一种制造叶片部件的方法
一种制造叶片部件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造叶片部件的方法，该叶片部件包括至少半个叶片根部，所述方法包括将插入件锚固在所述至少半个叶片根部。
【背景技术】
[0002]用于风力涡轮机的转子叶片通常采用两个转子叶片半部连接而成或者制成单个转子叶片。转子叶片具有叶片根部，该转子叶片通过该叶片根部连接到风力涡轮机的轮毂。更具体地，转子叶片连接到变桨轴承，所述变桨轴承使得转子叶片能够绕着它的纵向轴线旋转。叶片根部设置有插入件以连接转子叶片。这通过在根部端面的纵向上钻孔来完成。为了正确地定位孔的位置，使用了模板，该模板为具有孔的环状件，穿过这些孔以进行钻孔。为了固定该插入件，在钻孔的盲端沿横向钻设宽孔。插入件利用插入到宽孔中的T型螺栓而固定。插入件自身可包括内螺纹，内螺纹裸露在根部端面上，或者可包括从根部端面凸出的螺纹部。加强构件在将叶片部件安装到风力涡轮机的轮毂之前附接至叶片部件，以便在叶片根部不变形时便于它的安装。
[0003]一直存在在风力涡轮机的一些方面降低其成本的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供根据前序部分的能够降低成本的方法。
[0005]为此，根据前序部分的方法的特征在于用于变桨轴承的加强构件被用来确定插入件的位置并固定到叶片部件上，该加强构件包括孔，其中，所述方法包括如下步骤:
[0006]-利用包括孔的加强构件作为模板用于在叶片部件的根部端面处将孔钻设进聚合物基体中；
[0007]-钻设横向的第二孔，
[0008]-为钻孔提供插入件，插入件包括T型螺栓和杆；并且
[0009]-该插入件利用所述的T型螺栓固定到叶片部件上。
[0010]在使用期间，变桨轴承承受变形力导致成椭圆形等。这样的变形对于变桨轴承的寿命是有害的。为了减轻上述问题，在叶片根部和轮毂之间采用加强环。该加强构件具有双重目的:在使用期间，它用作加强构件。在制造过程中，它用作用于插入件的定位部件，因为它有助于限定(控制)插入件的位置。因此，减少了成本。同时，部件的拆卸和再使用成为可能，节省了成本。叶片部件可以是涡轮机叶片的一半或者整个涡轮机叶片。也可以是涡轮机叶片的一部分或者用于制造涡轮机叶片的半成品。加强构件例如用螺钉固定到叶片根部和/或胶合在叶片根部，其中螺钉头部沉入加强构件中。加强构件通常具有环形形状，例如圆形或者椭圆形形状，或者圆形或者椭圆形形状的一部分。在后者的情况下，为大多数的实用的目的，它延伸多于180°。它例如是铸造加强构件并例如是由钢制成。设置有该加强件的叶片部件附接至风力涡轮机的轮毂。在该至少半个叶片根部的端面中钻设孔之前、期间或者之后将加强构件固定到叶片部件。T型螺栓为插入件基部。这使得能够借助轮毂很好的保持风力涡轮机叶片。杆例如是中间缩腰式的杆。杆一端的螺纹的直径与另一端的直径并不必相同，但是实际中为了方便采用相同的直径。
[0011]W02010/149806披露了一种制造叶片部件的方法，该方法包括利用加强构件确定插入件的位置，将插入件锚固在叶片部件的叶片根部中。在叶片部件的制造期间，加强构件被包括于模具中。
[0012]根据一个优选的具体实施例，横向的第二孔利用辅助工具钻设，该辅助工具接合至:
[0013]-1)钻设在根部端面的孔以及ii)加强构件的孔中的至少一种；以及
[0014]-加强构件的侧部。
[0015]因此，横向的第二孔的位置能够精确、快速地确定。辅助工具包括在辅助工具边缘的凹槽或引导孔以作为钻孔的导引件有利于钻孔。这有助于获得例如径向延伸的第二孔，最小化由于孔而使得叶片根部弱化的不利影响。
[0016]根据优选的实施例，该加强构件包括隔壁的至少一部分。
[0017]隔壁被用来防止人落入转子叶片中。通过将隔壁集成为加强构件的一部分以节省成本。隔壁或者它的一部分可与加强构件铸造在一起。隔壁也被用于连接每个都包括加强构件的叶片半部的加强构件。例如，每一个加强构件包括半个隔壁，这些隔壁被连接在一起。为此，隔壁半部可包括凸缘，隔壁凸缘的凸缘被栓接在一起。
