本公開涉及風(fēng)力渦輪機葉片以及用于制造風(fēng)力渦輪機葉片和風(fēng)力渦輪機葉片的區(qū)段的方法。本公開進一步涉及用于附接到基部元件以制造風(fēng)力渦輪機葉片的區(qū)段的邊緣元件。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機通常用于向電網(wǎng)供電。這種類型的風(fēng)力渦輪機大體上包括塔架和布置在塔架上的轉(zhuǎn)子。典型地包括轂和多個葉片的轉(zhuǎn)子設(shè)置成在風(fēng)對葉片的影響下旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)生成的轉(zhuǎn)矩一般通過轉(zhuǎn)子軸，要么直接地(在“直接驅(qū)動”或“無齒輪”風(fēng)力渦輪機的情況下)，要么通過使用變速箱來傳送到發(fā)電機。這樣，發(fā)電機就產(chǎn)生可供應(yīng)到電網(wǎng)的電力。
2、風(fēng)力渦輪機轂可以可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機艙的前部。風(fēng)力渦輪機轂可連接到轉(zhuǎn)子軸，并且轉(zhuǎn)子軸然后可使用布置在機艙內(nèi)側(cè)的框架中的一個或多個轉(zhuǎn)子軸的軸承來可旋轉(zhuǎn)地安裝在機艙中。機艙是布置在風(fēng)力渦輪機塔架的頂部上的殼體，其可容納并且保護變速箱(如果存在)和發(fā)電機(如果未放置在機艙外側(cè))，以及(取決于風(fēng)力渦輪機)其它構(gòu)件，諸如電力變換器和輔助系統(tǒng)。
3、風(fēng)力渦輪機葉片，并且特別是葉片的前緣區(qū)域可能歸因于例如雨水、冰雹和顆粒對葉片的沖擊而受到侵蝕。而且，風(fēng)力渦輪機越來越多地安裝在環(huán)境條件惡劣的地理位置，特別是海上。臟污和/或受侵蝕的葉片比干凈的葉片具有更不規(guī)則的表面，這可對葉片周圍的氣流產(chǎn)生重大影響。對于給定的風(fēng)流，粗糙化的葉片大體上產(chǎn)生較小的升力和較大的阻力，這降低由風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的功率。粗糙化的葉片可引起年發(fā)電量(aep)的不可忽略的下降。
4、保護前緣免受侵蝕的已知方式包括用一個或多個前緣保護器(lep)(例如用帶或c形板)覆蓋前緣。lep可通過粘合劑連結(jié)到前緣。為了最大化風(fēng)力渦輪機的能量產(chǎn)量，準確放置前緣保護器至關(guān)重要。
5、為了從風(fēng)中獲取更多的能量，多年來，通過增加風(fēng)力渦輪機葉片的尺寸，轉(zhuǎn)子直徑的大小也隨之增加。增加風(fēng)力渦輪機葉片的尺寸的制造挑戰(zhàn)之一是實現(xiàn)與前緣保護器相同的制造公差。
6、設(shè)計風(fēng)力渦輪機葉片時的另一個約束在于，經(jīng)過風(fēng)力渦輪機葉片的空氣動力學(xué)輪廓的氣流可生成噪音。風(fēng)力渦輪機葉片可包括后緣降噪元件，該元件可通過例如粘合劑連結(jié)到葉片的后緣。
7、為了使風(fēng)力渦輪機葉片根據(jù)其設(shè)計規(guī)格運行，并表現(xiàn)出預(yù)期的空氣動力學(xué)行為，需要將諸如前緣保護器、后緣附加裝置等的元件放置在葉片上的正確位置中?？衫靡曈X參考或利用測量和調(diào)整的反復(fù)迭代直到模塊在位置規(guī)范內(nèi)來實現(xiàn)將不同的邊緣構(gòu)件準確地定位在特定位置中。然而，這些已知的過程很麻煩并且需要大量的時間，特別是對于較大的葉片而言。
8、本公開提供了使得能夠改進風(fēng)力渦輪機葉片的制造工藝的裝置和方法的實例。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、在本公開的一個方面中，提供了一種風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段，其包括基部和邊緣元件?；坑衫w維增強復(fù)合材料制成，并且包括吸力表面、壓力表面，以及在吸力表面與壓力表面之間的至少一個外表面部分。外表面部分包括第一基部定位特征，并且邊緣元件包括內(nèi)表面，該內(nèi)表面包括第一邊緣定位特征。第一邊緣定位特征構(gòu)造成與第一基部定位特征接合，并且邊緣元件構(gòu)造成連結(jié)到基部的吸力表面和/或壓力表面。
2、根據(jù)該方面，可實現(xiàn)邊緣元件相對于用于風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的基部的準確且精確的定位?？蓽p少風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的空氣動力學(xué)特性相對于原始意圖的偏差?？纱_保以高效且不太耗時的組裝操作完成基部與邊緣元件的組裝。
3、在本公開的另一方面中，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的基部，其構(gòu)造成聯(lián)接到邊緣元件。基部由纖維增強復(fù)合材料制成，并且包括吸力表面、壓力表面，以及在吸力表面與壓力表面之間的至少一個外表面部分。外表面部分包括第一基部定位特征，該第一基部定位特征構(gòu)造成與邊緣元件上的第一邊緣定位特征接合。
4、在本公開的另一方面中，提供了一種構(gòu)造成聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的基部的邊緣元件，該基部具有吸力表面、壓力表面和第一基部定位特征。邊緣元件包括內(nèi)表面，該內(nèi)表面包括構(gòu)造成與第一基部定位特征接合的第一邊緣定位特征。邊緣元件構(gòu)造成連結(jié)到基部的吸力表面和/或壓力表面。
