[发明专利]用于制造风力涡轮转子叶片及其构件的方法

说明书

本公开涉及用于制造风力涡轮转子叶片及其构件的方法。在一个实施例中，方法包括由一个或多个纤维增强的外蒙皮形成转子叶片面板的外表面。方法还包括将至少一个增强结构打印并且沉积到一个或多个纤维增强的外蒙皮的内表面上以形成转子叶片面板，其中，在增强结构正被沉积时，增强结构结合到一个或多个纤维增强的外蒙皮。

技术领域

本公开大体上涉及风力涡轮转子叶片，并且更特别地涉及制造风力涡轮转子叶片及其构件的方法。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，在这点上，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理来捕获风的动能。转子叶片将动能以旋转能的形式传送，以便使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后，发电机使机械能转换成可部署到公用电网的电能。

转子叶片大体上包括典型地使用模制过程来形成的吸力侧壳和压力侧壳，吸力侧壳和压力侧壳在沿着叶片的前缘和后缘的结合线处结合在一起。此外，压力壳和吸力壳是相对轻质的，并且具有并非构造成承受在操作期间施加于转子叶片上的弯曲力矩和其它负荷的结构性质(例如，刚度、抗屈曲性以及强度)。因而，为了提高转子叶片的刚度、抗屈曲性以及强度，典型地使用接合壳半部的内压力侧表面和内吸力侧表面的一个或多个结构构件(例如，相对的翼梁帽，在其之间构造有抗剪腹板)来增强主体壳。翼梁帽典型地由包括但不限于玻璃纤维层压复合物和/或碳纤维层压复合物的多种材料构成。通过使纤维织物层堆叠于壳模具中而大体上围绕叶片的翼梁帽构建转子叶片的壳。然后，典型地，例如利用热固性树脂来将层一起灌注。

大型转子叶片的常规叶片制造涉及高劳动力成本、慢生产率以及昂贵的模具工具的低利用率。此外，定制叶片模具可能是昂贵的。

因而，用于制造转子叶片的方法可包括成节段地形成转子叶片。然后，叶片节段可被组装，以形成转子叶片。例如，一些现代的转子叶片(诸如，在提交于2015年6月29日并且标题为“模块化风力涡轮转子叶片及其组装方法(Modular Wind Turbine Rotor Bladesand Methods of Assembling Same)”的申请号为14/753137的美国专利申请(该申请通过引用而以其整体并入本文中)中描述的那些叶片)具有模块化面板构造。因而，模块化叶片的多种叶片构件可基于叶片构件的功能和/或位置而由不同的材料构成。

因而，本领域不断寻求制造风力涡轮转子叶片及其构件的方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而了解。

在一个方面，本公开涉及一种用于制造风力涡轮的转子叶片的方法。方法包括形成具有第一表面和相对的第二表面的转子叶片结构，第一表面和第二表面基本上平坦。另一步骤包括经由计算机数字控制(CNC)装置来将转子叶片的前缘节段打印到第一表面上，其中，在前缘节段正被沉积时，前缘节段结合到第一表面。此外，方法包括使具有附接到转子叶片结构的前缘节段的转子叶片结构旋转，例如直到相对的第二表面面向上。因而，方法还包括经由CNC装置来将转子叶片的后缘节段打印到第二表面上，其中，在前缘节段正被沉积时，前缘节段结合到第一表面。另外，方法包括使一个或多个纤维增强的外蒙皮固定到打印的前缘节段和后缘节段以便完成转子叶片。

在一个实施例中，转子叶片结构可包括抗剪腹板或一个或多个翼梁帽中的至少一个。此外，在某些实施例中，形成转子叶片结构的步骤可包括由一个或多个夹层面板形成抗剪腹板，夹层面板具有由一个或多个纤维增强的热塑性或热固性蒙皮环绕的芯体材料。另外，形成转子叶片结构的步骤可包括将抗剪腹板的外形机加工、水射流切割或激光射流切割成夹层面板。在特定实施例中，抗剪腹板和一个或多个翼梁帽可包括箱构造。