CN108290363A - 风轮机叶片制造方法或设备 - Google Patents

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Abstract

一种定位夹具(25)以及一种用于制造风轮机叶片的方法，该方法包括：在相应的第一模具与第二模具中模制第一叶片壳部分以及第二叶片壳部分；将抗剪腹板(15)定位在所述第一模具(7)中的第一壳部分(20)内；将所述抗剪腹板在所述第一壳部分中锚定就位；并且将所述第二壳部分(21)闭合在所述第一壳部分上以借此产生风轮机叶片壳，该风轮机叶片壳限定所述风轮机叶片壳的尾缘与前缘之间的翼弦长度以及所述风轮机叶片壳的根部区与梢部之间的翼展长度，并且其中，由第一纵向边缘(24)以及第二纵向边缘界定的所述抗剪腹板沿所述叶片的厚度方向延伸，所述方法进一步包括：设置定位夹具；并且将所述定位夹具固定至所述抗剪腹板，之后通过使所述定位夹具的参考表面(33)与所述第一模具处的定位表面(12)接合从而在所述抗剪腹板处于预定直立位置的状态下使所述定位夹具处于引导位置，借此将所述抗剪腹板引入到所述第一叶片壳部分并引导所述抗剪腹板进入到该抗剪腹板在所述第一壳部分中的预定位置，所述抗剪腹板的第一纵向边缘邻近所述第一壳部分；并且在所述第二叶片壳部分闭合在所述第一叶片壳部分上之前从所述第一模具移除所述定位夹具。在移除所述定位夹具之前，抗剪腹板尤其是其上边缘可以利用系带(30)另外固定至叶片壳。

Description

风轮机叶片制造方法或设备
技术领域
本发明涉及风轮机叶片制造方法以及设备。更具体地说，本发明涉及用于将抗剪腹板定位在风轮机叶片壳中的方法或者设备。
背景技术
本领域中公知的风轮机通常包括风轮机塔架以及定位在塔架的顶部上的风轮机机舱。通常包括三个风轮机叶片的风轮机转子借助延伸出机舱前部的低速轴(如图1上所示)连接至机舱。
近年来，风轮机已经朝着输出及尺寸以及数量更大的方向发展。伴随着降低能源成本尤其是降低可再生能源的成本的长期需求，这要求用于风轮机叶片的更好并且更成本有效的制造方法以及部件。
通常，风轮机转子叶片由这样的空气动力学外部表面构成，该外部表面具有从叶片根部朝其梢部沿翼展方向逐渐减小的横截面积以及需要抵抗挥舞载荷以及沿边载荷的内部承载结构。外部的空气动力学表面通常构造成由模具形成并且限定的叶片壳。壳模具通常构造成两个互补的模具“半体”，一个半体形成叶片抽吸(或者背风)侧并且另一半体形成叶片压力(或者迎风)侧。叶片内部的内部承载结构通常可以从叶片根部延伸至其梢部并且常常可以与壳分开制造(例如呈细长内部翼梁的形式)。另选地，承载结构可以部分整合到叶片表面中(即，壳中)(例如，呈所谓的翼梁帽的形式)。叶片根部连接区域可以用于通常经由变桨轴承将载荷从叶片传递到供叶片连接的转子轮毂中。
本领域中公知的风轮机叶片通常由强化聚合物树脂型的复合材料制成，强化材料包括或者结合有诸如玻璃纤维、木材、碳纤维或者诸如丝网之类的某些金属元素之类的一种或者多种材料。通常通过在两个协作的模具结构中模制两个叶片壳半体而制造叶片。当叶片壳半体通过固化树脂基质而被硬化时，对应的连接表面被提供以粘合剂并且通常通过将一个模具半体翻转到另一个模具半体上而使半体相互叠放。为了确保粘合剂硬化时半体被牢固按压在一起，可以或者借助作用在顶模具半体结构的质量上的重力或者更优选通过将上模具向下按压到底模具上(例如借助气压缸或者液压缸或者通过使用大型夹钳或者借助围绕两个模具或者叶片半体的条带)而向模具施加压力。
在实施翼梁型承载的情况下，翼梁可以另外用以固定叶片的两个相对的壳半体之间的间距。在承载结构整合到壳中的情况下，可以在相应的壳半体的内部面之间引入一个或者多个抗剪腹板，并且抗剪腹板被锚定至各个叶片壳半体。抗剪腹板常可以锚定至所谓的翼梁帽处的或者邻接翼梁帽的或者翼梁帽附近的相应的壳壁，翼梁帽在相应的壳半体内顺翼展方向延伸。
这样的抗剪腹板(或者视情况可能是翼梁)通常可以在其相应的壳半体闭合在一起之前被引入到叶片中。这通常接近模制阶段的末尾发生，发生在各个壳“半体”已经在其相应的模具部分中固化之后。然而，翼梁通常表示尺寸朝梢部逐渐减小的细长箱部分，抗剪腹板往往表示“I”形或者“C”形梁形状或者这些形状的各种组合。因此，并与结构翼梁形成对照，抗剪腹板在叶片壳半体中垂直布置时往往不会可靠地自持。
因此，当在叶片壳半体中并排放置两个同等延伸的抗剪腹板时，对于在至少需要腹板被锚定就位的情形下，建议例如通过固化腹板足或者凸缘与壳内表面之间的粘合剂接缝而在相邻腹板之间设置呈横向连接器形式的稳定器。稳定器的强度应足以允许腹板在其正确位置中竖立并且不倒翻或者偏移，但不足以在叶片的操作过程中传递腹板之间的载荷。在一些情况下，易碎但刚性的泡沫连接器被建议作为相邻腹板之间的稳定器。在其他情况下，建议在固化过程完成而将腹板固定就位后切断稳定器。此方法可能具有比较简单并且低成本的优势。然而，为了减小叶片重量、材料成本以及劳力输入，可能有利的是与翼梁帽之间的单个抗剪腹板一起实施整合到叶片壳中的翼梁帽。就单腹板布置而言，不能应用关于两个同等延伸的腹板描述的稳定器方案。
