本發(fā)明總體涉及風(fēng)輪機(jī)葉片的制造，更具體地說，涉及一種制造葉片的根端的方法以及一種在所述方法中用于防止碎屑積聚在限定于葉片的根端中的孔中的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代的風(fēng)輪機(jī)葉片通常由諸如玻璃纖維加強(qiáng)塑料(GFRP)之類的復(fù)合材料模制成。葉片從大體圓形的根端朝頂端縱向延伸。

圖1示出了典型的風(fēng)輪機(jī)葉片12的根端10。多個金屬根部插入件14嵌在葉片12的根端10中。根部插入件14大體是管狀的并且具有圓形截面。如借助實(shí)施例由虛線14a所示，根部插入件14軸向延伸到葉片的根端中。每個插入件14限定一個具有內(nèi)螺紋的縱向孔16。插入件14繞根端10的圓周均等間隔開。插入件14均具有環(huán)形的平坦端面18，此平坦端面圍繞并限定孔16的開口20。插入件14的平坦端面18與葉片12的環(huán)形的根端面22齊平。

當(dāng)葉片安裝在風(fēng)輪機(jī)上時，根部插入件用于將葉片連接至安裝至輪轂的變槳軸承。雙頭螺栓用以將葉片固定至變槳軸承，螺栓桿接納在插入件的螺紋孔內(nèi)。在葉片的制造過程中，插入件用以在模制過程中支撐葉片。就這一點(diǎn)而言，葉片的根端借助從位于葉片模具的一端的底架伸出到孔中的雙頭螺栓固定至底架。當(dāng)從模具移除葉片時，銅潤滑脂應(yīng)用至雙頭螺栓并且應(yīng)用至孔以使葉片的根端能夠從雙頭螺栓被釋放。

一旦葉片被從模具移除，就加工葉片的根端以提供平坦的水平面，水平面形成與變槳軸承的界面。軌道銑床用于此目的，通常從根端移除一兩毫米的材料以形成所需的平面。

與銑削過程相關(guān)的問題在于，銑削過程產(chǎn)生的削屑易于積聚在根部插入件的孔內(nèi)。由于孔內(nèi)銅潤滑脂的存在(削屑黏著至銅潤滑脂)而加劇了此問題，因此使得難以在銑削過程后移除銷屑。

在葉片離開工廠之前，每個根部插入件都經(jīng)受徹底的清潔過程以從孔移除任一碎屑或者銷屑。由于每個葉片均包括大量根部插入件，此清潔過程既耗時又昂貴。而且，難以在清潔過程之后檢查孔的清潔度，因此即使在清潔過程之前也存在少量碎屑可能存在于一個或者多個孔中的可能性，或者更糟糕的是，清潔過程中意外地完全遺漏一個孔。

一旦清潔了孔，就在每個孔中插入環(huán)形塞子。塞子具有帶螺紋的外表面，并且塞子旋擰到孔中。塞子包括一體化的端蓋，該端蓋具有周向凸緣，當(dāng)塞子插入到孔中時，周向凸緣覆蓋在根部插入件的加工成的環(huán)形表面上。通常在凸緣與環(huán)形表面之間設(shè)置有墊圈。塞子防止碎屑在儲存以及運(yùn)輸葉片的過程中進(jìn)入孔中，同時墊圈與凸緣用以保護(hù)根部插入件的環(huán)形表面。在就要安裝葉片時移除塞子。

即使在情況最佳時，葉片連接至輪轂的操作也是困難并且昂貴的過程。然而，如果上述清潔過程不夠徹底，那么在安裝時碎屑可能仍存在于孔內(nèi)。碎屑會阻止雙頭螺栓正確緊固在孔內(nèi)，或者在一些情況下，碎屑可能使螺栓卡在孔內(nèi)。因此，安裝時孔內(nèi)碎屑的存在是一個嚴(yán)重的問題，并且安裝時孔內(nèi)碎屑的存在會延誤葉片的安裝并且在一些情況下阻止葉片的安裝。

本發(fā)明的目的在于克服上述一個或者多個問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種制造風(fēng)輪機(jī)葉片的根端的方法，根端具有根端面，當(dāng)葉片安裝在風(fēng)輪機(jī)上時根端面借助變槳軸承連接至風(fēng)輪機(jī)輪轂，并且方法包括：

