專利名稱：用于制造風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)件的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及回轉(zhuǎn)式機(jī)械，且具體地涉及用于制造風(fēng)力 渦輪機(jī)葉片的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通常，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)包括具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子往 往安裝在殼體或機(jī)搶內(nèi)，該殼體或機(jī)搶位于底座如街架塔架或管狀塔 架的頂上。至少有些公知的實(shí)用級(jí)風(fēng)力渦4侖機(jī)(即設(shè)計(jì)成用來(lái)給公用電 網(wǎng)提供電力的風(fēng)力渦輪機(jī))可具有30米(m)(100英尺(ft))或30米以上 長(zhǎng)度的轉(zhuǎn)子葉片。許多公知的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的組裝通常很困難并且很費(fèi)時(shí) 間。有些公知的制造風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法包括使用樹脂傳遞模塑技 術(shù)來(lái)形成多個(gè)部件。這種技術(shù)通常包括將預(yù)成形的增強(qiáng)纖維預(yù)制件 (preform)置入相似形狀的封閉模具內(nèi)，然后將樹脂傳遞到模具中，使 得樹脂浸透增強(qiáng)纖維并允許樹脂固化以形成玻璃纖維增強(qiáng)型風(fēng)力渦 輪機(jī)葉片部件。多個(gè)部件以這樣的方式形成并組裝在一起以制成風(fēng)力 渦輪機(jī)葉片。至少一種組裝風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法包括采用將粘合劑施 加到一些結(jié)合表面上，例如，將兩部件粘合地結(jié)合在一起以限定具有 前緣和后緣的葉片截面。這種方法使用了大量的粘合劑，因過(guò)多的材 料用量以及施加粘合劑所使用的勞動(dòng)力而增加了組裝成本。此外，當(dāng) 彼此接觸地安放關(guān)聯(lián)部件時(shí)，粘合劑材料從關(guān)聯(lián)接合部擠出并且去除 掉廢料。此外，人工施加粘合劑造成在葉片長(zhǎng)度上不均勻的粘合劑厚 度(造成了如上所述的擠出廢料)并且形成空隙。而且，連結(jié)玻璃纖維部件通常在葉片翼弦線處進(jìn)行，在此部件對(duì)齊(alignment)變得更為困 難并且或會(huì)有害地影響耐蝕性和空氣動(dòng)力完整性。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，提供了一種組裝風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法。該 方法包括形成預(yù)制壓力面部件和預(yù)制吸力面部件。該方法還包括形成 前緣和后緣中的至少一個(gè)。形成前緣或后緣的一種方法包括將預(yù)制帽 部件聯(lián)接到預(yù)制壓力面部件的一部分和預(yù)制吸力面部件的一部分中 的 一個(gè)上。預(yù)制壓力面部件和預(yù)制吸力面部件之一的至少 一部分與預(yù) 制結(jié)合帽部件的至少一部分相重疊。形成前緣或后緣的另一種方法包 括將預(yù)制壓力面部件聯(lián)接到預(yù)制吸力面部件上，其中，預(yù)制壓力面部 件的至少一部分與預(yù)制吸力面部件的至少一部分相重疊。在另一個(gè)方面，提供了一種風(fēng)力渦l侖機(jī)葉片。該風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片包括壓力面部件、吸力面部件以及前緣和后緣中的至少一個(gè)。 前緣和后緣中的任一個(gè)由帽部件形成，該帽部件與壓力面部件的 一部 分和吸力面部件的一部分相重疊，或者由重疊區(qū)域所形成，該重疊區(qū) 域由壓力面部件的至少 一部分所形成，該壓力面部件的至少 一部分與 吸力面部件的至少一部分相重疊。在又一個(gè)方面，提供了一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。該風(fēng)力渦輪 發(fā)電機(jī)包括旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轂上的發(fā)電機(jī)和聯(lián)接到轂上的風(fēng)力渦輪機(jī) 葉片。該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括壓力面部件、吸力面部件和前緣和后緣 中的至少一個(gè)。前緣和后緣中的任一個(gè)由帽部件形成，該帽部件與壓 力面部件的一部分和吸力面部件的一部分相重疊，或者由重疊區(qū)域所 形成，該重疊區(qū)域由壓力面部件的至少一部分所形成，該壓力面部件 的至少一部分與吸力面部件的至少一部分相重疊。