EP2261501中建议借助抗剪腹板设定装置将相邻的腹板定位在不可移动的或者底部的叶片壳半体中，相应的腹板牢固附接至抗剪腹板设定装置并且借助该抗剪腹板设定装置腹板被放置并且保持就位，直到完成腹板足与底部壳半体之间的粘合剂固化为止。在腹板牢固就位的情况下，在可移动的或者顶部壳半体闭合在底部半体上并且使壳半体固化以完成叶片壳内部与外部结构之前，粘合剂可以施加至腹板的上凸缘并且可以施加至相应的壳粘合层。根据EP2261501，抗剪腹板设定装置可以位于模具之外并且独立于模具，并且可以包括可移动的龙门架梁，该龙门架梁具有用于与抗剪腹板连接并且维持抗剪腹板的向下伸出的保持器臂。
EP2261501中描述的设备构成重要设备的主要部分并且其尺寸占据相当大的生产空间。就更大的叶片而论，所述设备的尺寸占据的生产空间就更大，因此所述方法往往不是用于建立或者获取较大的生产场所的一种选择也不是用于建立或者获取更大型号现有设备类型的选择。因此，本发明的一个目的是找到用于在风轮机叶片的壳部分内放置或者定位抗剪腹板的更有利的解决方案。
发明内容
根据本发明，提供一种用于风轮机叶片制造的改进方法。而且根据本发明，提供用于风轮机叶片制造的改进设备。仍进一步根据本发明，提供一种采用本发明的方法制造的风轮机叶片。所附独立权利要求1中限定了本发明的方法。优选地，所附从属权利要求2至11中限定了其可选特征。所附权利要求12中限定了根据本发明的定位夹具。所附从属权利要求13至14中限定了定位夹具的进一步的可选特征。所附权利要求15中限定了根据本发明制造的风轮机叶片。
根据本发明，提供一种用于制造风轮机叶片的方法，该方法包括：在相应的第一模具与第二模具中模制第一叶片壳部分以及第二叶片壳部分；将抗剪腹板定位在预定竖立位置中，所述抗剪腹板在第一模具中的第一壳部分内沿翼展方向延伸；将所述抗剪腹板在所述第一壳部分中锚定就位并且使所述第二壳部分闭合在所述第一壳部分上以因而产生风轮机叶片壳，该风轮机叶片壳限定所述风轮机叶片壳的尾缘与前缘之间的翼弦长度以及所述风轮机叶片壳的根部区与梢部之间的翼展长度，并且其中，由第一纵向边缘以及第二纵向边缘界定的所述抗剪腹板沿所述叶片的厚度方向延伸。根据本发明，所述方法进一步包括：设置定位夹具；并且将所述定位夹具(优选可脱离地)固定至所述抗剪腹板，之后将所述抗剪腹板引入到所述第一壳半体中然后引导所述抗剪腹板进入到在所述第一壳半体中的预定直立位置，所述抗剪腹板的第一纵向边缘邻近所述第一壳部分。这是通过使所述定位夹具的参考表面与位于所述第一模具处的定位表面接合以因而在所述抗剪腹板位于其预定(优选直立的)位置的状态下使所述定位夹具进入到其引导位置实现的。然后，在所述第二壳半体闭合在所述第一壳半体上之前从所述第一模具移除所述定位夹具。由此，抗剪腹板被可靠地定位在其位于壳中的预期翼弦方向位置处。
此方法具有在叶片壳制造过程中将模具本身用作用于将抗剪腹板可靠地并且准确地安装并定位在叶片壳模具中的定位装置的优势。因此，借助此方法定位抗剪腹板不需要用于此任务的高度自动化的、机械化的或者龙门架梁型定位设备。也不需要使用用于此任务的精细化的定位设备。而且，此方法允许风轮机叶片被制造成单抗剪腹板设计同时确保制造过程中抗剪腹板在壳中准确定位并固定并因而也在完成的叶片中准确定位并固定。
在另一方面中，本发明包括构造成用于在风轮机叶片制造方法中使用的定位夹具，该定位夹具包括位于其头部分与足部分之间的本体部分，其中，所述头部分构造成用于与所述抗剪腹板以可脱离的方式牢固地接合，并且其中，所述足部分包括参考表面。参考表面优选构造成能够支托、位于或者抵靠叶片壳模制处的定位表面。定位夹具优选能够借助所述参考表面支撑在其足部分处。定位夹具优选是可便携式的。定位夹具优选是可移动的。定位夹具优选能够由操作者操纵而无需使用动力提升设备。优选地，定位夹具能够由操作者手动操纵而无需使用任何提升设备或者利用手动提升设备手动地操纵并且不需要使用动力提升设备。特别地，本发明可以包括一套三个或者四个或者更多的定位夹具。可适于用在本发明的方法中的定位夹具或者一套这样的夹具可以包括一个或者多个系带，优选每个定位夹具至少一个系带。
