CN108453969A - 用于制造风力涡轮转子叶片根部区段及相关的风力涡轮叶片的方法 - Google Patents

用于制造风力涡轮转子叶片根部区段及相关的风力涡轮叶片的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制造风力涡轮叶片的根部区段的方法，其包括组装模型，该模型具有内圆柱体节段、外圆柱体节段以及底部凸缘，其中，径向空间限定于内圆柱体与外圆柱体之间。根部毂连接器周向环绕底部凸缘附接，使得根部毂连接器沿轴向延伸至径向空间中。拉挤杆的第一筒装载至空间中，其中，第一筒包括多个第一拉挤杆，第一拉挤杆布置成与内圆柱体节段相邻。例如，利用盖或顶部凸缘来将空间密封，并且，将空间排空。使树脂灌注至空间中，使得树脂通过拉挤杆之间的径向空间而迁移，且然后，使树脂固化。然后，将根部区段从模型中移除。本发明包含通过该方法而形成的风力涡轮叶片根部区段。

Description

用于制造风力涡轮转子叶片根部区段及相关的风力涡轮叶片 的方法
发明领域
本主题大致涉及风力涡轮，且更具体地，涉及风力涡轮转子叶片组件的根部构造。
发明背景
风力被认为是目前可用的最清洁且最环境友好的能源之一，而在这点上，风力涡轮越来越受到关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、舱体以及转子。转子联接至舱体，且包括可旋转毂，可旋转毂具有一个或更多个转子叶片。转子叶片通过叶片根部而连接至毂。转子叶片使用已知的翼型原理来从风采集动能，并且，使动能通过旋转能而转化成机械能，从而使轴转动，其中，该轴将转子叶片联接至齿轮箱，或如果未使用齿轮箱，则直接地联接至发电机。然后，发电机使机械能转化成可被调配给公用电网的电能。
转子叶片的具体尺寸是促成风力涡轮的总体容量的重要因素。具体地，转子叶片的长度或翼展的增加通常可能导致风力涡轮的能量产量的总体增加。因此，增加转子叶片的尺寸的努力帮助使风力涡轮技术持续发展，且有助于将风能采用为备选的具备商业竞争力的能源。然而，转子叶片尺寸的这样的增加可能对各种风力涡轮构件施加增加的载荷。例如，较大的转子叶片可能经历叶片根部与毂之间的连接部处的增加的应力，导致具有挑战性的设计约束条件，两者都以极端事件和疲劳寿命要求为特征。
人们提出了用于改进叶片根部的各种建议。例如，美国专利公布号2013/0111752描述了关于由纤维增强塑料制成的常规风力涡轮叶片的问题，其中，现行的增强纤维沿转子叶片的纵向方向延展，这导致一旦叶片从模压工具移除且受到重力，而不存在根端处的支撑，就出现根部的“椭圆化”(也被称为根部环)。‘752公布提出了将具有接口区段的支撑杆以基本上圆形的形状组装至风力涡轮的毂接口，以致于在多个支撑杆之间存在间隙。纤维布置于间隙中。第一模压工具沿着圆形形状的外表面放置，并且，第二模压工具沿着圆形形状的内表面放置。然后，将树脂注入支撑杆之间，起到对纤维的支撑和接口区段至毂的结构的作用。
美国专利公布号2014/0119926描述了圆柱形叶片根部区段，该区段由通过径向间隙而分离的内周构件和外周构件限定。环插入件安置于径向间隙中，并且，粘结至内周构件和外周构件。环插入件具有内周表面和外周表面，其中，这些表面中的至少一个具有沿翼展方向或沿周向变化的横截面轮廓，其与恒定或不变的横截面轮廓相比，增大粘结表面面积。
美国专利公布号2012/0315145描述了叶片根部，该叶片根部带有圆柱体节段连接部件，其具有螺柱状连接元件，当模制时，该连接元件插入转子叶片的相应的纤维和/或铸造材料之间。连接部件充当用于使连接元件以给定的几何关系对齐的连接器件。通常，相应的连接部件给叶片根部提供额外的机械稳定性(即，具体地，刚度)，以便避免或至少降低椭圆化或变形影响。相应的连接部件适应于将相应的外部施加的载荷传递且/或分配至转子叶片的叶片根部结构中。连接元件可以整体地构建有相应的连接部件，或装配至相应的连接部件。
