CN111794903A - 用于对齐风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁的对齐装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对齐风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁的对齐装置和方法。本发明涉及一种用于使风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的翼梁帽（40）的多个梁（42）相对于彼此对齐的对齐装置（100），该对齐装置（100）包括：（a）支撑板（70），其被构造成使得多个梁（42）能够被放置在支撑板（70）的顶侧上；（b）两个限位止动件（72），其被构造成部分地围封多个梁（42）；（c）至少一个弯曲设备（73），其附接到支撑板（70）并被构造成使支撑板（70）弯曲；（d）振动设备（60），其附接到支撑板（70）和/或至少一个弯曲设备（73），借以振动设备（60）被构造成使支撑板（70）和/或弯曲设备（73）振动，使得多个梁（42）变得相对于彼此对齐。此外，本发明涉及一种用于对齐风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁的方法。

Description

用于对齐风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁的 对齐装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对齐风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁的对齐装置和方法。此外，本发明涉及一种包括至少两个此类对齐装置的生产线。

背景技术

通常，风力涡轮机叶片中的翼梁包括两个翼梁帽和连接翼梁帽的翼梁腹板。翼梁帽由多个梁组成，这些梁大体为具有高抗拉强度的细长结构。梁可替代性地被称为例如条、带、层压件或棒。此类梁以一个在另一个之上的方式堆叠，以进一步提高抗拉强度并使翼梁帽具有柔性以抵抗扭转载荷。为此目的，通常不仅将此类梁堆叠，而且在翼梁帽中将由堆叠的梁组成的多个堆叠彼此紧挨着布置。因此，此类翼梁帽由以一个在另一个之上且彼此相邻的方式布置的多个梁组成。由此，翼梁帽变得非常柔韧并且能够被高度扭曲而不发生失效。考虑到作用在风力涡轮机的风力涡轮机叶片上的高的挥舞载荷和摆振载荷，这对于风力涡轮机的操作而言特别重要。

然而，已发现梁的对齐能够非常困难。这具体地是因为翼梁帽不是平坦的，而是设计有对应于风力涡轮机叶片在布置翼梁帽的位置处的曲率的曲率。当使梁以弯曲的形状相对于彼此对齐时，在相邻梁之间形成间隙。这些间隙是翼梁帽的设计中的薄弱点。此外，由于间隙，可能不能够满足在稍后的阶段下制造的翼梁帽的尺寸精度。

发明内容

因此，本发明的目的是消除相邻梁之间的此类间隙或将该间隙减到最小。

该问题通过权利要求的主题解决。因此，该目的通过根据独立权利要求1的用于对齐风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁的对齐装置、根据从属权利要求9的生产线以及根据独立权利要求11的用于对齐风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁的方法。本发明的另外的细节从其他权利要求以及说明书和附图中展现。由此，结合本发明的对齐装置描述的特征和细节结合本发明的生产线以及根据本发明的方法应用，以及以相反方式应用，使得关于本发明的各个方面的公开内容，彼此被或能够彼此被互相参考。

根据本发明的第一方面，本发明涉及一种用于使风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁相对于彼此对齐的对齐装置，该对齐装置包括：（a）支撑板，其被构造成使得多个梁能够被放置在支撑板的顶侧上；（b）两个限位止动件，其被构造成部分地围封多个梁；（c）至少一个弯曲设备，其附接到支撑板并被构造成使支撑板弯曲；以及（d）振动设备，其附接到支撑板和/或至少一个弯曲设备，借以振动设备被构造成使支撑板和/或弯曲设备振动，使得多个梁变得相对于彼此对齐。

限位止动件将多个梁的布置（arrangement）限制于对应于翼梁帽的宽度的目标宽度。具体地，部分地围封意指限位止动件从侧面接合多个梁的布置。换句话说，限位止动件将多个梁的布置保持在它们之间。限位止动件优选地布置在支撑板的顶侧上。限位止动件可布置成彼此相距一段距离，即目标宽度，该目标宽度对应于待制造的翼梁帽的宽度的90％至110％，具体地95％至105％。由此，即使考虑到在固化工艺的过程中的收缩，也能够高精度地实现待制造的翼梁帽的期望宽度。

