在平脊板附近具有外部粘合凸緣的風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括:
[0002]-風(fēng)力渦輪機(jī)塔架；
[0003]-機(jī)艙，其設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架上；
[0004]-轉(zhuǎn)子輪轂，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至機(jī)艙；
[0005]-—片或多片風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有尖端以及葉根，其中該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片進(jìn)一步包括通過(guò)前緣和后緣彼此連接的壓力側(cè)和吸力側(cè)，其中該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括具有內(nèi)表面和外表面的第一殼體部件，以及具有內(nèi)表面和外表面的第二殼體部件，其中該第一殼體部件包括具有第一粘合表面的第一凸緣，并且該第二殼體部件包括朝向該第一粘合表面的第二粘合表面，其中當(dāng)該兩個(gè)部件置于彼此之上時(shí)，該兩個(gè)粘合表面設(shè)置為利用膠合物粘合在一起。
【背景技術(shù)】
[0006]近年來(lái)，風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸和功率隨著其效率增大。同時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的尺寸和長(zhǎng)度增大，并且改變了空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有翼型橫截面剖面，其中翼型橫截面剖面的尺寸為朝向風(fēng)力渦輪機(jī)葉片尖端遞減。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片另一端設(shè)置為連接至風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪轂，其中這一端通常具有圓形橫截面剖面并具有加固結(jié)構(gòu)。
[0007]風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括具有兩個(gè)外殼部件的夾層結(jié)構(gòu)，這兩個(gè)外殼部件沿兩道粘結(jié)膠層粘合在一起，這兩道粘結(jié)膠層通常位于前緣和后緣。英國(guó)專(zhuān)利GB 2481842 A公開(kāi)了這樣一種結(jié)構(gòu)。兩個(gè)外殼部件的結(jié)構(gòu)通常利用若干抗剪切腹板、箱形梁式的支撐元件或其他支撐元件來(lái)加固，這兩個(gè)外殼部件可粘合至該支撐元件?？辜羟懈拱蹇芍糜谡现镣鈿げ考囊砹好鄙?。支撐元件可沿風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的橫截面剖面和/或沿其長(zhǎng)度布置。這兩個(gè)外殼部件通常在兩個(gè)單獨(dú)的模具中形成，然后支撐元件置于其中一個(gè)模具中。然后，另一模具置于該模具之上，此后利用粘合劑將兩個(gè)外殼部件粘合在一起。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，粘結(jié)膠層構(gòu)成了結(jié)構(gòu)中的弱點(diǎn)，由于動(dòng)態(tài)載荷，例如扭轉(zhuǎn)以及翼面向/沿邊緣的彎曲，這些弱點(diǎn)會(huì)破裂或折斷。這會(huì)造成兩個(gè)外殼部件在運(yùn)行期間分開(kāi)甚至折斷。
[0008]如GB 2481842 A所公開(kāi)的，可以在將兩個(gè)外殼部件夾層到一起之前，通過(guò)在粘結(jié)膠層中設(shè)置溫度傳感器來(lái)解決層離問(wèn)題。傳感器可以是光導(dǎo)纖維，沿粘結(jié)膠層的全長(zhǎng)延伸，并用于控制固化工藝并檢測(cè)粘結(jié)膠層中的任何脫膠。兩個(gè)外殼部件在后緣相對(duì)于彼此構(gòu)成銳角，由此在邊緣處形成窄粘結(jié)區(qū)，其中膠合物涂覆于該粘結(jié)區(qū)。盡管固化工藝能夠利用溫度傳感器來(lái)改進(jìn)，粘結(jié)區(qū)域的外殼部件結(jié)構(gòu)卻維持原狀。這意味著粘結(jié)膠層仍然構(gòu)成弱點(diǎn)，這些弱點(diǎn)在運(yùn)行期間很可能破裂或折斷。
