專利名稱：組裝工具以及制造風(fēng)輪機(jī)葉片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造風(fēng)輪機(jī)葉片的方法，該風(fēng)輪機(jī)葉片包括翼梁和至少一個翼 型部分。此外，本發(fā)明涉及一種用于在組裝翼梁和至少一個翼型部分時使用的工具，以 及用于在制造期間將翼型部分固定到翼梁的夾具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代風(fēng)輪機(jī)包括多個風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，通常是三個葉片，每個葉片如今都具有 高達(dá)15噸的重量和高達(dá)55米的長度。傳統(tǒng)上，葉片包括兩個外殼部分，一個外殼部分限定迎風(fēng)側(cè)外殼部分，另一個 外殼部分限定背風(fēng)側(cè)外殼部分。為了加強(qiáng)這種葉片，可將箱形縱向管狀元件-即翼梁-用 作加強(qiáng)梁。翼梁位于兩個風(fēng)輪機(jī)外殼部分之間的空腔內(nèi)，并且基本延伸貫穿該外殼空 腔，以便增加風(fēng)輪機(jī)葉片的強(qiáng)度和剛度。由于風(fēng)輪機(jī)以及由此風(fēng)輪機(jī)葉片的尺寸在不斷增加，所以必須升級生產(chǎn)設(shè)施和 運(yùn)輸裝置，以便處理所需尺寸的葉片。這也增加了后勤需求并增加了相關(guān)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種改進(jìn)的風(fēng)輪機(jī)葉片制造方法，并且提供一種 用于在組裝風(fēng)輪機(jī)葉片時使用的工具。在第一方面中，本發(fā)明提供了一種制造風(fēng)輪機(jī)葉片的方法，該風(fēng)輪機(jī)葉片包括 翼梁和至少一個翼型部分，其中該翼梁和該翼型部分二者均包括外表面，該外表面形成 該葉片的空氣動力學(xué)有效表面的一部分。所述方法包括如下步驟-提供支撐結(jié)構(gòu)；-將所述翼梁放置在所述支撐結(jié)構(gòu)處；-提供夾具，該夾具適于固定至所述翼梁和所述翼型部分二者的外表面上；-相對于所述翼梁布置所述翼型部分；_將所述夾具固定至所述翼梁和所述翼型部分的外表面；以及-通過包括粘結(jié)的工藝組裝所述至少一個翼型部分和所述翼梁。由本發(fā)明的方法制造的風(fēng)輪機(jī)葉片包括翼梁和至少一個翼型部分。翼梁和至少 一個翼型部分二者均包括形成該風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動力學(xué)有效表面的一部分的外表面。 因而，翼梁并非完全包封在非常大的風(fēng)輪機(jī)葉片外殼部件內(nèi)。因此，根據(jù)該方法，與大 葉片外殼或整個葉片相比，翼梁更容易從制造地點(diǎn)運(yùn)輸?shù)接糜谶M(jìn)行組裝的組裝地點(diǎn)，并 且翼型部分比通常的葉片外殼小。組裝地點(diǎn)可以位于風(fēng)輪機(jī)葉片將被使用的位置附近。通過由不同的部件制造葉片，可以在未組裝狀態(tài)下運(yùn)輸這些部件，由此便于運(yùn) 輸，從而可降低成本。支撐結(jié)構(gòu)和夾具的使用使得翼梁和至少一個翼型部分能夠相對于彼此精確定 位，由此確保最終葉片的設(shè)計性能。
而且，如果一個部件在運(yùn)輸過程中被損壞，可以使用替代部件，而不是必須更 換整個風(fēng)輪機(jī)葉片。翼梁可以形成為管狀元件，并且翼梁可以構(gòu)成風(fēng)輪機(jī)葉片的縱向強(qiáng)度的一部 分，因而構(gòu)成葉片的加強(qiáng)的一部分。應(yīng)理解，管狀元件在本文中是指具有細(xì)長形狀的中 空元件。它的形狀可以是非均勻的。外部幾何形狀可以是矩形、局部圓形、橢圓形或任 何其它形狀。內(nèi)部幾何形狀可以與外部幾何形狀不同，因而限定具有任意形狀的環(huán)形橫 截面的管狀元件。在橫截面中，翼梁可以基本上為矩形，例如具有圓形角部的矩形。橫截面的面 積可以沿著翼梁的長度從根端向末端(尖端)減小，以獲得適配于其末端尺寸相對于根端 尺寸減小的風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁。然而，翼梁的寬度可以局部增加以局部地增加翼梁的強(qiáng) 度和剛性。在一優(yōu)選實(shí)施例中，翼梁因而可以為近似錐形，即翼梁可以具有基本為圓形 的基部，該基部變形為具有圓形角部和朝向彼此逐漸變細(xì)的側(cè)面的近似矩形形狀。