用于轮机的叶片

申请号 CN200810088112.1 申请日 2008-02-09 公开(公告)号 CN101265874A 公开(公告)日 2008-09-17
申请人 株式会社原弘产; 发明人 G·德维尔德;
摘要 本 发明 涉及一种由增强合成材料制成的用于 风 轮机的 叶片 ,该叶片包括叶根,所述叶根具有将叶片连接到风轮机的 轮毂 上的安装面。叶片和叶根是空心的,并且叶根形成为管状,并具有包含增强 纤维 的壁、穿过该壁的径向孔以及用于 螺栓 的轴向孔,其中圆柱形插入物能够插入到径向孔中,所述轴向孔从径向孔延伸到所述安装面。圆柱形插入物能够连接到螺栓以将所述安装面拉到所述轮毂上。根据本发明,增强纤维是 碳 纤维或具有相似强度的其他纤维,并且径向孔依次设置成与轮毂相隔不同的距离。
权利要求

1.一种由增强合成材料制成的用于轮机的叶片(6),所述叶片包括 叶根(14),所述叶根具有将叶片连接到风轮机的轮毂(8)上的安装面(15), 所述叶片和叶根是空心的,并且叶根形成为管状,并具有包含增强纤维(22) 的壁、穿过该壁的径向孔(11,12)以及用于螺栓(16,21)的轴向孔,其中圆柱 形插入物(18,19)能够插入到所述径向孔中,所述轴向孔从径向孔延伸到 所述安装面,并且所述圆柱形插入物能够与螺栓相连以将所述安装面拉 紧到所述轮毂上,
其特征在于,所述增强纤维(22)是纤维或具有相似强度的其他纤维, 并且所述径向孔(11,12)依次设置成与所述轮毂相隔不同的距离。
2.根据权利要求1所述的叶片,其特征在于,所述径向孔(11,12)的中 心线处于两个平面(17,20)上。
3.根据权利要求2所述的叶片,其特征在于,所述两个平面之间的 距离(a)为径向孔(11,12)的直径的至少两倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的叶片,其特征在于,靠近轮毂 的第一径向孔(11)的直径小于远离轮毂的第二径向孔(12)的直径。
5.根据前述权利要求中任一项所述的叶片,其特征在于,所述径向 孔(11,12)在周向上具有固定的节距(P)。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用于轮机的叶片

背景技术

上述叶片是公知的。为了提高叶根的合成材料的强度,可以使用玻 璃纤维。由于纤维及合成材料存在承受压的极限,并由于作用在与轮 毂相连的叶根上的高负荷,叶根需要具有相当大的厚度。

发明内容

为了改进这一点,提供了一种由增强合成材料制成的用于风轮机的叶 片。该叶片包括叶根,叶根具有将叶片连接到风轮机的轮毂上的安装面。 叶片和叶根是空心的,并且叶根形成为管状,并具有包含增强纤维的壁、 穿过该壁的径向孔以及用于螺栓的轴向孔。其中,圆柱形插入物能够插 入到径向孔中,而轴向孔从径向孔延伸到安装面,并且圆柱形插入物能 够与螺栓相连以将安装面拉紧到轮毂上。其特征在于,增强纤维是纤 维或具有相似强度的其他纤维,并且径向孔依次设置成与轮毂相隔不同 的距离。
通过在叶根中使用更高强度的纤维、如碳纤维或具有相似强度的纤 维材料,可以减小叶根壁的厚度。然而,当减小叶根壁部的厚度时,为 了将载荷适当地传递到轮毂上,需要设置更多个径向孔,并且在径向孔 之间需要为合成材料和纤维留出足够的空间。这就带来了附加技术特征: 通过将径向孔依次设置成与轮毂相隔不同的距离,从而能得到上述空间。
根据一个具体实施例,径向孔的中心线处于两个平面上。这样,螺栓依 次具有相同的长度和弹性特性,这使对螺栓预加应力更加容易。
根据一个具体实施例,上述两个平面之间的距离为径向孔的直径的至少 两倍。这就使得有足够的空间使得与合成材料之间能够适当地传递载荷。
根据一个具体实施例,靠近轮毂的第一径向孔的直径小于远离轮毂的 第二径向孔的直径。这就使得能够对叶根处的纤维施加或多或少的恒定预 应力。
根据一个具体实施例,径向孔在周向上具有固定的节距。这使得轮毂上 的载荷分布更加平均。
附图说明
下面将借助一个具体实施例并参考附图来说明本发明。在图中:
图1显示了转子安装在塔架上的风轮机的侧视图;
图2显示了图1所示风轮机的转子的主视图;
图3显示了图1所示转子的叶片的侧视图;
图4显示了图3所示叶片的根部的截面图;
图5显示了图3所示转子的叶片的侧视图,同时以放大图A显示了 具有孔的安装面;
图6显示了与将图3所示叶片与叶片轴承相连的安装面垂直的截面 图;和
图7显示了与图6中的截面垂直的圆柱面的截面图,同时以放大图B 显示了纤维的不同层的方向。

