[發明專利]制造風力渦輪機葉片的方法

無效

• 申請號: 200910224409.0
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN101780698A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: R·M·蘇菲爾德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B29C41/04
• 分類號: B29C41/04;B29C41/46;B29C70/28;B29K23/00;B29K105/16;B29L31/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;楊松齡

技術領域

本發明描述的主題一般地涉及風力渦輪機葉片，且更具體地，涉及使用滾塑成型(rotational?molding)工藝制造的風力渦輪機葉片。

背景技術

風力渦輪機是用于將風中的動能轉化為機械能的機械。如果機械能由機械直接利用，例如用于抽水或者磨麥，則風力渦輪機可稱為風車。類似地，如果機械能被轉化為電能，則機械也可稱為風力發電機或風力發電設備。

典型地，風力渦輪機可根據葉片繞其旋轉的垂直軸或水平軸進行分類。圖1中示意性地示出了可從通用電氣公司獲得的一種所謂的水平軸風力發電機。風力渦輪機2的此特定結構包括支撐外罩6的塔架4，該外罩包圍傳動系統8。葉片10安裝在輪轂上，以在外罩6外部在傳動系統8的一端形成“轉子”。旋轉葉片10驅動在傳動系統8的另一端處連接在發電機14上的齒輪箱12，齒輪箱12與控制系統16一起布置于機艙6內部，控制系統16接受來自風速計18的輸入。

當轉子在“轉子平面”內旋轉時，葉片10由此時作用到轉子上的流動空氣產生升力并捕獲動量。典型地，每個葉片均在其“根部”端處固定，然后徑向“向外”“延展”到自由的“葉尖”端。從位于葉片相對的端部處的葉尖到根部的距離被稱為“翼展”。葉片的前部即“前緣”連接葉片上最早接觸空氣的最前端的點。葉片的后部即“后緣”為被前緣分離的氣流經過葉片的吸力和壓力表面后重新匯合的地方。

如圖2中所示，典型地，用于這種風力渦輪機2的葉片10通過如下方式制造：將許多“殼體”和/或“肋”、部分固定到一個或多個沿著葉片內部朝翼展方向延伸以承載葉片上的大部分重量和氣動力的“翼梁”構件上。翼梁典型地構造為I形梁，其帶有稱作“抗剪腹板”20的腹板，在固定到葉片吸力和壓力表面內側被稱作“帽”或“翼梁帽”的兩個凸緣之間延伸。然而，也可使用其它的抗剪腹板結構，包括但不局限于“C-，”“L-”，“T-”，“X-”，“K-”形和/或者盒形的梁，也可以在沒有帽的情況下使用抗剪腹板20。例如，美國專利NO.4,295,790公開了一種用于風車的葉片結構，該葉片結構具有金屬抗剪腹板和填充有密度為每立方英尺大約兩磅的硬質氨酯泡沫的子組件。

典型地，其它的常規抗剪腹板由注入樹脂的復合材料包覆的泡沫芯構成。典型地，芯由用粘結劑連接的多層泡沫板形成，然后進行修剪以形成抗剪腹板20所需的形狀。抗剪腹板內的這些連接在一起的泡沫板之后充當用于覆蓋在兩側上的復合材料的隔離物，但是對抗剪腹板20并不提供許多的額外的結構上的益處。

發明內容

與此類常規方法相關的這些以及其它的缺陷在這里將通過以不同的實施例提供一種制造風力渦輪機葉片的方法而解決。該方法包括提供與風力渦輪機葉片的至少一部分形狀大體相符的模具的步驟。填充步驟使用熱塑性材料填充模具。加熱步驟加熱模具，并且加熱步驟的至少一部分包括旋轉模具的旋轉步驟。冷卻步驟冷卻模具，接下來是移除步驟，該步驟將風力渦輪機的至少一部分從模具移除。

附圖說明

現在，將參考以下附圖(“圖”)對本發明的各方面進行描述，附圖不一定按比例畫出，但是貫穿若干視圖中的每一個視圖，使用相同的參考標號表示對應的部件。

圖1為一種常規風力發電機的示意性側視圖；

圖2為示于圖1中的葉片的橫截面視圖；

圖3為可以使用本發明的方法制造的風力渦輪機葉片的原理性橫截面視圖；

圖4為根據本發明的一個方面，用于制造風力渦輪機葉片的方法的流程圖。

部件列表

2風力渦輪機

4塔架

6外罩

8傳動系統

10葉片

12齒輪箱

14發電機

16控制系統

18風速計

20抗剪腹板

300葉片

310額外部分

410提供步驟

420填充步驟

430加熱步驟

440冷卻步驟

450移除步驟

460增強決定步驟

465增強添加步驟

具體實施方式

圖3示出了風力渦輪機葉片300的原理性橫截面視圖。根據本發明的各方面，滾塑成型方法可用于制造葉片300。滾塑成型工藝能夠將風力渦輪機葉片的蒙皮或殼體以單件制造，或者以能夠結合在一起的多件制造。葉片的根部沿翼展方向可制造得比設計指定的更長，且這部分額外的長度可以去除。去除該“額外”部分310使得能夠實現到葉片殼體的內部通道。翼展方向和/或弦方向的增強件可插入并結合在中空的殼體結構內部。