專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容總體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，且更具體地涉及用于結(jié)合風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中的葉片節(jié)段的葉片接頭。
背景技術(shù)：
風(fēng)力被認(rèn)為是當(dāng)前可獲得的最清潔、最為環(huán)境友好的能源之一，并且風(fēng)力渦輪機(jī)在這方面已日益引起注意?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)典型地包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙和一個或更多轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片利用公知的翼面原理(foil principle)捕獲風(fēng)的動能。轉(zhuǎn)子葉片傳輸呈旋轉(zhuǎn)能形式的動能以便轉(zhuǎn)動將轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接到齒輪箱上或如果未使用齒輪箱則直接聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上的軸。發(fā)電機(jī)然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成可被調(diào)配給公用電網(wǎng)的電能。轉(zhuǎn)子葉片的尺寸、形狀和重量是對風(fēng)力渦輪機(jī)的能效有貢獻(xiàn)的因素。轉(zhuǎn)子葉片尺寸的增加增加了風(fēng)力渦輪機(jī)的能量產(chǎn)出，而重量減輕也進(jìn)一步提高了風(fēng)力渦輪機(jī)的效率。 此外，隨著轉(zhuǎn)子葉片尺寸增大，需要格外注意轉(zhuǎn)子葉片的結(jié)構(gòu)完整性。目前，現(xiàn)有和正在開發(fā)的大型商業(yè)風(fēng)力渦輪機(jī)能夠發(fā)出約1. 5兆瓦到約12. 5兆瓦的功率。這些更大型的風(fēng)力渦輪機(jī)可具有直徑大于90米的轉(zhuǎn)子葉片組件。另外，轉(zhuǎn)子葉片形狀的改進(jìn)促進(jìn)了從葉片的葉根到葉梢具有大致弧形輪廓的正向掃掠形轉(zhuǎn)子葉片的制造，從而提供了改善的空氣動力學(xué)性能。因此，增加轉(zhuǎn)子葉片尺寸、減輕轉(zhuǎn)子葉片重量并提高轉(zhuǎn)子葉片強(qiáng)度同時也改善轉(zhuǎn)子葉片空氣動力學(xué)性能的努力有助于風(fēng)力渦輪機(jī)技術(shù)和采用風(fēng)能作為備選能源的不斷發(fā)展。隨著風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸、特別是轉(zhuǎn)子葉片的尺寸增加，風(fēng)力渦輪機(jī)的制造、運輸和組裝的相應(yīng)成本也增加。增加的風(fēng)力渦輪機(jī)尺寸的經(jīng)濟(jì)效益必須權(quán)衡這些因素。例如，預(yù)制、運輸和架設(shè)具有在90米范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的成本可能顯著影響較大風(fēng)力渦輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。一種用于降低預(yù)制、運輸和架設(shè)具有尺寸增加的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的的成本的已知策略是采用葉片節(jié)段來制造轉(zhuǎn)子葉片。葉片節(jié)段可在例如單獨的葉片節(jié)段被運輸?shù)郊茉O(shè)地點之后進(jìn)行組裝以形成轉(zhuǎn)子葉片。然而，用于將葉片節(jié)段連接在一起的已知裝置和設(shè)備可能具有各種缺點。例如，許多已知的裝置由于葉片節(jié)段在組裝期間需要相對于彼此進(jìn)行的較大的翼展方向移動而導(dǎo)致對準(zhǔn)困難，并且在組裝之后對相鄰的葉片節(jié)段的檢查可能比較困難。此外，可能難以將例如粘合材料涂敷到已知裝置上。例如，已知裝置可能導(dǎo)致難于觀察和檢查粘合材料在相鄰的葉片節(jié)段之間的注入或灌注。另外，已知的連接裝置一般不允許在轉(zhuǎn)子葉片已形成之后拆卸，從而阻礙去除單獨的葉片節(jié)段以便進(jìn)行檢查、維護(hù)、 更換或升級。因此，需要一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計，其特別適合用于較大型的風(fēng)力渦輪機(jī)， 且其在不犧牲風(fēng)力渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)剛性和能量效率的情況下最小化風(fēng)力渦輪機(jī)的相關(guān)運輸和組裝成本。