[0009]后緣可設(shè)置為形成虛擬后緣的平脊，而不是設(shè)置為鋒利的后緣，其中粘結(jié)膠層位于平脊。通常各個(gè)外殼部件包括平脊板的一半，其中這兩半部分利用連接在各自上并向內(nèi)朝著支撐元件延伸的粘合凸緣粘合在一起。這種結(jié)構(gòu)使得風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與現(xiàn)行的具有相同弦的后緣風(fēng)力渦輪機(jī)葉片相比，橫截面剖面更厚，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加并且升力性能更高。然而，粘結(jié)膠層仍然構(gòu)成結(jié)構(gòu)中的弱點(diǎn)，這些弱點(diǎn)會(huì)由于動(dòng)態(tài)載荷而破裂或折斷。這特別會(huì)發(fā)生在后緣從截頭外形變化為薄的向外延伸外形的過(guò)渡區(qū)域，因?yàn)檎澈媳砻娓淖儥M截面內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)。在該過(guò)渡區(qū)域中，向內(nèi)延伸的粘合凸緣必須朝外，以確保平滑過(guò)渡至外殼部件內(nèi)表面上的粘合表面。
[0010]歐洲專(zhuān)利EP 2341241 Al公開(kāi)了具有設(shè)置于后緣的平脊的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。形成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的兩個(gè)外殼部件其中之一包括L型凸緣，該L型凸緣從吸力側(cè)/壓力側(cè)內(nèi)表面向外延伸至另一外殼。L型凸緣的自由端向內(nèi)朝著剖面內(nèi)的支撐元件延伸，其中另一外殼的相應(yīng)內(nèi)表面利用粘合劑粘合至自由端。在另一實(shí)施例中，下面的外殼包括粘合凸緣，該粘合凸緣從內(nèi)表面向外延伸并朝向支撐元件向內(nèi)傾斜。上面的外殼包括平脊板，該平脊板向外伸出并背離內(nèi)表面，其中平脊板的內(nèi)表面粘合至下面外殼的粘合凸緣。這些實(shí)施例描述了沿內(nèi)表面向內(nèi)延伸的粘合凸緣；這意味著該粘合凸緣不能以與外殼的制造工序相同的工序來(lái)形成，因?yàn)樵撜澈贤咕壊荒芘c外殼一起從模具中取出。為了成型粘合凸緣，需要額外的生產(chǎn)步驟為外殼添置凸緣。由于向內(nèi)延伸的凸緣在組裝工序期間依賴(lài)其自身強(qiáng)度，所以不能非常有效地控制粘合工序。這意味著，粘合凸緣有更大的風(fēng)險(xiǎn)在加工期間彎曲或屈服，這即意味著當(dāng)兩個(gè)外殼被擠壓在一起時(shí)，只能向粘合表面施加較小的壓力。
[0011]國(guó)際公布專(zhuān)利WO 2012/019610 Al也公開(kāi)了朝著葉片支撐元件向內(nèi)延伸的粘合凸緣。該粘合凸緣位于分開(kāi)的平脊剖面上，該平脊剖面以額外的生產(chǎn)步驟粘合至兩個(gè)外殼部件的后緣。在組裝工序期間，必須使用定位裝置以保持該剖面在其位置上。該定位裝置使用夾鉗或真空器將平脊剖面固定到位。這增加了總的制造工序并增加了復(fù)雜程度和生產(chǎn)成本。向內(nèi)延伸的凸緣依賴(lài)其自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以確保與外殼部件緊密接觸，這意味著在組裝期間它們很可能屈服或彎曲，由此增加了脫膠的風(fēng)險(xiǎn)。
[0012]發(fā)明目的
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種具有粘結(jié)膠層結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該粘結(jié)膠層結(jié)構(gòu)對(duì)在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片所產(chǎn)生的載荷和應(yīng)力敏感度較低。
[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種具有粘結(jié)膠層結(jié)構(gòu)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該粘結(jié)膠層結(jié)構(gòu)能夠快速簡(jiǎn)單地進(jìn)行檢查。
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中粘合凸緣可以以與形成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的兩個(gè)外殼部件相同的生產(chǎn)步驟來(lái)制造。
