用于风轮机叶片构建的导轨装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于风轮机的转子叶片，并且涉及在构建这样的叶片过程中使用一个或多个导轨来输送材料的装置。
【背景技术】
[0002]图1中描述了典型的水平轴风轮机。风轮机I包括塔架2、安装在塔架2顶部的机舱3以及操作联接至位于机舱3内的发电机5的转子4。风轮机I将风的动能转化为电能。除了发电机5，机舱3可以容纳将风能转化为电能所需要的各种部件，并且还包括运行及优化风轮机I的性能所需要的各种部件。塔架2支撑由机舱3、转子4和机舱3内的其它风轮机部件所提供的负载。
[0003]转子4包括中央轮毂6和三个细长的大致呈平面构型的转子叶片7a、7b、7c，它们自中央轮毂6径向向外延伸。当运行时，叶片7a、7b、7c被构造成与经过的空气流相互作用，从而产生升力，该升力致使中央轮毂6围绕其纵轴旋转。超过最低程度的风将启动转子4，并允许其在基本上垂直于风向的平面内旋转。所述旋转通过发电机5而被转化为电能，并通常会被供给至公共电网。
[0004]风轮机叶片具有根部，其在所述根部连接至中央轮毂。所述根部的横截面大致为圆形的，并且对于长度为80米或更长的叶片来说，根部的直径可达4米或5米。叶片的与所述根部相对的一端为叶尖。沿着叶片在根部和叶尖之间的方向被称为是翼展方向。在被称为弦向方向的横向方向上，叶片在前缘和后缘之间延伸。
[0005]图2示出示例性的转子叶片构造，利用图2的分解立体图示出在这样的转子叶片的构造中所使用的元件。转子叶片由两个半壳202和206形成，每个半壳均包括细长的增强结构204。基本上沿着风轮机叶片的整个长度由根部延伸至叶尖的这两个增强结构被称为翼梁帽。完整的风轮机叶片由两个半壳202和206以及置于其中的两个抗剪腹板205形成。抗剪腹板205用于将翼梁帽连接在一起，以传递剪切力。
[0006]包括在图2中示出的实施例在内，风轮机叶片典型地由纤维增强塑料(FRP)来制造，并且特别地由玻璃增强塑料(GRP)来制造，其可被形成为干片材并被置于模具中，从而形成叶片壳体的各个层。为了增强叶片，具有更高强度系数的纤维或增加数量的FRP层可被特别地应用于在运行过程中会承受更大的力的位置处。使用更高强度的纤维通常会增加成本，并且因此理想的是对特别是在弯矩最大的叶片根部使用增大厚度的FRP来代替增强叶片结构。
[0007]增大FRP层的数量会增加用于在模具中铺放每个单独的FRP片材的时间。每个FRP片材都必须被仔细地铺放至模具中，确保片材中不存在成型缺陷，例如弯曲、扭结或褶皱。FRP片材中的任何弯曲、扭结或褶皱都将导致应力集中，并因此将降低纤维强度。
[0008]特别是对于叶片根部使用不同的材料也会存在其自身的问题，因为所述片材更需要被快速地组装，并需要选择正确的材料进行准确的布置。
[0009]将片材材料输送至叶片模具内的恰当位置的现有技术方法理论上来说并不适用于大规模制造。例如，使用起重机将一个或多个片材材料拾取并提升至恰当位置并不是理想的，因为难于利用起重机来精确地定位片材。此外，起重机一次仅能够携带和放置一个或一堆片材，并且移动缓慢。
[0010]因此，就需要提供一种使用模具来制备风轮机叶片的方法，其减少将片材材料(例如FRP)组装至模具中期望位置处所需要的时间。
【发明内容】
[0011]本发明由主要方面限定，现在将对其进行描述。优选的技术特征在其它方面中列出。
[0012]根据本发明的第一方面，提供了一种装置，该装置用于将片材材料定位在风轮机叶片模具中，以形成风轮机叶片的壳体。所述模具具有限定壳体的一部分的轮廓的模具表面。所述装置包括导轨，所述导轨在使用时与模具邻近地安装，并沿着在沿模具的纵向长度的方向上的路径。所述装置进一步包括联接至所述导轨的片材安装装置，所述片材安装装置被构造成以可释放的方式保持片材材料并沿着导轨移动。