圖l是示范性風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的正視圖2是可用于圖1中所示的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的示范性轉(zhuǎn)子 葉片的截面示意圖；圖3是封裝在示范性的組裝裝置內(nèi)的圖2中所示轉(zhuǎn)子葉片 未組裝部分的截面示意圖；圖4是圖2所示轉(zhuǎn)子葉片的一部分的截面示意圖；圖5是可用于圖1中所示風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的備選轉(zhuǎn)子葉片 的一部分的截面示意圖；以及圖6是可用于圖1中所示風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的另一個(gè)備選轉(zhuǎn) 子葉片的一部分的截面示意圖。
零件清單
100風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)
102塔架
104支 fc表面
106機(jī)艙
108轉(zhuǎn)子
110轂
112轉(zhuǎn)子葉片
114中心線
116葉尖
120下殼體
122上殼體
124 p及力側(cè)壁
125吸力側(cè)
126壓力側(cè)壁
127壓力面
128前緣
129結(jié)合帽132吸力側(cè)未端
134內(nèi)表面
136外表面
138壓力側(cè)未端
140內(nèi)表面
142外表面
144翼弦線
146后緣中點(diǎn)
148流體
150組裝裝置
151結(jié)合帽固定件
152下殼體模具
153轉(zhuǎn)子葉片的未組裝部分
154結(jié)合帽支承部分
156結(jié)合帽固定件凸緣
158殼體形成部分
160模具凸緣
161下殼體預(yù)制部件
162多層
164泡沫層
174硅橡膠插入件
180真空端口
182預(yù)制的夾子
186備選的玻璃纖維層
188結(jié)合帽預(yù)制部件
189密封部件
190 HLU/預(yù)浸接合部
8191上殼體預(yù)制部件
200真空袋
201浸漬(infUsion)接合部
202結(jié)合接合部
204粘合劑
206表面
207結(jié)合線
214尺寸
301備選的浸漬接合部
302備選的區(qū)域
304備選的粘合劑
306備選的表面
307備選的結(jié)合線
312備選的轉(zhuǎn)子葉片
316偏移的結(jié)合線距離
320備選的下殼體
322備選的上殼體
324備選的吸力側(cè)壁
326備選的壓力側(cè)壁
328備選的前緣
329備選的結(jié)合帽
361備選的下殼體預(yù)制部件
388備選的結(jié)合帽預(yù)制部件
389備選的密封部件
390備選的HLU/預(yù)浸接合部
391備選的上殼體預(yù)制部件
400重疊區(qū)域
401備選的浸漬4秦合部402第一重疊部分
404第二重疊部分
406結(jié)合區(qū)域
412備選的轉(zhuǎn)子葉片
420備選的下殼體
422備選的上殼體
424備選的吸力側(cè)壁
426備選的壓力側(cè)壁
428備選的前緣
461備選的下殼體預(yù)制部件
489備選的密封部件
490備選的HLU/預(yù)浸接合部
491備選的上殼體預(yù)制部件
具體實(shí)施例方式圖1是示范性風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100的示意圖。在該示范性 的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)100為水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)。作為備選， 風(fēng)力渦輪機(jī)100也可是豎軸風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)100具有從支承 表面104延伸的塔架102、安裝在塔架102上的機(jī)搶106以及聯(lián)接到 機(jī)搶106上的轉(zhuǎn)子108。轉(zhuǎn)子108具有可旋轉(zhuǎn)的轂110和多個(gè)聯(lián)接到 轂110上的風(fēng)力渦輪4幾葉片或轉(zhuǎn)子葉片112。在該示范性的實(shí)施例中， 轉(zhuǎn)子108具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片112。在備選的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子108可具 有或多于三個(gè)或少于三個(gè)的轉(zhuǎn)子葉片112。中心線114延伸穿過(guò)機(jī)艙 106和轂110。