[发明专利]制造风力涡轮机叶片的方法

说明书

技术领域

本发明描述的主题一般地涉及风力涡轮机叶片，且更具体地，涉及使用滚塑成型(rotational molding)工艺制造的风力涡轮机叶片。

背景技术

风力涡轮机是用于将风中的动能转化为机械能的机械。如果机械能由机械直接利用，例如用于抽水或者磨麦，则风力涡轮机可称为风车。类似地，如果机械能被转化为电能，则机械也可称为风力发电机或风力发电设备。

典型地，风力涡轮机可根据叶片绕其旋转的垂直轴或水平轴进行分类。图1中示意性地示出了可从通用电气公司获得的一种所谓的水平轴风力发电机。风力涡轮机2的此特定结构包括支撑外罩6的塔架4，该外罩包围传动系统8。叶片10安装在轮毂上，以在外罩6外部在传动系统8的一端形成“转子”。旋转叶片10驱动在传动系统8的另一端处连接在发电机14上的齿轮箱12，齿轮箱12与控制系统16一起布置于机舱6内部，控制系统16接受来自风速计18的输入。

当转子在“转子平面”内旋转时，叶片10由此时作用到转子上的流动空气产生升力并捕获动量。典型地，每个叶片均在其“根部”端处固定，然后径向“向外”“延展”到自由的“叶尖”端。从位于叶片相对的端部处的叶尖到根部的距离被称为“翼展”。叶片的前部即“前缘”连接叶片上最早接触空气的最前端的点。叶片的后部即“后缘”为被前缘分离的气流经过叶片的吸力和压力表面后重新汇合的地方。

如图2中所示，典型地，用于这种风力涡轮机2的叶片10通过如下方式制造：将许多“壳体”和/或“肋”、部分固定到一个或多个沿着叶片内部朝翼展方向延伸以承载叶片上的大部分重量和气动力的“翼梁”构件上。翼梁典型地构造为I形梁，其带有称作“抗剪腹板”20的腹板，在固定到叶片吸力和压力表面内侧被称作“帽”或“翼梁帽”的两个凸缘之间延伸。然而，也可使用其它的抗剪腹板结构，包括但不局限于“C-，”“L-”，“T-”，“X-”，“K-”形和/或者盒形的梁，也可以在没有帽的情况下使用抗剪腹板20。例如，美国专利NO.4,295,790公开了一种用于风车的叶片结构，该叶片结构具有金属抗剪腹板和填充有密度为每立方英尺大约两磅的硬质氨酯泡沫的子组件。

典型地，其它的常规抗剪腹板由注入树脂的复合材料包覆的泡沫芯构成。典型地，芯由用粘结剂连接的多层泡沫板形成，然后进行修剪以形成抗剪腹板20所需的形状。抗剪腹板内的这些连接在一起的泡沫板之后充当用于覆盖在两侧上的复合材料的隔离物，但是对抗剪腹板20并不提供许多的额外的结构上的益处。

发明内容

与此类常规方法相关的这些以及其它的缺陷在这里将通过以不同的实施例提供一种制造风力涡轮机叶片的方法而解决。该方法包括提供与风力涡轮机叶片的至少一部分形状大体相符的模具的步骤。填充步骤使用热塑性材料填充模具。加热步骤加热模具，并且加热步骤的至少一部分包括旋转模具的旋转步骤。冷却步骤冷却模具，接下来是移除步骤，该步骤将风力涡轮机的至少一部分从模具移除。

附图说明

现在，将参考以下附图(“图”)对本发明的各方面进行描述，附图不一定按比例画出，但是贯穿若干视图中的每一个视图，使用相同的参考标号表示对应的部件。

图1为一种常规风力发电机的示意性侧视图；

图2为示于图1中的叶片的横截面视图；

图3为可以使用本发明的方法制造的风力涡轮机叶片的原理性横截面视图；

图4为根据本发明的一个方面，用于制造风力涡轮机叶片的方法的流程图。

部件列表

2风力涡轮机

4塔架

6外罩

8传动系统

10叶片

12齿轮箱

14发电机

16控制系统

18风速计

20抗剪腹板

300叶片

310额外部分

410提供步骤

420填充步骤

430加热步骤

440冷却步骤

450移除步骤

460增强决定步骤

465增强添加步骤

具体实施方式

图3示出了风力涡轮机叶片300的原理性横截面视图。根据本发明的各方面，滚塑成型方法可用于制造叶片300。滚塑成型工艺能够将风力涡轮机叶片的蒙皮或壳体以单件制造，或者以能够结合在一起的多件制造。叶片的根部沿翼展方向可制造得比设计指定的更长，且这部分额外的长度可以去除。去除该“额外”部分310使得能够实现到叶片壳体的内部通道。翼展方向和/或弦方向的增强件可插入并结合在中空的壳体结构内部。