風輪機葉片的制作方法

風輪機葉片的制作方法
【專利摘要】一種制作用于風輪機葉片的縱向加強結構的方法。所述方法包括：a)提供具有大體平坦的第一表面與第二表面的加強材料的細長母材板條(62)，所述第一表面與所述第二表面之間的距離限定所述母材板條的厚度；以及b)橫向分割所述母材板條以形成第一板條以及較短的母材板條，各個板條首尾相接地布置，使得所述第一板條的后端鄰近所述母材板條的新的前端定位。分割所述母材板條的步驟包括延伸通過所述母材板條的整個厚度從分割區移除材料，其中，所述分割區成形成當分割所述母材板條時創建位于所述第一板條的所述后端(19b)處的斜面(19c)以及位于所述母材板條的所述新的前端(63)處的斜面(63a)。
【專利說明】
風輪機葉片
技術領域
[0001]本發明涉及風輪機葉片，并且涉及制造風輪機葉片的方法。更具體地說，本發明涉及這樣的風輪機葉片，這些風輪機葉片包括整合在殼的結構內的承重加強板條堆疊。
【背景技術】
[0002]圖1a是風輪機轉子葉片10的剖面圖。葉片具有外殼，該外殼由兩個半殼(迎風殼Ila與背風殼Ilb)制造成。殼Ila與Ilb由玻璃纖維加強塑料(GRP)模制而成。外殼11的一部分是夾層板構造，并且包括輕質泡沫(例如聚氨酯)芯12，該芯夾在內GRP層或者“蒙皮”13與夕卜GRP層或者“蒙皮”14之間。
[0003]葉片10包括第一對翼梁帽15a與15b以及第二對翼梁帽16a與16b。各對翼梁帽15a與15b、16a與16b布置在殼I Ia與I Ib的夾層板區域之間。每對中的一個翼梁帽15a、16a與迎風殼Ila整合在一起并且每對中的另一個翼梁帽15b、16b與背風殼Ilb整合在一起。各對中的翼梁帽相互對置并且沿葉片10的長度縱向延伸。
[0004]第一縱向延伸的抗剪腹板17a橋接第一對翼梁帽15a與15b，并且第二縱向延伸的抗剪腹板17b橋接第二對翼梁帽16a與16b。抗剪腹板17a和17b與第一對翼梁帽15a與15b和第二對翼梁帽16a與16b相結合而形成一對I形梁結構，這對I形梁結構將負載從旋轉的葉片10有效地傳遞至風輪機的輪轂。翼梁帽15a和15b以及16a和16b尤其傳遞可伸縮的彎曲負載，而抗剪腹板17a和17b傳遞葉片1中的剪切應力。
[0005]每個翼梁帽15a和15b以及16a和16b均具有大體的矩形截面，并且由一疊預制的加強板條18構成。板條18是碳纖維加強塑料(CFRP)的拉擠成型板條，并且基本是平坦的，而且具有矩形截面。堆疊的板條18的數量取決于板條18的厚度以及殼Ila與Ilb的所需厚度，但是通常板條18均具有幾毫米的厚度，并且通常在堆疊中會有四至十二個板條。板條18具有尚拉伸強度，并因此具有尚承重能力。
[0006]圖1b在立體圖中示出了孤立狀態下的翼梁帽15a。翼梁帽15a的板條18的長度從最下板條18到最上板條18逐漸減小，并且板條18的端部19沿翼梁帽15a的長度錯開。每個端部19成錐形，從而有助于應力在堆疊的板條18之間傳遞并且減小當堆疊疊加上形成內蒙皮13的材料時的應力集中。
[0007]如現在將借助實施例參照圖1c與圖1d描述的，利用樹脂灌注工藝制作葉片10。參照圖lc，此圖示出了用于風輪機葉片的半殼的模具20的剖面圖。玻璃纖維層22布置在模具20中以形成葉片10的外蒙皮14。三個細長的聚氨酯泡沫板24布置在玻璃纖維層22的頂部上以形成上文提到的夾層板芯12。泡沫板24相互間隔成限定位于其間的一對通道26。如上文參照圖1a描述的，多個拉擠成型的CFRP板條18堆疊在相應的通道26中。此實施例的每個堆疊中示出有三個板條18，但是一個堆疊中可以有任一數量的板條18。
[0008]參照圖1d，一旦堆疊起板條18，就在拉擠成型的板條18的堆疊與泡沫板24的頂部上布置第二玻璃纖維層28。第二玻璃纖維層28形成葉片10的內蒙皮13。接著，將真空裝袋材料30放置在模具20上以覆蓋堆疊。利用密封膠帶32將真空裝袋材料30密封至模具20的凸緣34。利用真空栗36從模具20和真空裝袋材料30之間的密封區提取出空氣，并將樹脂38供應至密封區。樹脂38灌注在多個復合層之間并且填充復合堆疊中的任一間隙。一旦充足的樹脂38供應到模具20，就在維持真空的同時加熱模具20以使樹脂38固化并將多個層結合在一起，從而形成葉片的半殼。根據相同的工藝制作另一半殼。沿殼的前緣與后緣施加粘合劑，從而殼結合在一起而形成完整的葉片。
[0009]翼梁帽15a和15b以及16a和16b整合在外殼Ila與Ilb的結構內避免了對諸如加強梁之類的單獨的翼梁帽的需求，在一些傳統風輪機葉片中通常將該加強梁結合至殼的內表面。EP I 520 983、W0 2006/082479、以及UK專利申請GB 2497578中描述了具有與殼整合的翼梁帽的轉子葉片的其他實施例。
