风轮机叶片的制作方法

文档序号:10540267阅读:413来源:国知局
风轮机叶片的制作方法
【专利摘要】一种制作用于风轮机叶片的纵向加强结构的方法。所述方法包括:a)提供具有大体平坦的第一表面与第二表面的加强材料的细长母材板条(62),所述第一表面与所述第二表面之间的距离限定所述母材板条的厚度;以及b)横向分割所述母材板条以形成第一板条以及较短的母材板条,各个板条首尾相接地布置,使得所述第一板条的后端邻近所述母材板条的新的前端定位。分割所述母材板条的步骤包括延伸通过所述母材板条的整个厚度从分割区移除材料,其中,所述分割区成形成当分割所述母材板条时创建位于所述第一板条的所述后端(19b)处的斜面(19c)以及位于所述母材板条的所述新的前端(63)处的斜面(63a)。
【专利说明】
风轮机叶片
技术领域
[0001]本发明涉及风轮机叶片,并且涉及制造风轮机叶片的方法。更具体地说,本发明涉及这样的风轮机叶片,这些风轮机叶片包括整合在壳的结构内的承重加强板条堆叠。
【背景技术】
[0002]图1a是风轮机转子叶片10的剖面图。叶片具有外壳,该外壳由两个半壳(迎风壳Ila与背风壳Ilb)制造成。壳Ila与Ilb由玻璃纤维加强塑料(GRP)模制而成。外壳11的一部分是夹层板构造,并且包括轻质泡沫(例如聚氨酯)芯12,该芯夹在内GRP层或者“蒙皮”13与夕卜GRP层或者“蒙皮”14之间。
[0003]叶片10包括第一对翼梁帽15a与15b以及第二对翼梁帽16a与16b。各对翼梁帽15a与15b、16a与16b布置在壳I Ia与I Ib的夹层板区域之间。每对中的一个翼梁帽15a、16a与迎风壳Ila整合在一起并且每对中的另一个翼梁帽15b、16b与背风壳Ilb整合在一起。各对中的翼梁帽相互对置并且沿叶片10的长度纵向延伸。
[0004]第一纵向延伸的抗剪腹板17a桥接第一对翼梁帽15a与15b,并且第二纵向延伸的抗剪腹板17b桥接第二对翼梁帽16a与16b。抗剪腹板17a和17b与第一对翼梁帽15a与15b和第二对翼梁帽16a与16b相结合而形成一对I形梁结构,这对I形梁结构将负载从旋转的叶片10有效地传递至风轮机的轮毂。翼梁帽15a和15b以及16a和16b尤其传递可伸缩的弯曲负载,而抗剪腹板17a和17b传递叶片1中的剪切应力。
[0005]每个翼梁帽15a和15b以及16a和16b均具有大体的矩形截面,并且由一叠预制的加强板条18构成。板条18是碳纤维加强塑料(CFRP)的拉挤成型板条,并且基本是平坦的,而且具有矩形截面。堆叠的板条18的数量取决于板条18的厚度以及壳Ila与Ilb的所需厚度,但是通常板条18均具有几毫米的厚度,并且通常在堆叠中会有四至十二个板条。板条18具有尚拉伸强度,并因此具有尚承重能力。
[0006]图1b在立体图中示出了孤立状态下的翼梁帽15a。翼梁帽15a的板条18的长度从最下板条18到最上板条18逐渐减小,并且板条18的端部19沿翼梁帽15a的长度错开。每个端部19成锥形,从而有助于应力在堆叠的板条18之间传递并且减小当堆叠叠加上形成内蒙皮13的材料时的应力集中。
[0007]如现在将借助实施例参照图1c与图1d描述的,利用树脂灌注工艺制作叶片10。参照图lc,此图示出了用于风轮机叶片的半壳的模具20的剖面图。玻璃纤维层22布置在模具20中以形成叶片10的外蒙皮14。三个细长的聚氨酯泡沫板24布置在玻璃纤维层22的顶部上以形成上文提到的夹层板芯12。泡沫板24相互间隔成限定位于其间的一对通道26。如上文参照图1a描述的,多个拉挤成型的CFRP板条18堆叠在相应的通道26中。此实施例的每个堆叠中示出有三个板条18,但是一个堆叠中可以有任一数量的板条18。
[0008]参照图1d,一旦堆叠起板条18,就在拉挤成型的板条18的堆叠与泡沫板24的顶部上布置第二玻璃纤维层28。第二玻璃纤维层28形成叶片10的内蒙皮13。接着,将真空装袋材料30放置在模具20上以覆盖堆叠。利用密封胶带32将真空装袋材料30密封至模具20的凸缘34。利用真空栗36从模具20和真空装袋材料30之间的密封区提取出空气,并将树脂38供应至密封区。树脂38灌注在多个复合层之间并且填充复合堆叠中的任一间隙。一旦充足的树脂38供应到模具20,就在维持真空的同时加热模具20以使树脂38固化并将多个层结合在一起,从而形成叶片的半壳。根据相同的工艺制作另一半壳。沿壳的前缘与后缘施加粘合剂,从而壳结合在一起而形成完整的叶片。
[0009]翼梁帽15a和15b以及16a和16b整合在外壳Ila与Ilb的结构内避免了对诸如加强梁之类的单独的翼梁帽的需求,在一些传统风轮机叶片中通常将该加强梁结合至壳的内表面。EP I 520 983、W0 2006/082479、以及UK专利申请GB 2497578中描述了具有与壳整合的翼梁帽的转子叶片的其他实施例。
