CN112105814A - 形成风力涡轮机转子叶片根部的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种形成风力涡轮机转子叶片的根部的方法。将联接至对准板的多个对准销与由预制面板限定的多个插入腔的第一组对准。每个对准销定位在由对准板限定的多个安装孔口的第一组中的一个内。联接预制面板和对准板，使得每个对准销定位在多个插入腔的第一组中的一个内。将第一粘合剂放置在多个插入腔的第二组的每一个中。将第一组插入件放置到多个插入腔的第二组中。联接第一组插入件和对准板，并且固化第一粘合剂。

Description

形成风力涡轮机转子叶片根部的方法
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮机。更特别地，本公开涉及形成用于风力涡轮机的转子叶片根部的方法。
背景技术
风力被认作是目前可用的最清洁的、最环境友好的能源之一，且就此而言，风力涡轮机得到增加的关注。现代风力涡轮机通常包括塔架(tower)、安装在塔架上的机舱(nacelle)、定位在机舱中的发电机，以及一个或多个转子叶片。一个或多个转子叶片使用已知的翼型件原理将风的动能转化成机械能。传动系将机械能从转子叶片传送至发电机。发电机然后将机械能转化成电能，电能可供应至公用电网。
每个转子叶片大体上联接至连接到传动系的毂。尤其地，每个转子叶片包括其根部，该根部经由合适的紧固件联接至毂。转子叶片通常由复合材料形成，如玻璃纤维增强的聚合物。在这方面，可将金属插入件放置到根部中以容纳紧固件。
插入件必须位于根部内在特定位置中且处于特定公差内，以允许转子叶片联接至毂。形成转子叶片的根部的常规方法是耗时的，并且需要复杂的工具和高技能操作者在必要的公差内将插入件定位于根部中。在这方面，常规方法导致生产转子叶片的根部的成本相对较高。
因此，在本领域中期望改进的风力涡轮机，且尤其是用于形成风力涡轮机转子叶片的根部的改进方法。确切地说，不需要使用复杂工具和高技能操作者并且制造相对更不昂贵的方法将是有利的。
发明内容
本技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本技术学习到。
在一个实施例中，本公开涉及一种形成风力涡轮机转子叶片的根部的方法。该方法包括将联接至对准板的多个对准销与由预制面板限定的多个插入腔的第一组对准。预制面板部分地限定了根部。每个对准销定位在由对准板限定的多个安装孔口的第一组中的一个内。该方法还包括联接预制面板和对准板，使得每个对准销定位在多个插入腔的第一组的一个插入腔内。该方法进一步包括将第一粘合剂放置在多个插入腔的第二组的每个插入腔中。另外，该方法包括将第一组插入件放置到多个插入腔的第二组中。此外，该方法包括将第一组插入件与对准板联接并且固化第一粘合剂。
在另一个实施例中，本公开涉及一种形成风力涡轮机转子叶片的根部的方法。该方法包括将多个对准销可移除地联接至对准板。每个对准销定位在由对准板限定的多个安装孔口的第一组中的安装孔口内。该方法还包括将多个对准销与由预制面板限定的多个插入腔的第一组对准。预制面板部分地限定了根部。该方法进一步包括联接预制面板和对准板，使得每个对准销定位在多个插入腔的第一组的一个插入腔内。另外，该方法包括将第一粘合剂放置在多个插入腔的第二组的每个插入腔中。而且，该方法包括将第一组插入件放置到多个插入腔的第二组中。该方法还包括将第一组插入件与对准板联接并且固化第一粘合剂。该方法进一步包括从多个安装孔口的第一组和多个插入腔的第一组中移除对准销。
本技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，且连同描述一起用于解释本技术的原理。
附图说明
针对本领域的普通技术人员的本技术的完整且可实现的公开(包括本技术的最佳模式)在参照附图的说明书中阐明，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的示例性风力涡轮机的透视图；
图2是根据本公开的实施例的示例性转子叶片的透视图；
图3是大体沿图2中所示的线3-3截取的转子叶片的横截面视图，示出了根据本公开的实施例的转子叶片的壳部分；
图4是根据本公开的实施例的图2中所示的转子叶片的根部的透视图；
图5是根据本公开的实施例的预制面板的前视图；
图6是示出根据本公开的实施例的用于形成转子叶片的根部的方法的实施例的流程图；
图7是根据本公开的实施例的用于使用在形成根部的情况中的对准板的前视图；
图8是图6中所示的对准板的一部分的透视图，示出了根据本公开的实施例的多个对准销；
图9是对准板和预制面板的俯视图，示出了根据本公开的实施例的对准板和预制面板之间的相对对准；
图10是根据本公开的实施例的将第一组插入件安装到预制面板中的俯视图；
