用于制造风力涡轮机叶片的改进方法与流程

1.本发明总体上涉及风力涡轮机叶片，并且更具体地涉及一种制造风力涡轮机叶片的改进方法。


背景技术：

2.现代实用规模的风力涡轮机典型地包括转子，该转子由多个风力涡轮机叶片形成，这些叶片在它们的根部端处附接到中央毂，该毂在塔架的顶部处联接到机舱。风力涡轮机叶片通常被设计成在宽范围的条件下表现良好，因为风况可能会在不同的风力涡轮机部位之间显著变化。即使在同一风电场内，不同的风力涡轮机也可能经历显著不同的风况，这取决于它们在所述风电场内的位置。因此，存在对用于单个涡轮机的叶片和转子的设计进行优化以改进与标准叶片相比的空气动力学和结构性能的余地。
3.针对特定位置优化转子的一种方式是定制风力涡轮机叶片相对于毂定向的角度。例如，“扫掠”和“锥削”已知用于改进涡轮机部件上的负载、调节涡轮机功率输出或降低叶片在高风况下撞击塔架的风险。具有“扫掠”的转子包括多个叶片，这些叶片被定向成使得叶片的纵向轴线在旋转平面中相对于转子的径向方向是成角度的。相反，具有“锥削”的转子包括这样的叶片，这些叶片被定向成使得叶片的纵向轴线是逆风成角度的，从而增加了叶片的梢部与塔架之间的距离。
4.为了配置具有锥削或扫掠的转子，毂的供叶片的根部端连接的那个面可被构造成使叶片相对于转子的半径以一角度定向。定制毂的设计或加工毂的表面以提供位置特定的转子是非常昂贵且低效的。
5.可替代地，转子可包括连接在每个叶片的根部端与毂之间的叶片连接部件。叶片连接部件包括用于连接至毂的第一表面和用于连接至叶片的第二表面，该第二表面相对于第一表面以一角度定向，从而当叶片经由连接部件连接至毂时在叶片与毂之间实现角度。然而，这种解决方案在叶片与毂之间的连接中引入了附加的故障模式。此外，连接部件是根据叶片的根部端的直径来确定尺寸的，并且因此是大的部件。因此，制造用于位置特定的叶片的单个定制的连接部件是昂贵的，并且可能需要相当大的附加工具。
6.现代风力涡轮机叶片通常是使用叶片模具来制造的。然而，由于它们的尺寸和复杂性，叶片模具可能非常昂贵，并且通常在叶片制造设备中占据相当大量的占地空间。出于至少这些原因，生产单个新叶片模具来制造具有位置特定的根部端构造的各个单个风力涡轮机叶片是不利的。
7.针对这一背景，已经开发了本发明。


技术实现要素：

8.在本发明的第一方面，提供了一种制造风力涡轮机叶片的方法。该方法包括：设置用于风力涡轮机叶片的壳体的模具，该模具在纵向方向上从根部端延伸至梢部端；设置多个细长的根部插件；设置具有多个弧形布置的连接点的根部板；在这些连接点处，将这些根
部插件连接至根部板，使得这些连接的根部插件联合地形成风力涡轮机叶片的根部区段的一部分的轮廓；以及相对于模具来定位根部板，以便将由根部插件形成的轮廓至少部分地放置到模具中。该方法还包括设置具有减小的厚度的间隔件，并且将这些根部插件连接至根部板的步骤包括在这些根部插件与根部板之间设置间隔件。
9.在根部插件与根部板之间设置具有减小的厚度的间隔件导致多个根部插件中的根部插件的端部表面之间在纵向方向上的偏移。根部插件的端部表面一起形成了在通过上述方法形成的风力涡轮机叶片的根部端处的端部表面。由此，根部插件的端部表面之间的纵向偏移用于形成叶片的以与叶片的纵向轴线成非垂直的角度倾斜的端部表面。具有以与叶片的纵向轴线成非垂直的角度定向的端部表面的多个这种叶片可连接至中央毂以提供具有扫掠或锥削或者具有扫掠和锥削的组合的转子，这取决于端部表面的定向。优选地，转子包括三个风力涡轮机叶片，每个相应的风力涡轮机叶片的端部表面相对于所述叶片的纵向轴线是相同定向的。同一风电场中的不同风力涡轮机的转子可具有包括这样的叶片的转子，这些叶片的端部表面相对于叶片的纵向轴线以不同的角度定向，该转子由此具有与先前描述的风力涡轮机不同程度的扫掠和/或锥削。
10.间隔件可具有连续式减小的厚度。将多个根部插件与具有连续式减小的厚度间隔件布置在一起提供的优点是，通过该方法形成的叶片包括以与叶片的纵向轴线成非垂直的角度倾斜的平滑的端部表面。这种包括平滑的端部表面的叶片可以不需要显著的进一步加工步骤(例如铣削)来完成叶片，并且可以提供与毂的表面(叶片将连接至该表面)互补的表面。
11.可替代地，间隔件可具有阶段式减小的厚度。阶段式减小的间隔件提供的优点是，与间隔件一起布置的多个根部插件基本上平行于模具的纵向方向定向，并且因此平行于在所述模具中形成的叶片的纵向轴线定向。这种根部插件的平行布置减少了相邻根部插件之间的未对准或间隙，提供了在根部端处具有高刚度和强度的叶片。此外，发现阶段式减小的间隔件能更简单并且因此更便宜且更快地制造。当间隔件包括各自具有一个固定厚度的复数个单独的间隔件区段时，情况尤其如此。
