專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，并且更具體地涉及具有提供各種塔架間隙優(yōu)勢(shì)的特征的轉(zhuǎn)子葉片。
背景技術(shù)：
風(fēng)力被認(rèn)為是目前可獲得的最清潔、最環(huán)保能源之一，并且就此點(diǎn)使風(fēng)力渦輪機(jī)獲得越來(lái)越多的關(guān)注。現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)通常包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙和一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片利用已知的翼片原理(foil principle)捕獲風(fēng)的動(dòng)能。轉(zhuǎn)子葉片將轉(zhuǎn)動(dòng)能形式的用于使聯(lián)接轉(zhuǎn)子葉片的軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能傳遞至齒輪箱，或者在不使用齒輪箱的情況下直接傳遞至發(fā)電機(jī)。然后，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成可以運(yùn)用到公用電網(wǎng)的電能。通常，轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)受到與塔架相距的間隙閾值距離的限制。例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行期間，轉(zhuǎn)子葉片可能會(huì)朝著塔架偏轉(zhuǎn)。為了降低轉(zhuǎn)子葉片與塔架碰觸并損壞風(fēng)力渦輪機(jī)的危險(xiǎn)，各認(rèn)證規(guī)定要求，轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)成當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片偏轉(zhuǎn)時(shí)占用不超過(guò)例如約三分之二的靜間隙距離。通常，靜間隙距離是葉片尖端和塔架之間的非偏轉(zhuǎn)距離。這樣，要求的間隙閾值距離限制了通常已知的轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)和性能。針對(duì)該限制的已知現(xiàn)有技術(shù)的方案包括，例如，將整體的翼弦向曲線結(jié)合在遠(yuǎn)離塔架的轉(zhuǎn)子葉片中， 調(diào)節(jié)傾斜角，使轂呈錐形，和/或使轉(zhuǎn)子葉片的根部處呈錐形。然而，在這些現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子葉片的極度偏轉(zhuǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子葉片的動(dòng)作通常類似于梁，盡管存在翼弦向彎曲部，但轉(zhuǎn)子葉片的尖端會(huì)“張開”并且可能會(huì)撞擊塔架。因此，需要用于風(fēng)力渦輪機(jī)的改進(jìn)的轉(zhuǎn)子葉片。具體地，一種具有在提高轉(zhuǎn)子葉片性能的同時(shí)能維持合適的塔架間隙的改進(jìn)特征的轉(zhuǎn)子葉片將會(huì)是有優(yōu)勢(shì)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明中部分地進(jìn)行闡明，或者可以通過(guò)說(shuō)明變得顯而易見，或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施而認(rèn)識(shí)到。在一個(gè)實(shí)施方式中，公開一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片。該轉(zhuǎn)子葉片包括尖端、 根部以及在尖端和根部之間延伸的主體。該主體具有界定了壓力側(cè)、吸力側(cè)、前緣和后緣的表面。該主體還界定了內(nèi)側(cè)部分、外側(cè)部分和在內(nèi)側(cè)部分與外側(cè)部分之間的彎曲部分。彎曲部分被界定成使外側(cè)部分相對(duì)于內(nèi)側(cè)部分向外延伸。彎曲部分被加強(qiáng)以減少?gòu)澢糠衷谵D(zhuǎn)子葉片偏轉(zhuǎn)期間張開。所述彎曲部分界定了一個(gè)小于或者等于約20度的彎曲角，或者一個(gè)小于或者等于約15度的彎曲角。所述彎曲部分具有一個(gè)在所述轉(zhuǎn)子葉片的跨度的約50%與約100% 之間的跨度方向位置，或者具有一個(gè)在所述轉(zhuǎn)子葉片的跨度的約60%與約95%之間的跨度方向位置。所述主體的所述內(nèi)側(cè)部分大致向外彎曲，所述外側(cè)部分大致向外彎曲。進(jìn)一步地，所述彎曲部分限定了一個(gè)彎曲角和一個(gè)跨度方向位置，其中，一個(gè)尖端距離由所述尖端和所述內(nèi)側(cè)部分界定，并且其中，所述彎曲角和所述跨度方向位置被構(gòu)造成使所述尖端距離在約5米與約I米之間的范圍內(nèi)，或者所述彎曲角和所述跨度方向位置被構(gòu)造成使所述尖端距離在約3米與約I米之間的范圍內(nèi)。