CN102297096A - 风力涡轮机叶片的根端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力涡轮机的叶片的根端及包含这种根端的风力涡轮机叶片。所述根端包含至少两个区段。所述区段包含用于它们的连接以构成所述根端的装置。所述区段包含第一区段部分，所述第一区段部分被制备成用于与所述叶片的纤维增强部件连接。所述区段包含第二区段部分，所述第二区段部分被制备成用于与风力涡轮机的毂连接或被制备成用于与风力涡轮机的俯仰部件连接。
Description
技术领域
本发明涉及风力涡轮机的叶片的根端和包含这种根端的风力涡轮机叶片。
背景技术
有许多不同的用于制造风力涡轮机的叶片的方法。
在核心或心轴周围卷绕粗纺带或粗纺束以构成风力涡轮机的叶片是已知的。
通过两个预生产的相连接的半壳生产叶片也是已知的。该半壳被沿着它们各自的前缘和后缘结合（粘合）在一起。该半壳被成型为使得在制造的叶片内因其构成共用腔。该腔在内部可被用于支撑梁或其类似物。梁可为U型或I型并且被用于通过专门的接触表面连接半壳。这种叶片生产方法由于所需的胶水导致笨重的叶片。
用于制造风力涡轮机的叶片的优选方法由文献EP 1 310 351 A1公开。叶片通过封闭的模具系统被制造。叶片被构建成像如下所述的夹层结构。
第一模具被用来支撑许多堆叠的层。该层被放在第一模具之上并且在彼此之上，以便构建叶片的三维形状。
叶片内的腔可通过使用例如充满空气的气球制备。气球被各层包围，从而有助于叶片的三维形状。
甚至可以的是，为了加固的目的，把预制作的部件例如沿着前缘和/或后缘定位在叶片结构内。
第二模具和第一模具连接，从而获得封闭的模具系统。封闭的模具系统包围整个叶片结构。
空气被排出封闭的模具系统，而树脂被注入到封闭的模具系统。树脂固化且叶片几乎完成。
现在使用的气球可被从叶片移出，从而在叶片内留下相应的腔。
这种叶片生产过程也被称为“真空辅助树脂转移模制，VARTM”过程。
由于堆叠的层，可在叶片部件之间和在叶片部件内出现皱纹。如果纤维垫被布置在彼此之上或如果纤维垫被定位在刚性的部件附近，则通常可能出现皱纹。
文献EP 1 109 657 A1描述了用于生产封闭的合成结构的方法。纤维增强材料放置在模芯周围以及模具系统内。模芯充满用于其成型的材料。在固化过程后，填充材料被移出核芯，并且整个模芯甚至被从模具系统移出。
已知的是，直接或通过俯仰（pitch）系统的部件与风力涡轮机的毂连接的叶片的根端区段必须非常坚固，以便克服所有施加在叶片上的力。根端还必须被设计成叶片到毂的刚性界面。
叶片的根端必须厚且重，从而许多层和复合材料需要被布置在其中。
叶片的根端典型地为具有一米到五米直径的圆形。
由于该尺寸，难以制造具有相同厚度和没有皱纹的根端。
另外，控制和处理根端的铸造过程非常困难。由于其厚度和由于在其中使用的数量庞大的层，根端内的树脂注入和分布非常困难。
根端的厚且重的结构将容纳巨大的和高浓度的树脂。从而，当树脂固化时根端将变得非常热。这可在这种关键的叶片区域中产生不牢固的结构。
发明内容
鉴于以上提到的问题，因此，本发明的目标为提供改进的叶片根端并提供改进的叶片。
该目标通过权利要求1所述的特征和通过权利要求11所述的特征实现。
本发明的优选实施例是各从属权利要求的主题。
根据本发明，提供叶片的根端，而该根端包含至少两个区段。
当叶片被制造时，所述区段优选地被分离地生产并在随后连接。
所述区段被设计、布置和连接为使其被成形为合适的根端部分。该根端部分能够克服可能施加在包含分段根端的叶片上的所有的力。
所述根端区段优选地为预铸部件。其优选地通过使用封闭的模具系统的VARTM过程制造。
优选地，整个根端显示出圆形直径，从而每个根端区段被成形为类似圆弧。
优选地，所述根端被分成六个区段。
相邻区段优选地被彼此固定以构成整个根端。