[0018]根据本发明的优选实施例，在涡轮机叶片半部之间延伸的腹板附接至隔壁。
[0019]腹板为用于增强涡轮叶片的支撑件。腹板的一个例子为吸受剪切力的抗剪腹板。这使得能够将力从涡轮机叶片传递至轮毂同时避免应力集中。腹板包括栓接、胶合等到隔壁的凸缘。隔壁可包括一个或两个入口孔(例如，人孔)以将凸缘固定到隔壁。另外地，采用成角度的轮廓并将其栓接至隔壁和腹板的每个上。
[0020]根据优选的具体实施例，涡轮机叶片通过连接涡轮机叶片的具有加强构件的每个半部制成，其中加强构件连接在一起。
[0021]因此提供了适用于利用涡轮机叶片半部进行涡轮机叶片的制造的【具体实施方式】。为了连接涡轮机叶片的半部，涡轮机叶片的半部在每个端部都具有凸缘，并且凸缘被栓接在一起以形成加强环。
[0022]根据优选的实施例，该加强构件是一个360°环并设置为在至少180°上具有插入件。
[0023]如果加强构件在360°上具有插入件，那就适合于用于所谓的“一次性”技术，在这个技术中，涡轮机叶片一次性制成。如果在180°上设置插入件，那么另外的180°上就设置孔，用于将孔钻设进涡轮机叶片的半部内，该涡轮机叶片的半部将与互补的涡轮机叶片的半部连接，加强构件的插入件通过聚合的方式植入至该互补的涡轮机叶片的半部中。
【附图说明】
[0024]现在参考附图来说明本发明，此处
[0025]图1示出了风力涡轮机转子叶片的一部分的截断视图；
[0026]图2a_d示出了现有技术中制造叶片部件的方法。
[0027]图3a_d示出了根据本发明方法的实施例。
[0028]图4示出具有附接至隔壁的抗剪腹板的风力涡轮机转子叶片
[0029]的一部分的截断视图。
【具体实施方式】
[0030]图1示出了风力涡轮机的转子叶片100的一部分的示意 性的截断视图。转子叶片100包括设置有加强环110的叶片根部103。加强环110包括孔111，杆112 (在本实施例中为中间缩腰的杆112)穿过孔111被锚固到插入件基部113。在本具体实施例中，中间缩腰的杆112和插入件基部113 —起形成插入件114。图1为示意性的图。例如，在实际中，用于插入件114的孔111的数目可能远远超过100。
[0031]隔壁140如图所示，该隔壁140优选地为加强环110的一体部分。它可与加强环110铸造在一起，以提高加强环110的刚度。在示出的该实施例中，隔壁140为圆锥形。
[0032]图2a_d是在转子叶片半部200制造期间沿着转子叶片半部的纵向方向的转子叶片半部的细节的横截面视图。
[0033]图2a示出了加强环半部201，该加强环半部201在圆周方向上设置有由钢制成的插入件基部113 (例如被保持在加强环半部201的凹部中)。
[0034]加强环半部201被置于模具299的内部，将液体树脂注入到模具299中(图2b)，随后以不同于常规的方式固化以形成聚合物基体210。该树脂例如为环氧基或者聚酯基树脂。
[0035]一旦打开模具299，加强环半部201就被螺钉(未示出)或者胶水212 (图2c)固定到叶片根部。
[0036]图2d示出了中间缩腰的杆112，该中间缩腰的杆112被螺纹拧紧到插入件基部113中，该插入件基部113具有带内部螺纹的盲孔214。
[0037]图3a_d是沿着风力涡轮机的转子叶片100的纵向方向的风力涡轮机的转子叶片的细节的横截面视图。转子叶片100设置有加强环110(图3a)。
[0038]在加强环110中的孔111被用作在叶片根部103内钻设钻孔301的导引件(图3b) ο如在现有技术中，当叶片根部103变形时，必须利用千斤顶使其回圆。在这一点上，(在钻设钻孔301之前)非常方便地将加强环110附接至叶片根部103的端面302上。