更具體而言，需要一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片節(jié)段的葉片接頭，其簡化了將葉片節(jié)段組裝成轉(zhuǎn)子葉片，允許將葉片節(jié)段更精確地組裝成轉(zhuǎn)子葉片，并允許在組裝之后如需要或希望的那樣拆卸單獨的葉片節(jié)段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多個方面和優(yōu)點將在以下說明中進(jìn)行部分論述，或可從說明而變得顯而易見，或可通過實施本發(fā)明來獲知。在一個實施例中，公開了一種用于由多個葉片節(jié)段形成的轉(zhuǎn)子葉片的葉片節(jié)段， 該葉片節(jié)段具有翼展和翼弦。該葉片節(jié)段包括具有在前緣與后緣之間延伸的壓力側(cè)和吸入側(cè)的外殼節(jié)段，該外殼節(jié)段還具有梢端和根端。該葉片節(jié)段還包括在梢端或根端的其中一個處從外殼節(jié)段突出并限定大致沿翼展方向延伸的結(jié)合表面的至少一個接頭部分。該接頭部分允許使用相配合的接頭部分將葉片節(jié)段聯(lián)接到相鄰的葉片節(jié)段上。參考以下說明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解。結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并連同說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。


在參照附圖的說明書中針對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員闡述了本發(fā)明的完整和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，在附圖中圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖；圖2是根據(jù)公開內(nèi)容的多個方面的分段風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；圖3是轉(zhuǎn)子葉片的一部分的透視圖，示出了本公開內(nèi)容的接頭部分的一個實施例；圖4是圖3的轉(zhuǎn)子葉片的截面圖，示出了兩個結(jié)合的葉片節(jié)段；圖5是轉(zhuǎn)子葉片的一部分的透視圖，示出了本公開內(nèi)容的接頭部分的另一個實施例；圖6是圖5的轉(zhuǎn)子葉片的截面圖，示出了兩個結(jié)合的葉片節(jié)段；圖7是轉(zhuǎn)子葉片的一部分的俯視圖，示出了兩個結(jié)合的葉片節(jié)段的一個實施例； 以及，圖8是轉(zhuǎn)子葉片的一部分的俯視圖，示出了兩個結(jié)合的葉片節(jié)段的另一個實施例。零部件列表10風(fēng)力渦輪機(jī)12 塔架14支撐表面16 機(jī)艙18 轉(zhuǎn)子20可旋轉(zhuǎn)的輪轂22轉(zhuǎn)子葉片M葉片葉根部分26負(fù)荷傳遞區(qū)域28 風(fēng)向
30旋轉(zhuǎn)軸線
32槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)
34變漿軸線
36控制系統(tǒng)
38偏航軸線
40處理器
50葉片節(jié)段
51第一葉片節(jié)段
52第二葉片節(jié)段
54葉梢
56葉根
62壓力側(cè)
64吸入側(cè)
66前緣
68后緣
72翼展
74翼弦
76節(jié)段翼展
78節(jié)段翼弦
80梢端
82根端
84外殼節(jié)段
100接頭部分
102臺階
104第一梢端
106第二梢端
108第一根端
110第二根端
112結(jié)合表面
120接頭特征
122凸接頭特征
124凹接頭特征
126厚度
128厚度
130第一連接點
132第二連接點
1；34第一連接點
136第二連接點
140結(jié)合材料
142注射管150機(jī)械緊固件152第一機(jī)械緊固件巧4第二機(jī)械緊固件
具體實施例方式現(xiàn)將詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例，其一個或多個實例在附圖中示出。各實例作為對本發(fā)明的說明提供，而并非對本發(fā)明的限制。事實上，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下，可在本發(fā)明中做出各種改型和變型。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可與另一實施例一起使用以產(chǎn)生再一實施例。因此，本發(fā)明旨在覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)10的透視圖。在該示例性實施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10為水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)。備選地，風(fēng)力渦輪機(jī)10可為豎直軸線風(fēng)力渦輪機(jī)。在該示例性實施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括從支撐表面14例如地面、平臺或基礎(chǔ)延伸的塔架12、安裝在塔架 12上的機(jī)艙16和聯(lián)接到機(jī)艙16上的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)的輪轂20和聯(lián)接到輪轂20上并從輪轂20向外延伸的至少一個轉(zhuǎn)子葉片22。