[0010]拉挤成型的CFRP板条18沿风轮机叶片10的大部分长度延伸。新式的风轮机叶片的长度可能超过8米,因此要理解的是,这些板条非常长且重。板条的长度与重量面临与叶片制造以及板条的处理与运输有关的挑战。本发明的目的在于通过提供制造此类型的风轮机叶片的便利方法并且通过提供用于此方法中的设备而应对这些挑战。

【发明内容】

[0011]以此为背景,根据第一方面,本发明涉及一种制作风轮机叶片的纵向加强结构的方法,该方法包括:a)提供具有大体平坦的第一表面与第二表面的加强材料的细长母材板条,第一表面与第二表面之间的距离限定母材板条的厚度;以及b)横向分割母材板条以形成第一板条以及较短的母材板条,各个板条首尾相接地布置使得第一板条的后端邻近母材板条的新的前端定位,其中,分割母材板条的步骤包括延伸通过母材板条的整个厚度从分割区移除材料,其中,分割区成形成当分割母材板条时创建位于第一板条的后端处的斜面以及/或者位于母材板条的新的前端处的斜面。
[0012]因此,本发明提供这样一种方法,其中,可以从母材板条分割第一板条,同时在第一板条的后端处以及母材板条的前端处创建斜面。以此方式,可以使用单个加工步骤分割并且斜切板条,这提高了制造过程的速度并且减小了所需空间。
[0013]分割区可以沿从母材板条的第一表面朝第二表面的方向在母材板条的整个厚度上成锥形,使得分割区的纵向跨度在母材板条的第二表面处比在第一表面处窄。以此方式,斜切面可以以相似的方式成锥形。锥形的斜面尤为有益,因为锥形的斜面在位于纵向加强结构中的板条之间提供特别有效的应力传递。
[0014]所述方法可以包括磨削母材板条以从分割区移除材料。具体地说,所述方法可以包括使诸如磨削滚筒之类的磨削装置从母材板条的第一表面朝母材板条的第二表面移动通过母材板条的厚度。磨削母材板条的操作是快速并且花费少地移除材料的方法,并且对板条造成最小的损害。
[0015]所述方法可以包括使磨削装置相对于母材板条沿弯曲路径移动,从而在第一板条的后端处以及/或者在母材板条的新的前端处形成弯曲斜面。弯曲斜面在位于纵向加强结构中的板条之间提供应力传递方面特别有效,并且使磨削装置沿弯曲路径移动的操作控制产生的斜面的弯曲度,从而能够根据需要订制弯曲度。
[0016]所述方法还可以包括通过从第一板条的成形区移除材料而在第一板条的后端处成形斜面。另选或者此外,本方法可以包括通过从母材板条的成形区移除材料而进一步成形母材板条的新的前端处的斜面。以此方式,如果由初始分割并且斜切加工产生的斜面不是所需的形状,那么可以进一步成形该斜面直到获得所需的形状为止。
[0017]在利用磨削装置的实施方式中,所述方法可以包括利用磨削装置以进一步成形第一板条的后端处以及母材板条的新的前端处的斜面。以此方式,可以使用同一磨削装置进行初始分割并且斜切加工并且可以用于随后的成形加工,从而减少制造时间以及所需的空间。
[0018]为了进一步减少所需空间,所述方法可以包括在从母材板条的成形区移除材料之前沿馈送方向移动母材板条的新的前端。以此方式,位于母材板条的新的前端处的成形区可以移动到先前由第一板条的后端处的成形区占据的空间中,从而成形过程可以发生在同一空间中。这意味着磨削装置的移动范围仅需要与单个斜面的长度相等。
[0019]所述方法可以包括在第一板条的前端中创建斜面。例如,所述方法可以包括在横向分割母材板条以形成第一板条之前在母材板条的前端中创建斜面,并且在母材板条被分割时,母材板条的被斜切的前端成为第一板条的前端。
[0020]所述方法还可以包括在馈送方向上沿馈送路径朝分割站馈送母材板条,母材板条在分割站处被分割并且斜切。以此方式,分割并且斜切过程可以是较大的制造过程的一部分,并且母材板条可以被从分割并且斜切站上游的较早的加工站或者储存站馈送。
[0021]在母材板条被分割后,所述方法还可以包括在远离分割站的第一方向上沿馈送路径馈送第一板条。以此方式,分割的第一板条可以被馈送至位于分割并且斜切站的下游的后面的加工站或者储存站。
[0022]所述方法可以包括馈送第一预定长度的母材板条经过与分割站关联的分割并且斜切装置,使得母材板条的分割区邻近分割并且斜切装置定位,其中,第一预定长度大体是第一板条的长度。
[0023]所述方法还可以包括横向分割母材板条以形成第二板条,其中,母材板条的新的斜切的前端成为第二板条的前端,并且分割母材板条以形成第二板条的步骤也用于创建位于第二板条的后端处的斜面以及位于母材板条的相邻的新的前端中的斜面。也可以以相似的方式形成另外的板条,从而母材板条被分割成多个具有斜切的前端与后端的板条。
