專利名稱：修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面形狀的方法及其中使用的工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面形狀的方法以及修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面形狀所使用的工具。
背景技術(shù)：
通常對風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面形狀做出修改以便改變?nèi)~片的空氣動力學(xué)特性。例如，US 7，914，259 B2描述了在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片上使用渦流發(fā)生器。這樣的渦流發(fā)生 器能夠被用于抵消流動分離和失速并且用于減少噪聲。US 7，914，259 B2中描述的渦流發(fā)生器借助于例如螺釘、螺栓或鉚釘?shù)母浇邮侄位蛲ㄟ^焊接或膠粘被附接到風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片?？商娲?，渦流發(fā)生器作為借助于例如螺釘、螺栓或鉚釘?shù)母浇邮侄位蛲ㄟ^焊接或膠粘被附接到葉片的部分線、條、線圈或帶而被附接到風(fēng)力渦輪葉片。作為另一可替代方案，US7，914，259 B2中描述了渦流發(fā)生器可以一體形成于風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片。對于其他葉片表面形狀修改元件，例如襟翼、擾流器等，相同的所述固定方法是公知的。

發(fā)明內(nèi)容
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目標(biāo)是提供修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面形狀的有利方法。本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供在這種方法中使用的工具。第一目標(biāo)是通過如權(quán)利要求I所述的修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面形狀的方法來解決的。第二目標(biāo)是通過如權(quán)利要求9所述的模具來解決的。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)。在修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面形狀的本發(fā)明方法中，例如小翼、襟翼、渦流發(fā)生器、擾流器等的形狀修改元件被鑄造在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面上。在渦輪葉片表面上直接鑄造空氣動力學(xué)部件允許將形狀修改元件無縫地或至少幾乎無縫地附接到葉片表面，而否則這僅可能通過將元件一體成形于風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片來實現(xiàn)。具體地，使用借助于螺釘、螺栓、鉚釘、借助于焊接或甚至借助于膠粘被附接到葉片的預(yù)制元件難以實現(xiàn)形狀修改元件與風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面的無縫或幾乎無縫連接。相比之下，由于液體樹脂能夠在其固化前填充模具和表面之間的微小空間這一事實，所以在表面上直接鑄造會允許無縫或幾乎無縫連接。具體地，可以通過使用被設(shè)置在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面上的模具來鑄造形狀修改元件。這種模具包括內(nèi)模具表面，根據(jù)從風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的理想修改表面形狀減去未修改表面形狀的結(jié)果來限定該內(nèi)模具表面的形狀。這樣構(gòu)造模具表面允許優(yōu)化內(nèi)模具表面和葉片表面之間的結(jié)合處，這有助于實現(xiàn)鑄造形狀修改元件與轉(zhuǎn)子葉片的未修改表面的無縫或幾乎無縫附接。借助于這種模具，能夠通過將液體樹脂引入模具內(nèi)且之后固化被引入樹脂來鑄造形狀修改元件，其中該液體樹脂相對于風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面材料呈現(xiàn)粘著特性。當(dāng)鑄造形狀修改元件時，插入件可以被定位在模具內(nèi)以允許液體樹脂圍繞該插入件流動。在插入件保持在樹脂內(nèi)部的情況下固化樹脂。具體地，插入件可以是剛性的且/或由泡沫制成。此外，預(yù)成型坯可以被用作插入件。例如，直接裝配到葉片的襟翼的模具能夠包含剛性塑料插入件，該插入件被封裝在被注入到模具內(nèi)的例如硅橡膠的柔性樹脂內(nèi)。最終鑄件將由于插入件而是剛性的，不過為了安全考量而在外部上是柔軟的。不過，內(nèi)部不必要具有襟翼形狀。還可以具有小翼、渦流發(fā)生器、擾流器等的形狀。在小翼情況下，預(yù)成型坯可以由用玻璃纖維裝填的泡沫芯來制成，其被置于葉片尖端上。