在另一方面中，本发明包括一种根据本发明的可选地包括所述方法的任一可选方面的方法制造的风轮机叶片。风轮机叶片包括抗剪腹板，所述抗剪腹板可选地展现能够与定位夹具处的相应的定位元件在位置上相互作用的一个或者多个定位元件。可选地，抗剪腹板可以展现能够与所述定位夹具处的相应的元件以可脱离的方式牢固地接合的一个或者多个接合元件。仍可选地，本发明的风轮机叶片可以展现在抗剪腹板与叶片壳的内部表面之间延伸的一个或者多个系带。可选地，风轮机叶片可以构建有诸如尾缘腹板之类的另外的次要腹板。因此，本公开的上下文中的术语“单个腹板”或者“单个抗剪腹板”要被理解成表示包括单个主要腹板的叶片构造。这里，“主要腹板”意思是这样的单个腹板，该腹板在相应的叶片壳之间在最大叶片厚度处或者其附近延伸并且该腹板从根部到梢部延伸翼展叶片长度的至少百分之六十或者更优选至少百分之七十或者至少百分之八十或者至少百分之九十。单个腹板可以由端对端布置成一行以形成单个腹板的多个纵向节段构成。次要腹板可以优选地延伸不超过主要腹板的长度的百分之四十，或者不超过主要腹板的长度的百分之三十，或者不超过主要腹板的长度的百分之二十五或者不超过主要腹板的长度的百分之二十。在本发明的方法中，可以关联待定位的单个腹板使用优选两个以上或者三个以上或者四个以上的定位夹具。因此，在一些方面中，本发明可以涉及用于制造具有单个主要抗剪腹板的风轮机叶片的方法。因此，在一些方面中，本发明可以涉及具有单个主要抗剪腹板的风轮机叶片。
以下参照非限制性实施例论述本发明的包括其可选方面或者实施方式的其他特征。为了避免疑惑，特此说明：所示的实施例不意图并且也不理应穷尽地阐明根据本发明的每个可能的实施方式或者特征的组合。即使没有明确说明，从属权利要求中叙述的所有公开特征也被认为能够被组合、互换或者更替，除非根据例如由物理定律明确提出的除外。根据本发明的保护范围由所附权利要求限定。
附图说明
下面将参照图描述本发明，在图中：
图1示出了大型现代风轮机；
图2示出了从侧面观察到的风轮机叶片；
图3示出了部分模具以及风轮机叶片的简化的示意性立体图；
图4示出了根据本发明的方面的过程步骤；
图5a示出了根据本发明的方面的定位夹具的实施例的侧视图；
图5b示出了根据本发明的方面的模具边缘区的局部截面图；
图5c示出了根据本发明的方面的夹具与抗剪腹板之间的连接细节的局部截面图；
图6a示出了根据本发明的方面的定位夹具的另选方面的局部侧视图；
图6b示出了根据本发明的另选方面的模具边缘区的局部截面图；
图7示出了根据本发明的方面的定位夹具与抗剪腹板的示例性特征的简化的示意性侧视图；
图8示出了本发明的另外方面的局部截面图；
图9示出了根据本发明的方面的方法的一方面的示意性立体图。
图1示出了现代风轮机1，该风轮机包括塔架2以及定位在塔架2的顶部上的风轮机机舱3。包括三个风轮机叶片5的风轮机转子4借助延伸出机舱3前部的低速轴连接至机舱3。
图2与图3示出了如从侧面(图2)或者在立体图(图3)中观察到的风轮机叶片5，还示出了模具6的示意图(图3)。风轮机叶片5包括前缘17与尾缘18之间的翼弦长度、根部10与梢端19之间的翼展长度以及相应的第一壳半体20与第二壳半体21之间的厚度。图3包含模具6与叶片5两者共用的各个翼弦方向44、翼展方向45以及厚度方向46的标示。
如所示，本领域中公知的风轮机叶片5由两个互补的叶片半体(即，第一叶片壳部分20与第二叶片壳部分21)制成。叶片5通常除了大体延伸叶片5的整个长度或者叶片5的部分长度的一个或者多个加强构件之外是中空的。在模具6中形成叶片半体或者第一部分20和第二部分21，叶片半体通常借助粘合剂沿公共接缝连接。叶片壳可以包括固化在树脂基质中的织物或者纤维加强铺叠体，树脂基质可以穿过织物层被注入模具6中。本领域中公知的风轮机叶片5通常由碳纤维强化的玻璃纤维和树脂复合物、碳纤维强化木材或者其组合制成。
叶片壳20、21内部设置有呈承载结构形式的加强构件，这些加强构件通常呈细长盒形翼梁的形式(未示出)或者呈两个或者多个抗剪腹板的形式。位于叶片的内部并且布置在相应的压力侧叶片壳与抽吸侧叶片壳之间的加强构件尤其通过对抗剪力或者叶片例如由于风的作用在梢部与根部之间弯曲时发出的压缩力或张拉力而向叶片提供稳定性。由叶片的弯曲产生的压缩力或者张拉力可以在翼展方向、厚度方向或以这两个方向之间的剪切角作用。在所示的情况下，建议仅提供单个抗剪腹板15以便减小重量、简化叶片设计并且减少成本。在存在一个以上沿翼展方向的加强腹板的情况下，这些腹板常并排布置(未示出)并且远离或者跨着叶片的最大厚度沿前缘方向或者尾缘方向定位。在根据本发明的实施方式中，腹板15可以在沿腹板的翼展长度的任一位置或者所有位置处大体平行于叶片5的厚度方向46延伸。在实施方式中，腹板15可以完全或者部分沿着或紧邻叶片壳20、21的最大厚度内部区定位。
示出了具有第一模具7与第二模具8的模具6，各个模具均具有叶片壳模制区9，叶片壳模制区由位于叶片尾缘模具区13与叶片前缘模具区14外部的模具边缘区11形成边界。换言之，模具边缘区11可以环绕叶片模具表面9。模具的叶片壳表面9能够被限定成当第一壳部分20位于模具中并且尤其该第一壳部分可对应在第一壳部分20的尾缘18与前缘17之间延伸的模具表面时对应第一叶片壳部分20的模具的表面。