[0024]在此情况下,所述方法可以包括在分割母材板条以形成第二板条之前馈送第二预定长度的母材板条经过分割并且斜切装置,其中第二预定长度大体是第二板条的长度。第二预定长度大体可以等于第一预定长度,从而第一板条与第二板条的长度大体相同。另选的是,第二预定长度与第一预定长度可以不同,使得第二板条短于第一板条,反之亦然。
[0025]所述方法可以包括相继馈送预定长度的母材板条经过分割并且斜切设备,并且分割并且斜切母材板条以形成多个长度大体相同或者长度不同的板条。
[0026]所述方法还可以包括纵向切割板条或者每个板条的端部区,从而使端部变窄,使得板条能容纳于风轮机叶片的相对窄的端部中。
[0027]所述方法可以包括使第一板条与一个或者多个相似的板条堆叠以形成风轮机叶片的纵向加强结构。板条可以堆叠在风轮机叶片模具内部,或者板条可以堆叠在风轮机叶片模具外部并且板条的堆叠可以被转移到风轮机叶片模具中。
[0028]所述方法还可以包括借助相邻的板条之间的树脂整合堆叠中的板条。
[0029]本发明还延及一种制作风轮机叶片的方法,该方法包括:a)提供多个根据上文所述的方法制作的板条;b)在风轮机叶片模具内部堆叠板条,或者在风轮机叶片模具外部堆叠板条并且将板条的堆叠转移到风轮机叶片模具中;C)将风轮机叶片的其他部件布置在风轮机叶片模具中;以及d)整合这些部件以形成叶片。
[0030]根据另一方面,本发明涉及用于制作风轮机叶片的纵向加强结构的设备,这些设备包括:馈送站,该馈送站构造成在馈送方向上沿馈送路径馈送加强材料的细长母材板条;以及分割站,该分割站在馈送站下游定位在馈送路径上,分割站包括分割并且斜切装置。馈送站构造成馈送母材板条经过分割并且斜切装置;并且分割并且斜切装置构造成将母材板条横向分割成多个具有斜切端部的较短的板条。
[0031]本发明还延及一种风轮机叶片,该风轮机叶片包括根据上述方法或者利用上述设备制作的纵向加强构件,并且本发明延及一种使用上述方法制作的风轮机叶片以及一种结合有这样的风轮机叶片的风轮机。
【附图说明】
[0032]上文已经作为本发明的背景描述了图1a至图1d。为了能够更容易理解本发明的实施方式,现在将仅以实施例为方式参照附图,在附图中:
[0033]图2是形成本发明的一个实施方式的包括分割并斜切的设备的制造设备的示意图;
[0034]图3是图2的分割并斜切的设备的侧视图;
[0035]图4是图3的分割并斜切的设备的前视图;
[0036]图5是形成图2的制造设备的一部分的切割设备的前视图;
[0037]图6是图5的切割设备的平面图;
[0038]图7a至图7e是用于风轮机叶片的翼梁帽的、借助图3与图4的设备被分割并斜切的板条的不意图;
[0039]图8是形成图7a至图7e的板条的一部分的分割区的立体图;
[0040]图9是用于一对翼梁帽的相应的一对板条的平面图,这对板条借助图5与图6的切割设备纵向成锥形;
[0041]图1Oa至图1Od是根据另一分割并斜切方法借助图3与图4的设备分割并斜切的风轮机叶片的示意图;
[0042]图1la至图1lg是根据另一另选方法借助图3与图4的设备分割并斜切的风轮机叶片的示意图;以及
[0043]图12是形成图1la至图1lg的板条的一部分的成形区的立体图。
【具体实施方式】
[0044]图2示出了作为本发明的介绍所描述的类型的风轮机叶片的制造中的设备50。更具体地说,如由介绍所描述的,设备50用于制造包括聚合加强材料板条堆叠的翼梁帽。
[0045]参照图2,制造设备50包括馈送站60,该馈送站用于沿在由图2中的水平箭头F指示的馈送方向上的路径分配聚合加强材料的细长母材板条62。在此实施例中,母材板条62是拉挤成型的一段碳素纤维加强塑料(CFRP),该母材板条形成卷料。母材板条62的长度是待整合到叶片10中的翼梁帽15a、15b、16a、16b的长度的若干倍。例如,翼梁帽15a、15b、16a、16b可以具有约50米的长度,而盘卷的母材板条62可以具有约250米以上的长度。
[0046]母材板条62被馈送机构64从馈送站60馈送至与馈送站60—字排开的分割站70。在分割站70处,母材板条62被分割成较小的板条段18,板条段18形成循序堆叠以形成翼梁帽15a、15b、16a、16b的板条18。同样在分割站70处,板条18成形成能容纳于叶片的相对窄的末端区中。具体地说,沿纵向方向切割板条18,使得在平面图中看的情况下这些板条朝一端变窄。稍后将更详细地描述此过程。然后将板条18馈送至模具,在此示例中,将板条18馈送至风轮机叶片模具20,在风轮机叶片模具中,板条18堆叠并且整合以形成翼梁帽15a、15b、16a、16b0