[0039]横向孔利用辅助工具390 (图3c)钻设，该辅助工具390被用作用于钻孔(未示出)的导引件，该辅助工具390借助加强环110中的孔111和钻孔301中的至少一种来接合。另外，辅助工具390接合加强环110的侧部，这样该辅助工具390就不转动而只沿转子叶片100的纵向方向滑动。加强环110作为止动件用于阻止朝向转子叶片100的尖端的运动。这就精确地限定了在辅助工具390中的引导孔391的位置。引导孔391相对于钻孔301横向设置。
[0040]横向的第二孔303利用辅助工具390的引导孔391作为导引件而被钻设在叶片根部103中(图3d) ο
[0041]T型螺栓310插入到该第二孔303中(图3e)，且中间缩腰的杆112螺纹拧紧到T型螺栓中。该T型螺栓310和该杆112 —起形成插入件114(图3f)。
[0042]图4是大体上对应于图1的截断图，除了加强环110包括有环半部201，只示出其中之一。加强环半部201包括两个环凸缘401，该两个环凸缘401将加强环半部栓接在一起。隔壁140包括两个隔壁部分，每个环半部201上一个隔壁部分。每个隔壁部分都具有隔壁凸缘402，并且隔壁凸缘被栓接、胶合或者焊接在一起以提高加强环110的刚度。
[0043]图4还示出了抗剪腹板420，其连接相对的转子叶片半部200。抗剪腹板420经由抗剪腹板凸缘420附接到隔壁140上。例如是栓接(利用螺栓422)、胶合连接或者二者。
【主权项】
1.一种制造叶片部件(100)的方法，该叶片部件包括至少半个叶片根部(103)，所述方法包括将插入件(114)锚固到所述至少半个叶片根部(103)中，其特征在于用于变桨轴承的加强构件(110)被用来确定该插入件(114)的位置并被固定至叶片部件(100)，所述加强构件(110)包括孔(111)，其中该方法包括如下步骤: -利用包含孔(111)的加强构件(110)作为模板在叶片部件(100)的根部端面(302)处在聚合物基体(210)内钻设孔(301); -钻设横向的第二孔(303); -为钻出的孔提供插入件(114)，插入件(114)包括T型螺栓(310)和杆(112);并且 -利用所述的T型螺栓(310)将该插入件(114)固定至该叶片部件(100)。2.根据权利要求1所述的方法，其中横向的第二孔(303)利用辅助工具(390)钻设，该辅助工具接合至 -1)钻设在根部端面(302)中的孔(301)以及ii)加强构件(110)的孔(111)中的至少一种；以及 -加强构件(110)的侧部。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该加强构件(110)包括隔壁(140)的至少一部分。4.根据权利要求3所述的方法，其中在涡轮叶片的半部(200)之间延伸的腹板(420)附接至该隔壁(140)。5.根据前述的权利要求任一项所述的方法，其中涡轮机叶片(100)通过连接涡轮机叶片半部(200)而制成，每个该叶片半部(200)包括加强构件(201)，其中加强构件(201)被连接在一起。6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中该加强构件(110)是360°的环，并在至少180°上具有插入件(114)。
【专利摘要】本发明涉及一种制造叶片部件的方法，该叶片部件包括至少半个叶片根部(103)，所述方法包括将插入件(114)锚固在所述至少半个叶片根部(103)中。根据本发明用于变桨轴承的加强构件(110)被用来确定插入件(114)的位置并固定至叶片部件(100)。在该方法中，加强构件(110)包括孔(111)并作为模板用于在叶片部件(100)上钻设孔(301)。
【IPC分类】F03D1/06
【公开号】CN104903571
【申请号】CN201380059454
【发明人】G·G·M·茨瓦尔特
【申请人】湘电达尔文有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月14日