来自桑迪亚国家实验室的公布(2003年5月印刷的SAND2003-0719无限制发布；http://windpower.sandia.gov/other/030719.pdf )包括如下的方法的描述：通过将螺柱直接地嵌入层压材料内而将根部螺柱安装于叶片中，以降低制造过程步骤的数量和工具作业要求。在树脂灌注之前，使干燥织物环绕各螺柱滚动，并且，将折叠材料放置于螺柱之间。
美国专利号8172538描述了制造风力涡轮叶片壳体部件的方法，该叶片壳体部件在根部附近具有合并的紧固部件。在树脂灌注之前，紧固部件定位于模型中，其中，预制棍环绕紧固部件的大体上纵向的部分。提供导向器件，用于在模压的期间，使紧固部件相对于又一紧固部件且/或相对于模型而对齐。
因而，本行业一直试图以与现有技术相比而成本合算且及时的方式提供用于制造具有均匀结构性质的风力涡轮叶片根部区段的方法。
发明简述
将在下文的描述中部分地阐明本发明的方面和优点，或可以从描述显而易见本发明的方面和优点，或可以通过实践本发明而得知本发明的方面和优点。
根据本发明的某些方面，提供用于制造风力涡轮叶片的根部区段的方法。该方法包括组装模型，该模型具有内圆柱体节段、外圆柱体节段以及底部凸缘，其中，在内圆柱体节段与外圆柱体节段之间限定径向空间。模型可以限定完全圆柱体，其中，内圆柱体节段和外圆柱体节段为完全圆柱体，或可以形成于节段中，其中，内圆柱体节段和外圆柱体节段为部分圆柱体。该方法包括使多个根部毂连接器周向环绕底部凸缘固定，使得根部毂连接器沿轴向延伸至内圆柱体与外圆柱体之间的径向空间中。拉挤杆的第一筒装载至径向空间中，其中，第一筒包括多个第一拉挤杆，该第一拉挤杆布置成与内圆柱体节段相邻。在模型中的空间被密封，例如以在空间的上方在模型上放置顶部凸缘(盖)、真空袋或其他密封部件，并且，将空间排空(例如，在空间中抽吸成真空)。使树脂灌注至径向空间中，并且，通过径向空间迁移而至拉挤杆之间的间隙或空隙中。然后，使树脂固化，其中，最终根部区段形成有包覆于树脂中的多个拉挤杆。然后，将根部区段从模型移除。
在具体的实施例中，拉挤杆的第一筒包括第一圆柱形支撑套管，其中，拉挤杆紧靠第一圆柱形支撑套管保持，并且，第一圆柱形支撑套管紧靠或环绕内圆柱体节段定位。该实施例可以包括在第一筒内的器件，用于将第一拉挤杆紧靠第一圆柱形支撑套管保持。在一个实施例中，这样的器件可以包括环绕第一拉挤杆包裹的丝束材料(即tow material)或织物材料之一。在一些实施例中，织物包裹材料可以在第一筒中遍及第一拉挤杆而层叠。拉挤杆可以附接至织物包裹材料。例如，织物可以环绕拉挤杆编织，或拉挤杆可以粘附至织物。织物可以允许树脂渗透，并且，可以是干燥织物或预浸渍着树脂(“预浸”织物)。
为了沿周向(即，环向)方向增强根部，可以期望将至少一定量的离轴纤维(非0°纤维)合并于根部区段中。通过将具有主要地沿周向方向延展的纤维的干燥织物层放置于筒之间，从而可以提供该增强效应。如果使用，则通过在模型腔上抽吸成真空，以抽吸在杆与筒之间的树脂且抽吸织物，从而可以将这些层压紧，以减小其体积。真空基本上将杆压至织物，且将杆和织物压紧。
在具体的实施例中，第一拉挤杆具有相同的长度和直径，并且可以由相同的材料制成。在另一实施例中，第一拉挤杆具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
在某一实施例中，灌注步骤可以包括旋转驱动模型而生成离心力，该离心力驱动树脂通过拉挤杆之间的径向空间间隙和空隙。
在某一实施例中，该方法可以包括将拉挤杆的第二筒装载至与拉挤杆的第一筒同中心的内圆柱体节段和外圆柱体节段之间的径向空间中，其中，第二筒包括多个第二拉挤杆，该第二拉挤杆紧靠第二圆柱形支撑套管布置。例如，拉挤杆的第一筒可以环绕模型的内圆柱体放置，并且，拉挤杆的第二筒可以环绕拉挤杆的第一筒放置。在此实施例中，第二拉挤杆可以具有与第一拉挤杆相同的长度或比第一拉挤杆更大的长度。备选地，第二拉挤杆可以与第一拉挤杆相比而具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