[0047]现在将更详细地描述分割站70。分割站70包括分割并斜切的设备100以及用于使板条的端部变窄的切割设备200。分割并斜切的设备100布置在上游位置(S卩,朝向馈送站60),并且图3与图4中更详细地示出了该分割并斜切的设备,而切割设备200布置在下游位置(B卩,朝向风轮机模具20),并且图5与图6中示出了该切割设备。诸如从动传送机(未示出)之类的馈送机构将母材板条62馈送到分割并斜切的设备100中,然后将分割板条18从分割并斜切的设备100馈送至切割设备200,最后朝叶片模具20向前馈送切割的板条18。
[0048]图3是分割并斜切的设备100的侧视图,而图4是设备100的端视图(S卩,在沿馈送方向F看时)。参照这些附图,分割并斜切的设备100包括用于在分割过程中支撑母材板条62的平台102。成磨削滚筒104形式的分割并斜切的装置布置在平台102上方。磨削滚筒104具有约150mm的直径,并且能在驱动轴105(图4)上绕垂直于馈送方向F的纵轴线L旋转(图4上指示的)。借助驱动轴105联接至磨削滚筒104的驱动马达106驱动磨削滚筒104旋转。
[0049]磨削滚筒104、驱动马达106以及驱动轴105安装在拖板110上。拖板110可滑动地安装在轨112上,使得磨削滚筒104能沿图3上指示的方向X前后移动,该方向X大体与馈送方向平行。轨112也可朝向以及远离母材板条62上下移动,使得磨削滚筒104能沿图3上指示的方向Z(即,垂直于馈送方向F)朝向以及远离母材板条62移动。磨削滚筒104的旋转以及磨削滚筒104沿X方向与Z方向的移动通过诸如一个或者多个伺服机构之类的馈送系统控制。
[0050]磨削滚筒104、轨112、驱动系统108的一部分以及母材板条62的靠近磨削滚筒104的区域由箱体(附图中未示出)遮蔽。为了安全起见,箱体阻止接近在用中的导电磨削滚筒104,并且阻止接近在用中的分割并斜切的设备100的其他移动部件。
[0051]分割并斜切的设备100的下游是平台150(图6中可见),该平台在板条18远离分割并斜切的设备100并且朝向切割设备200移动时支撑板条18。
[0052 ] 参照图5与图6,切割设备200位于平台150的端部区150a上以切割板条18的相应的端部区19(8卩,使端部区19变窄),使得板条能容纳于叶片的变窄的末端区内。
[°°53]切割设备200包括一系列夹紧机构202,这一系列夹紧机构包括液压夹具203。夹具203在切割过程中将板条18保持在平台150上的适当位置。切割机构204布置在平台150上方。切割机构204包括圆锯206(在此示例中是金刚石锯),该圆锯能旋转以切割支撑在平台150上的板条18。马达208控制圆锯206的旋转。
[0054]切割机构204安装在沿馈送方向F纵向延伸的轨210 (图6)上,使得圆锯206能沿图6上指示的方向X前后纵向移动。轨210以及因此的圆锯206可沿横向方向Y横跨板条18前后移动,横向方向Y垂直于前述的方向X与Z。圆锯沿X方向与Y方向的移动由诸如一个或者多个伺服机构212之类的反馈系统控制。
[0055]现在将描述分割并斜切的设备100与切割设备200在分割、斜切并且切割板条18方面的使用。
[0056]再参照图2,在使用中,沿馈送方向F上的馈送路径从馈送站60朝分割并斜切的设备100馈送母材板条62。分割并斜切的设备100接收母材板条62,并且如下文将更详细地描述的,磨削滚筒104首先用于在母材板条62的前端63中创建斜切面,并随后用于将母材板条62分割成一系列各自具有斜切的前端19a与后端19b的板条18。应注意,术语“前”和“后”在此上下文中用于表示板条18的各个端部19a、19b沿馈送方向F的相对位置,并且不应与用于描述风轮机叶片的边缘时的术语“前”和“后”混淆。
[0057]现在将参照图7a至图7e详细描述分割并斜切的过程。首先参照图7a,母材板条62沿馈送方向上的馈送路径F朝磨削滚筒104被馈送。一旦母材板条62的前端63位于滚筒下方,馈送过程暂停。然后磨削滚筒104沿Z方向与X方向移动以限定弧形路径。滚筒104沿弧形路径横跨母材板条62的端部前后移动,并且逐渐更深地移动通过母材板条62的厚度以在母材板条62的前端63中创建弯曲的斜切端面63a。
[0058]磨削滚筒104的路径由伺服机构控制。在此情况下,磨削滚筒104大体沿抛物线路径移动以在母材板条62中创建大体抛物线斜切端面63a。
[0059]一旦在母材板条62的前端63中创建了最初的斜切面63a,就继续馈送过程并且使母材板条62沿馈送方向F前进。现在参照图7b,板条62的预定长度L馈送经过磨削滚筒104,馈送过程再次暂停。所述预定长度大体对应于待从母材板条62分割出的板条18的期望长度。
