[发明专利]转子叶片制造装置

说明书

技术领域

本发明描述了一种用于制造转子叶片的制造装置；一种纤维垫料斗；一种生产线；一种制造转子叶片的方法；以及一种风力涡轮机转子叶片。

背景技术

风力涡轮机转子叶片通常由增强纤维材料制成，并且通过在两个半模（一个用于叶片的吸力侧，以及一个用于叶片的压力侧）中铺设合适的纤维排布来构造。在已知的方法中，在真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术中，采用树脂浸渍纤维敷层以粘结纤维和纤维层，并且然后被固化以硬化。叶片半部被连结，并且叶片的外表面必要时能够被处理。

风力涡轮机转子叶片翼型的希望的空气动力学形状、包含用于连接至轴毂的圆形根区段、对轻重量以及结构强度的需求全部合计成昂贵且复杂的制造工艺。例如，在叶片模具中手工设置纤维材料的工艺是非常耗时的，导致叶片冗长的总生产时间。此外，手工铺设是困难的，并且即使非常小心也无法排除纤维材料的错误定位。纤维敷层中的不一致性——例如太薄或太厚的纤维层，过度拉紧或欠拉紧的纤维粗纱，纤维材料中的皱褶或皱痕等——能够导致成品转子叶片中的结构缺陷。

风力涡轮机转子叶片的不同区域在操作期间经受不同类型的负载，并且叶片的一些区域经受比其他区域更大的负载。因此一定的最小材料厚度是必需的以避免在叶片中发展裂缝。然而，材料厚度的增加将导致叶片重量的增加。在传统的制造技术中，纤维材料敷层可能并未恰当地考虑这些因素，以使得得到的叶片可能无法展现必需的结构强度，或者叶片可能过分地重以使得在运输和安装期间的处理变得更加困难和耗时。

因此本发明的目标是提供一种可靠的、更经济的并且较少耗时的制造结构强健的风力涡轮机转子叶片的方式。

发明内容

由本发明的制造装置、纤维垫料斗、生产线、制造转子叶片的方法、以及风力涡轮机转子叶片实现这个目标。

根据本发明，实现了用于制造转子叶片的制造装置，并且包括，轨道对，其沿着叶片模具的纵向侧设置；第一台架组件，实现为横跨轨道对并且承载第一工具装置，所述第一工具装置至少包括纤维分配器用于将纤维材料分配到叶片模具中；第二台架组件，实现为横跨轨道对并且承载第二工具装置，所述第二工具装置实现为承载纤维材料供应源并向纤维分配器提供纤维材料；以及控制装置，实现为实现台架组件沿着轨道对的协调运动并且协调第二工具装置的操作和第一工具装置的操作。

操作工具装置以执行诸如在敷层工序期间在模具中分配纤维材料的功能。在本发明的情况中，“工具装置”能够包括能够被主动地或被动地用于执行或完成功能的任何工具或装置。通过控制台架沿着轨道对的运动并且同时协调工具装置，根据本发明的制造装置允许执行有利地高效并且精确的纤维敷层，因为纤维材料能够以受控且预定的方式供应至纤维分配器，并且如果需要的话能够执行其他与敷层相关的功能。在本发明的情况中，控制装置能够控制工具装置的任何可控工具或装置的操作和功能，并且能够控制第一和第二台架沿着轨道移动的速率。以这种方式对台架和工具装置的控制能够视作是编排类型。根据本发明的制造装置的另一优点在于，其大大缩短了叶片“在模具中的时间”。这导致更有成本效益的制造工艺，因为叶片模具是转子叶片制造的最昂贵部件。有效地，当将要制造多个转子叶片时需要较少的模具。此外，通过被操作的工具装置的高效和协调控制而减少了每个个体转子叶片的制造时间。

根据本发明，实现了一种纤维垫料斗，用于这样的制造装置，并且包括用于保持多个纤维垫卷轴的保持机构；以及用于卷绕一长度的纤维材料至工具装置以准备用于向纤维分配器提供纤维材料的卷绕单元。

根据本发明的纤维垫料斗的优点是，能够在敷层工序期间方便地保持纤维垫供应源，并且能够在敷层期间向纤维分配器容易地提供希望长度的纤维垫。这允许平滑和不中断的敷层工序，因为基本上能够消除耗时的取得和装载步骤。此外，能够通过纤维垫料斗与制造装置的纤维分配器的高效协调而大大减少纤维敷层工序的持续时间。

根据本发明，实现了用于制造风力涡轮机转子叶片的生产线，并且包括根据本发明的用于制造上半部叶片的第一制造装置，其中，轨道对沿着上叶片模具的纵向侧设置；以及根据本发明的用于制造下半部叶片的第二制造装置，其中，轨道对沿着下叶片模具的纵向侧设置；以及其中，实现了第一和第二制造装置的控制装置以协调工具装置的操作以使得基本上同时制造叶片半部。