風機的轉子葉片及相應製造方法
2023-07-18 19:08:36
專利名稱：風機的轉子葉片及相應製造方法
技術領域：
本發明大體上涉及風機，確切地說，涉及風機轉子葉片以及製造此類轉子葉片的方法。
背景技術：
風能被認為是目前可用的最清潔、最環保的能源之一，在這一方面，風機已獲得廣泛關注。現代風機通常包括塔筒、發電機、齒輪箱、機艙以及一片或多片轉子葉片。轉子葉片使用已知的翼原理捕獲風的動能並通過轉動能傳輸動能，以轉動將轉子葉片連接到齒輪箱的軸，或者，如果未使用齒輪箱，則轉動將轉子葉片直接連接到發電機的軸。之後，發電機將機械能轉化成電能，以輸送到公用設施電網中。在製造轉子葉片的過程中，通常必需使用一些專用工具和/或模具。例如，通常使用大型模具來形成傳統轉子葉片的葉片半部，這些大型模具是針對要生產的轉子葉片的特定尺寸和形狀而定製的。因此，必須針對要生產的每片轉子葉片的尺寸和形狀購買或製造新模具，這樣就大大增加了轉子葉片的生產成本。此外，形成轉子葉片的葉片半部的傳統方法通常包括使用鋪疊成型工藝，在此工藝中，需要將強化材料層手工放置在定製模具中。該過程非常費力，且大大增加了生產轉子葉片所需的時間。標題為「製造風機轉子葉片的方法(Methods of Manufacturing Rotor Bladesfor a Wind Turbine)」的第12/966,219號專利申請案(於2010年12月13日提交並轉讓給通用電氣公司(General Electric Company))中總體揭示了一種製造風機轉子葉片的改進方法，該方法能夠降低生產成本並提高葉片生產速度。具體而言，所述申請案中揭示的轉子葉片可通過提供由填充材料構成的葉片坯體進行製造。所述葉片坯體可經機械加工或以其它方式成形為轉子葉片的氣動形狀或外形。隨後，可將外表層塗覆在成形的葉片坯體的外圍，以形成轉子葉片的外表面，並為填充材料提供保護塗層。但是，儘管該專利申請案中描述的方法提供了重要優點，但該揭示內容中並未提供組裝在轉子葉片內以提供葉片硬度和/或強度的重要結構部件。因此，一種通過提供硬度和/或強度較高的轉子葉片來改進上述方法的轉子葉片製造方法將在此項技術中受到歡迎。
發明內容
以下說明書將部分闡明本發明的各方面和優點，或者，這些方面和優點可在說明書中顯而易見，或者可通過實踐本發明推導出。—方面，本發明揭示一種風機的轉子葉片。所述轉子葉片通常可包括至少部分從型芯材料形成的主體。所述主體通常可具有在前緣與後緣之間延伸的壓力側和吸入側。所述轉子葉片也可包括多個受剪構件和多個加強構件。所述受剪構件通常可在所述主體的所述壓力側與吸入側之間延伸，且可各自包括第一端和第二端。所述加強構件可環繞所述主體的所述壓力側和吸入側隔開，每個加強構件設在所述受剪構件中的一個受剪構件的第一端處或第二端處。此外，所述轉子葉片可包括環繞所述主體的外圍延伸的表層。另一方面，本發明揭示一種製造風機的轉子葉片的方法。所述方法通常可包括組裝葉片坯體，所述葉片坯體包括在一定體積的型芯材料內隔開的多個受剪構件；使所述葉片坯體成形以形成主體，所述主體具有在前緣與後緣之間延伸的壓力側和吸入側；將多個加強構件定位成環繞所述壓力側和吸入側，以使所述多個加強構件中的至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準；以及將表層定位成環繞所述主體的外圍。參考以下具體實施方式
和所附權利要求書可以更深入地理解本發明的這些和其它特徵、方面和優點。附圖併入本說明書中並構成本說明書的一部分，說明了本發明的各實施例，並與具體實施方式
一起解釋本發明的原理。
本說明書參考附圖，針對所屬領域的一般技術人員，完整且可實現地詳細揭示了本發明，包括其最佳模式，其中圖1所示為風機的一項實施例的透視圖；圖2所示為根據本發明各方面的轉子葉片的一項實施例的透視圖；圖3所示為沿著線3-3截得的圖2所示轉子葉片的截面圖；圖4所示為根據本發明各方面的轉子葉片製造方法的一項實施例的流程圖；圖5所示為適用於製造圖2和圖3所示轉子葉片的葉片坯體的一項實施例的截面圖；圖6所示為圖5所示葉片坯體的一項實施例在根據本發明各方面成形後的翼展方向截面圖；圖7所示為沿著線7-7截得的圖6所示成形葉片坯體的截面圖，尤其圖示了形成於轉子葉片主體的壓力側和吸入側周圍的通道的一項實施例；圖8所示為圖6和圖7所示的成形葉片坯體的局部透視圖，所述成形葉片坯體具有加強構件，所述加強構件安裝在形成於葉片主體的壓力側和吸入側周圍的通道中；圖9所示為適用於製造圖2和圖3所示轉子葉片的葉片坯體的另一項實施例的截面圖；圖10所示為根據本發明各方面的轉子葉片的另一項實施例的截面圖；圖11所示為根據本發明各方面的轉子葉片的進一步實施例的截面圖；圖12所示為根據本發明各方面的轉子葉片的又一項實施例的局部透視圖；以及圖13所示為根據本發明各方面的轉子葉片的更進一步實施例的局部透視圖。元件符號列表
參考標號部件參考標號部件
~12 mn
~1λHS16轉子葉片
權利要求
1.一種風機的轉子葉片，所述轉子葉片包括 至少部分從型芯材料形成的主體，所述主體具有在前緣與後緣之間延伸的壓力側和吸入側； 在所述壓力側與吸入側之間延伸的多個受剪構件，所述多個受剪構件中的每個受剪構件包括第一端和第二端； 環繞所述壓力側和吸入側隔開的多個加強構件，所述多個加強構件中的每個加強構件設於所述多個受剪構件中的一個受剪構件的所述第一端處或所述第二端處；以及 環繞所述主體的外圍延伸的表層。