[0060]一旦母材板条62的预定长度L已馈送经过磨削滚筒104并且馈送过程暂停,那么母材板条62的分割区66就位于磨削滚筒104下方。将通过从分割区66移除材料而分割并且斜切母材板条62。
[0061 ]图8中详细地示出了分割区66 ο分割区66从母材板条62的上表面68a向母材板条62的下表面68b成锥形。以此方式,在母材板条62的上表面68a处,分割区66具有约Im的纵向跨度L’,而在母材板条62的下表面68b处,分割区66的纵向跨度L”小于纵向跨度L’,在此示例中,纵向跨度L”约为25mm。因此,要理解的是,分割区66的锥度以及因此在板条18的端部19处创建的斜切面18a、18b可能实际上相当浅,并且可能比在附图中显现地更浅。
[0062]一旦定位在适当位置,母材板条62就准备好被分割。
[0063]如图7b中所示,磨削滚筒104旋转并且沿Z方向朝母材板条62的上表面68a向下移动以开始磨削。如图7c中所示,当从母材板条62的分割区66磨削掉材料时,滚筒104沿抛物线路径前后移动。该抛物线路径在母材板条62中成形磨削面69。
[0064]当继续进行磨削时,如图7d中所示,磨削滚筒104沿Z方向向下移动以更深入到母材板条62中磨削。最后,磨削滚筒104磨穿板条的整个厚度。参照图7e,此过程创建了具有斜切的前端19a与斜切的后端19b的第一板条18。
[0065]仍参照图7e,要理解的是,上文所述的分割与斜切过程也同时在剩余长度的母材板条62的新的前端63处创建了斜切面63a。然后基本上重复此过程,并且随后的预定长度的母材板条62馈送经过磨削滚筒104,然后磨削滚筒104用于分割母材板条62以创建第二板条
18。第二板条18已经具有了由上文所述的创建第一板条18的分割并斜切过程产生的斜切的前端19a。随后的分割并斜切过程在第二板条18的后端19b处创建斜切端面19c,并且再在剩余长度的母材板条62的前端63处创建斜切端面19c。本过程以此方式继续进行以创建一系列均具有斜切的前端19a与斜切的后端19b的板条18,直到用完母材板条62为止。
[0066]当分割区66(图7c)的长度约为I米时,要理解的是,在此实施例中,每个斜切面19c、63a均延伸到板条18中约50cm。
[0067]在上文所述的分割并斜切过程中,在磨削面69的抛物曲线的最浅点处从母材板条62分割出单个板条18。这特别有利,因为这意味着板条18在其端部处厚度减小至零。此零厚度尤为有效地确保完工的翼梁帽15a、15b、16a、16b中的堆叠的板条18之间的应力传递。
[0068]一旦每个板条18被分割并斜切,板条18就沿平台150被馈送至图5与图6的切割设备200,在该切割设备处,板条18的前端19a的纵向边缘被切割以便使端部变窄,使得板条18能容纳于叶片的相对窄的末端区中。板条18布置在位于板条18的第一纵向边缘旁边的平台150上的所需位置中,并且夹具203被启动以将板条18固定在适当位置。圆锯206借助马达208旋转并且沿X方向连续移动以切割板条。当圆锯206沿X方向移动时,该圆锯也沿Y方向朝板条18的中心移动。圆锯206的移动受伺服机构212控制。
[0069]一旦进行了第一有角切割,圆锯206就沿Y方向移动并且定位在板条18的第二纵向边缘旁边。然后,圆锯206沿X方向向后移动以在回程切割第二纵向边缘。另选的是,圆锯206可首先沿X方向向后移动至其初始位置,然后沿Y方向朝板条的第二纵向边缘移动,并且最终沿X方向向前移动以在第二进程上切割第二边缘。
[0070]图9示出了切割后的板条18的端部区19a的典型形状。在板条18的后端19b处,板条18的宽度w约为200mm。在板条18的前端处,板条18的宽度w’约为75mm。在此实施例中,板条18的变窄部分包括约3.5m的板条18的末尾部分(如由图9中的箭头d指示的)。
[0071]在完成切割过程后,移除夹具203,并且朝叶片模具20向前馈送板条18以用于将板条堆叠并且整合到风轮机叶片10中。
[0072]以此方式,所述的设备50提供了一种将细长的母材板条62加工成多个较小的板条18以制作诸如翼梁帽15a、15b、16a、16b之类的细长加强结构的简单、机械化的方法。具体地说,可借助分割并斜切设备100同时分割并斜切板条18,并且无需分开的分割步骤与斜切步骤。而且,可同时斜切两个板条端部。
[0073]图1Oa至图1Od示出了另选的分割并斜切的过程。在此过程中,如已经描述的,第一斜切面63a形成在母材板条62的前端63中。参照图10a,然后母材板条62沿馈送方向F前进直到预定长度L的板条62馈送经过磨削滚筒104,馈送过程暂停。所述的预定长度大体对应于待从母材板条62分割出的板条18的期望长度。