5、在本公開的又一方面中，提供了一種用于將邊緣定位特征安裝在用于風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的邊緣元件上的方法。該方法包括提供包括一個或多個預(yù)定聯(lián)接點的模具，以及將用于風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的邊緣元件放置在模具中，邊緣元件的外部部分與模具接觸。該方法進一步包括提供構(gòu)造成承載邊緣定位特征的邊緣定位特征放置工具，以及將放置工具在預(yù)定聯(lián)接點處附接到模具，使得邊緣定位特征與邊緣元件進行接觸。
6、在另一方面中，提供了一種用于組裝風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的方法。該方法包括提供風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的基部，該基部包括第一基部定位特征。該方法進一步包括提供邊緣元件，該邊緣元件包括構(gòu)造成與第一基部定位特征接合的第一邊緣定位特征。該方法進一步包括通過將第一邊緣定位特征與第一基部定位特征接合來將邊緣元件相對于基部定位。該方法進一步包括將邊緣元件附接到基部。
1.一種風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中第一基部定位特征(81)是基部的外側(cè)上的突出部，并且所述第一邊緣定位特征(82)是所述邊緣元件(71)的內(nèi)表面(72)上的突出部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中所述第一基部定位特征(81)和所述第一邊緣定位特征(82)構(gòu)造成使得當(dāng)所述第一邊緣定位特征(82)與所述第一基部定位特征(81)接合時，所述邊緣元件(71)相對于所述基部(13)的平移移動在三個自由度上受到限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任一項所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中所述第一基部定位特征(81)和所述第一邊緣定位特征(82)中的一者是容置部，并且所述第一基部定位特征(81)和所述第一邊緣定位特征(82)中的另一者構(gòu)造成插入到所述容置部中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中所述基部包括第二基部定位特征(83)，并且所述邊緣元件包括第二邊緣定位特征(84)，并且其中所述第二基部定位特征(83)構(gòu)造成與第二邊緣定位特征(84)接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中所述第二基部定位特征(83)和所述第二邊緣定位特征(84)構(gòu)造成使得當(dāng)所述第二邊緣定位特征(83)與所述第二基部定位特征(84)接合時，所述邊緣元件(71)相對于所述基部(13)的平移移動在剛好兩個自由度上受到限制。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中所述第二基部定位特征(83)和所述第二邊緣定位特征(84)中的一者構(gòu)造為容置部，并且所述第二基部定位特征(83)和所述第二邊緣定位特征(84)中的另一者構(gòu)造成插入到所述容置部中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中所述第二基部定位特征基本上成形為長形通道，并且所述第二邊緣定位特征基本上成形為圓錐體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項所述的風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)，其中所述風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段對應(yīng)于風(fēng)力渦輪機葉片的根部區(qū)段、對應(yīng)于風(fēng)力渦輪機葉片的末梢區(qū)段，或?qū)?yīng)于整個風(fēng)力渦輪機葉片。
10.一種用于風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段(40)的基部(13)，其構(gòu)造成聯(lián)接到邊緣元件(71)，其中
11.一種構(gòu)造成聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的基部(13)的邊緣元件(71)，所述基部具有吸力表面(21)、壓力表面(22)和第一基部定位特征(81)，其中
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的邊緣元件(71)，其中所述第一邊緣定位特征(82)是所述邊緣元件的內(nèi)表面(72)上的突出部。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的邊緣元件(71)，其中所述邊緣元件是前緣元件，具體是前緣保護器。
14.一種用于將邊緣定位特征(82)安裝在用于風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的邊緣元件(71)上的方法(100)，所述方法包括：
15.一種用于組裝風(fēng)力渦輪機葉片區(qū)段的方法(300)，包括：