[发明专利]模制风力涡轮机叶片的方法

说明书

技术领域

本发明描述了模制风力涡轮机叶片的方法、模制风力涡轮机叶片的模具、风力涡轮机叶片、定位装置和制造风力涡轮机叶片的方法。

背景技术

通常利用可以完整地模制整个叶片的技术（诸如闭式模具铸造技术）来制造风力涡轮机叶片（有时也称作转子叶片）。这种模具通常被制成为包括上半部和下半部的两部分。玻璃纤维编席可用于在适当的成形模具中构建部件层，并且使用树脂来粘结编席层，且在模具中用真空辅助树脂传递模制（VARTM）工艺固化所述编席层，从而得到纤维增强的聚合物或玻璃增强的塑性材料，通常简称为“玻璃纤维”。涂覆树脂的编席堆叠层通常被称为“敷层（layup）”或“复合敷层”。可利用真空将额外的树脂泵送入闭式模具中，从而使得部件层挤压模具表面的内侧，由此呈现期望的端部形状。然后，可对完工叶片进行处理（例如砂光和喷漆）和机加工，以便为了将叶片固定到另一部件做好准备（例如可以钻孔以容纳螺栓）。

对于具有清楚界定的压力侧和吸力侧的叶片，模具的每个半部都被特别地成形为使得完工的或铸造好的叶片具有期望的外形。显然，这种不对称的叶片必须以精确的角度安装到叶毂或变桨轴承，否则将不利地影响风力涡轮机的性能。因此，在为螺栓（它们用于将连接件（例如法兰）附接到叶片的基部）钻孔之前，或者在为了获得正确桨距而以一定角度铣削叶片下缘之前，必须确定叶片的正确定向。在现有的制造技术中，叶片（长度大概可为40m-50m或更长）被支撑在框架上，并且根据叶片的基本上呈圆形的基部来确定明确的参考点（例如在叶片最宽部分的外缘处的点）的相对位置。由于叶片基部具有圆形外形，因此通常也被称为环形区段或根部。叶片的巨大尺寸需要能够跨越参考点和根部之间长度的相应较长的工具或装置。以这种方式确定参考点是耗时的并且会增加叶片的总体成本。此外，这种技术容易出错，不能足够精确地执行机加工步骤。未被准确地钻在完全正确的点位上的螺栓孔，或稍微偏移的锥角，不可能被修正，并且可能会最终造成对载荷支承件（诸如变桨轴承）的损伤。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种制备用于机加工的叶片的简单、可靠和精确的方法。

此目的通过权利要求1所述的模制风力涡轮机叶片的方法、权利要求7所述的模制风力涡轮机叶片的模具、权利要求12所述的风力涡轮机叶片、权利要求13所述的定位装置和权利要求15所述的制造风力涡轮机叶片的方法来实现。

根据本发明，一种在模具中模制风力涡轮机叶片的方法，所述方法包括以下步骤：在所述模具的内部上布置多个标记件；在所述模具中布置复合敷层；以及在所述模具中组装和固化所述复合敷层，从而在所述复合敷层的表面上形成标记件的反形印痕（negative impression），该反形印痕在随后的组装步骤中帮助所述叶片相对于部件正确定位。

本发明方法的优点在于，利用将一个或多个标记件定位在模具中一个或多个关键位置的相当简单的技术，在固化叶片的表面上的期望位置处出现至少一个反形印痕或“参考标记”。如下文所述，根据标记件的几何形状，参考标记（即相应标记件的反形印痕（negative impression））可以是叶片表面中的压痕或凹陷，或者可以突出高于叶片的表面。根据模具中标记件的位置，反形印痕的位置可以清楚地表示叶片上一定的位置，例如，清楚地确定或标示叶片的吸力侧或压力侧等上一定的位置。然后，此参考标记可用于正确地定位工具（或刀具），例如铣削工具或钻孔工具，从而以高定位精度执行机加工步骤，以便使叶片精确地连接或附接到另一部件（诸如变桨轴承、叶毂等）。对于无任何螺栓衬套制成的转子叶片和/或对于待铣削以提供一定桨距角的转子叶片，根据本发明的方法提供了为桨距转动和/或桨距角确定固定点的、成本非常低廉且可靠的方式。所述方法的步骤不必按给定顺序执行。例如，可以先在模具中布置复合敷层，随后可在模具内部的内侧表面上布置标记件。

根据本发明，利用复合敷层模制风力涡轮机叶片的模具包括：被布置在所述模具内部上的多个标记件，以在所述模具中组装和/或固化复合敷层期间，在所述复合敷层的表面上形成对应数量的反形印痕，其中，反形印痕包括参考标记，该参考标记用于在随后的组装步骤中相对于另一部件正确定位所述叶片。

根据本发明，利用这种模具来模制风力涡轮机叶片。在固化后，叶片在与模具中的标记件位置相对应的位置处具有一个或多个清楚限定的参考标记。这些参考标记可以出现在叶片的外侧表面上，但是，当然（根据模具中标记件的布置方式）也可以出现在叶片中空部分的内侧表面上，如后文将要解释的。