至少一个弯曲设备，优选地至少两个或恰好两个弯曲设备提供了多个梁的弯曲形状，使得其形状对应于待制造的翼梁帽的形状。

振动设备向梁提供振动并由此使梁相对于彼此对齐，从而有效地闭合否则将在相邻梁之间形成的间隙。由此，提高了翼梁帽的尺寸精度。

具体地，多个梁作为至少两个、优选地至少三个或恰好三个相邻堆叠被设置在支撑板的顶侧上，其中，堆叠中的每一个均包括以一个在另一个之上的方式堆叠的至少两个梁。限位止动件可布置成彼此相距一段距离，该距离可以是梁的宽度的倍数或者相邻梁的宽度之和。多个梁可被称为多个梁的布置。

在本发明的优选实施例中，至少一个弯曲设备是可延伸臂。可延伸臂能够延伸和缩回，使得支撑板由此被弯曲并且被支撑在支撑件的顶侧上的多个梁的布置被成形为具有曲率。可延伸臂可以是缸，优选地液压缸或由电动马达驱动的缸。

在本发明的另一优选实施例中，所述至少一个弯曲设备借助于具有至少一个旋转自由度的至少一个弯曲设备接头附接到支撑板，借以所述至少一个旋转自由度中的至少一个是相对于支撑板的纵向轴线的。支撑板的纵向轴线是其中支撑板具有其最长延伸范围的轴线。具体地，弯曲设备接头可仅具有相对于支撑板的纵向轴线的旋转自由度。由此，能够控制支撑板的弯曲，并且防止支撑板的不期望的旋转或运动。

在本发明的又一优选实施例中，所述至少一个弯曲设备附接到活动的、优选地带轮子的底盘。由此，可能容易地使对齐装置从一个位置运动到另一个位置。底盘可包括或可以是例如辊道。轮子可包括锁，即是可锁定的，使得它们一旦被锁定就不能够运动。这在根据本发明的生产线中是特别有利的，在该生产线中，多个对齐装置在沿着支撑板的共同纵向轴线的方向上布置成彼此相距一段距离。例如，能够容易调节对齐装置之间的距离。

在本发明的又一优选实施例中，振动设备附接到活动底盘和/或振动设备附接到支撑板的底侧，借以支撑板的底侧与支撑板的顶侧相对。由此，能够布置振动设备在底盘上和/或在支撑板处的有利的布置，使得对齐装置形成一个活动单元。此外，振动设备由此支撑支撑板。具体地，支撑板可由振动设备和/或振动设备接头支撑。替代地或附加地，机架能够附接到支撑板的底侧以便支撑该支撑板。机架可以是可延伸的。由此，防止了当支撑板弯曲超出其弯曲能力时支撑板变得破裂。振动设备、振动设备接头和/或机架可定位于支撑板的中间。

在本发明的再一优选实施例中，振动设备借助于具有至少一个旋转自由度的至少一个振动设备接头附接到支撑板，借以所述至少一个旋转自由度中的至少一个是相对于支撑板的纵向轴线的。由此，能够控制支撑板的振动以使支撑板大致沿宽度方向运动。这通常是相邻梁的其中出现间隙的方向，且因此已发现使支撑板沿该方向振动是最有效的。具体地，振动设备接头可仅具有相对于支撑板的纵向轴线的旋转自由度。由此，防止支撑板沿其他方向的不期望的旋转或运动，其中沿这些方向，间隙可能变得更大或出现额外的间隙。

在本发明的再一优选实施例中，限位止动件中的至少一个借助于弹性构件连接到支撑板。弹性构件可以例如是弹簧。具体地，利用固位力调节弹性构件。固位力将多个梁的布置保持在一起，但是能够借助于振动设备的振动而被克服，使得在振动设备的振动操作期间，梁能够沿宽度方向运动，使得能够闭合不期望的间隙。然而，当取消振动操作时，固位力最终将多个梁的布置保持在目标宽度下。由此，能够非常有效地闭合间隙，并且能够实现高的尺寸精度。优选地，固位力被施加在限位止动件的上部分上。替代地或附加地，与限位止动件的下部分相比，固位力在限位止动件的上部分上可能更大。这确保了在振动操作或弯曲操作期间，单个梁不能够离开多个梁的布置。