[0074]一旦预定长度L的母材板条62馈送经过磨削滚筒104并且馈送过程暂停,母材板条62的分割区66就定位在磨削滚筒104下方。为了分割并且斜切母材板条62,磨削滚筒104旋转并且沿Z方向朝母材板条62的上表面68a向下移动以开始从分割区66磨削掉材料。
[0075]当继续进行磨削时,如图1Ob中所示,磨削滚筒104进一步沿Z方向向下移动以更深入到母材板条62中磨削。最终,磨削滚筒104磨穿母材板条62的整个厚度。
[0076]在此过程中,滚筒104在切割并且斜切的过程中仅沿Z方向向下移动,而不沿X方向前后移动。以此方式,如图1Oc中所见,滚筒104的曲面成形母材板条62的磨削面69以形成斜切端面19c、63a。因此,斜切端面19c、63a的形状与滚筒104的形状互补。
[0077]现在参照图10d,因为继续进行磨削直到滚筒104完全磨穿母材板条62,所以该过程分割母材板条62,从而创建具有斜切的前端19a与斜切的后端19b的第一板条18。上文所述的分割与斜切过程也同时在剩余长度的母材板条62的新的前端63处创建了斜切面63a。
[0078]一旦形成了板条18,就重复该过程,并且磨削滚筒104用于再分割并斜切母材板条62以创建具有斜切的前端19a与斜切的后端19b的第二板条18并且在剩余长度的母材板条62的前端63处创建斜切面63a。本过程以此方式继续进行以创建一系列均具有斜切的前端19a与斜切的后端19b的板条18,直到用完母材板条62为止。然后可向前馈送板条18以用已经描述的方式切割这些板条。
[0079]图1la至图1lg示出了另一分割并且斜切的过程。此过程的初始阶段(图1la至图1lc中所示)与关于图1Oa至图1Oc所述的阶段相似。如图1la中所示,母材板条62的分割区66首先定位在磨削滚筒104下方。如图1lb中所示,滚筒104朝母材板条62的上表面68a降下以从分割区66移除材料。如图1lc中所示,继续进行磨削直到磨削滚筒104完全磨穿母材板条62。此阶段滚筒104不沿X方向移动,而是仅沿Z方向向下移动。如已经描述的,滚筒104的曲面成形母材板条62中的磨削面69以形成位于分割板条18的后端19b中的斜切端面19c以及位于剩余的母材板条62的前端63中的斜切端面63a。
[0080]此过程与图1Oa至图1Od中所示的过程不同之处在于:一旦分割了母材板条62,板条18的后端19b处的斜切端面19c与剩余的母材板条62的前端63处的斜切端面63a就被进一步成形从而使斜切端面19b、63处的斜切更浅。
[0081]通过利用磨削滚筒104从包含各个斜切端面19c、63a的成形区67移除材料而形成斜切端面19c、63a。图12中详细示出了位于分割板条18的斜切端面19c附近的成形区67。成形区67从板条18的上表面到板条18的下表面成锥形以限定比斜切端面19c的锥度更浅的锥度。在板条18的上表面处,成形区67具有约0.5m的纵向跨度L”,。
[0082]如现在将描述的,一次成形一个斜切端面19c、63a以在板条18、62的端部处创建相对浅的斜切。
[0083]首先,通过从接近斜切端面19c的成形区67移除材料而成形位于板条18的后端19b处的斜切端面19c。分割板条18与母材板条62保持在适当位置。滚筒104沿X方向朝成形区67的一端移动至如图1ld中所示的最左侧的位置。滚筒104沿弧形路径前后移动,该弧形路径终止于成形区67的相对端处,磨削滚筒104处于如图lie中所示其最右侧的位置中。弧形路径的形状限定从成形区67移除的材料,并因此限定分割板条18的斜切端面19c的最终形状。
[0084]—旦分割板条18的斜切端面19c被成形以创建相对浅的斜切,分割板条18就沿馈送方向F向前移动以进行进一步加工。
[0085]接着,通过从斜切端面63a附近的成形区67移除材料而成形位于剩余的母材板条62的前端63处的斜切端面63a。
[0086]参照图1If,剩余的母材板条62沿馈送方向F被馈送,使得剩余的母材板条62的成形区67定位在磨削滚筒104的下方。磨削滚筒104在成形区67的一端处定位在如图1lf中所示的其最右侧的位置中。然后,滚筒104旋转并且下降到母材板条62的上表面68a上。滚筒104沿弧形路径移动,该弧形路径终止于成形区67的相对端处,滚筒104处于如图1lg中所示的最左侧的位置中,从而成形母材板条62的斜切端面63a以创建相对浅的斜面。
[0087]如由图1Ia至图1lg中的虚线所指示的,滚筒104的最左侧位置(图1ld与图1lg中所示)与滚筒104的最右侧位置(图lie与图1lf中所示)之间的间距300仅需要等于单个斜切端面19c、63a的长度,在此实施例中该间距约为0.5m。要理解的是,将滚筒104的移动减小至与单个斜切面的长度(而不是两个斜切面的长度)相等的间距,这意味着显著节省了由分割并且斜切的设备所需的空间,当需要更浅的斜面时尤为如此。