[0016]本發(fā)明的目的在于為形成風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的兩個(gè)外殼部件，提供一種更簡(jiǎn)易的組裝工序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的可以通過(guò)這樣一種具有風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特別之處在于:
[0018]-第一凸緣設(shè)置在第一外殼部件的后緣并向外伸出，背離第一外殼部件的外表面，以及
[0019]-第二凸緣設(shè)置在第二外殼部件的后緣并向外伸出，背離第二外殼部件的外表面，其中該兩個(gè)凸緣形成大致平行的粘合表面。
[0020]這種結(jié)構(gòu)允許由第一粘合表面和第二粘合表面確定的粘結(jié)膠層能夠從由兩個(gè)外殼部件確定的內(nèi)部區(qū)域向外移動(dòng)，使得能夠更有效控制粘合工序并由此提供更簡(jiǎn)易的兩個(gè)外殼組裝工序，這即可以減少總體生產(chǎn)成本。由于可以從風(fēng)力渦輪機(jī)葉片外部憑目測(cè)或通過(guò)使用測(cè)量或檢查裝置來(lái)執(zhí)行檢查，這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了粘結(jié)膠層的更快捷簡(jiǎn)單的檢查。通過(guò)將凸緣設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片外表面，在組裝工序期間，該兩個(gè)凸緣可以由外殼部件的模具來(lái)支撐，而不是依靠其自身的強(qiáng)度。由于可以例如利用兩個(gè)模具，向粘合表面施加更大的壓力，這使得兩個(gè)外殼部件能夠更有效地?cái)D壓到一起。這提供了一種更好更有效的排除粘結(jié)膠層內(nèi)的空氣的方式。在粘合工序之后，任何多余的材料或膠合物可以磨掉。兩個(gè)凸緣形成副翼，例如古奈擾流板，這會(huì)提尚空氣動(dòng)力性能，即提尚風(fēng)力禍輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力升力。這種結(jié)構(gòu)允許兩個(gè)凸緣可沿風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的全長(zhǎng)具有相同的形狀和結(jié)構(gòu)。
[0021]兩個(gè)凸緣可形成兩個(gè)大致平行的粘合表面，該粘合表面從后緣以朝向壓力側(cè)或吸力側(cè)的方向向外延伸。這提供了一種充分大的表面區(qū)域，用于讓膠合物或粘合劑粘合至其上；因此增加了粘結(jié)膠層的強(qiáng)度并由此降低了脫膠的風(fēng)險(xiǎn)。這種凸緣具有平坦的形狀或成型為大致遵循壓力側(cè)或吸力側(cè)的弧線(xiàn)。
[0022]根據(jù)一實(shí)施例，第一外殼部件包括連接至第一凸緣和第一外殼部件的平脊板。
[0023]這允許平脊板具有平坦的或彎曲的外表面，該外表面使風(fēng)力渦輪機(jī)葉片后緣圓滑，這使得平脊板起到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片橫截面剖面的平脊或截頭后緣的作用。平脊板從葉根處或附近的第一點(diǎn)伸向位于距尖端一定距離的第二點(diǎn)。粘結(jié)膠層以及兩個(gè)凸緣可位于壓力側(cè)，至少沿平脊板延伸。凸緣可至少?gòu)牡谝稽c(diǎn)伸向第二點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)使得橫截面剖面的厚度以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加。當(dāng)保持相同的升力性能時(shí)，這也使得弦變小。
[0024]根據(jù)一特定實(shí)施例，平脊板設(shè)置為具有向內(nèi)朝著前緣徑向彎曲外表面的凸緣。
[0025]這允許平脊板外表面與第一外殼部件外表面之間的連接形成具有彎曲或圓形外形的外伸邊緣?；蛘哌吘壙梢孕纬奢喞置鞯拇笾落h利邊緣。隨著平脊板的高度向尖端遞減，邊緣的形狀從平滑邊緣向兩個(gè)表面之間的連續(xù)過(guò)渡區(qū)變化。平脊板外表面與第一凸緣外表面之間的連接可形成為平滑邊緣或兩個(gè)凸緣之間的連續(xù)過(guò)渡區(qū)。沿平脊板長(zhǎng)度的半徑或曲率半徑可以是恒定的或者向葉根遞減/遞增。平脊板可在葉根附近遵循葉根的弧線(xiàn)。這允許更容易地從模具中取出外殼，并提供更簡(jiǎn)單的形成外殼部件的層壓板的鋪疊成型。如果風(fēng)力渦輪機(jī)扭向葉根，平脊板則隨著風(fēng)力渦輪機(jī)葉片扭曲。
[0026]根據(jù)另一特定實(shí)施例，平脊板設(shè)置為具有背離前緣向外徑向彎曲外表面的凸緣。
[0027]這允許平脊板外表面與第一外殼部件外表面之間的連接形成具有圓形或平滑外形的外伸邊緣，這即在邊緣處提供一種更層流式的氣流。這還允許更容易地從模具中