專利名稱：由具有橫向于中間部分延伸的端部的元件制造用于風(fēng)輪機(jī)的翼梁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造用于風(fēng)輪機(jī)的翼梁的方法及該翼梁本身。
背景技術(shù)：
通常，翼梁用作風(fēng)輪機(jī)葉片中的加強(qiáng)梁。翼梁位于兩個(gè)外殼部分之間，一個(gè)外殼部 分限定迎風(fēng)側(cè)外殼部分，另一個(gè)外殼部分限定背風(fēng)側(cè)外殼部分。翼梁位于這兩個(gè)風(fēng)輪機(jī)外 殼部分之間的空腔內(nèi)，并且基本上延伸貫穿該外殼空腔，以增加風(fēng)輪機(jī)葉片的強(qiáng)度。為了增加翼梁的強(qiáng)度和限制其重量，用于風(fēng)輪機(jī)葉片中的翼梁通常使用復(fù)合材 料，這是因?yàn)檫@樣的葉片暴露于具有高峰值的變動載荷中。通常，翼梁是使用陽模例如通過繞心軸或類似的芯部元件卷繞適當(dāng)?shù)牟牧隙圃?的管狀元件。當(dāng)卷繞或通過其它手段將材料施加到心軸或芯部上時(shí)，最終管狀元件的內(nèi)部幾何 形狀由心軸或芯部的幾何形狀限定，因而形成確定的內(nèi)部幾何形狀。相反，最終管狀元件的 外部幾何形狀較不確定，這是因?yàn)榧词剐妮S或芯部上的小變動和/或卷繞材料的最內(nèi)層的 小變動的影響也隨著繞組數(shù)目而增大?？商娲?，翼梁有時(shí)由兩個(gè)單獨(dú)模制而成的元件制成，這兩個(gè)元件隨后被接合以 限定出管狀元件。為了實(shí)現(xiàn)尺寸正確的管狀元件，可以采用高度調(diào)節(jié)元件，以確保最終翼梁 配合在限定出風(fēng)輪機(jī)葉片的兩個(gè)外殼部分之間的空腔內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種制造用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁的改進(jìn)的方法和 提供一種改進(jìn)的翼梁。因而，第一方面，本發(fā)明提供了一種制造用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁的方法，該方法包 括以下步驟-提供至少兩個(gè)蓋板(cap)，每個(gè)蓋板均形成介于兩個(gè)端部之間的中間部分，其中 各端部均形成沿著該端部的縱向延伸的邊緣的蓋板接合表面部分，所述中間部分形成翼梁 的外表面部分，-提供至少兩個(gè)連接板(web)，每個(gè)連接板均設(shè)有沿著相對的縱向延伸的邊緣的 連接板接合表面部分，以及-將蓋板的接合表面部分與連接板的接合表面部分連接以形成翼梁的管狀構(gòu)型，其中蓋板設(shè)置成使得端部橫向于中間部分延伸，并且其中蓋板相對于彼此設(shè)置成 使得一個(gè)蓋板的端部從中間部分向另一個(gè)蓋板的端部延伸。所述至少四個(gè)翼梁件——蓋板和連接板——連接以形成管狀元件，所述管狀元件 可構(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)部的一部分。應(yīng)理解，管狀元件就這一點(diǎn)而言是指具有細(xì)長形狀的中空元件。該形狀可以是不均勻的。外部幾何形狀可以是大致矩形、部分圓形、橢圓形或任何其它形狀。內(nèi)部幾何形狀 可以與外部形狀不同，因而限定出形式為具有任意形狀的細(xì)長環(huán)的管狀元件。翼梁的橫截面可以是例如具有圓角的大致矩形。橫截面的面積可沿著翼梁的長度 從根端至尖端減小，以形成與在尖端處的尺寸小于在根端處的尺寸的風(fēng)輪機(jī)葉片相配合的 翼梁。但是，翼梁的寬度可局部增加以局部增大翼梁的強(qiáng)度和剛度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中， 翼梁因而可呈大致錐形，即，可具有大致圓形的基部，該基部轉(zhuǎn)變成具有圓角和朝彼此逐漸 變細(xì)的側(cè)部的大致矩形形狀。例如，該翼梁可具有大約45米的長度、大約1. 0米的最大寬度和大約0. 8米的最 大高度。與此相比，翼梁的最小寬度可為大約100毫米。應(yīng)理解，這只是翼梁的一個(gè)示例。 也可以根據(jù)要制造的風(fēng)輪機(jī)葉片而使用其它更小和更大的翼梁。所述至少兩個(gè)翼梁蓋板可形成呈大致矩形的翼梁的上部和下部，而連接板可在被 連接在接合表面部分時(shí)形成翼梁的上部和下部之間的大致垂直的連接。由此提供了具有至 少四個(gè)單獨(dú)元件的翼梁，這四個(gè)單獨(dú)元件可連接以形成具有確定的外部幾何形狀的翼梁， 從而確保葉片外殼與翼梁之間的更好匹配。蓋板可以設(shè)置成使得端部橫向于中間部分延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，端部以75-100 度的角度、例如大約90度的角度從中間部分延伸，因而形成沿著裝配好的翼梁的長度的呈 U形的蓋板。具有橫向于中間部分延伸的端部的蓋板可確保蓋板端部與連接板之間的良好粘 合。此外，此構(gòu)型可有利于剪切力的分布，因?yàn)樯w板與連接板之間的粘合將承受剪切載荷。彎曲部分可將中間部分與各端部連接。