图11是根据本公开的实施例的联接第一组插入件和对准板的俯视图；
图12是根据本公开的实施例的插入件在安装到预制面板中之后的前视图；
图13是根据本公开的实施例的第二组插入件安装到预制面板中的俯视图；
图14是根据本公开的实施例的将密封件放置在对准板上的前视图；
图15是根据本公开的实施例的将干燥可注入材料放置在预制面板上的侧视图；以及
图16是根据本公开的实施例的用树脂注入放置在预制面板上的干燥可注入材料的横截面视图。
本说明书和附图中的参考标号的重复使用旨在表示本技术的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参照本技术的当前实施例，其中一个或多个实例在附图中示出。该详细描述使用了数字和字母标记来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标记用于表示本技术的相似或类似的部分。如本文使用的用语"第一"、"第二"和"第三"能够可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。
各个实例通过解释本技术的方式提供，而不限制本技术。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本技术中制作出改型和变型，而不会脱离其范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可被使用于另一个实施例上以产生又一个实施例。因此，旨在本技术覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。
现在参看附图，图1示出了根据本公开的示例性风力涡轮机10的一个实施例的透视图。如图所示，风力涡轮机10大体上包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16，以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的毂20和联接到毂20且从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如，在图1中所示的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个的转子叶片22。各个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以便于旋转转子18以将来自风的动能转化成可使用的旋转机械能。定位在机舱16中的发电机24可由转子18的旋转能生成电力。
图2示出了根据本公开的转子叶片22的一个实施例的透视图。如图所示，转子叶片22包括联接至可旋转毂20(图1)的叶根26和与叶根26相对设置的叶尖28。转子叶片22还可包括在前缘34和后缘36之间延伸的压力侧30和吸入侧32。另外，转子叶片22可包括限定叶根26和叶尖28之间的总长度的翼展(span)38和限定前缘34和后缘36之间的总长度的翼弦(chord)40。大体上，随着转子叶片22从叶根26延伸至叶尖28，翼弦40在长度上可沿翼展38变化。
现在参看图3，转子叶片22可由壳42形成。在一些实施例中，壳42包括在转子叶片22的前缘34和后缘36处或附近联接(例如粘合地联接)的第一壳部分44和第二壳部分46。在这方面，第一壳部分44和第二壳部分46可沿整个翼展38和/或整个翼弦40延伸。然而，在备选实施例中，壳42可包括更多或更少的壳部分和/或壳部分可连结在转子叶片22上的不同位置处。此外，在一些实施例中，每个壳部分44,46可仅延伸翼展38和/或翼弦40的一部分。
如图3所示，壳42包括限定转子叶片22的各个侧面和边缘的外表面。更确切地说，第一壳部分44包括限定转子叶片22的压力侧30的外表面48。第二壳部分46包括限定转子叶片22的吸入侧32的外表面50。在图3所示的实施例中，第一壳部分44和第二壳部分46联接在一起，使得第二壳部分46限定前边缘34和/或第一壳部分44限定后边缘36。然而，在备选实施例中，第一壳部分44可限定前缘34，且第二壳部分46可限定后缘36。在另外的实施例中，第一壳部分44和第二壳部分46都可限定前缘34和后缘36。
壳42在其中限定内腔52。即，转子叶片22大体是中空的。在图3所示的实施例中，第一壳部分44限定内表面54，并且第二壳部分46限定内表面56。在这方面，第一壳部分44和第二壳部分46的内表面54,56外接内腔52。
各种结构构件可位于内腔52中。在图3所示的实施例中，转子叶片22包括一对翼梁帽58,60和位于内腔52中的抗剪腹板62。在备选实施例中，转子叶片22可包括更多或更少的翼梁帽和/或抗剪腹板。此外，在其它实施例中，转子叶片22可包括其它结构部件或不包括结构部件。
