專(zhuān)利名稱(chēng)：渦輪機(jī)葉片制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的實(shí)施例大體上涉及渦輪機(jī)葉片和加工渦輪機(jī)葉片的方法，并且更具
體而言，涉及多件式復(fù)合渦輪機(jī)葉片和加工這些多件式復(fù)合渦輪機(jī)葉片的方法。
背景技術(shù)：
用于諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的應(yīng)用的渦輪機(jī)葉片通常具有大尺寸。將大型葉片從制造葉片的所在地運(yùn)輸至將要使用葉片的所在地可能不方便且成本高。 在本領(lǐng)域中需要以分段的形式運(yùn)輸渦輪機(jī)葉片，并且然后在遠(yuǎn)程裝配地點(diǎn)將分段連接在一起，而不會(huì)有不合乎需要的程度的復(fù)雜性和花費(fèi)。因此，改進(jìn)的連接系統(tǒng)將是有用的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本文所公開(kāi)的一實(shí)施例， 一種方法包括連接整體式隔板和葉片殼體以形成葉片；并且在包括整體式隔板的部位處將葉片分離成兩個(gè)葉片片段，使得各葉片片段包括整體式隔板的一部分和葉片殼體的一部分。


當(dāng)參看附圖(在其中，相同標(biāo)號(hào)在所有附圖中代表相同部件)來(lái)閱讀下文詳細(xì)描
述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它的特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解，其中 圖1是包括數(shù)個(gè)葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的示意性的示圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的葉片的局部截面視圖。 圖3-5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的隔板部分的透視圖。 圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的葉片的局部截面視圖。 圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的葉片的局部截面視圖。部件列表10風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)12葉片14轉(zhuǎn)子16內(nèi)側(cè)葉片片段18外側(cè)葉片片段19塔架20隔板22上葉片殼體24下葉片殼體26中心法蘭28內(nèi)側(cè)周?chē)ㄌm30外側(cè)周?chē)ㄌm32軸線34螺紋孔36內(nèi)側(cè)隔板部分38外側(cè)隔板部分40進(jìn)入孔42配合面44縱向肋條46槽50整體式隔板52內(nèi)側(cè)隔板部分54外側(cè)隔板部分56間隔件
具體實(shí)施例方式
如下文中詳細(xì)地所論述的，本發(fā)明的實(shí)施例包括用于連接渦輪機(jī)葉片的方法。如
本文中所使用的，用語(yǔ)"渦輪機(jī)葉片"是指在各種應(yīng)用(例如但不限制于，風(fēng)力渦輪機(jī)和航
空器系統(tǒng))中所使用的葉片。如本文中所使用的，諸如"一"、"一個(gè)"以及"該"的單數(shù)形式
包括復(fù)數(shù)個(gè)所指物，除非上下文清楚地指出其它情況。例如，雖然出于圖示的目的在附圖中