在彎曲部分中，蓋板可具有較大的曲率，使 得各端部以處于預(yù)定范圍、如75-100度的范圍內(nèi)的角度橫向于中間部分延伸。該方法可包括這樣的步驟將蓋板相對于彼此設(shè)置成使得一個(gè)蓋板的端部從中間 部分朝向另一個(gè)蓋板的端部延伸。由此，可通過將連接板設(shè)置成使得它們以連接板接合表 面部分與蓋板接合表面部分重疊的方式在蓋板端部之間延伸而將連接板接合表面部分與 蓋板接合表面部分連接，從而形成呈管狀的翼梁?？梢詫⑸w板相對于彼此設(shè)置成使得在將蓋板的接合表面部分與連接板的接合表 面部分連接的步驟之前在蓋板的外表面部分之間形成預(yù)定距離。這允許裝配具有確定的高 度、并因而與葉片外殼的尺寸和形狀更精確地匹配的翼梁。連接板可設(shè)置為大致平直的板，以有利于蓋板和連接板的接合表面部分的連接。 在將蓋板相對于彼此設(shè)置成使得一個(gè)蓋板的端部從中間部分朝向另一個(gè)蓋板的端部延伸 的情況下，這可尤其有利?？梢詫⑸w板設(shè)置成使得端部與中間部分之間存在的角度可在蓋板的彈性變形下 變化。該角度可為大于90度的角度。由于可通過將連接板設(shè)置成以連接板接合表面部分 與蓋板接合表面部分重疊的方式在蓋板的端部之間延伸而將連接板的接合表面部分與蓋 板的接合表面部分連接，所以可以在裝配翼梁期間將連接板壓向蓋板。當(dāng)將連接板壓向蓋 板時(shí)，蓋板可變形，由于各蓋板的端部均可被壓向?qū)Ψ?，該角度可朝大約90度的角度變化。在一個(gè)實(shí)施例中，蓋板中的至少一個(gè)在蓋板模具中模制而成，由此蓋板的接合表 面部分通過在蓋板的模制期間與蓋板模具接觸而成形。通過與模具接觸而使蓋板接合表面 部分成形，這些部分可以是為了與連接板的接合表面連接而特別精心設(shè)計(jì)的，因?yàn)樯w板接合表面部分可具有為了例如適當(dāng)?shù)恼澈蟿┖?或與相應(yīng)的連接板接合表面的形狀精確匹 配而進(jìn)行優(yōu)化的表面結(jié)構(gòu)。蓋板可形成管狀翼梁的外表面，該外表面的幾何形狀通過在蓋板的模制期間與蓋 板模具接觸而被限定。因此，不僅可以通過與模具接觸而限定蓋板接合表面，還可以由模具 限定中間部分的外表面。此外，每個(gè)連接板均可在連接板模具中模制而成，并且連接板的接合表面部分的 幾何形狀可以通過在連接板的模制期間與連接板模具接觸而被限定?？商娲?，連接板可 以是由非模制材料如塑料或木材制成的大致平直的板。如果是模制而成的，則連接板可形成管狀翼梁的內(nèi)表面，該內(nèi)表面的幾何形狀通 過在連接板的模制期間與連接板模具接觸而被限定?？蓪⑸w板和連接板設(shè)置成包含不同材料。例如，蓋板和連接板二者均可包含纖維 增強(qiáng)塑料，其中蓋板的纖維可以主要是碳纖維而連接板的纖維可以主要是玻璃纖維。蓋板 和連接板可采用相同的樹脂，或可采用不同形式的樹脂。也可使用其它材料替代纖維增強(qiáng) 塑料或與纖維增強(qiáng)塑料結(jié)合。此外，中間部分和端部可設(shè)置成包含不同材料。在一個(gè)實(shí)施例中，中間部分主要包 含碳纖維增強(qiáng)塑料，而端部主要包含玻璃纖維增強(qiáng)塑料。中間部分最普遍采用的材料可為單向纖維和樹脂母體。也可添加填料。所述纖維 例如可為碳纖維、玻璃纖維、木質(zhì)纖維或天然纖維。作為示例，所述樹脂可為諸如環(huán)氧樹脂 之類的熱固性樹脂，或可為諸如PET(聚對苯二甲酸乙二酯)之類的熱塑性樹脂。適當(dāng)?shù)奶?料的示例為納米顆粒。端部最普遍采用的材料可為雙軸纖維和樹脂母體。所述纖維例如可為玻璃纖維或 木質(zhì)纖維。作為示例，所述樹脂可為諸如環(huán)氧樹脂之類的熱固性樹脂，或可為諸如PET之類 的熱塑性樹脂?？蓪⒉牧线x擇為使中間部分和端部在強(qiáng)度方面具有不同特性。由此可以獲得這樣 的中間部分和端部它們具有不同的載荷支承能力，和/或具有使材料狀態(tài)產(chǎn)生明顯變化 的不同應(yīng)力水平，所述應(yīng)力為拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力或剪切應(yīng)力中的至少一種。此外，可將材料選擇為使中間部分和端部在柔性方面具有不同特性。由此，中間部 分和端部可具有不同的柔韌性質(zhì)，即它們被彎曲或成形的容易程度具有不同水平。換言之， 材料關(guān)于可對變化的情形進(jìn)行調(diào)節(jié)的程度和進(jìn)行調(diào)節(jié)的比率可以不同?？梢栽谥虚g部分與端部之間設(shè)置過渡區(qū)。該過渡區(qū)可設(shè)有中間部分和端部所包含 的不同材料的逐漸變化的組分。因而，在該過渡區(qū)內(nèi)，樹脂可以逐漸變化，纖維可以逐漸變 化，或二者均可以逐漸變化。中間部分和端部的其它材料也可以逐漸變化?？蓪⑦B接板設(shè)為具有芯部的夾層結(jié)構(gòu)，該芯部包括例如熱塑性或熱固性泡沫或輕 木。也可使用其它芯部材料。連接板可在芯部的每一側(cè)上包括內(nèi)層和外層，這些層例如可 主要包括雙軸纖維和樹脂母體。所述纖維例如可為玻璃纖維，所述樹脂例如可為諸如環(huán)氧 樹脂之類的熱固性樹脂，或可為諸如PET之類的熱塑性樹脂。蓋板和連接板可設(shè)有不同結(jié)構(gòu)，例如由于使用了不同材料或由于分別使用了單向 纖維和雙軸纖維?？