在該示例性實施例中，轉(zhuǎn)子18具有三個轉(zhuǎn)子葉片22。在一備選實施例中，轉(zhuǎn)子18包括多于或少于三個的轉(zhuǎn)子葉片22。在該示例性實施例中，塔架12由鋼管制成，以在支撐表面14與機(jī)艙16之間限定空腔(圖1中未示出)。在一備選實施例中，塔架12為具有任何適當(dāng)高度的任何適當(dāng)類型的塔架。轉(zhuǎn)子葉片22在輪轂20周圍隔開，以有利于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子18使動能能夠從風(fēng)轉(zhuǎn)換成可用的機(jī)械能，并隨后轉(zhuǎn)換成電能。通過在多個負(fù)荷傳遞區(qū)域26將葉根部分M聯(lián)接到輪轂20上而使轉(zhuǎn)子葉片22與輪轂20相匹配。負(fù)荷傳遞區(qū)域沈具有輪轂負(fù)荷傳遞區(qū)域和葉片負(fù)荷傳遞區(qū)域(兩者在圖1中均未示出)。對轉(zhuǎn)子葉片22引起的負(fù)荷經(jīng)由負(fù)荷傳遞區(qū)域 26被傳遞至輪轂20。在一個實施例中，轉(zhuǎn)子葉片22具有范圍為從約15米(m)至約91m的長度。備選地，轉(zhuǎn)子葉片22可具有使風(fēng)力渦輪機(jī)10能夠如文中所述起作用的任何適當(dāng)長度。例如，轉(zhuǎn)子長度的其它非限制性的實例包括IOm或以下、20m、37m或大于91米的長度。 當(dāng)風(fēng)從方向觀沖擊轉(zhuǎn)子葉片觀時，轉(zhuǎn)子18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線30旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)并承受離心力時，轉(zhuǎn)子葉片22也承受各種力和力矩。由此，轉(zhuǎn)子葉片22可能從中性位置即未偏離的位置偏離和/或旋轉(zhuǎn)到偏離位置。此外，轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角或葉片槳距，即決定轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)向觀的投影的角度，可由槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32改變，以通過調(diào)節(jié)至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)矢量的角位置而控制風(fēng)力渦輪機(jī)10所生成的負(fù)荷和動力。示出了對于轉(zhuǎn)子葉片22的變漿軸線34。在風(fēng)力渦輪機(jī)10的運行期間，槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32可改變轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距使得轉(zhuǎn)子葉片22移至順槳位置，從而至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)矢量的投影提供了朝風(fēng)矢量定向的轉(zhuǎn)子葉片22的最低表面積，這有利于降低轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速，或可對風(fēng)矢量呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片22的更大表面積，從而有利于轉(zhuǎn)子18的停轉(zhuǎn)。在該示例性實施例中，各轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距由控制系統(tǒng)36單獨控制。備選地，對于所有轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距可由控制系統(tǒng)36同時控制。此外，在該示例性實施例中，隨著方向觀改變，可圍繞偏航軸線38控制機(jī)艙16的偏航方向，以相對于方向觀定位轉(zhuǎn)子葉片22。
在該示例性實施例中，控制系統(tǒng)36示出為集中在機(jī)艙16內(nèi)，然而，控制系統(tǒng)36可為遍及風(fēng)力渦輪機(jī)10、支撐表面14上、風(fēng)場內(nèi)和/或在遠(yuǎn)程控制中心的分布式系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)36包括配置成執(zhí)行文中所述的方法和/或步驟的處理器40。此外，文中所述的許多其它構(gòu)件包括處理器。如文中所用，術(shù)語“處理器”并不局限于在本領(lǐng)域中稱為計算機(jī)的集成電路，而是寬泛地指控制器、微控制器、微計算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路和其它可編程電路，并且這些術(shù)語在文中可互換地使用。應(yīng)當(dāng)理解的是，處理器和/或控制系統(tǒng)還可包括存儲器、輸入通道和/或輸出通道。