多个根部毂连接器可以是单独的根部插入件，这些根部插入件沿轴向延伸至拉挤杆之间的空间中，并且，(从模型的外侧)螺栓连接至底部凸缘。在将根部插入件螺栓连接至底部凸缘之前，可以将根部插入件一起连接成放置于空间中的组件。在放置于空间中之前，可以使根部插入件带纹理或包裹以织物，以确保插入件依然嵌入树脂中。
本发明还包含用于风力涡轮的转子叶片组件，叶片具有在前缘与后缘之间延伸的压力侧和吸力侧。叶片组件包括模压圆柱形叶片根部区段，该模压圆柱形叶片根部区段从压力侧和吸力侧沿翼展方向延伸至叶片根部区段的端面，该端面构造成将转子叶片组件附接至毂。叶片根部区段还包括多个第一拉挤杆的第一筒，其在第一拉挤杆之间且环绕第一拉挤杆灌注以硬化树脂。根部区段还包括多个根部毂连接器，这些根部毂连接器周向环绕叶片根部区段的端面隔开，并且，在多个第一拉挤杆之间沿翼展方向延伸。
叶片根部区段可以包括在上文中关于制作示范性的根部区段的方法而讨论的特征或特性中的任一个。
参考下文的描述和所附权利要求，将进一步支持且描述本发明的这些及其他特征、方面以及优点。合并于本说明书中且组成本说明书的一部分的附图图示本发明的实施例，并且，附图连同描述一起用来解释本发明的原理。
技术方案1．一种用于制造风力涡轮叶片的根部区段的方法，所述方法包括：
组装模型，该模型具有内圆柱体节段、外圆柱体节段以及底部凸缘，其中，在所述内圆柱体节段与所述外圆柱体节段之间限定径向空间；
使多个根部毂连接器周向环绕所述底部凸缘固定，使得所述根部毂连接器延伸至所述径向空间中；
将拉挤杆的第一筒装载至所述空间中，其中，所述第一筒包括多个第一拉挤杆，该第一拉挤杆布置成与所述内圆柱体节段相邻；
在所述模型中的所述空间的上方密封，并且，将所述空间排空；
将树脂灌注至所述空间中，使得所述树脂在所述拉挤杆之间迁移，且使所述树脂固化；以及
将所述固化后的根部区段从所述模型移除。
技术方案2．根据技术方案1所述的方法，其中，拉挤杆的所述第一筒包括第一圆柱形支撑套管，所述拉挤杆紧靠所述第一圆柱形支撑套管定位，并且，所述第一圆柱形支撑套管紧靠所述内圆柱体节段定位。
技术方案3．根据技术方案2所述的方法，还包括提供所述第一筒内的器件，用于将所述第一拉挤杆紧靠所述第一圆柱形支撑套管保持。
技术方案4．根据技术方案3所述的方法，其中，所述保持器件包括环绕所述第一拉挤杆包裹的丝束材料或织物材料之一。
技术方案5．根据技术方案3所述的方法，其中，所述保持器件包括在所述第一筒中遍及所述第一拉挤杆而层叠的织物包裹材料。
技术方案6．根据技术方案5所述的方法，其中，所述第一拉挤杆附接至所述织物包裹材料。
技术方案7．根据技术方案1所述的方法，其中，所述第一拉挤杆具有相同的长度和直径。
技术方案8．根据技术方案1所述的方法，其中，所述第一拉挤杆具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
技术方案9．根据技术方案1所述的方法，其中，所述灌注步骤还包括对所述模型进行旋转驱动而生成离心力，该离心力驱动所述树脂通过所述拉挤杆之间的所述径向空间。
技术方案10．根据技术方案1所述的方法，还包括将拉挤杆的第二筒装载至与拉挤杆的所述第一筒同中心的所述径向空间中，其中，所述第二筒包括紧靠第二圆柱形支撑套管布置的多个第二拉挤杆。
技术方案11．根据技术方案10所述的方法，其中，拉挤杆的所述第一筒包括紧靠所述模型的所述内圆柱体节段放置的第一圆柱形支撑套管，并且，拉挤杆的所述第二筒环绕拉挤杆的所述第一筒放置。
技术方案12．根据技术方案11所述的方法，其中，所述第二拉挤杆与所述第一拉挤杆相比而具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
技术方案13．根据技术方案1所述的方法，其中，所述多个根部毂连接器为根部插入件，其螺栓连接至所述底部凸缘，并且，在所述多个拉挤杆之间沿轴向延伸。