赏ㄟ^在單獨(dú)的模具中模制至少一種類型的纖維材料和至少一種類型的樹脂而將連接板和蓋板設(shè)為層壓元件。各蓋板均可作為單件模制而成，以避免裝配具有多個(gè)蓋板 元件的蓋板。但是，蓋板元件的裝配可為該方法的一個(gè)實(shí)施例中的一個(gè)步驟。由于輪機(jī)葉片的迎風(fēng)側(cè)外殼和背風(fēng)側(cè)外殼可略微不同地彎曲，所以用于蓋板的至 少兩個(gè)單獨(dú)的模具可不同地成形。同樣，可使用單獨(dú)的模具來提供連接板。在一個(gè)實(shí)施例中，連接板可設(shè)為具有多個(gè) 連接板元件，每個(gè)連接板元件均在單獨(dú)的模具中模制而成。例如，每個(gè)連接板可包括多個(gè)連 接板元件，每個(gè)元件的長度在5-15米的范圍內(nèi)，例如10米。連接板元件可具有不同的長度。 應(yīng)理解，連接板可以可替代地包括由非模制材料制成的多個(gè)大致平直的連接板元件。因此，該方法還可包括從多個(gè)連接板元件裝配連接板的步驟。可在連接蓋板和連 接板以形成翼梁之前由連接板元件裝配連接板，或可替代地，連接板元件可在連接蓋板和 連接板并因而形成翼梁的同時(shí)進(jìn)行連接。連接板接合處、即兩個(gè)相鄰的連接板元件之間的接合處可沿著裝配好的翼梁的長 度錯(cuò)開，以避免翼梁的相對側(cè)上的連接板接合處彼此面對面地定位。為了通過連接蓋板和連接板而形成翼梁，該方法還可包括將粘合劑施加至接合表 面部分中的至少一個(gè)的步驟以及使粘合劑固化的步驟。可利用加熱使粘合劑固化。為了能夠在連接蓋板和連接板之前將蓋板和連接板相對于彼此定位，如果蓋板和 連接板包括裝配標(biāo)記則會是有利的，因?yàn)檫@樣的標(biāo)記可有利于蓋板和連接板相對于彼此定 位。所述標(biāo)記可以在蓋板和連接板的模制期間提供，因?yàn)槟＞呃缈砂ㄒ粋€(gè)或多個(gè)基準(zhǔn) 點(diǎn)，所述基準(zhǔn)點(diǎn)的形式例如為在蓋板和連接板的模制期間在蓋板和連接板中形成缺口的小 突起。為了有利于翼梁和連接板的連接，該方法還可包括提供裝配工具的步驟，以及在 連接蓋板和連接板的步驟之前將蓋板和連接板設(shè)置于該裝配工具中的步驟。該裝配工具可包括支承件，因此將蓋板和連接板設(shè)置于裝配工具中的步驟可包括 將它們設(shè)置于該支承件中從而使蓋板和連接板相對于彼此定位在指定位置的步驟，由此有 利于翼梁和連接板在它們的連接之前的正確定位。當(dāng)將翼梁定位在風(fēng)輪機(jī)葉片的兩個(gè)外殼部分之間時(shí)，外表面部分可形成用于與葉 片外殼裝配的接觸面?？赏ㄟ^對各蓋板的外表面部分添加粘合劑并隨后將外殼部分定位在 翼梁周圍使得各外殼部分的內(nèi)表面的一部分附接至各蓋板的外表面部分而將翼梁附接至 外殼部分。在一備選實(shí)施例中，所述外表面部分可適合于形成風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動力學(xué)作用 表面的一部分。因而，翼梁不會被完全封裝在外殼部分內(nèi)。翼梁可包括除蓋板和連接板以外的更多元件。在一個(gè)實(shí)施例中，翼梁還包括單獨(dú) 的根段。因而，該方法還可包括將作為單獨(dú)段形成的根段附接至蓋板和連接板的步驟。該 根段可在蓋板和連接板的接合表面的連接期間被附接，或可隨后被附接?？赏ㄟ^不同方法 如通過粘合、纏繞或注入(infusion)附接根段。該方法還可包括在翼梁的根端中提供有利于將葉片附接至轂的多個(gè)附接結(jié)構(gòu)的 步驟。根端可形成單獨(dú)的根段的一部分，或可形成由蓋板和連接板裝配而成而不存在單獨(dú) 的根段的翼梁的一部分。附接結(jié)構(gòu)例如可包括具有內(nèi)螺紋的中空鋼部件，可將螺栓或其它 螺紋部件固定在該內(nèi)螺紋中。
為了有利于風(fēng)輪機(jī)葉片的防雷，該方法還可包括在各蓋板中提供短接電路(short circuit)的步驟。短接電路可將蓋板電連接。短接電路例如可為彼此連接并與避雷線的垂 直部分(down conductor)連接的薄銅片?？蓪⒍探与娐穼訅涸谏w板中。為了增加翼梁的穩(wěn)定性，該方法還可包括將補(bǔ)強(qiáng)元件附接至蓋板中的至少一個(gè)的 步驟，該補(bǔ)強(qiáng)元件設(shè)置成沿縱向增加翼梁的剛度。補(bǔ)強(qiáng)元件例如可在蓋板的模制期間或在 當(dāng)連接蓋板和連接板的接合表面部分時(shí)裝配翼梁期間被附接。補(bǔ)強(qiáng)元件的示例是附接至一個(gè)蓋板的內(nèi)表面并從其延伸至另一個(gè)蓋板的內(nèi)表面 的橫向部件，以及附接至蓋板的內(nèi)表面并沿著蓋板延伸的不同的細(xì)長部件。補(bǔ)強(qiáng)元件的另 一個(gè)示例為包括多個(gè)附接至蓋板的內(nèi)表面的肋片的肋片部件。所述肋片可以例如1米的相 距距離彼此相鄰地定位。也可使用其它補(bǔ)強(qiáng)部件。