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輪機的翼梁的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造用于風輪機的翼梁的方法及該翼梁本身。
背景技術：
通常，翼梁用作風輪機葉片中的加強梁。翼梁位于兩個外殼部分之間，一個外殼部 分限定迎風側外殼部分，另一個外殼部分限定背風側外殼部分。翼梁位于這兩個風輪機外 殼部分之間的空腔內，并且基本上延伸貫穿該外殼空腔，以增加風輪機葉片的強度。為了增加翼梁的強度和限制其重量，用于風輪機葉片中的翼梁通常使用復合材 料，這是因為這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?shù)牟牧隙圃?的管狀元件。當卷繞或通過其它手段將材料施加到心軸或芯部上時，最終管狀元件的內部幾何 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，這是因為即使心軸或芯部上的小變動和/或卷繞材料的最內層的 小變動的影響也隨著繞組數(shù)目而增大?？商娲?，翼梁有時由兩個單獨模制而成的元件制成，這兩個元件隨后被接合以 限定出管狀元件。為了實現(xiàn)尺寸正確的管狀元件，可以采用高度調節(jié)元件，以確保最終翼梁 配合在限定出風輪機葉片的兩個外殼部分之間的空腔內。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例的目的是提供一種制造用于風輪機葉片的翼梁的改進的方法和 提供一種改進的翼梁。因而，第一方面，本發(fā)明提供了一種制造用于風輪機葉片的翼梁的方法，該方法包 括以下步驟-提供至少兩個蓋板(cap)，每個蓋板均形成介于兩個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，-提供至少兩個連接板(web)，每個連接板均設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型，其中蓋板設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置成 使得一個蓋板的端部從中間部分向另一個蓋板的端部延伸。所述至少四個翼梁件——蓋板和連接板——連接以形成管狀元件，所述管狀元件 可構成風輪機葉片的縱向強度的一部分、因而構成葉片的加強部的一部分。應理解，管狀元件就這一點而言是指具有細長形狀的中空元件。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輪機葉片相配合的 翼梁。但是，翼梁的寬度可局部增加以局部增大翼梁的強度和剛度。在一個優(yōu)選實施例中， 翼梁因而可呈大致錐形，即，可具有大致圓形的基部，該基部轉變成具有圓角和朝彼此逐漸 變細的側部的大致矩形形狀。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。應理解，這只是翼梁的一個示例。 也可以根據要制造的風輪機葉片而使用其它更小和更大的翼梁。所述至少兩個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 少四個單獨元件的翼梁，這四個單獨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。蓋板可以設置成使得端部橫向于中間部分延伸。在一個實施例中，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，此構型可有利于剪切力的分布，因為蓋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 得各端部以處于預定范圍、如75-100度的范圍內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置成使得一個蓋板的端部從中間 部分朝向另一個蓋板的端部延伸。由此，可通過將連接板設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。可以將蓋板相對于彼此設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置成使得一個蓋板的端部從中間部分朝向另一個蓋板的端部延伸 的情況下，這可尤其有利?？梢詫⑸w板設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。當將連接板壓向蓋 板時，蓋板可變形，由于各蓋板的端部均可被壓向對方，該角度可朝大約90度的角度變化。在一個實施例中，蓋板中的至少一個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計的，因為蓋板接合表面部分可具有為了例如適當?shù)恼澈蟿┖?或與相應的連接板接合表面的形狀精確匹 配而進行優(yōu)化的表面結構。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兀B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表面，該內表面的幾何形狀通 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 塑料或與纖維增強塑料結合。此外，中間部分和端部可設置成包含不同材料。在一個實施例中，中間部分主要包 含碳纖維增強塑料，而端部主要包含玻璃纖維增強塑料。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?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)產生明顯變化 的不同應力水平，所述應力為拉伸應力、壓縮應力或剪切應力中的至少一種。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，即它們被彎曲或成形的容易程度具有不同水平。換言之， 材料關于可對變化的情形進行調節(jié)的程度和進行調節(jié)的比率可以不同?？梢栽谥虚g部分與端部之間設置過渡區(qū)。該過渡區(qū)可設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，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接板設為具有芯部的夾層結構，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上包括內層和外層，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。蓋板和連接板可設有不同結構，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蓋板 元件的蓋板。但是，蓋板元件的裝配可為該方法的一個實施例中的一個步驟。