【公告号】EP2920457A1, WO2014076183A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造叶片部件的方法，该叶片部件包括至少半个叶片根部，所述方法包括将插入件锚固在所述至少半个叶片根部。
【背景技术】
[0002]用于风力涡轮机的转子叶片通常采用两个转子叶片半部连接而成或者制成单个转子叶片。转子叶片具有叶片根部，该转子叶片通过该叶片根部连接到风力涡轮机的轮毂。更具体地，转子叶片连接到变桨轴承，所述变桨轴承使得转子叶片能够绕着它的纵向轴线旋转。叶片根部设置有插入件以连接转子叶片。这通过在根部端面的纵向上钻孔来完成。为了正确地定位孔的位置，使用了模板，该模板为具有孔的环状件，穿过这些孔以进行钻孔。为了固定该插入件，在钻孔的盲端沿横向钻设宽孔。插入件利用插入到宽孔中的T型螺栓而固定。插入件自身可包括内螺纹，内螺纹裸露在根部端面上，或者可包括从根部端面凸出的螺纹部。加强构件在将叶片部件安装到风力涡轮机的轮毂之前附接至叶片部件，以便在叶片根部不变形时便于它的安装。
[0003]一直存在在风力涡轮机的一些方面降低其成本的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供根据前序部分的能够降低成本的方法。
[0005]为此，根据前序部分的方法的特征在于用于变桨轴承的加强构件被用来确定插入件的位置并固定到叶片部件上，该加强构件包括孔，其中，所述方法包括如下步骤:
[0006]-利用包括孔的加强构件作为模板用于在叶片部件的根部端面处将孔钻设进聚合物基体中；
[0007]-钻设横向的第二孔，
[0008]-为钻孔提供插入件，插入件包括T型螺栓和杆；并且
[0009]-该插入件利用所述的T型螺栓固定到叶片部件上。
[0010]在使用期间，变桨轴承承受变形力导致成椭圆形等。这样的变形对于变桨轴承的寿命是有害的。为了减轻上述问题，在叶片根部和轮毂之间采用加强环。该加强构件具有双重目的:在使用期间，它用作加强构件。在制造过程中，它用作用于插入件的定位部件，因为它有助于限定(控制)插入件的位置。因此，减少了成本。同时，部件的拆卸和再使用成为可能，节省了成本。叶片部件可以是涡轮机叶片的一半或者整个涡轮机叶片。也可以是涡轮机叶片的一部分或者用于制造涡轮机叶片的半成品。加强构件例如用螺钉固定到叶片根部和/或胶合在叶片根部，其中螺钉头部沉入加强构件中。加强构件通常具有环形形状，例如圆形或者椭圆形形状，或者圆形或者椭圆形形状的一部分。在后者的情况下，为大多数的实用的目的，它延伸多于180°。它例如是铸造加强构件并例如是由钢制成。设置有该加强件的叶片部件附接至风力涡轮机的轮毂。在该至少半个叶片根部的端面中钻设孔之前、期间或者之后将加强构件固定到叶片部件。T型螺栓为插入件基部。这使得能够借助轮毂很好的保持风力涡轮机叶片。杆例如是中间缩腰式的杆。杆一端的螺纹的直径与另一端的直径并不必相同，但是实际中为了方便采用相同的直径。
[0011]W02010/149806披露了一种制造叶片部件的方法，该方法包括利用加强构件确定插入件的位置，将插入件锚固在叶片部件的叶片根部中。在叶片部件的制造期间，加强构件被包括于模具中。
[0012]根据一个优选的具体实施例，横向的第二孔利用辅助工具钻设，该辅助工具接合至:
[0013]-1)钻设在根部端面的孔以及ii)加强构件的孔中的至少一种；以及
[0014]-加强构件的侧部。
[0015]因此，横向的第二孔的位置能够精确、快速地确定。辅助工具包括在辅助工具边缘的凹槽或引导孔以作为钻孔的导引件有利于钻孔。这有助于获得例如径向延伸的第二孔，最小化由于孔而使得叶片根部弱化的不利影响。
[0016]根据优选的实施例，该加强构件包括隔壁的至少一部分。
[0017]隔壁被用来防止人落入转子叶片中。通过将隔壁集成为加强构件的一部分以节省成本。隔壁或者它的一部分可与加强构件铸造在一起。隔壁也被用于连接每个都包括加强构件的叶片半部的加强构件。例如，每一个加强构件包括半个隔壁，这些隔壁被连接在一起。为此，隔壁半部可包括凸缘，隔壁凸缘的凸缘被栓接在一起。
