CN106457614A - 风力涡轮机叶片制造系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于风力涡轮机叶片（10）的制造的系统和设备，其中叶片的一些部分、优选地是叶片半壳（102）在转移至模制后操作站之前在适当的模具（92）中形成，在模制后操作站中能够执行模制后操作。叶片壳体在模具中形成为具有一体的凸缘（106），所述一体的凸缘（106）有助于后续的制造操作期间叶片壳体（102）的便利的操作。本发明还描述了接纳风力涡轮机叶片壳体（102）的模制后操作站的叶片支架（80），其中举升千斤顶设备（88）能够位于叶片支架结构内，用于向接纳在支架中的叶片壳体（102）的表面施加举升力，从而有助于接近叶片壳体（102）的表面的所有部分。

Description

风力涡轮机叶片制造系统和方法
技术领域
本发明涉及用于风力涡轮机叶片的制造的系统和方法。
背景技术
在国际专利申请公开No. WO2013/113813A1中描述了一种新的风力涡轮机叶片制造方法。叶片半壳通过纤维材料和可固化树脂在相对简单的优选固定的叶片壳体模具中的层积而形成。树脂发生固化以形成叶片半壳，叶片半壳然后从叶片模具转移至包括开放框架式（open-framed）叶片壳体支架的模制后操作站（post-moulding station）。叶片半壳能够通过沿着叶片支架的长度设置的真空吸杯的使用而保持在叶片支架中。能够在叶片支架中的叶片壳体上实施各种不同的模制后操作，例如施用粘结剂、研磨、喷涂、机加工等。通过将具有第一半壳的第一叶片支架转动到具有第二半壳的第二叶片支架的上方，一对叶片半壳能够在模制后操作站闭合以形成完成的风力涡轮机叶片。
这种系统的优点在于，减小了叶片模具的占用时间，这是因为一旦固化操作完成，固化的叶片壳体便被转移到模制后支架以进行进一步的处理。因此，能够减小多组风力涡轮机叶片的生产的周期时间，其中诸如设备、制造团队等资源得到了更高效的利用。
然而，这种制造系统在叶片半壳及完成的叶片的处理方面提出了挑战。本发明的目的是提供一种与现有技术相比具有改进的处理系统的制造系统和方法。
美国专利No. 3,713,753公开了一种制造直升机叶片的方法。该方法涉及形成围封翼梁的硬化壳体。该硬化壳体包括两个壳体部分，这两个壳体部分在模具中制造，使得边缘延伸超出模具。在直升机叶片已经硬化之后，边缘被修剪掉。
发明内容
因此，提供了一种用于制造风力涡轮机叶片的方法，该方法包括下述步骤：
在叶片模具中模制至少一个风力涡轮机叶片壳体；以及
将所述叶片壳体转移到用于模制后操作的叶片支架，包括将所述至少一个风力涡轮机叶片壳体与第二风力涡轮机叶片壳体结合以形成风力涡轮机叶片的至少一部分；
其中所述模制的步骤包括将一体的凸缘形成为所述叶片壳体的一部分，并且其中所述凸缘用于所述叶片壳体的后续处理。
通过将凸缘形成为叶片壳体的一部分，风力涡轮机叶片部件形成有一体的处理元件，这允许在制造期间容易地移动和操纵叶片壳体。将理解的是，风力涡轮机叶片壳体可以包括风力涡轮机叶片的半壳的至少一部分。将理解的是，在叶片壳体处理步骤基本完成之后，例如在将叶片壳体转移至叶片支架的步骤之后和/或在通过至少两个叶片壳体的结合而形成风力涡轮机叶片之后，所述凸缘能够从风力涡轮机叶片壳体移除。
在一个方面，所述凸缘包括引导凸缘，并且其中，将所述叶片壳体转移至所述叶片支架的步骤包括使所述引导凸缘与设置在所述叶片支架上的相应的标记物对准。
在叶片壳体上的一体的引导凸缘的使用提供了一致而精确的对准标记物，这些标记物能够在一系列的叶片壳体的制造期间容易地复制。因此，能够确保在制造期间将发生叶片壳体在叶片支架中的精确布置，这能够提供叶片壳体的精确加工和/或一对叶片壳体的闭合以形成风力涡轮机叶片。
优选地，所述引导凸缘包括引导孔，其中在所述叶片支架上设置有相应的引导杆，并且其中所述对准的步骤包括将所述叶片壳体定位在所述叶片支架中，使得所述引导杆接纳在所述引导孔中。
用作模制后操作站的叶片支架也可以设置有凸缘。前面提到的引导杆因此可以例如通过相配合的引导连接而构成引导凸缘的一部分，该引导凸缘与叶片壳体的引导凸缘相对应。也可以使用倒置构型的引导凸缘，即引导孔设置在叶片支架中而引导杆布置在叶片壳体的凸缘上。