各轉(zhuǎn)子葉片112均包括葉尖116。在該示范性的實(shí)施例 中，塔架102由管狀鋼材制成并且包括在支承表面104和機(jī)搶106之 間延伸的腔體(圖1中未示出)。在備選的實(shí)施例中，塔架102為格構(gòu) 形塔架。塔架102的高度基于本領(lǐng)域所公知的因素和條件來(lái)選擇。葉 片112繞著轉(zhuǎn)子轂IIO定位，以便于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子108而將來(lái)自風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成可用的機(jī)械能，且隨后轉(zhuǎn)換成電能。圖2是可用于圖1中所示的風(fēng)力渦4侖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片112 的截面示意圖。更具體地說(shuō)，各葉片112均包括壓力面部件或第一殼 體組件，在此稱為下殼體120。同樣地，各葉片112均包括吸力面部 件或第二殼體組件，在此稱為上殼體122。上殼體122包括吸力側(cè)壁 124，其至少部分地限定了葉片吸力側(cè)125。下殼體120包括限定了葉 片壓力側(cè)127的壓力側(cè)壁126。側(cè)壁124和側(cè)壁126在前緣128和后 緣130處相連。更具體地說(shuō)，前緣128包括至少一個(gè)結(jié)合帽129，其 固定地聯(lián)接到上殼體122和下殼體120上。吸力側(cè)壁124具有變化的 輪廓，從前緣128延伸至吸力側(cè)末端132，具有內(nèi)表面134和外表面 136。壓力側(cè)壁126具有變化的輪廓，從前緣128延伸至壓力側(cè)末端 138，具有內(nèi)表面140和外表面142。轉(zhuǎn)子葉片112限定翼弦線144為 前緣128和后緣中點(diǎn)146之間的距離。流體148(如箭頭所示)圍繞葉片 112流動(dòng)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，文中所用"流體"包括任何流動(dòng)的材料或 介質(zhì)，包括但不限于氣體、空氣和液體。圖3是轉(zhuǎn)子葉片112的未組裝部分153的截面示意圖，該 未組裝部分封裝在示范性的組裝裝置150中。部分153和裝置150用 來(lái)部分地形成組裝的轉(zhuǎn)子葉片112。裝置150包括聯(lián):接到示范性的下 殼體模具152上的結(jié)合帽固定件151。結(jié)合帽固定件151包括固定地 聯(lián)接到結(jié)合帽固定件凸緣156上的結(jié)合帽支承部分154。部分154構(gòu) 造成容納和支承至少一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件188的至少一部分。模具152 包括固定地聯(lián)接到模具凸緣160上的殼體形成部分158。未組裝部分153包括預(yù)制壓力部件或下殼體預(yù)制部件161， 以及鄰接的結(jié)合帽預(yù)制部件188。下殼體預(yù)制部件161形成下殼體 120(如圖2所示)，在下文中將進(jìn)一步地論述。類似地，結(jié)合帽預(yù)制部 件188形成結(jié)合帽129，也在下文進(jìn)一步論述。下殼體預(yù)制部件161 的一部分顯示為定位在才莫具152內(nèi)。具體而言，部件161包括位于部 分158內(nèi)的多個(gè)壓力側(cè)壁玻璃纖維層162和泡沫層164。在該示范性
ii的實(shí)施例中，層162由雙軸(biax)形成。作為備選，層162可由包括但 不限于三軸(triax)的材料形成。裝置150還包括插在凸緣156和凸緣160之間的硅橡膠插 入件174。插入件174構(gòu)造成用以減少樹脂經(jīng)由凸緣156和凸緣160 從裝置150流出。在該示范性的實(shí)施例中，插入件174具有任何有助 于本文所述裝置150操作的尺寸。裝置150還包括穿過(guò)凸緣160的真空端口 180。裝置150 還包括至少一個(gè)示范性的預(yù)制夾子182。夾子182被構(gòu)造成用以將結(jié) 合帽預(yù)制部件188緊固到結(jié)合帽支承部分154上。此外，各夾子182 均被構(gòu)造成用于沿著結(jié)合帽固定件151的縱向長(zhǎng)度(未示出)的特定位 置(未示出)。而且，各夾子182均被構(gòu)造成包括引起的關(guān)閉偏壓，其 有助于如下所述的適度的"夾捏"作用并有助于方便移除。在該示范性 的實(shí)施例中，夾子182具有任何有助于本文所述裝置150操作的尺寸。附加的玻璃纖維層186定位在泡沫層164和殼體形成部分 158內(nèi)的玻璃纖維層162上并直至模具凸緣160。在該示范性的實(shí)施 例中，層186由雙軸形成。作為備選，層186可由包括但不限于三軸 的材料形成。