第二方面，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁，該翼梁具有管狀結(jié)構(gòu)并由 至少兩個(gè)蓋板和兩個(gè)連接板裝配而成，各蓋板均形成介于兩個(gè)端部之間的中間部分，其中 各端部均形成沿著端部的縱向延伸的邊緣的蓋板接合表面部分，中間部分形成翼梁的外表 面部分，并且各連接板均具有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合表面部分，其中蓋 板的接合表面部分與連接板的接合表面部分連接，其中端部橫向于中間部分延伸，并且其 中一個(gè)蓋板的端部從中間部分向另一個(gè)蓋板的端部延伸?？墒褂帽景l(fā)明的第一方面的方法制造該翼梁。應(yīng)理解，本發(fā)明的上述第一方面的 特征也可適用于本發(fā)明的第二方面的翼梁。特別地，該翼梁可包括-相對于彼此設(shè)置的蓋板，所述蓋板在蓋板的接合表面部分與連接板的接合表面 部分連接之前形成介于蓋板的外表面部分之間的預(yù)定距離，-包括大致平直的板的連接板，-在端部與中間部分之間具有一角度的蓋板，該角度可在蓋板的彈性變形下變化，-蓋板的接合表面部分，所述蓋板的接合表面部分通過與蓋板模具接觸而成形，-包括不同材料的中間部分和端部，-包括多個(gè)連接板元件的連接板，-各蓋板中的短接電路，所述短接電路將蓋板電連接以有利于葉片的防雷，和/或-附接至蓋板中的至少一個(gè)的補(bǔ)強(qiáng)元件，該補(bǔ)強(qiáng)元件設(shè)置成沿縱向增加翼梁的剛度。第三方面，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁，該翼梁具有管狀結(jié)構(gòu)并由 至少兩個(gè)蓋板和至少兩個(gè)連接板裝配而成，各蓋板均形成介于兩個(gè)端部之間的中間部分， 其中各端部均形成沿著端部的縱向延伸的邊緣的蓋板接合表面部分，中間部分形成翼梁的 外表面部分，并且各連接板均具有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合表面部分，其 中蓋板的接合表面部分與連接板的接合表面部分連接，其中連接板中的至少一個(gè)包括至少 兩個(gè)相鄰的連接板元件，所述至少兩個(gè)相鄰的連接板元件具有未彼此連接的界面。這意味著這些相鄰的連接板元件并未彼此直接連接，而僅經(jīng)由它們均與其接合的 蓋板彼此連接。因此，它們并未彼此粘合、膠粘、旋擰或類似地附接。可使用本發(fā)明的第一方面的方法制造該翼梁。應(yīng)理解，本發(fā)明的上述第一和第二 方面的特征也可適用于本發(fā)明的第三方面的翼梁。
第四方面，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)輪機(jī)的葉片，該葉片包括根據(jù)本發(fā)明的第二 或第三方面的翼梁?？筛鶕?jù)本發(fā)明的第一方面制造該翼梁。應(yīng)理解，前述第一、第二和第三 方面的特征也可適用于本發(fā)明的第四方面。當(dāng)連接蓋板和連接板的接合表面部分以形成翼梁時(shí)，可使用裝配工具。這種裝配 工具的一個(gè)示例可為一種用于裝配用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁的裝配工具，該翼梁包括至少兩個(gè)蓋板和至 少兩個(gè)連接板，每個(gè)蓋板均形成介于兩個(gè)端部之間的中間部分，其中各端部均形成沿著端 部的縱向邊緣的蓋板接合表面部分，中間部分形成翼梁的外表面部分，并且每個(gè)連接板均 具有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合表面部分，該工具包括用于保持蓋板的蓋板 支承件、用于保持連接板的連接板支承件以及有利于將支承件相對于彼此定位的裝配結(jié) 構(gòu)。通過將蓋板和連接板相對于彼此定位，可進(jìn)一步確保翼梁的幾何形狀與最終渦輪 葉片的幾何形狀更精確地匹配。所述裝配結(jié)構(gòu)可包括有利于一個(gè)支承件相對于相鄰的支承件旋轉(zhuǎn)的鉸鏈結(jié)構(gòu)。因 而，支承件可通過鉸鏈結(jié)構(gòu)彼此連接，該鉸鏈結(jié)構(gòu)在一個(gè)支承件相對于相鄰的支承件旋轉(zhuǎn) 時(shí)有利于將支承件相對于彼此定位。在裝配工具可準(zhǔn)備好接納蓋板和連接板的最初打開構(gòu)型中，支承件可全部被定 位，使上支承面朝上。在已將蓋板和連接板定位在支承件中之后，裝配結(jié)構(gòu)可有利于將四個(gè) 支承結(jié)構(gòu)中的三個(gè)提升并相對于彼此且相對于最后一個(gè)支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，所述最后一個(gè)支承 結(jié)構(gòu)可保持處于其上支承面朝上的初始位置?？赏ㄟ^有利于支承件相對于彼此正確旋轉(zhuǎn)的 裝配結(jié)構(gòu)的鉸鏈結(jié)構(gòu)控制和限制該提升和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。作為對鉸鏈結(jié)構(gòu)的備選方案，所述裝配結(jié)構(gòu)可包括有利于將至少一個(gè)支承件附接 至至少另一個(gè)支承件的附接結(jié)構(gòu)。支承件仍可定位在上支承面朝上的初始位置。并且在已 將蓋板和連接板定位在支承件中之后，可將各支承件移至正確位置，其中附接結(jié)構(gòu)可確保 支承件附接至相鄰的支承件中的至少一個(gè)以形成管狀翼梁。