当叶片壳半体20、21固化并且变硬并且内部承载结构在适当位置时，第二模具8可以在第一模具7的顶部上翻转(参见图3中的表示模具转动方向的长弯曲箭头)，从而使相应的第一叶片壳半体20与第二叶片壳半体21沿公共粘合接缝抵接。
当第一叶片壳部分20与第二叶片壳部分21已在相应的模具7、8中硬化时，相应的叶片壳尾缘与叶片壳前缘处的接触表面被设置粘合剂，并且第二部分21旋转并借助某种起重机(未示出)或者专门构建模具旋转设备(未示出)定位在第一部分20的顶部上。
图4示出了根据本发明的方面的改进的制造过程的阶段。具有第一纵向边缘24以及第二纵向边缘16并且设计成沿叶片5顺翼展方向延伸的抗剪腹板15要在第二叶片部分21封盖第一叶片壳20以及组装起的抗剪腹板15之前被放置在第一壳部分20中以粘结在其中。抗剪腹板15可以定位成其第一纵向边缘24处于横过叶片壳20的预定的顺翼弦方向的位置。在仅单个抗剪腹板15待被引入到叶片5中的情况下，在固化位于抗剪腹板15的第一纵向边缘24与第一壳部分20之间的粘合层23的过程中，需要一些装置将抗剪腹板15保持在其预期位置。在仅单个抗剪腹板15的情况下，抗剪腹板15在叶片的厚度方向46上的高度可以大于将应用多个抗剪腹板的情况下的相应高度。这在应用第二叶片壳21之前或者此过程中增大了腹板15的上部的第二边缘16(或者说自由边缘)来回移动并可能使其位置转移离开其预期或者预定位置的趋势。为了防止抗剪腹板15的不期望的偏移或者转移，根据本发明建议提供定位夹具25以在叶片制造过程的阶段中确保抗剪腹板的正确位置以及定位的稳定性。而且，本发明提出利用最少的额外设备以简单并且成本有效的方式确保抗剪腹板稳定。
图4中的图解1示出了定位夹具25，该定位夹具具有在头部分27与足部分28之间延伸的本体部分26。定位夹具25被示出成抗剪腹板15固定至此，换言之，定位夹具25被示出成固定至抗剪腹板15。根据本发明的制造方法的方面，该方法可以包括在定位夹具25的头部分27处将定位夹具25固定至抗剪腹板15。在此背景下，并且根据本发明的优选方面，将抗剪腹板15固定地接合至定位夹具25的步骤可以包括可解除接合地将这两个元件固定在一起。
所示的抗剪腹板15具有第一边缘24以及第二边缘16，在所示的情况下，第一边缘24与第二边缘16可选地呈凸缘的形式。抗剪腹板15的腹板在第一纵向边缘24与第二纵向边缘16之间延伸。在所示的情况下，第一边缘24构成下抗剪腹板边缘，而第二边缘16构成上边缘。抗剪腹板15在定位夹具25的头部分27处固定地连接并接合至定位夹具25。
定位夹具25包括位于其足部分28处的参考表面33，图5a或者图6a或者图7示出了定位夹具25的额外的示例性细节。定位夹具25(特别是其足区域)能够经由参考表面33被支撑在稳定位置。此外，第一模具7(优选在其边缘区11中并且优选在叶片壳模制表面9的外部)设置有能够经由定位夹具25的参考表面33支撑定位夹具25的定位表面12。定位夹具25与连接至定位夹具25的抗剪腹板15一起可以被认为构成腹板定位组件47。优选地，定位夹具25与抗剪腹板15因而相互支撑接合。优选地，抗剪腹板15当与定位夹具25固定地接合时限定关于定位夹具25的预定几何形状。因此，定位组件限定关于抗剪腹板15待被引入的第一模具7的明确的预定几何形状。根据本发明的方面，定位夹具25以及由此定位组件47可以关于第一模具7被可靠地支撑在预定位置。当被引入到第一叶片壳部分20中时，定位组件47借助支托在模具7处的定位表面12上的定位夹具参考表面33并借助抗剪腹板15的沿预定粘合层23支托在第一叶片壳部分20的内表面上的第一边缘24自支撑。当被引入到第一叶片壳部分中时，定位夹具优选在模具6或者壳20的翼弦方向或者厚度方向上被约束。定位夹具25与定位组件47的该约束位置限定其引导位置，抗剪腹板15位于预定竖立位置。可选地，当位于引导位置中时，由定位夹具25以及抗剪腹板15构成的定位组件47被抗剪腹板15的第一纵向边缘24以及定位夹具的参考表面33支撑。腹板15的被示出在接下来的图解2中的步骤处的位置可以尤其对应其在叶片5内的预期设计或者参考位置。还可在步骤2中看到呈凸唇形式的直立部22，此直立部可以设置在第一叶片壳部分20的前缘部分17处。这有助于提高第一叶片壳部分20与第二叶片壳部分21之间的粘合接缝的强度。特别地，直立部22可以形成各个壳半体之间在叶片前缘17处的搭接接头的一部分。
在图4中的图解2中的步骤后，位于其预定设计位置中的腹板15可以例如借助粘合剂沿粘合层23锚定至第一叶片壳部分20，所述粘合剂可以是可固化粘合剂。一旦硬化，粘合剂就可以十分牢固地将抗剪腹板15保持在合适的位置，以允许第二叶片壳部分21闭合在第一叶片壳部分20以及锚定的抗剪腹板15上。这可以按照图解4以及5中的步骤实现：首先通过使定位夹具25脱离抗剪腹板15；从模具7并且从第一叶片壳部分20移除定位夹具25；并且在第一模具7的顶部上翻转第二模具8，使得第二叶片部分21就位以便通过粘合或者以其他方式与第一叶片壳部分20以及抗剪腹板15的第二边缘16接合。如图解5中所示，叶片结构可以沿其前缘以及尾缘固定在一起。