所述彎曲部分可被構(gòu)造成使所述外側(cè)部分在所述轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)最大偏轉(zhuǎn)期間大致平行于塔架。所述彎曲部分界定了一個(gè)曲率半徑，并且其中，所述曲率半徑在約1600毫米與約3000毫米之間的范圍內(nèi)，或者所述曲率半徑可在約1750毫米與約2500毫米之間的范圍內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子葉片還包括多個(gè)至少部分地延伸貫穿所述彎曲部分、并且被構(gòu)造成加強(qiáng)所述彎曲部分的內(nèi)部長(zhǎng)條梁。所述轉(zhuǎn)子葉片還包括一個(gè)設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)部分與所述外側(cè)部分之間的連接套筒，所述連接套筒至少部分地界定所述彎曲部分、并且被構(gòu)造成加強(qiáng)所述彎曲部分。本發(fā)明還提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)包括一個(gè)尖端；一個(gè)根部；以及一個(gè)主體，其在所述尖端與所述根部之間延伸并且具有界定壓力側(cè)、吸力側(cè)、前緣和后緣的表面，所述主體還界定了內(nèi)側(cè)部分、外側(cè)部分、和在所述內(nèi)側(cè)部分與所述外側(cè)部分之間的彎曲部分，所述彎曲部分被界定成使所述外側(cè)部分相對(duì)于所述內(nèi)側(cè)部分向外延伸，其中，所述彎曲部分被加強(qiáng)以減少所述彎曲部分在所述轉(zhuǎn)子葉片偏轉(zhuǎn)期間張開。 所述彎曲部分界定了一個(gè)小于或者等于約20度的彎曲角。進(jìn)一步地，所述彎曲部分界定了一個(gè)彎曲角和一個(gè)跨度方向位置，其中，一個(gè)尖端距離由所述尖端和所述內(nèi)側(cè)部分界定，并且其中，所述彎曲角和所述跨度方向位置被構(gòu)造成使所述尖端距離在約5米與約I米之間的范圍內(nèi)。所述彎曲部分界定了一個(gè)曲率半徑，并且其中，所述曲率半徑在約 1600毫米與約3000毫米之間的范圍內(nèi)。所述轉(zhuǎn)子葉片還包括多個(gè)至少部分地延伸貫穿所述彎曲部分、并且被構(gòu)造成加強(qiáng)所述彎曲部分的內(nèi)部長(zhǎng)條梁。所述轉(zhuǎn)子葉片還包括一個(gè)設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)部分與所述外側(cè)部分之間的連接套筒，所述連接套筒至少部分地界定了所述彎曲部分并且被構(gòu)造成加強(qiáng)所述彎曲部分。參照下面的說(shuō)明和權(quán)利要求將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。包含在該說(shuō)明書中并構(gòu)成該說(shuō)明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。


在該說(shuō)明書中參照附圖闡明了本發(fā)明的包括其最佳方式并對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)的完整和可能的公開內(nèi)容，在附圖中圖I示出常規(guī)風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖；圖3是圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的局部放大圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的側(cè)視圖，具體示出處于非偏轉(zhuǎn)/卸載位置以及處于偏轉(zhuǎn)/加載位置的轉(zhuǎn)子葉片，并且將這些位置與常規(guī)轉(zhuǎn)子葉片的位置進(jìn)行比較；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)包括各種加強(qiáng)特征的轉(zhuǎn)子葉片沿圖2中線 5—5的橫首I]視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)包括各種加強(qiáng)特征的轉(zhuǎn)子葉片沿圖2中線6—6的橫剖視圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的包括各種加強(qiáng)特征的轉(zhuǎn)子葉片的透視圖；以及，圖8是根據(jù)如圖7所示的實(shí)施例的一個(gè)包括各種加強(qiáng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)子葉片沿圖7中線 8—8的橫首I]視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中示出其一個(gè)或多個(gè)示例。提供各示例以解釋本發(fā)明，不是限定本發(fā)明。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的范圍或者精神的前提下能夠?qū)Ρ景l(fā)明做出各種改變和變型。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分所顯示或者描述的特征能夠與另一個(gè)實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施方式。