至少一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件188定位在層186上并面向結(jié) 合帽支承部分154,使得各部件188和部件161的至少一部分彼此直 接接觸。部件188構(gòu)造成用以形成結(jié)合帽129(圖2所示)。具體地說(shuō)， 在樹脂浸漬并固化之前，結(jié)合帽預(yù)制部件188以類似于預(yù)制部件161 的方式由玻璃纖維層(未示出)來(lái)制造。此外，在該示范性的實(shí)施例中， 部件188由三軸形成。作為備選，部件188可由包括但不限于雙軸的 任何材料形成。在有些實(shí)施例中，采用了至少一個(gè)泡沫層(未示出)。 在該示范性的實(shí)施例中，預(yù)制部件188具有任何有助于在文中所述的 葉片112內(nèi)形成結(jié)合帽129的尺寸。結(jié)合帽129被構(gòu)造成用以使得結(jié) 合帽129的偏差和移動(dòng)減小至大約2毫米(0.0787英寸)或更小。結(jié)合帽預(yù)制部件188沿著結(jié)合帽固定件151的縱向長(zhǎng)度(未 示出)，通過(guò)包括但不限于多個(gè)夾子182、玻璃帶、具有填塞鉗口的夾
12緊裝置和彈簧承載夾子(均未示出)的方法而緊固到裝置150上。在該 示范性的實(shí)施例中，夾緊裝置和彈簧承載夾子用在結(jié)合帽固定件151 的15米(49.2英尺)的縱向最內(nèi)側(cè)部分(未示出)中，并且夾子182沿著 結(jié)合帽固定件151的縱向長(zhǎng)度以0.5米(19.7英寸)的間隔定位。作為備 選，夾子182、帶、夾緊裝置和彈簧承載夾子以任何有助于文中所述 裝置150操作的間隔而定位在固定件151的任何部分處。夾子182內(nèi) 所引起的"夾捏"偏壓有助于以預(yù)定的對(duì)齊程度將結(jié)合帽預(yù)制部件188 緊固到固定件151和模具152上，并減輕部件188的有害變形。此外作為備選，將結(jié)合帽預(yù)制部件188緊固到裝置150上 的方法包括將結(jié)合帽預(yù)制部件188的至少一部分通過(guò)壓合(stitching)材 料(未示出)而壓合到下殼體預(yù)制部件161的至少一部分上。接著，該 方法包括將至少一部分壓合材料緊固到下模具152和結(jié)合帽固定件 151中的一個(gè)上。將結(jié)合帽預(yù)制部件188緊固到裝置150上的另一備 選方法包括將至少一個(gè)玻璃帶子(glass tie)(未示出)定位在結(jié)合帽固定 件151和結(jié)合帽預(yù)制部件188的至少一部分上。此外，將結(jié)合帽預(yù)制 部件188緊固到裝置150上的又一備選方法包括將至少一種結(jié)合材 料(未示出)施加到結(jié)合帽固定件151和結(jié)合帽預(yù)制部件188的至少一 部分上。組裝裝置150還包括至少一部分的浸漬裝置或真空袋200。 袋200定位在大致整個(gè)裝置150上并且是密封的。隨后，在該示范性 的實(shí)施例中，經(jīng)由真空端口 180從裝置150內(nèi)抽出空氣并且經(jīng)由端口 (未示出)引入樹脂，以便有助于層186、層162、泡沫164以及結(jié)合帽 預(yù)制部件188的樹脂浸漬。在該示范性的實(shí)施例中，采用了真空輔助 樹脂傳遞法(VARTM),有時(shí)稱為真空輔助樹脂注射(VARI)法。作為備 選，采用了任何有助于將結(jié)合帽預(yù)制部件188整體地結(jié)合到文中所述 的下殼體預(yù)制部件161上的樹脂傳遞模塑(RTM)法。在完成樹脂浸漬 后，部件161和部件188在一起固化以形成浸漬接合部201，從而將 結(jié)合帽129整體地結(jié)合到下殼體120(兩者均在圖2中示出)上。在固化之后，將至少一種結(jié)合材料注入和/或施加到結(jié)合帽129和下殼體120 之間的選定區(qū)域(未示出)上。圖4是轉(zhuǎn)子葉片112的一部分的截面示意圖。在該示范性 的實(shí)施例中，結(jié)合帽129與下殼體120整體地形成。作為備選，結(jié)合 帽129與上殼體122整體地形成。在該示范性的實(shí)施例中，縱向地沿 著前緣128直至葉片112的縱向最外部分的大約3米(9.8英尺)內(nèi)的區(qū) 域，在如上所述的結(jié)合帽預(yù)制部件188和下殼體預(yù)制部件161內(nèi)進(jìn)行 樹脂的浸漬。同樣地，在該示范性的實(shí)施例中，采用了包括^f旦不限于 手工積層(hand lay-up， HLU)法或手工積層操作以及預(yù)浸材料法來(lái)密 封前緣128的其余部分及大致整個(gè)后緣130(圖2所示)。通常，手工積層操作和預(yù)浸材料法都包括采用至少一個(gè)密 封部件189。此外，HLU操作通常包括將樹脂(未示出)施加到玻璃纖 維或布的非樹脂浸制(non-resin-impregnated)件或片的至少一部分上以 形成至少部分地樹脂浸制密封部件189。另外，預(yù)浸法通常包括使用 密封部件189，其在這種情況下為玻璃纖維或布的預(yù)先樹脂浸制件或 片。