图4更详细地示出了转子叶片22的根部26。如上所述，转子叶片22可由第一壳部分44和第二壳部分46形成。在这方面，第一壳部分44可限定根部26的第一区段64，并且第二壳部分46可限定根部26的第二区段66。在备选实施例中，根部26可由三个区段、四个区段或更多个区段限定。在另外的实施例中，根部26可为单个环形区段，其联接第一壳部分44和第二壳部分46。
根区段26包括用于使用在将转子叶片22联接到毂20的情况下(图1)的多个插入件68。更确切地说，根部26包括与毂20配合的配合表面70。在这方面，插入件68在翼展方向上从配合表面70延伸到根区段26中。如将在下面更详细地论述的，插入件68可粘合地联接到根部26。如图所示，每个插入件68限定螺纹孔口74，该螺纹孔口可容纳将转子叶片22联接至毂20的紧固件(未示出)。插入件68优选地是金属的。
现在参看图5，一个或多个预制面板76可用于形成根区段26的至少一部分。在特定实施例中，根部26的第一区段64和第二区段66可各自包括一个预制面板76。在备选实施例中，第一区段64和第二区段66中的每个可包括多个预制面板76。在这方面，当形成根部26时，可使用任何数量的预制面板76。
图5示出了预制面板76之一。更确切地说，预制面板76包括配合表面78，该配合表面对应于根部26的配合表面70的全部或一部分。此外，预制面板76限定了多个插入腔80，这些插入腔从配合表面78沿翼展方向延伸。插入腔80可给予预制面板76圆齿形外观。插入腔80尺寸设定成容纳对应的插入件68和用于将插入件68联接至预制面板76的必要粘合剂。预制面板76还包括外表面82和内表面84。预制面板76是弓形的，以符合根部26的区段(诸如第一区段64或第二区段66)的形状。
每个预制面板76具有根部26的对应部分的期望最终尺寸和形状。在这方面，每个预制面板76固化或以其它方式处于最终制造状态。即，已经执行了所有必要的制造操作以将预制面板76置于完成状态。在这方面，预制面板76可由诸如玻璃纤维增强的聚合物的固化的纤维增强的树脂基聚合物形成。在备选实施例中，预制面板76可由任何合适的材料形成。
图6示出了根据本公开的用于形成转子叶片的根部(如转子叶片22的根部26)的方法100的一个实施例。图7-16示出了方法100的各个方面和实施例。
图7示出了用于使用在方法100中的对准板200。如图所示，对准板200是弓形的以符合预制面板76之一的形状。对准板200包括内表面202和外表面204(图10)，并限定了延伸穿过其中的多个安装孔口206。在这方面，对准板200可限定与预制面板76限定插入腔80(图5)一样多的安装孔口206。此外，安装孔口206的间隔和定位大体上对应于插入件68在根部26内的布局。然而，在备选实施例中，对准板200可限定更多或更少的安装孔口206，并且安装孔口206可以任何合适的方式定位。对准板200能够可选地限定从内表面202向内延伸的波纹凹槽208，用于容纳波纹密封件210(图14)。对准板200能够可选地限定围绕安装孔口206定位的多个环形凹槽209，用于容纳多个环形密封件211(图14)。对准板200可由合适的框架(未示出)支承在期望的高度和位置处。在这方面，对准板200可包括可联接到框架的一对向外延伸的臂212,214。
现在参看图6和8，方法100包括在步骤102中将多个对准销216可移除地联接到对准板200。尤其地，每个对准销216可移除地定位在安装孔口206之一中。如图8中所示，对准销216仅定位于安装孔口206中的一些中，诸如每隔一个安装孔口206或每隔两个安装孔口206中。然而，在备选实施例中，只要至少一个安装孔口206没有定位在其中的对准销216中的一个，就可将对准销216定位在任何数量的安装孔口206或任何样式的安装孔口206中。因而，对准销216定位在第一组安装孔口206A中，而第二组安装孔口206B没有对准销216。
在步骤104中，将多个对准销216与多个插入腔80A的第一组对准。在这方面，且如图9中所示，预制面板76相对于对准板200定位成使得安装孔口206A中的对准销216与插入腔80A对准。在这方面，第一组插入腔80A对应于第一组安装孔口206A。
在步骤106中，联接预制面板76和对准板200。更确切地说，将预制面板76和对准板200拉在一起，使得预制面板76的配合表面78和对准板200的内表面202接触。在这方面，联接至对准板200的对准销216沿翼展方向插入到第一组插入腔80A中。然后可使用合适的夹具和/或紧固件(未示出)来联接预制面板76和对准板200。
图10示出了步骤106完成之后的预制面板76和对准板200。如图所示，联接至对准板200的对准销216定位于第一组插入腔80A内。在这方面，对准销216在插入腔80A内的定位将第二组插入腔80B与第二组安装孔口206B对准。像安装孔口206B一样，插入腔80B也没有对准销216。