在本发明的另选方面中，可以在移除定位夹具25之前实施另外的固定装置，以用于提高第一叶片壳部分20中抗剪腹板15的位置稳定性。因此，按照图解3中示出的步骤，系带30可以固定在抗剪腹板15的一侧或者两侧与第一叶片壳部分20的相应的内部前缘面或者尾缘面之间。优选地，可以在腹板15的第二边缘16处、邻接腹板15的第二边缘16或者在腹板15的第二边缘16附近连接一个或者多个系带30。优选地，所述一个或者多个系带30可以在所述第一叶片壳部分20处或者在邻接或邻近所述第一叶片壳部分20的前缘或尾缘处在所述粘合层23与所述第一叶片壳部分20的前缘或者尾缘之间锚定至第一叶片壳部分20的内侧。借助沿所述一个或者多个系带30的合适的(优选适度水平的)张力，腹板15的位置稳定性能够因此被进一步提高。此步骤可能与较大尺寸的腹板15更相关，较大尺寸的腹板尤其在诸如腹板15的可能会是上边缘的第二边缘16之类的腹板的自由无锚定边缘处可能有更大倾向会位置偏移。图8与图9中示出了系带的其他细节。以实施例的方式，系带30可以设置成优选由相对不能伸展的材料制成的一段绳或者织带或者其他柔性线的形式。在可选方面中，系带30的一个端部可以预安装地锚定在抗剪腹板15处或者预安装地锚定在第一叶片壳部分20处或者两者。预安装的系带30的自由端可以穿过位于一个或其他抗剪腹板15处或者位于第一叶片壳部分20处的诸如环或者保持件或者眼之类的连接元件42。以实施例的方式，可以在固定系带30至其自身或者另一互补系带30的自由端之前，例如利用滑扣43或者通过对该系带打结而向系带30施加适量张力。因此，制造方法可以进一步包括在抗剪腹板15与第一叶片壳部分20之间附接一个或者多个系带30后向这些系带施加张力的步骤。预安装的系带30的一个端部可以例如使用粘合剂固定至第一叶片壳部分20或者抗剪腹板15。仍另选地，一个端部锚定至第一叶片壳部分20的单个系带30可以优选朝着抗剪腹板15的第二边缘16穿过位于抗剪腹板15中的诸如摩擦孔或者其他开口或通道之类的孔，并且在抗剪腹板15的相对侧紧固至第一叶片壳部分20。紧固操作可以借助锚定至第一叶片壳部分20的诸如环之类的锚定连接元件或者借助诸如粘合剂装置或者钩环紧固装置或者这些的组合之类的装置。制造方法可以进一步包括在所述抗剪腹板15与所述第一叶片壳部分20之间附接一个或者多个系带30之前、期间或者之后对所述一个或者多个系带30施加张力的步骤。用于系带30的合适的材料可以包括不能伸展的材料。包括诸如聚酰胺或者芳纶之类的聚合物材料的系带会尤其合适。可以使用呈张拉扣的形式的张拉装置，或者例如可以通过向系带30施加热(例如，在系带30上吹热空气)而进行张拉步骤。在后一种情况下，系带的材料应被选择成是可热收缩的聚合物。另选地，可以施加人工张拉。这可以在壳20的表面或者抗剪腹板15的每一处或者不止一处处结合对系带端部打结或者结合使用滑扣或者结合使用钩环紧固件或者结合摩擦孔而实现。
在第二叶片壳部分21闭合在第一叶片壳部分20上之前，诸如粘合剂之类的粘合装置可以优选应用至腹板15的第二边缘16。可以在获得由所述一个或者多个系带30提供的额外的位置稳定性以后进行第二叶片壳部分21与第二边缘16之间的粘合层的硬化过程。
如图9中建议的，在任一叶片壳20中可以存在一个或者两个或者三个或者更多个定位夹具25以及与定位夹具25数量相同或者不同的系带30或者若干组成对系带30。在实施方式中，可以沿叶片壳的翼弦长度以一定间隔连续设置定位夹具25。在图9中，为了简单起见以截短的形式示出了模具7与腹板15，并且仅示意性地示出了系带30以及其他元件。
如提到的，定位夹具25可以借助位于定位夹具25处的参考表面33并且通过支托在抗剪腹板的下边缘24上借助其与抗剪腹板15牢固的、几何限定的接合而被支撑并且被准确定位在其引导位置中。参考表面33可以优选成形为准确地遵照位于相关模具结构处的定位表面12。另选地，参考表面33与定位表面12可以成形或者构造成它们关于至少两个接触点准确地一致。这确保获得用于将定位组件47以及因此抗剪腹板15与夹具25两者带到用于制造的期望位置中的简单而有效并且准确而可重复的装置以及方法。
如以实施例的方式在图5a、图5b、图6a以及图6b处所示的，定位夹具25处的参考表面33可以包括构造成用于支托在支撑表面37上的第一参考表面部分34以及构造成用于抵靠抵接表面38支托的第二参考表面部分35。在此背景下，支撑表面37可以是模具7上的第一定位表面部分，并且抵接表面38可以是模具上的第二定位表面部分。这些第一参考表面部分34与第二参考表面部分35当与相应的(例如，位于模具7处的)定位表面部分接触地接合时能够防止定位夹具25沿两个相互正交的轴线移动。优选地，这些轴线可以特别是沿叶片5或者叶片模具6的翼弦方向以及厚度方向的。