[0088]一旦根据需要成形了母材板条62的斜切端面63a,就可以重复分割、斜切以及进一步的成形过程以生产更多的分割板条18。
[0089]在磨削滚筒不但沿X方向而且沿Z方向移动的实施方式中,滚筒无需按弧形运动移动以形成抛物线斜切面,而是可以以任何方式移动以磨削任一形状的斜切面。
[0090]在初步的分割并斜切过程之后进一步成形斜切端面的实施方式中,滚筒可以以任一适当的方式移动以进一步成形端面。例如,如参照图1ld至图1lg描述的,滚筒可以开始于上位置,使得滚筒从板条的上表面向下移动至板条的下表面;或者,滚筒可以开始于下位置,使得滚筒从板条的下表面向上移动至板条的上表面。滚筒还可以开始于中间位置。在优选的实施方式中,滚筒沿弧形路径前后移动,压力沿Z方向施加至板条。
[0091]本发明的其他实施方式被设想成与图1la至图1lg中所示的实施方式相似,但是省略了图1la至图1lc中所示的步骤。在此实施方式中,分割并斜切的过程开始于磨削滚筒按图1ld与图lie中所示的弧形运动移动,使得磨削滚筒在第一板条的后端中形成浅的斜面,同时从母材板条分割第一板条,并且在母材板条的前端中形成陡峭的斜面。然后,如图1lf与图1lg中所示,进一步成形形成在母材板条的前端中的陡峭斜面。
[0092]无需通过磨削分割并且斜切母材板条,而是可借助诸如激光切割之类的任一适当的其他手段分割并且斜切母材板条。因此,分割并斜切装置无需是磨削滚筒,而可以是诸如激光之类的任一适当的装置。
[0093]可以在制造过程的任一阶段添加另外的加工阶段。如果不需要切割阶段,则可以省略切割过程。
[0094]板条在加工处理后无需直接馈送至模具,而是可以馈送至例如深加工区或者储存区。模具无需是叶片模具,而可以是适于单独形成用于随后整合到风轮机叶片中的翼梁帽的模具。
【主权项】
1.一种制作用于风轮机叶片的纵向加强结构的方法,该方法包括: a.提供具有大体平坦的第一表面与第二表面的加强材料的细长母材板条,所述第一表面与所述第二表面之间的距离限定所述母材板条的厚度;以及 b.横向分割所述母材板条以形成第一板条以及较短的母材板条,各个板条首尾相接地布置使得所述第一板条的后端邻近所述母材板条的新的前端定位, 其中,分割所述母材板条的步骤包括延伸通过所述母材板条的整个厚度从分割区移除材料,其中,所述分割区成形成当分割所述母材板条时创建位于所述第一板条的所述后端处的斜面以及/或者位于所述母材板条的所述新的前端处的斜面。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述分割区沿从所述母材板条的所述第一表面朝所述第二表面的方向在所述母材板条的整个厚度上成锥形,使得所述分割区的纵向跨度在所述母材板条的所述第二表面处比在所述第一表面处窄。3.根据权利要求1或2所述的方法,该方法包括磨削所述母材板条以从所述分割区移除材料。4.根据权利要求3所述的方法,该方法包括使诸如磨削滚筒之类的磨削装置从所述母材板条的所述第一表面朝所述母材板条的所述第二表面移动通过所述母材板条的厚度。5.根据权利要求4所述的方法,该方法包括使所述磨削装置相对于所述母材板条沿弯曲路径移动,从而在所述第一板条的所述后端处以及/或者在所述母材板条的所述新的前端处形成弯曲的斜面。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,该方法还包括通过从所述第一板条的成形区移除材料而在所述第一板条的所述后端处成形所述斜面。7.根据权利要求6所述的方法,该方法还包括通过从所述母材板条的成形区移除材料而在所述母材板条的所述新的前端处成形所述斜面。8.根据从属于权利要求4时的权利要求7所述的方法,该方法包括利用所述磨削装置进一步成形所述第一板条的所述后端处以及所述母材板条的所述新的前端处的所述斜面。9.根据权利要求7或8所述的方法,该方法包括在从所述母材板条的所述成形区移除材料之前沿馈送方向移动所述母材板条的所述新的前端。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,该方法还包括在所述第一板条的前端中创建斜面。11.根据权利要求10所述的方法,该方法还包括在横向分割所述母材板条以形成所述第一板条之前在所述母材板条的前端中创建斜面,其中,在所述母材板条被分割时,所述母材板条的被斜切的前端成为所述第一板条的所述前端。