為了有利于將支承件相對于彼此定位，裝配結(jié)構(gòu)可包括用于將支承件相對于彼此 定位的動力驅(qū)動元件。該動力驅(qū)動元件可包括液壓結(jié)構(gòu)、電氣結(jié)構(gòu)、起重裝置或其它動力結(jié) 構(gòu)。支承件中的至少一個(gè)可包括與至少一個(gè)蓋板或連接板上的相應(yīng)裝配標(biāo)記相匹配 的工具標(biāo)記。這些標(biāo)記可有利于蓋板或連接板相對于支承件的定位，從而確保蓋板和連接 板在連接之前相對于彼此正確地最終定位。在一個(gè)實(shí)施例中，工具標(biāo)記包括一個(gè)或多個(gè)突起并且相應(yīng)的裝配標(biāo)記包括一個(gè)或 多個(gè)缺口。這些突起設(shè)置成用于與蓋板或連接板的缺口接合。在一個(gè)備選實(shí)施例中，裝配 標(biāo)記包括一個(gè)或多個(gè)突起，而工具標(biāo)記包括一個(gè)或多個(gè)缺口。在其它實(shí)施例中，可使用有利 于將蓋板和連接板相對于裝配工具定位的其它相應(yīng)標(biāo)記。為了確保蓋板或連接板按需保留在支承結(jié)構(gòu)內(nèi)，支承件可包括有利于將蓋板或連 接板固定至各支承件的固定結(jié)構(gòu)?？蔀楦髦С薪Y(jié)構(gòu)設(shè)置固定結(jié)構(gòu)。例如，可通過磁力、利用 抽吸壓力、粘合、螺釘、鉚釘或其它手段固定蓋板和/或連接板。由于所制造的蓋板和/或連接板可由于熱收縮而具有一定縱向彎曲程度，所以如果裝配工具還包括適合于操縱蓋板和連接板中的至少一者的部分彎曲和扭轉(zhuǎn)的操縱結(jié)構(gòu) 則會是有利的。由此，可滿足所需的公差。就這一點(diǎn)而言，部分彎曲應(yīng)理解為蓋板和/或連 接板的至少一部分的縱向彎曲。此外，扭轉(zhuǎn)應(yīng)理解為涵蓋蓋板和/或連接板的一部分的部 分旋轉(zhuǎn)。裝配工具還可包括加熱結(jié)構(gòu)，該加熱結(jié)構(gòu)有利于設(shè)于接合表面部分中的至少一個(gè) 處的粘合劑的固化。例如，該加熱結(jié)構(gòu)可包括電熱絲，所述電熱絲在翼梁的裝配期間被內(nèi)置 在位于定位接合表面部分的位置處的支承件內(nèi)。


現(xiàn)將參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖Ia示出具有管狀結(jié)構(gòu)并由至少兩個(gè)蓋板和連接板裝配而成的翼梁的一個(gè)實(shí)施 例，圖Ib是圖Ia的放大圖，其示出蓋板與連接板之間的接合處，圖加和圖2b示出包括多個(gè)連接板元件的翼梁的不同實(shí)施例，圖2c是圖2b的一部分的放大圖，圖2d示出包括多個(gè)連接板元件的翼梁的一個(gè)實(shí)施例，圖3a示出用于蓋板的翼梁模具，圖北示出用于連接板的連接板模具，圖如和4b示出將翼梁附接至風(fēng)輪機(jī)葉片外殼的兩種不同方式，圖5示出包括由不同材料制成的中間部分和端部以及包括夾層結(jié)構(gòu)的連接板的
翼梁，圖6a_6d示出包括不同補(bǔ)強(qiáng)元件的翼梁的不同實(shí)施例，圖7a和圖7b示出具有不同根端的翼梁的不同實(shí)施例，圖和圖8b示出包括用于風(fēng)輪機(jī)葉片的防雷裝置的翼梁，以及圖9a和圖9b示出用于翼梁的裝配工具。
具體實(shí)施例方式圖Ia示出用于風(fēng)輪機(jī)葉片(未示出)的翼梁1的一個(gè)實(shí)施例。翼梁1包括兩個(gè) 蓋板2a、沘和兩個(gè)連接板3a、3b。每個(gè)蓋板h、2b均在兩個(gè)端部5之間形成中間部分4。各端部5均形成蓋板接合 表面部分6，中間部分4形成外表面部分7。每個(gè)連接板3a、!3b設(shè)有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合表面部分8。當(dāng)將蓋板的接合表面部分6與連接板的接合表面部分8連接時(shí)，形成具有管狀構(gòu) 造的翼梁1。使用粘合劑9將接合表面部分6、8粘合在一起，如示出圖Ia的放大部分的圖 Ib所示。蓋板2a、2b和連接板3a、!3b在蓋板模具和連接板模具中模制而成，并且它們的接 合表面部分6、8的幾何形狀由這些模具的形狀限定。也就是說，接合表面部分6、8通過與 確保接合表面部分6、8的確定的幾何形狀的模具接觸而成形。如圖所示，蓋板h、2b的端部5以大約90度角橫向于中間部分延伸，由此當(dāng)裝配翼梁1時(shí)，一個(gè)蓋板加的端部5從中間部分4朝另一個(gè)蓋板2b的端部5延伸。連接板3a、 3b在端部5處附接至蓋板h、2b。圖加示出翼梁1的一個(gè)實(shí)施例的一部分，其中連接板3a、!3b包括多個(gè)連接板元件 IOaUOb0為了避免連接板元件10a、lb之間的對接，各連接板元件10a、IOb均包括以銳角 結(jié)束的接合表面lla、llb。這增加了接合表面IlaUlb的面積并且有利于連接板元件10a、 IOb的接合。圖2b和圖2c示出翼梁1的一個(gè)備選實(shí)施例，其中連接板3a、!3b包括多個(gè)連接板 元件10a、10b、10c。代替圖加所示的重疊接合，連接板元件10a、IOb在它們的端部區(qū)段接 合，所述端部區(qū)段在此實(shí)施例中形成橢圓形切口，從而在連接板3a、!3b中留下孔36。