因此，可以確定的是，本發(fā)明覆蓋落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這些改變和變型以及它們的等同物。圖I所示為一種常規(guī)構(gòu)造的風(fēng)力渦輪機(jī)10。風(fēng)力渦輪機(jī)10包括塔架12，機(jī)艙14 安裝在塔架12上。多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16安裝在轉(zhuǎn)子轂18上，轉(zhuǎn)子轂18又與旋轉(zhuǎn)主轉(zhuǎn)子軸的主凸緣連接。風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電和控制部件容納在機(jī)艙14內(nèi)。為了說(shuō)明性的目的，提供圖 I的視圖，僅將本發(fā)明置于用途的示例性領(lǐng)域中。應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不局限于任何具體類型的風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)造。在風(fēng)力渦輪機(jī)10的運(yùn)行期間，風(fēng)從方向20沖擊轉(zhuǎn)子葉片16(參見圖2)，致使轉(zhuǎn)子葉片16繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片16旋轉(zhuǎn)并遭受離心力時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片16還遭受各種力和彎曲力矩。因此，轉(zhuǎn)子葉片16會(huì)從一個(gè)中間的或者非偏轉(zhuǎn)位置偏轉(zhuǎn)至一個(gè)偏轉(zhuǎn)或者加載位置，由此減小葉片16與塔架12之間的塔架間隙。為了監(jiān)測(cè)葉片16的位置并且降低塔架撞擊的可能性，可以建立預(yù)定塔架間隙閾值22(圖2和圖4)。這樣，如果葉片16中的一個(gè)或多個(gè)偏轉(zhuǎn)超過(guò)該塔架間隙閾值22，可以采取校正動(dòng)作(例如調(diào)節(jié)葉片16的槳距或者改變機(jī)艙14的傾斜角)以增加塔架12與葉片(可以是多個(gè))16之間的間隔。如在本說(shuō)明書中使用的，術(shù)語(yǔ)“塔架間隙閾值”通常對(duì)應(yīng)于與塔架12相距的最小距離，轉(zhuǎn)子葉片16在風(fēng)力渦輪機(jī)10的運(yùn)行期間被維持在該閾值處，從而降低塔架撞擊的可能性。這樣，應(yīng)理解的是塔架間隙閾值22可以因風(fēng)力渦輪機(jī)與風(fēng)力渦輪機(jī)之間的不同而改變，這取決于例如轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子葉片的柔性/剛性、和/或風(fēng)力渦輪機(jī)的預(yù)期運(yùn)行條件。進(jìn)一步地，應(yīng)理解的是，可以基于風(fēng)力渦輪機(jī)10的各個(gè)認(rèn)證規(guī)則來(lái)改變塔架間隙閾值22。例如，認(rèn)證規(guī)則可以要求塔架間隙閾值22大約為轉(zhuǎn)子葉片16的靜間隙距離的三分之一。如在本說(shuō)明書中使用的，術(shù)語(yǔ)“靜間隙距離”通常指的是塔架12與轉(zhuǎn)子葉片上的在偏轉(zhuǎn)期間最靠近塔架 12的點(diǎn)之間的非偏轉(zhuǎn)距離?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，所示為用于風(fēng)力渦輪機(jī)10的轉(zhuǎn)子葉片16的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。 如圖所示，轉(zhuǎn)子葉片16包括用于將葉片16安裝在轂18 (圖I)上的根部32。轉(zhuǎn)子葉片16 還包括設(shè)置在葉片16的與根部32相對(duì)的端部處的尖端34。轉(zhuǎn)子葉片16的主體40基本上在根部32與尖端34之間延伸，并且具有界定壓力側(cè)42和吸力側(cè)44的表面，壓力側(cè)42和吸力側(cè)44在前緣46與后緣48 (參見圖5至圖8)之間延伸。圖2還示出轉(zhuǎn)子葉片16的跨度50。如本領(lǐng)域已知的是，跨度50通常是轉(zhuǎn)子葉片 16從根部32至尖端34的長(zhǎng)度。照這樣，根部32可以限定0%的跨度，尖端34可以限定100%的跨度。應(yīng)理解的是，轉(zhuǎn)子葉片16通?？梢跃哂腥魏魏线m的跨度50。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片40可以具有從約15米至約91米的范圍的跨度，例如，從約20米至約85 米，或者從約40米至約55米，以及所有在15米至91米之間的其它子范圍。然而，其它非限制性示例可以包括小于15米或者大于91米的跨度。如上面所公開的，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片16最好包括在允許提高性能的同時(shí)能維持塔架間隙閾值22的改進(jìn)的特征。這樣，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片16可以界定內(nèi)側(cè)部分 62、外側(cè)部分64和位于內(nèi)側(cè)部分62與外側(cè)部分64之間的彎曲部分66。