另外地或替代地，引导杆可以设置在所述引导凸缘上或者与所述引导凸缘一体地形成，其中所述对准的步骤包括将所述叶片壳体定位在所述叶片支架中，使得所述引导杆接纳在设置于所述叶片支架上的相应的引导孔中。
在另外的或替代的方面，所述凸缘包括具有限定在其上的螺栓孔的螺纹连接凸缘（bolting flanges），并且其中所述方法包括通过将所述螺纹连接凸缘用螺栓连接至所述模具和/或连接至所述叶片支架而将所述叶片壳体以可释放的方式紧固至所述模具和/或所述叶片支架的步骤。
由于凸缘可以用作螺栓连接凸缘，所以叶片壳体能够容易地紧固至叶片模具，特别是紧固至叶片支架，从而防止叶片壳体与模具/支架之间的相对运动。这对叶片壳体转动或闭合操作提供了特别的优点，其中当支架闭合在第二叶片支架上以形成风力涡轮机叶片时，叶片壳体能够部分地或完全地保持在第一叶片支架中。
优选地，所述方法包括以下步骤：
将第一叶片壳体转移至第一叶片支架；
将第二叶片壳体转移至第二叶片支架；以及
使第一叶片支架和第二叶片支架闭合以结合所述第一叶片壳体和所述第二叶片壳体，从而形成风力涡轮机叶片的至少一部分。
在一个方面，所述闭合的步骤包括使所述第一叶片壳体与所述第二叶片壳体对准，其中设置在所述第一叶片壳体上的至少一个凸缘用来与设置在所述第二叶片壳体上的至少一个凸缘对准。
另外地或替代地，设置在所述第一叶片壳体上的至少一个凸缘用来与设置在所述第二支架上的至少一个标记物或引导杆对准。
凸缘能够用来提供叶片壳体之间的精确对准以用于闭合操作。由于凸缘与叶片壳体从其在叶片模具中形成开始就是一体地形成的，因此能够在对于连续多组叶片壳体确保工艺级别的对准。
将理解的是，所述凸缘可以设置有用于第一叶片壳体与第二叶片壳体之间的对准的一体的引导杆。另外地或替代地，所述第一叶片壳体和所述第二叶片壳体可以利用设置在所述叶片支架中的至少一个上的引导杆来对准。
优选地，所述闭合的步骤包括将所述第一叶片壳体结合至所述第二叶片壳体以形成风力涡轮机叶片的至少一部分。
优选地，形成一体的凸缘的步骤包括：
沿着所述叶片壳体的前缘侧形成第一系列（range）的凸缘；
沿着所述叶片壳体的后缘侧形成第二系列的凸缘。
通过沿着叶片壳体的前缘和后缘形成凸缘，因此，由于叶片壳体的提升或处理而导致的任何力都能够容易地分布在整个叶片壳体上。
优选地，所述方法还包括在所述转移的步骤之后、优选地在闭合所述第一支架和所述第二支架的所述步骤之后，从所述风力涡轮机叶片壳体移除所述凸缘的步骤。
移除的步骤可以通过从叶片壳体或者从风力涡轮机叶片切割或加工凸缘而执行。
优选地，模制的步骤包括：
提供叶片模具，叶片模具具有限定风力涡轮机叶片壳体的表面的主模具表面；
在所述主模具表面上应用纤维材料；
提供树脂；以及
使所述纤维材料中的所述树脂固化以提供叶片壳体。
提供树脂的步骤可以包括对所述纤维材料灌注树脂。可替代地，所述纤维材料可以包括被预灌注了未固化的树脂的纤维材料。
优选地，所述方法还包括下述步骤：
提供叶片模具，叶片模具具有与所述模具表面相邻的至少一个凸缘模制表面；
在所述至少一个凸缘模制表面上应用凸缘纤维材料；以及
使所述凸缘纤维材料中的树脂固化以形成与所述叶片壳体一体的至少一个凸缘。
还提供了一种风力涡轮机叶片制造设备，其包括：
用于形成叶片壳体的风力涡轮机叶片模具；以及
用于接纳在所述模具中形成的叶片壳体的叶片支架，
其中所述叶片模具布置成形成叶片壳体，该叶片壳体具有用于所述叶片壳体的后续处理的至少一个一体的凸缘。有利地，叶片支架包括用于与所述至少一个一体的凸缘对准的标记物，例如引导凸缘形式的标记物。
优选地，所述叶片支架包括至少一个引导杆，所述至少一个引导杆用于使所述叶片支架与设置在于所述叶片模具中形成的叶片壳体上的至少一个一体的凸缘对准。
还提供了一种风力涡轮机叶片壳体，其具有用于所述叶片壳体的处理的至少一个一体的凸缘。有利地，该凸缘还可以适于与叶片支架的相应的标记物或凸缘对准。
优选地，所述叶片壳体限定了具有前缘和后缘的风力涡轮机叶片轮廓的一部分，并且其中所述至少一个一体的凸缘沿着所述前缘和/或所述后缘定位。