在步骤108中，将第一粘合剂218放置到第二组插入腔80B中。在步骤110中，将第一组插入件68A例如沿翼展方向放置到第二组插入腔80B中。在这方面，将第一组插入件68A放置在第二组插入腔80B中的第一粘合剂218上。
现在参看图6和11，在步骤112中联接第一组插入件68A和对准板200。更确切地说，可将第一组紧固件232插入到第二组安装孔口206B中以接合(例如，螺纹地接合)插入件68A。在这方面，紧固件232将插入件68A与安装孔口206B对准。因而，安装孔口206B将插入件68A与插入腔80B一起定位在预制面板76中的期望位置中并且具有期望的尺寸精度。紧固件232可为螺栓、螺钉、销或任何其它合适的紧固件。在步骤114中，固化第一粘合剂218。图12示出了在步骤112完成之后插入件68A之一的定位。
在步骤116中，从对准板200移除多个对准销216。在特定实施例中，对准销216可通过安装孔口206A从对准板200移除，使得对准板200和预制面板76无需分离。步骤116一完成，安装孔口206A和插入腔80A就能够容纳插入件68。
在步骤118中，将第二粘合剂220放置到第一组插入腔80A中。在步骤120中，将第二组插入件68B例如沿翼展方向放置到第一组插入腔80A中。在这方面，第二组插入件68B放置在第一组插入腔80A中的第二粘合剂220上。
现在参看图6和13，在步骤122中联接第二组插入件68B和对准板200。更确切地说，可将第二组紧固件234插入到安装孔口206A中以接合(例如，螺纹地接合)插入件68B。在这方面，紧固件234将插入件68B与安装孔口206A对准。因而，安装孔口206A将插入件68B与插入腔80A一起定位在预制面板76中的期望位置中并且具有期望的尺寸精度。紧固件234可为螺栓、螺钉、销或任何其它合适的紧固件。在步骤124中，固化第二粘合剂220。图12示出了在步骤124完成之后插入件68B之一的定位。
在步骤124完成之后，将所有插入件68A,68B定位在预制面板76内并联接到预制面板76。如上所述，插入件68A,68B位于插入腔80A,80B内的期望位置并且具有期望的尺寸精度。在这方面，当联接转子叶片22和毂20时，由预制面板76形成的根部26与毂20(图1)所限定的孔口(未示出)适当地对准。
在步骤126中，可将波纹密封件210和/或环形密封件211放置在预制面板76和对准板200之间。更确切地说，预制面板76和对准板200可分离。如图14中图示，波纹密封件210可放置在波纹凹槽208中。类似地，环形密封件209可放置在环形凹槽209中。然后将预制面板76和对准板200重新联接。
在步骤128中，可将干燥可注入材料222放置到预制面板76上。在图15所示的实施例中，干燥可注入材料222(如包含玻璃增强纤维的织物)被放置在预制面板76的外表面82上。在这方面，干燥可注入材料222可形成第一壳部分44或第二壳部分46的外表面48,50的一部分。因而，壳部分44,46可从转子叶片22的内部形成到转子叶片22的外部。即，内表面54,56在外表面48,50之前形成。也可将干燥可注入材料222放置在预制面板76的外表面82上，以形成第一壳部分44或第二壳部分46的内表面54,56的一部分。预制面板76用作模具，干燥可注入材料222可被放置在所述模具上。在这方面，方法100中不需要永久模具或其它类似工具。干燥可注入材料222未注入有树脂或以其它方式暴露于树脂。
在步骤130中，用树脂224注入干燥可注入材料222。在图16所示的实施例中，将真空袋226放置在干燥可注入材料222上。真空袋226可附接到(例如，粘附地附接到)对准板200。在这方面，真空袋226、对准板200、密封件210和预制面板76共同限定注入室228。树脂224经由真空袋226中的端口230泵入注入室228中，以注入位于其中的干燥可注入材料。在步骤132中固化树脂224。步骤132一完成，就形成根区段26或其一部分。
如上文更详细地论述的，方法100和对准板200以期望的尺寸精度将插入件68定位在预制面板76中的期望位置内。此外，当形成根部26的部分时，预制面板76可用作模具，代替永久工具。在这方面，与常规方法不同，方法100不需要复杂的工具和高技能操作者。因而，与常规方法相比，方法100和对准板200降低了形成根部26的成本。
本书面描述使用了实例来公开本技术，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本技术，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本技术的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则旨在此类其它实例在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种形成风力涡轮机转子叶片的根部的方法，所述方法包括：
