專利名稱：用于引入風力渦輪機葉片根部中的抗橢圓化工具和減小風力渦輪機葉片根部的橢圓化的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于引入風力渦輪機葉片根部中的抗橢圓化工具。本發(fā)明還涉及一種包括該工具的風力渦輪機葉片和風力渦輪機。此外，本發(fā)明涉及一種減小風力渦輪機葉片根部的橢圓化的方法。
背景技術：
風力渦輪機中的葉片典型地在葉片根部部分處直接地或通過延伸器附裝到轉子轂。典型地，葉片由復合材料制成:增強纖維可以借助樹脂彼此粘合，并且隨后被固化以結成一體。不同種類的纖維(例如，玻璃纖維，碳纖維，它們的組合)和樹脂(例如，環(huán)氧樹月旨)可以以不同的形式(例如，預浸材料，纖維板)使用。這些復合材料可以不具有結構完整性來提供例如可以直接插入有螺栓的安全固定機構。因此，已知風力渦輪機葉片包括金屬插入件或襯套，所述金屬插入件或襯套沿著與葉片的縱向軸線平行的方向嵌入葉片根部中。雙頭螺柱、螺栓或桿可以與這些襯套結合使用以實現(xiàn)轂或延伸器與葉片之間的安全連接。從而，重要的是葉片根部部分包括圓形安裝面，所述圓形安裝面匹配轂的或延伸器的安裝面。風力渦輪機的葉片的制造過程一般而言可以包括第一步驟和第二步驟，所述第一步驟是模制和固化兩個獨立的、由復合材料制成的縱向葉片半部分，所述第二步驟是將這兩個葉片半部分連結在一起并且從模具去除最終葉片?；蛘?，完成的葉片可以在單個模制步驟中制造。為了加速制造處理，現(xiàn)今的慣常做法是將兩個葉片半部分連結在一起并且將兩個葉片半部分較快速地從模具去除。在這些情況下，樹脂會不完全被固化，并且葉片會仍然是較軟的。此外，眾所周知，復合材料在固化時收縮。這兩個原因會導致葉片的葉片根部部分變形，所述變形會導致轂與葉片根部之間不相容或導致葉片安裝處理棘手。此外，一旦葉片已經制造，則葉片會在風力渦輪機最終安裝之前保持儲存。典型地，所述儲存可以從一個月持續(xù)到一年。雖然復合材料減小了葉片的重量，但是重要的是考慮到以下事實，即，由復合物制成的完成的葉片仍然具有相當大的重量。因此，由上述儲存時間引起的問題是葉片根部部分會由于整個葉片的重量而在儲存位置中變形。重力作用在葉片根部部分上，從而導致圓形葉片根部安裝面橢圓化。實際上，葉片的葉片根部部分的變形至少會使葉片安裝處理復雜，并且也會在轂處導致更加易損壞的附裝。葉片的附裝孔會與轂或延伸器的附裝孔不完全對準，并且用于將葉片連接到轂的雙頭螺柱或螺栓會在它們的孔中不完全對中。因而，在操作中，雙頭螺柱或螺栓會經受橫向載荷，可能縮短它們的壽命和葉片的壽命
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是至少部分地克服上述缺點中的某些缺點。在第一方面中，提供一種用于引入風力渦輪機葉片根部中的抗橢圓化工具。抗橢圓化工具包括兩個或更多個剛性本體，所述兩個或更多個剛性本體在它們之間有距離的情況下沿著它們的側邊緣彼此連接。剛性本體一起形成基本圓筒形本體，其中，剛性本體之間的距離是可調節(jié)的。根據該方面，剛性本體一起形成基本圓筒形本體的事實與在剛性本體之間具有可調節(jié)的距離的事實結合，則允許工具的直徑改變。這樣，工具可以被容易地引入到例如風力渦輪機葉片根部中，并且剛性本體可以隨后抵靠葉片根部的內壁布置。這種剛性工具可以在葉片根部的內壁上施加某一壓力，所述壓力為葉片根部提供額外的剛度。所述由剛性工具施加在葉片根部的內壁上的壓力可以是減小葉片根部的變形所需要的最小壓力，以便使葉片根部的基本圓形尺寸落入可接受的公差內。