另外地或替代地，还提供了一种加工风力涡轮机叶片的至少一部分的方法，该方法包括以下步骤：
在叶片模具中模制风力涡轮机叶片壳体；
将所述叶片壳体转移至模制后操作站，其中所述模制后操作站包括接纳所述叶片壳体的开放框架式叶片支架；以及
在所述模制后操作站处在所述叶片壳体上执行至少一个模制后操作，
其中所述方法还从所述叶片壳体的下方向接纳在所述支架中的叶片壳体的表面施加举升力或顶推力，以将所述叶片壳体的至少一部分升高到所述支架的上方，从而允许在所述叶片壳体的表面上执行模制后操作。
为了允许在叶片支架中的叶片壳体的底表面上的模制后操作，简单的举升千斤顶能够延伸穿过叶片支架的开放框架式结构，以将叶片壳体的至少一部分升高到叶片支架的任何阻碍表面的上方。这种系统允许容易地接近风力涡轮机叶片壳体的与壳体的前缘或后缘相邻的部分。另外地或替代地，能够施加举升力以将整个叶片壳体或完成的叶片升高为至少部分地避开（clear and proud of）叶片支架的一些部分，以便易于例如为了将举升设备如起重机附接至包含的壳体或叶片。
优选地，所述方法包括在所述模制后操作站处提供举升装置，所述举升装置能够操作以向接纳在所述叶片支架中的叶片壳体的表面施加举升力，其中所述举升装置布置在所述开放框架式叶片支架的下方以将所述叶片壳体的至少一部分升高到所述支架的上方。
在一个方面，所述方法包括在所述模制后操作站提供沿所述模制后操作站的纵向长度分布的多个举升装置，其中所述方法包括利用所述装置选择性地向接纳在所述叶片支架中的叶片壳体的不同位置施加举升力。
还提供了用于在风力涡轮机叶片的至少一部分的加工时使用的模制后操作站，其包括：
用以接纳风力涡轮机叶片壳体的基本开放框架式支架，其中能够在接纳于所述支架中的风力涡轮机叶片壳体上执行模制后操作；以及
至少一个举升装置，其中所述至少一个举升装置布置在所述开放框架式支架的下方，所述至少一个举升装置能够操作以向接纳在所述支架中的叶片壳体的底侧施加举升力或顶推力，以将所述叶片壳体的至少一部分抬高到所述支架的上方，用于接近所述叶片壳体的表面的至少一部分。
优选地，所述支架包括向接纳在所述支架中的叶片壳体的表面施加真空力的至少一个真空装置。在一个方面，所述至少一个真空装置联接至致动器，使得所述至少一个真空装置能够操作以向接纳在所述支架中的叶片壳体的表面施加举升力。
优选地，所述至少一个举升装置包括支靠接纳在所述支架中的叶片壳体的表面的支撑表面，其中所述支撑表面能够布置在所述开放框架式支架内。
优选地，所述至少一个举升装置包括缓冲支撑表面。优选地，所述至少一个举升装置朝所述支架的尖端布置，以升高接纳在所述支架中的叶片壳体的尖端。
优选地，模制后操作站包括沿着所述支架的纵向长度布置的一系列举升装置，其中所述一系列举升装置能够操作以选择性地向接纳在所述支架中的叶片壳体的不同位置施加举升力。
优选地，所述至少一个举升装置包括举升千斤顶。优选地，所述至少一个举升装置包括液压举升装置。
优选地，模制后操作站包括沿着所述支架的前缘侧布置的第一系列的举升装置以及沿着所述支架的后缘侧布置的第二系列的举升装置，其中所述第一系列的举升装置和所述第二系列的举升装置能够操作以选择性地向接纳在所述支架中的叶片壳体的前缘侧和/或后缘侧施加举升力。
附图说明
现在将参照附图通过仅通过示例的方式来描述本发明的实施方式，在附图中：
图1示出了风力涡轮机；
图2示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的示意图；
图3示出了图2的叶片的翼面轮廓的示意图；
图4示出了从上方以及从侧方观察的图2的风力涡轮机叶片的示意图；
图5示出了根据本发明的一个方面的制造系统的总览图；
图6示出了用于在图5的系统的实施方式中使用的叶片支架的一部分的放大图；
图7示出了用于在图5的系统的实施方式中使用的叶片模具的一部分的截面图和放大图；以及
图8示出了用于在图5的系统的实施方式中使用的叶片支架的一部分的截面图和放大图。
将理解的是，本发明的不同实施方式所共有的元件在附图中设置有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代迎风式风力涡轮机2，其具有塔部4、机身6和具有大致水平的转子轴的转子。转子包括毂部8和从毂部8径向延伸的三个叶片10，每个叶片10具有最靠近毂部的叶片根部16和最远离毂部8的叶片尖端14。转子具有用R表示的半径。