该固定可包含螺钉连接或暗销连接接或类似连接。许多分配在相邻区段的表面的孔可被用于所用的连接。
优选地，每个单个的根端区段显示出许多整体式树脂通道。这些通道被用于分配特定量的树脂，以连接所述根端区段和其他使用的叶片部件。从而，与上述现有技术相比，在所述根端内需要并且放置较少量的树脂。
优选地，每个根端区段包含第一区段部分，其被设计和开发用于与其他使用的叶片部件连接。
优选地，该第一区段被成形为像楔形物一样。从而获得叶片部件（如纤维垫）与所述根端区段的平滑连接或过渡，同时叶片结构内的皱纹被避免。
优选地，每个根端区段包含第二区段部分，其被设计和开发用于整个根端与毂的连接或用于整个根端与位于毂旁的俯仰部件的连接。
优选地，所述根端的区段定位在如在本申请前言中所述的模具上。在存放工作期间，纤维增强材料被放置在根端区段周围，从而，根端区段是需要被制造的叶片的整体部分。
从而，所述根端的区段变成叶片的完全整体部分，尤其是当众所周知的VARTM过程被应用于封闭的模具系统来加工叶片时。
由于本发明，在使用的叶片生产过程里排列和调整各区段非常容易。
如果使用VARTM过程，则封闭的模具系统的公差可被非常容易地调整和平衡。
本发明允许分开和并行地存放叶片的两个半部。每个半部包含至少一个预铸的根端区段。从而，叶片的两个半部被并行地构成，结果是减少需要的工作时间量。
这些两个半部可被集合起来并放在如上所述的第一模具上，而固定装置和/或传送装置可被用于叶片的两个半部分定位。第二模具被用于获得封闭的模具系统，其包围或合并整个叶片。最后，在众所周知的“单发（single shot）”铸造过程中，VARTM过程可被应用于叶片的连接的半部以便将其完成。
还可能的是，在每个半部里使用至少一个预铸的根端区段，通过VARTM过程制造叶片的两个半部。最后，叶片的两个半部可通过胶水或类似物而连接。从而，相对于现有技术，生产过程被加速。
附图说明
本发明通过附图被更详细地示出。
附图仅仅示出了优选的配置，并不限制本发明的范围。
图1示出了根据本发明的优选根端区段。
图2示出了用于制造所发明的根端区段的第一模具结构，并且
图3示出了用于制造所发明的另一根端区段的第二模具结构。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的优选根端区段S。
该区段S被成型和制备，以便和五个其他的区段构成圆形的根端区段。如果所有六个根端区段S被连接，则完成圆形的根端区段。
区段S示出了大量树脂通道RC。树脂通道RC允许树脂在区段S内和沿其表面的规定分布。
这些树脂通道RC被用来分布特定量的树脂，从而将根端区段S和其他所用的叶片部件连接。从而，与上述现有技术相比，在根端内需要和放置较少量的树脂。
当叶片例如通过VARTM过程而被制造时，树脂通道能够容易控制树脂注入。
由于所需树脂的量减少，当叶片被制造时，根端旁边固化温度是均衡的。
优选地，叶片通过VARTM过程被制造，从而，区段S和纤维垫及其他叶片部件一起被放置在模具上（图中未示出）。纤维垫被放置为与区段S的至少一部分重叠，从而，纤维垫被用来连接区段S和其他叶片部件。
区段S示出了第一区段部分SSB，其被设计和开发用于连接区段S和其他叶片部件——像使用的纤维垫一样。
优选地，这种第一区段部分SSB被形成像楔形。从而获得纤维垫和根端区段S的平滑连接或过渡。由于这种平滑过渡，避免了在叶片结构内的皱纹。
这种楔形提供了从根端部分到叶片结构其余部分的逐渐过渡带。
优选地，区段S包含第二区段部分SSH。该部分SSH被设计和开发用于整个叶片通过其根端和风力涡轮机毂连接或用于整个叶片通过其根端和俯仰部件连接，该俯仰部件例如位于毂旁。
SSH到毂的这种界面包含许多圆周连接孔，其准备用于例如与毂的法兰连接或与专门的俯仰部件的法兰连接。
为了固定区段S和其他邻近的区段，在区段S表面内制备了许多孔H。该孔是螺栓连接或暗销连接或类似连接的一部分。
