在平脊板附近具有外部粘合凸緣的風力渦輪機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風力渦輪機，其包括:
[0002]-風力渦輪機塔架；
[0003]-機艙，其設置在風力渦輪機塔架上；
[0004]-轉(zhuǎn)子輪轂，其可轉(zhuǎn)動地連接至機艙；
[0005]-—片或多片風力渦輪機葉片，該風力渦輪機葉片具有尖端以及葉根，其中該風力渦輪機葉片進一步包括通過前緣和后緣彼此連接的壓力側(cè)和吸力側(cè)，其中該風力渦輪機葉片包括具有內(nèi)表面和外表面的第一殼體部件，以及具有內(nèi)表面和外表面的第二殼體部件，其中該第一殼體部件包括具有第一粘合表面的第一凸緣，并且該第二殼體部件包括朝向該第一粘合表面的第二粘合表面，其中當該兩個部件置于彼此之上時，該兩個粘合表面設置為利用膠合物粘合在一起。
【背景技術】
[0006]近年來，風力渦輪機的尺寸和功率隨著其效率增大。同時，風力渦輪機葉片的尺寸和長度增大，并且改變了空氣動力設計。風力渦輪機葉片具有翼型橫截面剖面，其中翼型橫截面剖面的尺寸為朝向風力渦輪機葉片尖端遞減。風力渦輪機葉片另一端設置為連接至風力渦輪機轉(zhuǎn)子輪轂，其中這一端通常具有圓形橫截面剖面并具有加固結構。
[0007]風力渦輪機葉片包括具有兩個外殼部件的夾層結構，這兩個外殼部件沿兩道粘結膠層粘合在一起，這兩道粘結膠層通常位于前緣和后緣。英國專利GB 2481842 A公開了這樣一種結構。兩個外殼部件的結構通常利用若干抗剪切腹板、箱形梁式的支撐元件或其他支撐元件來加固，這兩個外殼部件可粘合至該支撐元件。抗剪切腹板可置于整合至外殼部件的翼梁帽上。支撐元件可沿風力渦輪機葉片的橫截面剖面和/或沿其長度布置。這兩個外殼部件通常在兩個單獨的模具中形成，然后支撐元件置于其中一個模具中。然后，另一模具置于該模具之上，此后利用粘合劑將兩個外殼部件粘合在一起。這種結構的缺點在于，粘結膠層構成了結構中的弱點，由于動態(tài)載荷，例如扭轉(zhuǎn)以及翼面向/沿邊緣的彎曲，這些弱點會破裂或折斷。這會造成兩個外殼部件在運行期間分開甚至折斷。
[0008]如GB 2481842 A所公開的，可以在將兩個外殼部件夾層到一起之前，通過在粘結膠層中設置溫度傳感器來解決層離問題。傳感器可以是光導纖維，沿粘結膠層的全長延伸，并用于控制固化工藝并檢測粘結膠層中的任何脫膠。兩個外殼部件在后緣相對于彼此構成銳角，由此在邊緣處形成窄粘結區(qū)，其中膠合物涂覆于該粘結區(qū)。盡管固化工藝能夠利用溫度傳感器來改進，粘結區(qū)域的外殼部件結構卻維持原狀。這意味著粘結膠層仍然構成弱點，這些弱點在運行期間很可能破裂或折斷。
[0009]后緣可設置為形成虛擬后緣的平脊，而不是設置為鋒利的后緣，其中粘結膠層位于平脊。通常各個外殼部件包括平脊板的一半，其中這兩半部分利用連接在各自上并向內(nèi)朝著支撐元件延伸的粘合凸緣粘合在一起。這種結構使得風力渦輪機葉片與現(xiàn)行的具有相同弦的后緣風力渦輪機葉片相比，橫截面剖面更厚，結構強度增加并且升力性能更高。然而，粘結膠層仍然構成結構中的弱點，這些弱點會由于動態(tài)載荷而破裂或折斷。這特別會發(fā)生在后緣從截頭外形變化為薄的向外延伸外形的過渡區(qū)域，因為粘合表面改變橫截面內(nèi)側(cè)的結構。在該過渡區(qū)域中，向內(nèi)延伸的粘合凸緣必須朝外，以確保平滑過渡至外殼部件內(nèi)表面上的粘合表面。
[0010]歐洲專利EP 2341241 Al公開了具有設置于后緣的平脊的風力渦輪機葉片。形成風力渦輪機葉片的兩個外殼部件其中之一包括L型凸緣，該L型凸緣從吸力側(cè)/壓力側(cè)內(nèi)表面向外延伸至另一外殼。L型凸緣的自由端向內(nèi)朝著剖面內(nèi)的支撐元件延伸，其中另一外殼的相應內(nèi)表面利用粘合劑粘合至自由端。在另一實施例中，下面的外殼包括粘合凸緣，該粘合凸緣從內(nèi)表面向外延伸并朝向支撐元件向內(nèi)傾斜。上面的外殼包括平脊板，該平脊板向外伸出并背離內(nèi)表面，其中平脊板的內(nèi)表面粘合至下面外殼的粘合凸緣。這些實施例描述了沿內(nèi)表面向內(nèi)延伸的粘合凸緣；這意味著該粘合凸緣不能以與外殼的制造工序相同的工序來形成，因為該粘合凸緣不能與外殼一起從模具中取出。為了成型粘合凸緣，需要額外的生產(chǎn)步驟為外殼添置凸緣。由于向內(nèi)延伸的凸緣在組裝工序期間依賴其自身強度，所以不能非常有效地控制粘合工序。這意味著，粘合凸緣有更大的風險在加工期間彎曲或屈服，這即意味著當兩個外殼被擠壓在一起時，只能向粘合表面施加較小的壓力。