[0010]拉擠成型的CFRP板條18沿風輪機葉片10的大部分長度延伸。新式的風輪機葉片的長度可能超過8米，因此要理解的是，這些板條非常長且重。板條的長度與重量面臨與葉片制造以及板條的處理與運輸有關的挑戰。本發明的目的在于通過提供制造此類型的風輪機葉片的便利方法并且通過提供用于此方法中的設備而應對這些挑戰。

【發明內容】

[0011]以此為背景，根據第一方面，本發明涉及一種制作風輪機葉片的縱向加強結構的方法，該方法包括:a)提供具有大體平坦的第一表面與第二表面的加強材料的細長母材板條，第一表面與第二表面之間的距離限定母材板條的厚度；以及b)橫向分割母材板條以形成第一板條以及較短的母材板條，各個板條首尾相接地布置使得第一板條的后端鄰近母材板條的新的前端定位，其中，分割母材板條的步驟包括延伸通過母材板條的整個厚度從分割區移除材料，其中，分割區成形成當分割母材板條時創建位于第一板條的后端處的斜面以及/或者位于母材板條的新的前端處的斜面。
[0012]因此，本發明提供這樣一種方法，其中，可以從母材板條分割第一板條，同時在第一板條的后端處以及母材板條的前端處創建斜面。以此方式，可以使用單個加工步驟分割并且斜切板條，這提高了制造過程的速度并且減小了所需空間。
[0013]分割區可以沿從母材板條的第一表面朝第二表面的方向在母材板條的整個厚度上成錐形，使得分割區的縱向跨度在母材板條的第二表面處比在第一表面處窄。以此方式，斜切面可以以相似的方式成錐形。錐形的斜面尤為有益，因為錐形的斜面在位于縱向加強結構中的板條之間提供特別有效的應力傳遞。
[0014]所述方法可以包括磨削母材板條以從分割區移除材料。具體地說，所述方法可以包括使諸如磨削滾筒之類的磨削裝置從母材板條的第一表面朝母材板條的第二表面移動通過母材板條的厚度。磨削母材板條的操作是快速并且花費少地移除材料的方法，并且對板條造成最小的損害。
[0015]所述方法可以包括使磨削裝置相對于母材板條沿彎曲路徑移動，從而在第一板條的后端處以及/或者在母材板條的新的前端處形成彎曲斜面。彎曲斜面在位于縱向加強結構中的板條之間提供應力傳遞方面特別有效，并且使磨削裝置沿彎曲路徑移動的操作控制產生的斜面的彎曲度，從而能夠根據需要訂制彎曲度。
[0016]所述方法還可以包括通過從第一板條的成形區移除材料而在第一板條的后端處成形斜面。另選或者此外，本方法可以包括通過從母材板條的成形區移除材料而進一步成形母材板條的新的前端處的斜面。以此方式，如果由初始分割并且斜切加工產生的斜面不是所需的形狀，那么可以進一步成形該斜面直到獲得所需的形狀為止。
[0017]在利用磨削裝置的實施方式中，所述方法可以包括利用磨削裝置以進一步成形第一板條的后端處以及母材板條的新的前端處的斜面。以此方式，可以使用同一磨削裝置進行初始分割并且斜切加工并且可以用于隨后的成形加工，從而減少制造時間以及所需的空間。
[0018]為了進一步減少所需空間，所述方法可以包括在從母材板條的成形區移除材料之前沿饋送方向移動母材板條的新的前端。以此方式，位于母材板條的新的前端處的成形區可以移動到先前由第一板條的后端處的成形區占據的空間中，從而成形過程可以發生在同一空間中。這意味著磨削裝置的移動范圍僅需要與單個斜面的長度相等。
[0019]所述方法可以包括在第一板條的前端中創建斜面。例如，所述方法可以包括在橫向分割母材板條以形成第一板條之前在母材板條的前端中創建斜面，并且在母材板條被分割時，母材板條的被斜切的前端成為第一板條的前端。
[0020]所述方法還可以包括在饋送方向上沿饋送路徑朝分割站饋送母材板條，母材板條在分割站處被分割并且斜切。以此方式，分割并且斜切過程可以是較大的制造過程的一部分，并且母材板條可以被從分割并且斜切站上游的較早的加工站或者儲存站饋送。
[0021]在母材板條被分割后，所述方法還可以包括在遠離分割站的第一方向上沿饋送路徑饋送第一板條。以此方式，分割的第一板條可以被饋送至位于分割并且斜切站的下游的后面的加工站或者儲存站。
[0022]所述方法可以包括饋送第一預定長度的母材板條經過與分割站關聯的分割并且斜切裝置，使得母材板條的分割區鄰近分割并且斜切裝置定位，其中，第一預定長度大體是第一板條的長度。
[0023]所述方法還可以包括橫向分割母材板條以形成第二板條，其中，母材板條的新的斜切的前端成為第二板條的前端，并且分割母材板條以形成第二板條的步驟也用于創建位于第二板條的后端處的斜面以及位于母材板條的相鄰的新的前端中的斜面。也可以以相似的方式形成另外的板條，從而母材板條被分割成多個具有斜切的前端與后端的板條。