顯示一個(gè)隔板、兩片段葉片，但是如果希望的話(huà)，可包括更多的隔板和片段。 在一實(shí)施例中，一種方法包括連接整體式隔板和葉片殼體以形成葉片，并且在包括整體式隔板的部位處將該葉片分成兩個(gè)葉片片段，使得各葉片片段包括整體式隔板的一 部分和葉片殼體的一部分。在某些實(shí)施例中，隔板在其形成到葉片中之前制造成單件式部 件。在其它的實(shí)施例中，隔板是復(fù)合部件，其帶有彼此相聯(lián)接且通過(guò)鎖定元件而結(jié)合成隔板 的第一隔板部分和第二隔板部分。 圖1-7顯示了在風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)10中使用的本發(fā)明實(shí)施例。參看圖l，風(fēng)力渦輪 機(jī)系統(tǒng)10包括轉(zhuǎn)子14和數(shù)個(gè)葉片12。各葉片12包括多個(gè)葉片片段16和18。如下文中 所使用的，用語(yǔ)"外側(cè)"表示離轉(zhuǎn)子14較遠(yuǎn)，且"內(nèi)側(cè)"表示離轉(zhuǎn)子14較近。因此，葉片片 段16是內(nèi)側(cè)葉片片段，并且葉片片段18是外側(cè)葉片片段。葉片12安裝在塔架19的頂部。 在某些實(shí)施例中，葉片12由能忍受惡劣的環(huán)境狀況(例如但不限制于裝配期間現(xiàn)場(chǎng)的險(xiǎn)惡 天氣)的高強(qiáng)度復(fù)合材料制成。 圖2是葉片12的沿著縱向的局部截面視圖。葉片12包括被圍在上葉片殼體22 和下葉片殼體24中的整體式隔板20。在某些實(shí)施例中，上葉片殼體22和下葉片殼體24包 括單件式殼體。隔板20包括中心法蘭26，以及自中心法蘭26朝內(nèi)側(cè)方向和外側(cè)方向延伸 的內(nèi)側(cè)周?chē)ㄌm28和外側(cè)周?chē)ㄌm30。隔板20具有軸線32，其在一實(shí)施例中為中心法蘭 26的中心線。在某些實(shí)施例中，中心法蘭26限定了延伸穿過(guò)中心法蘭26的內(nèi)側(cè)表面和外 側(cè)表面的多個(gè)螺紋孔34。在一實(shí)施例中，隔板20包括諸如玻璃復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料、 不銹鋼、鈦、鈦合金、鋁、以及鋁合金等材料。 根據(jù)本發(fā)明的一示范性的實(shí)施例，隔板20預(yù)先生成并且在葉片制造廠處裝配葉 片12期間構(gòu)建在葉片12中。在某些實(shí)施例中，一種將隔板20構(gòu)建到葉片12中的方法可 包括使用模制的葉片殼體22和24。在一實(shí)施例中，殼體22和24包括玻璃纖維，以及木材 和泡沫材料的組合物。整體式隔板20可然后在對(duì)上葉片殼體22和下葉片殼體24進(jìn)行樹(shù) 脂浸漬過(guò)程期間結(jié)合到風(fēng)力葉片中。在一實(shí)施例中，隔板20預(yù)固化，并且下葉片殼體24涂 有粘合劑，以保持隔板20就位。在一非限制性的示例中，粘合劑包括環(huán)氧樹(shù)脂、浸漬樹(shù)脂或 者其組合物。粘合劑可涂覆至上葉片殼體22或下葉片殼體24，或者涂覆至兩者。內(nèi)側(cè)周?chē)?法蘭28和外側(cè)周?chē)ㄌm30的外側(cè)表面鄰靠葉片殼體22和24的內(nèi)側(cè)表面。
在一備選的實(shí)施例中，將隔板20構(gòu)建到葉片12中的方法可包括將隔板20嵌入在 復(fù)合硬殼式(monocoque)殼體中。在某些實(shí)施例中，在復(fù)合硬殼式殼體的嵌入模制加工過(guò) 程期間將隔板20構(gòu)建在復(fù)合硬殼式殼體中。 在隔板20結(jié)合在葉片12內(nèi)之后，葉片12沿著軸線32被分成內(nèi)側(cè)葉片片段16和 外側(cè)葉片片段18。在一實(shí)施例中，在葉片12完成之后，例如通過(guò)工具_(dá)諸如帶鋸或圓鋸_沿 著軸線32將葉片12切割成內(nèi)側(cè)片段16和外側(cè)片段18。在工具的切口通過(guò)軸線32之后， 隔板20就可被分成內(nèi)側(cè)隔板部分36和外側(cè)隔板部分38。 在一實(shí)施例中，隔板20在結(jié)合到殼體22和24中之前最初制造成單件式元件。如 果期望能夠較容易地分離，單件式隔板20可在結(jié)合到殼體22和24中之前或在結(jié)合到殼體 中的過(guò)程期間沿著軸線32以填墊的方式隔開(kāi)。在另一實(shí)施例中，隔板20包括內(nèi)側(cè)隔板部 分36和外側(cè)隔板部分38，它們例如在與殼體22和24進(jìn)行裝配之前通過(guò)粘合劑或緊固件而 結(jié)合在一起。下文關(guān)于圖6論述了一個(gè)這樣的示例。如果使用任何的硬件來(lái)緊固這些隔板 部分，則這樣的硬件將可能在分離期間被切斷。在分離之后，可以可選地移除硬件，并且，可 使保留的表面平滑。