图2示出了风力涡轮机叶片10的示意图。风力涡轮机叶片10具有传统的风力涡轮机叶片的形状，并且包括：最靠近毂部的根部区域30；最远离毂部的型面或翼面区域34；以及位于根部区域30与翼面区域34之间的过渡区域32。叶片10包括前缘18和后缘20，当叶片安装在毂部上时，前缘18面向叶片10的旋转方向，并且后缘20面向前缘18的相反方向。
翼面区域34（也称为型面区域）具有关于升力的产生方面的理想或近乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构方面的考虑则具有大致圆形或椭圆形横截面，例如使得能够将叶片10更容易且安全地安装至毂部。根部区域30的直径（或弦）一般是沿着整个根部区域30恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状40向翼面区域34的翼面轮廓50逐渐变化的过渡轮廓42。过渡区域32的弦长一般随着距毂部的距离r增加而大致线性地增加。
翼面区域34具有翼面轮廓50，翼面轮廓50具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的距离r增加而减小。
应当注意，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面内，因为叶片可能扭转和/或弯曲（即，预弯），从而提供具有相应地扭转和/或弯曲的线路的弦平面，这最常见的是为了补偿叶片的局部速度取决于距毂部的半径的情况。
图3示出了通过各种参数描绘的风力涡轮机的典型叶片的翼面轮廓50的示意图，这些参数一般用来限定翼面的几何形状。翼面轮廓50具有压力侧52和吸入侧54，压力侧52和吸入侧54在使用期间（即在转子的旋转期间）通常分别面向迎风（或逆风）侧和背风（或顺风）侧。翼面轮廓50具有弦60，弦60具有在叶片的前缘56与后缘58之间延伸的弦长c。翼面轮廓50具有厚度t，厚度t限定为压力侧52与吸入侧54之间的距离。翼面的厚度t沿着弦60变化。从对称式轮廓的偏离由拱形线62表示，拱形线62是穿过翼面轮廓50的中位线。该中位线能够通过绘制从前缘56到后缘58的内接圆而得到。该中位线遵循这些内接圆的中心，并且从弦60的偏离或距离称为拱高f。也可以通过使用称为上拱高（或吸入侧拱高）和下拱高（或压力侧拱高）的参数来限定不对称性，其中上拱高和下拱高分别限定为从弦线60到吸入侧54和压力侧52的距离。
翼面轮廓通常通过下列参数来表征：弦长c，最大拱高f，最大拱高f的位置df，最大翼面厚度t（其为沿着中位拱线62的内接圆的最大直径），最大厚度t的位置dt，以及鼻部半径（未示出）。这些参数一般限定为与弦长c之比。因此，局部相对叶片厚度t/c给定为局部最大厚度t与局部弦长c之比。另外，最大压力侧拱高的位置dp可以用作设计参数，当然最大吸入侧拱高的位置也可以用作设计参数。
图4示出了叶片的一些其他几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图2所示，根端位于位置r = 0处，并且尖端位于r = L处。叶片的肩部40位于位置r = Lw处并且具有肩宽W，其中肩宽W等于肩部40处的弦长。根部的直径限定为D。另外，叶片设置有预弯曲，预弯曲限定为Δy，其对应于从叶片的俯仰轴线22的平面外偏折。
风力涡轮机叶片10通常包括由纤维加强的聚合物制成的壳体，并且一般制造为沿着结合线28胶接在一起的压力侧或逆风侧壳体部分24和吸入侧或顺风侧壳体部分26，其中结合线28沿着叶片10的后缘20和前缘18延伸。风力涡轮机叶片通常由纤维加强塑料材料例如玻璃纤维和/或碳纤维制成，这些材料布置在模具中并且用树脂固化而形成实心结构。当代的风力涡轮机叶片通常能够超过30或40米长，具有数米长的叶片根部直径。风力涡轮机叶片通常为了相对较长的寿命并且为了承受显著的结构载荷和动态载荷而设计。