在本发明的另外的优选实施例中，对齐装置还包括用于加热的加热设备和/或用于在支撑板之上铸造多个梁的真空袋压成型（bagging）组件。具体地，加热设备的宽度和/或真空袋压成型组件的宽度对应于多个梁的布置的宽度。由此，翼梁帽的铸件能够直接地并且借助于对齐装置施加在支撑板上。因此，对齐装置也能够被称为铸造装置。这简化了翼梁帽的制造，因为不必使多个梁的布置运动到另一个装置。

根据本发明的第二方面，本发明涉及一种生产线，其包括至少两个根据本发明的第一方面的对齐装置，借以所述至少两个对齐装置在沿着所述至少两个对齐装置的支撑板的共同纵向轴线的方向上布置成彼此相距一段距离，使得梁能够被放置在所述至少两个对齐装置的支撑板中的每一个上。由此，可能提供一种用于使多个梁相对于彼此对齐的特别廉价的生产线，因为与大的单个对齐装置相比，能够保持对齐装置，具体地支撑板中的每一个的尺寸为小的。

在本发明的优选实施例中，至少两个对齐装置的振动设备中的每一个的振动频率被设定为彼此不同和/或至少两个对齐装置的支撑板的高度被调节为彼此不同。借助于针对每个对齐装置分开调节振动频率，在多个梁的布置或待制造的翼梁帽的不同位置处（例如，翼梁帽的根部、中间部分或末端）设置不同的振动操作成为可能。例如，当翼梁帽的中间部分相比于末端或根部具有更大的间隙时，这可能是有益的，且因此，支撑多个梁的布置的纵向中间部分的对齐装置的振动设备的振动频率被设定为比支撑多个梁的布置的末端和根部的对齐装置的振动设备的振动频率更高。通过调节所述至少两个对齐装置的支撑板的高度，设置翼梁帽从根部到末端的期望曲率成为可能。例如，布置成支撑多个梁的布置的中间部分的对齐装置的支撑板的高度可被设定为高于布置成支撑多个梁的布置的根部的对齐装置的支撑板的高度。

根据本发明的第三方面，本发明涉及一种用于使风力涡轮机的风力涡轮机叶片的翼梁帽的多个梁相对于彼此对齐的方法，该方法包括以下步骤：（a）将多个梁放置在对齐装置的支撑板的顶侧上以及对齐装置的两个限位止动件之间，借以限位止动件部分地围封多个梁；（b）沿着曲线借助于对齐装置的至少一个弯曲设备对齐多个梁，借以弯曲设备附接到支撑板并被构造成使支撑板弯曲；以及（c）使支撑板和/或至少一个弯曲设备振动，使得多个梁借助于对齐装置的振动设备变得相对于彼此对齐，借以振动设备附接到支撑板和/或附接到所述至少一个弯曲设备。

该方法还可包括加热和/或真空树脂模制多个梁的步骤。由此，提供了一种制造包括多个梁的翼梁帽的方法。具体地，可借助于前述加热设备完成加热。例如，可通过前述真空袋压成型组件完成真空树脂模制。由此，在使多个梁相对于彼此对齐之后，能够直接执行多个梁的铸造以制造翼梁帽。这简化了翼梁帽的制造，因为不必使多个梁的布置运动到另一个装置。

在本发明的优选实施例中，多个梁作为至少两个相邻堆叠被设置在支撑板的顶侧上，其中，这些堆叠中的每一个均包括以一个在另一个之上的方式堆叠的至少两个梁。在多个梁的此类布置中，具体地存在能够在多个梁之间被引入的许多间隙。因此，本发明在多个梁的此类布置中表现得特别好。

