安裝環(huán)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明描述了安裝環(huán)裝置和制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片在其大部分長度上包括機(jī)翼形狀，并且通常具有用于連接到風(fēng)力禍輪機(jī)輪轂上的圓形變槳軸承(pitch bearing)的圓形根端。一般地通過在兩半葉片中布置纖維材料層并將這兩半葉片接合在一起來制造轉(zhuǎn)子葉片。根部襯套被嵌入根端中，使得可以在稍后使用諸如螺栓之類的緊固件來將轉(zhuǎn)子葉片安裝到輪轂?？梢栽谡婵蛰o助樹脂傳遞模制(VARTM)步驟中執(zhí)行樹脂灌注以獲得結(jié)構(gòu)上可靠且相對輕質(zhì)的葉片。在其中在執(zhí)行樹脂灌注之前將兩半葉片接合的制造過程中，關(guān)鍵的是要確保根部襯套的準(zhǔn)確裝置，使得稍后可以將轉(zhuǎn)子葉片安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)輪轂的變槳軸承。為此，可以使用安裝環(huán)來幫助確保根端滿足所需的制造公差?？梢詫⒋祟惏惭b環(huán)臨時地連接到某些或所有根部襯套以便在正在完成葉片的同時將其保持就位?？梢詫⒏恳r套連接到安裝環(huán)，并且可以將整個組件降低到一半葉片中。然而，圓形或單件安裝環(huán)與在安裝于環(huán)上的根部襯套之間布置纖維材料的過程中的附加復(fù)雜性相關(guān)聯(lián)。
[0003]一個方法可以是將安裝環(huán)制造為兩個環(huán)段或半環(huán)。將第一環(huán)段布置在一半模具中，并且將第二環(huán)段放置在另一半模具中。在完成纖維敷層步驟并在根部襯套之間布置纖維材料之后，轉(zhuǎn)動一半模具并降低到另一半模具上，使得可以將模具封閉以用于后續(xù)灌注和固化步驟。這種解決方案存在的一個問題是需要非常準(zhǔn)確地執(zhí)行半環(huán)的放置，否則在將兩半葉片模具接合時可導(dǎo)致纖維材料的壓縮或移位，因?yàn)閮砂氚惭b環(huán)可推擠或壓縮纖維材料。
[0004]此外，在將葉片模具接合在一起時可能難以準(zhǔn)確地將兩半安裝環(huán)對準(zhǔn)。即使兩半安裝環(huán)之間的小的不對準(zhǔn)或者半環(huán)的輕微偏移也是非常不期望的。如果兩半環(huán)并未精確地對準(zhǔn)且當(dāng)?shù)谝缓偷诙肽＞弑唤雍蠒r是平面的，則結(jié)果可能是有缺陷的根端，使得整個轉(zhuǎn)子葉片可能是無用的。因此，常規(guī)的兩半安裝環(huán)與相對高的努力水平相關(guān)聯(lián)以在兩半安裝環(huán)的制造期間、兩半安裝環(huán)在模具中的放置期間、葉片模具接合步驟期間等確保準(zhǔn)確度。因此，常規(guī)的兩半安裝環(huán)也與相應(yīng)的高制造成本相關(guān)聯(lián)。
[0005]因此本發(fā)明的目的是提供在轉(zhuǎn)子葉片制造步驟中將兩半葉片部件接合的改進(jìn)方式，避免上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]此目的由權(quán)利要求1的安裝環(huán)裝置；由制造轉(zhuǎn)子葉片的權(quán)利要求11的方法；以及由權(quán)利要求15的轉(zhuǎn)子葉片實(shí)現(xiàn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了用于在轉(zhuǎn)子葉片組裝步驟期間對準(zhǔn)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片根部中的根部襯套的安裝環(huán)裝置，并且其包括安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)，所述安裝環(huán)段被實(shí)現(xiàn)成用于放置在第一葉片模具中；所述部分安裝環(huán)被實(shí)現(xiàn)成用于放置在第二葉片模具中，該部分安裝環(huán)被實(shí)現(xiàn)為封閉環(huán)形部件，并且包括尺寸被確定為容納安裝環(huán)段的凹部。