[0024]在此情況下，所述方法可以包括在分割母材板條以形成第二板條之前饋送第二預定長度的母材板條經過分割并且斜切裝置，其中第二預定長度大體是第二板條的長度。第二預定長度大體可以等于第一預定長度，從而第一板條與第二板條的長度大體相同。另選的是，第二預定長度與第一預定長度可以不同，使得第二板條短于第一板條，反之亦然。
[0025]所述方法可以包括相繼饋送預定長度的母材板條經過分割并且斜切設備，并且分割并且斜切母材板條以形成多個長度大體相同或者長度不同的板條。
[0026]所述方法還可以包括縱向切割板條或者每個板條的端部區，從而使端部變窄，使得板條能容納于風輪機葉片的相對窄的端部中。
[0027]所述方法可以包括使第一板條與一個或者多個相似的板條堆疊以形成風輪機葉片的縱向加強結構。板條可以堆疊在風輪機葉片模具內部，或者板條可以堆疊在風輪機葉片模具外部并且板條的堆疊可以被轉移到風輪機葉片模具中。
[0028]所述方法還可以包括借助相鄰的板條之間的樹脂整合堆疊中的板條。
[0029]本發明還延及一種制作風輪機葉片的方法，該方法包括:a)提供多個根據上文所述的方法制作的板條;b)在風輪機葉片模具內部堆疊板條，或者在風輪機葉片模具外部堆疊板條并且將板條的堆疊轉移到風輪機葉片模具中；C)將風輪機葉片的其他部件布置在風輪機葉片模具中；以及d)整合這些部件以形成葉片。
[0030]根據另一方面，本發明涉及用于制作風輪機葉片的縱向加強結構的設備，這些設備包括:饋送站，該饋送站構造成在饋送方向上沿饋送路徑饋送加強材料的細長母材板條；以及分割站，該分割站在饋送站下游定位在饋送路徑上，分割站包括分割并且斜切裝置。饋送站構造成饋送母材板條經過分割并且斜切裝置;并且分割并且斜切裝置構造成將母材板條橫向分割成多個具有斜切端部的較短的板條。
[0031]本發明還延及一種風輪機葉片，該風輪機葉片包括根據上述方法或者利用上述設備制作的縱向加強構件，并且本發明延及一種使用上述方法制作的風輪機葉片以及一種結合有這樣的風輪機葉片的風輪機。
【附圖說明】
[0032]上文已經作為本發明的背景描述了圖1a至圖1d。為了能夠更容易理解本發明的實施方式，現在將僅以實施例為方式參照附圖，在附圖中:
[0033]圖2是形成本發明的一個實施方式的包括分割并斜切的設備的制造設備的示意圖；
[0034]圖3是圖2的分割并斜切的設備的側視圖；
[0035]圖4是圖3的分割并斜切的設備的前視圖；
[0036]圖5是形成圖2的制造設備的一部分的切割設備的前視圖；
[0037]圖6是圖5的切割設備的平面圖；
[0038]圖7a至圖7e是用于風輪機葉片的翼梁帽的、借助圖3與圖4的設備被分割并斜切的板條的不意圖；
[0039]圖8是形成圖7a至圖7e的板條的一部分的分割區的立體圖；
[0040]圖9是用于一對翼梁帽的相應的一對板條的平面圖，這對板條借助圖5與圖6的切割設備縱向成錐形；
[0041]圖1Oa至圖1Od是根據另一分割并斜切方法借助圖3與圖4的設備分割并斜切的風輪機葉片的示意圖；
[0042]圖1la至圖1lg是根據另一另選方法借助圖3與圖4的設備分割并斜切的風輪機葉片的示意圖；以及
[0043]圖12是形成圖1la至圖1lg的板條的一部分的成形區的立體圖。
【具體實施方式】
[0044]圖2示出了作為本發明的介紹所描述的類型的風輪機葉片的制造中的設備50。更具體地說，如由介紹所描述的，設備50用于制造包括聚合加強材料板條堆疊的翼梁帽。
[0045]參照圖2，制造設備50包括饋送站60，該饋送站用于沿在由圖2中的水平箭頭F指示的饋送方向上的路徑分配聚合加強材料的細長母材板條62。在此實施例中，母材板條62是拉擠成型的一段碳素纖維加強塑料(CFRP)，該母材板條形成卷料。母材板條62的長度是待整合到葉片10中的翼梁帽15a、15b、16a、16b的長度的若干倍。例如，翼梁帽15a、15b、16a、16b可以具有約50米的長度，而盤卷的母材板條62可以具有約250米以上的長度。
[0046]母材板條62被饋送機構64從饋送站60饋送至與饋送站60—字排開的分割站70。在分割站70處，母材板條62被分割成較小的板條段18，板條段18形成循序堆疊以形成翼梁帽15a、15b、16a、16b的板條18。同樣在分割站70處，板條18成形成能容納于葉片的相對窄的末端區中。具體地說，沿縱向方向切割板條18，使得在平面圖中看的情況下這些板條朝一端變窄。稍后將更詳細地描述此過程。然后將板條18饋送至模具，在此示例中，將板條18饋送至風輪機葉片模具20，在風輪機葉片模具中，板條18堆疊并且整合以形成翼梁帽15a、15b、16a、16b0