之后，例如包括兩個半模的模具可以限定葉片表面的新外部幾何構(gòu)造并且在鑄造過程中提供與葉片的緊密密封。不過，僅通過使得模具的內(nèi)表面具有適當(dāng)形狀，至少小的形狀修改元件可以在不使用插入件的情況下被鑄造。在引入液體樹脂之前，纖維材料，具體地例如玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、芳綸纖維等的增強纖維，可以被置于模具內(nèi)。本發(fā)明方法允許廣泛的材料特性和增強材料。此外，其允許向形狀修改元件提供廣泛的可能形狀。所有這些元件之后均能夠被附接到風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的原始表面，以使得該方法適用于翻新現(xiàn)有風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供適于被設(shè)置在其表面形狀將要被修改的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面上的模具。該模具包括內(nèi)模具表面，根據(jù)從風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的理想修改表面形狀減去未修改表面形狀的結(jié)果來限定該內(nèi)模具表面的形狀。該模具能夠有利地用在如上所述的本發(fā)明方法中。雖然在很多情況下單件式模具工作良好，不過如果模具包括至少兩個半模也會是有用的。這種改進(jìn)允許模具封罩圍繞風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片充分延伸的空間。不過，即使被封罩空間圍繞風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面僅部分延伸，提供兩個半模制成的模具也可以簡化模具到風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面的安裝。將結(jié)合附圖從本發(fā)明的實施例的下述描述顯而易見到本發(fā)明的進(jìn)一步特征、特性和優(yōu)點。


圖I示意性示出了在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面上鑄造紊流器。圖2示出了圖I的細(xì)節(jié)。圖3示出了成品紊流器。圖4示出了在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的尖端處鑄造小翼。圖5示出了未修改葉片表面的截面。圖6不出了具有修改表面形狀的圖5的截面。圖7示出了通過從圖6的形狀中減去圖5的形狀所產(chǎn)生的模具。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考圖1-4描述本發(fā)明方法，其中圖1-3示意性示出了紊流器的鑄造，而圖4示意性示出了小翼的鑄造。根據(jù)本發(fā)明方法，例如紊流器、襟翼、擾流器、小翼等的形狀修改元件被直接鑄造在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面上。圖I示意性示出了與模具3—起的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片1，該風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片I的表面在截面圖上將被修改，該模具3被設(shè)置在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的未修改表面5上。在本實施例中，模具3由單件構(gòu)成，不過還可以使用由兩件或更多件構(gòu)成的模具。模具3的內(nèi)表面7和由模具3覆蓋的葉片I的未修改表面5 —同形成了被封罩空間9，該被封罩空間9限定了被鑄造在葉片表面5上的在本實施例中作為形狀修改元件的紊流器的形狀。在被封罩空間9內(nèi)，堅硬插入件11被置于未修改葉片表面5上。插入件11被放置成使得其不接觸模具3的內(nèi)表面7，即被引入被封罩空間9內(nèi)的樹脂能夠圍繞插入件11自由流動。在圖2中更具體地示出了被置于風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片I的表面5上的模具3和插入件11。為了鑄造紊流器，即為了修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片I的表面形狀，液體樹脂通過入口孔13被引入到空間9內(nèi)。應(yīng)注意到圖2中示出的入口孔13的位置是為了表述清晰的目的被選擇的并且不必要示出入口孔的真實位置。將根據(jù)要被生成的形狀修改元件以及根據(jù)樹脂遍布模具3的良好分布來選擇入口孔17的真實位置。此外，可以存在其他孔以便在模具3的不同位置同時引入樹脂且/或讓空氣從模具3逸出。 當(dāng)使用液體樹脂填充被未修改葉片表面5和模具3的內(nèi)表面7封罩的空間9時，樹脂被固化從而形成圖3所示的紊流器15。紊流器15的表面與葉片I的其余未修改表面5一起形成葉片的修改表面形狀。用于鑄造紊流器15的插入件11可以是任意堅硬結(jié)構(gòu)，例如金屬結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)、預(yù)固化纖維增強結(jié)構(gòu)、泡沫芯等等。