[发明专利]由预应力混凝土制成的叶片根部区段

说明书

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮的叶片的根部末端装置。此外，本发明涉及用于制造用于风力涡轮的叶片的方法。

背景技术

风力涡轮叶片主要由纤维增强的复合材料制成，该复合材料例如玻璃纤维增强的环氧树脂塑料或者碳纤维增强的环氧树脂塑料。

大多数产品在真空辅助树脂转移模塑技术（也被称为VARTM）中被生产。例如若干玻璃纤维织物在模具中被放置成堆。模具是闭合的并且借助于真空泵被抽空成低压。之后，液体树脂被灌注到模具腔内的层压堆并且静置固化。在固化之后，例如风力涡轮叶片的物品能够从模具被取出并且被精整。

叶片通常以单件被制成并且额外的材料被置于腹板部分结束所在的过渡区域内以及叶片区段从圆角形状（圆筒形部分）改变成翼型轮廓的叶片的叶片根部区段的区域内。在树脂注入过程中玻璃纤维浸润不足的情况下，通过手动铺放新玻璃纤维材料来修复叶片。此外，在非常大型且复杂的风力涡轮叶片的树脂转移模塑过程期间难以控制树脂注入。

在叶片的根部末端装置中，在圆筒形部分、叶片的空气动力形中间区段和末端叶片之间的力传递呈现复杂的应力形态，这通常导致裂纹和故障并且甚至导致事故。

发明内容

目标可以是提供一种坚固的根部末端装置。

这个目标是通过用于风力涡轮的叶片的根部末端装置、风力涡轮和用于制造用于风力涡轮的叶片的方法来实现的。

根据本发明的第一方面，描述了用于风力涡轮的叶片的根部末端装置。根部末端装置包括根部末端元件，其包括沿纵向长度的第一轴向末端和与第一轴向末端相反地设置的第二轴向末端。第一轴向末端可联接到风力涡轮的毂，并且第二轴向末端可联接到叶片区段，以用于经由根部末端元件在毂和叶片区段之间传递压缩力。根部末端装置进一步包括至少一个张力元件（例如张力杆或者张力线缆），其被设置在第一轴向末端和第二轴向末端之间在根部末端元件（具体地沿着叶片根部元件的整个长度）处，其中张力元件包括第一固定区段和第二固定区段，以致第一固定区段可联接到风力涡轮的毂，并且第二固定区段可联接到叶片区段，以用于经由张力元件在毂和叶片区段之间传递张力。

根据本发明的另一方面，提出一种风力涡轮。风力涡轮包括毂和叶片，该叶片包括叶片区段和如上所述的根部末端装置。根部末端元件的第一轴向末端联接到毂，并且第二轴向末端联接到叶片区段，以用于经由根部末端元件在毂和叶片区段之间传递压缩力。毂进一步被联接到张力元件的第一固定区段，并且另一叶片主体被进一步联接到张力元件的第二固定区段，以用于经由张力元件在毂和叶片区段之间传递张力。

具体地，第一固定区段和第二固定区段被成形以用于被联接到毂和这叶片区段，以致根部末端元件在毂和叶片区段之间可预张紧（即预加应力）。

根据本发明的另一方面，描述了一种用于制造用于风力涡轮的叶片的方法。根据该方法，提供根部末端元件，其包括沿纵向长度的第一轴向末端和与第一轴向末端相反地设置的第二轴向末端。第一轴向末端被联接到风力涡轮的毂，并且第二轴向末端被联接到叶片区段，以用于经由根部末端元件在毂和叶片区段之间可传递压缩力。至少一个张力元件在根部末端元件处被设置在第一轴向末端和第二轴向末端之间。张力元件包括第一固定区段和第二固定区段。第一固定区段被联接到风力涡轮的毂，并且第二固定区段被联接到叶片区段，以致能够经由张力元件在毂和叶片区段之间可传递张力。

风力涡轮包括容纳风力涡轮发电机的机舱。风力涡轮发电机的旋转轴被连接到安装有风力涡轮的叶片的可旋转毂。

作用在叶片上的风力进一步导致每个叶片的弯曲。作用在叶片的根部末端装置处的弯曲和相应弯曲力矩导致在根部末端装置的一侧处的张紧和在根部末端装置的相反侧处的压缩。这导致叶片的根部末端装置具有复杂应力。

通过本发明的方法，风力涡轮的叶片包括形成叶片的根部末端区段的上述根部末端装置。根部末端装置被联接到叶片区段。叶片区段包括例如叶片的中间部分和/或自由端。此外，叶片区段例如具有空气动力学轮廓。空气动力学轮廓限定空气动力学主体的形状，如果空气沿空气动力学主体的表面流动则其适于产生升力。空气动力学轮廓包括例如前边缘（鼻部）（其中空气对着主体流动）以及后边缘（空气由此流动离开主体）。

根部末端装置进一步适于被联接到风力涡轮的毂。换言之，根部末端装置形成在毂和叶片的（空气动力学轮廓的）叶片区段之间的过渡元件。