在图5中示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的制造系统的总览图。该制造系统包括叶片模制站（用70表示）和模制后操作站（用72表示）。叶片模制站70包括一组第一和第二叶片壳体模具74、76。叶片模具分别包括第一和第二内表面74a、76a，这些内表面布置成产生具有基本对应于风力涡轮机叶片的相应的逆风侧（或压力侧）和顺风侧（或吸入侧）半部的空气动力学轮廓的第一和第二叶片壳体。
在风力涡轮机叶片的制造期间，在叶片模制站70处执行层积操作，其中优选地基于纤维的复合材料的多个层被应用于叶片模具74、76的内表面74a、76a。纤维层被应用为符合模具形状，并且可以根据要制造的风力涡轮机叶片的结构需要而以各种厚度或密度布置。
在图5所示的实施方式中，叶片模制站70设置有自动纤维层积设备78，该设备允许了基于纤维的材料的多个层在叶片模具74、76中的受机器控制的层积。该自动纤维层积设备包括悬吊在可动门架上的至少一个纤维施用器装置，可动门架设置在叶片模具74、76的上方，所述至少一个纤维施用器装置能够操作以沿着叶片模具74、76的长度移动，以将纤维层（例如纤维条）应用至叶片模具74、76的内表面74a、76a。
然而，将理解的是，本发明的制造系统可以利用任何适当的层积机构（例如手动层积）来执行。另外，层积操作可以包括复合材料的拉挤元件或预浸渍体在叶片模具内的使用，以作为对基于纤维的材料层的替代或补充。
一旦基于纤维的材料的足够多的层已经应用至模具74、76的表面，然后便执行固化操作以使纤维层固化至相对硬化的状态。在一个实施方式中，这可以包括在纤维层上方应用盖或真空袋以形成容器，以及随后向由真空袋限定的容器的内部以及叶片模具74、76的表面施加真空压力。
固化树脂然后被灌注或注射到容器的内部，树脂通过真空压力的作用扩散至整个纤维层。树脂然后能够固化并且因此硬化并将基于纤维的材料的层结合到叶片壳体（未示出）中，该叶片壳体具有对应于叶片模具74、76的表面的形状的结构轮廓。
术语“固化的叶片壳体”在这里用来指已经通过固化操作而基本固化的叶片壳体，优选地固化至下述水平：在该水平下，叶片壳体能够在不经历壳体结构的显著变形的情况下被处理。执行的固化操作的持续时间将取决于在叶片壳体的制造中使用的固化树脂的类型，但是使用标准的树脂可以是大约2至3个小时。然而，将理解的是，在指定的固化操作之后，叶片壳体本身可以继续在叶片壳体的本体内经历数个小时的固化过程。
因此，一旦叶片壳体已经基本固化，则相关的盖或真空袋便可以移除，并且固化的叶片壳体能够从叶片模具74、76脱模。为了使叶片壳体脱模，可能设置在叶片模具74、76上方的任何制造设备（例如自动纤维施用器装置78）都可以移除，并且可以将举升设备（未示出）定位在容纳于叶片模具74、76中的叶片壳体的上方。举升设备能够操作以将固化的叶片壳体升高到叶片模具74、76之外，并将固化的叶片壳体转移至模制后操作站72，可以在模制后操作站72执行另外的模制后操作。
将理解的是，转移操作可以利用用于风力涡轮机叶片壳体的转移的任何合适的举升设备来执行，例如真空举升装置、起重机、手动举升操作等。
能够在模制后操作站72处对叶片壳体执行的模制后操作的示例可以包括但不限于：叶片壳体维修操作，其涉及对固化的叶片壳体中的任何微小缺陷的修复；叶片壳体切割或研磨操作，其中固化的叶片壳体的表面的一部分能够被切除或研磨以呈现出相对光滑的轮廓；叶片根部凸缘联接操作，其中设置在第一叶片壳体和第二叶片壳体上的一对叶片根部凸缘被联接在一起以形成单个一体的叶片根部凸缘；胶接操作，其中粘结剂被应用至叶片壳体的表面以将部件或叶片壳体结合在一起；涂覆操作，其中叶片壳体的外表面被涂覆涂层，例如胶涂层或适当的耐腐蚀材料；层压安装操作，其中主层压体或风力涡轮机叶片的内部的其他元件可以固定至其中一个叶片壳体的内表面，以定位在风力涡轮机叶片的内部中；覆膜（overlamination）操作；内部叶片部件的安装，这些部件例如为负载或偏转监测传感器、闪电保护系统等；叶片壳体几何形状的调查；例如在炉中进行的二级固化操作；或者任何其他适当的制造或组装操作。