HLU操作和預(yù)浸法都包括將樹脂浸制密封部件189的至少一部分 定位，使得密封部件189在殼體120和帽129固化之后與下殼體120 的至少一部分和結(jié)合帽129的至少一部分相接觸。作為備選，在局部 固化之后或者任何固化之前，將密封部件189定位在各個(gè)下殼體預(yù)制 部件161/下殼體120以及上殼體預(yù)制部件191/上殼體122中的至少一 部分上。無(wú)論如何，采用文中所述的HLU才喿作和/或預(yù)浸法都有助于 至少部分地形成HLU和/或預(yù)浸接合部190。同樣地，作為備選，在 前緣128的任何部分內(nèi)，采用了任何有助于如文中所述將下殼體120 整體地結(jié)合到結(jié)合帽129上的結(jié)合方法，包括但不限于HLU操作法、 預(yù)浸法以及RTM。上殼體122采用大致類似于下殼體120的方法制造而成， 除了上殼體122是由上殼體預(yù)制部件191形成以外。在上殼體預(yù)制部 件191樹脂浸漬和固化之后，將上殼體122降低到結(jié)合帽129上以使用類似于如上所述的方法來(lái)形成上殼體122。因此，結(jié)合帽129被構(gòu) 造成用以容納上殼體122。具體地說(shuō)，在樹脂浸漬和固化之前，如上 所述地形成結(jié)合帽預(yù)制部件188,以使得在結(jié)合帽129的固化和成形 后，在結(jié)合帽129和上殼體122的一部分之間至少部分地形成結(jié)合區(qū) 域或接合部202。此外，結(jié)合接合部202在結(jié)合帽129的一部分和下 殼體120的一部分之間延伸，并且還可在下殼體120的部分和上殼體 122的部分之間延伸。另外，在該示范性的實(shí)施例中，在降低上殼體122到結(jié)合 帽129上之前，在結(jié)合帽129的表面206上形成粘合層204。因此， 當(dāng)上殼體122降低到結(jié)合帽129上時(shí)，殼體122粘合到結(jié)合帽129上 有助于完全地形成結(jié)合接合部202。結(jié)合接合部202具有厚度尺寸 214。在該示范性的實(shí)施例中，尺寸214大約為6毫米(0.236英寸)。 作為備選，厚度214為有助于如文中所述地結(jié)合葉片112中的結(jié)合帽 129的任何數(shù)值。作為備選，代替形成粘合層204，將上殼體122降低到結(jié)合 帽129內(nèi)，從而在表面206的附近限定至少一個(gè)空隙(未示出)。將樹 脂法入到這樣的空隙中以至少部分地形成結(jié)合接合部202。其它將結(jié)合帽129密封到殼體122上的方法包括但不限于 HLU操作。在該示范性的實(shí)施例中，將上殼體122結(jié)合到下殼體120 和構(gòu)成整體的結(jié)合帽129上限定了大致與翼弦線144 一致的結(jié)合線 207。將在下文進(jìn)一步討論備選的實(shí)施例。 一旦密封操作完成，則結(jié) 合帽129、粘合劑204、 HLU/預(yù)浸接合部190、浸漬接合部201、結(jié)合 接合部202以及上殼體122的部分和下殼體120的部分相配合以形成 前緣128。組裝風(fēng)力渦輪機(jī)葉片112的示范性方法包括形成預(yù)制壓力 面部件或下殼體預(yù)制部件161，其隨后形成下殼體組件120。該方法 還包括形成預(yù)制吸力面或上殼體預(yù)制部件191,其隨后形成上殼體組 件122。該方法還包括形成前緣128和后緣130中的至少一個(gè)。 一種形成前緣128和后緣130的方法包括將預(yù)制帽部件188取:接到下殼體 預(yù)制部件161的一部分和上殼體預(yù)制部件191的一部分中的至少一個(gè) 上。下殼體預(yù)制部件161和上殼體預(yù)制部件191中至少一個(gè)的一部分 與預(yù)制結(jié)合帽部件188的至少一部分相重疊。使用上述方法來(lái)形成葉片112有助于降低粘合劑用量和消 耗以及整個(gè)葉片112的制造時(shí)間和制造成本，包括大致消除了用于預(yù) 制獨(dú)立于葉片112其余構(gòu)件的結(jié)合帽129的生產(chǎn)場(chǎng)地(floor)。此外， 降低或消除葉片勞動(dòng)力成本和材料生產(chǎn)成本，包括但不限于結(jié)合帽預(yù) 制件、施加到結(jié)合帽129上以便與下殼體120相結(jié)合的粘合劑、樹脂 固化能量的耗用、各種消耗品的耗用、結(jié)合帽模具以及粘合劑消耗。 而且，通過(guò)促進(jìn)減少空隙的形成和構(gòu)件偏差(misalignment),提高了形 成葉片112的總體質(zhì)量。此外，在該示范性的實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了整體 結(jié)合的抗剪強(qiáng)度相對(duì)于單獨(dú)粘合劑的抗剪強(qiáng)度大約150%的提高。因 此，也降低了離線的葉片修理成本。圖5是備選轉(zhuǎn)子葉片312的一部分的截面示意圖，該轉(zhuǎn)子 葉片可用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)IOO(圖1中所示)。