舉例來說，翼梁可具有近似45米的長度，近似1.0米的最大寬度，以及近似0.8 米的最大高度。與此相比，翼梁的最小寬度可以為約100毫米。應(yīng)理解，這僅僅是翼梁 的一個示例。其它更小或更大的翼梁可以使用，這取決于將要制造的風(fēng)輪機(jī)葉片。翼梁可以制成為一件，或者可以已經(jīng)由至少兩個翼梁部分組裝而成。用以放置翼梁的支撐結(jié)構(gòu)可以是工作臺、多個支撐架或能夠在風(fēng)輪機(jī)葉片的制 造期間支撐翼梁的類似的支撐結(jié)構(gòu)。為能組裝翼梁和至少一個翼型部分，可相對于翼梁布置該翼型部分，如相對于 翼梁的上部或相對于翼梁的下部將翼型部分布置在翼梁的一側(cè)。將夾具固定至翼梁的外表面和翼型部分的外表面。該夾具可以在將翼梁和翼型 部分相對于彼此布置完之后固定翼梁和翼型部分，或者在將翼梁和翼型部分相對于彼此 布置完之后固定至翼梁和翼型部分中的一個上。在已經(jīng)將夾具固定至翼梁和翼型部分的外表面之后，可以通過使用粘結(jié)劑將這 兩個部件組裝在一起。該方法因而可包括向翼梁和翼型部分中的至少一個施加粘結(jié)劑的 步驟。可以在相對于彼此布置這兩個部件之前向這兩個部件中的至少一個施加粘結(jié)劑。 組裝工藝可以進(jìn)一步包括使用其它手段，例如螺釘、螺栓及螺母組件、卡扣鎖定等。這 些手段可以與粘結(jié)劑的使用一起使用，并且可彼此組合使用。為完成翼梁和翼型部分的組裝，該方法還可包括固化所述粘結(jié)劑的步驟。該粘 結(jié)劑可以利用加熱而固化。由于翼梁可能較長并且與長度相比可以較薄，因此在將翼梁布置在支撐結(jié)構(gòu)上 時翼梁可以略微扭曲或彎曲。為確保在相對于翼梁布置至少一個翼型部分之前翼梁正確 地定位，該方法還可包括相對于支撐結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)(對齊)翼梁的步驟。由于翼梁可能較長，因而優(yōu)選的是能使用不具有與翼梁的全長相當(dāng)?shù)拈L度的支 撐結(jié)構(gòu)。因而，在一個實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)可以包括多個支撐柱。這些支撐柱可以彼此 相鄰地定位，其中相互之間的距離足以承載翼梁。該方法還可包括對準(zhǔn)支撐柱的步驟。該步驟可以有利地在將翼梁放置在支撐柱 上之前進(jìn)行。在一個實(shí)施例中，所述支撐柱的高度可以是可調(diào)節(jié)的。這可以便于不同尺寸的翼梁的定位，這是因?yàn)閷τ诓煌L度的翼梁橫截面面積可能不同。特別是，對于不同尺 寸的翼梁，翼梁的錐度角可不必相同。夾具可以通過不同的手段固定至翼梁和翼型部分的外表面。夾具可以例如通過 磁力、通過利用吸附壓力、通過粘結(jié)、通過螺釘、鉚釘或通過其它手段來固定。舉例來 說，將夾具固定至翼梁和翼型部分的外表面的步驟可以包括在夾具中的細(xì)長區(qū)域與該細(xì) 長區(qū)域的外部的環(huán)境壓力之間提供壓力梯度以提供夾持力的步驟。因而，可以將夾具連 接至吸附裝置，該吸附裝置可以產(chǎn)生負(fù)壓梯度來固定夾具。根據(jù)將要制造的葉片的尺寸和翼型部分的尺寸，夾具的尺寸可以不同。典型的 夾具可以具有在3至10米范圍內(nèi)的長度。為便于固定夾具并便于處理翼梁和翼型部分且因而便于組裝翼梁和翼型部分， 可以在沿著翼型部分的長度的主要部分延伸的區(qū)域中提供壓力梯度。在一個實(shí)施例中， 該區(qū)域沿著翼型部分的基本全長延伸。由于風(fēng)輪機(jī)葉片可以由多個翼型部分制成，因而使用包括多個細(xì)長區(qū)域的夾具 可能是有利的。每個細(xì)長區(qū)域可以與一個翼型部分相對應(yīng)。然而，一個翼型部分可以通 過使用多個細(xì)長區(qū)域來固定。為便于將夾具固定至翼梁和翼型部分的外表面，該方法可包括將細(xì)長區(qū)域分別 分配至與翼梁和翼型部分上的夾持位置相對應(yīng)的位置的步驟。夾持位置可以標(biāo)記在外表 面上，例如通過視覺指示標(biāo)記，例如，表面上的彩色指示或凹陷、突起或其它標(biāo)記或不 同標(biāo)記的組合。為便于制造包括多個翼型部分的風(fēng)輪機(jī)葉片，該方法可包括在固化粘結(jié)劑之前 布置另外的翼型部分的步驟。因而，可以在一個工藝或少數(shù)工藝中固化包括粘結(jié)劑的所 有接頭，從而可以使固化過程最優(yōu)。為便于組裝多于一個的翼型部分和翼梁，該方法可包括將夾具固定至兩個相鄰 的翼型部分的外表面從而可同時處理兩個翼型部分的步驟。在一個實(shí)施例中，夾具可以 固定至甚至更多的翼型部分的外表面。