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    重庆时时彩后三赚钱: 用于风能涡轮机的转子叶片.pdf

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    用于 风能 涡轮机 转子 叶片
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    摘要
    申请专利号:

    CN200610115032.1

    申请日:

    2006.08.17

    公开号:

    CN1916399A

    公开日:

    2007.02.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: F03D11/00(2006.01) 主分类号: F03D11/00
    申请人: 通用电气公司;
    发明人: L·邦尼特
    地址: 美国纽约州
    优先权: 2005.08.17 EP 05107564.6
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 温大鹏;杨松龄
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200610115032.1

    授权公告号:

    1916399B||||||

    法律状态公告日:

    2010.06.23|||2008.10.22|||2007.02.21

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种用于风能涡轮机的转子叶片包括限定连接到转子(10)的轮毂(12)上的根部(18)、尖端(20)、向前边缘(22)和向后边缘(24)的纵向壳体(16),壳体(16)具有翼梁(28),翼梁包括布置在壳体(16)的向前边缘和向后边缘(22、24)之间并且在壳体(16)的纵向上延伸的至少一个剪切幅板(34);布置在壳体(16)内并且具有包括梁(40)和位于梁(40)的一端处的质量元件(42)的摆动体(36)的振动缓冲器;梁(40)包括夹层结构,夹层结构包括至少三个层,三个层包括布置在弹性材料的外层(46)之间并与该外层连接的至少一个缓冲中间层(44);以及梁(40)以悬臂方式连接到至少一个剪切幅板(34)上,使得质量元件(42)靠近壳体(16)的尖端(20),并且梁(40)可以在朝着和离开壳体(16)的向前边缘和向后边缘(22、24)的方向(38)上摆动。

    权利要求书

    1: 一种用于风能涡轮机的转子叶片,该转子叶片包括: 限定连接到转子(10)的轮毂(12)上的根部(18)、尖端(20)、 向前边缘(22)和向后边缘(24)的纵向壳体(16),壳体(16)具有 翼梁(28),翼梁包括布置在壳体(16)的向前边缘和向后边缘(22、 24)之间并且在壳体(16)的纵向上延伸的至少一个剪切幅板(34); 布置在壳体(16)内并且具有包括梁(40)和位于梁(40)的一 端处的质量元件(42)的摆动体(36)的振动缓冲器; 梁(40)包括夹层结构,夹层结构包括至少三个层,三个层包括 布置在弹性材料的外层(46)之间并与该外层连接的至少一个缓冲中 间层(44);以及 梁(40)以悬臂方式连接到至少一个剪切幅板(34)上,使得质 量元件(42)靠近壳体(16)的尖端(20),并且梁(40)可以在壳体 (16)的向前边缘和向后边缘(22、24)之间摆动。
    2: 如权利要求1所述的转子叶片,其特征在于,夹层悬臂梁(40) 的至少一个中间层(44)包括粘弹性、弹性体或摩擦材料。
    3: 如权利要求1或2所述的转子叶片,其特征在于,夹层悬臂梁 (40)的外层(46)包括金属,特别是包括钢。
    4: 如权利要求1-3任一项所述的转子叶片,其特征在于,夹层悬 臂梁(40)紧固在壳体(16)的翼梁(28)的至少一个剪切幅板(34) 上。
    5: 如权利要求4所述的转子叶片,其特征在于,夹层悬臂梁(40) 通过延伸通过壳体(16)的翼梁(28)的至少一个剪切幅板(34)并 穿过梁(40)的螺栓(48)紧固在至少一个剪切幅板(34)上。
    6: 如权利要求4所述的转子叶片,其特征在于,夹层悬臂梁(40) 通过结合层压和延伸通过壳体(16)的翼梁(28)的至少一个剪切幅 板(34)并穿过梁(40)的紧固装置(48)层压和粘接到至少一个剪 切幅板(34)上。
    7: 如权利要求1-6任一项所述的转子叶片,其特征在于,还包括 突起止挡(50),止挡布置在壳体(16)内,以便缓冲摆动体(38)的 质量元件(42)与壳体(16)的可能接触。

    说明书


    用于风能涡轮机的转子叶片

        【技术领域】

        本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片的被动结构缓冲系统,特别是涉及一种用于风能涡轮机的转子叶片,转子叶片包括用于至少缓冲风力涡轮机叶片的第一边缘方向结构弯曲模态的缓冲系统。