由于輪機葉片的迎風側外殼和背風側外殼可略微不同地彎曲，所以用于蓋板的至 少兩個單獨的模具可不同地成形。同樣，可使用單獨的模具來提供連接板。在一個實施例中，連接板可設為具有多個 連接板元件，每個連接板元件均在單獨的模具中模制而成。例如，每個連接板可包括多個連 接板元件，每個元件的長度在5-15米的范圍內，例如10米。連接板元件可具有不同的長度。 應理解，連接板可以可替代地包括由非模制材料制成的多個大致平直的連接板元件。因此，該方法還可包括從多個連接板元件裝配連接板的步驟?？稍谶B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進行連接。連接板接合處、即兩個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 度錯開，以避免翼梁的相對側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的步驟以及使粘合劑固化的步驟?？衫眉訜崾拐澈蟿┕袒?。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 連接板包括裝配標記則會是有利的，因為這樣的標記可有利于蓋板和連接板相對于彼此定 位。所述標記可以在蓋板和連接板的模制期間提供，因為模具例如可包括一個或多個基準 點，所述基準點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置于裝配工具中的步驟可包括 將它們設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。當將翼梁定位在風輪機葉片的兩個外殼部分之間時，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。在一備選實施例中，所述外表面部分可適合于形成風輪機葉片的空氣動力學作用 表面的一部分。因而，翼梁不會被完全封裝在外殼部分內。翼梁可包括除蓋板和連接板以外的更多元件。在一個實施例中，翼梁還包括單獨 的根段。因而，該方法還可包括將作為單獨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。可通過不同方法 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附接結構的 步驟。根端可形成單獨的根段的一部分，或可形成由蓋板和連接板裝配而成而不存在單獨 的根段的翼梁的一部分。附接結構例如可包括具有內螺紋的中空鋼部件，可將螺栓或其它 螺紋部件固定在該內螺紋中。
為了有利于風輪機葉片的防雷，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。可將短接電路層壓在蓋板中。為了增加翼梁的穩(wěn)定性，該方法還可包括將補強元件附接至蓋板中的至少一個的 步驟，該補強元件設置成沿縱向增加翼梁的剛度。補強元件例如可在蓋板的模制期間或在 當連接蓋板和連接板的接合表面部分時裝配翼梁期間被附接。補強元件的示例是附接至一個蓋板的內表面并從其延伸至另一個蓋板的內表面 的橫向部件，以及附接至蓋板的內表面并沿著蓋板延伸的不同的細長部件。補強元件的另 一個示例為包括多個附接至蓋板的內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。也可使用其它補強部件。第二方面，本發(fā)明提供了一種用于風輪機葉片的翼梁，該翼梁具有管狀結構并由 至少兩個蓋板和兩個連接板裝配而成，各蓋板均形成介于兩個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 中一個蓋板的端部從中間部分向另一個蓋板的端部延伸?？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的補強元件，該補強元件設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輪機葉片的翼梁，該翼梁具有管狀結構并由 至少兩個蓋板和至少兩個連接板裝配而成，各蓋板均形成介于兩個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包括至少 兩個相鄰的連接板元件，所述至少兩個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?？墒褂帽景l(fā)明的第一方面的方法制造該翼梁。應理解，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輪機的葉片，該葉片包括根據本發(fā)明的第二 或第三方面的翼梁?？筛鶕景l(fā)明的第一方面制造該翼梁。應理解，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。當連接蓋板和連接板的接合表面部分以形成翼梁時，可使用裝配工具。這種裝配 工具的一個示例可為一種用于裝配用于風輪機葉片的翼梁的裝配工具，該翼梁包括至少兩個蓋板和至 少兩個連接板，每個蓋板均形成介于兩個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 構。通過將蓋板和連接板相對于彼此定位，可進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。所述裝配結構可包括有利于一個支承件相對于相鄰的支承件旋轉的鉸鏈結構。因 而，支承件可通過鉸鏈結構彼此連接，該鉸鏈結構在一個支承件相對于相鄰的支承件旋轉 時有利于將支承件相對于彼此定位。在裝配工具可準備好接納蓋板和連接板的最初打開構型中，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，裝配結構可有利于將四個 支承結構中的三個提升并相對于彼此且相對于最后一個支承結構旋轉，所述最后一個支承 結構可保持處于其上支承面朝上的初始位置。可通過有利于支承件相對于彼此正確旋轉的 裝配結構的鉸鏈結構控制和限制該提升和旋轉運動。作為對鉸鏈結構的備選方案，所述裝配結構可包括有利于將至少一個支承件附接 至至少另一個支承件的附接結構。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，其中附接結構可確保 支承件附接至相鄰的支承件中的至少一個以形成管狀翼梁。為了有利于將支承件相對于彼此定位，裝配結構可包括用于將支承件相對于彼此 定位的動力驅動元件。該動力驅動元件可包括液壓結構、電氣結構、起重裝置或其它動力結 構。支承件中的至少一個可包括與至少一個蓋板或連接板上的相應裝配標記相匹配 的工具標記。這些標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。在一個實施例中，工具標記包括一個或多個突起并且相應的裝配標記包括一個或 多個缺口。這些突起設置成用于與蓋板或連接板的缺口接合。在一個備選實施例中，裝配 標記包括一個或多個突起，而工具標記包括一個或多個缺口。在其它實施例中，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標記。為了確保蓋板或連接板按需保留在支承結構內，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構?？蔀楦髦С薪Y構設置固定結構。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的操縱結構 則會是有利的。由此，可滿足所需的公差。就這一點而言，部分彎曲應理解為蓋板和/或連 接板的至少一部分的縱向彎曲。此外，扭轉應理解為涵蓋蓋板和/或連接板的一部分的部 分旋轉。裝配工具還可包括加熱結構，該加熱結構有利于設于接合表面部分中的至少一個 處的粘合劑的固化。例如，該加熱結構可包括電熱絲，所述電熱絲在翼梁的裝配期間被內置 在位于定位接合表面部分的位置處的支承件內。