參照圖2，示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的轉(zhuǎn)子葉片22的一個實施例。轉(zhuǎn)子葉片22可包括從葉梢M至葉根56以端對端的次序?qū)R的多個單獨的葉片節(jié)段50。各單獨的葉片節(jié)段50可獨特地構(gòu)造成使得多個葉片節(jié)段50限定具有設(shè)計的空氣動力學(xué)輪廓、長度和其它期望特性的完整轉(zhuǎn)子葉片22。例如，各葉片節(jié)段50可具有對應(yīng)于相鄰的葉片節(jié)段50的空氣動力學(xué)輪廓的空氣動力學(xué)輪廓。因此，葉片節(jié)段50的空氣動力學(xué)輪廓可形成轉(zhuǎn)子葉片 22的連續(xù)空氣動力學(xué)輪廓。一般而言，轉(zhuǎn)子葉片22且因此葉片節(jié)段50可包括在前緣66與后緣68之間延伸的壓力側(cè)62和吸入側(cè)64(參看圖4和6)。另外，轉(zhuǎn)子葉片22可具有翼展72和翼弦74。此外，各葉片節(jié)段50可具有節(jié)段翼展76和節(jié)段翼弦78，以及梢端80和根端82。在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子葉片22可是彎曲的。轉(zhuǎn)子葉片22的彎曲可使得轉(zhuǎn)子葉片22必須沿大致振翼方向(flapwise direction)和/或沿大致沿邊方向(edgewise direction)彎曲。振翼方向是基本垂直于穿過轉(zhuǎn)子葉片22的最寬側(cè)的截面的橫向軸線的方向。備選地，振翼方向可構(gòu)成為空氣動力學(xué)升力沿其作用在轉(zhuǎn)子葉片22上的方向(或反方向)。沿邊方向垂直于振翼方向。轉(zhuǎn)子葉片22的振翼向曲率也稱為預(yù)彎曲，而沿邊向曲率也稱為掃掠。因此，彎曲的轉(zhuǎn)子葉片22可以是預(yù)彎曲和/或掃掠形。彎曲可使得轉(zhuǎn)子葉片22能夠在風(fēng)力渦輪機(jī)10的運行期間更好地承受振翼向負(fù)荷和沿邊向負(fù)荷，并且還可在風(fēng)力渦輪機(jī)10的運行期間提供轉(zhuǎn)子葉片22與塔架12的間隙。現(xiàn)參照圖3至8，本公開內(nèi)容的各個單獨的葉片節(jié)段50可包括外殼節(jié)段80。外殼節(jié)段80可具有總體空氣動力學(xué)輪廓，例如與轉(zhuǎn)子葉片22和相鄰的葉片節(jié)段50的空氣動力學(xué)外形大致相對應(yīng)的空氣動力學(xué)輪廓。因此，外殼節(jié)段80可包括葉片節(jié)段50的壓力側(cè)62、 吸入側(cè)64、前緣66、后緣68、梢端80和根端82。在一些實施例中，外殼節(jié)段80可為整體式外殼。在備選實施例中，外殼節(jié)段80可由多個外殼構(gòu)件形成。這些外殼構(gòu)件可單獨形成并在例如前緣66和后緣68處結(jié)合在一起。 外殼節(jié)段80可包括內(nèi)、外蒙皮并且可例如由干纖維材料構(gòu)成。另外，外殼節(jié)段80可包括夾置在內(nèi)、外蒙皮之間的芯核材料。該芯核材料可為例如輕質(zhì)材料，如巴沙木、擠壓聚苯乙烯泡沫等。各單獨的葉片節(jié)段50還可包括多個翼梁帽(未示出)。翼梁帽可沿翼展方向(定義為轉(zhuǎn)子葉片的翼展72和葉片節(jié)段50的翼展76的方向)至少部分地延伸穿過外殼節(jié)段 80并且可在翼弦方向(定義為轉(zhuǎn)子葉片的翼弦74和葉片節(jié)段50的翼弦78的方向)上具有寬度。內(nèi)部抗剪腹板(未示出)可在翼梁帽之間延伸穿過外殼節(jié)段80，使得翼梁帽和內(nèi)部抗剪腹板總體形成結(jié)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)件可為例如I形或箱形結(jié)構(gòu)件。翼梁帽和內(nèi)部抗剪腹板通?？上騿为毜娜~片節(jié)段50提供結(jié)構(gòu)剛性。翼梁帽可具有基本對應(yīng)于外殼節(jié)段80的形狀和曲率的形狀和曲率，使得翼梁帽的空氣動力學(xué)輪廓對應(yīng)于外殼節(jié)段80的空氣動力學(xué)輪廓。翼梁帽通?？捎商祭w維增強(qiáng)的基質(zhì)或玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物或其它堅固、輕質(zhì)的材料形成。各個葉片節(jié)段50可包括接頭部分100，或多個接頭部分100。應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開內(nèi)容的接頭部分100可由任何適當(dāng)?shù)牟牧先缥闹泄_的任何輕質(zhì)材料形成。還應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開內(nèi)容的接頭部分100可使用任何適當(dāng)?shù)某尚图夹g(shù)形成。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是， 接頭部分100或如下所述的各個部分可由例如翼梁帽和/或內(nèi)部抗剪腹板形成，也可由葉片節(jié)段50的任何其它適當(dāng)?shù)膬?nèi)部或外部結(jié)構(gòu)形成。一般而言，接頭部分100可從外殼節(jié)段80突出，以在葉片節(jié)段50的梢端80或根端 82的其中一個處限定大致翼展向臺階102。