        背景技术

        风能涡轮机的转子叶片受到多种边缘方向的结构弯曲模态,指的是转子叶片在转动平面内摆动。在这些弯曲模态中,第一边缘方向结构弯曲模态通常只具有由典型叶片构造造成的不良的结构缓冲效果(只有大约1%)。第一边缘方向结构弯曲模态通常具有从1-5Hz的频率,并且可以容易通过风的紊流激励。第一边缘方向结构弯曲模态可对于风能涡轮机的驱动轴的所有部件产生动态负载,例如高共振频率下的高叶片根部栓接动态负载,以及可能对于主轴承和底板产生高动态负载,产生另外的疲劳。

        基本上公知的是通过叶片尖端处的运动质量来提供第一边缘方向弯曲模态的结构缓冲。US-B-6626642提出通过特定损耗轴承在连接到叶片壳体上的铰接轴上提供摆动质量。WO-A-95/21327提供一种布置在转子叶片壳体尖端部分内的典型质量弹簧缓冲器。

        公知的缓冲系统结构复杂,并且难以结合到转子叶片的内部构造中。因此,需要一种缓冲系统,该缓冲系统容易制造和安装,提供刚性,并且不失效,因此基本上不需要维护。

        【发明内容】

        按照本发明,以上列举的问题通过用于风能涡轮机的转子叶片来解决,该转子叶片包括:

        限定连接到转子轮毂上的根部、尖端、向前边缘和向后边缘的纵向壳体,壳体具有翼梁,翼梁包括布置在壳体的向前边缘和向后边缘之间并且在壳体的纵向上延伸的至少一个剪切幅板;

        布置在壳体内并且具有包括梁和位于梁的一端处的质量元件的摆动体的振动缓冲器;

        梁包括夹层结构,夹层结构包括至少三个层,层包括布置在弹性材料的外层之间并与该外层连接的至少一个缓冲中间层;以及

        梁以悬臂方式连接到至少一个剪切幅板上,使得质量元件靠近壳体的尖端,并且梁可以在壳体的向前边缘和向后边缘之间摆动。

        本发明提供一种风能涡轮机叶片的被动结构缓冲系统,该系统包括以悬臂方式连接到转子叶片的内部构造上的夹层梁,使得梁弯曲,同时朝着和离开叶片的向前和向后边缘摆动。夹层悬臂梁包括不同材料的至少三个层,外层(上部和下部)是弹性的,而中间层包括缓冲材料,例如粘弹性、弹性体和摩擦材料。悬臂梁可包括布置在弹性层之间的多个缓冲层,同时另外的弹性和缓冲层可布置在所述层配置的外侧?;谎灾?,夹层悬臂梁包括相互层压的多个弹性和缓冲层。

        特别是,层压的夹层悬臂梁包括通过上部和下部钢层或另一弹性金属层包围的粘弹性或弹性体缓冲层。除了弹性体或粘弹性缓冲层之外,通过相互接触的夹层悬臂梁的两个材料层的介面的接触表面加工,缓冲层可包括产生摩擦的材料,例如缠绕纤维或例如由金属或塑料制成的网格线材,以便增加摩擦。按照本发明的弹性夹层悬臂梁的缓冲作用来自于梁弯曲时缓冲层中剪切缓冲损耗的产生。因此,造成剪切损耗的每个缓冲材料可用作悬臂梁的一个或多个缓冲层。

        按照本发明,夹层悬臂梁用作包括梁和位于梁的一端处的质量元件的摆动体。注意到质量元件不必须是位于梁的一端上的分开元件。虽然为了将另外的质量添加在梁上而连接到或结合到梁端部内或安装在该端部内的另外的质量元件是优选的,所述梁的端部可以认为是质量元件。夹层悬臂梁在转子叶片的转动平面内摆动。由于其夹层结构,梁不可能在垂直于其优选弯曲方向的方向上摆动或弯曲。因此,按照本发明的夹层悬臂梁对于边缘方向的摆动十分敏感,同时防止侧面方向(flapwise)的摆动,这在操作过程中总体稳定了转子。

        在本发明的另一方面中,叶片包括布置成缓冲夹层悬臂梁的运动端部与叶片的可能接触的内部突起止挡,以便限制夹层悬臂梁质量在叶片空腔内的移动。

        如上所述,夹层悬臂梁机械连接到叶片的内部强化结构上。这种强化结构包括翼梁,翼梁包括翼梁盖板以及连接翼梁盖板的至少一个剪切幅板。夹层悬臂梁可最好通过延伸通过至少一个剪切幅板和夹层悬臂梁螺栓和/或层压和粘接直接紧固在至少一个剪切幅板上。至少一个剪切幅板可在面向夹层悬臂梁的端部处通过夹层悬臂梁的最外部层包围。但是夹层悬臂梁也可以只在至少一个剪切幅板的一侧处连接。