图1所示的区段S覆盖整个根端部分的60°圆弧，从而需要六个区段S来构成整个根端。
图2示出了用于生产所发明的根端区段的第一模具结构MS180。
模具结构MS180被设计并用来将根端区段生产或制造成预铸部件。
这种预铸部件将覆盖真个根端部分的180°圆弧，从而需要两个区段来构成整个根端。
在VARTM过程中，模具结构MS180优选地用于制造区段。从而，许多纤维垫FML作为层被放置在模具结构MS180之上。从而，模具结构MS180被用作下层第一模具，其支撑所有需要的区段部件（例如纤维垫）。
另一个适当的模具稍后被用来实现用于如在该申请前言中所述VARTM过程的封闭模具系统。
图3示出了用于生产所发明的另一根端区段的第二模具结构MS60。
模具结构MS60被设计并用来将根端区段生产或制造成预铸部件。
这种预铸部件将覆盖整个根端部分的60°圆弧，从而需要六个区段来构成整个根端。
在VARTM过程中，模具结构MS60优选地用于制造区段。从而，许多纤维垫FML作为层被放置在模具结构MS60之上。从而，模具结构MS60被用作下层第一模具，其支撑所有需要的区段部件（例如纤维垫）。
另一个适当的模具稍后被用来实现用于如在该申请前言中所述VARTM过程的封闭模具系统。
和模具MS180相比，在该模具MS60里存放纤维垫FML非常容易。
模具MS60中的布置工作不及模具MS180中的单调乏味。
在MS180内，因为纤维垫FML往往像窗帘一样悬挂，因而更难以获得相同的厚度和避免皱纹。纤维垫FML可能不能精确遵循内模MS180的形状，因而可能在铸造部件中形成袋部和富含树脂的区域。
从而，与通过模具MS180制造的区段相比，通过模具MS60制造的区段的质量得到改进。
应当注意的是，至少有另外一种方法来制造用于叶片（图中未示出）的根端部分的区段。
例如，整体式根端可被如此生产：纤维被转绕在圆柱或在另一成型表面周围。根端部分被铸造以获得牢固的根端部分。根端现在被切割成为许多根端区段（例如成为二、四或六个区段）。从而，通过这种方法，生产时间被相当大地减少，同时消除了皱纹。
Claims (11)
1. 一种风力涡轮机的叶片的根端，
其中所述根端包含至少两个区段，
其中所述区段包含用于其连接以构成所述根端的装置，
其中所述区段包含第一区段部分，该第一区段部分被制备成用于与所述叶片的纤维增强部件连接，
其中所述区段包含第二区段部分，该第二区段部分被制备成用于与风力涡轮机的毂连接或被制备成用于与风力涡轮机的俯仰部件连接。
2. 根据权利要求1所述的根端，其中所述区段为预铸部件。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的根端，其中所述根端的连接区段显示出圆形直径。
4. 根据权利要求1所述的根端，其中所述根端包含六个区段或四个区段或两个区段。
5. 根据权利要求1所述的根端，其中相邻区段通过螺栓连接或通过暗销接连接。
6. 根据权利要求5所述的根端，其中所述区段包含用于连接所述区段的孔。
7. 根据权利要求1所述的根端，其中所述区段包含多个树脂通道，该树脂通道为所述区段的整体部分。
8. 根据权利要求1所述的根端，其中所述第一区段部分被成形为像楔形物一样，以便在所述叶片的纤维增强部件与所述区段之间获得平滑过渡带。
9. 根据权利要求1所述的根端，其中所述根端的所述区段被定位在模具上，该模具被用来支撑适于应用的VARTM过程的所述区段和其他叶片部件，以便制造风力涡轮机叶片。
10. 根据权利要求9所述的根端，其中所述纤维增强材料被布置和/或放置在所述区段周围，从而所述区段是所述叶片的整体部分。
11. 一种风力涡轮机的叶片，其中所述叶片包含根据权利要求1－10中任一项所述的分段式根端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111228 |