另外，如果需要的話，接頭部分100可從外殼節(jié)段80突出，以在葉片節(jié)段50的梢端80和根端82 二者處限定大致翼展向臺階102。例如， 在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子葉片22可包括第一葉片節(jié)段51和第二葉片節(jié)段52。各葉片節(jié)段 51、52可包括從葉片節(jié)段51、52的外殼節(jié)段80突出的接頭部分100。包括葉根56的葉片節(jié)段51或52可在葉片節(jié)段50的梢端80處限定大致翼展向臺階102，而包括葉梢M的葉片節(jié)段51或52可在葉片節(jié)段50的根端82處限定大致翼展向臺階102。然而，在備選的示例性實施例中，轉(zhuǎn)子葉片22可包括多于第一葉片節(jié)段51和第二葉片節(jié)段52的葉片節(jié)段 50。因此，不包括轉(zhuǎn)子葉片22的葉梢M或葉根56的那些葉片節(jié)段50可在葉片節(jié)段50的梢端80和根端82 二者處限定大致翼展向臺階102。臺階102可為大致翼展向臺階102。例如，臺階102可將梢端80和/或根端82分隔成第一端和第二端。例如，如圖3和5中所示，一個葉片節(jié)段的梢端80可由臺階102分隔成第一梢端104和第二梢端106，而根端82可由臺階102分隔成第一根端108和第二根端110。第一梢端104和第二梢端106可由臺階102在大致翼展方向上彼此隔開，而第一根端108和第二根端110可由臺階102在大致翼展方向上彼此隔開。端部104、106、108、110 可總體視為沿翼弦向延伸的結(jié)合表面，該結(jié)合表面可與下述本公開內(nèi)容的翼展向結(jié)合表面相結(jié)合地操作，以將葉片節(jié)段50聯(lián)接到相鄰的葉片節(jié)段50上。應(yīng)當(dāng)理解的是，端部104、106、108、110不需要精確地平行于翼弦74和/或翼弦76 延伸并與翼展72和/或翼展76垂直相對。例如，端部104、106、108、110可相對于翼展72、 76和/或翼弦74、78的軸線成角度或旋轉(zhuǎn)。還應(yīng)當(dāng)理解的是，臺階102不需要精確地沿翼展72和/或翼展76的方向并垂直于翼弦74和/或76的方向延伸。例如，臺階102可相對于翼展72、76和/或翼弦74、78 的軸線成角度或旋轉(zhuǎn)。沿大致翼展向延伸的結(jié)合表面112可由接頭部分100限定。例如，結(jié)合表面112 可被限定在臺階102上。如下所述，結(jié)合表面112可構(gòu)造成與相鄰的葉片節(jié)段50的配合結(jié)合表面112聯(lián)接。例如，結(jié)合表面112可為沿大致翼展向延伸的表面，當(dāng)相鄰的葉片節(jié)段50 被聯(lián)接在一起時，該表面接觸相鄰的葉片節(jié)段50的配合結(jié)合表面112。結(jié)合表面112可為大致平坦的，和/或可包括限定在接頭特征上的部分，如下所述。因此，各葉片節(jié)段50的一個或多個接頭部分100可允許使用配合接頭部分100將葉片節(jié)段50聯(lián)接到相鄰的葉片節(jié)段50上。此外，在該示例性實施例中，結(jié)合表面112和接頭部分100可允許相鄰的葉片節(jié)段50沿大致翼弦方向結(jié)合，使得葉片節(jié)段50沿翼弦74和/或翼弦78的方向靠攏。然而，另外或備選地，結(jié)合表面112和接頭部分100可允許相鄰的葉片節(jié)段50沿大致翼展方向結(jié)合，使得葉片節(jié)段50沿翼展72和/或翼展76的方向靠攏。應(yīng)當(dāng)理解的是，結(jié)合表面112不需要精確地沿翼展72和/或翼展76的方向延伸或精確地與翼弦74和/或翼弦78垂直相對。例如，結(jié)合表面112相對于翼展72、76和/ 或翼弦74、78的軸線成角度或旋轉(zhuǎn)。各葉片節(jié)段50的接頭部分100通常都可部分地限定前緣66或后緣68的其中一個。例如，如圖3至8中所示，在一個實施例中，葉片節(jié)段50如第二葉片節(jié)段52可包括部分地限定前緣66的接頭部分100。在此實施例中，接頭部分100也可至少部分地限定壓力側(cè)62和吸入側(cè)64從前緣66延伸的部分。在另一個實施例中，葉片節(jié)段50如第一葉片節(jié)段51可包括部分地限定后緣68的接頭部分100。在此實施例中，接頭部分100也可至少部分地限定壓力側(cè)62和吸入側(cè)64從后緣68延伸的部分。一般而言，當(dāng)葉片節(jié)段50包括部分地限定前緣66的接頭部分100時，相鄰的配合葉片節(jié)段50可包括部分地限定后緣68的接頭部分100，且反之亦然。因此，一般而言，當(dāng)相鄰的葉片節(jié)段50被聯(lián)接在一起時，配合接頭部分100可對葉片節(jié)段50和轉(zhuǎn)子葉片22的一部分共同形成在前緣66與后緣68之間延伸的壓力側(cè)62和吸入側(cè)64。例如，如圖3和4中所示，相鄰的葉片節(jié)段50可聯(lián)接在一起使得葉片節(jié)段50的平結(jié)合表面112大致相接觸，從而將葉片節(jié)段50聯(lián)接在一起。然而，在如圖5至8所示的另外的示例性實施例中，葉片節(jié)段50可包括與接頭部分100相關(guān)聯(lián)的接頭特征120。葉片節(jié)段50的接頭特征120可相對于結(jié)合表面112沿大致垂直的方向突出，并且可至少部分地限定結(jié)合表面112。