該方法還可以包括通過附加夾具將翼梁的外表面固定至翼型部分的外表面的步 驟。該夾具和附加夾具可以固定至翼梁的相對兩側(cè)的表面。舉例來說，夾具和附加夾具 中的一個可以固定至放置在支撐結(jié)構(gòu)上的翼梁的面向下的表面，而另一個可以固定至翼 梁的面向上的表面。為便于對準(zhǔn)翼梁和翼型部分，翼梁和翼型部分至少之一可以包括葉片對準(zhǔn)標(biāo) 記。另外，該葉片對準(zhǔn)標(biāo)記可以與支撐對準(zhǔn)標(biāo)記組合，從而便于與支撐結(jié)構(gòu)和夾具中的 至少一個的對準(zhǔn)。因而，如果支撐結(jié)構(gòu)和夾具中的至少一個包括與葉片對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng) 的支撐對準(zhǔn)標(biāo)記，則可能是有利的。在一個實(shí)施例中，葉片對準(zhǔn)標(biāo)記包括凹陷，支撐對準(zhǔn)標(biāo)記包括突起。這些突起 被布置成用于與這些凹陷接合。在替代性的實(shí)施例中，葉片對準(zhǔn)標(biāo)記包括突起，而支撐 對準(zhǔn)標(biāo)記包括凹陷。在其它實(shí)施例中也可以使用便于對準(zhǔn)的其它相對應(yīng)的標(biāo)記。在第二方面中，本發(fā)明提供了一種用于在組裝風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁和至少一個翼 型部分時使用的工具，其中所述翼型部分和所述翼梁二者均包括形成該葉片的空氣動力 學(xué)有效表面的一部分的外表面，所述工具包括用于保持所述翼梁的支撐結(jié)構(gòu)、以及適于固定至所述翼梁和所述翼型部分二者的外表面上的夾具。在制造根據(jù)本發(fā)明第一方面的風(fēng)輪機(jī)葉片時可以使用該工具。因而，應(yīng)該理 解，本發(fā)明的第一方面的步驟也可以與本發(fā)明的第二方面的工具結(jié)合應(yīng)用。夾具可以包括細(xì)長主體元件，該細(xì)長主體元件具有其中形成有至少一個細(xì)長夾 持元件的細(xì)長夾持表面，每個夾持元件都便于固定至所述翼型部分和所述翼梁中的一個 的外表面。該細(xì)長夾持元件可具有便于將夾具固定至翼型部分的外表面和翼梁的外表面的 形狀。該細(xì)長夾持元件可構(gòu)成夾持表面的主要部分，以確保大的固定面積。該夾持元件的細(xì)長形狀還可以確保大的固定面積，這是由于大多數(shù)實(shí)施例中的 翼梁和翼型部分都具有細(xì)長形狀。該細(xì)長夾持元件可包括一個或多個單獨(dú)的真空腔。因而，每個夾持元件均可包 括真空夾持結(jié)構(gòu)，該真空夾持結(jié)構(gòu)便于通過利用細(xì)長區(qū)域與該細(xì)長區(qū)域外部的環(huán)境壓力 之間的壓力梯度而固定至所述翼型部分和所述翼梁中一個的外表面。真空在這里應(yīng)理解為真空腔中的任何低壓力與真空腔外部的較高壓力之間的壓 力差。也就是說，真空腔可具有任何壓力值都低于該真空腔外部的壓力值的壓力。為了確保充足的壓力差，該細(xì)長區(qū)域和該環(huán)境可以通過例如軟密封唇或其它密 封裝置而分隔開。在替代性實(shí)施例中，每個夾持元件均可包括適合于與所述翼梁和所述翼型部分 中一個中的相應(yīng)元件發(fā)生磁性相互作用的元件。為能夠發(fā)生磁性相互作用，可以在翼梁 和/或至少一個翼型部分制造期間在該翼梁和/或翼型部分中插入至少一個磁性金屬條， 從而可以與夾持元件中的磁體發(fā)生磁性相互作用。另一可選方案是利用夾具，該夾具結(jié)合有用于在組裝翼梁和至少一個翼型部分 之前通過包括粘結(jié)的工藝將該翼梁和翼型部分機(jī)械固定的裝置。機(jī)械固定的示例可以包 括螺釘、鉚釘?shù)鹊氖褂?。機(jī)械固定可以像磁力和吸附壓力一樣是暫時的，或者也可以是 永久的。在另一可選方案中，磁性相互作用和/或壓力差和/或用于機(jī)械固定的裝置可以 結(jié)合在夾持元件中。當(dāng)布置支撐結(jié)構(gòu)并制備夾具以處理翼梁和至少一個翼型部分時，如果將夾具連 接至支撐結(jié)構(gòu)，則可能是有利的。因而，細(xì)長主體元件可以可移動地連接至支撐結(jié)構(gòu)。 這可以進(jìn)一步方便在相對于翼梁布置好翼型部分后將夾具固定至翼梁和翼型部分的外表由于通過使用粘結(jié)劑組裝翼型部分和翼梁，因此能夠加熱粘結(jié)劑而使其固化可 能是有利的。因而，夾具可以包括便于設(shè)置在翼梁和翼型部分之間的粘結(jié)劑固化的加熱 結(jié)構(gòu)。