被引入到被封罩空間9內(nèi)的樹脂是粘附于轉(zhuǎn)子葉片I的表面5的樹脂。可以根據(jù)風(fēng)力渦輪表面5的材料特性來決定使用何種樹脂。具體地，樹脂應(yīng)該呈現(xiàn)與表面材料非常良好的粘附特性。具體地，可以使用與形成風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片本身所用的樹脂相同的樹脂。不過，也可以使用與形成轉(zhuǎn)子葉片所用的樹脂不同的樹脂。例如，在堅硬芯11的情況下，硅橡膠可以用作樹脂，其在固化后仍稍呈現(xiàn)柔性且同時呈現(xiàn)與通常制造風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面的材料良好的粘附特性。在固化之后，硅橡膠在堅硬芯之上方形成柔軟表皮，這在安全考量方面會是有利的。不考慮被引入到被封罩空間9內(nèi)的液體樹脂的種類且不考慮插入件或芯11是否位于被封罩空間9內(nèi)，在引入液體樹脂之前可以將增強纖維填充到被封罩空間9內(nèi)。通常，玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等可以用作增強纖維。已經(jīng)參考圖1-3描述了在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片I的表面5上鑄造紊流器15。不過，可以通過使用相同方法在葉片表面5上鑄造其他元件，如襟翼、擾流器、小翼等。例如，如圖4所示，小翼可以被鑄造在風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片I的尖端區(qū)域17的表面5上。為了鑄造小翼，在所示實施例中，使用的模具19包括兩個半模19A和19B。兩個半模19A和19B的內(nèi)表面7與尖端區(qū)域17的未修改表面5 —起形成限定小翼形狀的被封罩空間9。通過將插入件21附接到葉片尖端17而將其置于被封罩空間9內(nèi)。在本實施例中，插入件21是由玻璃纖維裝填的泡沫芯制成的預(yù)成型坯。在預(yù)成型坯21被附接到葉片尖端17之后，模具19的兩個半模19A、19B被置于尖端17上并且連結(jié)成包圍并密封尖端且在模具半模19A、19B的內(nèi)表面7和插入件21之間保留空間9。之后，液體樹脂被引入到空間9內(nèi)并且固化從而生成小翼。已經(jīng)關(guān)于圖I和圖2中所示的插入件11的材料以及關(guān)形成于紊流器15所用的樹脂描述的內(nèi)容在插入件21和用于形成小翼的樹脂的情況下也有效。雖然關(guān)于圖1-4僅描述了兩個示例性形狀修改元件，不過能夠以相同方式鑄造其他大型或小型形狀修改元件。小或薄的形狀修改元件，例如渦流發(fā)生器，能夠被鑄造成在正確位置內(nèi)具有過濾件以確保模具內(nèi)沒有空氣。最終鑄件可以對流過葉片的風(fēng)幾乎不具有邊緣效應(yīng)。能夠通過從轉(zhuǎn)子葉片的理想修改表面形狀中減去未修改表面形狀來生成在修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的表面形狀的本發(fā)明方法中所用的模具3。將關(guān)于圖5-7描述這個過程。圖5示意性示出了風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片I的未修改表面5的截面，其應(yīng)該通過在其上鑄造形狀修改元件而被修改。圖6中示出了經(jīng)修改的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的理想形狀，其示意性示出了紊流器15作為本實施例的形狀修改元件。兩個形狀均能夠例如以CAD數(shù)據(jù)的形式存在。通過從圖6示出的經(jīng)修改表面的形狀減去未修改表面5的形狀從而得到模具3的內(nèi)表面7的形狀。最終的差限定了模具3的內(nèi)表面7的形狀，如圖7所示。此外，這種方法還允許將模具3的邊緣23準(zhǔn)確地調(diào)適于風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片I的未修改表面5。通過這種措施，能夠?qū)崿F(xiàn)從形狀修改元件(即本實施例中的紊流器15的表面)到風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的未修改區(qū)域的表面5的非常平緩的過渡。
圖7中所示的模具僅包括單個部件。不過，通過相同過程能夠產(chǎn)生具有兩個或更多個部件的模具?？梢栽谛纬赡＞咧笸ㄟ^切割模具，或者可以通過將從理想修改表面形狀中減去未修改表面形狀得到的形狀劃分為多個子形狀并且針對每個子形狀形成單個模具部件，從而實現(xiàn)將模具劃分為多個部件。例如，可以基于兩個子形狀來獨立地生成圖4所示的模具19的兩個半模19A、19B，且模具半模19A的內(nèi)表面截面和模具半模19B的內(nèi)表面截面由所述子形狀限定。模具部件的對接表面能夠被自由限定，只要它們不改變模具的內(nèi)表面7的形狀即可。在可替代劃分過程中，模具可以被形成為單個部件并且之后被切成兩個半模。修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片的本發(fā)明方法提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的一些優(yōu)點。