因此，可以以任一合适的方式(例如，如图5a或者图5b中所示的大体平坦的表面或者如图6a或者图6b中所示的销-窝槽型表面或者这些的组合)构造参考表面33以及协作的定位表面12或者参考表面部分34、35或者定位表面部分37、38。在本发明的方面中，定位夹具25的参考表面33可以设置在其足部分28处。所述足部分28可以包括膝部分32以及足尖部分29，膝部分具有所述的第一参考表面部分34并且所述足尖部分29具有所述的第二参考表面部分35。
如图6a、图6b以及图9中所示，位于模具边缘区11处的支撑表面12可以包括用于在夹具25的足尖部分29处约束夹具25的足部分28的窝槽式配件，该足尖部分可以形成舌的形状以装配在所述窝槽内。夹具足部分28的足尖部分29处的舌周围的颈部可以用作夹具25上的另外的或者另选的参考表面。支撑表面37可以设置在用于将夹具25相对于模具7保持在其引导位置中的窝槽上。这可以是对模具边缘区11上的支撑表面37的附加或者另选。在实施方式中，夹具25的足28的参考表面部分可以接合并被约束在位于模具7的外围处的窝槽中，而夹具25的参考表面33的其他部分可以覆盖模具外围的其他定位部分11。
优选地，可选地，定位夹具25可以包括一个或者多个定位元件36，所述一个或者多个定位元件36能够与位于抗剪腹板处的一个或者多个相应的定位元件36a在位置上相互作用。在图7中，这些定位元件36被示出呈位于夹具25的头部分27的接触表面上的凹口的形式，而在抗剪腹板15上的相应位置处设置协作的定位伸出部。也可以设想相反的布置。相应的定位元件36、36a的联接确保相应的腹板15与夹具25的接合元件40、41对准。此外，由于夹具25与腹板15在它们的相应定位元件相互对准并且相互接触的状态下被保持在一起，确保了定位组件47呈现出其期望的预定几何形状。定位元件36、36a可以例如包括应用至抗剪腹板15与夹具25中的任一者或者两者的接触区的各种协作的凹口或者伸出部。另选地或者另外，定位元件36、36a可以由应用至抗剪腹板15与夹具25中的一者或者两者(例如，位于抗剪腹板15与夹具25接触区处或者其附近)的斑纹构成。
更进一步地，定位夹具25可以可选地、优选地包括一个或者多个接合元件40，所述一个或者多个接合元件40能够与位于所述抗剪腹板15处的相应的接合元件41可脱离地、牢固接合。在图5a中所示的一个实施例中，以设计成装配在设置在抗剪腹板15中的孔中的销的方式示出接合元件40。仍参照图5a，接合销可以例如是有螺纹的，使得诸如固定螺母(也示出在图5a中)之类的协作的夹紧元件40a可以固定至接合销的一部分，该部分在抗剪腹板15的主板处于抵靠夹具25的头部分27的接触面的位置时伸出穿过抗剪腹板15的主板。参见图5c，该图另外地示出了凹进的夹紧元件40a，该凹进的夹紧元件借助贯通抗剪腹板15的主板部分的孔41螺纹连接在接合销上从而牢固地约束抗剪腹板15抵靠定位夹具25的头部分27。在图5c的实施例中，定位接合元件40、41可以另外起定位元件的作用。在此情况下，另外将期望确保接合元件40、41的精确的制造公差以便保证定位组件47的期望的预定几何形状。另选地，可以优选在诸如定位夹具25的头部分27之类的部分中设置带螺纹的凹口(未示出)，该带螺纹的凹口的尺寸及位置设定成与待穿过位于抗剪腹板15中的相关位置处的孔41的固定螺栓(未示出)协作。适当的接合元件40、41可以尤其包括能够或者构造用于与所述抗剪腹板15处的一个或者多个相应的捕获元件协作的一个或者多个扭锁元件或者插销元件。另选地或者另外，定位夹具25处的适当的接合元件40可以包括能够或者构造成用于与位于所述抗剪腹板15处的磁性吸引元件或者磁性元件协作的磁体或者磁性或电磁元件。另选地或者另外，适当的接合元件40、41可以包括能够或者构造用于与位于所述抗剪腹板15处的诸如光滑表面之类的相应表面协作的真空或者局部真空型抽吸元件。另选地，适当的接合元件40、41可以包括一类或者多种不同类的接合元件40、41的任一组合。优选地，位于定位夹具25与抗剪腹板15处的适当的接合元件40、41可以允许这些元件在被引入到第一叶片壳部分20中之前预附接以形成定位组件47。在抗剪腹板15沿其粘合层23锚定至第一叶片壳部分20之前，接合元件40、41应允许易于释放定位夹具25以及定位夹具25与抗剪腹板15的接合，该抗剪腹板15优选在定位夹具25的释放之前已经与第一叶片壳部分20成为一体。
可以通过如下方式从抗剪腹板15释放夹具25：例如通过旋开螺母、螺栓或者夹紧元件直接接近并且解除相应的接合元件40、41的接合或者以其他方式释放协作的接合元件40、41，此后从第一模具7移除定位夹具25。
