[发明专利]翼型制造系统

说明书

技术领域

本公开一般涉及制造复合结构，并且具体地涉及使用复合材料制造翼型。更具体地，本公开涉及制造复合风力涡轮机或飞行器翼型(airfoil)的方法和设备。

背景技术

风力发电厂是一种依靠风力产生电力的发电厂。风力发电厂可以具有几十到几百台风力涡轮机。风力发电厂中的风力涡轮机可以覆盖数百平方英里。

风力涡轮机是被配置为使用风产生能量的旋转装置。风力涡轮机响应风的运动而产生机械能。该机械能可以转化为电能。风力涡轮机包含可旋转地安装到结构上的涡轮机叶片。发电机可以用于从涡轮机叶片的运动产生电。

风力发电厂中使用的风力涡轮机一般具有三个叶片，并且通过计算机控制的发动机指向风。这些风力涡轮机叶片末端可以具有超过大约每小时200英里的速度。风力涡轮机叶片可以大约每分钟10转到大约每分钟22转的转速旋转。

风力涡轮机中的叶片是与飞行器机翼形状相似的翼型。传统上，风力涡轮机叶片具有两个曲面或曲壳。这些表面在前缘和后缘处连接。此外，在内部涡轮机叶片可以具有若干结构梁杆(spar)。使用复合材料制造风力涡轮机叶片是劳动密集型的，并且是昂贵的。

大型的风力涡轮机叶片可以是在长度上从大约13米到大约60米。随着涡轮机叶片的长度增加，挠曲变得更加困难。挠曲是涡轮机叶片形状的改变。因此，随着涡轮机叶片的长度增加，涡轮机叶片的强度也增加从而降低挠曲。

这些叶片可以由各种材料制造而成，例如玻璃纤维、碳、木材和/或其他材料。在制造叶片的过程中，凝胶涂层一般放置在壳的模具表面。然后，玻璃织物层和其他部件可以放置在模具的内表面。然后薄膜放置在该材料组件上。接着在压力或真空辅助下将树脂注入玻璃纤维材料中。取决于叶片的大小，可以从多个位置将树脂注入模具中。

设法使得树脂流遍及涡轮机叶片获取均匀的树脂灌注通常是困难的。树脂的不一致可以导致需要重做叶片或丢弃叶片。需要重做涡轮机叶片或丢弃涡轮机叶片导致制造风力涡轮机叶片所需的成本和时间增加。

因此，存在考虑以上讨论的至少一些难题和可能的其他难题的方法和设备将将是有利的。

发明内容

在一个有利实施例中，设备包含框架和成形系统。框架被配置为相对于具有多个部件的工具定位预浸组件。该框架包含底部和定位部段。定位部段被配置为相对于工具和框架的底部运动，并且在预浸组件成形期间相对于多个部件中的其他部件移动多个部件中的部件。成形系统与框架相关联，并被配置为相对于预浸组件运动，所述预浸组件是相对于连接至底部的工具的多个部件中的若干部件被定位的，从而当定位部段相对于工具运动时，改变预浸组件的第一形状，进而形成翼型的第二形状。

在另一个有利实施例中，翼型形成系统包含框架和成形系统。该框架具有底部和定位部段。该定位部段具有第一沟槽，并被配置为相对于包含多个部件的工具将预浸组件定位在第一沟槽中。该定位部段被配置为相对于工具和框架的底部移动，并且相对于多个部件中的其他部件移动多个部件中的部件。该成形系统包含加热系统、施力系统和第二沟槽。该加热系统与定位部段相关联，并被配置为加热预浸组件中的若干部段从而形成预浸组件中的若干被加热的部段。施力系统与定位部段相关联，并被配置为相对于工具将力施加于预浸组件中的所述若干被加热的部段，以便预浸组件中的所述若干被加热的部段具有翼型的第二形状。

在又一个有利实施例中，提供了成形翼型的方法。使用框架的定位部段相对于翼型的工具的多个部件中的部件定位预浸组件。该定位部段被配置为相对于工具和框架底部移动，并且使工具的多个部件中的若干部件相对于彼此移动。加热预浸组件中的若干部段。施加力于已经加热过的预浸组件中的若干部段，使其符合工具，从而使得已经加热过的预浸组件中的若干部段符合具有翼型的构件的形状的工具。

特征、功能和优势可以在本公开的各种实施例中独立地实现，或是可以与其他实施例组合实现，参考下面的说明书和附图可以理解其中进一步的细节。

附图说明

在所附权利要求中阐明了认为是有利实施例特性的新颖特征。然而，通过参考下面本公开的有利实施例的详细说明书连同附图将更好地理解有利实施例和优选的使用模式、进一步的目的及其优势。在附图中：

图1示出了根据有利实施例的风力涡轮机的制造和服务方法；

图2示出了可以实施有利实施例的风力涡轮机；

图3示出了根据有利实施例的翼型制造环境；

图4示出了根据有利实施例的翼型形成系统；

图5示出了根据有利实施例的翼型形成系统的侧视图；