[发明专利]具有预制的前缘段的风力涡轮叶片

说明书

技术领域

本发明大体涉及风力涡轮转子叶片，且更具体地讲，涉及具有一个或多个预制的前缘构件的风力涡轮转子叶片。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且关于这一点，风力涡轮已经受到越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼片原理从风中捕捉动能，且通过旋转能传送该动能，以使轴转动，该轴将转子叶片联接到齿轮箱上，或者如果没有使用齿轮箱的话，该轴将转子叶片直接联接到发电机上。然后发电机将机械能转换成可部署到公共电网中的电能。

现代风力涡轮转子叶片的构造大体包括在叶片的前缘和后缘处结合的上外壳构件和下外壳构件、梁帽以及一个或多个抗剪腹板。通常由纤维复合物和轻质芯材层制成的表皮形成转子叶片的外部空气动力学翼片形状。梁帽通过在转子叶片的两个内侧上结合沿着转子叶片的长度延伸的一个或多个结构元件来提供增强的转子叶片强度。抗剪腹板是在顶部梁帽和底部梁帽之间基本垂直地延伸且延伸穿过外表皮之间的转子叶片的内部部分的结构的、像结构梁一样的构件。梁帽通常由玻璃纤维加强的复合物构成，但是一些较大型的叶片开始包括由碳纤维加强的复合物构成的梁帽。

对于传统构造，风力涡轮叶片的前缘是有意义的区域。外壳构件在前缘处的结合是难以控制的。外壳构件之间可发生覆咬合或反颌，这常常造成叶片的大量返工。结合的厚度可在叶片与叶片之间有所不同，且通常可偏离出设计公差之外。外壳构件之间的前缘结合可导致这样的叶片：在这种叶片中，最大的尺寸不确定性处在叶片上的非常关键的空气动力学位置处。另外，涡轮叶片的前缘非常易受腐蚀和侵蚀的影响，且可在风力涡轮的运输和安装期间受到损坏。这些条件会导致成本高昂的现场修理。

因此，存在对于这样的风力涡轮转子叶片设计的需求，该设计解决了与使外壳构件在叶片的前缘处结合在一起的叶片相关联的当前缺点中的至少某些缺点。

发明内容

本发明提供了一种结合了一个或多个预制的前缘段的风力涡轮转子叶片。这些段可制造成具有精确地控制的几何结构，且不包括前缘结合件。该叶片对与使外壳构件在叶片的前缘处结合在一起的传统叶片相关联的若干问题提供了解决方法。在以下描述中部分地阐述了本发明的另外的方面和优点，或者本发明的另外的方面和优点根据描述可显而易见，或者可通过实践本发明来学习。

提供了一种具有第一外壳构件和第二外壳构件的风力涡轮转子叶片。外壳构件在叶片的后缘处连结在一起。各个外壳构件进一步包括前向缘。至少一个前缘段-且在一个特定的实施例中，多个前缘段-连结到外壳构件上，且沿着叶片的纵向长度对齐，以便限定叶片的连续的前缘。前缘段具有由具有第一纵向边缘和第二纵向边缘以及第一端面和第二端面的弓形表皮限定的端部开口的截面轮廓。前缘段的纵向边缘在第一结合线处连结到第一外壳构件的前向缘上，且在第二结合线处连结到第二外壳构件的前向缘上。相邻前缘段的端面也可结合在一起。在此构造的情况下，第一结合线和第二结合线之间的叶片的前缘部分是由对齐的前缘段限定的连续完整的表面。

本发明还包括一种用于用构件零件形成风力涡轮转子叶片的套件。该套件可包括第一外壳构件和第二外壳构件，其中各个外壳构件具有前向缘和后缘。还提供了一个或多个前缘段，其中各个前缘段具有由具有第一纵向边缘和第二纵向边缘以及第一端面和第二端面的弓形表皮限定的端部开口的截面轮廓。前缘段以及第一外壳构件和第二外壳构件相对于彼此构造成使得当组装好时，外壳构件限定叶片的联结的后缘，且前缘段的纵向边缘在第一结合线处连结到第一外壳构件的前向缘上，且在第二结合线处连结到第二外壳构件的前向缘上。对于此套件构造，当组装好时，零件与前缘一起限定叶片，该前缘是由第一结合线和第二结合线之间的对齐的前缘段的表皮限定的连续完整的表面。

应当容易地理解，本文描述的各种实施例的其它属性和特性同样与套件实施例的单独的构件有关。

参照以下说明和所附的权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将得到更好的理解。结合在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且与该描述一起用来阐述本发明的原理。

附图说明

说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整和能够实现的公开，包括其最佳模式，说明书对附图进行了参照，其中：

图1是传统风力涡轮的示意图；

图2是传统风力涡轮叶片的截面图示；

图3是根据本发明的各方面结合了多个前缘段的风力涡轮叶片的一个实施例的平面图；