可选地，定位夹具25可以包括用于使接合元件40脱离与抗剪腹板15的相应的接合元件41的接合的致动器39。优选地，致动器39可以由操作者手动操作。优选地，致动器39可以包括用于解除接合元件40、41的接合的致动器机构。适当的致动器39或者致动器机构可以是机械的或者机电的或者液压的。定位夹具25中包括的致动器或者致动器机构的类型特别可以取决于定位夹具25的头部分27处的接合元件40的类型。对于一个或者多个磁性接合元件而言，适当的致动器39(参见图7)可以另外包括能够传递定位夹具25与连接至定位夹具25的抗剪腹板15之间的分离力的推进器机构。对于一个或者多个电磁接合元件而言，适当的致动器可以另外包括能够使定位夹具的头部分处的电磁体失去磁效应的断路器。对于一个或者多个插销接合元件而言，适当的致动器可以另外包括能够从位于连接至定位夹具的抗剪腹板处的协作的器41撤回位于例如定位夹具25的头部分27处的插销的拉拔机构。对于一个或者多个扭锁接合元件40而言，适当的致动器可以另外包括能够旋转锁定凸耳脱离与位于连接至定位夹具的抗剪腹板15处的协作的捕获器41的接合的扭转驱动机构。对于一个或者多个诸如杯或者垫之类的真空、局部真空、低压或者抽吸式接合元件40而言，适当的致动器可以包括用于平衡相关杯或垫与抗剪腹板表面41之间的空气压力的具有相关连杆装置的通风阀。任一致动器机构可以包括诸如轴或者液压联轴器之类的力传递连杆元件。可以构想用于此目的的另外的锁定装置或者致动器机构。借助这些装置，定位夹具25可以快速地、容易地并且可靠地脱离其与抗剪腹板15的牢固接合。因此，特别地，在一些方面中，定位夹具25可以包括致动器39以脱离接合元件40。在一些方面中，可以手动操作脱离致动器。
优选地，致动器39可以定位在所述定位夹具25的本体区域26处。更进一步优选地，致动器39可以定位在所述定位夹具25的足区域28处。借助此布置，操作者可以使定位夹具25脱离抗剪腹板15。特别地，操作者可以在不进入模具7或者位于模具7中的叶片壳部分21(优选从模具7外部或者模具7的边缘11的外部的位置)的情况下操作致动器39。优选地，可以在无任何操作者进入相关模具7、8的情况下从模具7以及叶片壳部分21移除定位夹具25。优选地，可以在无任何操作者进入模具的情况下由操作者从模具移除定位夹具。优选地，可以在无需提升设备进入模具6或者模具6的一部分7、8的情况下从模具6移除定位夹具25。
优选地，在本发明的可选方面中，定位夹具25可以是便携式的，特别地，该定位夹具可以是便携式的，使得可以由操作者利用最少的机械干预或者无机械干预而将定位夹具25放置在合适的位置或者从模具移除。优选地、可选地，定位夹具25可以是可移动式的。优选地、可选地，可以在本发明的方法中独立于机械运输或者定位装置而操纵或者利用定位夹具。优选地、可选地，可以独立于机械运输或者定位装置而将定位夹具25放置在其引导位置。
优选地，抗剪腹板15可脱离地固定至定位夹具25。此布置将确保夹具25能够从其引导位置被移除，使抗剪腹板15在第一叶片壳部分20中位于其预定竖立位置。
可选地，在固化抗剪腹板15的第一纵向边缘24与第一叶片壳部分20之间的粘合剂粘合层的过程中，定位夹具25可以在第一模具7处在其引导位置保持就位。在定位夹具25位于其引导位置的状态下，可以在优选通过在第一模具7上旋转第二模具8而将第二壳部分21施加到第一壳部分20上之前进行此固化步骤。
以上已经参照风轮机叶片5以及风轮机叶片制造设施或设备的具体实施例例示了本发明。然而，应理解，本发明不限于以上描述的具体实施例，而可以在本发明的如权利要求中指定的范围内以众多的变型设计及更改本发明。
本文中提到的模具可以是公知的其他模具。本文中提到的第一模具可以是不可移动的模具或者不可移动的型模或者底模具或者底型模或者下模具或者下型模。第二模具也可以被认为是可移动的模具或者可移动的型模或者顶模具或者顶型模或者上模具或者上型模。用于模制叶片壳部分的单个模制元件也可以被认为是模具半体(不管是不可移动的模具半体还是可移动的模具半体，不管是顶模具半体还是底模具半体)。诸如抽吸侧叶片壳或者压力侧叶片壳之类的叶片壳部分也可以被认为是叶片壳半体或者壳半体或者叶片半体。压力侧壳部分或者壳半体也可以被认为是迎风侧壳半体或者迎风侧壳部分。抽吸侧壳部分或者壳半体也可以被认为是背风侧壳半体或者背风侧壳部分。下模具半体可以对应抽吸侧叶片壳部分或者压力侧叶片壳部分。
附图标记
1：风轮机
2：塔架
3：机舱
4：转子
5：叶片
6：模具
7：第一模具
8：第二模具
9：叶片壳模具
10：叶片根部
11：模具边缘区
12：定位表面
13：叶片壳模具尾缘
14：叶片壳模具前缘
15：抗剪腹板
16：第二边缘
17：前缘
18：尾缘
19：叶片梢部
20：第一叶片壳部分
21：第二叶片壳部分
22：直立部
23：粘合层
24：第一边缘
25：定位夹具
26：本体部分
27：头部分
28：足部分
29：足尖部分
30：系带
31：锚定器
32：膝部分
33：参考表面