(a)在葉片的根端中設(shè)置多個孔，每個孔均軸向延伸到葉片中并且具有限定在根端面處的開口；

(b)提供多個插塞，每個插塞均具有大體實(shí)心的第一端部；

(c)將插塞插入到的相應(yīng)孔中，每個插塞均插入一定深度，由此相應(yīng)插塞的第一端部在孔內(nèi)延伸并且抵靠孔的內(nèi)表面形成密封，并且每個插塞的第一端部的犧牲部分在位于根端面處從相應(yīng)孔的開口伸出；以及

(d)加工根端面以形成與變槳軸承接界的大體平坦的根端面，其中，加工根端面的步驟包括移除伸出的插塞的伸出的犧牲部分而使得各個插塞的余留的第一端部大體與根端面齊平。

根據(jù)本發(fā)明，插塞在加工過程之前插入到孔中。插塞堵插塞孔，從而有益地在銑削過程中防止銷屑進(jìn)入孔中。因此，無需在銑削過程之后清潔孔，并因此本發(fā)明代表制造過程方面的重大改進(jìn)。插塞保持在適當(dāng)位置直到安裝葉片時為止，在安裝葉片時移除插塞。安裝時孔是絕對清潔的，因?yàn)殇N屑不可能存在于孔內(nèi)。

在加工了根端面之后，帽可以附接至各個插塞的第一端部。帽優(yōu)選具有本體，該本體大體覆蓋根端面的環(huán)繞孔的外周部分?？變?yōu)選設(shè)置在嵌在葉片的根端中的相應(yīng)根部插入件中，并且根端面的外周部分優(yōu)選由根部插入件的端面限定。這些端面與葉片的根端一起被加工，并且重要的是當(dāng)安裝葉片時這些表面是平坦并且清潔的，因?yàn)檫@些表面形成與變槳軸承的接界。墊圈優(yōu)選設(shè)置在帽的本體與環(huán)繞孔的外周端面之間。墊圈以及/或者帽的本體便利地用以在運(yùn)輸以及儲存葉片的過程中保護(hù)環(huán)繞孔的加工過的外周表面，從而確保安裝葉片時所述表面既清潔又平坦。

每個插塞的第一端部可以包括用于接納帽的插入部的第一凹口。第一凹口優(yōu)選軸向延伸到第一端部中。插塞優(yōu)選在相應(yīng)孔內(nèi)插入一定深度，由此第一凹口在根端面的上方以及下方延伸。當(dāng)移除各個插塞的犧牲部分時第一凹口暴露在根端面處。第一凹口軸向延伸到插塞的位于孔內(nèi)的其余部分中。然后，帽可以通過相應(yīng)帽的插入部插入到位于相應(yīng)插塞的其余的第一端部中的第一凹口中而附接至插塞。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，帽可以鎖定至相應(yīng)插塞。這可以借助分別與帽的插入部以及插塞的第一凹口相關(guān)的互鎖特征實(shí)現(xiàn)?；ユi特征可以允許帽附接至所述插塞并且基本防止帽從插塞移除。互鎖特征有益地防止帽離開原位或者與插塞分離。

優(yōu)選的是，孔是帶螺紋的，并且插塞包括帶螺紋的外表面。因此，所述方法可以涉及在孔內(nèi)旋擰插塞使得插塞上的螺紋與孔內(nèi)的螺紋匹配。

每個插塞的第一端部可以包括用于接納工具的第二凹口。第二凹口優(yōu)選軸向延伸到插塞的第一端部中。因此，所述方法可以包括插塞在相應(yīng)孔內(nèi)插入一定深度，由此第二凹口在根端面的上方以及下方延伸。當(dāng)移除各個插塞的犧牲部分時第二凹口暴露在根端面處。第二凹口延伸到插塞的余留在孔內(nèi)的部分中，從而工具能在加工插塞的犧牲的端部后插入到第二凹口中。