現(xiàn)將參考附圖進一步描述本發(fā)明的實施例，附圖中圖Ia示出具有管狀結構并由至少兩個蓋板和連接板裝配而成的翼梁的一個實施 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示出包括多個連接板元件的翼梁的不同實施例，圖2c是圖2b的一部分的放大圖，圖2d示出包括多個連接板元件的翼梁的一個實施例，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輪機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構的連接板的
翼梁，圖6a_6d示出包括不同補強元件的翼梁的不同實施例，圖7a和圖7b示出具有不同根端的翼梁的不同實施例，圖和圖8b示出包括用于風輪機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。
具體實施例方式圖Ia示出用于風輪機葉片(未示出)的翼梁1的一個實施例。翼梁1包括兩個 蓋板2a、沘和兩個連接板3a、3b。每個蓋板h、2b均在兩個端部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。每個連接板3a、!3b設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，形成具有管狀構 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，由此當裝配翼梁1時，一個蓋板加的端部5從中間部分4朝另一個蓋板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的一個實施例的一部分，其中連接板3a、!3b包括多個連接板元件 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的一個備選實施例，其中連接板3a、!3b包括多個連接板 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的長度錯開，以避免在翼梁1的相對側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的實施例的又一備選方案，其中連接板3a、!3b包括多個連接板元 件10a、IObUOc0如圖所示，兩個相鄰的連接板元件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 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。當未連接連接板元件10a、10b-10b、IOc時，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。這既可減少當裝配翼梁1時所需的粘合劑的量，又 可縮短裝配翼梁所需的時間，并因而降低與其相關的成本?？?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力集中最小。圖3a示出具有蓋板加的蓋板模具12的一個實施例，圖北示出具有連接板3a的 連接板模具13的一個實施例。蓋板模具12包括下模具14和兩個上模具延伸部15。上模具延伸部15的內表面 設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的內表面接觸而被限定。蓋板模具12的內表面包括兩個形式為小突起、小錐體的基準點16。每個基準點 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附接至風輪機葉片19的外殼的兩種不同方式。在圖如中，翼梁1定位在風輪機葉片19a的兩個葉片外殼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示出一個備選實施例。外表面部分7適合于形成風輪機葉片19b的空氣動 力學作用表面的一部分。因而，翼梁1未被完全封裝在葉片外殼21a、21b、21c內。圖5示出包括兩個蓋板2a、2b和兩個連接板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設置為夾層結構。在所示的實施例中，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是設置為具有包括泡沫的芯部22的夾層結構。連接板3a、3b還包 括在芯部22的每一側上的外層23和內層對。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強元件25以增加翼梁1的穩(wěn)定性的翼梁1的不 同實施例。補強元件25附接至蓋板h、2b中的至少一個。圖6a示出補強元件25a，其形式為附接至上蓋板加的內表面并從上蓋板加的內 表面延伸至下蓋板2b的內表面的橫向部件。圖6b示出補強元件25b，其形式為兩個細長部件，每個細長部件均附接至蓋板2a、 2b之一的內表面并沿著蓋板2a、2b延伸。補強元件2 形成為T形梁。圖6c示出補強元件25c，其形式為兩個細長部件，每個細長部件均附接至蓋板2a、 2b之一的內表面并沿著蓋板h、2b延伸。補強元件2 形成為Ω形梁。圖6d示出補強元件25d，其形式為包括多個肋片的肋片部件。所述肋片附接至蓋 板h、2b的內表面并以大約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的不同實施例。圖7a示出包括單獨的根段27的翼梁的一個實施例。根段27已通過粘合、纏繞或 注入附接。在翼梁1的根端沈中設置有多個有利于將葉片(未示出)附接至轂(未示出) 的附接結構觀。圖7a中，附接結構觀設置在單獨的根段27的根端沈中，而圖7b示出的 翼梁1的附接結構觀設置在蓋板和連接板中。附接結構觀是包括內螺紋的中空鋼部件， 可將來自轂的螺栓或其它螺紋部件固定在該內螺紋中。圖和圖8b示出包括用于風輪機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的一個實施 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的蓋板支承結構33和用 于在翼梁1的裝配期間保持各連接板3的連接板支承結構34。