在本发明的另外的优选实施例中，多个梁包括复合材料，具体地碳纤维增强塑料。复合物具有高的刚度重量比，且因此非常容易受形成在此类梁的布置之间的间隙的影响。因此，本发明在由此类材料制成的梁的情况下表现得特别好。

在本发明的另一优选实施例中，振动设备的振动频率是基于以下各项中的至少一项设定的：放置在支撑板之上的多个梁的刚度、重量和/或数量。由于基于前述特性中的至少一个的振动频率得以调节，因此减少振动设备的振动操作时间的时间并且仍然得到良好的结果成为可能。由此，能够减少对齐工艺的整个处理时间。

在本发明的又一优选实施例中，多个梁被放置在至少两个对齐装置的至少两个支撑板上，借以所述至少两个对齐装置在沿着所述至少两个装置的支撑板的共同纵向轴线的方向上布置成彼此相距一段距离。换句话说，多个梁被放置在生产线上。

附图说明

本发明的另外的优点、特征和细节从以下描述中展开，其中通过参考附图图1至图6，详细描述了本发明的实施例。由此，来自权利要求的特征以及说明书中提到的特征在单独地或以任意组合考量时对于本发明而言能够是必要的。在附图中，示意性地示出了：

图1是风力涡轮机的侧视图，

图2是图1的风力涡轮机的风力涡轮机叶片的沿着横向平面的剖视图，

图3是根据本发明的对齐装置的实施例的前视图，

图4是在弯曲操作和振动操作中的图3的对齐装置，

图5是多个梁的布置在图4的对齐装置中的细节图，以及

图6是根据本发明的生产线的实施例的侧视图。

具体实施方式

图1至图6中相同的物体用相同的附图标记表示。如果在这些图中的一个中存在多于一个同一种类的物体，则以升序对这些物体进行编号，其中物体的升序编号用点与其附图标记分开。附图中的特征和部分的具体尺寸是示例性的，并且可被放大以仅便于参考。

图1是风力涡轮机1的侧视图。风力涡轮机1设置有三个风力涡轮机叶片10.1、10.2、10.3，这三个风力涡轮机叶片附接到风力涡轮机1的毂4，毂4连接到风力涡轮机1的机舱3，机舱3被支撑在风力涡轮机1的桅杆2上。

图2是图1的风力涡轮机1的风力涡轮机叶片10.1的沿着图1中所描绘的线II-II的横向平面的剖视图。风力涡轮机叶片10具有后缘11和前缘12。风力涡轮机叶片10.1包括外壳20和翼梁30。翼梁30包括两个翼梁帽40.1、40.2。两个翼梁帽40.1、40.2面向彼此且借助于翼梁腹板50彼此连接。翼梁帽40.1包括三个相邻堆叠41.1、41.2、41.3，每个堆叠具有四个梁42。命名了堆叠41.1的梁42.1、42.2、42.3、42.4。堆叠41.1、41.2、42.3的四个梁42中的每一个以一个在另一个之上的方式堆叠。

图3是根据本发明的对齐装置100的实施例的前视图。对齐装置包括带轮子的底盘80，振动设备60被支撑在该带轮子的底盘80上。在该具体实施例中，带轮子的底盘80被设计为辊道。在该视图中，能够看到带轮子的底盘80的四个轮子中的两个轮子81.1、81.2。支撑板70借助于两个弯曲设备73.1、73.2附接到带轮子的底盘80，弯曲设备73.1、73.2被设计为可延伸臂，在该具体实施例中具体地为液压缸。弯曲设备73.1、73.2（具体地其端部）借助于弯曲设备接头74.1、74.2、74.3、74.4附接到支撑板70和活动底盘80。弯曲设备接头74.1、74.2、74.3、74.4具有相对于支撑板70的纵向轴线L的旋转自由度。纵向轴线L在图3的右部分中由坐标系指示。该坐标系还指示支撑板70以及大体对齐装置100的高度轴线H和宽度轴线W。

振动设备60附接到带轮子的底盘80的顶侧，具体地被支撑在带轮子的底盘80的顶侧上。振动设备60还借助于振动设备接头61附接到支撑板70的底侧，其中振动设备接头61具有相对于支撑板70的纵向轴线L的旋转自由度。