備選的轉(zhuǎn)子葉片312 包括備選的壓力面部件或第一殼體組件，在此稱為備選的下殼體320。 殼體320采用大致類似于殼體120(圖2和圖4中所示)的方法形成，除 了殼體320延伸超過(guò)翼弦線144并且由備選的下殼體預(yù)制部件361形 成。殼體320包括備選的壓力側(cè)壁326。此外，各葉片312均包括備 選的吸力面部件或第二殼體組件，在此稱為備選的上殼體322。殼體 322采用大致類似于殼體122(圖2和圖4中所示)的方法形成，除了殼 體322沒有延伸至翼弦線144并且由備選的上殼體預(yù)制部件391形成。 殼體322包括備選的吸力側(cè)壁324。因此，在該備選實(shí)施例中，殼體320和殼體322相配合以 形成偏移的分模線、或備選的結(jié)合線307，其由遠(yuǎn)離翼弦線144朝向 側(cè)壁324延伸的距離316所偏移或隔開。作為備選，葉片312構(gòu)造成 包括由遠(yuǎn)離翼弦線144朝向側(cè)壁326延伸的距離316而隔開的備選結(jié)合線307。在該示范性的實(shí)施例中，距離316大約為5.0毫米(0.2英寸)。 作為備選，距離316可為任何有助于文中所述葉片312操作的距離。備選的葉片312還包括由備選的結(jié)合帽預(yù)制部件388所形 成的備選的結(jié)合帽329,其大致類似于結(jié)合帽129(如圖2和圖4中所 示)，除了結(jié)合帽329包括至少部分地限定備選的結(jié)合區(qū)域或接合部 302的表面306，其中，表面306和結(jié)合接合部302由于其基本上不 比備選結(jié)合線307延伸得更遠(yuǎn)而分別不同于表面206和結(jié)合接合部 202(二者均在圖4中示出)。隨后，將備選的粘合劑304施加到表面306 上以有助于將殼體322結(jié)合到結(jié)合帽329上。粘合劑304大致類似于 粘合劑204(圖4所示)，除了粘合劑304基本上延伸不超過(guò)結(jié)合線307。 此外，構(gòu)成整體的結(jié)合帽329和下殼體320包括備選的浸漬接合部 301。備選的浸漬接合部301大致類似于浸漬接合部201(圖3和圖4 中所示)，除了接合部301延伸超過(guò)翼弦線144至大約結(jié)合線307處。備選的葉片312可包括注入到接合部302的樹脂并且還可 包括有助于形成備選的HLU和/或預(yù)浸接合部390的備選的密封部件 389。 一旦密封操作完成，則結(jié)合帽329、粘合劑304、 HLU/預(yù)浸接合 部390、浸漬接合部301、結(jié)合4妄合部302以及上殼體322的部分和 下殼體320的部分相配合以形成備選的前緣328。圖6是另一備選轉(zhuǎn)子葉片412的一部分的截面示意圖，該 轉(zhuǎn)子葉片可用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)IOO(圖1中所示)。備選的轉(zhuǎn)子葉片 412包括備選的壓力面部件或第一殼體組件，在此稱為備選的下殼體 420。殼體420采用大致類似于殼體120(圖2和圖4中所示)的方法形 成，除了殼體420由備選的下殼體預(yù)制部件461形成。殼體420包括 延伸超過(guò)翼弦線144的第一重疊部分402和備選的壓力側(cè)壁426。此 外，各葉片412均包括備選的吸力面部件或第二殼體組件，在此稱為 備選的上殼體422。殼體422采用大致類似于殼體122(圖2和圖4中 所示)的方法形成，除了殼體422由備選的上殼體預(yù)制部件491形成。 殼體422包括延伸超過(guò)翼弦線144的第二重疊部分404和備選的吸力側(cè)壁424。此外，在該備選實(shí)施例中，重疊部分402和重疊部分404 相配合以形成包括備選的浸漬接合部401的重疊區(qū)域400。此外，在 該備選實(shí)施例中，重疊部分402和重疊部分404以及浸漬接合部401 相配合以形成結(jié)合區(qū)域406。具體地說(shuō)，結(jié)合區(qū)域406形成在側(cè)壁424 和側(cè)壁426的接合處。結(jié)合區(qū)域406還采用包括但不限于HLU操作、 預(yù)浸法以及用粘合劑結(jié)合的方法來(lái)密封。在有些備選的實(shí)施例中，葉 片412還包括有助于形成備選的HLU/預(yù)浸接合部490的備選的密封 部件489。一旦密封操作完成，第一重疊部分402和第二重疊部分404、 HLU/預(yù)浸接合部490、浸漬接合部401以及結(jié)合區(qū)域406相配合以形 成備選的前緣428。此外，在該備選的實(shí)施例中，結(jié)合區(qū)域406大致與翼弦線 144相一致。作為備選，以有助于文中所述備選葉片412操作的任何 距離，將重疊區(qū)402和重疊區(qū)404制造成使得結(jié)合區(qū)域406沿朝向側(cè) 壁424和側(cè)壁426中任一個(gè)的任一方向延伸超過(guò)翼弦線144。