作為示例，該加熱結(jié)構(gòu)可以包括電加熱線。該支撐結(jié)構(gòu)可以包括工作臺或多個支撐柱。此外，該支撐結(jié)構(gòu)可以包括具有用 于承載所述翼梁的座的上部部分和鉸接結(jié)構(gòu)，該鉸接結(jié)構(gòu)便于所述上部部分相對于所述 支撐結(jié)構(gòu)的下部部分傾斜，以使由所述支撐結(jié)構(gòu)支撐的翼梁能夠重新定向。在已經(jīng)將翼梁放置在支撐結(jié)構(gòu)上之后，該翼梁的形成葉片的背風(fēng)側(cè)部分的部分 例如可以面向上，而形成迎風(fēng)側(cè)部分的部分可以面向下。因而，翼梁的面向葉片后緣的一側(cè)可以面向右，而翼梁的面向前緣的一側(cè)可以面向左，或反之。如果能夠使支撐結(jié)構(gòu)的承載翼梁的上部部分傾斜并因而使翼梁重新定向，則可 以向上轉(zhuǎn)動翼梁的面向前緣的部分，隨后例如通過起吊裝置(吊運(yùn)裝置，起重機(jī))使形成 前緣或形成部分前緣的翼型部分朝向翼梁下降，以相對于翼梁布置該翼型部分，以將夾 具固定至翼梁和翼型部分的外表面，并且組裝翼型部分和翼梁。最后，翼梁可以向回轉(zhuǎn)動至其初始位置，以將一個或多個翼型部分安裝至翼梁 的外側(cè)。如果支撐結(jié)構(gòu)包括多個支撐柱，這些支撐柱可以包括具有用于承載翼梁的座的 上部部分和鉸接結(jié)構(gòu)，該鉸接結(jié)構(gòu)便于該上部部分相對于支撐結(jié)構(gòu)的下部部分傾斜，以 使得由支撐結(jié)構(gòu)支撐的翼梁能夠重新定向。該支撐柱可以適合于保持翼梁，使得翼梁圍 繞其中心線均勻地轉(zhuǎn)動，由此確保翼梁沿著翼梁長度的均勻的相對旋轉(zhuǎn)位置。作為示 例，通過使用例如由激光提供的外部基準(zhǔn)可便于確保翼梁的相對旋轉(zhuǎn)位置。在其中支撐結(jié)構(gòu)的上部部分不能被重新定向的可選實(shí)施例中，形成前緣和后緣 的翼型部分可以同時安裝。該上支撐結(jié)構(gòu)可以包括便于固定至翼梁的外表面的支撐夾持表面。該支撐夾持 表面可以包括用于通過例如磁力、吸附壓力或粘結(jié)而固定支撐夾持表面的裝置。如果支撐結(jié)構(gòu)包括多個支撐柱，在將翼梁放置在支撐結(jié)構(gòu)上之前對準(zhǔn)這些柱可 能是有利的。該工具可以包括便于對準(zhǔn)支撐柱的對準(zhǔn)工具。在一個實(shí)施例中，該對準(zhǔn)工 具可以包括激光。由于翼型部分可能較大，因此可能會難以處理這些翼型部分并且難以相對于翼 梁布置這些翼型部分。因此，該工具還可包括至少一個支撐臂，該支撐臂與支撐結(jié)構(gòu)相 連并適合于支撐至少一個翼型部分。該工具還可包括附加夾具，該附加夾具可以適合于固定至翼梁的外表面和翼型 部分的外表面。該夾具和該附加夾具可以固定至翼梁的相反兩側(cè)上的表面。在第三方面中，本發(fā)明提供了一種用于將翼型部分固定至翼梁的夾具，該夾具 包括細(xì)長主體元件，該細(xì)長主體元件具有其中形成有至少一個細(xì)長夾持元件的細(xì)長夾持 表面，每個夾持元件便于固定至所述翼型部分和所述翼梁中一個的外表面。在制造根據(jù)本發(fā)明的第一方面的風(fēng)輪機(jī)葉片時可以使用該夾具，并且該夾具可 以形成本發(fā)明的第二方面的工具的一部分。因而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的第一方面的步驟 和本發(fā)明的第二方面的特征也可以與本發(fā)明的第三方面的夾具結(jié)合應(yīng)用。每個夾持元件包括真空夾持結(jié)構(gòu)，該真空夾持結(jié)構(gòu)便于通過利用細(xì)長區(qū)域與該 細(xì)長區(qū)域外部的環(huán)境壓力之間的壓力梯度而固定至所述翼型部分和所述翼梁中的一個的 外表面。為了確保充足的壓力差，該細(xì)長區(qū)域和該環(huán)境壓力可以通過例如軟密封唇或其 它密封裝置而分隔開。所述細(xì)長主體可以可移動地連接至所述夾具的主體，從而便于非同時固定至翼 梁和翼型部分。在一個實(shí)施例中，該夾具的主體可以包括細(xì)長夾持元件，該細(xì)長夾持元 件便于固定至翼梁的外表面，而可移動地連接的細(xì)長主體可便于固定至翼型部分。在已 將該主體夾持元件固定至翼梁之后，該夾持元件可以固定至相對于該翼梁布置的翼型部 分。