[0047]現在將更詳細地描述分割站70。分割站70包括分割并斜切的設備100以及用于使板條的端部變窄的切割設備200。分割并斜切的設備100布置在上游位置(S卩，朝向饋送站60)，并且圖3與圖4中更詳細地示出了該分割并斜切的設備，而切割設備200布置在下游位置(B卩，朝向風輪機模具20)，并且圖5與圖6中示出了該切割設備。諸如從動傳送機(未示出)之類的饋送機構將母材板條62饋送到分割并斜切的設備100中，然后將分割板條18從分割并斜切的設備100饋送至切割設備200，最后朝葉片模具20向前饋送切割的板條18。
[0048]圖3是分割并斜切的設備100的側視圖，而圖4是設備100的端視圖(S卩，在沿饋送方向F看時)。參照這些附圖，分割并斜切的設備100包括用于在分割過程中支撐母材板條62的平臺102。成磨削滾筒104形式的分割并斜切的裝置布置在平臺102上方。磨削滾筒104具有約150mm的直徑，并且能在驅動軸105(圖4)上繞垂直于饋送方向F的縱軸線L旋轉(圖4上指示的)。借助驅動軸105聯接至磨削滾筒104的驅動馬達106驅動磨削滾筒104旋轉。
[0049]磨削滾筒104、驅動馬達106以及驅動軸105安裝在拖板110上。拖板110可滑動地安裝在軌112上，使得磨削滾筒104能沿圖3上指示的方向X前后移動，該方向X大體與饋送方向平行。軌112也可朝向以及遠離母材板條62上下移動，使得磨削滾筒104能沿圖3上指示的方向Z(即，垂直于饋送方向F)朝向以及遠離母材板條62移動。磨削滾筒104的旋轉以及磨削滾筒104沿X方向與Z方向的移動通過諸如一個或者多個伺服機構之類的饋送系統控制。
[0050]磨削滾筒104、軌112、驅動系統108的一部分以及母材板條62的靠近磨削滾筒104的區域由箱體(附圖中未示出)遮蔽。為了安全起見，箱體阻止接近在用中的導電磨削滾筒104，并且阻止接近在用中的分割并斜切的設備100的其他移動部件。
[0051]分割并斜切的設備100的下游是平臺150(圖6中可見)，該平臺在板條18遠離分割并斜切的設備100并且朝向切割設備200移動時支撐板條18。
[0052 ] 參照圖5與圖6，切割設備200位于平臺150的端部區150a上以切割板條18的相應的端部區19(8卩，使端部區19變窄)，使得板條能容納于葉片的變窄的末端區內。
[°°53]切割設備200包括一系列夾緊機構202，這一系列夾緊機構包括液壓夾具203。夾具203在切割過程中將板條18保持在平臺150上的適當位置。切割機構204布置在平臺150上方。切割機構204包括圓鋸206(在此示例中是金剛石鋸)，該圓鋸能旋轉以切割支撐在平臺150上的板條18。馬達208控制圓鋸206的旋轉。
[0054]切割機構204安裝在沿饋送方向F縱向延伸的軌210 (圖6)上，使得圓鋸206能沿圖6上指示的方向X前后縱向移動。軌210以及因此的圓鋸206可沿橫向方向Y橫跨板條18前后移動，橫向方向Y垂直于前述的方向X與Z。圓鋸沿X方向與Y方向的移動由諸如一個或者多個伺服機構212之類的反饋系統控制。
[0055]現在將描述分割并斜切的設備100與切割設備200在分割、斜切并且切割板條18方面的使用。
[0056]再參照圖2，在使用中，沿饋送方向F上的饋送路徑從饋送站60朝分割并斜切的設備100饋送母材板條62。分割并斜切的設備100接收母材板條62，并且如下文將更詳細地描述的，磨削滾筒104首先用于在母材板條62的前端63中創建斜切面，并隨后用于將母材板條62分割成一系列各自具有斜切的前端19a與后端19b的板條18。應注意，術語“前”和“后”在此上下文中用于表示板條18的各個端部19a、19b沿饋送方向F的相對位置，并且不應與用于描述風輪機葉片的邊緣時的術語“前”和“后”混淆。
[0057]現在將參照圖7a至圖7e詳細描述分割并斜切的過程。首先參照圖7a，母材板條62沿饋送方向上的饋送路徑F朝磨削滾筒104被饋送。一旦母材板條62的前端63位于滾筒下方，饋送過程暫停。然后磨削滾筒104沿Z方向與X方向移動以限定弧形路徑。滾筒104沿弧形路徑橫跨母材板條62的端部前后移動，并且逐漸更深地移動通過母材板條62的厚度以在母材板條62的前端63中創建彎曲的斜切端面63a。
[0058]磨削滾筒104的路徑由伺服機構控制。在此情況下，磨削滾筒104大體沿拋物線路徑移動以在母材板條62中創建大體拋物線斜切端面63a。
