[發明專利]用于制造風力渦輪轉子葉片及其構件的方法

有效

• 申請號: 201880095265.0
• 申請日: 2018-04-30
• 公開（公告）號: CN112292251B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: J·R·托賓;S·B·約翰遜;J·T·利文斯頓;S·C·納思;A·M·沃克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B29C64/386;F03D1/06;F01D5/28;B33Y80/00;B33Y50/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石宏宇;金飛

本公開涉及用于例如使用3D打印來制造風力渦輪轉子葉片及其構件的方法。在一個實施例中，方法包括形成具有第一表面和相對的第二表面的轉子葉片結構，第一表面和第二表面基本上平坦。另一步驟包括將轉子葉片的前緣節段打印到第一表面上，其中，來自打印的熱使前緣節段結合到第一表面。方法還包括使附接有前緣節段的轉子葉片結構旋轉。另外的步驟包括將轉子葉片的后緣節段打印到第二表面上，其中，來自打印的熱使后緣節段結合到第二表面。另一步驟包括使一個或多個纖維增強的外蒙皮固定到前緣節段和后緣節段以便完成轉子葉片。

技術領域

本公開大體上涉及風力渦輪轉子葉片，并且更特別地涉及制造風力渦輪轉子葉片及其構件的方法。

背景技術

風力被認為是目前可用的最清潔、對環境最友好的能源之一，并且，在這點上，風力渦輪已得到越來越多的關注。現代的風力渦輪典型地包括塔架、發電機、齒輪箱、機艙以及一個或多個轉子葉片。轉子葉片使用已知的翼型件原理來捕獲風的動能。轉子葉片將動能以旋轉能的形式傳送，以便使將轉子葉片聯接到齒輪箱或在未使用齒輪箱的情況下將轉子葉片直接地聯接到發電機的軸轉動。然后，發電機使機械能轉換成可部署到公用電網的電能。

轉子葉片大體上包括典型地使用模制過程來形成的吸力側殼和壓力側殼，吸力側殼和壓力側殼在沿著葉片的前緣和后緣的結合線處結合在一起。此外，壓力殼和吸力殼是相對輕質的，并且具有并非構造成承受在操作期間施加于轉子葉片上的彎曲力矩和其它負荷的結構性質(例如，剛度、抗屈曲性以及強度)。因而，為了提高轉子葉片的剛度、抗屈曲性以及強度，典型地使用接合殼半部的內壓力側表面和內吸力側表面的一個或多個結構構件(例如，相對的翼梁帽，在其之間構造有抗剪腹板)來增強主體殼。翼梁帽典型地由包括但不限于玻璃纖維層壓復合物和/或碳纖維層壓復合物的多種材料構成。通過使纖維織物層堆疊于殼模具中而大體上圍繞葉片的翼梁帽構建轉子葉片的殼。然后，典型地，例如利用熱固性樹脂來將層一起灌注。

大型轉子葉片的常規葉片制造涉及高勞動力成本、慢生產率以及昂貴的模具工具的低利用率。此外，定制葉片模具可能是昂貴的。

因而，用于制造轉子葉片的方法可包括成節段地形成轉子葉片。然后，葉片節段可被組裝，以形成轉子葉片。例如，一些現代的轉子葉片(諸如，在提交于2015年6月29日并且標題為“模塊化風力渦輪轉子葉片及其組裝方法(Modular Wind Turbine Rotor Bladesand Methods of Assembling Same)”的申請號為14/753137的美國專利申請(該申請通過引用而以其整體并入本文中)中描述的那些葉片)具有模塊化面板構造。因而，模塊化葉片的多種葉片構件可基于葉片構件的功能和/或位置而由不同的材料構成。

因而，本領域不斷尋求制造風力渦輪轉子葉片及其構件的方法。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中得到部分闡述，或可根據描述而為顯然的，或可通過實踐本發明而了解。

在一個方面，本公開涉及一種用于制造風力渦輪的轉子葉片的方法。方法包括形成具有第一表面和相對的第二表面的轉子葉片結構，第一表面和第二表面基本上平坦。另一步驟包括經由計算機數字控制(CNC)裝置來將轉子葉片的前緣節段打印到第一表面上，其中，在前緣節段正被沉積時，前緣節段結合到第一表面。此外，方法包括使附接有前緣節段的轉子葉片結構旋轉，例如直到相對的第二表面面向上。因而，方法還包括經由CNC裝置來將轉子葉片的后緣節段打印到第二表面上，其中，在前緣節段正被沉積時，前緣節段結合到第一表面。另外，方法包括使一個或多個纖維增強的外蒙皮固定到打印的前緣節段和后緣節段以便完成轉子葉片。

在一個實施例中，轉子葉片結構可包括抗剪腹板或一個或多個翼梁帽中的至少一個。此外，在某些實施例中，形成轉子葉片結構的步驟可包括由一個或多個夾層面板形成抗剪腹板，夾層面板具有由一個或多個纖維增強的熱塑性或熱固性蒙皮環繞的芯體材料。另外，形成轉子葉片結構的步驟可包括將抗剪腹板的外形機加工、水射流切割或激光射流切割成夾層面板。在特定實施例中，抗剪腹板和一個或多個翼梁帽可包括箱構造。