例如，在示例性實施例中，該垂直方向可為大致翼弦方向。 然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，接頭特征120不需要相對于結(jié)合表面112精確垂直地延伸。例如，接頭特征120可與垂直方向成角度延伸。因此，本公開內(nèi)容旨在涵蓋沿任何方向(包括垂直于結(jié)合表面112的方向分量)延伸的接頭特征120。在一個實施例中，接頭特征120可為凸接頭特征122。凸接頭特征122可大致垂直于結(jié)合表面112從接頭部分100突出。此外，結(jié)合表面112可至少部分地限定為凸接頭特征122的外部大致沿翼展向延伸的表面。備選地，接頭特征120可為凹接頭特征124。凹接頭特征IM可大致垂直于結(jié)合表面112突出到接頭部分100中，并且可在其中限定空腔以接納相鄰的葉片節(jié)段50的凸接頭特征122。另外，結(jié)合表面112可至少部分地限定為凹接頭特征122的內(nèi)部大致沿翼展向延伸的表面。因此，當(dāng)葉片節(jié)段50包括凸接頭特征122 時，相鄰的葉片節(jié)段M通常剛可包括配合凹接頭特征124。接頭特征120還可具有厚度。如果接頭特征120為凸接頭特征122，則該厚度通?？蔀橥菇宇^特征122在例如壓力側(cè)62與吸入側(cè)64之間延伸的厚度126，如圖5中所示。 如果接頭特征120為凹接頭特征124，則該厚度通?？蔀樵诶鐗毫?cè)62與吸入側(cè)64之間延伸的由凹接頭特征124限定的空腔的厚度128，如圖5中所示。在一些實施例中，厚度 126,128可呈錐形。例如，厚度1沈、1 可沿翼展方向貫穿接頭部分100 (包括整個接頭部分100或其任意部分)呈錐形。在示例性實施例中，葉片節(jié)段50的梢端80和/或根端82可限定多個連接點，例如第一連接點130和第二連接點132或多個第一連接點130和第二連接點132。連接點通常可限定在梢端80和/或根端82中以容納穿過其中的機(jī)械緊固件，使得葉片節(jié)段50可連接到相鄰的葉片節(jié)段50上。另外，相鄰的葉片節(jié)段50的第一連接點130和第二連接點132 可定位成使得當(dāng)相鄰的葉片節(jié)段50被聯(lián)接在一起時，第一連接點130和第二連接點132大致匹配，使得機(jī)械緊固件可穿過其中設(shè)置。限定在葉片節(jié)段50的梢端80和/或根端82中的連接點如第一連接點130和第二連接點132可允許機(jī)械緊固件沿大致翼展方向延伸穿過其中，如下所述。另外，如圖3、 5、7和8中所示，第一連接點130和第二連接點132可沿大致翼展方向彼此間隔開。例如， 第一連接點130和第二連接點132的其中一個可限定在第一梢端104或第一根端108上， 而第一連接點130和第二連接點132的其中另一個可限定在第二梢端106或第二根端110 上。該間距可通過在設(shè)置在第一連接點130和第二連接點132中的機(jī)械緊固件中形成剪力而有益地轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子葉片22中在相鄰的葉片節(jié)段50之間形成的邊緣向彎曲力矩。另外或備選地，葉片節(jié)段50的結(jié)合表面112可限定多個連接點，例如第一連接點 134和第二連接點136或多個第一連接點134和第二連接點136。連接點通?？上薅ㄔ诮Y(jié)合表面112中，以容納穿過其中的機(jī)械緊固件，使得葉片節(jié)段50可連接到相鄰的葉片節(jié)段 50上。另外，相鄰的葉片節(jié)段50的第一連接點134和第二連接點136可定位成使得當(dāng)相鄰的葉片節(jié)段50聯(lián)接在一起時，第一連接點134和第二連接點136大致配合，使得機(jī)械緊固件可穿過其中設(shè)置。限定在葉片節(jié)段50的結(jié)合表面112中的連接點如第一連接點134和第二連接點 136可允許機(jī)械緊固件例如沿大致翼弦方向延伸穿過其中，如下所述。另外，如圖5和7中所示，第一連接點134和第二連接點136可沿著結(jié)合表面112在大致翼展方向上彼此間隔開。該間距可通過在設(shè)置在第一連接點130和第二連接點132中的機(jī)械緊固件中形成張力 /壓縮力而有益地轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子葉片22中在相鄰的葉片節(jié)段50之間形成的邊緣向彎曲力矩。當(dāng)相鄰的葉片節(jié)段50被聯(lián)接在一起而形成轉(zhuǎn)子葉片22時，葉片節(jié)段50可固定在一起。在一個實施例中，如圖6中所示，葉片節(jié)段50可粘合在一起。一般而言，葉片節(jié)段50 可利用任何適當(dāng)?shù)恼澈霞夹g(shù)粘合在一起，例如注射或灌注粘合，并且包括例如利用粘合膏或灌注樹脂的任何粘合技術(shù)。例如，如圖6中所示，結(jié)合材料140可經(jīng)插入葉片節(jié)段50的其中一個的注射管注入相鄰的葉片節(jié)段50之間。粘合材料140通?？筛采w葉片節(jié)段50的接頭部分100，從而將相鄰的葉片節(jié)段50的接頭部分100粘合在一起。有利地，本公開內(nèi)容的接頭部分100可允許將粘合材料140注入相鄰的葉片節(jié)段50之間的工人容易且有效地從轉(zhuǎn)子葉片22外部目測檢查粘合材料140和相鄰的葉片節(jié)段50的粘合。