[0008]在本發(fā)明的背景下，應(yīng)將術(shù)語“安裝環(huán)段”理解為包括環(huán)形的環(huán)狀元件的一部分或一段的元件，而術(shù)語“部分安裝環(huán)”應(yīng)理解為在一定程度上“不完整”的環(huán)狀元件；當(dāng)被配合在一起時，安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)給出完整或“全”安裝環(huán)。優(yōu)選地，凹部的深度對應(yīng)于安裝環(huán)段的厚度，使得完整安裝環(huán)具有在各處本質(zhì)上均勻的厚度。如上所述，在轉(zhuǎn)子葉片的制造中，在上半葉片被接合到下半葉片時的階段處使用安裝環(huán)。如上所述，安裝環(huán)在確保根部襯套的幾何上準(zhǔn)確的放置時履行重要的作用。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的安裝環(huán)裝置的優(yōu)點(diǎn)是其可以確保根部襯套的有利的準(zhǔn)確幾何裝置，同時允許相對簡單的制造過程。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，制造轉(zhuǎn)子葉片的方法包括步驟
(A)在第一葉片模具中布置纖維敷層并在第二葉片模具中布置纖維敷層；
(B)將根據(jù)本發(fā)明的安裝環(huán)裝置的安裝環(huán)段布置在第一葉片模具中并將安裝環(huán)裝置的部分安裝環(huán)布置在第二葉片模具中；以及
(C)將第一和第二葉片模具接合在一起，使得部分安裝環(huán)和安裝環(huán)段接合而形成完整安裝環(huán)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)是容易地實(shí)現(xiàn)關(guān)于安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)的平面對準(zhǔn)的高準(zhǔn)確度。結(jié)果，可以將根部襯套的幾何位置確保至有利的高位置公差。此外，可以在將葉片模具接合為樹脂灌注步驟做準(zhǔn)備之前將纖維敷層準(zhǔn)備至高準(zhǔn)確度。在各種制造階段中的此類高準(zhǔn)確度用使用兩半環(huán)的已知方法非常難以實(shí)現(xiàn)。在不實(shí)現(xiàn)關(guān)于準(zhǔn)確度的任何讓步的情況下可以更快速地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的制造階段，使得轉(zhuǎn)子葉片的制造可以不那么耗時且更加成本有效。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，使用根據(jù)本發(fā)明的方法和/或根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片模具來制造轉(zhuǎn)子葉片。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片的優(yōu)點(diǎn)是其可以被高度精確地制造，根部襯套準(zhǔn)確且精確地嵌入轉(zhuǎn)子葉片根端中。此外，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明將兩半葉片接合以完成轉(zhuǎn)子葉片時，可以避免諸如纖維壓縮或樹脂會聚之類的缺陷。
[0014]本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例和特征由如在以下描述中揭示的從屬權(quán)利要求給出?？蛇m當(dāng)?shù)貙⒉煌瑱?quán)利要求種類的特征組合以給出本文未描述的其它實(shí)施例。
[0015]可以對著任何適當(dāng)角度實(shí)現(xiàn)安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)中的相應(yīng)凹部。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，安裝環(huán)段在至少90°、更優(yōu)選地至少120°的角范圍內(nèi)延伸。安裝環(huán)段本質(zhì)上是全安裝環(huán)的一段，使得其共享同一中心或原點(diǎn)。例如，安裝環(huán)段可在末端之間對著160°的角。優(yōu)選地，部分安裝環(huán)中的相應(yīng)凹部本質(zhì)上對著相同的角，允許有足夠的公差以確保凹部容納或配合在安裝環(huán)段周圍。優(yōu)選地，安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)對著的角至多200。。
[0016]在將安裝環(huán)段或部分安裝環(huán)放置到其各自葉片模具中之前，優(yōu)選地將多個根部襯套固定到安裝環(huán)裝置。為此，可以諸如螺栓之類的緊固件來將根部襯套牢固地固定到安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)。優(yōu)選地，安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)準(zhǔn)備有帶螺紋和無螺紋孔以容納類似于稍后將用來將成品葉片固定于變槳軸承的那些的緊固件。例如，用來將根部襯套固定到安裝環(huán)段或部分安裝環(huán)的緊固件可以包括六角頭螺栓、柱螺栓等。