技术方案14．根据技术方案13所述的方法，其中，在将所述根部插入件螺栓连接至所述底部凸缘之前，将所述根部插入件一起连接成放置于所述径向空间中的组件。
技术方案15．根据技术方案13所述的方法，其中，在放置于所述空间中之前，使所述根部插入件带纹理或包裹以织物。
技术方案16．根据技术方案1所述的方法，其中，所述模型限定部分圆柱体，所述内圆柱体节段和所述外圆柱体节段为部分圆柱形节段。
技术方案17．根据技术方案1所述的方法，其中，所述模型限定完全圆柱体，所述内圆柱体节段和所述外圆柱体节段为全圆柱形节段。
技术方案18．一种用于风力涡轮的转子叶片组件，包括：
压力侧和吸力侧，所述压力侧和所述吸力侧在前缘与后缘之间延伸；
模压圆柱形叶片根部区段，从所述压力侧和吸力侧沿翼展方向延伸至所述叶片根部区段的端面，其构造成将所述转子叶片组件附接至毂；
所述叶片根部区段还包括：
多个第一拉挤杆的第一筒，在所述第一拉挤杆之间且环绕所述第一拉挤杆灌注以硬化树脂；和
多个根部毂连接器，其周向环绕所述叶片根部区段的所述端面隔开并且在所述第一拉挤杆之间沿翼展方向延伸。
技术方案19．根据技术方案18所述的转子叶片组件，其中，所述第一筒包括第一圆柱形支撑套管，将所述第一拉挤杆环绕所述第一圆柱形支撑套管保持。
技术方案20．根据技术方案19所述的转子叶片组件，还包括与拉挤杆的所述第一筒同中心的拉挤杆的第二筒，其中，所述第二筒包括环绕第二圆柱形支撑套管保持的多个第二拉挤杆。
附图简述
参考附图而在说明书中阐明针对本领域普通技术人员的本发明的包括最佳模式的详尽且能够实现的公开，其中：
图1图示常规的风力涡轮的透视图；
图2图示具有根据本公开的叶片根部区段的风力涡轮的转子叶片组件的一个实施例的透视图；
图3是根据本发明的叶片根部区段的实施例的透视图；
图4是根据本发明的叶片根部区段的备选实施例的透视图；
图5是根据本发明的叶片根部区段的再一实施例的透视图；
图6图示用于制作叶片根部区段的模压过程的某些方面；根据本发明的图4的实施例的沿着线A-A的俯视图；
图7图示针对全圆柱形根部区段的模压过程的某些其他方面；
图8图示针对单半圆柱状根部区段的模压过程的方面；
图9图示针对双半圆柱状根部区段的模压过程的方面；
图10是模型内的叶片根部区段的实施例的俯视图；
图11是模型内的叶片根部区段的备选的实施例的俯视图；并且，
图12是模型内的叶片根部区段的实施例的侧视剖视图。
参考标记列表
10风力涡轮
12塔架
14底座
16舱体
18转子
20可旋转毂
22转子叶片组件
100叶片根部区段
102根部端面
106叶片尖端
108壳体
110压力侧
112吸力侧
114前缘
116后缘
118翼展
122模型
124内圆柱体
126外圆柱体
128底部凸缘
130顶部凸缘
132空间
136根部毂连接器
142根部插入件
144螺栓
146第一筒
148第一拉挤杆
150第一圆柱形支撑套管
152树脂
154第二筒
156第二拉挤杆
158第二圆柱形支撑套管
160真空源
162树脂源
164加热器
166绝缘护套
168超声换能器
169平衡重物
170第三筒
171连接棒
172第三拉挤杆
174第三圆柱形支撑套管
175包裹织物材料
176包裹丝束
178 表层。
发明详述
现在，将详细地参考本发明的实施例，其一个或更多个示例在图中图示。各示例以本发明的解释而不是本发明的限制而提供。实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的范围或实质的情况下，能够在本发明中作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分而图示或描述的特征能够与另一实施例一起用于得到再一实施例。因而，旨在使本发明涵盖这样的修改和变型，其属于所附权利要求及其等效物的范围内。
本发明涉及独特的叶片根部区段(和制作这样的叶片根部区段的方法)，其中，根部区段显示出改进的强度和结构性质，并且，能够以快速且高效的自动方式制造。