另外地或替代地，模制后操作站72可以包括彼此铰接地连接的第一叶片支架和第二叶片支架，其中第一叶片支架能够相对于第二叶片支架旋转，使得保持在所述第一支架和所述第二支架中的相应的叶片壳体能够闭合并结合在一起以形成风力涡轮机叶片。
由于这些模制后操作是在模制后操作站72执行的，叶片模具74、76此时免除了与常规地对保持在叶片模具74、76中的叶片壳体执行的上述模制后操作相关联的生产时间。因此，使用模制后操作站72接纳来自叶片模制站的叶片壳体使得一旦叶片壳体的固化和转移已经完成，便能够解放叶片模具74、76以用于后续的层积操作，并且通过单个风力涡轮机叶片的部件而提供了叶片模具74、76的减小的占用时间。这起到了提高单组叶片模具74、76的生产率并且提供制造过程中的更大灵活性的作用。
在图5的实施方式中，模制后操作站72包括敞开式的肋状支架结构，以接纳来自叶片模制站的固化的叶片壳体并且在模制后操作期间支撑所述固化的叶片壳体。将理解的是，可以使用能够布置成支撑风力涡轮机叶片壳体的任何适当的开放框架式结构，例如开放框架式格栅或桁架结构。优选地，模制后操作站的支架包括布置成向接纳在支架中的叶片壳体提供缓冲的支撑的支撑表面。
参照图6，示出了根据本发明的实施方式的叶片支架（用80表示）的一部分的放大图。支架80包括开放框架本体82，本体82允许部分地接近接纳在支架80内的叶片壳体的表面。支架80还包括：一系列的支撑表面，特别是一系列的前缘和后缘支撑部84，支撑部84布置成对接纳在支架80内的叶片壳体的相应的前缘和后缘的一些部分提供支撑；以及一系列的次支撑表面86，其布置成支撑叶片壳体的位于壳体的前缘与后缘之间的表面的一些部分。将理解的是，支撑表面84、86和/或框架本体82的一些部分可以是能够调节的和/或能够从叶片支架80移除。
支架80还包括布置在支架80的框架本体82内的举升千斤顶设备88。举升千斤顶设备88包括竖直液压举升器，该竖直液压举升器具有布置成在接纳于支架80内的叶片壳体的表面上作用的缓冲表面90。举升千斤顶设备88能够操作以向叶片壳体的表面施加举升力或顶推力，以至少部分地在竖直方向上升高叶片壳体。通过向叶片壳体施加举升力，壳体能够部分地升高到支架80的框架本体82的表面上方，因而提供对叶片壳体的表面的改善的接近，例如以用于叶片壳体表面上的模制后操作或者用于叶片举升设备（例如起重机等）的附接。
将理解的是，模制后操作站可以包括任何数量的举升千斤顶设备88。在一个方面，单个举升千斤顶设备88可以相对于叶片支架80能够移动，使得接纳在支架80内的叶片壳体或叶片的各个部分能够升高以用于改善的表面接近。在一个替代的方面，模制后操作站可以设置有沿着支架80的长度布置的一系列单独的举升千斤顶设备88，其中各个举升千斤顶设备88能够被单独地控制。在这种系统中，各个举升千斤顶可以被致动以提供对叶片壳体或叶片的一部分的改善的表面接近，或者每个举升千斤顶可以被致动以将整个叶片壳体或叶片至少部分地升高到支架80的上方。
由于支架80的开放框架式结构，举升千斤顶设备88能够容易地定位在沿着保持在支架80中的叶片壳体或完成的叶片的长度的任何期望位置，从而允许对叶片或叶片壳体的表面的接近的增加的灵活性。
在图7和图8中示出了根据本发明的制造系统的另一个方面。图7（a）和图7（b）示出了用于在该制造系统中使用的叶片模具92的一部分的截面图和立体图。模具92提供了模具表面92a，模具表面92a符合要利用模具92形成的风力涡轮机叶片壳体的表面的至少一部分。
模具92构造成使得一系列另外的凸缘模制元件96与模具表面92a的边缘相邻地设置在模具92上。所述另外的凸缘模制元件96提供了用于另外的凸缘的形成的凸缘模制表面96a。
尽管图7的实施方式示出了位于模具表面92a的相反侧的一对另外的凸缘模制元件96，但将理解的是，一系列另外的凸缘模制元件96可以沿着模具92的长度以任何适当的构型设置。
参照图7（a），纤维材料94被应用于模具92的表面92a，使得纤维材料94遵循模具表面92a的轮廓。纤维材料94也被应用于另外的凸缘模制元件96的凸缘模制表面96a。一旦足够的纤维材料94已经应用于模具92，便将真空袋98应用于模具92的边缘，包括另外的凸缘模制元件96的边缘，使得在模具92a、96a的表面与真空袋98之间基本上形成真空室。然后，树脂被注射或灌注到纤维材料94的层中并允许其固化或硬化，使得纤维材料94形成具有一体的壳体凸缘的风力涡轮机叶片壳体。