12.间隔件可包括复数个单独的间隔件区段，每个间隔件区段被构造成用于设置在根部板与多个细长的根部插件中的复数个细长的根部插件之间。优选地，每个间隔件区段可被构造成用于设置在根部板与5至15个细长的根部插件之间。也就是说，优选地，每个间隔件区段可以与大约5至15个细长的根部插件相关联。
13.形成具有复数个间隔件区段的间隔件对于运输和处理都是有利的，这是因为间隔件区段与叶片的根部端的尺寸相比具有相对小的尺寸。此外，作为较小的部件，间隔件区段可制造成高尺寸精度和/或以较低的成本制造。
14.每个间隔件区段可以可替代地被构造成用于被设置在根部板与多个根部插件中的独立的根部插件之间。然而，与其中每个间隔件区段被构造成用于被设置在根部板与多个细长的根部插件中的复数个细长的根部插件之间的示例相比，这样的构造在组装时间和所要求的零件数目方面可能具有缺点。
15.每个间隔件区段可具有不同的并且逐渐减小的厚度。这种间隔件区段可被布置成形成具有连续式减小的厚度的间隔件。可替代地，复数个间隔件区段可以各自具有至少两个不同但基本上恒定的厚度中的一个厚度。每个均具有大致恒定但不同厚度的这种间隔件
区段可被布置成形成具有阶段式减小的厚度的间隔件区段。
16.相对于模具来定位根部板的步骤可以进一步包括:相对于模具来定位根部板，使得连接点在模具的外部并且在纵向方向上与模具的根部端间隔开。因此，多个根部插件中的一个或多个根部插件可以在纵向方向上至少部分地延伸超过模具的根部端。间隔件可以至少部分地设置在模具的外部。可替代地，在连接点不在模具外部的情况下，间隔件可完全设置在模具内部。
17.根部板可包括一个或多个用于拉开距离的特征部，该用于拉开距离的特征部被构造成设定模具的根部端与连接点之间的距离。这种用于拉开距离的特征部可包括在纵向方向上从根部板延伸的突出部。可替代地或附加地，该方法可包括提供一个或多个工具以设定该模具的根部端与连接点之间的距离。根部板的用于拉开距离的特征部和/或所提供的工具用于相对于模具来精确地定位根部板，以正确地设定连接点与模具的根部端之间的距离。
18.该方法可以进一步包括:在根部板与模具的根部端之间设置垫片板。垫片板是基本上平面的构件，并且被构造成设定一距离，以使根部板的连接点中的每个连接点在纵向方向上从模具的根部端偏移。
19.该方法可以进一步包括:在模具内部形成风力涡轮机叶片的壳体，该壳体的端部表面由多个根部插件的端部表面形成；从壳体的端部表面移除根部板和间隔件；以及使壳体的端部表面平滑。平滑的步骤可包括使用铣床。
20.多个根部插件中的每个根部插件可具有基本上相同的长度。在根部插件具有基本上相同的长度的情况下，在根部插件与根部板之间设置间隔件导致多个根部插件中的根部插件的端部表面之间在纵向方向上的偏移，使得当相对于模具来定位根部板时，多个细长的根部插件延伸至模具中的不同的相应深度。
21.在本发明的第二方面，提供了一种可通过如以上描述的方法获得的风力涡轮机叶片。这种风力涡轮机叶片可通过具有根部端的内置扫掠和/或锥削而不同于传统风力涡轮机叶片。因此，不需要在叶片根部与毂之间的叶片连接部件就可实现具有扫掠和/或锥削的风力涡轮机。这可以提供更强且更轻的解决方案来实现风力涡轮机的扫掠和/或锥削。
22.在本发明的另一方面，提供了用于风力涡轮机叶片的多个细长的根部插件以及成组的至少两个单独的间隔件区段，每个间隔件区段具有不同的厚度并且被构造成用于被设置在根部板的多个弧形布置的连接点与多个细长的根部插件中的复数个细长的根部插件之间。
23.成组的至少两个间隔件区段中的至少一个间隔件区段可包括至少两个间隔件区段板，所述至少两个间隔件区段板堆叠在彼此的顶部上以形成所述间隔件区段。
24.在另一方面，提供了一种包括通过上述方法生产的风力涡轮机叶片的风力涡轮机。
25.进一步地，提供了一种风电场，该风电场至少包括如以上定义的第一风力涡轮机和第二风力涡轮机，第一风力涡轮机具有第一扫掠角和第一锥削角，第二风力涡轮机具有第二扫掠角和第二锥削角，其中，第一扫掠角不同于第二扫掠角，和/或第一锥削角不同于第二锥削角。在本公开之前，具有扫掠和/或锥削的风力涡轮机是已知的。然而，由于缺乏灵活且可负担得起的制造方法，针对独立的风力涡轮机定制扫掠和/或锥削是不可行的。本公
开最终使得有可能通过调整间隔件(沿着叶片根部的周边移位或用较厚或较薄的间隔件或间隔件区段替换一些间隔件)来进行扫掠和/或锥削的独立定制。这使得能够在风电场中的每个位置(或位置类型)处优化风力涡轮机的扫掠和/或锥削以优化能量生产和/或减少风力涡轮机的磨损或疲劳。