[0018]根据本发明的优选实施例，在涡轮机叶片半部之间延伸的腹板附接至隔壁。
[0019]腹板为用于增强涡轮叶片的支撑件。腹板的一个例子为吸受剪切力的抗剪腹板。这使得能够将力从涡轮机叶片传递至轮毂同时避免应力集中。腹板包括栓接、胶合等到隔壁的凸缘。隔壁可包括一个或两个入口孔(例如，人孔)以将凸缘固定到隔壁。另外地，采用成角度的轮廓并将其栓接至隔壁和腹板的每个上。
[0020]根据优选的具体实施例，涡轮机叶片通过连接涡轮机叶片的具有加强构件的每个半部制成，其中加强构件连接在一起。
[0021]因此提供了适用于利用涡轮机叶片半部进行涡轮机叶片的制造的【具体实施方式】。为了连接涡轮机叶片的半部，涡轮机叶片的半部在每个端部都具有凸缘，并且凸缘被栓接在一起以形成加强环。
[0022]根据优选的实施例，该加强构件是一个360°环并设置为在至少180°上具有插入件。
[0023]如果加强构件在360°上具有插入件，那就适合于用于所谓的“一次性”技术，在这个技术中，涡轮机叶片一次性制成。如果在180°上设置插入件，那么另外的180°上就设置孔，用于将孔钻设进涡轮机叶片的半部内，该涡轮机叶片的半部将与互补的涡轮机叶片的半部连接，加强构件的插入件通过聚合的方式植入至该互补的涡轮机叶片的半部中。
【附图说明】
[0024]现在参考附图来说明本发明，此处
[0025]图1示出了风力涡轮机转子叶片的一部分的截断视图；
[0026]图2a_d示出了现有技术中制造叶片部件的方法。
[0027]图3a_d示出了根据本发明方法的实施例。
[0028]图4示出具有附接至隔壁的抗剪腹板的风力涡轮机转子叶片
[0029]的一部分的截断视图。
【具体实施方式】
[0030]图1示出了风力涡轮机的转子叶片100的一部分的示意 性的截断视图。转子叶片100包括设置有加强环110的叶片根部103。加强环110包括孔111，杆112 (在本实施例中为中间缩腰的杆112)穿过孔111被锚固到插入件基部113。在本具体实施例中，中间缩腰的杆112和插入件基部113 —起形成插入件114。图1为示意性的图。例如，在实际中，用于插入件114的孔111的数目可能远远超过100。
[0031]隔壁140如图所示，该隔壁140优选地为加强环110的一体部分。它可与加强环110铸造在一起，以提高加强环110的刚度。在示出的该实施例中，隔壁140为圆锥形。
[0032]图2a_d是在转子叶片半部200制造期间沿着转子叶片半部的纵向方向的转子叶片半部的细节的横截面视图。
[0033]图2a示出了加强环半部201，该加强环半部201在圆周方向上设置有由钢制成的插入件基部113 (例如被保持在加强环半部201的凹部中)。
[0034]加强环半部201被置于模具299的内部，将液体树脂注入到模具299中(图2b)，随后以不同于常规的方式固化以形成聚合物基体210。该树脂例如为环氧基或者聚酯基树脂。
[0035]一旦打开模具299，加强环半部201就被螺钉(未示出)或者胶水212 (图2c)固定到叶片根部。
[0036]图2d示出了中间缩腰的杆112，该中间缩腰的杆112被螺纹拧紧到插入件基部113中，该插入件基部113具有带内部螺纹的盲孔214。
[0037]图3a_d是沿着风力涡轮机的转子叶片100的纵向方向的风力涡轮机的转子叶片的细节的横截面视图。转子叶片100设置有加强环110(图3a)。
[0038]在加强环110中的孔111被用作在叶片根部103内钻设钻孔301的导引件(图3b) ο如在现有技术中，当叶片根部103变形时，必须利用千斤顶使其回圆。在这一点上，(在钻设钻孔301之前)非常方便地将加强环110附接至叶片根部103的端面302上。