将理解的是，与纤维材料94相结合地，另外的材料（例如结构成分如泡沫、轻木以及辅助灌注工艺的成分如灌注膜、树脂转移介质）可以应用在模具中。另外，应用于模具的纤维材料可以包括干纤维材料和/或预浸渍层。将理解的是，可以使用任何合适的纤维材料，例如碳纤维、玻璃纤维等。
具有一体的壳体凸缘的叶片壳体的设置允许在后续的制造步骤期间更容易地处理叶片壳体。由于凸缘在模制过程期间与叶片壳体的主体一体地形成，所以凸缘提供了与整个叶片壳体的牢固的结构连接。
在一个方面，凸缘可以设置有贯通孔或连接器，以允许举升设备的附接，允许叶片壳体的固定和/或叶片壳体与制造过程的不同部件的对准。凸缘可以构造成允许使用联接装置（例如贯通螺栓、横螺栓、提升绞车、起重机钩等）以用于举升和操作叶片壳体或完成的风力涡轮机叶片。
优选地，这种贯通孔或连接器通过对由模制操作形成的凸缘进行机加工或钻孔而形成。然而，这种孔也可以形成为模制操作的一部分，例如通过在层积过程期间使用定位在所述另外的凸缘模制元件96上的适当成形的嵌件或成形器来完成，其中所述嵌件随后从固化的叶片壳体移除。
参照图8（a）和8（b），示出了用于在制造系统中使用的叶片支架80的一部分的截面图和立体图。图8（b）示出了引导凸缘100限定在叶片支架80上，优选地限定在沿着支架80的前缘和后缘支撑部84的位置。引导凸缘100允许叶片支架80与要接纳在支架80内的叶片壳体之间的精确对准，因为引导凸缘100提供了能够与叶片壳体的一体的凸缘共同定位的标记物。引导凸缘100可以设置有合适的孔、槽或视觉标记物101以辅助叶片壳体凸缘与支架80的对准和/或附接。
将理解的是，合适的引导杆（未示出）可以限定在叶片壳体凸缘上或者从叶片壳体凸缘突出，用于与限定在叶片支架80的引导凸缘100上的相应的孔或槽接合，和/或引导杆可以限定在叶片支架80的引导凸缘100上或者从叶片支架80的引导凸缘100突出，用于与限定在叶片壳体凸缘上的相应的孔或槽接合。另外地或替代地，可以在壳体凸缘与支架凸缘100之间执行视觉对准。
参照图8（a），示出了具有接纳在支架80内的叶片壳体102的叶片支架80的截面图。叶片壳体102包括：由支架的前缘和后缘支撑部84支撑的壳体边缘102a、102b；以及由支架80的次支撑表面86支撑的中间部104。此外，叶片壳体102包括沿着叶片壳体102的边缘布置的多个叶片壳体凸缘106，其中所述叶片壳体凸缘106接纳在支架80的引导凸缘100上。在图8（a）所示的实施方式中，叶片壳体凸缘106利用贯通螺栓108（优选为可锁定螺栓）联接至叶片支架80的引导凸缘100。另外地或替代地，叶片壳体凸缘106可以利用夹持装置（未示出）联接至支架80的引导凸缘100。使用这种螺栓防止了叶片壳体102当保持在支架80中时的移动，例如在模制后操作或叶片壳体转动操作期间的移动。
当叶片壳体102的操作或处理基本完成时，一体的凸缘106优选地从叶片壳体102移除，例如通过凸缘106的切割或机加工而进行。凸缘的位置然后可以被平滑处理或抛光以便为叶片的外部提供光滑的表面。
用于叶片壳体的一体的凸缘和/或用于叶片支架的举升千斤顶设备的设置作为制造过程的一部分提供了叶片壳体的操作和处理的增大的灵活性。
本发明不限于这里描述的实施方式，而是可以在不偏离本发明的范围的情况下进行修改或变化。

Claims (15)

1.一种用于制造风力涡轮机叶片（10）的方法，包括以下步骤：
在叶片模具（92）中模制至少一个风力涡轮机叶片壳体（102）；以及
将所述叶片壳体（102）转移到用于模制后操作的叶片支架（80）；