26.在本发明的又一方面，提供了一种风电场，该风电场包括第一风力涡轮机和第二风力涡轮机。第一风力涡轮机包括转子，该转子具有第一转子叶片，该第一转子叶片相对于转子的半径以第一角度定向，其中第一角度对应于第一叶片的端部表面相对于叶片的纵向轴线的定向。第二风力涡轮机包括转子，该转子具有第二转子叶片，该第二转子叶片相对于转子的半径以第二角度定向，其中第二角度对应于第二叶片的端部表面相对于叶片的纵向轴线的定向。第一角度不同于第二角度。相对于转子的半径的角度是锥削角和扫掠角的组合的结果，并且因此是叶片对于叶片的特定布置的特性。因此，对于以相同方式布置的叶片，应当比较两个叶片的转子相对于半径的角度。在风力涡轮机的操作期间，叶片的俯仰可能会改变针对那个叶片所观察的转子相对于半径的角度，但是这是由于叶片的布置的改变而引起的，并且如果比较在叶片的该新布置中具有相对于转子的半径的不同角度的两个叶片，则这两个叶片也将在该新布置中具有相对于转子的半径的不同角度。在本公开之前已知具有扫掠和/或锥削(并且因此相对于转子的半径的角度)的风力涡轮机。然而，由于缺乏灵活且可负担得起的制造方法，针对独立的风力涡轮机定制扫掠和/或锥削是不可行的。本公开最终使得有可能通过调整间隔件(沿着叶片根部的周边移位或用较厚或较薄的间隔件或间隔件区段替换一些间隔件)来进行扫掠和/或锥削的独立定制。这使得能够在风电场中的每个位置(或位置类型)处优化风力涡轮机的扫掠和/或锥削以优化能量生产和/或减少风力涡轮机的磨损或疲劳。
附图说明
27.现在将参考附图仅通过非限制性示例来描述本发明的实施方式，在附图中：
28.图1a示出了包括具有扫掠件的转子的风力涡轮机的示意性前视图；
29.图1b是图1a中的风力涡轮机的风力涡轮机叶片的根部端的夸大示意图；
30.图2a示出了包括具有锥削的转子的风力涡轮机的示意性侧视图；
31.图2b是图2a中的风力涡轮机的风力涡轮机叶片的根部端的夸大示意图；
32.图3示出了用于形成风力涡轮机叶片的壳体的模具和根部板的示意性立体图；
33.图4a示出了用于制造风力涡轮机叶片的具有阶段式减小的厚度的间隔件；
34.图4b示出了用于制造风力涡轮机叶片的具有连续式减小的厚度的间隔件；
35.图5是在风力涡轮机叶片的制造过程中的模具和根部板的示意性截面图；以及
36.图6是风力涡轮机叶片的包括与叶片的纵向轴线以非垂直的角度定向的端部表面的根部端的夸大的示意性立体图。
具体实施方式
37.图1a示出了现代实用规模风力涡轮机10的示意性前视图。风力涡轮机10包括转子12，该转子可旋转地安装至位于塔架15顶部上的机舱14。转子12由多个风力涡轮机叶片16形成，这些风力涡轮机叶片在其相应的根部端18处连接至中央毂20，每个叶片16在纵向方
向(l)上从其根部端18延伸至相应的叶片梢部22。风力涡轮机叶片16各包括前缘24和后缘26，并且转子12围绕延伸穿过毂20的中心并且垂直于图1a中的页面的转子轴线a(图2a中所示)在由箭头r指示的方向上旋转。
38.在该示例中，转子12具有“扫掠”，其中，叶片16与毂20布置成使得每个叶片16的纵向轴线la相对于转子的半径r以角度α倾斜。因此，风力涡轮机10的三个叶片16的纵向轴线la不延伸穿过毂20的中心处的单个点，但是如果没有扫掠的话，它们将穿过这个单个点。作为参考，不具有扫掠的标准转子的风力涡轮机叶片16i的布置在图1a中由虚线轮廓指示。具有扫掠的转子12可在预期强风况的风力涡轮机位置处实施。具有扫掠角的转子12的成角度的叶片16可因叶片16弯曲而有助于在高风况下卸载转子12，从而减小例如涡轮机10的机舱14内的齿轮箱部件和轴承的负载。
39.图1b示出了图1a中的风力涡轮机10的风力涡轮机叶片16的根部端18的夸大示意图。叶片16在根部端18处具有端部表面28，当叶片16连接至毂20时，端部表面28与毂20上的对应表面接合。端部表面28与叶片16的纵向轴线la以非垂直的角度定向，以在叶片16连接至毂20时实现叶片16相对于转子12的半径r的成角度。这样，前缘24在叶片16的纵向方向l上比根部端18处的后缘26延伸得更远。
40.典型地，具有扫掠的转子12的风力涡轮机叶片16相对于转子12的半径r的扫掠角α在0.1与0.5度之间。这种扫掠角可例如导致叶片的梢部端位移多达1m，这部分地取决于叶片的长度。
41.图2a是另一现代实用规模风力涡轮机10的示意性侧视图。箭头w表示向风力涡轮机10入射的风的方向。风力涡轮机叶片16包括面向入射风的迎风侧30以及在叶片16的相反侧上的背风侧32。图2a的风力涡轮机10与参考图1a描述的风力涡轮机大致相同，并且为了简洁起见，将不详细描述相似的特征。