        按照本发明,提供一种具有被动结构缓冲系统的转子叶片,该缓冲系统形成为由固定在叶片剪切幅板上的悬臂梁制成的摆动体。摆动体针对叶片的第一弯曲模态中出现的悬臂梁的共振来设置。悬臂梁设置成层压夹层结构,特别是不考虑用于单个层的材料的层压钢/弹性体/钢的夹层结构可具有许多重叠层。在层压夹层悬臂梁弯曲时出现的缓冲在缓冲材料层的限制剪切弹性体内产生剪切缓冲损耗。本发明的缓冲系统的主要优点在于附加的缓冲可以高达至少第一边缘方向叶片结构模式的原始叶片缓冲的10倍,其中附加质量非常低(通常小于1%)、机械结构整体结合、容易制造和安装、可以升级现有叶片、构造牢固、基本上不容易失效并且大致没有维护。

        【附图说明】

        参考附图,将更加详细地描述本发明,附图中:

        图1表示三个叶片的风能涡轮机转子的实例,其中夹层悬臂梁位于每个叶片中,并且连接到其至少一个各自剪切幅板上;

        图2表示沿着图1的线II-II截取的转子叶片之一的截面图;

        图3以较大比例表示穿过转子叶片的尖端部分的水平截面图;以及

        图4表示沿着图3的IV-IV线截取的穿过夹层悬臂梁的截面图。

        【具体实施方式】

        图1表示用于风能涡轮机的转子10的前视图,转子10包括轮毂12以及从轮毂12径向延伸的三个转子叶片14。每个转子叶片14包括限定限制转子叶片14的纵向尺寸的根部18和尖端20的壳体16(同样见图2)。每个转子叶片14的壳体16还相对于转子10的转动方向(见图1的箭头26)限定导前或向前边缘22和拖尾或向后边缘24。每个转子叶片14的壳体16的构造还包括具有布置在壳体16内的两个翼梁盖板30、32的翼梁28以及在壳体16内延伸并连接翼梁盖板30、32的至少一个剪切幅板34??翘?6及其翼梁28的单个部分包括制造转子叶片的领域中普通技术人员基本上公知的夹层和层压结构。

        如图1和2以及图3所示,在每个转子叶片14的至少一个剪切幅板34的径向外部端处连接用作在一定程度上缓冲和中和第一边缘方向叶片弯曲模态的配重的摆动体36。这种弯曲模态造成每个转子叶片14在图1箭头38所示的转动平面内摆动。

        按照本发明的优选实施例,每个转子叶片14中的摆动体36包括夹层悬臂梁40,其中附加质量元件42连接到梁40的端部之一上。夹层悬臂梁40紧固在剪切幅板34上,使得质量元件42靠近叶片42的尖端20。在此实施例中悬臂梁40包括层压的钢/弹性体/钢的夹层结构,该结构包括弹性体或粘弹性缓冲材料的中间层44以及由金属制成的两个外层46。本领域普通技术人员将理解到对于夹层悬臂梁的单个层来说可以使用缓冲和弹性材料的其它组合。

        从图3进一步看出,在此实施例中,位于连接到剪切幅板34上的梁40的端部处的外部钢层46伸出超过中间层44,以便包围其相对侧上的剪切幅板34。在梁40和剪切幅板34的这个部分内,紧固螺栓48延伸通过剪切幅板34和外层46,由此紧固梁40和/或通过简便的方式在剪切幅板34内层压到叶片14的内部强化构造上。

        在摆动体36的质量元件42的摆动路径的延伸部内布置突起止挡50,止挡分别在向前和向后边缘22、24处位于壳体的内侧。这些突起止挡50防止转子叶片在例如图1和3所示的叶片操作取向上受到增加的加速时出现的摆动体36的过度摆动的情况下造成的转子叶片14的损坏。

        虽然参考特定描述的实施例说明和描述了本发明,不打算将本发明局限于这些示例性实施例中。本领域普通技术人员将理解到可以进行多种变型和改型,而不偏离随后权利要求限定的本发明的真实范围。因此打算将落入所附权利要求及其等同概念内的所用这些变型和改型包括在本发明内?!  ∧谌堇醋宰ɡ鴚ww.www.4mum.com.cn转载请标明出处

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