其中所述模制的步骤包括将一体的凸缘（106）形成为所述叶片壳体（106）的一部分，并且其中所述凸缘（106）用于所述叶片壳体的后续处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凸缘（106）包括引导凸缘，并且其中，将所述叶片壳体（102）转移至所述叶片支架（80）的所述步骤包括使所述引导凸缘（106）与设置在所述叶片支架上的相应的标记物（100）对准。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述引导凸缘（106）包括引导孔，其中在所述叶片支架（80）上设置有相应的引导杆，并且其中所述对准的步骤包括将所述叶片壳体（102）定位在所述叶片支架（80）中，使得所述引导杆接纳在所述引导孔中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述凸缘包括具有限定在其上的螺栓孔的螺纹连接凸缘，并且其中所述方法包括通过将所述螺纹连接凸缘用螺栓连接至所述模具和/或连接至所述叶片支架而将所述叶片壳体以可释放的方式紧固至所述模具和/或所述叶片支架的步骤。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
将第一叶片壳体转移至第一叶片支架；
将第二叶片壳体转移至第二叶片支架；以及
使第一叶片支架和第二叶片支架闭合以结合所述第一叶片壳体和所述第二叶片壳体，从而形成风力涡轮机叶片的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述闭合的步骤包括使所述第一叶片壳体与所述第二叶片壳体对准，其中设置在所述第一叶片壳体上的至少一个凸缘用来与设置在所述第二叶片壳体上的至少一个凸缘对准。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述闭合的步骤包括将所述第一叶片壳体结合至所述第二叶片壳体以形成风力涡轮机叶片的至少一部分。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，形成一体的凸缘的步骤包括：
沿着所述叶片壳体的前缘侧形成第一系列的凸缘；
沿着所述叶片壳体的后缘侧形成第二系列的凸缘。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括在所述转移的步骤之后、优选地在闭合所述第一叶片支架和所述第二叶片支架的所述步骤之后，从所述风力涡轮机叶片壳体移除所述凸缘的步骤。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，模制的步骤包括：
提供叶片模具，所述叶片模具具有限定风力涡轮机叶片壳体的表面的主模具表面；
在所述主模具表面上应用纤维材料；
提供树脂；以及
使所述纤维材料中的所述树脂固化以提供叶片壳体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
从所述叶片壳体的下方向接纳在所述支架中的叶片壳体的表面施加举升力，以将所述叶片壳体的至少一部分升高到所述支架的上方，从而允许在所述叶片壳体的表面上执行模制后操作。
12.一种风力涡轮机叶片制造设备，包括：
用于形成叶片壳体（102）的风力涡轮机叶片模具（92）；以及
用于接纳在所述模具（92）中形成的叶片壳体（102）的叶片支架（80），
其中所述叶片模具（92）布置成形成叶片壳体（102），所述叶片壳体（102）具有用于所述叶片壳体（102）的后续处理的至少一个一体的凸缘（106），并且其中，所述叶片支架（80）包括用于与所述至少一个一体的凸缘（106）对准的标记物。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述叶片支架（80）包括至少一个引导杆，所述至少一个引导杆用于使所述叶片支架（80）与设置在于所述叶片模具中形成的叶片壳体（100）上的至少一个一体的凸缘（106）对准。
14.一种风力涡轮机叶片壳体，其具有至少一个一体的凸缘，所述至少一个一体的凸缘用于所述叶片壳体的处理并且适于与叶片支架的相应的标记物对准。
15.根据权利要求14所述的叶片壳体，其中，所述叶片壳体限定了具有前缘和后缘的风力涡轮机叶片轮廓的一部分，并且其中所述至少一个一体的凸缘沿着所述前缘和/或所述后缘定位。
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