[發明專利]修改風力渦輪轉子葉片表面形狀的方法及其中使用的工具

在審

• 申請號: 201210185926.3
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102814887A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: J.施特格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: B29C39/10
• 分類號: B29C39/10;B29C39/26;F03D11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 崔幼平;楊炯

技術領域

本發明涉及修改風力渦輪轉子葉片的表面形狀的方法以及修改風力渦輪轉子葉片的表面形狀所使用的工具。

背景技術

通常對風力渦輪轉子葉片的表面形狀做出修改以便改變葉片的空氣動力學特性。例如，US?7,914,259?B2描述了在風力渦輪轉子葉片上使用渦流發生器。這樣的渦流發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中描述的渦流發生器借助于例如螺釘、螺栓或鉚釘的附接手段或通過焊接或膠粘被附接到風力渦輪轉子葉片。可替代地，渦流發生器作為借助于例如螺釘、螺栓或鉚釘的附接手段或通過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力渦輪葉片。作為另一可替代方案，US?7,914,259?B2中描述了渦流發生器可以一體形成于風力渦輪轉子葉片。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。

發明內容

相對于現有技術，本發明的目標是提供修改風力渦輪轉子葉片的表面形狀的有利方法。本發明的另一目標是提供在這種方法中使用的工具。

第一目標是通過如權利要求1所述的修改風力渦輪轉子葉片的表面形狀的方法來解決的。第二目標是通過如權利要求9所述的模具來解決的。從屬權利要求限定了本發明的進一步改進。

在修改風力渦輪轉子葉片的表面形狀的本發明方法中，例如小翼、襟翼、渦流發生器、擾流器等的形狀修改元件被鑄造在風力渦輪轉子葉片的表面上。在渦輪葉片表面上直接鑄造空氣動力學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力渦輪轉子葉片來實現。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制元件難以實現形狀修改元件與風力渦輪轉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，可以通過使用被設置在風力渦輪轉子葉片的表面上的模具來鑄造形狀修改元件。這種模具包括內模具表面，根據從風力渦輪轉子葉片的理想修改表面形狀減去未修改表面形狀的結果來限定該內模具表面的形狀。這樣構造模具表面允許優化內模具表面和葉片表面之間的結合處，這有助于實現鑄造形狀修改元件與轉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力渦輪轉子葉片表面材料呈現粘著特性。

當鑄造形狀修改元件時，插入件可以被定位在模具內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的例如硅橡膠的柔性樹脂內。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，內部不必要具有襟翼形狀。還可以具有小翼、渦流發生器、擾流器等的形狀。在小翼情況下，預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表面具有適當形狀，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。

本發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力渦輪轉子葉片的原始表面，以使得該方法適用于翻新現有風力渦輪轉子葉片。

根據本發明的第二方面，提供適于被設置在其表面形狀將要被修改的風力渦輪轉子葉片表面上的模具。該模具包括內模具表面，根據從風力渦輪轉子葉片的理想修改表面形狀減去未修改表面形狀的結果來限定該內模具表面的形狀。該模具能夠有利地用在如上所述的本發明方法中。

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。這種改進允許模具封罩圍繞風力渦輪轉子葉片充分延伸的空間。不過，即使被封罩空間圍繞風力渦輪轉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力渦輪轉子葉片的表面的安裝。

將結合附圖從本發明的實施例的下述描述顯而易見到本發明的進一步特征、特性和優點。

附圖說明