例如，需要花費大量時間來制造大型復(fù)合模具。因此，在已經(jīng)制作了葉片之后的鑄造式永久性修改能夠節(jié)省大量時間和金錢投入。此外，可以使用與生產(chǎn)環(huán)境中所用相同的過程來進(jìn)行翻新。而且，一些形狀顯然不能在大型模具中鑄造，例如后緣，其覆蓋有硅格尼襟翼(gurneyflap)以產(chǎn)生尖銳邊緣。作為本發(fā)明方法的另一優(yōu)點，與沒有附加精整工作的原始鑄造相t匕，在表面上直接鑄造產(chǎn)生了具有更大容差的新形狀。此外，能夠使用不同樹脂/增強系統(tǒng)以便在修改區(qū)內(nèi)產(chǎn)生獨特特性。已經(jīng)參考作為本發(fā)明示意性示例的示例性實施例描述了本發(fā)明。不過，應(yīng)該注意到雖然已經(jīng)描述了特定實施例來解釋本發(fā)明，但是也可以不同于這些實施例。例如，雖然實施例描述了渦流發(fā)生器和小翼作為形狀修改元件，但是也能夠使用本發(fā)明方法來鑄造例如襟翼、擾流器等的其他形狀修改元件。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)該受到所述示例性實施例的限制，而是僅由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片(I)的表面形狀的方法，特征在于 形狀修改元件(15)被鑄造在所述風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片(I)的表面(5 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，特征在于 通過使用被設(shè)置在所述風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片(I)的所述表面(5 )上的模具(3、19 )來鑄造所述形狀修改元件(15)，其中所述模具(3、19)包括內(nèi)模具表面(7)，根據(jù)從理想修改表面形狀減去未修改表面形狀的結(jié)果來限定該內(nèi)模具表面(7)的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，特征在于 通過將液體樹脂引入到所述模具(3、19)內(nèi)且固化該樹脂來鑄造所述形狀修改元件(15)，其中該樹脂相對于風(fēng)力渦輪葉片表面材料呈現(xiàn)粘附特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，特征在于 當(dāng)鑄造所述形狀修改元件時插入件(11、21)被置于所述模具(3、19)內(nèi)以允許所述液體樹脂繞所述插入件(11、21)流動，并且在所述插入件(11、21)保持在所述樹脂內(nèi)部的情況下固化所述樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，特征在于 所述插入件(11、21)是剛性的且/或由泡沫制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，特征在于 所述插入件(11、21)具有下述之一的形狀小翼、襟翼、渦流發(fā)生器、擾流器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一權(quán)利要求所述的方法，特征在于 預(yù)成型坯被用作插入件(11、21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一權(quán)利要求所述的方法，特征在于 在引入所述液體樹脂之前纖維材料被置于所述模具(3、19)內(nèi)。
9.一種適于被設(shè)置在其表面形狀將被修改的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面(5)上的模具(3、19)，特征在于 所述模具(3、19)包括內(nèi)模具表面(7)，根據(jù)從所述風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片(I)的理想修改表面形狀減去未修改表面形狀的結(jié)果來限定該內(nèi)模具表面(7)的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模具，特征在于 所述模具(19)包括至少兩個半模(19A、19B)。
全文摘要
本發(fā)明涉及修改風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片(1)表面形狀的方法及其中使用的工具，其中形狀修改元件被鑄造在所述風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片(1)的表面(5)上。能夠在這種方法中使用的模具(3)包括內(nèi)模具表面(7)，根據(jù)從所述風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片(1)的理想修改表面形狀減去未修改表面形狀的結(jié)果來限定該內(nèi)模具表面(7)的形狀。
文檔編號B29C39/26GK102814887SQ20121018592
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者J.施特格 申請人:西門子公司