[0039]横向孔利用辅助工具390 (图3c)钻设，该辅助工具390被用作用于钻孔(未示出)的导引件，该辅助工具390借助加强环110中的孔111和钻孔301中的至少一种来接合。另外，辅助工具390接合加强环110的侧部，这样该辅助工具390就不转动而只沿转子叶片100的纵向方向滑动。加强环110作为止动件用于阻止朝向转子叶片100的尖端的运动。这就精确地限定了在辅助工具390中的引导孔391的位置。引导孔391相对于钻孔301横向设置。
[0040]横向的第二孔303利用辅助工具390的引导孔391作为导引件而被钻设在叶片根部103中(图3d) ο
[0041]T型螺栓310插入到该第二孔303中(图3e)，且中间缩腰的杆112螺纹拧紧到T型螺栓中。该T型螺栓310和该杆112 —起形成插入件114(图3f)。
[0042]图4是大体上对应于图1的截断图，除了加强环110包括有环半部201，只示出其中之一。加强环半部201包括两个环凸缘401，该两个环凸缘401将加强环半部栓接在一起。隔壁140包括两个隔壁部分，每个环半部201上一个隔壁部分。每个隔壁部分都具有隔壁凸缘402，并且隔壁凸缘被栓接、胶合或者焊接在一起以提高加强环110的刚度。
[0043]图4还示出了抗剪腹板420，其连接相对的转子叶片半部200。抗剪腹板420经由抗剪腹板凸缘420附接到隔壁140上。例如是栓接(利用螺栓422)、胶合连接或者二者。
【主权项】
1.一种制造叶片部件(100)的方法，该叶片部件包括至少半个叶片根部(103)，所述方法包括将插入件(114)锚固到所述至少半个叶片根部(103)中，其特征在于用于变桨轴承的加强构件(110)被用来确定该插入件(114)的位置并被固定至叶片部件(100)，所述加强构件(110)包括孔(111)，其中该方法包括如下步骤: -利用包含孔(111)的加强构件(110)作为模板在叶片部件(100)的根部端面(302)处在聚合物基体(210)内钻设孔(301); -钻设横向的第二孔(303); -为钻出的孔提供插入件(114)，插入件(114)包括T型螺栓(310)和杆(112);并且 -利用所述的T型螺栓(310)将该插入件(114)固定至该叶片部件(100)。2.根据权利要求1所述的方法，其中横向的第二孔(303)利用辅助工具(390)钻设，该辅助工具接合至 -1)钻设在根部端面(302)中的孔(301)以及ii)加强构件(110)的孔(111)中的至少一种；以及 -加强构件(110)的侧部。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该加强构件(110)包括隔壁(140)的至少一部分。4.根据权利要求3所述的方法，其中在涡轮叶片的半部(200)之间延伸的腹板(420)附接至该隔壁(140)。5.根据前述的权利要求任一项所述的方法，其中涡轮机叶片(100)通过连接涡轮机叶片半部(200)而制成，每个该叶片半部(200)包括加强构件(201)，其中加强构件(201)被连接在一起。6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中该加强构件(110)是360°的环，并在至少180°上具有插入件(114)。
【专利摘要】本发明涉及一种制造叶片部件的方法，该叶片部件包括至少半个叶片根部(103)，所述方法包括将插入件(114)锚固在所述至少半个叶片根部(103)中。根据本发明用于变桨轴承的加强构件(110)被用来确定插入件(114)的位置并固定至叶片部件(100)。在该方法中，加强构件(110)包括孔(111)并作为模板用于在叶片部件(100)上钻设孔(301)。
【IPC分类】F03D1/06
【公开号】CN104903571
【申请号】CN201380059454
【发明人】G·G·M·茨瓦尔特
【申请人】湘电达尔文有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月14日
【公告号】EP2920457A1, WO2014076183A1
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