在切口 區(qū)域36中，剪切載荷由蓋板加、2b承受。圖沘還示出連接板接合處、即兩個(gè)相鄰的連接板元件10a、10b以及10b、IOc之間 的接合處沿著裝配好的翼梁1的長度錯(cuò)開，以避免在翼梁1的相對側(cè)上的連接板接合處彼 此面對面地定位。這種使連接板接合處交錯(cuò)的方式也適用于圖加的連接板接合處。圖2d示出翼梁1的實(shí)施例的又一備選方案，其中連接板3a、!3b包括多個(gè)連接板元 件10a、IObUOc0如圖所示，兩個(gè)相鄰的連接板元件10a、10b_10b、IOc具有未彼此連接的界 面 100。這意味著這些相鄰的連接板元件10a、10b-10b、IOc并未彼此直接連接，而是僅經(jīng) 由它們均與其接合的蓋板h、2b彼此連接。因此，相鄰的連接板元件10a、10b-10b、IOc并 未彼此粘合、膠粘、旋擰或類似地附接。當(dāng)未連接連接板元件10a、10b-10b、IOc時(shí)，僅需粘合蓋板h、2b和連接板3a、3b 并且可省去對連接板元件的額外粘合。這既可減少當(dāng)裝配翼梁1時(shí)所需的粘合劑的量，又 可縮短裝配翼梁所需的時(shí)間，并因而降低與其相關(guān)的成本?？?6可用于檢查(裝置)出入 并且成形為使連接板元件的端部上的應(yīng)力集中最小。圖3a示出具有蓋板加的蓋板模具12的一個(gè)實(shí)施例，圖北示出具有連接板3a的 連接板模具13的一個(gè)實(shí)施例。蓋板模具12包括下模具14和兩個(gè)上模具延伸部15。上模具延伸部15的內(nèi)表面 設(shè)有這樣的材料其未粘附至蓋板加的樹脂且其還能夠通過與蓋板表面接合部分6接觸而 限定蓋板表面接合部分6的幾何形狀。這種材料的一個(gè)示例為剝離層(peal ply)。中間部分4的外表面部分7也通過與蓋板模具12的內(nèi)表面接觸而被限定。蓋板模具12的內(nèi)表面包括兩個(gè)形式為小突起、小錐體的基準(zhǔn)點(diǎn)16。每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn) 16在蓋板加的模制期間形成蓋板加中的缺口 17。這些缺口 17用于在連接它們之前相對 于連接板3a、3b (未示出)定位蓋板加?？墒褂醚b配工具完成定位。如圖: 所示，連接板3a的內(nèi)表面18和連接板接合表面部分8通過與連接板模具 13接觸而被限定，因而形成待與蓋板表面部分5接合的連接板接合表面部分8的確定的幾 何形狀。也就是說，匹配的接合表面部分6、8是模制而成的，以有利于蓋板2a、2b與連接板 3a、!3b之間更精確地接合。圖如和圖4b示出將翼梁1附接至風(fēng)輪機(jī)葉片19的外殼的兩種不同方式。在圖如中，翼梁1定位在風(fēng)輪機(jī)葉片19a的兩個(gè)葉片外殼20a、20b之間。外表面 部分7形成用于與葉片外殼20a、20b裝配的接觸面。通過向各蓋板h、2b的外表面部分7
11添加粘合劑(未示出)而將翼梁1附接至葉片外殼20a、20b。圖4b示出一個(gè)備選實(shí)施例。外表面部分7適合于形成風(fēng)輪機(jī)葉片19b的空氣動 力學(xué)作用表面的一部分。因而，翼梁1未被完全封裝在葉片外殼21a、21b、21c內(nèi)。圖5示出包括兩個(gè)蓋板2a、2b和兩個(gè)連接板3a、3b的翼梁1。蓋板2a、2b包括由 不同材料制成的中間部分4和端部5。連接板3a、!3b設(shè)置為夾層結(jié)構(gòu)。在所示的實(shí)施例中，中間部分4包括單向纖維、樹脂母體和填料。所述纖維的主要 部分是碳纖維。端部5包括雙軸纖維和樹脂母體。所述纖維的主要部分是玻璃纖維。連接板3a、3b是設(shè)置為具有包括泡沫的芯部22的夾層結(jié)構(gòu)。連接板3a、3b還包 括在芯部22的每一側(cè)上的外層23和內(nèi)層對。這些層23、M主要包括樹脂母體和形式為玻 璃纖維的雙軸纖維。圖6a_6d示出包括不同形式的補(bǔ)強(qiáng)元件25以增加翼梁1的穩(wěn)定性的翼梁1的不 同實(shí)施例。補(bǔ)強(qiáng)元件25附接至蓋板h、2b中的至少一個(gè)。圖6a示出補(bǔ)強(qiáng)元件25a，其形式為附接至上蓋板加的內(nèi)表面并從上蓋板加的內(nèi) 表面延伸至下蓋板2b的內(nèi)表面的橫向部件。圖6b示出補(bǔ)強(qiáng)元件25b，其形式為兩個(gè)細(xì)長部件，每個(gè)細(xì)長部件均附接至蓋板2a、 2b之一的內(nèi)表面并沿著蓋板2a、2b延伸。補(bǔ)強(qiáng)元件2 形成為T形梁。圖6c示出補(bǔ)強(qiáng)元件25c，其形式為兩個(gè)細(xì)長部件，每個(gè)細(xì)長部件均附接至蓋板2a、 2b之一的內(nèi)表面并沿著蓋板h、2b延伸。補(bǔ)強(qiáng)元件2 形成為Ω形梁。圖6d示出補(bǔ)強(qiáng)元件25d，其形式為包括多個(gè)肋片的肋片部件。所述肋片附接至蓋 板h、2b的內(nèi)表面并以大約1米的相距距離彼此相鄰地定位。圖7a和圖7b示出具有不同根端沈的翼梁1的不同實(shí)施例。圖7a示出包括單獨(dú)的根段27的翼梁的一個(gè)實(shí)施例。根段27已通過粘合、纏繞或 注入附接。