該夾具可包括便于翼梁和翼型部分之間的粘結(jié)劑固化的加熱結(jié)構(gòu)。在第四方面中，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)輪機(jī)的葉片，該葉片包括翼梁和至少 一個翼型部分，該葉片通過利用根據(jù)本發(fā)明第二方面的工具制造。此外，可以使用根據(jù) 本發(fā)明的第三方面的夾具。應(yīng)該理解，在制造本發(fā)明的第四方面的風(fēng)輪機(jī)葉片時，可以應(yīng)用本發(fā)明第一方 面的方法的一個或多個步驟。


現(xiàn)在將參照附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1示出通過本發(fā)明的第一方面制造的模塊化風(fēng)輪機(jī)葉片的剖視圖；圖2示出未組裝的模塊化風(fēng)輪機(jī)葉片的實(shí)施例；圖3示出在組裝翼梁和至少一個翼型部分時使用的工具的實(shí)施例；圖4a_4c示出典型的組裝順序；圖5示出支撐結(jié)構(gòu)的平面圖；圖6a和6b示出圖3的工具的細(xì)節(jié)；圖7a和7b示出支撐結(jié)構(gòu)的替代性實(shí)施例；圖8示出用于模塊化風(fēng)輪機(jī)葉片的組裝接頭的不同實(shí)施例；以及圖9示出替代性的組裝接頭。
具體實(shí)施例方式圖1示出模塊化風(fēng)輪機(jī)葉片1的一部分的剖視圖。該葉片1包括翼梁2和四個 翼型部分3a、3b、3c、3d。翼梁2和翼型部分3均包括形成了葉片1的空氣動力學(xué)有效 表面的一部分的外表面。盡管只示出翼梁2的一部分，但是應(yīng)理解，翼梁2基本在葉片1的整個長度上延 伸，并且因而在組裝翼梁2和至少一個翼型部分3之前可以為一個部體。然而，翼梁2 可以是由至少兩個翼梁部分組裝而成的。在圖示的實(shí)施例中，一個翼型部分3a形成葉片1的前緣的一部分，而其它翼型 部分3b、3c、3d則形成葉片1的后緣的一部分。在所示出的葉片1部分的實(shí)施例中，翼型部分3a、3b、3c、3d具有相等的長 度。然而應(yīng)理解，翼型部分3的長度可以不必相等。圖2示出未組裝的風(fēng)輪機(jī)葉片1的實(shí)施例，該風(fēng)輪機(jī)葉片1包括翼梁2和多個翼 型部分3。圖3示出用于在組裝翼梁2和至少一個翼型部分3時使用的工具4的實(shí)施例。該 工具4包括支撐結(jié)構(gòu)5和多個夾具6。夾具6適于固定至翼梁2和翼型部分3的外表面。 適于固定至翼梁2和翼型部分3的面向下的外表面的下夾具6a鉸接至支撐結(jié)構(gòu)5，而適于 固定至翼梁2和翼型部分3的面向上的外表面的上夾具6b鉸接于主體7。支撐結(jié)構(gòu)5包括形成為突起的支撐對準(zhǔn)標(biāo)記8。與此相對應(yīng)的是，翼梁2包括葉 片對準(zhǔn)標(biāo)記9，該葉片對準(zhǔn)標(biāo)記9形成為位于翼梁2的外表面中的小凹陷。對準(zhǔn)標(biāo)記8、 9便于將翼梁2定位在支撐結(jié)構(gòu)5處。
工具4包括連接至支撐結(jié)構(gòu)5的兩個支撐臂10a、10b。支撐臂10a、IOb適于支
撐至少一個翼型部分3。在圖示的實(shí)施例中，支撐臂IOa包括鉸接至該支撐臂IOa的第二支撐臂10c。在 放置翼型部分3a時，第二支撐臂IOc可以處于不起作用的位置，在該位置，第二支撐臂 IOc向下轉(zhuǎn)動(該構(gòu)型未示出)。隨后，第二支撐臂IOc可以轉(zhuǎn)到其中第二支撐臂IOc將 翼型部分3a壓向翼梁的位置(如圖所示)。同樣，支撐臂IOb包括鉸接至該支撐臂IOb的第二支撐臂10d。圖4a_4c示出在通過模塊制造風(fēng)輪機(jī)葉片時典型組裝順序的一些步驟1)將翼梁2放置在支撐結(jié)構(gòu)5處；2)將主體7放置在翼梁2的面向上的一側(cè)；3)使支撐臂IOa相對于支撐結(jié)構(gòu)5轉(zhuǎn)動到適當(dāng)位置；4)相對于翼梁2布置翼型部分3a，并且將下夾具6a和上夾具6b固定至翼型部 分3a的外表面和翼梁2 ；5)向上轉(zhuǎn)動第二支撐臂IOc以在翼型部分3a上實(shí)現(xiàn)朝向翼梁2的壓力；6)使支撐臂IOb相對于支撐結(jié)構(gòu)5轉(zhuǎn)動到適當(dāng)位置；7)相對于翼梁2布置翼型部分3c，并且將下夾具6a固定至翼型部分3c的外表 面和翼梁2 ；8)利用起吊裝置11相對于翼梁2布置翼型部分3b，并且將上夾具6b固定至翼 型部分3b的外表面和翼梁2 ；9)相對于翼型部分3b、3c布置翼型部分3d;以及10)向上轉(zhuǎn)動第二支撐臂IOd以支撐翼型部分3d。在圖5所示的實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)5包括多個支撐柱12。