42.图2a中的涡轮机10的转子12具有锥削，其中，叶片16相对于转子12的半径r以角度β倾斜。叶片16是逆风成角度的，使得叶片梢部22与塔架15之间的距离x与不具有锥削的转子12相比增加。通常，具有锥削的转子12的叶片16相对于转子12的半径r成0.1度和1度之间的角度。在一些示例中，这种角度可导致距离x增大1m至2m之间，大于不具有锥削的典型转子的距离x。具有锥削的如图2a所示的转子12可在易于出现高风况或不可预测的风况的存在风力涡轮机叶片16撞击塔架15的高风险的风力涡轮机地点实施。
43.图2b示出了图2a中的风力涡轮机10的风力涡轮机叶片16的根部端18的夸大示意图。叶片16在其根部端18处具有端部表面28，该端部表面相对于叶片16的纵向轴线la以非垂直的角度倾斜。端部表面28相对于纵向轴线la倾斜，使得叶片16的背风侧32在根部端18处在叶片16的纵向方向l上延伸超过迎风侧30。当与中央毂20的对应表面一起布置时，叶片16的倾斜的端部表面28用于使叶片16在逆风方向上成角度。
44.虽然图1a至图2b的叶片16已被描述为具有扫掠或锥削中的任一者，但是将理解的是，在许多示例中，叶片16可以在一定程度上具有扫掠和锥削这两者。
45.为了优化所采集的风能的量，风电场可包括如图1a至图2b所示的风力涡轮机10，这些风力涡轮机各自被构造成用于根据它们在风电场中的特定位置以及这个位置处的风况来最佳地捕获来自入射风的能量。因此，风电场包括第一风力涡轮机10，该第一风力涡轮机具有由连接至中央毂20的多个风力涡轮机叶片16形成的第一转子12。第一风力涡轮机10
的转子叶片16相对于转子12的半径r以第一角度定向。也就是说，第一风力涡轮机10的每个叶片16的纵向轴线la相对于第一转子12的半径r以第一扫掠角α1和第一锥削角β1定向。第一风力涡轮机10的叶片16的定向(即，第一角度)对应于第一叶片16的端部表面28相对于所述第一叶片16的纵向轴线la的定向。
46.此外，风电场包括第二风力涡轮机10，该第二风力涡轮机具有由连接至中央毂20的多个风力涡轮机叶片16形成的第二转子12。第二风力涡轮机10的转子叶片16相对于转子12的半径r以第二角度定向。也就是说，第二风力涡轮机10的每个叶片16的纵向轴线la相对于第二转子12的半径r以第二扫掠角α2和第二锥削β2定向。第二风力涡轮机10的叶片16的定向(即，第二角度)对应于第二叶片16的端部表面28相对于所述第二叶片16的纵向轴线la的定向。
47.风电场中相应的第一和第二风力涡轮机10的叶片16的第一和第二角度是不同的。第一风力涡轮机10的叶片16的定向被设定成在风电场中的第一位置处最佳地捕获来自风的能量。类似地，第二风力涡轮机10的叶片16的定向被设定成在风电场中的第二位置处最有效地捕获来自风的能量。因此，第一和第二风力涡轮机10的叶片16是不同地配置的，与风电场中的另外的风力涡轮机10的叶片的端部表面相比，各自具有不同定向的端部表面28。
48.现代风力涡轮机叶片16的长度可超过70m，并且通常由基本上中空的壳体33形成，该壳体由诸如玻璃纤维增强塑料(gfrp)的复合材料制成。为了制造这种大的复合结构，风力涡轮机叶片16的壳体33可以由两个半壳体形成，每个半壳体单独地形成在叶片模具组件的对应模具中。
49.现在将参考其余的图3至图6来描述一种制造风力涡轮机叶片16的改进方法，该风力涡轮机叶片具有与叶片16的纵向轴线la以非垂直的角度定向的端部表面28，例如参考图1a至图2b描述的那些。
50.该方法包括提供模具34。图3示出了用于制造风力涡轮机叶片16的模具组件36的一部分。在这个示例中，模具组件36由两个模具34形成，每个模具被构造成形成用于叶片16的迎风侧30或背风侧32之一的壳体。为了清楚起见，在图3中仅示出了模具34之一。应当理解，模具组件36中的另一模具以与图3中所示的基本上相同的方式配置，因此将不再进一步详细描述。
51.模具34在纵向方向ld上从根部端38延伸至梢部端40。模具34包括成形为形成叶片16的迎风侧30或背风侧32之一的外表面的模具表面42。在这个示例中，模具34的第一边缘44被构造成形成风力涡轮机叶片壳体33的后缘26，并且第二边缘46被构造成形成风力涡轮机叶片壳体33的前缘24。
52.该方法进一步包括提供根部板48。根部板48包括多个弧形布置的连接点50。在该示例中，连接点50包括以弧形布置在根部板48中的通孔。连接点50被构造成使得能够将多个根部插件52连接至根部板48。
53.根部插件52各自包括用于将成品叶片16连接至风力涡轮机10的毂20的装置。在这个示例中，根部插件52包括螺纹套管54(见图5)，该螺纹套管被提供用于当将成品叶片16安装至毂20时形成风力涡轮机叶片16与毂20之间的压缩接头的一侧。