[0013]通过将导轨安装在叶片模具上方，所述导轨可以与叶片模具邻近地被保持，从而使得所述片材可以更加快速并且更加精确地定位。令导轨与模具邻近可以使得安装在导轨上的片材材料在沿着导轨移动时可至少部分地经过由模具限定的通道。与叶片模具邻近还可以通过将导轨布置成至少部分地被风轮机叶片模具支撑或者被与叶片模具相邻的结构支撑来实现。
[0014]一个或多个其它的片材安装装置可被联接至导轨，从而允许每次不止一个片材沿着导轨移动。这允许一次输送多个片材，或者在片材正被定位在模具中的同时输送另一片材。
[0015]所述模具优选包括模具根部，其对应于风轮机叶片的根部，在使用时，导轨在模具根部的上方经过。这允许片材材料容易地结合至叶片的根部内，并且是有用的，因为对于结构增强来说，根部可能需要最多层的材料。
[0016]片材安装装置可以包括滑架，例如滚轴或转轮，其与导轨接合从而允许安装装置沿着导轨移动。一个或多个夹具可被连接至滑架，用于沿着至少一侧保持片材。
[0017]可以提供第一和第二夹具，每个夹具均构造成在相对两端保持片材，并且支撑件和夹具之间的联接位置为这样的，即:使得在使用时片材以松弛状态被保持。以松弛状态保持片材能够令所述片材形成弯曲，该弯曲与在片材将被附接的位置的模具曲率基本上一致。支撑件可以进一步包括一个或多个横杆，其在任一端处或者任一端附近可释放地联接至第一和第二夹具，所述装置进一步包括可释放的约束机构，用于防止第一和第二夹具相对于横杆移动。所述可释放的约束机构可优选为穿过所述横杆的一个或多个销。
[0018]所述装置可以包括第一和第二导轨，所述导轨在使用时与模具邻近地安装，并沿着在沿模具的纵向长度的方向上的路径。此外，可以提供分别连接至第一和第二导轨的第一和第二片材安装装置，所述安装装置被构造成以可释放的方式保持片材材料并沿着导轨移动。第一和第二安装装置任选地可以被构造成分别保持第一和第二片材，每个片材具有这样的长度，即，使得当被铺放在风轮机叶片模具中时，片材沿着叶片模具的模具表面从前缘或后缘延伸至模具表面的前缘和后缘之间的中间点。这允许将更短的片材移动至模具的相对两侧的位置。可替换地，第一和第二安装装置可以被构造成在使用时保持单个片材，所述片材具有这样的长度，即:使得当被铺放在风轮机叶片模具中的期望位置处时，沿着叶片模具的模具表面基本上从后缘延伸至前缘。这允许片材从平坦取向安装至模具内的期望位置处。
[0019]当使用第一和第二导轨时，它们在使用时优选沿着由模具限定的叶片弦向方向分离开。在某些实施例中，分离的间距可沿着导轨的长度变化。具体地说，第一导轨可以沿着在其长度的一部分上与由模具限定的叶片前缘基本上等间距的路径。另外，或者可替换地，第二导轨可以沿着在其长度的一部分上与由模具限定的叶片后缘基本上等间距的路径。在片材被置于其中的模具区域中，第一和第二导轨之间的间距可以被构造成使得所述片材在使用时被保持为松弛状态，在该松弛状态具有与在该位置处的模具曲率基本上一致的曲率。
[0020]所述装置可以进一步包括一个或多个片材卸除组件，其位于沿着导轨的一个或多个位置处。优选地，每个卸除组件均包括引导件，该引导件限定了用于将片材从安装装置引导至模具上的随后要附接的期望位置的路径。所述引导件优选连接至模具以允许将片材精确地布置在期望位置处。优选地，每个引导件均包括肋，其从与导轨邻近的位置处延伸至模具上的位置。在使用时，片材可以与片材安装装置脱离并连接至这些肋中的一个或多个。
[0021]片材安装装置或者卸除组件任选地可以进一步包括桥接元件，其可由第一位置移动至第二位置，在所述第一位置中由引导件限定的路径与片材安装装置分离，在第二位置中由引导件限定的路径与片材安装装置联接从而允许片材沿着该路径到达期望位置。片材安装装置任选地可以进一步包括引导机构，例如滚轴或转轮，在使用时，片材被联接至该引导机构。当桥接元件处于第一位置时，所述引导机构的运动会受到限制，并且当桥接元件处于第二位置时，所述引导机构能够与引导件接合，从而沿着路径移动至壳体上的期望位置。特别地，当处于第一位置时，引导机构被桥接元件限制运动。
[0022]上文提及的肋可被用于在模具上支撑导轨。优选地，支撑臂将每个肋