組裝風(fēng)力渦輪機(jī)葉片112的備選方法，或更具體地說(shuō)，組 裝備選的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片412的備選方法，包括形成預(yù)制壓力面部件 或下殼體預(yù)制部件461,其隨后形成下殼體組件420。該方法還包括 形成預(yù)制吸力面或上殼體預(yù)制部件491,其隨后形成上殼體組件422。 該方法還包括形成前緣428和后緣(未示出)中的至少一個(gè)。形成前緣 428和后緣的一種方法包括將預(yù)制壓力面部件461聯(lián)接到預(yù)制吸力面 部件491上，其中，預(yù)制壓力面部件461的至少一部分與預(yù)制吸力面 部件491的至少一部分相重疊。用于制造文中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法和裝置有助于 風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。具體地說(shuō)，如上所述的風(fēng)力渦輪^L葉片組件 有助于耐蝕性和空氣動(dòng)力性能。因此，堅(jiān)固的、抗磨損的組件有助于 葉片的可靠性、減少維護(hù)成本以及風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)的停用。此外，如 上所述的葉片制造方法有助于降低粘合劑的耗用和消耗同時(shí)減輕對(duì)整個(gè)葉片的制造時(shí)間和成本的任何影響。具體地說(shuō)，這樣的成本包括 大致消除了用于預(yù)先制造獨(dú)立于葉片構(gòu)件其余部分的結(jié)合帽的生產(chǎn) 場(chǎng)地。此外，降低或消除了葉片^J勞動(dòng)力成本和材料生產(chǎn)成本。而且， 通過(guò)幫助減少空隙的形成和構(gòu)件偏差而提高了葉片112的形成效率。上文詳細(xì)地描述了與風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)相關(guān)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片組件的示范性實(shí)施例。這些方法、裝置和系統(tǒng)不限于本文所述的特 定實(shí)施例也不限于特定示出的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片組件。盡管本發(fā)明按照各個(gè)特定實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行修 改。
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112)，包括壓力面部件(120)；吸力面部件(122)；以及前緣(128)和后緣(130)中的至少一個(gè)，所述前緣(128)和后緣(130)中的至少一個(gè)由下列中的一個(gè)所形成帽部件(129)，其與所述壓力面部件的一部分和所述吸力面部件的一部分相重疊；以及重疊區(qū)域(400)，其由與所述吸力面部件(422)的至少一部分相重疊的所述壓力面部件(420)的至少一部分所形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112)，其特征在于，所 述壓力面部件(320)和所述吸力面部件(322)相配合以形成結(jié)合線(307) 和葉片翼弦線(144)，其中，所述結(jié)合線(307)以預(yù)定的距離(316)限定 在所述葉片翼弦線和下列中的一個(gè)之間所述吸力面部件的表面(324)的至少一部分；和 所述壓力面部件的表面(326)的至少一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112),其特征在于，前 緣(128)和后緣(130)中的至少一個(gè)包括下列中的至少一個(gè)至少一個(gè)浸漬接合部(201); 至少 一個(gè)結(jié)合接合部(202); 至少一個(gè)預(yù)浸織物接合部(190);以及 至少 一個(gè)手工積層(HLU)接合部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112)，其特征在于，所 述至少一個(gè)浸漬接合部(201)，包括至少一個(gè)殼體預(yù)制部件(161/191);所述至少一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件(188),其聯(lián)接到所述至少一個(gè)殼體 預(yù)制部件上；以及至少 一種樹脂材料，其浸漬在所述至少 一個(gè)殼體預(yù)制部件的至少 一部分和所述至少一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件的至少一部分內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112),其特征在于，所 