在最初的插入過程中，所述方法可以涉及將工具插入到第二凹口中，并且利用工具使插塞相對于孔轉(zhuǎn)動。為了從孔移除插塞，所述方法還會涉及將工具插入到第二凹口中并且沿相反的方向轉(zhuǎn)動插塞，例如從孔旋松插塞。運(yùn)送帽的本體可以包括覆蓋第二凹口的孔口。因此，從孔移除插塞的步驟可以涉及將工具插入通過此孔口插入到第二凹口中。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種插塞，該插塞具有第一端部以及第二端部并且構(gòu)造成用于插到限定在風(fēng)輪機(jī)部件中的孔中使得插塞的第二端部能完全定位在孔內(nèi)并且插塞的第一端部能部分定位在孔內(nèi)，第一端部的犧牲部分從孔伸出，其中，插塞的第一端部大體是實(shí)心的并且包括一個以上的凹口，凹口在第一端部中軸向延伸至一定深度，由此在使用中當(dāng)插塞插入到孔中時，凹口或者每個凹口在限定孔的開口的表面上方以及下方延伸，并且其中，插塞的第一端部構(gòu)造成抵靠孔的內(nèi)表面形成密封以防止在加工表面以及插塞的伸出的犧牲部分的過程中碎屑進(jìn)入孔。

插塞優(yōu)選包括第一凹口，該第一凹口軸向延伸到第一端部中。第一凹口可以有益地成形成接納帽的待配合至插塞的第一端部的插入部。第一凹口優(yōu)選大體是環(huán)形的，并且可以構(gòu)造成接納帽的大體管狀的插入部。

第一凹口可以包括一個以上互鎖特征，所述一個以上互鎖特征用于接合設(shè)置在帽的插入部上的一個以上互鎖特征。互鎖特征可以構(gòu)造成允許帽的插入部插入到第一凹口中，從而基本防止帽從插塞移除。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第一凹口構(gòu)造成與帽的插入部形成卡扣配合。

插塞可以包括第二凹口，該第二凹口軸向延伸到第一端部中。第二凹口可以成形成接納一工具。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二凹口具有用于接納六角扳手或者艾倫內(nèi)六角扳手的六角形截面。

插塞的第二端部可以大體是管狀的。這是有益的，因?yàn)榕c實(shí)心部分相比，這了降低插塞的材料成本。第二端部可以具有設(shè)置在其外表面上的螺紋。

優(yōu)選的是，插塞的截面大體是圓形的。插塞可以由任一適當(dāng)?shù)牟牧?例如塑料、橡膠、金屬或者復(fù)合材料)制成。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，插塞由聚酰胺塑料制成。優(yōu)選的是，插塞是單體模制件。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種具有本體以及從本體突出的插入部的帽，插入部構(gòu)造成用于插入到限定在插塞的第一端部中的凹口中，并且本體布置成覆蓋圍繞使用中由插塞插入的孔的表面的外周區(qū)域。

帽的插入部優(yōu)選大體是管狀的，并且優(yōu)選的是，插塞中的凹口大體是環(huán)形的。其他布置是可行的，例如，插入部可以包括用于插入到位于插塞中的一個以上凹口中的一個以上立腿。然而，管狀的插入部與環(huán)形的凹口的布置特別便利，因?yàn)樵摬贾迷试S兩部分在任一周向取向上連接，因此無需兩個部件之間的精確對準(zhǔn)。

插入部可以包括一個以上互鎖特征，所述一個以上互鎖特征用于接合設(shè)置在插塞的凹口中的一個以上互鎖特征?；ユi特征可以構(gòu)造成允許帽的插入部插入到凹口中，從而防止插入部從凹口移除。插入部可以構(gòu)造成與插塞的凹口形成卡扣配合。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，插入部包括用于與凹口的互鎖特征接合的一系列齒。

帽可以由任一適當(dāng)?shù)牟牧?例如塑料、橡膠、金屬或者復(fù)合材料)制成。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，帽由聚酰胺塑料制成。優(yōu)選的是，帽是單體模制件。

關(guān)于本發(fā)明的一個方面描述的任選特征同樣可應(yīng)用于本發(fā)明的其它方面，可能僅為了簡潔起見而避免重復(fù)描這樣的特征。

附圖說明

上文已經(jīng)以本發(fā)明的背景的方式描述了圖1。為了能更容易理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照以下附圖僅以實(shí)施例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施方式，在附圖中：

