[發(fā)明專利]根部區(qū)段的制造

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210432429.9
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103089549B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K.L.馬德森;K.席布斯拜
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D80/00
• 分類號: F03D80/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 薛峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制造風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片根部區(qū)段的方法。本發(fā)明還涉及一種用于此目的的支撐桿保持結(jié)構(gòu)和風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的根部區(qū)段。

背景技術(shù)

在風力渦輪機中，轉(zhuǎn)子葉片的根部區(qū)段到風力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂的附連是非常關(guān)鍵的連接。因此，必須確保根部區(qū)段足夠穩(wěn)定，以將力從風力渦輪機葉片傳遞到輪轂中。已知是用金屬部件插入或以其它方式附連到轉(zhuǎn)子區(qū)段的恰好末端來作為與輪轂的接口。例如，US 4,915,590教導了使用所謂的泵桿（sucker rods），泵桿被設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片的主體內(nèi)部，螺栓可擰入其中以將輪轂的接口區(qū)段與轉(zhuǎn)子葉片本身連接。此泵桿例如可被膠粘到主體中。它們在內(nèi)部具有螺紋以接收來自輪轂的螺栓。

還已知的是可使用用于類似路徑附連的具有螺紋孔的錐狀圓柱。轉(zhuǎn)子葉片然后通過膠粘或者通過設(shè)置直接與金屬根部接觸的固化疊層而被粘到錐狀柱體。錐狀柱體例如可由鋁制成。

當今的風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片通常由纖維增強塑料制成。對于長度超過30米的葉片而言，一個常見的問題在于將流行的增強纖維布置在轉(zhuǎn)子葉片的縱向方向上。只要有一些纖維在圓周方向上，一旦葉片從已將其制好的模塑工具中移出，其可導致根端（也稱為根環(huán)）成橢圓形。一旦葉片在無支撐的情況下受到重力，就會出現(xiàn)這種橢圓化。這在將葉片安裝到風力渦輪機的輪轂時或者當進一步對轉(zhuǎn)子端部進行機加工時例如鉆孔時會出現(xiàn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供改進風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片根端生產(chǎn)的可能。

此目的是通過權(quán)利要求1所述的方法、權(quán)利要求9所述的支撐桿保持結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。

因此，在上文所提到的方法的背景下，通過以下步驟進行改進：

? 將具有接口區(qū)段的多個支撐桿以基本上圓形的形狀組裝到風力渦輪機的輪轂接口，使得在支撐桿之間存在間隙，

? 將第一纖維排列在所述間隙中，所述第一纖維與注入材料物理地和/或化學地相容，

? 沿所述圓形形狀的外表面放置第一模塑工具，沿所述圓形形狀的內(nèi)表面放置第二模塑工具，

? 處理所述注入材料，使它與所述第一纖維結(jié)合。

在沿所述圓形形狀的圓形延伸方向的這些支撐桿之間具有間隙，使得支撐桿相互之間保持隔開，支撐桿優(yōu)選相對于其縱向延伸方向彼此平行地排列。這些間隙用作注入材料（例如樹脂）可被引入到支撐桿之間的空間，注入材料構(gòu)成了轉(zhuǎn)子葉片的主體。基本上圓形的形狀還包括橢圓形狀，其最大和最小直徑之間在30%的程度上變化。

為了在轉(zhuǎn)子葉片的縱向方向上提供期望的穩(wěn)定性，纖維被填充到間隙中。因此，支撐桿首先用作其間第一纖維的支撐，其次用作一種將接口區(qū)段保持到輪轂的支撐結(jié)構(gòu)。纖維因此在模塑過程中通過支撐桿被保持就位，這確保了在注入材料被處理即被激活時其定向被保持。

這意味著在模塑過程中注入材料直接與纖維連接。這樣的直接連接是特別期望的，因為已經(jīng)經(jīng)過預(yù)先模塑處理的纖維費用較高，并且因為這種預(yù)封裝與之后注入的其余注入材料之間的互連更難建立，并且通常較為薄弱。因此，可以推斷出，這樣的非預(yù)先注入的纖維是更優(yōu)選的，因為它們的供應(yīng)更加便宜，且在制造過程中的處理出奇地容易。

注入材料（優(yōu)選為樹脂）和纖維彼此物理地和/或化學地相容，這意味著纖維和注入材料之間的牢固連接是可行的，而纖維增強塑性合成物是注入材料處理過程的結(jié)果。可以說明的是，在此背景下，注入材料可被注入在模塑工具之間中，不過它還可通過利用真空而被吸到此空間中，或者實際上，例如通過使用所謂的預(yù)浸料（已用注入材料浸泡過的纖維），可能已經(jīng)使其就位。不管怎樣，注入材料被制成充分的液體，足以在纖維之間遷移，然后固化以便牢固地與纖維結(jié)合。

纖維在支撐桿之間的排列以及因此沿支撐桿接口區(qū)段的排列提供了一種纖維-塑性合成物與接口區(qū)段的非常穩(wěn)定的連接，使得在轉(zhuǎn)子葉片的運行中可承受強大的力。因此，特別地，可輕松地避免根端的橢圓化。

第一和第二模塑工具可具有固體形式，例如其被構(gòu)造成金屬殼體，這些金屬殼體具有的表面形狀對應(yīng)于待構(gòu)造的風力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片（或?qū)嶋H上只是其根端）的內(nèi)表面或外表面。但是，它們中至少一個也可被實現(xiàn)為不透空氣和注入材料的袋子，其能夠通過壓力和/或真空而被膨脹，使得它牢固地壓靠著圓形形狀的相應(yīng)表面。第一和第二模塑工具的延伸限制了轉(zhuǎn)子葉片根端的外表面和內(nèi)表面。