用于风轮机的叶片 |
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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风轮机的叶片(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, |
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说明书全文 | 技术领域背景技术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。 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%。 |