通常，彎曲部分66 可以界定并分隔內(nèi)側(cè)部分62和外側(cè)部分64。因此，內(nèi)側(cè)部分62可以是主體40的在根部 32與彎曲部分66之間延伸的部分，外側(cè)部分64可以是主體40的在彎曲部分66與尖端34 之間延伸的部分。如下將述，彎曲部分66可以使尖端34遠(yuǎn)離塔架12移動(dòng)。進(jìn)一步地，如下所述，可以加強(qiáng)彎曲部分66以減少或者消除彎曲部分在轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)期間/過(guò)程張開。這樣，彎曲部分66可以有利地代表最接近塔架12的點(diǎn)。這有利地允許例如將壓力側(cè)或者吸力側(cè)小翼增加至轉(zhuǎn)子葉片16上，或者可以允許轉(zhuǎn)子葉片16設(shè)計(jì)成在維持所需塔架間隙閾值的同時(shí)變得更小且更輕。內(nèi)側(cè)部分62和外側(cè)部分64均可以是大致線性的，或者在示例性實(shí)施例中大致是彎曲的。轉(zhuǎn)子葉片16的彎曲(例如內(nèi)側(cè)部分62和外側(cè)部分64的彎曲)需要沿大致翼弦方向和/或沿大致翼面方向彎曲轉(zhuǎn)子葉片16。翼弦方向(flapwise direction)通常解釋為氣動(dòng)提升作用在轉(zhuǎn)子葉片16上的方向(或者相反的方向)。換句話說(shuō)，內(nèi)側(cè)部分62或者外側(cè)部分64沿翼弦方向的彎曲通常解釋為遠(yuǎn)離塔架12向外彎曲或者朝向塔架12向內(nèi)彎曲。如果風(fēng)力渦輪機(jī)10是上風(fēng)向渦輪機(jī)，向外彎曲指的是沿壓力側(cè)42的方向彎曲，而向內(nèi)彎曲指的是沿吸力側(cè)44的方向彎曲。如果風(fēng)力渦輪機(jī)10是下風(fēng)向渦輪機(jī)，向外彎曲指的是沿吸力側(cè)44的方向彎曲，而向內(nèi)彎曲指的是沿壓力側(cè)42的方向彎曲。翼面方向(edgewise direction)通常垂直于翼弦方向。換句話說(shuō)，內(nèi)側(cè)部分62或者外側(cè)部分64沿翼面方向的彎曲通常解釋為沿前緣46的方向或者沿后緣48的方向彎曲。轉(zhuǎn)子葉片16的翼弦向彎曲還被稱作預(yù)彎曲，而翼面向彎曲還被稱作掃掠(sweep)。這樣，彎曲的轉(zhuǎn)子葉片16可以是預(yù)彎曲和/或掃掠。彎曲使轉(zhuǎn)子葉片16在風(fēng)力渦輪機(jī)10的運(yùn)行期間能夠更好地承受翼弦向和翼面向負(fù)載，并且在一些實(shí)施例中，在風(fēng)力渦輪機(jī)10運(yùn)行期間可以為轉(zhuǎn)子葉片16提供與塔架12相距的一定間隙和塔架間隙閾值22。進(jìn)一步地，在內(nèi)側(cè)部分62與外側(cè)部分64之間界定的彎曲部分66可以界定成，外側(cè)部分64相對(duì)于內(nèi)側(cè)部分62向外延伸。例如，如果風(fēng)力渦輪機(jī)10是上風(fēng)向渦輪機(jī)，那么彎曲部分66可以界定成，外側(cè)部分64相對(duì)于內(nèi)側(cè)部分62沿葉片16的壓力側(cè)42的方向向外延伸。如果風(fēng)力渦輪機(jī)10是下風(fēng)向渦輪機(jī)，那么彎曲部分66可以界定成，外側(cè)部分64 相對(duì)于內(nèi)側(cè)部分62沿葉片16的吸力側(cè)44的方向向外延伸。這樣，如圖2所不，其不出一個(gè)上風(fēng)向渦輪機(jī)，外側(cè)部分64可以相對(duì)于內(nèi)側(cè)部分62從彎曲部分66遠(yuǎn)離塔架12地延伸。 應(yīng)理解的是，如在本說(shuō)明書中使用的術(shù)語(yǔ)“彎曲”和“彎的”可以包括如圖所示的曲線彎曲 (例如，以光滑邊緣為特征的彎曲或者提供光滑過(guò)渡點(diǎn)的彎曲)，和角度彎曲(例如，以在某點(diǎn)交匯的邊緣為特征的彎曲或者提供急轉(zhuǎn)過(guò)渡點(diǎn)的彎曲)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出了圖2所示的轉(zhuǎn)子葉片40的局部放大圖。如圖所示，彎曲部分 66可以界定一個(gè)彎曲角68。彎曲角68可以是鄰近彎曲部分66的內(nèi)側(cè)部分62與鄰近彎曲部分66的外側(cè)部分64之間的角。通常，彎曲角68可以選擇成，使外側(cè)部分64足夠遠(yuǎn)離塔架12地延伸。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，彎曲角68可以小于或者等于約20度，或者在約0度與約20度之間的范圍內(nèi)。或者，彎曲角68可以小于或者等于約15度，或者在約0和約15 度之間的范圍內(nèi)?；蛘撸瑥澢?8可以小于或者等于約10度，或者在約0和約10度之間的范圍內(nèi)。然而，應(yīng)理解的是，彎曲部分66不受上面公開的彎曲角68的限制，而是任何合適的彎曲角68均在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。進(jìn)一步地，應(yīng)理解的是，對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造而言，彎曲角68通常會(huì)根據(jù)很多因素而變化，這些因素包括但不局限于彎曲部分66沿著跨度50的跨度方向位置70，在該位置處彎曲部分66被界定在轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)。