[发明专利]用于生产转子叶片的方法和装置

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于生产转子叶片的方法和系统，具体而言，涉及用于生产风力机转子叶片的方法和系统。

背景技术

至少一些已知的风力机包括塔筒和安装在塔筒上的机舱。转子可旋转地安装到机舱并通过转子轴连接到发电机。转子上延伸出多个叶片。叶片的朝向可以让通过叶片的风转动转子并使转子轴旋转，从而驱动发电机发电。

风力机的转子叶片通常通过将一个结构层压在一起形成一个预制模具。模具本身通常包括上半部分和下半部分，两部分是在后面通过层压成型的方法结合到一起的。两部分之间的边界通常处于叶片轮廓的前边缘(前缘)和后边缘(后缘)。

模具的形状决定了所生产的转子叶片的特性，如叶片的长度、宽度、厚度、掠角(sweep)、预弯曲角和扭曲角。模具本身通常包含复合材料，如玻璃纤维、碳纤维或其组合。此外，模具比较容易变形，因此在生产过程中由支撑结构加以稳定，该支撑结构通常包括钢铁元件。

通常情况下，生产模具的加工过程不仅耗时，而且需要大量的手工作业。上述模具参数决定了所生产的叶片的特性和质量。如果在生产第一批转子叶片后，生产的叶片没有表现出令人满意的性能，可能还有必要对模具进行返工，返工过程既繁琐又昂贵。

对于具有所谓扭曲弯曲耦合性(twist bend coupling)的转子叶片来说，这个问题尤其突出。具有扭曲弯曲耦合性的风力机叶片设计已表明能减少强风引起的极端载荷和疲劳载荷。总的来说，其理念是通过耦合叶片弯矩和扭曲旋转来卸除叶片受到的载荷。弯矩的增加会导致扭曲度增加，从而减少空气动力引起的载荷。

经证实，转子叶片外部区域在强风期间发生的弯曲与强风引起的扭曲角变化之间的耦合系数取决于许多因素。所涉参数之间的耦合系数难以在设计阶段考虑。因此，转子叶片的实际耦合特性可能在生产出第一个叶片之后才会显现出来。如果随后的试验表明扭曲弯曲耦合性并不理想，则可能有必要改变静态扭曲角，即，通过改变模具或至少模具的部分来改变扭曲弯曲耦合性在叶片长度上的分布。然而，由于上述原因，这是一个繁琐的过程。

鉴于上述情况，需要一种便于为风力机改造模具的转子叶片生产方法和工具。

发明内容

一方面，本发明提供一种用于生产转子叶片的工具。所述工具包括至少一个模具，以及至少一个用于所述至少一个模具的支撑结构。所述至少一个模具由支撑结构支撑，且支撑结构经过调整，使得所述至少一个模具的至少一部分的扭曲角是可调整的。

所述至少一个模具的至少一部分的所述扭曲角的变化范围是从0°到20°。所述至少一个支撑结构包括至少一个铰链，所述至少一个铰链包括一个与所述至少一个模具的纵轴大致平行的轴。所述至少一个模具的一部分被改造成围绕所述铰链转动。所述至少一个支撑结构包括至少一个具有可变长度的支撑元件。所述至少一个支撑结构包括至少一个支柱。所述至少一个支撑结构包括栅格，所述栅格包括至少一个支柱，至少一个支柱的长度是可调整的，至少一个支柱包括至少一个调整元件，至少一个支柱包括至少一个接头。所述模具中所述扭曲角可以改变的所述部分的长度为从所述模具的梢端到一个特定的位置，所述特定位置可设在所述模具五分之一长度到所述模具一半长度之间。所述至少一个模具的至少一部分的所述扭曲角的变化范围是从0°到10°。

另一方面，本发明提供一种用于改变转子叶片的一部分的扭曲角的方法。所述方法包括提供一种用于生产转子叶片的工具，所述工具包括至少一个模具和至少一个用于所述至少一个模具的支撑结构。所述模具由支撑结构支撑，且所述支撑结构经过调整，使得所述模具的至少一部分的扭转角是可调整的。所述方法进一步包括调整所述工具，使得所述模具的一部分的扭曲角被改变。

调整所述工具的步骤包括增加所述模具一侧的高度。对所述扭曲角进行的所述调整在0°到20°的范围内。在改变所述模具的一部分的扭曲角期间，所述模具的一部分围绕铰链转动。调整所述工具的步骤包括改变至少一个支撑元件的长度。所述模具的所述至少一个部分的一端位于所述模具的梢端处，且所述部分的另一端在一个特定位置处，所述特定位置可设在所述模具五分之一长度到所述模具一半长度之间。所述工具允许沿着所述转子叶片的整个长度对扭曲角进行调整。

再一方面，从附属权利要求书、描述内容和附图中可以看出，本发明的优点和特性是显而易见。

附图说明

本说明书的剩余内容，包括参考附图，针对所属领域一般技术人员，更详细地阐明了本发明完整且可实现的技术方案，包括它的最佳实施例，其中：

图1为示例性风力机的透视图；