在本發(fā)明的一備選實(shí)施例中，如圖7中所示，上葉片殼體22和下葉片殼體24可包 括兩個(gè)上葉片殼體和兩個(gè)下葉片殼體，其中兩個(gè)頂部葉片殼體的端部位于分離部位的頂部 處且兩個(gè)下葉片殼體的端部位于分離部位的下部處，使得制造之前兩個(gè)上殼體和兩個(gè)下殼 體沿著軸線32分段。如果希望的話(huà)，在軸線32的區(qū)域中可留下間隙23，使得僅隔板20需 要沿著軸線32被分成外側(cè)隔板部分36和內(nèi)側(cè)隔板部分38。 在分離之后，內(nèi)側(cè)葉片片段16和外側(cè)葉片片段18被運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)以在風(fēng)力渦輪機(jī) 組件10的最終裝配期間進(jìn)行裝配。在現(xiàn)場(chǎng)，將內(nèi)側(cè)葉片片段16和外側(cè)葉片片段18對(duì)準(zhǔn)并 將其重新裝配成葉片12。內(nèi)側(cè)葉片片段16和外側(cè)葉片片段18通過(guò)(例如)利用固定在螺 紋孔34中的固定元件(諸如螺栓或螺柱及螺母)而相互固定。在一實(shí)施例中，上葉片殼體 22和下葉片殼體24分別限定了進(jìn)入孔40，通過(guò)該進(jìn)入孔，工具(未顯示)可用于穿過(guò)該進(jìn) 入孔40將螺栓固定在螺紋孔34中。在這樣的實(shí)施例中，可提供罩帽(未顯示)以用于在 葉片片段16， 18被連結(jié)在一起之后覆蓋進(jìn)入孔40?？赏ㄟ^(guò)例如將另外的螺栓旋擰至殼體上 將罩帽固定到殼體上。 圖3-5根據(jù)一實(shí)施例從不同的觀察點(diǎn)顯示了一個(gè)隔板部分(例如內(nèi)側(cè)隔板部分 36)的透視圖。該隔板部分36包括配合面42(中心法蘭26在此處分離)。該隔板部分36 還可包括用于加固的多個(gè)縱向肋條44，以及限定在其之間的槽46(圖4和圖5)。螺紋孔34 沿著中心法蘭26的周向方向分布并與對(duì)應(yīng)的槽46相連通。 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的葉片12的局部截面視圖，其中，隔板包括內(nèi)側(cè)隔 板部分52和外側(cè)隔板部分54，以及處在內(nèi)側(cè)隔板部分52和外側(cè)隔板部分54之間以用于使 內(nèi)側(cè)隔板部分52和外側(cè)隔板部分54隔開(kāi)距離d的至少一個(gè)間隔件56。在一實(shí)施例中，內(nèi) 側(cè)隔板部分52和外側(cè)隔板部分54以及間隔件56限定了用于與固定元件58相配合以形成 整體式隔板50的對(duì)應(yīng)的螺紋孔。 在某些實(shí)施例中，固定元件58包括螺栓(諸如T型螺栓)，并且由高強(qiáng)度和耐疲 勞的材料(諸如包括Ti-6Al-4V、Ti-6Al-6V-2Sn的鈦合金以及鈦合金的變體，或包括TS系 列、300不銹鋼、416-HT、Aermet IOO的不銹鋼，等等)制成。 在隔板50被結(jié)合之后，隔板50可以與如上文關(guān)于圖2所論述的類(lèi)似的方式構(gòu)建 到上葉片殼體22和下葉片殼體24中，以形成葉片12。然后，葉片12沿著軸線32分成內(nèi)側(cè) 葉片片段16和外側(cè)葉片片段18以便運(yùn)輸。間隔件56典型地在分離期間被破壞并從葉片 12上移除。因此，在內(nèi)側(cè)葉片片段16和外側(cè)葉片片段18被運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)并通過(guò)固定元件重 新裝配成葉片12之后，外側(cè)隔板部分52和內(nèi)側(cè)隔板部分54可面對(duì)面地對(duì)準(zhǔn)而不分開(kāi)距離 d。 將理解的是，根據(jù)任何具體的實(shí)施例不一定可實(shí)現(xiàn)上文所論述的所有此類(lèi)的對(duì)象 或優(yōu)點(diǎn)。因此，例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文所描述的系統(tǒng)和技術(shù)可以這樣的方 式來(lái)實(shí)施或執(zhí)行即實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如本文中所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)，而不一定實(shí)現(xiàn)可 能在本文中教導(dǎo)或建議的其它對(duì)象或優(yōu)點(diǎn)。 