該支撐柱12是從上方 看去的，并帶有夾具6和支撐臂10a、10b。圖6a、6b示出圖3所示工具4的細(xì)節(jié)，圖6b示出圖6a的放大部分。如圖所示，夾具6包括帶有細(xì)長夾持表面13的細(xì)長主體元件。在每個夾持表面 13中，四個細(xì)長夾持元件14均形成為單獨(dú)的真空腔。每個夾持元件14均有利于通過利 用翼型部分3的細(xì)長區(qū)域和/或翼梁2之間的壓力梯度而將夾具6固定至翼型部分3和翼 梁2中至少一個的外表面。為了確保充足的壓力差，通過軟密封唇15分開細(xì)長區(qū)域和周圍壓力。夾具6包括加熱結(jié)構(gòu)16，該加熱結(jié)構(gòu)16便于設(shè)置在翼梁2和翼型部分3之間的 粘結(jié)劑17固化。加熱結(jié)構(gòu)16包括電加熱線18。下夾具6a通過鉸鏈19 (參見圖3)鉸接至支撐結(jié)構(gòu)5，上鉸鏈6b通過鉸鏈20鉸 接至主體7。圖7a、7b示出支撐結(jié)構(gòu)5’的替代性實(shí)施例。該支撐結(jié)構(gòu)5’包括上部部分21 和鉸鏈結(jié)構(gòu)22，該上部部分21帶有用于承載翼梁的座，該鉸鏈結(jié)構(gòu)22便于上部部分21 相對于支撐結(jié)構(gòu)5’的下部部分23傾斜，以使由支撐結(jié)構(gòu)5’支撐的翼梁2能夠重新定 向。當(dāng)已將翼梁2放置到支撐結(jié)構(gòu)5’上時，該翼梁2的形成葉片的背風(fēng)側(cè)部分的部 分可以例如面向上，形成迎風(fēng)側(cè)部分的翼梁部分則可以面向下。因而，翼梁2的面向葉片后緣的一側(cè)可以面向右，而翼梁2的面向前緣的一側(cè)可以面向左。在能夠使支撐結(jié)構(gòu)5’的承載翼梁2的上部部分21傾斜并因而重新定向翼梁2 時，可以使翼梁2的面向前緣的部分向上轉(zhuǎn)動，隨后通過起吊裝置11使形成前緣的翼梁 部分3a朝向翼梁2下降，相對于翼梁2布置該翼型部分3a，將上、下夾具6b、6a固定至 翼梁2的外表面和翼型部分3a，組裝該翼型部分3a和該翼梁2。最后，使翼梁2向后轉(zhuǎn)動至其初始位置，以將一個或多個翼型部分3安裝至翼梁 2的相對側(cè)。圖8示出用于模塊化風(fēng)輪機(jī)葉片的組裝接頭24的不同實(shí)施例。組裝接頭24特 別適用于組裝縱向接頭，即，翼梁2與翼型部分3之間的接頭、以及相鄰翼型部分3之間 的與翼梁2的長度基本平行的接頭。每個接頭24均至少包括在圖8中未示出的粘結(jié)劑。接頭24a僅包括固化粘結(jié)劑。接頭24b包括貫穿翼梁2和翼型部分3的孔25，螺栓、螺釘、鉚釘?shù)葘⒋┻^該孔 25定位。接頭24e包括空腔，柱體26結(jié)合至該空腔，以便于該接頭形成較大的結(jié)合表接頭24d、24e、24f示出卡扣鎖定接頭的三個不同實(shí)施例。圖9示出用于模塊化風(fēng)輪機(jī)葉片的組裝接頭27的不同的替代性實(shí)施例。組裝接 頭27特別適用于組裝橫向接頭，S卩，相鄰翼型部分3之間的、基本垂直于翼梁2的長度 的接頭。接頭27a是位于相鄰兩個翼型部分3之間的接頭。翼型部分3具有錐形端部， 以在通過粘結(jié)劑17將翼型部分3結(jié)合在一起時確保材料重疊。接頭27b、27c、27d均為夾板式接頭，其中兩個相鄰的翼型部分3的兩個端部通 過對接接頭相接。接頭27b包括位于翼型部分3的兩相對側(cè)之間的輕質(zhì)芯28。在將兩個這種翼型 部分3接合在一起時，該輕質(zhì)芯28在接頭處由承載載荷的致密芯29取代。而且，接頭 27b包括粘結(jié)劑17。接頭27c除了該接頭不包括輕質(zhì)芯之外與接頭27b類似。相反，翼型部分的材 料是直通的。接頭27d除了幾何形狀外與接頭27b相同。接頭27e除了幾何形狀外同樣與接 頭27c相同。
權(quán)利要求
1.一種制造風(fēng)輪機(jī)葉片的方法，該風(fēng)輪機(jī)葉片包括翼梁和至少一個翼型部分，其中 該翼梁和該翼型部分均包括外表面，該外表面形成該葉片的空氣動力學(xué)有效表面的一部 分，所述方法包括如下步驟“提供支撐結(jié)構(gòu)；“將所述翼梁放置在所述支撐結(jié)構(gòu)處；-提供夾具，該夾具適于固定至所述翼梁和所述翼型部分的外表面；“相對于所述翼梁布置所述翼型部分；-將所述夾具固定至所述翼梁和所述翼型部分的外表面；以及_通過包括粘結(jié)的工藝組裝所述至少一個翼型部分和所述翼梁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括相對于所述支撐結(jié)構(gòu)對準(zhǔn) 所述翼梁的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將所述夾具固定至所述翼梁和所述 翼型部分的外表面的步驟包括提供所述夾具中的細(xì)長區(qū)域與該細(xì)長區(qū)域外部的環(huán)境壓力 之間壓力梯度以提供夾持力的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述壓力梯度在沿著所述翼型部分的長 度的主要部分延伸的區(qū)域中提供。