参考附图，图1图示常规的风力涡轮10的透视图，从而使本发明处于常规的风力涡轮10的运行环境下。如图所示，风力涡轮10包括从支撑表面14延伸的塔架12、装配于塔架12上的舱体16以及联接至舱体16的转子18。转子18包括可旋转毂20和至少一个转子叶片组件22，转子叶片组件22联接至毂20，并且，从毂20向外延伸。例如，在所图示的实施例中，转子18包括三个转子叶片组件22。然而，在备选的实施例中，转子18可以包括多于或少于三个转子叶片组件22。各转子叶片组件22可以围绕毂20隔开，以促进转子18旋转，从而允许将动能从风能转变成可用的机械能，且随后，转变成电能。例如，毂20可以可旋转地联接至舱体16，舱体16包围发电机(未示出)，以允许产生电能。
现在，参考图2，图示具有根据本发明的叶片根部区段100的转子叶片组件22的一个实施例。更具体地，转子叶片组件22包括壳体108，壳体108在前缘114与后缘116之间限定压力侧110和吸力侧112。壳体108可以大致构造成在叶片根部区段100与叶片尖端106之间延伸，其中，叶片尖端106安置成与叶片根部区段100相对，并且，壳体108可以充当叶片的内部载荷轴承结构的外壳/覆盖物。而且，转子叶片组件22可以具有翼展118，翼展118限定叶片根部区段100与叶片尖端106之间的总长。叶片根部区段100可以具有大致圆柱形状，并且，可以从压力侧110和吸力侧112沿翼展方向延伸至根部区段100的端面102。而且，叶片根部区段100构造成将转子叶片组件22附接至风力涡轮10的毂18(图1)。
参考图3，叶片根部区段100的实施例包括多个以圆柱形形态布置的第一拉挤杆148，并且可以被认为是拉挤杆的第一筒146。“拉挤杆”通常在本领域中被理解为包含通过拉挤过程而制造的玻璃纤维增强塑料杆(FRP杆)。这些杆为固体的，并且，由聚酯树脂和玻璃纤维组成。理解到，通过拉挤过程，有可能改变树脂系统且提高杆的玻璃含量性质，以便满足具体设计和应用。由于拉挤材料轻质且坚固，因而往往比钢、铝或结构木材更高效得多。认识到，拉挤杆(或管)在弯曲和拉伸(拉动)应用中表现优异，因为，所有的纤维都沿着管(或杆)的长度取向。在拉挤过程中在同时地注入树脂时通过拉动纤维经过成形模具来制作零件，以产生所要求的轮廓。出于本公开的目的，其中，在叶片根部区段100中使用拉挤杆，拉挤杆可以具有3.0 mm (0.009 kg/m)至37.5 mm (2.010 kg/m)的范围内的直径。杆的长度将取决于叶片根部区段100的总体长度而变化。其他尺寸的杆同样地属于本发明的范围和实质内。
在图3中所描绘的具体的实施例中，第一筒146包括第一圆柱形支撑套管150，环绕第一圆柱形支撑套管150保持杆148。如在下文中参考图10而解释那样，并非在所有的实施例中都要求该第一圆柱形支撑套管150。
在第一筒146内，第一拉挤杆148具有相同的长度和直径，并且，可以由相同的材料制成。在其他实施例中，任何给定的筒内的第一拉挤杆148可以具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
仍然参考图3，第一圆柱形支撑套管150(及任何其他第二或第三支撑套管)可以是FRP管(拉挤产品)。套管150用来提供底座，杆148环绕该底座布置(在下文中更详细地解释)，且在这点上，套管可能相对较薄。
可以提供器件，从而将杆148保持于环绕支撑套管150的圆柱形布置中。例如，可以将玻璃纤维丝束176以绳状方式环绕杆148包裹，从而以环绕套管150的布置式样(具有限定的“径向厚度”)支承拉挤杆148。在图4的实施例中，如图4中所描绘的，可渗透织物包裹材料175环绕杆148包裹，并且，可以遍及杆148而层叠。例如，可以在任何给定的筒内容纳杆148和织物材料175的交替的层。织物材料175可以是筒146内的双轴或单向纤维材料或其组合。同样地，在此实施例中，拉挤杆148可以附接至织物包裹材料175。例如，织物175可以环绕拉挤杆148编织，或拉挤杆148可以粘附至织物175。织物175可以允许树脂渗透，并且，可以是干燥织物或预浸渍着树脂(“预浸”织物)。
