法,其中,所述方法包括在单个切割步骤中从所述条带(50)中的所述至少一个斜切端部区域(51、52)切掉一部分,使得所述至少一个斜切端部区域(51、52)被机加工。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP21166192.1 | 2021-03-31 | ||
EP21166192.1A EP4067641A1 (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | Chamfered strip and beam for a spar cap of a wind turbine blade |
PCT/EP2022/055367 WO2022207225A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-03 | Chamfered strip and beam for a spar cap of a wind turbine blade |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117460885A true CN117460885A (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=75339478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280039378.5A Pending CN117460885A (zh) | 2021-03-31 | 2022-03-03 | 用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的斜切条带和梁 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240167451A1 (zh) |
EP (2) | EP4067641A1 (zh) |
CN (1) | CN117460885A (zh) |
WO (1) | WO2022207225A1 (zh) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK200401225A (da) * | 2004-08-13 | 2006-02-14 | Lm Glasfiber As | Metode til afskæring af laminatlag, eksempelvis et glasfiber- eller kulfiber-laminatlag i en vindmöllevinge |
FR2972503B1 (fr) * | 2011-03-11 | 2013-04-12 | Epsilon Composite | Renfort mecanique pour piece en materiau composite, notamment pour une pale d'eolienne de grandes dimensions |
CN105473847B (zh) * | 2013-07-09 | 2018-05-29 | 维斯塔斯风力***有限公司 | 具有结合在一起的多个分段的风轮机叶片 |
GB2520079A (en) * | 2013-11-11 | 2015-05-13 | Vestas Wind Sys As | Wind turbine blades |
GB201320166D0 (en) * | 2013-11-15 | 2014-01-01 | Vestas Wind Sys As | Wind turbine components |
DK3549752T3 (da) * | 2018-04-05 | 2021-07-05 | Siemens Gamesa Renewable Energy As | Pultruderet fiberkompositstrimmel med tilspidsede ender i bredden og i tykkelsen til vindmølle-spar caps |
-
2021
- 2021-03-31 EP EP21166192.1A patent/EP4067641A1/en not_active Withdrawn
-
2022
- 2022-03-03 WO PCT/EP2022/055367 patent/WO2022207225A1/en active Application Filing
- 2022-03-03 CN CN202280039378.5A patent/CN117460885A/zh active Pending
- 2022-03-03 US US18/283,907 patent/US20240167451A1/en active Pending
- 2022-03-03 EP EP22708961.2A patent/EP4295030A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4295030A1 (en) | 2023-12-27 |
WO2022207225A1 (en) | 2022-10-06 |
EP4067641A1 (en) | 2022-10-05 |
US20240167451A1 (en) | 2024-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9550332B2 (en) | Wing and blade structure using pultruded composites | |
EP2511477B1 (en) | Wind turbine blade with transition region | |
EP1417409B2 (en) | Wind turbine blade | |
US20160341177A1 (en) | Wind turbine blade with sections that are joined together | |
US20140271217A1 (en) | Efficient wind turbine blade design and associated manufacturing methods using rectangular spars and segmented shear web | |
US8851856B2 (en) | Rotor blade comprising structural elements | |
CN101553399B (zh) | 推进器叶片保持器 | |
US20110052408A1 (en) | Swept blades utilizing asymmetric double biased fabrics | |
CN110345001B (zh) | 用于风力涡轮机翼梁帽的具有宽度和厚度渐缩端部的拉挤纤维复合条带 | |
WO2013010979A2 (en) | Wind turbine blade with transition region | |
US20110052407A1 (en) | Swept blades utilizing asymmetric double biased fabrics | |
US20110052404A1 (en) | Swept blades with enhanced twist response | |
US11577475B2 (en) | Wind turbine blade and a method of manufacturing the wind turbine blade | |
CN111225788A (zh) | 包括具有带有过渡部分的拉挤元件的根端结构的风力涡轮机叶片 | |
EP3997332B1 (en) | Connection for split wind turbine blade | |
CN117460885A (zh) | 用于风力涡轮机叶片的翼梁帽的斜切条带和梁 | |
CN111794904B (zh) | 风力涡轮机叶片的梁、风力涡轮机叶片及其制造方法 | |
EP3997331B1 (en) | Connection for split wind turbine blade | |
CN115485127A (zh) | 风力涡轮机叶片 | |
CN110914047B (zh) | 一种装置和使用这种装置对齐芯元件的方法 | |
CN117581013A (zh) | 用于风轮机的叶片 | |
EP4363711A1 (en) | A wind turbine blade |
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 |