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的插塞的示意性剖面圖；

圖3是圖2的插塞的第一端面的平面圖；

圖4示出了插入到位于風(fēng)輪機(jī)葉片的根端的孔中的插塞，插塞的犧牲部分從根端伸出；

圖5示出了銑削了插塞的犧牲部分之后孔內(nèi)的插塞；

圖6a示出了配合至插塞的銑削端的運(yùn)送帽；

圖6b是示出運(yùn)送帽的本體的平面圖；以及

圖6c示出了配合至插塞的運(yùn)送帽；

圖6d示出了運(yùn)送帽的一部分的近視剖面圖。

具體實(shí)施方式

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的插塞30。插塞30也稱作“塞子”。插塞30是細(xì)長的，并且插塞30的截面大致是圓形的。插塞30在第一端32與第二端34之間軸向延伸。第一端32是封閉的，并且由插塞30的大體實(shí)心并且圓柱形的第一端部36限定。第二端34是開放的，并且由插塞30的管狀的第二端部38限定。陽螺紋40設(shè)置在插塞30的管狀部38的外表面42上。在此實(shí)施例中，插塞30是由聚酰胺塑料模制成的一個整體件。

插塞30的實(shí)心的第一端部36限定插塞30的第一端面44，該第一端面大體是平坦的。圖3中的平面圖中示出了第一端面44。參照圖3，具有大約20mm直徑的六角凹口46限定在第一端面44的中央，并且六角凹口46由狹窄的環(huán)形凹口48環(huán)繞。再參照圖2的剖面圖，在此實(shí)施例中，六角凹口46在實(shí)心端部36中沿著約12mm的深度，同時環(huán)形凹口48延伸約15mm的深度。

現(xiàn)在參照圖4，該圖示出了插入到限定在金屬根部插入件52中的孔50中的插塞30，金屬根部插入件52嵌在風(fēng)輪機(jī)葉片的根端54中。在加工葉片的根端54之前，插塞30旋擰到孔50中，使得插塞30的管狀部38上的陽螺紋40與設(shè)置在孔50的內(nèi)表面56上的陰螺紋匹配。這些示意性視圖中未示出陰螺紋。

插塞30旋擰至一定深度，由此位于插塞30的實(shí)心端部36中的六角凹口46與環(huán)形凹口48在根部插入件52的環(huán)形端面58上方以及下方兩個方向延伸。在此使用的術(shù)語“上方”以及“下方”是相對于按附圖中所示定向的孔50來說的。換言之，各個凹口46、48既延伸到孔50中又延伸出孔50。以此方式，插塞30的實(shí)心的第一端部36的所謂的“犧牲部分”60在根部插入件52的端面58上方伸出(即，伸出孔50)。

通常，插塞30旋擰至一定深度，使得約2至3mm的插塞30在插入件52的端面58上方伸出，即，使得插塞的犧牲部分60具有約2至3mm的高度。然而，如果凹口46、48在根部插入件52的端面58下方延伸(即，如果凹口46、48延伸到孔50中)，那么插塞30從端面58伸出的確切的量無關(guān)緊要。以此方式，插塞30可以旋擰到孔50中的深度具有很大的公差，此公差便利地促進(jìn)插塞30插入到孔50中的過程。有益的是，最小的深度標(biāo)記可以例如應(yīng)用至插塞30的實(shí)心端部36的側(cè)面以指示插塞30必須插入的最小深度，從而確保凹口46、48充分插入到孔50中。

相似的插塞30插入到限定在位于葉片的根端54處的各個根部插入件52中的每個孔50中。一旦插塞30被全部插入，就銑削葉片的根端54(如以背景技術(shù)的方式描述的)以形成與輪轂接界的平坦表面62。現(xiàn)在參照圖5，在銑削過程中，每個插塞30的犧牲部分60(圖4)被銑床移除以形成插塞30的新的第一端64，該第一端與葉片的銑削過的根端面62齊平。

插塞30的實(shí)心端36抵靠孔50的側(cè)壁56形成密封，并因而在銑削過程中防止削屑進(jìn)入孔50中。一旦完成銑削過程，就從位于插塞30的實(shí)心部36中的六角凹口46與環(huán)形凹口48中移除削屑。這些凹口46、48中的削屑不接觸任何潤滑脂，因此能夠容易被吹出凹口46、48。于是根部插入件52的銑削過的端面58被清潔。

參照圖6a，為了在儲存以及運(yùn)輸葉片的過程中保護(hù)根部插入件52的平坦的端面58，將運(yùn)送帽66插入到插塞30的實(shí)心端部36中。而且參照圖6b(運(yùn)送帽66的平面圖)，運(yùn)送帽66大體是高頂禮帽形的，并且包括本體68以及插入部70。本體68包括環(huán)形盤72，該環(huán)形盤限定中央圓孔口73，并且插入部70包括管狀壁74，該管狀壁沿垂直于盤72的平面的方向從盤72的內(nèi)部邊緣76延伸。一系列齒78或者倒鉤設(shè)置在管狀壁74上。倒鉤78是剖面大體為三角形的環(huán)形突出部。運(yùn)送帽66由聚酰胺塑料模制成單體件。