将联接至对准板的多个对准销与由预制面板限定的多个插入腔的第一组对准，所述预制面板部分地限定根部，其中每个对准销定位在由所述对准板限定的多个安装孔口的第一组中的一个安装孔口内；
联接所述预制面板和所述对准板，使得每个对准销定位在所述多个插入腔的第一组的一个插入腔内；
将第一粘合剂放置在所述多个插入腔的第二组的每个插入腔中；
将第一组插入件放置到所述多个插入腔的第二组中；
联接所述第一组插入件和所述对准板；以及
固化所述第一粘合剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，联接所述第一组插入件和所述对准板包括将第一组紧固件插入穿过多个安装孔口的第二组。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
从所述多个安装孔口的第一组和所述多个插入腔的第一组中移除所述对准销。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将第二粘合剂放置在所述多个插入腔的第一组中的每个插入腔中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在移除所述对准销之后，将第二组插入件放置到所述多个插入腔的第一组中。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
联接所述第二组插入件和所述对准板；以及
固化所述第二粘合剂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将干燥可注入材料放置到所述预制面板上。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述干燥可注入材料包括多个玻璃增强纤维。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
用树脂注入所述干燥可注入材料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
固化所述树脂。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预制面板由固化的纤维增强树脂基聚合物形成。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将密封件放置在所述预制面板和所述对准板之间。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将每个对准销可移除地联接到所述对准板。
14.一种形成风力涡轮机转子叶片的根部的方法，所述方法包括：
将多个对准销可移除地联接至对准板，每个对准销定位在由所述对准板限定的多个安装孔口的第一组中的安装孔口内；
将所述多个对准销与由预制面板限定的多个插入腔的第一组对准，所述预制面板部分地限定所述根部；
联接所述预制面板和所述对准板，使得每个对准销定位在所述多个插入腔的第一组的一个插入腔内；
将第一粘合剂放置在所述多个插入腔的第二组的每个插入腔中；
将第一组插入件放置到所述多个插入腔的第二组中；
联接所述第一组插入件和所述对准板；
固化所述第一粘合剂；以及
从所述多个安装孔口的第一组和所述多个插入腔的第一组中移除所述对准销。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，联接所述第一组插入件和所述对准板包括将第一组紧固件插入穿过多个安装孔口的第二组。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将第二粘合剂放置在所述多个插入腔的第一组中的每个插入腔中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在移除所述对准销之后，将第二组插入件放置到所述多个插入腔的第一组中；
联接所述第二组插入件和所述对准板；以及
固化所述第二粘合剂。
18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将干燥可注入材料放置到所述预制面板上。
19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
用树脂注入所述干燥可注入材料；以及
固化所述树脂。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将密封件放置在所述预制面板和所述对准板之间。
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