例如，如下所述，隨著彎曲部分66的跨度方向位置70進(jìn)一步地向尖端34移動(dòng)，可能需要增加彎曲角 68，反之亦然。如上所述，彎曲部分66相對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片16的跨度50可以具有跨度方向位置70。 在一些實(shí)施例中，彎曲部分66可以具有在轉(zhuǎn)子葉片16的跨度50的約50%與約100%之間的跨度方向位置70?；蛘?，彎曲部分66可以具有在轉(zhuǎn)子葉片16的跨度50的約60%與約 100%之間、或者在60%與約95%之間的跨度方向位置70?；蛘撸瑥澢糠?6可以具有在轉(zhuǎn)子葉片16的跨度50的約66%與約100%之間、或者在66%與約95%之間的跨度方向位置70。然而，應(yīng)理解的是，彎曲部分66并不局限于上述公開的跨度方向位置70，而是任何合適的跨度方向位置70均在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。進(jìn)一步地，應(yīng)理解的是，對(duì)于每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造而言，彎曲角68通常會(huì)根據(jù)很多因素而變化，這些因素包括但不局限于彎曲角 68。例如，如下所述，隨著彎曲角68增加，彎曲部分66的跨度方向位置70可能需要進(jìn)一步地向尖纟而34移動(dòng)，反之亦然?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出如在本說(shuō)明書中所描述的界定彎曲部分66的轉(zhuǎn)子葉片16的一個(gè)實(shí)施例處于非偏轉(zhuǎn)/卸載位置80和偏轉(zhuǎn)/加載位置82。為了進(jìn)行比較，還示出了常規(guī)不帶有彎曲部分66的轉(zhuǎn)子葉片84處于非偏轉(zhuǎn)/卸載位置86和偏轉(zhuǎn)/加載位置88。如圖所示，在偏轉(zhuǎn)期間，處于偏轉(zhuǎn)位置88的例如轉(zhuǎn)子葉片84的常規(guī)轉(zhuǎn)子葉片的最接近塔架間隙閾值22的點(diǎn)可能是那個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的尖端。有利地，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片16包含彎曲部分66可以遷移轉(zhuǎn)子葉片16最接近塔架間隙閾值22的點(diǎn)。因此，在偏轉(zhuǎn)期間，處于偏轉(zhuǎn)位置82的轉(zhuǎn)子葉片16最接近塔架間隙閾值22的點(diǎn)可以是彎曲部分66。如圖所示，轉(zhuǎn)子葉片16可以界定尖端距離90。尖端距離90可以由轉(zhuǎn)子葉片16的尖端34和內(nèi)側(cè)部分62界定。例如，處于非偏轉(zhuǎn)位置80或者處于偏轉(zhuǎn)位置82的尖端距離 90可以是在尖端34與在轉(zhuǎn)子葉片16沒有彎曲部分66且內(nèi)側(cè)部分62延續(xù)至尖端的情況下的尖端的位置之間的距離。換句話說(shuō)，尖端距離90可以是在處于非偏轉(zhuǎn)位置80或者處于偏轉(zhuǎn)位置82的尖端34，與比較的處于非偏轉(zhuǎn)位置86或者處于偏轉(zhuǎn)位置84的常規(guī)轉(zhuǎn)子葉片 84的尖端之間的距離。尖端距離90可以表示一個(gè)尖端34與塔架間隙閾值22間隔的所希望的額外距離。如上所述，彎曲部分66的彎曲角68和跨度方向位置70均可以改變，并且可以進(jìn)一步地相互關(guān)聯(lián)、且彼此互為基礎(chǔ)地發(fā)生變化。在一些實(shí)施例中，彎曲角68和跨度方向位置70，和/或其它各個(gè)因素可以構(gòu)造成產(chǎn)生特定的尖端距離90。例如，彎曲角68和跨度方向位置70均可以調(diào)節(jié)為產(chǎn)生一個(gè)特定的尖端距離90。尖端距離90可以是例如在約5米與約I米之間、或者在約5米與約I. 5米之間的范圍內(nèi)?；蛘?，尖端距離90可以是在約3米與約I米、或者在約3米與約I. 5米之間的范圍內(nèi)。或者，尖端距離90可以是在約2. 5米與約I米之間、或者在約2. 5米與約I. 5米之間的范圍內(nèi)。關(guān)于尖端距離90的上述公開的范圍可以應(yīng)用在非偏轉(zhuǎn)位置80或者偏轉(zhuǎn)位置82。然而，應(yīng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面公開的尖端距離90，而是任何合適的尖端距離90均在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。進(jìn)一步地，在一些示例性實(shí)施例中，彎曲部分66可以構(gòu)造成，外側(cè)部分64在葉片 16的偏轉(zhuǎn)期間通常與塔架12平行，例如與塔架12的中心線92平行。例如，彎曲部分66的彎曲角68、跨度方向位置70、和/或其它各個(gè)因素可以設(shè)計(jì)成外側(cè)部分64在設(shè)計(jì)最大偏轉(zhuǎn)期間通常變得與塔架平行。設(shè)計(jì)最大偏轉(zhuǎn)可以是在轉(zhuǎn)子葉片16設(shè)計(jì)承受的一定最大負(fù)載下的偏轉(zhuǎn)。例如，可以在圖4中由轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)位置82表示設(shè)計(jì)最大偏轉(zhuǎn)。