此外，裝配工具32包括裝配結構，該裝配結構包括有利于一個支承件33、34相對 于相鄰支承件33、34旋轉的鉸鏈結構35。圖9a示出裝配工具32的初始打開構型，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，裝配結構有利于提升四個支承結 構中的三個33a、34a、34b并使它們相對于彼此且相對于最后一個支承結構3 旋轉，最后 一個支承結構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 彼此正確旋轉的裝配結構的鉸鏈結構35控制和限制該提升和旋轉運動。圖9b示出裝配工具32的最終閉合構型，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被支承結構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之間重疊的細節(jié)可從圖Ib中看出。
權利要求
1.一種制造用于風輪機葉片的翼梁的方法，所述方法包括以下步驟-提供至少兩個蓋板，每個蓋板均形成介于兩個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，-提供至少兩個連接板，每個連接板均設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 述翼梁的管狀構型，其中，所述蓋板設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 對于彼此設置成使得一個蓋板的所述端部從所述中間部分向另一個蓋板的所述端部延伸。
2.根據權利要求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定距離。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述連接板設置為大致平直的板。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將所述蓋板設置成使得所述 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.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述中間部分和所述端部設 置成包含不同材料。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過在單獨的模具中模制至 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為層壓元件。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括向所述接合表面部分中的至少一個 施加粘合劑的步驟和使所述粘合劑固化的步驟。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，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記。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，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置在所述裝配工具中的步驟。
10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括由多個連接板元件裝配所述連接 板的步驟。
11.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括在每個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.根據前述權利要求中任一項所述的方法，還包括將補強元件附接至所述蓋板中的 至少一個的步驟，所述補強元件設置成沿縱向增加所述翼梁的剛度。
13.一種用于風輪機葉片的翼梁，所述翼梁具有管狀結構并由至少兩個蓋板和至少兩 個連接板裝配而成，各所述蓋板均形成介于兩個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，并且其中一個蓋板的所述端部從所述中間部分向另一個蓋 板的所述端部延伸。
14.根據權利要求13所述的翼梁，其特征在于，所述蓋板相對于彼此設置成使得在將 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定距離。
15.根據權利要求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.根據權利要求13-15中任一項所述的翼梁，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.根據權利要求13-16中任一項所述的翼梁，其特征在于，所述中間部分和所述端部 包含不同材料。
18.根據權利要求13-17中任一項所述的翼梁，其特征在于，所述連接板中的至少一個 包括多個連接板元件。
19.根據權利要求13-18中任一項所述的翼梁，還包括在每個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.根據權利要求13-19中任一項所述的翼梁，還包括附接至所述蓋板中的至少一個 的補強元件，所述補強元件設置成沿縱向增加所述翼梁的剛度。
21.一種用于風輪機葉片的翼梁，所述翼梁具有管狀結構并由至少兩個蓋板和至少兩 個連接板裝配而成，各所述蓋板均形成介于兩個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包括至少兩個相鄰的連接板元件，所述至少兩個相鄰的連接板元件具 有未彼此連接的界面。
22.一種用于風輪機的葉片，包括根據權利要求13-21中任一項所述的翼梁。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造用于風輪機葉片的翼梁(1)的方法。該方法包括以下步驟提供至少兩個蓋板(2a，2b)，每個蓋板均形成介于兩個端部(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)；提供至少兩個連接板(3a，3b)，每個連接板均設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型。所述蓋板設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置成使得一個蓋板的端部從中間部分向另一個蓋板的端部延伸。
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:維斯塔斯風力系統(tǒng)有限公司