述至少一個(gè)結(jié)合接合部(202)，包括至少一個(gè)殼體預(yù)制部件(161/191);所述至少一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件(188)，其聯(lián)接到所述至少一個(gè)殼體 預(yù)制部件上；以及至少一種結(jié)合物質(zhì)(204),其施加到所述至少一個(gè)殼體預(yù)制部件的 至少 一部分和所述至少 一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件的至少 一部分上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112)，其特征在于，各 所述至少一個(gè)手工積層(HLU)接合部(190)和至少一個(gè)預(yù)浸織物接合部 均包括至少一個(gè)殼體預(yù)制部件(161/191);以及至少一個(gè)至少部分地樹脂浸制件(189)，其聯(lián)接到所述至少一個(gè)殼 體預(yù)制部件上。
7. —種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)(IOO)，包括 旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轂(110)上的發(fā)電機(jī)；和 聯(lián)接到所述轂上的風(fēng)力渦4侖機(jī)葉片(112)，所述葉片包括壓力面部件(120); 吸力面部件(122);以及前緣(128)和后緣(130)中的至少一個(gè)，所述前緣(128)和后緣 (130)中的至少一個(gè)由下列中的一個(gè)所形成帽部件(129),其與所述壓力面部件的一部分和所述吸力 面部件的一部分相重疊；以及重疊區(qū)域(400),其由與所述吸力面部件(422)的至少 一部 分相重疊的所述壓力面部件(420)的至少 一部分所形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)(100),其特征在于，所 述風(fēng)力9配合以形成結(jié)合線(307)和葉片翼弦線(144)，其中，所述結(jié)合線(307) 以預(yù)定的距離(316)限定在所述葉片翼弦線和下列中的一個(gè)之間所述吸力面部件的表面(324)的至少一部分；以及所述壓力面部件的表面(326)的至少一部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)(100)，其特征在于，所 述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112)的前緣(128)和后緣(130)中的至少一個(gè)包括下 列中的至少一個(gè)至少一個(gè)浸漬接合部(201); 至少 一個(gè)結(jié)合接合部(202); 至少一個(gè)預(yù)浸織物接合部(190);以及 至少 一個(gè)手工積層(HLU)接合部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)(100)，其特征在于， 所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112)的至少一個(gè)浸漬接合部(201),包括至少一個(gè)殼體預(yù)制部件(161/191);所述至少一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件(188),其聯(lián)接到所述至少一個(gè)殼體 預(yù)制部件上；以及至少 一種樹脂材料，其浸漬在所述至少一個(gè)殼體預(yù)制部件的至少 一部分和所述至少一個(gè)結(jié)合帽預(yù)制部件的至少一部分內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)件的方法和裝置。具體而言，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(112)。該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括壓力面部件(120)、吸力面部件(122)以及前緣(128)和后緣(130)中的至少一個(gè)。該前緣(128)和后緣(130)中的至少一個(gè)由帽部件(129)和重疊區(qū)域(400)中的一個(gè)所形成，其中，帽部件(129)與壓力面部件的一部分和吸力面部件帽的一部分相重疊，重疊區(qū)域(400)由壓力面部件(420)的至少一部分所形成，該壓力面部件(420)的至少一部分與吸力面部件(422)的至少一部分相重疊。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101451492SQ20081018637
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者A·J·比倫, A·里亞希, J·W·巴克惠斯, N·K·奧爾索夫 申請(qǐng)人:通用電氣公司