[0059]一旦在母材板條62的前端63中創建了最初的斜切面63a，就繼續饋送過程并且使母材板條62沿饋送方向F前進。現在參照圖7b，板條62的預定長度L饋送經過磨削滾筒104，饋送過程再次暫停。所述預定長度大體對應于待從母材板條62分割出的板條18的期望長度。
[0060]一旦母材板條62的預定長度L已饋送經過磨削滾筒104并且饋送過程暫停，那么母材板條62的分割區66就位于磨削滾筒104下方。將通過從分割區66移除材料而分割并且斜切母材板條62。
[0061 ]圖8中詳細地示出了分割區66 ο分割區66從母材板條62的上表面68a向母材板條62的下表面68b成錐形。以此方式，在母材板條62的上表面68a處，分割區66具有約Im的縱向跨度L’，而在母材板條62的下表面68b處，分割區66的縱向跨度L”小于縱向跨度L’，在此示例中，縱向跨度L”約為25mm。因此，要理解的是，分割區66的錐度以及因此在板條18的端部19處創建的斜切面18a、18b可能實際上相當淺，并且可能比在附圖中顯現地更淺。
[0062]一旦定位在適當位置，母材板條62就準備好被分割。
[0063]如圖7b中所示，磨削滾筒104旋轉并且沿Z方向朝母材板條62的上表面68a向下移動以開始磨削。如圖7c中所示，當從母材板條62的分割區66磨削掉材料時，滾筒104沿拋物線路徑前后移動。該拋物線路徑在母材板條62中成形磨削面69。
[0064]當繼續進行磨削時，如圖7d中所示，磨削滾筒104沿Z方向向下移動以更深入到母材板條62中磨削。最后，磨削滾筒104磨穿板條的整個厚度。參照圖7e，此過程創建了具有斜切的前端19a與斜切的后端19b的第一板條18。
[0065]仍參照圖7e，要理解的是，上文所述的分割與斜切過程也同時在剩余長度的母材板條62的新的前端63處創建了斜切面63a。然后基本上重復此過程，并且隨后的預定長度的母材板條62饋送經過磨削滾筒104，然后磨削滾筒104用于分割母材板條62以創建第二板條
18。第二板條18已經具有了由上文所述的創建第一板條18的分割并斜切過程產生的斜切的前端19a。隨后的分割并斜切過程在第二板條18的后端19b處創建斜切端面19c，并且再在剩余長度的母材板條62的前端63處創建斜切端面19c。本過程以此方式繼續進行以創建一系列均具有斜切的前端19a與斜切的后端19b的板條18，直到用完母材板條62為止。
[0066]當分割區66(圖7c)的長度約為I米時，要理解的是，在此實施例中，每個斜切面19c、63a均延伸到板條18中約50cm。
[0067]在上文所述的分割并斜切過程中，在磨削面69的拋物曲線的最淺點處從母材板條62分割出單個板條18。這特別有利，因為這意味著板條18在其端部處厚度減小至零。此零厚度尤為有效地確保完工的翼梁帽15a、15b、16a、16b中的堆疊的板條18之間的應力傳遞。
[0068]一旦每個板條18被分割并斜切，板條18就沿平臺150被饋送至圖5與圖6的切割設備200，在該切割設備處，板條18的前端19a的縱向邊緣被切割以便使端部變窄，使得板條18能容納于葉片的相對窄的末端區中。板條18布置在位于板條18的第一縱向邊緣旁邊的平臺150上的所需位置中，并且夾具203被啟動以將板條18固定在適當位置。圓鋸206借助馬達208旋轉并且沿X方向連續移動以切割板條。當圓鋸206沿X方向移動時，該圓鋸也沿Y方向朝板條18的中心移動。圓鋸206的移動受伺服機構212控制。
[0069]一旦進行了第一有角切割，圓鋸206就沿Y方向移動并且定位在板條18的第二縱向邊緣旁邊。然后，圓鋸206沿X方向向后移動以在回程切割第二縱向邊緣。另選的是，圓鋸206可首先沿X方向向后移動至其初始位置，然后沿Y方向朝板條的第二縱向邊緣移動，并且最終沿X方向向前移動以在第二進程上切割第二邊緣。
[0070]圖9示出了切割后的板條18的端部區19a的典型形狀。在板條18的后端19b處，板條18的寬度w約為200mm。在板條18的前端處，板條18的寬度w’約為75mm。在此實施例中，板條18的變窄部分包括約3.5m的板條18的末尾部分(如由圖9中的箭頭d指示的)。
[0071]在完成切割過程后，移除夾具203，并且朝葉片模具20向前饋送板條18以用于將板條堆疊并且整合到風輪機葉片10中。
[0072]以此方式，所述的設備50提供了一種將細長的母材板條62加工成多個較小的板條18以制作諸如翼梁帽15a、15b、16a、16b之類的細長加強結構的簡單、機械化的方法。具體地說，可借助分割并斜切設備100同時分割并斜切板條18，并且無需分開的分割步驟與斜切步驟。而且，可同時斜切兩個板條端部。