如上所述，可以加強(qiáng)彎曲部分66以減少或者消除彎曲部分66在轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)期間張開。如在本說(shuō)明書中使用的，彎曲部分66的“張開”指的是擴(kuò)展彎曲部分66使得彎曲角68減小。可以根據(jù)所需減少或者消除彎曲部分66的張開，這樣，在轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)期間，彎曲部分66仍然是最接近塔架間隙閾值22的點(diǎn)。(應(yīng)理解的是，如果在偏轉(zhuǎn)期間，外側(cè)部分64通常與塔架12平行，那么彎曲部分66仍然可以被認(rèn)為是沿著外側(cè)部分64 的最接近的點(diǎn)。)進(jìn)一步地，在示例性實(shí)施例中，關(guān)于彎曲部分66的張開，轉(zhuǎn)子葉片16和彎曲部分66可以構(gòu)造成在偏轉(zhuǎn)期間維持了彎曲部分66的某些部分，和/或構(gòu)造成外側(cè)部分64通常不與塔架間隙閾值22交叉。顯而易見，如果不減少或者消除彎曲部分66的張開，那么彎曲角68可以減小至零或者負(fù)角，尖端34可以延伸超過(guò)彎曲部分66并且可能超過(guò)塔架間隙閾值22，從而增加與塔架12接觸、并可能違反各個(gè)認(rèn)證規(guī)則的風(fēng)險(xiǎn)。因此，可以加強(qiáng)根據(jù)本本發(fā)明的彎曲部分66以減小或者防止張開。在一些實(shí)施例中，例如，彎曲部分66可以具有在一定范圍內(nèi)的曲率100(參見圖3 和圖8)的半徑，該半徑設(shè)計(jì)成加強(qiáng)彎曲部分66、并減少或者防止彎曲部分66在轉(zhuǎn)子葉片 16的偏轉(zhuǎn)期間張開。例如，曲率100的半徑可以在約1600毫米與約3000毫米之間，或者在約1600毫米與約2500毫米之間的范圍內(nèi)?；蛘?，曲率半徑可以在約1750毫米與約3000 毫米之間、或者在約1750毫米與約2500毫米之間的范圍內(nèi)。有利地表明了這些示例性的范圍可加強(qiáng)彎曲部分66、并減少或者防止彎曲部分66在轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)期間張開。在可供選擇的實(shí)施例中，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片16可以包括用于加強(qiáng)彎曲部分66、并減少或者防止彎曲部分66在轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)期間張開的各種加強(qiáng)特征。例如，如圖5 和圖6所示，在一些實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子葉片16可以包括多個(gè)內(nèi)部長(zhǎng)條梁110。長(zhǎng)條梁通常是可以增加轉(zhuǎn)子葉片16剛性、和/或便于轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)安裝的內(nèi)部構(gòu)件。如圖所示，長(zhǎng)條梁110可以成對(duì)地布置在轉(zhuǎn)子葉片16的主體40的內(nèi)部，一個(gè)長(zhǎng)條梁110配置在壓力側(cè)42，另一個(gè)長(zhǎng)條梁110配置在吸力側(cè)44。進(jìn)一步地，一對(duì)或多對(duì)長(zhǎng)條梁110可以設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片16的內(nèi)部。例如，如圖所示，一對(duì)長(zhǎng)條梁110可以靠近前緣46布置，而另一對(duì)長(zhǎng)條梁110靠近后緣46布置。在示例性實(shí)施例中，可以通過(guò)將長(zhǎng)條梁110共同注入轉(zhuǎn)子葉片16而將長(zhǎng)條梁110配置在轉(zhuǎn)子葉片16的內(nèi)部。應(yīng)理解的是，長(zhǎng)條梁110可以如所需地具有任何合適的布置和/或構(gòu)造以合適地加強(qiáng)彎曲部分66。長(zhǎng)條梁110可以至少部分地延伸貫穿彎曲部分66。例如，在示例性實(shí)施例中，長(zhǎng)條梁110可以延伸貫穿彎曲部分66,并進(jìn)入內(nèi)側(cè)部分62和/或外側(cè)部分64。轉(zhuǎn)子葉片12中長(zhǎng)條梁110的構(gòu)造可以加強(qiáng)彎曲部分66，并且減少或者防止彎曲部分66張開。