例如，工人可通過確認(rèn)粘合材料140在接頭部分100之間滲漏到轉(zhuǎn)子葉片22的外部而簡單地確認(rèn)結(jié)合材料140已經(jīng)大致覆蓋接頭部分100。因此，不需要用于檢查相鄰的葉片節(jié)段之間的結(jié)合的檢查孔和其它各種裝置。另外或備選地，可使用在相鄰的葉片節(jié)段50之間延伸的一個或多個機(jī)械緊固件 150連接葉片節(jié)段50。機(jī)械緊固件150可為例如螺母和螺栓組合，如圖4中所示，或可為銷和套管組合、釘子、螺釘、鉚釘或任何其它適當(dāng)?shù)臋C(jī)械緊固件。機(jī)械緊固件150可包括例如第一機(jī)械緊固件152和第二機(jī)械緊固件IM或多個第一機(jī)械緊固件152和第二機(jī)械緊固件154。第一機(jī)械緊固件152和第二機(jī)械緊固件IM可設(shè)置在第一連接點130、134和第二連接點132、136中，如上所述。此外，在一些實施例中， 第一機(jī)械緊固件152和第二機(jī)械緊固件IM可沿大致翼展方向彼此隔開。此間距可通過在設(shè)置在連接點130、132、134、136中的機(jī)械緊固件中形成各種力而有益地轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子葉片22 中在相鄰的葉片節(jié)段50之間形成的邊緣向彎曲力矩。如上所述，在一些實施例中，機(jī)械緊固件150的一部分可沿大致翼展方向延伸穿過相鄰的葉片節(jié)段50的梢端80和根端82，如圖7和8中所示。當(dāng)各個機(jī)械緊固件150沿大致翼展方向彼此進(jìn)一步隔開時，轉(zhuǎn)子葉片22中形成的邊緣向彎曲力矩可通過在機(jī)械緊固件150中形成剪力而在相鄰的葉片節(jié)段50之間轉(zhuǎn)換。此外，在一些實施例中，機(jī)械緊固件150的一部分可沿大致翼弦方向延伸穿過相鄰的葉片節(jié)段50的結(jié)合表面112，如圖8中所示。當(dāng)各個機(jī)械緊固件150沿大致翼展方向彼此進(jìn)一步隔開時，轉(zhuǎn)子葉片22中形成的邊緣向彎曲力矩可通過在機(jī)械緊固件150中形成張力/壓縮力而在相鄰的葉片節(jié)段50之間轉(zhuǎn)換。有益地，本公開內(nèi)容的接頭部分100和葉片節(jié)段50可簡化將相鄰的葉片節(jié)段50 組裝成轉(zhuǎn)子葉片22并允許將葉片節(jié)段50更精確地組裝成轉(zhuǎn)子葉片22。例如，本公開內(nèi)容的葉片節(jié)段50可能要求相鄰的葉片節(jié)段50沿翼展方向相對于彼此的移動較小以便精確組裝，從而降低組裝誤差的可能性。此外，可通過簡單地檢驗在相鄰的葉片節(jié)段50的接頭部分100處的接口以確定例如相鄰的葉片節(jié)段50的前緣66和后緣68彼此齊平來完成對于精確組裝的轉(zhuǎn)子葉片22的檢查。另外，本公開內(nèi)容的接頭部分100和葉片節(jié)段50可允許在組裝之后如需要或希望的那樣拆卸單獨的葉片節(jié)段50。此書面描述使用了包括最佳模式在內(nèi)的實例來公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造并利用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何所結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利權(quán)的范圍通過權(quán)利要求來限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果此類其它實例包括并未不同于權(quán)利要求的文字語言所描述的結(jié)構(gòu)元件，或者它們包括與權(quán)利要求的文字語言無實質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為此類其它實例包含在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于由多個葉片節(jié)段(50)形成的轉(zhuǎn)子葉片02)的葉片節(jié)段(50)，所述葉片節(jié)段(50)具有翼展(76)和翼弦(78)，所述葉片節(jié)段(50)包括具有在前緣(66)與后緣(68)之間延伸的壓力側(cè)(62)和吸入側(cè)(64)的外殼節(jié)段(84)， 所述外殼節(jié)段(84)還具有梢端(80)和根端(8 ；以及，至少一個接頭部分(100)，其在所述梢端(80)或所述根端(8 的其中一個處從所述外殼節(jié)段(84)突出并限定沿大致翼展向延伸的結(jié)合表面(112)，其中所述接頭部分(100)允許使用相應(yīng)的配合接頭部分(100)將所述葉片節(jié)段(50) 聯(lián)接到相鄰的葉片節(jié)段(50)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述接頭部分(100)限定大致翼展向臺階(102)，所述臺階(102)限定所述結(jié)合表面(112)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述葉片節(jié)段(50) 還包括與所述接頭部分(100)相關(guān)的接頭特征(120)，所述接頭特征(120)相對于所述結(jié)合表面(11 