54.在这个示例中，通过将螺栓56(见图5)布置在连接点50处并且将所述螺栓56与根部插件52的螺纹套管54紧固而将根部插件52连接至根部板48。当连接至根部板48时，根部
插件52联合地形成风力涡轮机叶片16的根部区段的一部分的轮廓58。
55.在这个示例中，由连接至根部板48的多个根部插件52形成的轮廓58直接对应于根部板48的连接点50的弧形布置以形成基本上半圆柱形的凸形表面。
56.根部板48相对于模具34定位，以便将由根部插件52形成的轮廓58至少部分地放置到模具34中。在一些示例中，一个或多个根部插件52可以在纵向方向ld上部分地延伸超过模具34的根部端38。在其它示例中，根部插件52可被构造成使得当根部板48相对于模具34定位时，每个根部插件52的整个长度lr都处在模具34中。
57.根据本发明，当将根部插件52连接至根部板48时，在所述根部插件52与根部板48之间设置具有减小的厚度t的间隔件60。间隔件60被构造成允许每个根部插件52到根部板48的连接。在这个示例中，间隔件60包括对应于根部板48的每个连接点50的孔62，使得螺栓(未示出)可被布置成穿过连接点50，穿过间隔件60中的孔62，并且被紧固至多个根部插件52中的每个中的螺纹套管54。每个根部插件52的端部表面64(图5中示出)都邻接间隔件60。
58.减小的厚度t将被理解为意味着间隔件包括具有最大厚度t
max
的至少一个区域(在一些示例中，多达两个区域)和具有最小厚度t
min
的至少一个区域，其中，厚度t是当根部板48相对于模具34定位时在模具34的纵向方向ld上测量的间隔件60的尺寸。应当理解，虽然在本文中将厚度描述为从最大厚度t
max
减小到最小厚度t
min
，但是在不脱离本发明的范围的情况下，相同的厚度t可被描述为从最小厚度t
min
增大到最大厚度t
max
的增大的厚度t。
59.在该示例中，间隔件60的厚度t在间隔件60的第一端66处比在间隔件60的第二端68处大。由于间隔件60的厚度t减小，所以一根部插件52的端部表面64在叶片模具34的纵向方向ld上与其它根部插件52的端部表面64偏移。在这个示例中，当根部板48相对于模具34定位时，与邻近第二端68的根部插件52的布置有间隔件60的端部表面64相比，邻近第一端66的根部插件52的布置有间隔件60的端部表面64在纵向方向ld上位于更靠近模具34的梢部端40的位置。在其它示例中，取决于间隔件60的厚度t的轮廓，处在第一端66与第二端68之间的根部插件的布置有间隔件60的端部表面64可位于在纵向方向ld上最靠近模具34的梢部端40的位置。
60.在一些示例中，每个根部插件52的长度lr可以变化。然而，在该示例中，多个根部插件52中的每个根部插件具有基本上相同的长度。间隔件60的减小的厚度t因此导致多个根部插件52之间的纵向偏移，使得当相对于模具34来定位根部板48时，多个细长的根部插件52延伸至模具34中的不同的相应深度。在根部插件52均具有基本上相同的长度lr的示例中，间隔件60的减小的厚度t因此还导致多个根部插件52的梢部端70之间的纵向偏移，该纵向偏移对应于间隔件60的减小的厚度t。这在一些示例中可能是有利的，这是因为根部插件52向叶片16的根部端18提供结构刚度，并且通过增加一些插件52延伸至模具34中的深度，在模具34中形成的叶片16包括在叶片16的一侧上在根部端18处沿着叶片16进一步延伸的增加的刚度。
61.间隔件60包括如图3中所示的阶段式减小的厚度t或连续式减小的厚度t中的一者。
‘
阶段式减小的厚度t’被定义为以离散的、不连续的阶梯减小的厚度t。在这种情况下，间隔件60的供根部插件52的端部表面64抵靠的表面72(图5中示出)可基本上垂直于间隔件60的厚度t。相反，
‘
连续式减小的厚度t’被定义为从最大厚度t
max
到最小厚度t
min
逐渐地且平滑地减小的厚度t。
62.在这个示例中，间隔件60由复数个单独的间隔件区段74形成，这些单独的间隔件区段在被布置在一起时形成间隔件60，如图3所示。图4a和图4b分别示出了形成具有阶段式减小的厚度t的间隔件60的间隔件区段74和形成具有连续式减小的厚度t的间隔件60的间隔件区段74。每个间隔件区段74被构造成用于被设置在根部板48与多个细长的根部插件52中的复数个细长的根部插件之间。