[0073]圖1Oa至圖1Od示出了另選的分割并斜切的過程。在此過程中，如已經描述的，第一斜切面63a形成在母材板條62的前端63中。參照圖10a，然后母材板條62沿饋送方向F前進直到預定長度L的板條62饋送經過磨削滾筒104，饋送過程暫停。所述的預定長度大體對應于待從母材板條62分割出的板條18的期望長度。
[0074]一旦預定長度L的母材板條62饋送經過磨削滾筒104并且饋送過程暫停，母材板條62的分割區66就定位在磨削滾筒104下方。為了分割并且斜切母材板條62，磨削滾筒104旋轉并且沿Z方向朝母材板條62的上表面68a向下移動以開始從分割區66磨削掉材料。
[0075]當繼續進行磨削時，如圖1Ob中所示，磨削滾筒104進一步沿Z方向向下移動以更深入到母材板條62中磨削。最終，磨削滾筒104磨穿母材板條62的整個厚度。
[0076]在此過程中，滾筒104在切割并且斜切的過程中僅沿Z方向向下移動，而不沿X方向前后移動。以此方式，如圖1Oc中所見，滾筒104的曲面成形母材板條62的磨削面69以形成斜切端面19c、63a。因此，斜切端面19c、63a的形狀與滾筒104的形狀互補。
[0077]現在參照圖10d，因為繼續進行磨削直到滾筒104完全磨穿母材板條62，所以該過程分割母材板條62，從而創建具有斜切的前端19a與斜切的后端19b的第一板條18。上文所述的分割與斜切過程也同時在剩余長度的母材板條62的新的前端63處創建了斜切面63a。
[0078]一旦形成了板條18，就重復該過程，并且磨削滾筒104用于再分割并斜切母材板條62以創建具有斜切的前端19a與斜切的后端19b的第二板條18并且在剩余長度的母材板條62的前端63處創建斜切面63a。本過程以此方式繼續進行以創建一系列均具有斜切的前端19a與斜切的后端19b的板條18，直到用完母材板條62為止。然后可向前饋送板條18以用已經描述的方式切割這些板條。
[0079]圖1la至圖1lg示出了另一分割并且斜切的過程。此過程的初始階段(圖1la至圖1lc中所示)與關于圖1Oa至圖1Oc所述的階段相似。如圖1la中所示，母材板條62的分割區66首先定位在磨削滾筒104下方。如圖1lb中所示，滾筒104朝母材板條62的上表面68a降下以從分割區66移除材料。如圖1lc中所示，繼續進行磨削直到磨削滾筒104完全磨穿母材板條62。此階段滾筒104不沿X方向移動，而是僅沿Z方向向下移動。如已經描述的，滾筒104的曲面成形母材板條62中的磨削面69以形成位于分割板條18的后端19b中的斜切端面19c以及位于剩余的母材板條62的前端63中的斜切端面63a。
[0080]此過程與圖1Oa至圖1Od中所示的過程不同之處在于:一旦分割了母材板條62，板條18的后端19b處的斜切端面19c與剩余的母材板條62的前端63處的斜切端面63a就被進一步成形從而使斜切端面19b、63處的斜切更淺。
[0081]通過利用磨削滾筒104從包含各個斜切端面19c、63a的成形區67移除材料而形成斜切端面19c、63a。圖12中詳細示出了位于分割板條18的斜切端面19c附近的成形區67。成形區67從板條18的上表面到板條18的下表面成錐形以限定比斜切端面19c的錐度更淺的錐度。在板條18的上表面處，成形區67具有約0.5m的縱向跨度L”，。
[0082]如現在將描述的，一次成形一個斜切端面19c、63a以在板條18、62的端部處創建相對淺的斜切。
[0083]首先，通過從接近斜切端面19c的成形區67移除材料而成形位于板條18的后端19b處的斜切端面19c。分割板條18與母材板條62保持在適當位置。滾筒104沿X方向朝成形區67的一端移動至如圖1ld中所示的最左側的位置。滾筒104沿弧形路徑前后移動，該弧形路徑終止于成形區67的相對端處，磨削滾筒104處于如圖lie中所示其最右側的位置中。弧形路徑的形狀限定從成形區67移除的材料，并因此限定分割板條18的斜切端面19c的最終形狀。
[0084]—旦分割板條18的斜切端面19c被成形以創建相對淺的斜切，分割板條18就沿饋送方向F向前移動以進行進一步加工。
[0085]接著，通過從斜切端面63a附近的成形區67移除材料而成形位于剩余的母材板條62的前端63處的斜切端面63a。
[0086]參照圖1If，剩余的母材板條62沿饋送方向F被饋送，使得剩余的母材板條62的成形區67定位在磨削滾筒104的下方。磨削滾筒104在成形區67的一端處定位在如圖1lf中所示的其最右側的位置中。然后，滾筒104旋轉并且下降到母材板條62的上表面68a上。滾筒104沿弧形路徑移動，該弧形路徑終止于成形區67的相對端處，滾筒104處于如圖1lg中所示的最左側的位置中，從而成形母材板條62的斜切端面63a以創建相對淺的斜面。