參照圖6c，環(huán)形墊圈80放置在根部插入件52的環(huán)繞孔50的銑削過的端面58上，并且運(yùn)送帽66的管狀壁74插入到限定在插塞30的實(shí)心的第一端部36中的環(huán)形凹口48中。運(yùn)送帽66的環(huán)形盤72對墊圈80密封，并從而用以在運(yùn)輸以及儲存葉片的過程中保護(hù)根部插入件52的銑削過的端面58。

參照圖6d，圖6d是插入到環(huán)形凹口48中的運(yùn)送帽66的管狀壁74的一部分的近視剖面圖，在此圖可以看到，一對相對的肋82從環(huán)形凹口48的側(cè)壁84伸出。當(dāng)運(yùn)送帽66插入到插塞30中時，設(shè)置在運(yùn)送帽66的管狀壁74上的倒鉤78穿越肋82。運(yùn)送帽66被牢固地推靠根部插入件52的端面58，這使若干倒鉤78穿越肋82。一旦運(yùn)送帽66被牢固地推到插塞30中，其中一個倒鉤78的平坦的背面86抵靠肋82鎖定，從而防止運(yùn)送帽66從插塞30移開。倒鉤78與肋82一起形成卡扣配合，保持運(yùn)送帽66牢固地壓靠根部插入件52并且防止運(yùn)送帽66移開或者離開原位。

插塞30與運(yùn)送帽66組件保持在恰當(dāng)?shù)奈恢弥钡饺~片安裝在風(fēng)輪機(jī)輪轂上為止。在就要安裝葉片時，利用諸如六角扳手或者艾倫內(nèi)六角扳手之類的適當(dāng)?shù)墓ぞ咭瞥迦c帽組件。六角扳手插入通過限定在運(yùn)送帽66的中央的圓孔口73(參見圖6b)，并且插入到限定在插塞30的實(shí)心部36的中央的六角凹口46中。然后將六角扳手逆時針轉(zhuǎn)動以使插塞30在孔50內(nèi)轉(zhuǎn)動，因此使得能夠移除插塞30。

一旦插塞30被移除，就利用雙頭螺栓將葉片連接至輪轂，螺栓接納在根部插入件52的孔50中。由于在加工工程中孔50被牢牢地塞住，安裝時孔50的內(nèi)部不可能有削屑。而且，由于插塞30保持在孔50內(nèi)直到葉片準(zhǔn)備好安裝，插塞30防止任何碎屑在制造過程(即，在儲存以及運(yùn)輸葉片的過程中)之后進(jìn)入孔50中。因此，絕對干凈的孔50促進(jìn)葉片的安裝。由于在加工過程之后不再需要清潔孔50(耗時的任務(wù))，葉片制造過程也被簡化了。

在制造葉片的根端與葉片的其余部分形成一體的風(fēng)輪機(jī)葉片的過程中可以采用本發(fā)明。同樣地，在制造模塊化的葉片的過程中可以采用本發(fā)明，在模塊化的葉片中，葉片的根端與葉片的其他部分分開制造并隨后結(jié)合在一起而形成完整的葉片。

在不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下可以對上述實(shí)施例做出多種變型。例如，上述插塞的一部分是管狀的，而在其他實(shí)施方式中整個插塞可以是實(shí)心的。然而，管狀的第二端部是有益的，因?yàn)樵摴軤畹牡诙瞬繙p少了插塞的材料成本。以上具體尺寸僅以實(shí)施例的方式提供，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。在其他實(shí)施例中，例如，凹口可以具有不同的深度。在以上實(shí)施例中在運(yùn)送帽上設(shè)置有一系列齒，而在其他實(shí)施方式中，例如，可以在環(huán)形凹口內(nèi)設(shè)置齒，或者可以采用其他互鎖形式。盡管上述孔限定在根部插入件中，然而要理解的是，本發(fā)明的插塞與運(yùn)送帽可以適當(dāng)設(shè)定尺寸以插入到其他孔中從而防止碎屑積聚在那些孔中。