大致垂直地突出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述接頭特征(120)是從所述接頭部分(100)突出的凸接頭特征(122)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述接頭特征(12 是突出到所述接頭部分(100)中的凹接頭特征(IM)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述接頭特征(120) 具有厚度(126,1 )，并且其中所述厚度(126，128)沿所述翼展方向貫穿所述接頭特征 (120)呈錐形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述梢端(80)或所述根端(8 的其中一個限定第一連接點(130)和第二連接點(132)，所述第一連接點 (130)和第二連接點(132)在大致翼展方向上彼此隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述結(jié)合表面(112) 限定第一連接點(130)和第二連接點(132)，所述第一連接點(130)和第二連接點(132)在大致翼展方向上彼此隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述葉片節(jié)段(50) 還包括從所述外殼節(jié)段(84)突出的多個接頭部分(100)，所述多個接頭部分(100)的其中一個從所述梢端(80)突出且所述多個接頭部分(100)的其中一個從所述根端(8 突出， 所述多個接頭部分(100)中的每一個都限定沿大致翼展向延伸的結(jié)合表面(112)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述接頭部分 (100)部分地限定所述前緣(66)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的葉片節(jié)段(50)，其特征在于，所述接頭部分 (100)部分地限定所述后緣(68)。
12.—種具有翼展(72)和翼弦(74)的轉(zhuǎn)子葉片(22)，所述轉(zhuǎn)子葉片(22)包括第一葉片節(jié)段(51)和第二葉片節(jié)段(52)，所述第一葉片節(jié)段(51)和第二葉片節(jié)段(52)中的每一個都包括具有在前緣(66)與后緣(68)之間延伸的壓力側(cè)(52)和吸入側(cè)(64)的外殼節(jié)段(84)， 所述外殼節(jié)段(84)還具有梢端(80)和根端(8 ；以及，至少一個接頭部分(100)，其在所述梢端(80)或所述根端(8 的其中一個處從所述外殼節(jié)段(84)突出并限定沿大致翼展方向延伸的結(jié)合表面(112)，其中所述第一葉片節(jié)段(51)和第二葉片節(jié)段(5 中的每一個的所述接頭部分(100) 都允許將所述第一葉片節(jié)段(51)和第二葉片節(jié)段(5 聯(lián)接在一起。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的轉(zhuǎn)子葉片(22)，其特征在于，所述接頭部分(100)每一個都限定大致翼展向臺階(102)，所述臺階(102)限定所述結(jié)合表面(112)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12-13中任一項所述的轉(zhuǎn)子葉片(22)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片 (22)還包括與所述接頭部分(100)中的每一個相關(guān)的接頭特征(120)，所述接頭特征(120) 相對于所述結(jié)合表面(112)大致垂直地突出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)子葉片(22)，其特征在于，所述第一葉片節(jié)段(51)的所述接頭特征(120)是從所述第一葉片節(jié)段(51)的接頭部分(100)突出的凸接頭特征 (122)，并且其中所述第二葉片節(jié)段(5 的所述接頭特征(120)是突出到所述第二葉片節(jié)段(52)的所述接頭部分(100)中的凹接頭特征(IM)。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片接頭，具體而言，涉及一種用于由多個葉片節(jié)段(50)形成的轉(zhuǎn)子葉片(22)的葉片節(jié)段(50)，其具有翼展(76)和翼弦(78)。葉片節(jié)段(50)包括具有在前緣(66)與后緣(68)之間延伸的壓力側(cè)(52)和吸入側(cè)(64)的外殼節(jié)段(84)，該外殼節(jié)段(84)還具有梢端(80)和根端(82)。該葉片節(jié)段(50)還包括至少一個接頭部分(100)，該接頭部分在梢端(80)或根端(82)的其中一個處從外殼節(jié)段(84)突出并限定沿大致翼展向延伸的結(jié)合表面(112)。接頭部分(100)允許使用相配合的接頭部分(100)將葉片節(jié)段(50)聯(lián)接到相鄰的葉片節(jié)段(50)上。
文檔編號F03D1/06GK102374113SQ20111024510
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者德 博斯 R·范 申請人:通用電氣公司