63.在一些示例中，每个间隔件区段74可被构造成用于被设置在根部板48与多个根部插件52中的一个单独的根部插件52之间。然而，在这样的示例中，制造叶片16所需的时间显著增加，这是因为可能存在超过80个单独的根部插件52要连接至根部板48，并且因此布置这些根部插件和超过80个间隔件区段74可能会被证明是低效的。优选地，每个间隔件区段74被构造成使得它可被设置在根部板48与大约五个至十五个细长的根部插件52之间。
64.图4a中所示的间隔件区段74形成具有阶段式减小的厚度t的间隔件60。在该示例中，每个间隔件区段74具有至少两个不同但基本上恒定的厚度t中的一个。因此，每个单独的间隔件区段74均包括从间隔件区段74的第一端76至其第二端78的整个基本上恒定的厚度t。尽管图4a中所示的间隔件60包括具有九个不同厚度t中的一个的间隔件区段，但应理解，具有阶段式减小的厚度t的间隔件60可包括具有两个或更多个不同厚度t中的任一个的间隔件区段74，并且间隔件区段74中的一个或多个间隔件区段可具有与一个或多个其它间隔件区段74相同的厚度t。
65.在该示例中，间隔件区段74被布置成使得间隔件60的厚度t整体上从第一端66到第二端68减小。因此，形成间隔件60的每个间隔件区段74包括不同的厚度t。在这个示例中，具有最大厚度t的间隔件区段74被布置成形成间隔件60的第一端66，并且具有最小厚度t的间隔件区段74被布置成形成间隔件60的第二端68。相对于被布置成更靠近间隔件60的第一端66的相邻间隔件区段74而言，布置在间隔件60的第一端66与第二端68之间的间隔件区段74各自分别包括减小的厚度t，使得间隔件60的厚度t整体上从第一端66到第二端68减小。
66.在其它示例中，如果所述间隔件区段74的布置导致间隔件60具有减小的厚度t，则间隔件区段74中的每一个间隔件区段可仅具有至少两个不同的厚度t中的一个。
67.具有阶段式减小的厚度t的间隔件60是有利的，被是因为与这种间隔件60一起布置的根部插件52被布置成使得每个根部插件52的纵向轴线可以基本上平行于模具34的纵向方向ld。因此，每个根部插件52也基本上平行于连接至根部板48的多个根部插件52中的其它根部插件52，如图3所示。由此，相邻的根部插件52之间的间隙被最小化，并且由连接至根部板48的多个根部插件52形成的轮廓58包括相对平滑的凸表面。在根部端18处包括平行根部插件52的这种布置的叶片16具有高结构强度和刚度。这些根部插件52的定向上的这种均匀性还使制造缺陷(如相邻根部插件52之间的未对准或碰撞)的风险被最小化。此外，可以以合理的低成本制造具有均匀厚度t的间隔件区段74。
68.图4b中所示的间隔件区段74被布置成形成从间隔件60的第一端66至第二端68具有连续式减小的厚度t的间隔件60。在该示例中，每个间隔件区段74具有不同的且逐渐减小的厚度t。每个单独的间隔件区段74的厚度t从间隔件区段74的第一端76至间隔件区段74的第二端78减小。也就是说，对于图4b中所示的示例中的每个间隔件区段74，厚度t从其第一端76到第二端78连续地减小。此外，在该示例中，每个单独的间隔件区段74的平均(均值)厚度t不同于形成间隔件60的其它间隔件区段74的平均(均值)厚度t。
69.与使用具有阶段式减小的厚度t的间隔件60制造的叶片壳体33相比，使用具有连续式减小的厚度t的间隔件60来制造叶片壳体33可以导致所述叶片壳体33具有更平滑的端部表面28。具有更平滑的端部表面28的壳体33可以提供与毂20的表面(叶片16将连接至该表面)互补的表面，从而在叶片16与毂20之间提供更好的连接。
70.在一些示例中，间隔件60可以是包括减小的厚度t的单个部件，该减小的厚度t是阶段式减小或连续式减小的厚度t中的一者。在一些示例中，这种间隔件60的直径可超过3m，这取决于被制造的叶片16的根部直径。优选地，间隔件60由复数个单独的间隔件区段74形成，如图4a和图4b中所示。由复数个单独的间隔件区段74形成的间隔件60可具有更高的尺寸精度，这是因为与风力涡轮机叶片16的根部直径相比，单独的间隔件区段74是相对小的部件，并且因此它们可以制造成高得多的公差。此外，与单件式间隔件相比，成组的间隔件区段74的运输和操作的容易性大大增加。
71.在以上参考图3至图4a所描述的示例中的每个示例中，间隔件60包括从间隔件60的第一端66至间隔件60的第二端68减小的厚度t。这样的间隔件60可以与如以上参考图3描述的模具组件36一起使用，其中模具34的第一边缘44被构造成形成叶片16的后缘26。布置间隔件60，使得当制造风力涡轮机叶片16的壳体33时，间隔件60的第一端66靠近模具34的第一边缘44，这导致壳体33具有在叶片16的纵向方向l上延伸超过后缘26的前缘24。上述方法和装置因此可以用于制造用于具有扫掠的转子12的叶片16的壳体33。