此外，熟練技工將認(rèn)識(shí)到來(lái)自不同的實(shí)施例的各種特征的可互換性。所描述的各 種特征以及對(duì)于各特征的其它已知的等效物可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員混合及匹配，以構(gòu) 成與本公開(kāi)的原理一致的另外的系統(tǒng)和技術(shù)。 盡管本文中已圖示和描述了本發(fā)明的僅某些特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到許多變型和變化。因此，將理解的是，所附權(quán)利要求意圖涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有 這樣的變型和變化。
權(quán)利要求
一種方法，包括連接整體式隔板(20)和葉片殼體(22，24)以形成葉片(12)；和在包括所述整體式隔板的部位處將所述葉片分成至少兩個(gè)葉片片段(16，18)，使得各個(gè)葉片片段包括所述整體式隔板的一部分和所述葉片殼體的一部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，連接包括將所述整體式隔板設(shè)在包括上 葉片殼體和下葉片殼體的葉片殼體之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，連接包括將所述整體式隔板設(shè)在包括兩 個(gè)上葉片殼體和兩個(gè)下葉片殼體的葉片殼體之間，其中，所述兩個(gè)上葉片殼體的端部位于 分離部位的上部處，并且，其中，所述兩個(gè)下葉片殼體的端部位于所述分離部位的下部處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，連接包括將隔板嵌入到復(fù)合硬殼式殼體中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過(guò)將所述整體式隔板 模制為單件式部件來(lái)生產(chǎn)所述整體式隔板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在連接所述整體式隔板 和所述葉片殼體之前以填墊的方式隔開(kāi)所述單件式部件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述整體式隔板包括中心法蘭，并且，其 中，分離所述葉片包括沿著所述中心法蘭的軸線分離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過(guò)利用固定元件將內(nèi) 側(cè)隔板部分和外側(cè)隔板部分結(jié)合在一起來(lái)生產(chǎn)所述整體式隔板。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述整體式隔板包括中心法蘭，其中，分 離所述葉片包括沿著包括所述固定元件的所述中心法蘭的軸線分離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在連接所述整體式隔板 和所述葉片殼體之前在所述整體式隔板內(nèi)提供間隔件。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪機(jī)葉片制造，具體而言，一種方法包括連接整體式隔板(20)和葉片殼體(22，24)以形成葉片(12)，并且在包括整體式隔板的部位處將葉片分成兩個(gè)葉片片段，使得各葉片片段包括整體式隔板的一部分和葉片殼體的一部分。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101737250SQ200910224639
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者B·柯克佩特里克, G·N·普拉維恩, P·L·貝曼, Y·周, 郭書(shū)敬 申請(qǐng)人:通用電氣公司