[发明专利]复合式风力涡轮机塔架

说明书

技术领域

本发明涉及复合式风力涡轮机塔架结构和用于形成复合式风力涡轮机塔架结构的方法。

背景技术

近年来，作为环境安全和相对便宜的替代能源，风力涡轮机已受到日益增加的关注。随着日益增长的兴趣，人们已进行相当大的努力来开发稳定且高效的风力涡轮机。

通常，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。转子安装在位于桁架或管状塔架顶部的壳体或机舱上。公用级风力涡轮机(即设计成提供电力至公用电网上的风力涡轮机)可具有大转子(例如30米或更长)。另外，风力涡轮机通常安装在至少60米高的塔架上。这些转子上的叶片将风能转换为驱动一个或多个发电机的转动力矩或力。当风转动叶片时，固有地产生噪声。

随着能量需求的增加，风力涡轮机的尺寸也在增加。另外，钢材和相关联的制造工艺设备的体积变得出乎意料地昂贵。运输大风力涡轮机塔架所需的时间和成本很高。现在的风力涡轮机塔架需要在远程工厂制造，在那里制成的构件必须运输到现场并组装。

现在的风力涡轮机塔架通常由钢板或用于制造管状风力涡轮机塔架的类似金属材料制成。这样的材料沉重并且加工困难且昂贵。

需要一种风力涡轮机塔架结构，其能以降低的运输要求部分或全部就地组装并且能提供轻质且不太昂贵的塔架结构，当塔架尺寸和能量需求增加时，该塔架结构具有按比例增加至大尺寸的能力。

发明内容

本发明的一个方面包括具有第一层和第二层的复合式风力涡轮机塔架，第一层和第二层均具有基体材料和设置在基体材料中的多个增强纤维。该塔架还包括设置在第一层和第二层中间的芯层。该塔架能部分或全部地在现场(on-site)制造。

本发明的另一个方面包括用于形成风力涡轮机塔架的方法。该方法包括提供具有表面的心轴。通过在该表面上布置多个纤维以及对这些纤维提供基体材料而形成第一层。施加芯材料到第一层上形成芯层。第二层通过在芯层的至少一部分上布置多个纤维而施加到芯层上，并且对这些纤维提供基体材料。该基体材料固化以形成复合式风力涡轮机塔架的至少一部分。

本发明的又一个方面包括复合式风力涡轮机塔架形成装置，其具有同轴布置的第一心轴部分和第二心轴部分。第一心轴部分布设在第二心轴部分之内并且包括表面。纤维提供组件布设成用以提供增强纤维到该表面上。固化组件布置在第一心轴部分和第二心轴部分中的一个或二者中。各第一心轴部分和第二心轴部分均包括可变的直径。

本发明的一个优点在于由分层复合结构所提供的改善的阻尼特性，降低了风振负载，使得风力涡轮机的疲劳寿命因而延长。

本发明的另一个优点为塔架制造过程可在现场进行。这样的现场生产降低了制造工厂的成本，在此制造设备装配在标准卡车和集装箱中，降低了运输成本。

根据下面优选实施例的更详细描述并结合附图，本发明的其它特征和优点将是明显的，附图通过实例显示了本发明的原理。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的风力涡轮机的侧视图。

图2为根据本发明的实施例的风力涡轮机的正视图。

图3为根据本发明的实施例的风力涡轮机的正视图。

图4显示了根据本发明实施例的在组装复合材料期间纤维布置的示意图。

图5至图8显示了根据本发明另一个实施例的在形成期间分层复合物的局部剖切的顶透视图。

图9显示了根据本发明实施例的分层复合式风力涡轮机的局部剖切的顶透视图。

图10显示了根据本发明实施例的分层复合式风力涡轮机在图9的10-10方向上的截面图。

图11显示了根据本发明的实施例的塔架形成装置。

图12显示了根据本发明的实施例的心轴的局部正视图。

图13显示了根据本发明的实施例的沿图12中的13-13方向所截取的截面图。

图14显示了根据本发明另一个实施例的塔架形成装置。

图15显示了根据本发明另一个实施例的塔架形成装置。

图16显示了根据本发明另一个实施例的心轴的局部剖切正视图。

图17显示了根据本发明的又一个实施例的塔架形成装置。

图18显示了根据本发明的又一个实施例的塔架形成系统。

全部附图中尽可能地使用相同的标号来指代相同或相似的部件。

具体实施方式