安装环装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明描述了安装环装置和制造风力涡轮机转子叶片的方法。
【背景技术】
[0002]风力涡轮机转子叶片在其大部分长度上包括机翼形状，并且通常具有用于连接到风力祸轮机轮毂上的圆形变桨轴承(pitch bearing)的圆形根端。一般地通过在两半叶片中布置纤维材料层并将这两半叶片接合在一起来制造转子叶片。根部衬套被嵌入根端中，使得可以在稍后使用诸如螺栓之类的紧固件来将转子叶片安装到轮毂。可以在真空辅助树脂传递模制(VARTM)步骤中执行树脂灌注以获得结构上可靠且相对轻质的叶片。在其中在执行树脂灌注之前将两半叶片接合的制造过程中，关键的是要确保根部衬套的准确装置，使得稍后可以将转子叶片安装到风力涡轮机轮毂的变桨轴承。为此，可以使用安装环来帮助确保根端满足所需的制造公差。可以将此类安装环临时地连接到某些或所有根部衬套以便在正在完成叶片的同时将其保持就位。可以将根部衬套连接到安装环，并且可以将整个组件降低到一半叶片中。然而，圆形或单件安装环与在安装于环上的根部衬套之间布置纤维材料的过程中的附加复杂性相关联。
[0003]一个方法可以是将安装环制造为两个环段或半环。将第一环段布置在一半模具中，并且将第二环段放置在另一半模具中。在完成纤维敷层步骤并在根部衬套之间布置纤维材料之后，转动一半模具并降低到另一半模具上，使得可以将模具封闭以用于后续灌注和固化步骤。这种解决方案存在的一个问题是需要非常准确地执行半环的放置，否则在将两半叶片模具接合时可导致纤维材料的压缩或移位，因为两半安装环可推挤或压缩纤维材料。
[0004]此外，在将叶片模具接合在一起时可能难以准确地将两半安装环对准。即使两半安装环之间的小的不对准或者半环的轻微偏移也是非常不期望的。如果两半环并未精确地对准且当第一和第二半模具被接合时是平面的，则结果可能是有缺陷的根端，使得整个转子叶片可能是无用的。因此，常规的两半安装环与相对高的努力水平相关联以在两半安装环的制造期间、两半安装环在模具中的放置期间、叶片模具接合步骤期间等确保准确度。因此，常规的两半安装环也与相应的高制造成本相关联。
[0005]因此本发明的目的是提供在转子叶片制造步骤中将两半叶片部件接合的改进方式，避免上述问题。
【发明内容】
[0006]此目的由权利要求1的安装环装置；由制造转子叶片的权利要求11的方法；以及由权利要求15的转子叶片实现。
[0007]根据本发明，实现了用于在转子叶片组装步骤期间对准风力涡轮机转子叶片根部中的根部衬套的安装环装置，并且其包括安装环段和部分安装环，所述安装环段被实现成用于放置在第一叶片模具中；所述部分安装环被实现成用于放置在第二叶片模具中，该部分安装环被实现为封闭环形部件，并且包括尺寸被确定为容纳安装环段的凹部。
[0008]在本发明的背景下，应将术语“安装环段”理解为包括环形的环状元件的一部分或一段的元件，而术语“部分安装环”应理解为在一定程度上“不完整”的环状元件；当被配合在一起时，安装环段和部分安装环给出完整或“全”安装环。优选地，凹部的深度对应于安装环段的厚度，使得完整安装环具有在各处本质上均匀的厚度。如上所述，在转子叶片的制造中，在上半叶片被接合到下半叶片时的阶段处使用安装环。如上所述，安装环在确保根部衬套的几何上准确的放置时履行重要的作用。
[0009]根据本发明的安装环装置的优点是其可以确保根部衬套的有利的准确几何装置，同时允许相对简单的制造过程。
[0010]根据本发明，制造转子叶片的方法包括步骤
(A)在第一叶片模具中布置纤维敷层并在第二叶片模具中布置纤维敷层；
(B)将根据本发明的安装环装置的安装环段布置在第一叶片模具中并将安装环装置的部分安装环布置在第二叶片模具中；以及
(C)将第一和第二叶片模具接合在一起，使得部分安装环和安装环段接合而形成完整安装环。
[0011]根据本发明的方法的优点是容易地实现关于安装环段和部分安装环的平面对准的高准确度。结果，可以将根部衬套的几何位置确保至有利的高位置公差。此外，可以在将叶片模具接合为树脂灌注步骤做准备之前将纤维敷层准备至高准确度。在各种制造阶段中的此类高准确度用使用两半环的已知方法非常难以实现。在不实现关于准确度的任何让步的情况下可以更快速地执行根据本发明的方法的制造阶段，使得转子叶片的制造可以不那么耗时且更加成本有效。