在模压过程中(如下文中所解释那样)，使树脂152灌注于拉挤杆148之间且固化，以致于如图3中所描绘的，成品叶片根部区段100由包覆于环绕支撑套管150的硬化树脂内的多个杆148限定。
如图3中所表示的，叶片根部区段100还包括多个根部毂连接器136，这些根部毂连接器136周向环绕叶片根部区段100的端面102隔开。如在工业中众所周知的，这些毂连接器136用来将根部区段100(且因而，叶片组件22)附接至风力涡轮毂20。已知各种类型的毂连接器136，并且，目前的叶片根部区段100能够适应所有的这样的装置。在所图示的实施例中，毂连接器136包括锥形插入件142(图6)，锥形插入件142在杆148之间沿翼展方向延伸。插入件142具有限定于其中的螺纹孔，并且，当将叶片组件22安装至毂20时，该插入件通过叶片毂20上的螺纹连接器而接合。可以使插入件142带纹理或包裹在织物材料中，从而确保插入件142依然嵌入杆148之间的树脂152中。
在其他实施例中，插入件可以是安置于根部区段100的端面中的常规的T型螺栓连接器。
参考图5，叶片根部区段100的实施例可以包括多个筒。例如，叶片根部区段100包括第一拉挤杆148的第一筒146和套管150以及与第二圆柱形支撑套管158同中心地布置的第二拉挤杆156的另外的第二筒154，其中，筒146和筒158同中心。在此实施例中，第二拉挤杆156可以具有与第一拉挤杆148相同的长度或比第一拉挤杆148更大的长度。同样地，第二拉挤杆156可以与第一拉挤杆148相比而具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合，或在第二拉挤杆156本身内。可以选择杆146、156的特性，从而对总体根部区段100赋予期望的强度及其他物理特性。
各种套管150、158和174(图11)可以包括用于使树脂扩散至不同的筒中且通过不同的筒而扩散的孔、槽或其他通道。
图10和图11(在下文中更详细地讨论)描绘实施例，其中，叶片根部区段100将三个同中心杆筒146、154和170与相应的杆148、156和172合并，杆148、156和172环绕相应的支撑套管150、158和174布置。
成品叶片根部区段100可以包括施覆于杆/树脂基体上的外部表层178(图3和图4)。该层178可以在形成杆/树脂基体的同一模压过程中形成，或通过随后的过程而形成。
本发明还包含用于制造本文中所描述的叶片根部区段100的各种方法。参考图6至图11，图示示范性的方法的各种方面。该方法包括组装模型122，模型122具有内圆柱体节段124和外圆柱体节段126，其中，在圆柱体节段124、126之间限定径向同中心空间。
如图6和图7中所描绘的，圆柱体节段124、126可以是完全圆柱体，其中，根部区段100被模压为完全圆柱体。出于航运及其他物流的考虑，可以期望随后使根部区段100分裂为分开的节段。然后，在最终组装风力涡轮叶片时能够利用粘合剂或其他手段来将分开的节段连接在一起。
图8描绘模型122，其中，圆柱体节段124、126为部分圆柱形节段，其中，形成根部区段100的节段的部分。在最终组装风力涡轮叶片时这些节段的部分可以连接在一起。模型122包括平衡重物构造169，平衡重物构造169允许整个模型122旋转，以便于生成足以使来自树脂源162的树脂通过圆柱体节段124、126之间的径向空间且环绕拉挤杆148迁移的离心力。
图9描绘模型122，其中，同时地产生两个节段的部分。半圆柱状节段124、126的对通过棒171或其他以旋转平衡的构造的连接部件而连接在一起。然后，在风力涡轮叶片的最终组装时能够利用粘合剂或其他手段来将分开的节段连接在一起。
底部凸缘128连接至圆柱体节段124、126。该方法的某些实施例还包括使多个根部毂连接器136周向环绕底部凸缘128固定，使得根部毂连接器136延伸至内圆柱体124与外圆柱体126之间的空间中。在所图示的实施例中，例如，毂连接器136包括根部插入件142，利用外部螺栓144来将根部插入件142螺栓连接至底部凸缘128的内侧。