在翼梁1的根端沈中設(shè)置有多個(gè)有利于將葉片(未示出)附接至轂(未示出) 的附接結(jié)構(gòu)觀。圖7a中，附接結(jié)構(gòu)觀設(shè)置在單獨(dú)的根段27的根端沈中，而圖7b示出的 翼梁1的附接結(jié)構(gòu)觀設(shè)置在蓋板和連接板中。附接結(jié)構(gòu)觀是包括內(nèi)螺紋的中空鋼部件， 可將來自轂的螺栓或其它螺紋部件固定在該內(nèi)螺紋中。圖和圖8b示出包括用于風(fēng)輪機(jī)葉片的防雷裝置的翼梁1。圖8b是圖8a的一 部分的放大圖。通過在各蓋板加、2b內(nèi)層壓短接電路四來提供防雷裝置。短接電路四將蓋板2a、 2b電連接。短接電路四是沿著翼梁1的一側(cè)在連接部30中彼此連接的薄銅片。此外，短 接電路四與避雷線的垂直部分31連接。圖9a和9b示出用于裝配翼梁1的蓋板2和連接板3的裝配工具32的一個(gè)實(shí)施 例。裝配工具32包括用于在翼梁1的裝配期間保持各蓋板2的蓋板支承結(jié)構(gòu)33和用 于在翼梁1的裝配期間保持各連接板3的連接板支承結(jié)構(gòu)34。此外，裝配工具32包括裝配結(jié)構(gòu)，該裝配結(jié)構(gòu)包括有利于一個(gè)支承件33、34相對 于相鄰支承件33、34旋轉(zhuǎn)的鉸鏈結(jié)構(gòu)35。圖9a示出裝配工具32的初始打開構(gòu)型，其中裝配工具1已接納蓋板2和連接板3。在已將蓋板2和連接板3定位在支承件33、34中之后，裝配結(jié)構(gòu)有利于提升四個(gè)支承結(jié) 構(gòu)中的三個(gè)33a、34a、34b并使它們相對于彼此且相對于最后一個(gè)支承結(jié)構(gòu)3 旋轉(zhuǎn)，最后 一個(gè)支承結(jié)構(gòu)3 保持處于其上支承面朝上的初始位置。通過有利于支承件33、34相對于 彼此正確旋轉(zhuǎn)的裝配結(jié)構(gòu)的鉸鏈結(jié)構(gòu)35控制和限制該提升和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。圖9b示出裝配工具32的最終閉合構(gòu)型，其中通過將蓋板的接合表面部分6與連 接板的接合表面部分8連接來裝配翼梁1。連接板的接合表面部分8被支承結(jié)構(gòu)34壓向蓋 板的接合表面部分6。蓋板的接合表面部分6與連接板的接合表面部分8之間重疊的細(xì)節(jié)可從圖Ib中看出。
權(quán)利要求
1.一種制造用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁的方法，所述方法包括以下步驟-提供至少兩個(gè)蓋板，每個(gè)蓋板均形成介于兩個(gè)端部之間的中間部分，其中各所述端部 均形成沿著該端部的縱向延伸的邊緣的蓋板接合表面部分，并且所述中間部分形成所述翼 梁的外表面部分，-提供至少兩個(gè)連接板，每個(gè)連接板均設(shè)有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合 表面部分，以及-將所述蓋板的所述接合表面部分與所述連接板的所述接合表面部分連接，以形成所 述翼梁的管狀構(gòu)型，其中，所述蓋板設(shè)置成使得所述端部橫向于所述中間部分延伸，并且其中所述蓋板相 對于彼此設(shè)置成使得一個(gè)蓋板的所述端部從所述中間部分向另一個(gè)蓋板的所述端部延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述蓋板相對于彼此設(shè)置成使得在所 述將所述蓋板的所述接合表面部分與所述連接板的所述接合表面部分連接的步驟之前在 所述蓋板的所述外表面部分之間形成預(yù)定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述連接板設(shè)置為大致平直的板。
4.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，將所述蓋板設(shè)置成使得所述 端部與所述中間部分之間的角度能夠在所述蓋板的彈性變形下變化。
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，所述中間部分和所述端部設(shè) 置成包含不同材料。
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，通過在單獨(dú)的模具中模制至 少一種類型的纖維材料和至少一種類型的樹脂而將所述連接板和蓋板設(shè)為層壓元件。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括向所述接合表面部分中的至少一個(gè) 施加粘合劑的步驟和使所述粘合劑固化的步驟。