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述夾具包括多個細(xì)長區(qū) 域，所述方法包括將這些區(qū)域分別分配至與所述翼梁和所述翼型部分上的夾持位置相對 應(yīng)的位置的步驟。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括將粘結(jié)劑施 加至所述翼梁和所述翼型部分中的至少一個上的步驟和將所述粘結(jié)劑固化的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法還包括在將所述粘結(jié)劑固化的步 驟之前布置另一翼型部分的步驟。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括將夾具固定 至兩個相鄰的翼型部分的外表面的步驟。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法還包括通過附加夾 具將所述翼梁的外表面固定至所述翼型部分的外表面的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述夾具和所述附加夾具固定至所述 翼梁的兩相對側(cè)上的表面。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括多個支 撐柱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包括對齊所述支撐柱的步馬聚ο
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述翼梁和所述翼型部分 中的至少一個包括葉片對準(zhǔn)標(biāo)記。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)和所述夾具中的至少一 個包括與所述葉片對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)的支撐對準(zhǔn)標(biāo)記。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述葉片對準(zhǔn)標(biāo)記包括凹陷，所述支 撐對準(zhǔn)標(biāo)記包括突起，其中，所述突起布置成與所述凹陷接合。
16.一種用于在組裝用于風(fēng)輪機(jī)的葉片的翼梁和至少一個翼型部分時使用的工具， 其中所述翼型部分和所述翼梁均包括形成該葉片的空氣動力學(xué)有效表面的一部分的外表 面，所述工具包括用于保持所述翼梁的支撐結(jié)構(gòu)，以及適于固定至所述翼梁和所述翼型 部分的外表面的夾具。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的工具，其特征在于，所述夾具包括細(xì)長主體元件，該細(xì)長 主體元件具有細(xì)長夾持表面，該細(xì)長夾持表面中形成有至少一個細(xì)長夾持元件，每個夾 持元件便于固定至所述翼型部分和所述翼梁之一的外表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的工具，其特征在于，每個夾持元件均包括真空夾持結(jié)構(gòu)， 該真空夾持結(jié)構(gòu)便于通過利用細(xì)長區(qū)域與該細(xì)長區(qū)域外部的環(huán)境壓力之間的壓力梯度而 固定至所述翼型部分和所述翼梁之一的外表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的工具，其特征在于，每個夾持元件均包括適于與所述翼梁 和所述翼型部分之一中的相應(yīng)元件發(fā)生磁性相互作用的元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述細(xì)長主體元件可 移動地連接至所述支撐結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)和所述 夾具中的至少一個包括與所述翼梁和所述翼型部分中至少一個上的葉片對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng) 的支撐對準(zhǔn)標(biāo)記。