拉挤杆148的第一筒146装载至模型圆柱体124、126之间的空间中。如上文中所讨论的，第一筒146包括多个第一拉挤杆148，第一拉挤杆148可能环绕第一圆柱形支撑套管150布置，或可能不环绕第一圆柱形支撑套管150布置。例如，在图10的实施例中，其中，模型包括单个筒(第一筒146)，杆148可以环绕内圆柱体节段124放置，而不具有支撑套管。在其他实施例中，如图10和图11中所描绘的，例如，各筒146、154和170包括相应的支撑套管150、158和174。
提供用于在模型中的空间上方密封的器件。例如，顶部凸缘(盖)130可以放置于模型122上，从而基本上将第一筒146密封于圆柱体124、126之间的空间中。在另一实施例中，真空袋可以用于将空间密封。其他密封器件或部件属于本发明的范围和实质内。然后，如图5中所描绘的，经由与空间连通的真空源而将空间排空。如上文所提到的，真空帮助将放置于筒之间的杆和任何另外的纤维层薄板压紧。例如，为了沿周向(即，环向)方向增强根部，可以期望通过将具有主要地沿周向方向延展的纤维的干燥织物层放置于筒之间而将至少一定量的离轴纤维(非0°纤维)合并于根部区段中。如果使用，则通过在模型腔上抽吸成真空，以抽吸在杆与筒之间的树脂且抽吸织物，从而可以将这些层压紧，以减小其体积。真空基本上将杆压至织物，且将根部区段中的构件压紧。
如图5和图6中所描绘的，然后，使树脂152从源162灌注至空间中。树脂通过空间而迁移至多个拉挤杆148之间的间隙或空隙中。如图7和图8中的箭头所描绘的，可以对模型122进行旋转驱动，以产生更好地驱动杆148之间的树脂152的离心力。还可以将模型122包裹于加热器元件164和绝缘护套166中，以帮助灌注过程。
如上文所提到的，各种套管150、158和174可以包括用于使树脂扩散至不同的筒中且通过不同的筒而扩散的孔、槽或其他通道。
多个超声换能器168可以环绕模型122隔开，例如，环绕圆柱体124的内径表面隔开，从而帮助固化过程之前和/或固化过程的期间的拉挤杆的压紧。
在灌注过程之后，使树脂152在模型122中固化。
如上文中所讨论的，在具体的方法实施例中，如图6中所描绘的，第一拉挤杆148可以具有相同的长度和直径，并且，可以由相同的材料制成。在另一实施例中，第一拉挤杆具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
在图5、图11和图12中所描绘的某一方法实施例中，该方法可以包括将拉挤杆156的第二筒154装载至与拉挤杆148的第一筒146同中心的内圆柱体124和外圆柱体126之间的空间中。正如第一筒146那样，第二筒154包括杆156，杆156环绕第二圆柱形支撑套管158布置。可以利用上文中所讨论的器件(诸如，玻璃纤维丝束176 (图3)或玻璃纤维包裹织物175(图4))来将杆156环绕套管158保持。第二拉挤杆156可以具有与第一拉挤杆148相同的长度，或如图10中所描绘的，可以具有不同的长度。备选地，第二拉挤杆156可以与第一拉挤杆相比或相互比较而具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
图11和图12描绘实施例，其中，第三筒170装载至模型122中，第三筒170具有第三拉挤杆172，第三拉挤杆172环绕第三圆柱形支撑套管174布置。正如其他筒那样，杆172可以与其他筒的杆148、156相比而具有相同或不同的长度。
参考图12，意识到，当从模型122移除时，筒将具有拉挤杆的阶梯式高度轮廓，其中，第三筒170中的杆172具有比第二筒154中的杆156更大的轴向长度，第二筒154中的杆156具有比第一筒146中的杆148更大的轴向长度。给定的筒内的杆可以具有相同的长度，或可以具有(朝向根部区段100的中心线)逐渐减小的高度轮廓。该构造节省随后的将根部区段连接至叶片壳体的铺叠过程(lay-up process)中的大量的材料成本和制造时间。在常规的过程中，必须将根部区段加工成锥形轮廓，用于在根部区段与叶片壳体之间玻璃纤维薄板的铺叠。本方法提供几乎不要求最终加工的锥形轮廓，这能够以根部区段仍然位于模型中或从模型移除的状态实现。