具体实施方式

图1显示了塔架1,其上安装有能够旋转以使转子R朝着风向的外 罩2。转子R通过主轴承5连接到外罩2上。转子R包括轮毂8,其通过 叶片轴承9与叶片6相连,使得叶片可以围绕叶片旋转轴线10旋转。轮 毂8在前端处被盖7盖住。转子R驱动发电机4以进行发电。图2显示 了带有叶片6的转子R的轮毂8的主视图。
在所示实施例中,叶片6经由叶片轴承9与轮毂8相连。本领域的 技术人员能够理解,叶片6与轮毂8之间的连接方式可以采其他方式, 例如叶片不经过叶片轴承而直接连接到轮毂上,或者是叶片通过具有空 气动力学轮廓的固定管而与轮毂相连。
图3显示了具有叶根14的叶片6的侧视图。叶片6由增强合成材料 制成,例如使用由碳纤维22增强的聚酯(见图6和7)。除了碳纤维以外, 也可以采用其他类型的具有相似强度的纤维。图4显示了具有安装面15 的叶根14,该安装面15压在叶片轴承9上。叶根14具有中心线处于第 一安装孔平面17上的第一安装孔11,以及中心线处于第二安装孔平面 20上的第二安装孔12。这些中心线径向地指向叶片旋转轴线10。在所示 实施例中,第一安装孔平面17和第二安装孔平面20之间相隔一定的距 离a且平行,所述距离a大于第一安装孔11和/或第二安装孔12的直径, 但是也可选择为其他的距离。图5中的放大图A示出了安装面15的侧视 图和叶片6的内、外轮廓。
图6和图7详细地显示了叶根14如何由第一螺栓16和第二螺栓21 而被拉紧到叶片轴承9上。第一螺栓16旋入到安装在第一安装孔11中 的第一插入物18中。第二螺栓21旋入到安装在第二安装孔12中的第二 插入物19中。第一螺栓16和第二螺栓21具有互相平行的螺栓中心线23, 并在一个节圆上具有固定的节距P,并且或多或少地位于管形叶根14的 壁的中央。
为了将作用力从叶片6传递到第一螺栓16或第二螺栓21,设置了沿 着叶片6纵向伸展的碳纤维22以用与上述纵向十字交叉的碳纤维22,如 图7的放大图B所示。在叶根14的壁中,可以设置十层纵向延伸的碳纤 维22和十层与上述纵向十字交叉的碳纤维22。碳纤维22的强度使得插 入物和合成材料之间的接触区域形成了对力从叶片6传递到轮毂8的限 制。因此,安装孔11和12位于两个平面17和19上。为了使用于增强 合成材料的碳纤维22或者任意其他具有相似强度的纤维适当地布置,第 一安装孔11的直径应小于第二安装孔12的直径,例如,第一安装孔11 的直径是第二安装孔12的直径的60-70%。因此,第一螺栓16的直径也 是第二螺栓21的直径的60-70%。
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