72.还可预期的是，间隔件60可包括减小的厚度t，其中，最大厚度t
max
和/或最小厚度t
min
不位于间隔件60的第一端66和第二端68处。也就是说，在一些示例中，间隔件60可在该间隔件60上在其第一端66与第二端68之间的一点处包括最大厚度t
max
。这种间隔件60的厚度t从最大厚度t
max
的所述点朝向间隔件60的第一端66和第二端68减小到最小厚度t
min
。类似地，间隔件60可在该间隔件60的第一端66与第二端68之间的一点处包括最小厚度t
min
，间隔件60的厚度t从第一端66和第二端68中的每一者减小到第一端66与第二端68之间的最小厚度t
min
的所述点。
73.在间隔件60上在第一端66与第二端68之间的一点处具有最大厚度t
max
或最小厚度t
min
的间隔件60可用于如图3所示的模具组件36，该模具组件被构造成形成风力涡轮机叶片16的迎风侧30或背风侧32之一，以形成具有锥削或具有扫掠和锥削的组合的转子12的叶片16。例如，为了形成用于具有锥削的转子12的叶片16，在间隔件60上在第一端66与第二端68之间的中点处包括最大厚度t
max
的间隔件60可以与被构造成形成叶片16的背风侧32的模具34一起使用。在间隔件上在其第一端与第二端之间的中间点处具有最小厚度的间隔件可以与被构造成用于形成叶片的迎风侧30的对应模具一起使用。在这样的示例中得到的叶片壳体33包括相对于纵向轴线la倾斜的端部表面28，使得叶片16的背风侧32在根部端18处在纵向方向ld上延伸超过迎风侧30。
74.使用复数个单独的间隔件区段74来形成间隔件60是进一步有利的，这是因为可以使用相同的模具组件36和相同组的间隔件区段74来制造在其相应的根部端18处具有不同定向的端部表面28的多个风力涡轮机叶片16。具有不同定向的端部表面28的多个不同的叶片壳体33可以简单地通过改变间隔件区段74的布置顺序而使用相同的模具34和相同组的间隔件区段74来形成。例如，代替将具有最大厚度t的间隔件区段74布置成形成间隔件60的第一端66，所述最厚的间隔件区段74可布置在第一端66与第二端68之间的一点处，而其两
侧的间隔件区段74均具有较小的厚度t，以形成具有减小的厚度t的间隔件60。因此，使用单组间隔件区段74，间隔件60的各种不同构造就是可能的，而不需要生产用于各种不同叶片根部设计的新工具。
75.为了将间隔件60形成为具有连续式减小的厚度t且在该间隔件60上在第一端66与第二端68之间的一点处包括最大厚度t
max
或最小厚度t
min
，成组的间隔件区段74可包括先前未描述的附加间隔件区段。形成所述最大厚度t
max
的间隔件区段74可包括减小的厚度t，其从间隔件区段74的第一端76与第二端78之间的最大厚度连续地减小。类似地，在间隔件60在第一端66与第二端68之间包括最小厚度的情况下，形成所述最小厚度的间隔件区段74可包括减小的厚度t，其从间隔件区段74的第一端76和第二端78减小至第一端76与第二端78之间的一点处的最小厚度。
76.在其中间隔件由复数个单独的间隔件区段74形成的一些示例中，间隔件区段74中的一个或多个可以进而包括两个或更多个间隔件区段板(未示出)。这样的间隔件区段板可以在模具34的纵向方向ld上堆叠以形成间隔件区段74。间隔件区段板布置成形成一个或多个间隔件区段74，使得间隔件60的累积厚度t在间隔件60的两个区域之间减小，以形成具有所需减小厚度t的间隔件60。特别地，具有恒定厚度t的间隔件区段74(如参考图4a描述的那些)可通过堆叠两个或更多个间隔件区段板形成。可以堆叠间隔件区段板以在间隔件60的一个或多个区域中形成间隔件区段74。还预期的是，在一些示例中，具有减小的厚度t的间隔件区段74(如图4b的示例中所示的那些)可以由在模具34的纵向方向ld上堆叠的两个或更多个间隔件区段板形成。在一些示例中，具有减小的厚度t的间隔件60因此由间隔件区段74形成，间隔件区段74又可由间隔件区段板(未示出)形成。
77.虽然贯穿上述示例，间隔件60已经被构造成形成叶片16，该叶片具有相对于叶片16的纵向轴线la倾斜的端部表面28，以形成用于具有扫掠或锥削的转子12的叶片壳体33，但是明确预期的是，在其它示例中，间隔件60可被构造成产生用于具有扫掠和锥削这两者的转子12的叶片16的叶片壳体33。例如，采用图3的模具组件36，其中，模具34被构造成形成用于叶片16的迎风侧30或背风侧32之一的壳体33，可以使用间隔件60来制造用于具有扫掠和锥削这两者的转子12的叶片壳体33，该间隔件60在间隔件的中心点与间隔件60的第一端66或第二端68之一之间包括最大厚度t
max
的区域。