[0017]如上所述，可將一半“上”葉片降低到另一半“下”葉片上以便將葉片組裝。因此，為了防止安裝環(huán)部分在其翻轉(zhuǎn)時從上半葉片掉落，可以某種方式將其固定到上葉片模具。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，部分安裝環(huán)裝配有接口連接器，其可以插入上葉片模具中的相應(yīng)開口或通孔中。例如，可以在部分安裝環(huán)的鑄造期間將接口連接器形成為向外突出銷。該銷可以通過相應(yīng)孔配合在刀片模具中，并且可以實(shí)現(xiàn)成使得在葉片模具外面被安裝到銷的保持件(retainer)用于隨著上葉片模具翻轉(zhuǎn)并降低到下葉片模具上的位置而將部分安裝環(huán)保持就位。
[0018]如上文所指示的，只須在葉片的最終制造階段期間使用安裝環(huán)。一旦葉片固化、完成并準(zhǔn)備好運(yùn)輸?shù)絻Υ婊虬惭b地點(diǎn)，則可以去除安裝環(huán)。如果安裝環(huán)在灌注和固化階段期間被暴露于樹脂且因此已“被結(jié)合”到葉片的主體，則去除安裝環(huán)可能是困難的?？蓪?dǎo)致對葉片主體的損壞。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括在執(zhí)行樹脂灌注步驟之前向安裝環(huán)裝置施加脫模劑或涂層，諸如塑性脫模劑、粘性脫模劑、硅基脫模劑、蠟或陶瓷涂層或任何其它適當(dāng)涂層。此類試劑或涂層允許在不損壞固化葉片的主體的情況下去除安裝環(huán)。
[0019]可將安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)實(shí)現(xiàn)為以緊密配合的方式配合在一起。安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)的小心放置以及到上葉片的位置上的小心下降可足以確保安裝環(huán)段和部分安裝環(huán)對準(zhǔn)以提供在葉片中的令人滿意的根部襯套放置。然而，在本發(fā)明的特別優(yōu)選實(shí)施例中，安裝環(huán)裝置包括用于將安裝環(huán)段連接到部分安裝環(huán)以完成全安裝環(huán)的連接機(jī)構(gòu)。該連接機(jī)構(gòu)允許在執(zhí)行樹脂灌注步驟之前將安裝環(huán)段物理接合到部分安裝環(huán)。這樣，可以確保根部襯套非常準(zhǔn)確的裝置，使得這些被以所需的公差水平嵌入葉片根端中。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該連接機(jī)構(gòu)包括在安裝環(huán)段中形成的第一引導(dǎo)件和在部分安裝環(huán)中形成的相應(yīng)第二引導(dǎo)件，其中，所述第二引導(dǎo)件被布置成與第一引導(dǎo)件對準(zhǔn)。例如，該引導(dǎo)件對可以包括兩個對準(zhǔn)孔，使得可以通過在部分安裝環(huán)的主體中形成的第一引導(dǎo)件將緊固件插入到在安裝環(huán)段的主體中形成的第二引導(dǎo)件中。
[0020]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一種連接機(jī)構(gòu)包括用于將安裝環(huán)段對準(zhǔn)到部分安裝環(huán)的引導(dǎo)螺栓。優(yōu)選地在將安裝環(huán)段固定到部分安裝環(huán)之前執(zhí)行此類對準(zhǔn)。為此，引導(dǎo)螺栓可以具有主體，該主體具有比安裝環(huán)的總厚度略短的總長度?？梢孕纬傻谝汇@孔或引導(dǎo)件作為通過部分安裝環(huán)的通孔，并且其還可具有埋頭鉆腔體以容納六角頭螺栓頭。可以在安裝環(huán)段中形成第二鉆孔或引導(dǎo)件以接收引導(dǎo)螺栓的末端?？梢詫Φ谝汇@孔攻螺紋，以對應(yīng)于引導(dǎo)螺栓的上部區(qū)域中的帶螺紋部分。當(dāng)將一個或多個此類引導(dǎo)螺栓插入第一鉆孔中時，其尖角或圓錐形外端“尋找”第二鉆孔，并且(在必要時)可以將安裝環(huán)段“輕推”至與部分安裝環(huán)對準(zhǔn)。
[0021]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，第二種連接機(jī)構(gòu)包括用于將安裝環(huán)段固定到部分安裝環(huán)的拉緊螺栓(tightening b