[0012]根据本发明，使用根据本发明的方法和/或根据本发明的转子叶片模具来制造转子叶片。
[0013]根据本发明的转子叶片的优点是其可以被高度精确地制造，根部衬套准确且精确地嵌入转子叶片根端中。此外，当根据本发明将两半叶片接合以完成转子叶片时，可以避免诸如纤维压缩或树脂会聚之类的缺陷。
[0014]本发明的特别有利的实施例和特征由如在以下描述中揭示的从属权利要求给出。可适当地将不同权利要求种类的特征组合以给出本文未描述的其它实施例。
[0015]可以对着任何适当角度实现安装环段和部分安装环中的相应凹部。然而，在本发明的优选实施例中，安装环段在至少90°、更优选地至少120°的角范围内延伸。安装环段本质上是全安装环的一段，使得其共享同一中心或原点。例如，安装环段可在末端之间对着160°的角。优选地，部分安装环中的相应凹部本质上对着相同的角，允许有足够的公差以确保凹部容纳或配合在安装环段周围。优选地，安装环段和部分安装环对着的角至多200。。
[0016]在将安装环段或部分安装环放置到其各自叶片模具中之前，优选地将多个根部衬套固定到安装环装置。为此，可以诸如螺栓之类的紧固件来将根部衬套牢固地固定到安装环段和部分安装环。优选地，安装环段和部分安装环准备有带螺纹和无螺纹孔以容纳类似于稍后将用来将成品叶片固定于变桨轴承的那些的紧固件。例如，用来将根部衬套固定到安装环段或部分安装环的紧固件可以包括六角头螺栓、柱螺栓等。
[0017]如上所述，可将一半“上”叶片降低到另一半“下”叶片上以便将叶片组装。因此，为了防止安装环部分在其翻转时从上半叶片掉落，可以某种方式将其固定到上叶片模具。在本发明的优选实施例中，部分安装环装配有接口连接器，其可以插入上叶片模具中的相应开口或通孔中。例如，可以在部分安装环的铸造期间将接口连接器形成为向外突出销。该销可以通过相应孔配合在刀片模具中，并且可以实现成使得在叶片模具外面被安装到销的保持件(retainer)用于随着上叶片模具翻转并降低到下叶片模具上的位置而将部分安装环保持就位。
[0018]如上文所指示的，只须在叶片的最终制造阶段期间使用安装环。一旦叶片固化、完成并准备好运输到储存或安装地点，则可以去除安装环。如果安装环在灌注和固化阶段期间被暴露于树脂且因此已“被结合”到叶片的主体，则去除安装环可能是困难的。可导致对叶片主体的损坏。因此，根据本发明的方法优选地包括在执行树脂灌注步骤之前向安装环装置施加脱模剂或涂层，诸如塑性脱模剂、粘性脱模剂、硅基脱模剂、蜡或陶瓷涂层或任何其它适当涂层。此类试剂或涂层允许在不损坏固化叶片的主体的情况下去除安装环。
[0019]可将安装环段和部分安装环实现为以紧密配合的方式配合在一起。安装环段和部分安装环的小心放置以及到上叶片的位置上的小心下降可足以确保安装环段和部分安装环对准以提供在叶片中的令人满意的根部衬套放置。然而，在本发明的特别优选实施例中，安装环装置包括用于将安装环段连接到部分安装环以完成全安装环的连接机构。该连接机构允许在执行树脂灌注步骤之前将安装环段物理接合到部分安装环。这样，可以确保根部衬套非常准确的装置，使得这些被以所需的公差水平嵌入叶片根端中。在本发明的优选实施例中，该连接机构包括在安装环段中形成的第一引导件和在部分安装环中形成的相应第二引导件，其中，所述第二引导件被布置成与第一引导件对准。例如，该引导件对可以包括两个对准孔，使得可以通过在部分安装环的主体中形成的第一引导件将紧固件插入到在安装环段的主体中形成的第二引导件中。
[0020]在本发明的优选实施例中，第一种连接机构包括用于将安装环段对准到部分安装环的引导螺栓。优选地在将安装环段固定到部分安装环之前执行此类对准。为此，引导螺栓可以具有主体，该主体具有比安装环的总厚度略短的总长度。可以形成第一钻孔或引导件作为通过部分安装环的通孔，并且其还可具有埋头钻腔体以容纳六角头螺栓头。可以在安装环段中形成第二钻孔或引导件以接收引导螺栓的末端。可以对第一钻孔攻螺纹，以对应于引导螺栓的上部区域中的带螺纹部分。当将一个或多个此类引导螺栓插入第一钻孔中时，其尖角或圆锥形外端“寻找”第二钻孔，并且(在必要时)可以将安装环段“轻推”至与部分安装环对准。
[0021]在本发明的另一优选实施例中，第二种连接机构包括用于将安装环段固定到部分安装环的拉紧螺栓(tightening b