多个梁42作为三个相邻堆叠41.1、41.2、41.3被设置在支撑板70的顶侧上，其中，堆叠41.1、41.2、41.3中的每一个均包括以一个在另一个之上的方式堆叠的四个梁42。这能够从堆叠41.1清楚地看到，其中，命名了梁42.1、42.2、42.3、42.4。在该具体实施例中，多个梁42由碳纤维增强塑料制成并且是预浸料。

两个限位止动件71.1、71.2附接到支撑板70并沿着宽度轴线W彼此相距一段距离，该距离对应于待由多个梁42制造的翼梁帽的目标宽度。限位止动件71.1、71.2由此部分地围封多个梁42的布置。具体地，限位止动件71.1、71.2借助于弹性构件72.1、72.2连接到支撑板70。在该具体实施例中，弹性构件72.1、72.2是利用固位力调节的弹簧，并且附接到限位止动件71.1、71.2的上部分。

图4是在弯曲操作和振动操作中的图3的对齐装置100。在此，弯曲设备73.1、73.2已被回缩，如由相邻箭头所指示的那样，使得支撑板70已被弯曲。由此，多个梁42的布置也已被弯曲，使得其对应于待制造的翼梁帽的曲率。借助于振动设备60的振动，如由另外的相邻箭头所指示的那样，多个梁42被振动并由此相对于彼此对齐，同时通过由弹性构件72.1、72.2提供的限位止动件71.1、71.2的固位而被抑制以满足目标宽度。

在对齐之后，加热设备90被设置在多个梁42之上，如由另一个箭头所指示的那样。由此，能够加热由预浸料制成的多个梁42，并直接在支撑板70之上开始固化工艺。

图5是多个梁42的布置在图4的对齐装置100中的细节图A。在此，能够看到形成在相邻梁42.1和42.5之间、42.2和42.6之间、42.3和42.7之间、42.4和42.8之间的间隙。这些间隙借助于振动操作而被消除或显著减小。

图6是根据本发明的生产线110的实施例的侧视图。生产线110包括两个对齐装置100.1、100.2，这两个对齐装置在沿着相应支撑板70的共同纵向轴线L的方向上布置成彼此相距一段距离。由以一个在另一个之上的方式布置的多个梁42.1、42.2、42.3、42.4制成的堆叠41被放置在两个对齐装置100.1、100.2（即，它们的支撑板70）之上。可存在布置在支撑板70之上与所示的堆叠41相邻的另外的堆叠41，然而，该另外的堆叠在该视角中无法看到。对齐装置100.1、100.2中的每一个如先前关于图3和图4所描述的那样设计。然而，对齐装置100.1的高度H₁，即沿着所指示的高度轴线H从底板到支撑板70的顶侧测得的高度大于对齐装置100.2的高度H₂。如图6中所示，对齐装置100.1、100.2的支撑板70借助于支撑板附接器件75.1、75.2彼此连接。两个支撑板连接器件75.1、75.2均附接到它们相应的支撑板70的下侧。在该具体实施例中，支撑板连接器件75.2被插入支撑板连接器件75.1的开口中。可提供锁定机构（未示出）以便进一步将支撑板连接器件75.1、75.2彼此锁定，使得支撑板70不能够彼此相对远离地运动。

Claims (15)

1.一种用于使风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的翼梁帽（40）的多个梁（42）相对于彼此对齐的对齐装置（100），所述对齐装置（100）包括：

（a）支撑板（70），其被构造成使得所述多个梁（42）能够被放置在所述支撑板（70）的顶侧上，

（b）两个限位止动件（71），其被构造成部分地围封所述多个梁（42），

（c）至少一个弯曲设备（73），其附接到所述支撑板（70）并被构造成使所述支撑板（70）弯曲，以及

振动设备（60），其附接到所述支撑板（70）和/或所述至少一个弯曲设备（73），借以所述振动设备（60）被构造成使所述支撑板（70）和/或所述弯曲设备（73）振动，使得所述多个梁（42）变得相对于彼此对齐。