[0087]如由圖1Ia至圖1lg中的虛線所指示的，滾筒104的最左側位置(圖1ld與圖1lg中所示)與滾筒104的最右側位置(圖lie與圖1lf中所示)之間的間距300僅需要等于單個斜切端面19c、63a的長度，在此實施例中該間距約為0.5m。要理解的是，將滾筒104的移動減小至與單個斜切面的長度(而不是兩個斜切面的長度)相等的間距，這意味著顯著節省了由分割并且斜切的設備所需的空間，當需要更淺的斜面時尤為如此。
[0088]一旦根據需要成形了母材板條62的斜切端面63a，就可以重復分割、斜切以及進一步的成形過程以生產更多的分割板條18。
[0089]在磨削滾筒不但沿X方向而且沿Z方向移動的實施方式中，滾筒無需按弧形運動移動以形成拋物線斜切面，而是可以以任何方式移動以磨削任一形狀的斜切面。
[0090]在初步的分割并斜切過程之后進一步成形斜切端面的實施方式中，滾筒可以以任一適當的方式移動以進一步成形端面。例如，如參照圖1ld至圖1lg描述的，滾筒可以開始于上位置，使得滾筒從板條的上表面向下移動至板條的下表面；或者，滾筒可以開始于下位置，使得滾筒從板條的下表面向上移動至板條的上表面。滾筒還可以開始于中間位置。在優選的實施方式中，滾筒沿弧形路徑前后移動，壓力沿Z方向施加至板條。
[0091]本發明的其他實施方式被設想成與圖1la至圖1lg中所示的實施方式相似，但是省略了圖1la至圖1lc中所示的步驟。在此實施方式中，分割并斜切的過程開始于磨削滾筒按圖1ld與圖lie中所示的弧形運動移動，使得磨削滾筒在第一板條的后端中形成淺的斜面，同時從母材板條分割第一板條，并且在母材板條的前端中形成陡峭的斜面。然后，如圖1lf與圖1lg中所示，進一步成形形成在母材板條的前端中的陡峭斜面。
[0092]無需通過磨削分割并且斜切母材板條，而是可借助諸如激光切割之類的任一適當的其他手段分割并且斜切母材板條。因此，分割并斜切裝置無需是磨削滾筒，而可以是諸如激光之類的任一適當的裝置。
[0093]可以在制造過程的任一階段添加另外的加工階段。如果不需要切割階段，則可以省略切割過程。
[0094]板條在加工處理后無需直接饋送至模具，而是可以饋送至例如深加工區或者儲存區。模具無需是葉片模具，而可以是適于單獨形成用于隨后整合到風輪機葉片中的翼梁帽的模具。
【主權項】
1.一種制作用于風輪機葉片的縱向加強結構的方法，該方法包括: a.提供具有大體平坦的第一表面與第二表面的加強材料的細長母材板條，所述第一表面與所述第二表面之間的距離限定所述母材板條的厚度；以及 b.橫向分割所述母材板條以形成第一板條以及較短的母材板條，各個板條首尾相接地布置使得所述第一板條的后端鄰近所述母材板條的新的前端定位， 其中，分割所述母材板條的步驟包括延伸通過所述母材板條的整個厚度從分割區移除材料，其中，所述分割區成形成當分割所述母材板條時創建位于所述第一板條的所述后端處的斜面以及/或者位于所述母材板條的所述新的前端處的斜面。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述分割區沿從所述母材板條的所述第一表面朝所述第二表面的方向在所述母材板條的整個厚度上成錐形，使得所述分割區的縱向跨度在所述母材板條的所述第二表面處比在所述第一表面處窄。3.根據權利要求1或2所述的方法，該方法包括磨削所述母材板條以從所述分割區移除材料。4.根據權利要求3所述的方法，該方法包括使諸如磨削滾筒之類的磨削裝置從所述母材板條的所述第一表面朝所述母材板條的所述第二表面移動通過所述母材板條的厚度。5.根據權利要求4所述的方法，該方法包括使所述磨削裝置相對于所述母材板條沿彎曲路徑移動，從而在所述第一板條的所述后端處以及/或者在所述母材板條的所述新的前端處形成彎曲的斜面。6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，該方法還包括通過從所述第一板條的成形區移除材料而在所述第一板條的所述后端處成形所述斜面。7.根據權利要求6所述的方法，該方法還包括通過從所述母材板條的成形區移除材料而在所述母材板條的所述新的前端處成形所述斜面。8.根據從屬于權利要求4時的權利要求7所述的方法，該方法包括利用所述磨削裝置進一步成形所述第一板條的所述后端處以及所述母材板條的所述新的前端處的所述斜面。9.