34：第一参考表面
35：第二参考表面
36、36a：定位元件
37：第一定位表面
38：第二定位表面
39：致动器
40：夹具接合元件
41：抗剪腹板接合元件
42：保持器
43：滑扣
44：翼弦方向
45：翼展方向
46：厚度方向
47：定位组件

Claims (15)

1.一种用于制造风轮机叶片的方法，该方法包括：在相应的第一模具与第二模具中模制第一叶片壳部分以及第二叶片壳部分；
将抗剪腹板定位在所述第一模具中的第一壳部分内；
将所述抗剪腹板在所述第一壳部分中锚定就位；并且
将所述第二叶片壳部分闭合在所述第一壳部分上以借此产生风轮机叶片壳，该风轮机叶片壳限定所述风轮机叶片壳的尾缘与前缘之间的翼弦长度以及所述风轮机叶片壳的根部区与梢部之间的翼展长度，并且其中，由第一纵向边缘以及第二纵向边缘界定的所述抗剪腹板沿所述叶片的厚度方向延伸，所述方法进一步包括：
设置定位夹具；并且
将所述定位夹具固定至所述抗剪腹板，之后通过使所述定位夹具的参考表面与所述第一模具处的定位表面接合从而在所述抗剪腹板处于预定直立位置的状态下使所述定位夹具处于引导位置，借此将所述抗剪腹板引入到所述第一壳部分并引导所述抗剪腹板进入到该抗剪腹板在所述第一壳部分中的预定位置，所述抗剪腹板的第一纵向边缘邻近所述第一壳部分；并且
在所述第二叶片壳部分闭合在所述第一壳部分上之前从所述第一模具移除所述定位夹具。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定位夹具便于操作者携带而无需动力提升设备。
3.根据权利要求1或者前述权利要求中任一项所述的方法，所述定位表面与所述参考表面构造成相互接触地接合，其中，尤其当所述定位夹具位于所述引导位置时，所述定位表面与所述参考表面之间沿翼弦方向以及/或者厚度方向的相对移动被阻止。
4.根据权利要求1或者前述权利要求中任一项所述的方法，其中当位于引导位置时，由所述定位夹具以及所述抗剪腹板构成的定位组件被所述抗剪腹板的所述第一纵向边缘支撑并且被所述定位夹具的所述参考表面支撑。
5.根据权利要求1或者前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述定位夹具与所述抗剪腹板设置有用于牢固地以可脱离方式相互接合的接合元件。
6.根据权利要求1或者前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在从所述第一模具移除所述定位夹具之前借助位于所述定位夹具上的脱离致动器使所述定位夹具脱离所述抗剪腹板。
7.根据权利要求1或者前述权利要求中任一项所述的方法，该方法进一步包括如下步骤：在所述定位夹具位于其引导位置中的状态下并且在使所述定位夹具脱离所述抗剪腹板之前，使所述抗剪腹板的所述第二纵向边缘相对于所述第一壳部分固定。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使所述抗剪腹板固定的所述步骤包括在所述第一壳部分与所述抗剪腹板的邻近该抗剪腹板的第二纵向边缘的部分之间附接一个或者多个系带的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述系带被布置成从所述抗剪腹板沿朝所述第一壳部分的前缘区以及/或者尾缘区的方向延伸。
10.根据权利要求8或者9所述的方法，其中，在所述抗剪腹板被引入到所述第一壳部分中之前将所述系带中的一个或者多个系带的第一端预附接至所述第一壳部分；并且其中，当所述定位夹具位于所述引导位置时，将所述一个或者多个系带的第二端附接至所述抗剪腹板。
11.根据权利要求8或者9所述的方法，其中，在所述抗剪腹板被引入到所述第一壳部分中之前将所述系带中的一个或者多个系带的第一端预附接至所述抗剪腹板；并且其中，当所述定位夹具位于所述引导位置时，将所述一个或者多个系带的第二端附接至所述第一壳部分。
12.一种构造成用于在根据前述权利要求中任一项所述的方法中使用的定位夹具，该定位夹具包括位于该定位夹具的头部分与足部分之间的本体部分，其中，所述头部分构造成用于与抗剪腹板以可脱离的方式牢固地接合；并且其中，所述足部分包括参考表面。
13.根据权利要求12所述的定位夹具，其中，所述定位夹具包括能够与位于所述抗剪腹板处的相应元件以可脱离的方式牢固地接合的一个或者多个接合元件。
14.根据权利要求12所述的定位夹具，其中，所述定位夹具包括能够与位于所述抗剪腹板处的一个或者多个相应定位元件在位置上相互作用的一个或者多个定位元件。
15.一种根据权利要求1至11中任一项所述的方法制造的风轮机叶片，该风轮机叶片包括外部叶片壳以及内部抗剪腹板，所述抗剪腹板大体沿所述叶片壳的抽吸侧与背风侧之间的最大厚度顺翼展方向延伸。
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