這樣，葉片(或葉片半部分)可以在固化處理完全完成之前從模具去除，并且剛性工具將抵抗變形力起作用，因而減小葉片根部的橢圓化。因而，葉片的制造處理可以以基本劃算的解決方案加速。此外，可以幫助提高葉片的壽命。由于可以較好地維持葉片根部的圓形形狀及其安裝面，因而葉片的安裝孔可以與轂或延伸器的安裝孔較好地對準，并且用于將葉片連接到轂的雙頭螺柱可以在這些孔中被較好地對中。在某些實施方案中，抗橢圓化工具可以在葉片安裝在風力渦輪機上之前被去除。在其它實施方案中，該工具可以永久地安裝在葉片中。在某些實施例中，剛性本體的側邊緣可以與由剛性本體所形成的圓筒的中心軸線基本平行地延伸。在某些實施例中，一個或多個剛性本體可以包括曲面壁，所述曲面壁包括一個或多個減重孔。這樣，可以基本減小由抗橢圓化工具添加到例如風力渦輪機葉片根部的額外重量。特別地，在其中抗橢圓化工具永久地安裝在葉片根部中的實施方案中，工具的重量減小會是重要的。在某些情況下，剛性本體可以通過一個或多個液壓缸彼此連接，液壓缸會可控制成調節(jié)剛性本體之間的距離。在其它情況下，剛性本體可以通過一個或多個螺絲扣彼此連接，螺絲扣會可調節(jié)成調節(jié)剛性本體之間的距離。在其它實施例中，可以預見到其它用于連接本體和調節(jié)本體之間的距離的裝置。在某些實施例中，剛性本體的外表面可以包括可變形材料的層，其用于緩沖風力渦輪機葉片根部的內壁的粗糙度或不完善度。這種可變形材料可以例如由彈性材料制成，所述彈性材料例如是橡膠。或者，可以使用泡沫。在第二方面中，提供一種風力渦輪機葉片。風力渦輪機葉片可以包括葉片根部部分，其用于聯(lián)接到風力渦輪機的轂或延伸器，并且葉片根部部分可以包括基本如上所述的抗橢圓化工具，其中，抗橢圓化工具可以調節(jié)成使得剛性本體將壓力施加在葉片根部內壁上，以便使剛性工具可以限定圓形形狀，所述圓形形狀期望為葉片根部內徑。當葉片根部安裝面安裝到例如變槳軸承以用于附裝到風力渦輪機轉子轂時，這保證葉片根部安裝面的圓形幾何形狀。此外，風力渦輪機葉片是劃算的并且是易于使用的。在某些實施例中，葉片可以由兩個縱向葉片半部分制造。葉片半部分可以連結在一起，以便當制造時，兩個葉片半部分之間的接頭可以處于第一平面中，并且抗橢圓化工具可以布置成使得剛性本體的側邊緣不與所述第一平面一致。已經發(fā)現(xiàn)，在兩個葉片半部分之間的接頭處，可以具有大量收縮。使用該解決方案，通過確保在該區(qū)域中存在有剛性本體的至少一部分，可以減小兩個葉片半部分之間的接頭處的收縮或變形。在優(yōu)選的實施例中，葉片可以包括抗橢圓化工具，所述抗橢圓化工具包括兩個半圓筒形剛性本體。在這些情況下，兩個葉片半部分之間的接頭可以處于第一平面中，并且抗橢圓化工具可以布置成使得兩個基本半圓筒形本體的側邊緣可以布置在與兩個葉片半部分之間的接頭的平面基本垂直的平面中。在另一方面中，提供一種包括基本如上所述的葉片的風力渦輪機。又一方面涉及一種減小風力渦輪機葉片的葉片根部的橢圓化的方法，所述葉片由連結在一起的兩個縱向葉片半部分制造。在某些實施例中，該方法可以包括以下步驟，即，將基本如上所述的抗橢圓化工具引入葉片根部中，并且調節(jié)抗橢圓化工具的剛性本體之間的距離,從而抵靠葉片根部內壁定位剛性本體。在某些情況下，可以基本直接在將兩個葉片半部分連結在一起之后執(zhí)行將抗橢圓化工具引入葉片根部中的步驟。在其它情況下，可以基本直接在將兩個葉片半部分連結一起之前執(zhí)行上述步驟。