上文中所讨论的灌注过程可以形成环绕拉挤杆的均匀且平滑的外部树脂层，其中，这样的层构成叶片根部区段100的外部表层178。备选地，表层178可以是在将根部区段100从模型122移除之后，在最外侧筒上施覆至根部区段的树脂或其他材料层。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且，还允许本领域任何技术人员实践本发明，包括制作并使用任何装置或系统和执行任何包括的方法。本发明的专利范围由权利要求定义，并且，可以包括本领域技术人员所想到的其他示例。如果这样的其他示例包括并非与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果这些示例包括与权利要求的字面语言无实质的差异的等效的结构元件，则这些示例旨在属于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于制造风力涡轮叶片的根部区段的方法，所述方法包括：
组装模型，该模型具有内圆柱体节段、外圆柱体节段以及底部凸缘，其中，在所述内圆柱体节段与所述外圆柱体节段之间限定径向空间；
使多个根部毂连接器周向环绕所述底部凸缘固定，使得所述根部毂连接器延伸至所述径向空间中；
将拉挤杆的第一筒装载至所述空间中，其中，所述第一筒包括多个第一拉挤杆，该第一拉挤杆布置成与所述内圆柱体节段相邻；
在所述模型中的所述空间的上方密封，并且，将所述空间排空；
将树脂灌注至所述空间中，使得所述树脂在所述拉挤杆之间迁移，且使所述树脂固化；以及
将所述固化后的根部区段从所述模型移除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，拉挤杆的所述第一筒包括第一圆柱形支撑套管，所述拉挤杆紧靠所述第一圆柱形支撑套管定位，并且，所述第一圆柱形支撑套管紧靠所述内圆柱体节段定位。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括提供所述第一筒内的器件，用于将所述第一拉挤杆紧靠所述第一圆柱形支撑套管保持。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述保持器件包括环绕所述第一拉挤杆包裹的丝束材料或织物材料之一。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述保持器件包括在所述第一筒中遍及所述第一拉挤杆而层叠的织物包裹材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一拉挤杆附接至所述织物包裹材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一拉挤杆具有相同的长度和直径。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一拉挤杆具有不同的长度、不同的直径或不同的材料中的任一个或组合。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述灌注步骤还包括对所述模型进行旋转驱动而生成离心力，该离心力驱动所述树脂通过所述拉挤杆之间的所述径向空间。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括将拉挤杆的第二筒装载至与拉挤杆的所述第一筒同中心的所述径向空间中，其中，所述第二筒包括紧靠第二圆柱形支撑套管布置的多个第二拉挤杆。
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