在一些實(shí)施例中，如圖5和圖6所示，肋112或者多個(gè)肋112可以設(shè)置在一對(duì)長(zhǎng)條梁110之間，并且安裝在長(zhǎng)條梁110上以加強(qiáng)彎曲部分66。例如，如圖所示5，肋112可以在一對(duì)長(zhǎng)條梁110之間延伸，并且可以采用合適的粘合劑114將其粘接在長(zhǎng)條梁110上。根據(jù)需要或者要求，肋112可以在肋112的一側(cè)或者兩側(cè)上粘接至長(zhǎng)條梁110。另外地或者可供選擇地，如圖所示6，肋112可以在一對(duì)長(zhǎng)條梁110之間延伸，并且可以采用合適的機(jī)械緊固裝置116 (例如，螺母-螺栓組合件、鉚接、螺釘或者釘狀物)將其緊固在長(zhǎng)條梁110上。在其它實(shí)施例中，鋼索(圖未示)或者任何其它合適的加強(qiáng)或者加固裝置可以與長(zhǎng)條梁Iio —起使用，或者取代長(zhǎng)條梁110以適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)彎曲部分66。在其它實(shí)施例中，如圖5和圖6所示，一對(duì)長(zhǎng)條梁110可以安裝在一起以加強(qiáng)彎曲部分66。例如，如圖5所示，可以采用合適的粘接劑114將一對(duì)長(zhǎng)條梁110粘接在一起。長(zhǎng)條梁110可以根據(jù)需要或者要求在一側(cè)或者兩側(cè)粘接在一起。另外地或者可供選擇地，如圖6所示，可以采用合適的機(jī)械緊固裝置116 (例如，螺母-螺栓組合件、鉚接、螺釘或者釘狀物)將一對(duì)長(zhǎng)條梁110緊固在一起。這樣，如圖5和6所示，長(zhǎng)條梁110可以構(gòu)造成加強(qiáng)彎曲部分66，并且減少或者防止彎曲部分66在偏轉(zhuǎn)期間張開。進(jìn)一步地，有利地，長(zhǎng)條梁110和肋112(如果需要)可以粘接和/或緊固成當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片在偏轉(zhuǎn)期間遭受各種應(yīng)力時(shí)，在長(zhǎng)條梁110之間或者在長(zhǎng)條梁100與肋112之間的粘接或者緊固可能會(huì)遭受剪切，而不是拉力。通過(guò)粘接和/或緊固， 長(zhǎng)條梁110或者長(zhǎng)條梁100和肋112在偏轉(zhuǎn)期間遭受剪切，有利地產(chǎn)生了較強(qiáng)粘接或者緊固。在其它實(shí)施例中，如圖7和圖8所示，轉(zhuǎn)子葉片16可以包括連接套筒120。連接套筒120可以布置在內(nèi)側(cè)部分62與外側(cè)部分64之間。進(jìn)一步地，連接套筒120可以至少部分地界定彎曲部分66，并且可以構(gòu)造成加強(qiáng)彎曲部分66。例如，連接套筒120可以包括內(nèi)表面122和外表面124。外表面124可以至少部分地界定彎曲部分，并且可以進(jìn)一步地具有與內(nèi)側(cè)部分62和外側(cè)部分64的氣動(dòng)輪廓對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)輪廓，使得內(nèi)側(cè)部分62、連接套筒120和外側(cè)部分64形成了界定壓力側(cè)42、吸力側(cè) 44、前緣46和后緣48的連續(xù)氣動(dòng)表面。連接套筒120通常安裝在內(nèi)側(cè)部分62和外側(cè)部分64上。因此，內(nèi)側(cè)部分62的端部132和外側(cè)部分64的端部134可以構(gòu)造成與連接套筒120接合以安裝連接套筒120。在一些實(shí)施例中，如圖8所示，端部132和134可以構(gòu)造成與連接套筒120的內(nèi)表面122接合。 可以通過(guò)使用例如合適的粘結(jié)劑(圖未示)或者合適的機(jī)械緊固裝置138 (例如，螺母-螺栓組合件、鉚接、螺釘或者釘狀物)將端部132和134以及連接套筒120安裝在一起。連接套筒120可以有利地在彎曲部分66的位置加固轉(zhuǎn)子葉片16。例如，連接套筒 120可以由一種比用于形成主體40的其余部分的材料更強(qiáng)的材料形成，或者可以包括各種分隔裝置或者加強(qiáng)特征140，以將內(nèi)側(cè)部分62與外側(cè)部分64分隔并加固轉(zhuǎn)子葉片16，或者可以包括用于加固轉(zhuǎn)子葉片16的任何其它合適的特征。在一些實(shí)施例中，彎曲部分66可以全部界定在連接套筒120內(nèi)。進(jìn)一步地，在這些實(shí)施例中的一些中，彎曲部分66的曲率100的半徑可以在設(shè)計(jì)成加強(qiáng)彎曲部分66、并減少或者防止彎曲部分66在轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)期間張開的一定范圍內(nèi)。例如，可以界定一個(gè)連接套筒120在彎曲部分66處的最大厚度142。可以在連接套筒120的橫截面的壓力側(cè)42與吸力側(cè)44之間的最厚弦向點(diǎn)處測(cè)得最大厚度142。在一些實(shí)施例中，曲率100的半徑可以大于或者等于最大厚度142的二分之一。有利地表明了該示例性范圍可加強(qiáng)彎曲部分 66，并且減少或者防止彎曲部分66在轉(zhuǎn)子葉片16的偏轉(zhuǎn)期間張開。該說(shuō)明書利用示例來(lái)公開本發(fā)明(包括最佳方式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明(包括制造和使用任何裝置或者系統(tǒng)并且實(shí)施任何所包含的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求界定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言相同的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元素，則它們被視為落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，所述轉(zhuǎn)子葉片包括1^尖立而；一個(gè)根部；以及一個(gè)主體，其在所述尖端與所述根部之間延伸并且具有限定壓力側(cè)、吸力側(cè)、前緣和后緣的表面，所述主體還界定了一個(gè)內(nèi)側(cè)部分、一個(gè)外側(cè)部分、和一個(gè)設(shè)于所述內(nèi)側(cè)部分與所述外側(cè)部分之間的彎曲部分，所述彎曲部分被界定成使所述外側(cè)部分相對(duì)于所述內(nèi)側(cè)部分向外延伸，其中，所述彎曲部分被加強(qiáng)以減少所述彎曲部分在所述轉(zhuǎn)子葉片偏轉(zhuǎn)期間張開。