2.根据权利要求1所述的对齐装置（100），

其特征在于

所述至少一个弯曲设备（73）是可延伸臂。

3.根据前述权利要求中任一项所述的对齐装置（100），

其特征在于

所述至少一个弯曲设备（73）借助于具有至少一个旋转自由度的至少一个弯曲设备接头（74）附接到所述支撑板（70），借以所述至少一个旋转自由度中的至少一个是相对于所述支撑板（70）的纵向轴线（L）的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的对齐装置（100），

其特征在于

所述至少一个弯曲设备（73）附接到活动的、优选地带轮子的底盘（80）。

5.根据权利要求4所述的对齐装置（100），

其特征在于

所述振动设备（60）附接到所述活动底盘（80）和/或所述振动设备（60）附接到所述支撑板（70）的底侧，借以所述支撑板（70）的底侧与所述支撑板（70）的顶侧相对。

6.根据前述权利要求中任一项所述的对齐装置（100），

其特征在于

所述振动设备（60）借助于具有至少一个旋转自由度的至少一个振动设备接头（61）附接到所述支撑板（70），借以所述至少一个旋转自由度中的至少一个是相对于所述支撑板（70）的纵向轴线（L）的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的对齐装置（100），

其特征在于

所述限位止动件（71）中的至少一个借助于弹性构件（72）连接到所述支撑板（70）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的对齐装置（100），

其特征在于

所述对齐装置（100）还包括用于加热的加热设备（90）和/或用于在所述支撑板（70）之上固化所述多个梁（42）的真空袋压成型组件。

9.一种生产线（110），其包括至少两个根据前述权利要求中任一项所述的对齐装置（100），借以至少两个对齐装置（100）在沿着所述至少两个对齐装置（100）的支撑板（70）的共同纵向轴线（L）的方向上布置成彼此相距一段距离，使得所述梁（42）能够被放置在所述至少两个对齐装置（100）的支撑板（70）中的每一个上。

10.根据权利要求9所述的生产线（110），

其特征在于

所述至少两个对齐装置（100）的振动设备（60）中的每一个的振动频率被设定为彼此不同和/或所述至少两个对齐装置（100）的支撑板（70）的高度被调节为彼此不同。

11.一种用于使风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的翼梁帽（40）的多个梁（42）相对于彼此对齐的方法，所述方法包括以下步骤：

（a）将所述多个梁（42）放置在对齐装置（100）的支撑板（70）的顶侧上以及所述对齐装置（100）的两个限位止动件（71）之间，借以所述限位止动件（71）部分地围封所述多个梁（42），

（b）借助于所述对齐装置（100）的至少一个弯曲设备（73）沿着曲线对齐所述多个梁（42），借以所述弯曲设备（73）附接到所述支撑板（70）并被构造成使所述支撑板（70）弯曲，以及

（c）使所述支撑板（70）和/或所述至少一个弯曲设备（73）振动，使得所述多个梁（42）借助于所述对齐装置（100）的振动设备（60）变得相对于彼此对齐，借以所述振动设备（60）附接到所述支撑板（70）和/或所述至少一个弯曲设备（73）。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于

所述多个梁（42）作为至少两个相邻堆叠（41）被设置在所述支撑板（70）的顶侧上，其中，所述堆叠（41）中的每一个均包括以一个在另一个之上的方式堆叠的至少两个梁（42）。

13.根据权利要求11或12所述的方法，

其特征在于

所述多个梁（42）包括复合材料，具体地碳纤维增强塑料。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，

其特征在于

所述振动设备（60）的振动频率是基于以下各项中的至少一项设定的：被放置在所述支撑板（70）之上的所述多个梁（42）的刚度、重量和/或数量。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，

其特征在于

所述多个梁（42）被放置在至少两个对齐装置（100）的至少两个支撑板（70）上，借以所述至少两个对齐装置（100）在沿着所述至少两个装置（100）的支撑板（70）的共同纵向轴线（L）的方向上布置成彼此相距一段距离。

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