根據權利要求7或8所述的方法，該方法包括在從所述母材板條的所述成形區移除材料之前沿饋送方向移動所述母材板條的所述新的前端。10.根據前述權利要求中任一項所述的方法，該方法還包括在所述第一板條的前端中創建斜面。11.根據權利要求10所述的方法，該方法還包括在橫向分割所述母材板條以形成所述第一板條之前在所述母材板條的前端中創建斜面，其中，在所述母材板條被分割時，所述母材板條的被斜切的前端成為所述第一板條的所述前端。12.根據前述權利要求中任一項所述的方法，該方法還包括在饋送方向上沿饋送路徑朝分割站饋送所述母材板條，所述母材板條在所述分割站處被分割并且斜切。13.根據從屬于權利要求4時的權利要求12所述的方法，其中，所述磨削裝置沿所述饋送方向行進過一縱向跨度，所述縱向跨度大體等于所述第一板條的所述后端處的所述斜面的長度以及/或者所述母材板條的所述新的前端處的所述斜面的長度。14.根據權利要求12或13所述的方法，其中，在所述母材板條被分割后，所述方法還包括在遠離所述分割站的第一方向上沿所述饋送路徑饋送所述第一板條。15.根據權利要求12至14中任一項所述的方法，該方法包括饋送所述母材板條的第一預定長度經過與所述分割站關聯的分割并且斜切裝置，使得所述母材板條的所述分割區鄰近所述分割并且斜切裝置定位，其中，所述第一預定長度大體是所述第一板條的長度。16.根據前述權利要求中任一項所述的方法，該方法還包括橫向分割所述母材板條以形成第二板條，其中，所述母材板條的新的斜切的前端成為所述第二板條的前端，并且分割所述母材板條以形成所述第二板條的步驟也用于創建位于所述第二板條的后端處的斜面以及位于所述母材板條的相鄰的新的前端中的斜面。17.根據從屬于權利要求15時的權利要求16所述的方法，該方法還包括在分割所述母材板條以形成所述第二板條之前饋送所述母材板條的第二預定長度經過所述分割并且斜切裝置，其中所述第二預定長度大體是所述第二板條的長度。18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述第二預定長度大體等于所述第一預定長度，使得所述第一板條的長度與所述第二板條的長度大體相同。19.根據權利要求17所述的方法，其中，所述第二預定長度與所述第一預定長度不同，使得所述第二板條短于所述第一板條，反之亦然。20.根據權利要求17至19中任一項所述的方法，該方法包括相繼饋送所述母材板條的預定長度經過所述分割并且斜切裝置，并且分割并斜切所述母材板條以形成多個長度大體相同或者長度不同的板條。21.根據前述權利要求中任一項所述的方法，該方法還包括縱向切割所述板條或者每個板條的端部區，從而使所述端部變窄，使得所述板條能容納于風輪機葉片的相對窄的端部中。22.根據前述權利要求中任一項所述的方法，該方法還包括使所述第一板條與一個或者多個相似的板條堆疊以形成用于風輪機葉片的所述縱向加強結構。23.根據權利要求22所述的方法，其中，所述方法還包括在風輪機葉片模具內部堆疊所述板條，或者在風輪機葉片模具外部堆疊所述板條并且將所述板條的堆疊轉移到所述風輪機葉片模具中。24.根據權利要求22或23所述的方法，所述方法還包括借助相鄰的板條之間的樹脂整合所述堆疊中的所述板條。25.一種制作風輪機葉片的方法，該方法包括: a)提供多個根據權利要求1至24中任一項所述的方法制作的板條； b)在風輪機葉片模具內部堆疊所述板條，或者在風輪機葉片模具外部堆疊所述板條并且將所述板條的堆疊轉移到所述風輪機葉片模具中； c)將風輪機葉片的其他部件布置在所述風輪機葉片模具中；以及 d)整合這些部件以形成所述風輪機葉片。26.—種用于制作風輪機葉片的縱向加強結構的設備，該設備包括: 饋送站，該饋送站構造成在饋送方向上沿饋送路徑饋送加強材料的細長母材板條；以及 分割站，該分割站在所述饋送站下游位于所述饋送路徑上，所述分割站包括分割并且斜切裝置； 其中，所述饋送站構造成饋送所述母材板條經過所述分割并且斜切裝置;并且 所述分割并且斜切裝置構造成將所述母材板條橫向分割成多個具有斜切端部的較短的板條。27.—種風輪機葉片，該風輪機葉片包括根據權利要求1至24中任一項所述的方法或者利用權利要求26所述的設備制作的縱向加強構件。28.—種根據權利要求25所述的方法制作的風輪機葉片。29.—種包括權利要求27或28所述的風輪機葉片的風輪機。
【文檔編號】F03D1/06GK105899351SQ201480072847
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月10日
【發明人】C·布恩, J·佩德森
【申請人】維斯塔斯風力系統有限公司