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分界定了一個(gè)小于或者等于約20度的彎曲角。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分界定了一個(gè)小于或者等于約15度的彎曲角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分具有一個(gè)在所述轉(zhuǎn)子葉片的跨度的約50%與約100%之間的跨度方向位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分具有一個(gè)在所述轉(zhuǎn)子葉片的跨度的約60%與約95%之間的跨度方向位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述主體的所述內(nèi)側(cè)部分大致向外彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述主體的所述外側(cè)部分大致向外彎曲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分界定了一個(gè)彎曲角和一個(gè)跨度方向位置，其中，一個(gè)尖端距離由所述尖端和所述內(nèi)側(cè)部分界定，并且其中，所述彎曲角和所述跨度方向位置被構(gòu)造成使所述尖端距離在約5米與約I米之間的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分界定了一個(gè)彎曲角和一個(gè)跨度方向位置，其中，一個(gè)尖端距離由所述尖端和所述內(nèi)側(cè)部分界定，并且其中，所述彎曲角和所述跨度方向位置被構(gòu)造成使所述尖端距離在約3米與約I米之間的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分被構(gòu)造成使所述外側(cè)部分在所述轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)最大偏轉(zhuǎn)期間大致平行于塔架。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分界定了一個(gè)曲率半徑，并且其中，所述曲率半徑在約1600毫米與約3000毫米之間的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述彎曲部分界定了一個(gè)曲率半徑，并且其中，所述曲率半徑在約1750毫米與約2500毫米之間的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片還包括多個(gè)至少部分地延伸貫穿所述彎曲部分、并且被構(gòu)造成加強(qiáng)所述彎曲部分的內(nèi)部長(zhǎng)條梁。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片還包括一個(gè)設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)部分與所述外側(cè)部分之間的連接套筒，所述連接套筒至少部分地界定所述彎曲部分、并且被構(gòu)造成加強(qiáng)所述彎曲部分。
15.一種風(fēng)力潤(rùn)輪機(jī),包括多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的至少一個(gè)包括1^尖立而；一個(gè)根部；以及一個(gè)主體，其在所述尖端與所述根部之間延伸并且具有界定壓力側(cè)、吸力側(cè)、前緣和后緣的表面，所述主體還界定了一個(gè)內(nèi)側(cè)部分、一個(gè)外側(cè)部分、和一個(gè)設(shè)于所述內(nèi)側(cè)部分與所述外側(cè)部分之間的彎曲部分，所述彎曲部分被界定成使所述外側(cè)部分相對(duì)于所述內(nèi)側(cè)部分向外延伸，其中，所述彎曲部分被加強(qiáng)以減少所述彎曲部分在所述轉(zhuǎn)子葉片偏轉(zhuǎn)期間張開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片包括尖端、根部和在該尖端與該根部之間延伸的主體。該主體具有界定壓力側(cè)、吸力側(cè)、前緣和后緣的表面。該主體還界定了內(nèi)側(cè)部分、外側(cè)部分和在該內(nèi)側(cè)部分與該外側(cè)部分之間的彎曲部分。該彎曲部分被界定成使該外側(cè)部分相對(duì)于該內(nèi)側(cè)部分向外延伸。該彎曲部分被加強(qiáng)以減少?gòu)澢糠衷谵D(zhuǎn)子葉片偏轉(zhuǎn)期間張開。
文檔編號(hào)F03D1/06GK102588204SQ20111043709
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者B·S·蓋伯, E·L·貝爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司