[0011]國際公布專利WO 2012/019610 Al也公開了朝著葉片支撐元件向內(nèi)延伸的粘合凸緣。該粘合凸緣位于分開的平脊剖面上，該平脊剖面以額外的生產(chǎn)步驟粘合至兩個外殼部件的后緣。在組裝工序期間，必須使用定位裝置以保持該剖面在其位置上。該定位裝置使用夾鉗或真空器將平脊剖面固定到位。這增加了總的制造工序并增加了復雜程度和生產(chǎn)成本。向內(nèi)延伸的凸緣依賴其自身的結構強度以確保與外殼部件緊密接觸，這意味著在組裝期間它們很可能屈服或彎曲，由此增加了脫膠的風險。
[0012]發(fā)明目的
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種具有粘結膠層結構的風力渦輪機葉片，該粘結膠層結構對在風力渦輪機葉片所產(chǎn)生的載荷和應力敏感度較低。
[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種具有粘結膠層結構的風力渦輪機葉片，該粘結膠層結構能夠快速簡單地進行檢查。
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種風力渦輪機葉片，其中粘合凸緣可以以與形成風力渦輪機葉片的兩個外殼部件相同的生產(chǎn)步驟來制造。
[0016]本發(fā)明的目的在于為形成風力渦輪機葉片的兩個外殼部件，提供一種更簡易的組裝工序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的可以通過這樣一種具有風力渦輪機葉片的風力渦輪機來實現(xiàn)，其特別之處在于:
[0018]-第一凸緣設置在第一外殼部件的后緣并向外伸出，背離第一外殼部件的外表面，以及
[0019]-第二凸緣設置在第二外殼部件的后緣并向外伸出，背離第二外殼部件的外表面，其中該兩個凸緣形成大致平行的粘合表面。
[0020]這種結構允許由第一粘合表面和第二粘合表面確定的粘結膠層能夠從由兩個外殼部件確定的內(nèi)部區(qū)域向外移動，使得能夠更有效控制粘合工序并由此提供更簡易的兩個外殼組裝工序，這即可以減少總體生產(chǎn)成本。由于可以從風力渦輪機葉片外部憑目測或通過使用測量或檢查裝置來執(zhí)行檢查，這種結構實現(xiàn)了粘結膠層的更快捷簡單的檢查。通過將凸緣設置在風力渦輪機葉片外表面，在組裝工序期間，該兩個凸緣可以由外殼部件的模具來支撐，而不是依靠其自身的強度。由于可以例如利用兩個模具，向粘合表面施加更大的壓力，這使得兩個外殼部件能夠更有效地擠壓到一起。這提供了一種更好更有效的排除粘結膠層內(nèi)的空氣的方式。在粘合工序之后，任何多余的材料或膠合物可以磨掉。兩個凸緣形成副翼，例如古奈擾流板，這會提尚空氣動力性能，即提尚風力禍輪機葉片的空氣動力升力。這種結構允許兩個凸緣可沿風力渦輪機葉片的全長具有相同的形狀和結構。
[0021]兩個凸緣可形成兩個大致平行的粘合表面，該粘合表面從后緣以朝向壓力側(cè)或吸力側(cè)的方向向外延伸。這提供了一種充分大的表面區(qū)域，用于讓膠合物或粘合劑粘合至其上；因此增加了粘結膠層的強度并由此降低了脫膠的風險。這種凸緣具有平坦的形狀或成型為大致遵循壓力側(cè)或吸力側(cè)的弧線。
[0022]根據(jù)一實施例，第一外殼部件包括連接至第一凸緣和第一外殼部件的平脊板。
[0023]這允許平脊板具有平坦的或彎曲的外表面，該外表面使風力渦輪機葉片后緣圓滑，這使得平脊板起到風力渦輪機葉片橫截面剖面的平脊或截頭后緣的作用。平脊板從葉根處或附近的第一點伸向位于距尖端一定距離的第二點。粘結膠層以及兩個凸緣可位于壓力側(cè)，至少沿平脊板延伸。凸緣可至少從第一點伸向第二點。這種結構使得橫截面剖面的厚度以及結構強度增加。當保持相同的升力性能時，這也使得弦變小。
[0024]根據(jù)一特定實施例，平脊板設置為具有向內(nèi)朝著前緣徑向彎曲外表面的凸緣。
[0025]這允許平脊板外表面與第一外殼部件外表面之間的連接形成具有彎曲或圓形外形的外伸邊緣?；蛘哌吘壙梢孕纬奢喞置鞯拇笾落h利邊緣。隨著平脊板的高度向尖端遞減，邊緣的形狀從平滑邊緣向兩個表面之間的連續(xù)過渡區(qū)變化。平脊板外表面與第一凸緣外表面之間的連接可形成為平滑邊緣或兩個凸緣之間的連續(xù)過渡區(qū)。沿平脊板長度的半徑或曲率半徑可以是恒定的或者向葉根遞減/遞增。平脊板可在葉根附近遵循葉根的弧線。這允許更容易地從模具中取出外殼，并提供更簡單的形成外殼部件的層壓板的鋪疊成型。如果風力渦輪機扭向葉根，平脊板則隨著風力渦輪機葉片扭曲。
[0026]根據(jù)另一特定實施例，平脊板設置為具有背離前緣向外徑向彎曲外表面的凸緣。
[0027]這允許平脊板外表面與第一外殼部件外表面之間的連接形成具有圓形或平滑外形的外伸邊緣，這即在邊緣處提供一種更層流式的氣流。這還允許更容易地從模具中