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,该方法还包括在馈送方向上沿馈送路径朝分割站馈送所述母材板条,所述母材板条在所述分割站处被分割并且斜切。13.根据从属于权利要求4时的权利要求12所述的方法,其中,所述磨削装置沿所述馈送方向行进过一纵向跨度,所述纵向跨度大体等于所述第一板条的所述后端处的所述斜面的长度以及/或者所述母材板条的所述新的前端处的所述斜面的长度。14.根据权利要求12或13所述的方法,其中,在所述母材板条被分割后,所述方法还包括在远离所述分割站的第一方向上沿所述馈送路径馈送所述第一板条。15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法,该方法包括馈送所述母材板条的第一预定长度经过与所述分割站关联的分割并且斜切装置,使得所述母材板条的所述分割区邻近所述分割并且斜切装置定位,其中,所述第一预定长度大体是所述第一板条的长度。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,该方法还包括横向分割所述母材板条以形成第二板条,其中,所述母材板条的新的斜切的前端成为所述第二板条的前端,并且分割所述母材板条以形成所述第二板条的步骤也用于创建位于所述第二板条的后端处的斜面以及位于所述母材板条的相邻的新的前端中的斜面。17.根据从属于权利要求15时的权利要求16所述的方法,该方法还包括在分割所述母材板条以形成所述第二板条之前馈送所述母材板条的第二预定长度经过所述分割并且斜切装置,其中所述第二预定长度大体是所述第二板条的长度。18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述第二预定长度大体等于所述第一预定长度,使得所述第一板条的长度与所述第二板条的长度大体相同。19.根据权利要求17所述的方法,其中,所述第二预定长度与所述第一预定长度不同,使得所述第二板条短于所述第一板条,反之亦然。20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法,该方法包括相继馈送所述母材板条的预定长度经过所述分割并且斜切装置,并且分割并斜切所述母材板条以形成多个长度大体相同或者长度不同的板条。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法,该方法还包括纵向切割所述板条或者每个板条的端部区,从而使所述端部变窄,使得所述板条能容纳于风轮机叶片的相对窄的端部中。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法,该方法还包括使所述第一板条与一个或者多个相似的板条堆叠以形成用于风轮机叶片的所述纵向加强结构。23.根据权利要求22所述的方法,其中,所述方法还包括在风轮机叶片模具内部堆叠所述板条,或者在风轮机叶片模具外部堆叠所述板条并且将所述板条的堆叠转移到所述风轮机叶片模具中。24.根据权利要求22或23所述的方法,所述方法还包括借助相邻的板条之间的树脂整合所述堆叠中的所述板条。25.一种制作风轮机叶片的方法,该方法包括: a)提供多个根据权利要求1至24中任一项所述的方法制作的板条; b)在风轮机叶片模具内部堆叠所述板条,或者在风轮机叶片模具外部堆叠所述板条并且将所述板条的堆叠转移到所述风轮机叶片模具中; c)将风轮机叶片的其他部件布置在所述风轮机叶片模具中;以及 d)整合这些部件以形成所述风轮机叶片。26.—种用于制作风轮机叶片的纵向加强结构的设备,该设备包括: 馈送站,该馈送站构造成在馈送方向上沿馈送路径馈送加强材料的细长母材板条;以及 分割站,该分割站在所述馈送站下游位于所述馈送路径上,所述分割站包括分割并且斜切装置; 其中,所述馈送站构造成馈送所述母材板条经过所述分割并且斜切装置;并且 所述分割并且斜切装置构造成将所述母材板条横向分割成多个具有斜切端部的较短的板条。27.—种风轮机叶片,该风轮机叶片包括根据权利要求1至24中任一项所述的方法或者利用权利要求26所述的设备制作的纵向加强构件。28.—种根据权利要求25所述的方法制作的风轮机叶片。29.—种包括权利要求27或28所述的风轮机叶片的风轮机。
【文档编号】F03D1/06GK105899351SQ201480072847
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月10日
【发明人】C·布恩, J·佩德森
【申请人】维斯塔斯风力系统有限公司
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