為了減小不期望的變形，優(yōu)選地在發(fā)生變形之前引入抗橢圓化工具。然而，在一些實施方案中，剛性本體之間的距離可以被“過調節(jié)”，以便使剛性本體在葉片內壁上施加壓力，所述壓力可以消除不期望的變形。在某些實施方案中，抗橢圓化工具的形狀可以設定成允許葉片根部有少量的變形。又一個方面涉及以上基本作為風力渦輪機葉片根部的抗橢圓化工具說明的工具的用途。本發(fā)明的實施例的其它目的、優(yōu)點和特征將在本領域的技術人員審閱說明時變得明顯，或可以通過實踐本發(fā)明而被認識。


本發(fā)明的特定實施例將在下文中參照附圖以非限制性示例的方式說明，其中:圖1示出根據第一實施例的抗橢圓化工具的透視圖；圖2a和2b示出引入風力渦輪機葉片根部中的、圖1的抗橢圓化工具的一系列兩種狀態(tài)的側視圖；和圖3a和3b示出引入風力渦輪機葉片根部中的、根據第二實施例的抗橢圓化工具的一系列兩種狀態(tài)的側視圖。
具體實施例方式圖1示出根據第一實施例的抗橢圓化工具的透視圖?？箼E圓化工具I可以包括兩個基本半圓筒形剛性本體11。剛性本體11可以借助四個螺絲扣12通過剛性本體的側邊緣111彼此連接，在剛性本體之間留有兩個空隙13。剛性本體11可以一起形成基本圓筒形本體，并且剛性本體的側邊緣111可以與圓筒的中心軸線平行地延伸。應當注意到，在其它的實施方案中，工具可以包括多于兩個的剛性本體。在這些情況下，剛性本體可以在它們的側邊緣之間留有多于兩個的空隙的情況下一起形成基本圓筒形本體。在其它實施方案中，這樣的空隙可以用可變形材料填充。在又一些實施例中，當然可以使用不同數量的螺絲扣。應注意到，通過調節(jié)剛性本體的側邊緣之間的距離，可以修改工具的形狀。在工具引入葉片中之前，工具的橫截面形狀可以是更加橢圓形的。在調節(jié)距離之后，工具可以是更加圓筒形的。圖2a和2b示出引入風力渦輪機葉片根部中的、圖1的抗橢圓化工具的一系列兩種狀態(tài)的側視圖。根據該實施例，兩個葉片根部半部分2可以處于它們的相應模具3中。葉片半部分的固化處理可以已經完全完成或可以未完全完成。根據圖2a和2b，兩個葉片根部半部分2可以連結在一起，并且它們之間的接頭21可以處于基本水平的平面中。兩個半圓筒形剛性本體11可以在它們的側邊緣111處經由四個螺絲扣12 (四個螺絲扣中的僅兩個可見)彼此連接，在它們的側邊緣111之間留有兩個空隙13。抗橢圓化工具可以布置在葉片根部中，以便使剛性本體側邊緣111之間的空隙13不與兩個葉片根部半部分2之間的接頭21 —致。在該示例中，因而，空隙13可以布置在基本豎直的平面中。這樣，至少在接頭21處，剛性本體11的外表面將與葉片根部部分的內壁接觸，從而至少部分地減小不期望的變形。圖2a示出其中剛剛已經引入葉片根部中的抗橢圓化工具的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，剛性本體的外表面可能還沒有與葉片根部的內壁完全接觸(參見箭頭22)。圖2b示出其中已經調節(jié)好抗橢圓化工具的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，螺絲扣12已經調節(jié)成使得現(xiàn)在兩個剛性本體側邊緣之間留有較寬的空隙13’。在該情況下，術語“調節(jié)”意味著，已經擰出布置在每個螺絲扣12的兩個端部處的螺桿，以便使由此產生的空隙13’大于原始的空隙13。