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至21中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述夾具包括有利于 使設(shè)置在所述翼梁和所述翼型部分之間的粘結(jié)劑固化的加熱結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括上 部部分和鉸接結(jié)構(gòu)，該上部部分具有用于承載所述翼梁的座，該鉸接結(jié)構(gòu)便于所述上部 部分相對于所述支撐結(jié)構(gòu)的下部部分傾斜，以使由所述支撐結(jié)構(gòu)支撐的翼梁能夠重新定 向。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的工具，其特征在于，所述上支撐結(jié)構(gòu)包括便于固定至所述 翼梁的外表面的支撐夾持表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求16至24中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括多 個支撐柱。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的工具，其特征在于，該工具還包括便于所述支撐柱的對齊 的對準(zhǔn)工具。
27.根據(jù)權(quán)利要求16至26中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，該工具還包括至少一 個支撐臂，該支撐臂連接至所述支撐結(jié)構(gòu)并適合于支撐至少一個翼型部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求16至27中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，該工具還包括附加夾 具，該附加夾具適于固定至所述翼梁的外表面和所述翼型部分的外表面。
29.—種用于將翼型部分固定至翼梁的夾具，該夾具包括細(xì)長主體元件，該細(xì)長主體 元件具有細(xì)長夾持表面，該細(xì)長夾持表面中形成有至少一個細(xì)長夾持元件，每個夾持元 件便于固定至所述翼型部分和所述翼梁之一的外表面。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的夾具，其特征在于，每個夾持元件包括真空夾持結(jié)構(gòu)，該 真空夾持結(jié)構(gòu)便于通過利用細(xì)長區(qū)域與該細(xì)長區(qū)域外部的環(huán)境壓力之間的壓力梯度固定 至所述翼型部分和所述翼梁之一的外表面。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的夾具，其特征在于，所述細(xì)長主體可移動地連接至 所述夾具的主體。
32.根據(jù)權(quán)利要求29至31中任一項(xiàng)所述的夾具，其特征在于，還包括便于設(shè)置在所 述翼梁和所述翼型部分之間的粘結(jié)劑的固化的加熱結(jié)構(gòu)。
33.—種用于風(fēng)輪機(jī)的葉片，該葉片包括翼梁和至少一個翼型部分，所述葉片通過利 用根據(jù)權(quán)利要求16至28中任一項(xiàng)所述的工具制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪機(jī)葉片的制造方法，該風(fēng)輪機(jī)葉片包括翼梁和至少一個翼型部分，該翼梁和翼型部分均包括形成該葉片的空氣動力學(xué)有效表面的一部分的外表面。該方法包括如下步驟提供支撐結(jié)構(gòu)；將翼梁放置在該支撐結(jié)構(gòu)上；提供適于固定翼梁和翼型部分的外表面的夾具；相對于翼梁布置翼型部分；將夾具固定至翼梁和翼型部分的外表面；以及通過包括粘結(jié)的工藝組裝翼梁和至少一個翼型部分。
文檔編號B29C65/78GK102016297SQ200980116117
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者M·漢考克 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司