78.图5示出了在相对于模具34定位根部板48之后模具34和根部板48在横向于纵向方向ld的方向上的示意性截面视图。在该方法的一些示例中，根部板48的连接点50在纵向方向ld上从模具34的根部端38偏移。因此，定位根部板48可进一步包括相对于模具34定位根部板48，使得连接点50在模具34的外部并且在纵向方向ld上与模具34的根部端38间隔开。
79.由此可见，在一些示例中，设置在根部板48与根部插件52之间的间隔件60可以至少部分地设置在模具34的外部。取决于间隔件厚度t的选择，由于连接点50与模具34的根部端38之间的纵向偏移，多个根部插件52中的一个或多个根部插件52可以延伸超过模具34的根部端38。
80.为了相对于模具34准确地定位根部板48，使得连接点50从模具34的根部端38偏移，根部板48可包括一个或多个用于拉开距离的特征部，所述用于拉开距离的特征部被构造成设定连接点50与模具34的根部端38之间的距离y。这种用于拉开距离的特征部可包括在纵向方向ld上从根部板48延伸的突出部。
81.可替代地或附加地，可提供一个或多个单独的工具以设定根部板的连接点50与模具34的根部端38之间的距离y。这种工具的示例是垫片板80。因此，在这个示例中，该方法进一步包括在根部板48与模具34的根部端38之间设置垫片板80。在这个示例中，垫片板80是基本上平面的部件，横跨模具34的根部端38的宽度延伸。垫片板80可以可替代地由复数个独立的垫片板区段组成。
82.为了在模具34内形成风力涡轮机叶片的壳体33，该方法进一步包括将形成复合壳体33(未示出)的一个或多个材料层布置在模具表面42上。通过相对于模具34定位根部板48，连接至根部板48的根部插件52被布置在模具34中，位于一个或多个复合材料层的顶部上。另外的材料层(未示出)可被布置在模具34中，位于根部插件52和初始材料层的顶部上。复合壳体33然后可以通过实施例如真空辅助树脂传递模塑(vartm)的成形技术形成。
83.在形成壳体33之后，该方法进一步包括从壳体33的端部表面28移除根部板48和间隔件60。将在被构造成形成风力涡轮机叶片16的迎风侧30或背风侧32中的另一者的模具中形成的第二壳体与上述复合壳体33布置在一起。这些壳被结合在一起以形成风力涡轮机叶片16的完整外壳体。
84.图6示出了叶片16的根部端18的示意性立体图。壳体33的相对于叶片16的纵向轴线la倾斜的端部表面28由多个根部插件52的端部表面64形成。壳体33的根部插件52在图6中以虚线示出。在这个示例中，在制造叶片16时，包括阶段式减小的厚度t的间隔件60被设置在根部插件52与根部板48之间，如由壳体33的阶梯状端部表面28所证明的。此外，由于根部插件52各自具有相同的长度lr，所以根部插件52的梢部端也从壳体33中的其它根部插件52的梢部端偏移。
85.可选地，在模具34中形成壳体33之后，可以使壳体33的端部表面28平滑。例如，可以通过使用铣床(未示出)来实现使壳体33的端部表面28平滑。铣床被定向成使得切割平面相对于纵向轴线la倾斜。这可以例如通过将铣床的参考点或安装点与叶片壳体33中的在叶片16的纵向方向l上彼此偏移的多个根部插件52对准来实现。因此，端部表面28被平滑化以提供与毂20的表面(叶片16可连接至该表面)互补的表面，以便在叶片16与毂20之间的接合部处提供构造界面。
86.在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，预期有上述方法的许多替代方案。
87.在一些示例中，连接点50的构造和布置可以不同于上述构造和布置。例如，连接点50可包括突出部、凹部或其它装置以相对于根部板48定位多个根部插件52。
88.此外，这些根部插件52可以各自包括嵌入式螺栓或其它螺纹突出部而不是如参考图3所描述的螺纹套管54。因此，将多个根部插件52中的一个根部插件52连接至根部板48可包括将根部插件52的嵌入式螺栓与连接点50布置在一起，并且将螺母紧固至螺栓以形成将根部插件52连接至根部板48的压缩接头。
89.在一些示例中，根部板48可包括垫片板80，即，垫片板80可以与根部板48一体地形成。
90.模具34可被构造成形成风力涡轮机叶片16的前缘壳体或后缘壳体中的一者。可替代地，叶片16可以使用包括多于两个模具的模具组件来制造，其中，每个模具被构造成用于形成风力涡轮机叶片壳体33的一部分。
91.应当理解的是，在不背离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，来自通篇所描述的每个示例的特征可以容易地与参考所描述的其它示例所描述的特征组合。