如圖2a和2b中所示，由于抗橢圓化工具的直徑略小于葉片根部的內徑，抗橢圓化工具從而可以容易地弓I入風力渦輪機葉片根部中，在調節(jié)螺絲扣12之后，剛性本體11可以與葉片根部的內壁完全接觸。圖3a和3b的示例與圖2a和2b的示例的不同之處僅在于以下事實，即，螺絲扣已經用液壓缸和活塞14代替。液壓缸14可以被控制成以與以上參照圖2a和2b所述的方式相同的方式調節(jié)剛性本體側邊緣之間的空隙或距離。應當注意到，在其它實施方案中，其它連接裝置可以用于將剛性本體彼此連接，只要如以上參照圖2a和2b所述連接裝置可以調節(jié)剛性本體之間的距離即可。在所有實施例中，剛性本體可以由例如鋼或復合材料制成。剛性本體可以具有較薄的壁并且具有例如5mm至IOmm的厚度。這樣，風力渦輪機葉片入口可以自由進行維修操作，所述維修操作可以緊在制造處理之后或緊在風力渦輪機葉片已經安裝在風力渦輪機中之后執(zhí)行。此外，該工具可以具有較輕的重量。這在其中一旦葉片附裝到轉子轂上抗橢圓化工具就留在葉片根部中的情況下尤其有利?；救缟纤龅目箼E圓化工具的長度可以取決于風力渦輪機葉片的尺寸，尤其取決于葉片根部部分的長度，并且可以例如是50cm。在某些實施例中，一個或多個剛性本體可以包括曲面壁，所述曲面壁具有一個或多個減重孔，以便進一步減小工具的重量。如上所述，在某些實施例中，可變形材料(例如，彈性材料或粘彈性材料)的層可以布置在剛性本體的外表面上。這種可變形材料可以例如是任何天然的或合成的泡沫橡膠。
雖然已經在本文中僅公開了本發(fā)明的多個特定實施例和示例，但是本領域的技術人員將應理解，本發(fā)明能夠有其它可替代的實施例和/或用法及其明顯的修改方案和等同方案。此外，本發(fā)明覆蓋所述的特定實施例的所有可能的組合。因而，本發(fā)明的范圍應當不受特定實施例的限制，而是應當僅通過以下權利要求的公正閱讀確定。
權利要求
1.用于引入到風力渦輪機葉片根部中的抗橢圓化工具，所述抗橢圓化工具包括兩個或更多個剛性本體，所述兩個或更多個剛性本體在所述剛性本體之間有距離的情況下沿著所述剛性本體的側邊緣彼此連接，并且所述兩個或更多個剛性本體一起形成基本圓筒形本體，其特征在于，所述剛性本體之間的所述距離是能調節(jié)的。
2.根據權利要求1所述的抗橢圓化工具，其特征在于，所述圓筒形本體具有中心軸線，并且所述剛性本體的側邊緣與所述中心軸線基本平行地延伸。
3.根據權利要求1或2所述的抗橢圓化工具，其特征在于，所述剛性本體是兩個半圓筒形剛性本體。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的抗橢圓化工具，其特征在于，一個或多個剛性本體包括曲面壁，所述曲面壁包括一個或多個減重孔。
5.根據權利要 求1至4中任一項所述的抗橢圓化工具，其特征在于，所述剛性本體通過一個或多個液壓缸彼此連接，所述液壓缸能控制成調節(jié)所述距離。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的抗橢圓化工具，其特征在于，所述剛性本體通過一個或多個螺絲扣彼此連接，所述螺絲扣能調節(jié)成調節(jié)所述距離。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的抗橢圓化工具，其特征在于，所述剛性本體由鋼或復合材料制成。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的抗橢圓化工具，其特征在于，所述剛性本體中的一個或多個的外表面包括能變形材料的層，用于緩沖風力渦輪機葉片根部的內壁的粗糙度。