2.根據權利要求1所述的轉子葉片，其中所述多個加強構件中的每個加強構件在鄰近所述表層的位置處在翼展向上沿所述主體延伸。
3.根據權利要求1所述的轉子葉片，其進一步包括設於所述前緣處或附近的第一邊緣加強構件，以及設於所述後緣處或附近的第二邊緣加強構件。
4.根據權利要求1所述的轉子葉片，其進一步包括至少一個輔助加強構件，其設於所述多個受剪構件中的每個受剪構件的所述第一端與所述第二端之間。
5.根據權利要求1所述的轉子葉片，其進一步包括橫向加強構件，其在所述主體內從大體鄰近所述前緣處延伸到大體鄰近所述後緣處。
6.根據權利要求1所述的轉子葉片，其進一步包括多個叉形構件，其在所述多個加強構件中的至少兩個相鄰加強構件之間延伸，所述多個叉形構件中的每個叉形構件設於所述表層附近。
7.根據權利要求6所述的轉子葉片，其中所述多個叉形構件中的每個叉形構件在所述至少兩個相鄰加強構件之間成對角延伸。
8.根據權利要求1所述的轉子葉片，其中所述多個受剪構件中的每個受剪構件包括多個支撐構件，其在所述多個加強構件中的相對的加強構件之間延伸。
9.根據權利要求8所述的轉子葉片，其中所述多個支撐構件中的每個支撐構件在所述相對的加強構件之間成對角延伸。
10.根據權利要求1所述的轉子葉片，其中所述型芯材料包括低密度材料。
11.根據權利要求1所述的轉子葉片，其中所述主體基本上從所述型芯材料形成。
12.一種製造風機的轉子葉片的方法，所述方法包括 組裝葉片坯體，所述葉片坯體包括在一定體積的型芯材料內隔開的多個受剪構件； 使所述葉片坯體成形以形成主體，所述主體具有在前緣與後緣之間延伸的壓力側和吸入側，所述多個受剪構件在所述壓力側與吸入側之間延伸； 將多個加強構件定位成環繞所述壓力側和吸入側，以使所述多個加強構件中的至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準；以及 將表層定位成環繞所述主體的外圍。
13.根據權利要求12所述的方法，其中將多個加強構件定位成環繞所述壓力側和吸入偵牝以使所述多個加強構件中的至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準包括在使所述葉片坯體成形以形成所述主體後，將所述至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述多個受剪構件中的每個受剪構件包括設於所述壓力側附近的第一端，以及設於所述吸入側附近的第二端，其中使所述葉片坯體成形以形成主體，所述主體具有在前緣與後緣之間延伸的壓力側和吸入側，包括，使所述葉片坯體成形以在所述多個受剪構件中的每個受剪構件的所述第一端處和所述第二端處形成通道。
15.根據權利要求14所述的方法，其中在使所述葉片坯體成形以形成所述主體後將至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準包括將加強構件定位於每個通道內。
16.根據權利要求12所述的方法，其中將多個加強構件定位成環繞所述壓力側和吸入偵牝以使所述多個加強構件中的至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準包括在使所述葉片坯體成形以形成所述主體之前，將所述至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準。
17.根據權利要求16所述的方法，其中組裝葉片坯體，所述葉片坯體包括在一定體積的型芯材料內隔開的多個受剪構件，包括，將所述多個受剪構件中的每個受剪構件和所述至少兩個加強構件組裝在多個型芯材料段之間以形成所述葉片坯體。
18.根據權利要求12所述的方法，其進一步包括 將第一邊緣加強構件定位於所述前緣處或附近；以及 將第二邊緣加強構件定位於所述後緣處或附近。
19.根據權利要求12所述的方法，其進一步包括將多個叉形構件定位於所述多個加強構件中的相鄰加強構件之間。
20.根據權利要求12所述的方法，其中將多個加強構件定位成環繞所述壓力側和吸入偵牝以使所述多個加強構件中的至少兩個加強構件與所述多個受剪構件中的每個受剪構件對準包括 將加強構件定位於所述多個受剪構件中的每個受剪構件的第一端處和第二端處；以及 將輔助加強構件定位於所述第一端與所述第二端之間的位置處。
全文摘要
本發明涉及並揭示一種風機的轉子葉片。所述轉子葉片通常可包括至少部分從型芯材料形成的主體。所述主體通常可具有在前緣與後緣之間延伸的壓力側和吸入側。所述轉子葉片也可包括多個受剪構件和多個加強構件。所述受剪構件通常可在所述主體的所述壓力側與吸入側之間延伸，且可各自包括第一端和第二端。所述加強構件可環繞所述主體的所述壓力側和吸入側隔開，每個加強構件設在所述受剪構件中的一個受剪構件的所述第一端處或所述第二端處。此外，所述轉子葉片可包括環繞所述主體的外圍延伸的表層。
文檔編號B29D99/00GK102996327SQ20121033030
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月7日 優先權日2011年9月9日
發明者E.L.貝爾, B.S.蓋伯, A.W.沃斯勒 申請人:通用電氣公司