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，所述蓋板和連接板包括有利 于將所述蓋板和連接板相對于彼此定位的裝配標(biāo)記。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括提供裝配工具的步驟，以及在連接 所述蓋板和連接板的步驟之前將所述蓋板和連接板設(shè)置在所述裝配工具中的步驟。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括由多個(gè)連接板元件裝配所述連接 板的步驟。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在每個(gè)所述蓋板中提供短接電路 的步驟，所述短接電路將所述蓋板電連接以有利于所述葉片的防雷。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將補(bǔ)強(qiáng)元件附接至所述蓋板中的 至少一個(gè)的步驟，所述補(bǔ)強(qiáng)元件設(shè)置成沿縱向增加所述翼梁的剛度。
13.一種用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁，所述翼梁具有管狀結(jié)構(gòu)并由至少兩個(gè)蓋板和至少兩 個(gè)連接板裝配而成，各所述蓋板均形成介于兩個(gè)端部之間的中間部分，其中各所述端部均 形成沿著所述端部的縱向延伸的邊緣的蓋板接合表面部分，所述中間部分形成所述翼梁的 外表面部分，并且各所述連接板均具有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合表面部 分，其中所述蓋板的所述接合表面部分與所述連接板的所述接合表面部分連接，其中所述 端部橫向于所述中間部分延伸，并且其中一個(gè)蓋板的所述端部從所述中間部分向另一個(gè)蓋 板的所述端部延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的翼梁，其特征在于，所述蓋板相對于彼此設(shè)置成使得在將 所述蓋板的所述接合表面部分與所述連接板的所述接合表面部分連接之前在所述蓋板的 所述外表面部分之間形成預(yù)定距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的翼梁，其特征在于，所述連接板包括大致平直的板。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的翼梁，其特征在于，所述端部與所述中間部分 之間的角度能夠在所述蓋板的彈性變形下變化。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)所述的翼梁，其特征在于，所述中間部分和所述端部 包含不同材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求13-17中任一項(xiàng)所述的翼梁，其特征在于，所述連接板中的至少一個(gè) 包括多個(gè)連接板元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求13-18中任一項(xiàng)所述的翼梁，還包括在每個(gè)所述蓋板中的短接電路， 所述短接電路將所述蓋板電連接以有利于所述葉片的防雷。
20.根據(jù)權(quán)利要求13-19中任一項(xiàng)所述的翼梁，還包括附接至所述蓋板中的至少一個(gè) 的補(bǔ)強(qiáng)元件，所述補(bǔ)強(qiáng)元件設(shè)置成沿縱向增加所述翼梁的剛度。
21.一種用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁，所述翼梁具有管狀結(jié)構(gòu)并由至少兩個(gè)蓋板和至少兩 個(gè)連接板裝配而成，各所述蓋板均形成介于兩個(gè)端部之間的中間部分，其中各所述端部均 形成沿著所述端部的縱向延伸的邊緣的蓋板接合表面部分，所述中間部分形成所述翼梁的 外表面部分，并且各所述連接板均具有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合表面部 分，其中所述蓋板的所述接合表面部分與所述連接板的所述接合表面部分連接，其中所述 連接板中的至少一個(gè)包括至少兩個(gè)相鄰的連接板元件，所述至少兩個(gè)相鄰的連接板元件具 有未彼此連接的界面。
22.一種用于風(fēng)輪機(jī)的葉片，包括根據(jù)權(quán)利要求13-21中任一項(xiàng)所述的翼梁。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造用于風(fēng)輪機(jī)葉片的翼梁(1)的方法。該方法包括以下步驟提供至少兩個(gè)蓋板(2a，2b)，每個(gè)蓋板均形成介于兩個(gè)端部(5)之間的中間部分(4)，其中各端部均形成沿著端部的縱向延伸的邊緣的蓋板接合表面部分(6)，并且中間部分形成翼梁的外表面部分(7)；提供至少兩個(gè)連接板(3a，3b)，每個(gè)連接板均設(shè)有沿著相對的縱向延伸的邊緣的連接板接合表面部分(8)；以及將蓋板的接合表面部分與連接板的接合表面部分連接以形成翼梁的管狀構(gòu)型。所述蓋板設(shè)置成使得端部橫向于中間部分延伸，并且所述蓋板相對于彼此設(shè)置成使得一個(gè)蓋板的端部從中間部分向另一個(gè)蓋板的端部延伸。
文檔編號F03D1/06GK102123849SQ200980128353
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者A·赫奇斯, M·漢考克, T·弗龍斯基 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司