9.風力渦輪機葉片，所述風力渦輪機葉片包括葉片根部部分，所述葉片根部部分用于聯(lián)接到所述風力渦輪機的轂或延伸器，所述葉片根部部分包括根據權利要求1至8中任一項所述的抗橢圓化工具，其特征在于，所述工具調節(jié)成使得所述剛性本體施加抵靠在所述葉片根部內壁上的壓力。
10.根據權利要求9所述的風力渦輪機葉片，所述葉片由兩個縱向葉片半部分制造，其特征在于，所述葉片半部分連結在一起，以便當制造時，所述兩個葉片半部分之間的接頭處于第一平面中，并且所述抗橢圓化工具布置成使得所述剛性本體的側邊緣不與所述第一平面一致。
11.用于風力渦輪機的風力渦輪機葉片，所述風力渦輪機葉片包括葉片根部部分，所述葉片根部部分用于聯(lián)接到所述風力渦輪機的轂或延伸器，所述葉片根部部分包括根據權利要求3所述的抗橢圓化工具并且所述葉片由兩個縱向葉片半部分制造，其特征在于，所述葉片半部分連結在一起，以便當制造時，所述兩個葉片半部分之間的接頭處于第一平面中，并且所述抗橢圓化工具布置成使得所述兩個基本半圓筒形本體的側邊緣布置在與所述兩個葉片半部分之間的接頭的平面基本垂直的平面中。
12.風力渦輪機，其包括根據權利要求9至11中任一項所述的葉片。
13.減小風力渦輪機葉片的葉片根部的橢圓化的方法，所述葉片由連結在一起的兩個縱向葉片半部分制造，所述方法包括以下步驟:將根據權利要求1至8中任一項所述的抗橢圓化工具引入所述葉片根部中；和調節(jié)所述抗橢圓化工具的剛性本體之間的距離，從而抵靠葉片根部內壁定位所述剛性本體。
14.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，基本緊在將所述兩個葉片半部分連結在一起之后，執(zhí)行所述將抗橢圓化工具引入葉片根部中的步驟。
15.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，基本緊在將所述兩個葉片半部分連結在一起之前，執(zhí)行所述將抗橢圓化工具引入葉片根部中的步驟。
16.根據權利要求13至15中任一項所述的方法，其特征在于，所述抗橢圓化工具布置成使得所述剛性本體的側邊緣布置在不與所述兩個葉片半部分之間的接頭的平面一致的平面中。
17.工具作為用于風力渦輪機葉片根部的抗橢圓化工具的用途，所述工具包括兩個或更多個剛性本體，所述兩個或更多個剛性本體在所述剛性本體之間有距離的情況下沿著所述剛性本體的側邊緣彼此連接，并且所述兩個或更多個剛性本體一起形成基本圓筒形本體，其特征在于，所述剛性本體之 間的所述距離是能調節(jié)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于引入風力渦輪機葉片根部中的抗橢圓化工具和減小風力渦輪機葉片根部的橢圓化的方法。該抗橢圓化工具包括兩個或更多個剛性本體，所述兩個或更多個剛性本體在它們之間有距離的情況下沿著它們的側邊緣彼此連接，并且所述兩個或更多個剛性本體一起形成基本圓筒形本體，其中，剛性本體之間的距離是可調節(jié)的。本發(fā)明還涉及減小風力渦輪機葉片根部的橢圓化的方法，并且本發(fā)明還涉及包括兩個或更多個剛性本體的、作為抗橢圓化工具的工具的用途。
文檔編號B29C37/00GK103203821SQ201310016709
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權日2012年1月17日
發(fā)明者G·P·朱弗雷 申請人:阿爾斯通風力有限個人公司