CN1867770A - 制造风轮机叶片的方法、风轮机叶片、前盖以及前盖的应用 - Google Patents

制造风轮机叶片的方法、风轮机叶片、前盖以及前盖的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造风轮机叶片的方法，所述方法包括以下步骤：铸造至少两个风轮机外壳以及优选地一个或多个承载结构；通过将所述至少两个风轮机外壳和所述一个或多个承载结构粘附在一起而形成包含至少两个纵向接口的风轮机叶片结构；形成一个或多个前盖，使之具有基本与所述风轮机叶片结构或该叶片的部分相对应的形状；相对于所述风轮机叶片结构定位所述一个或多个前盖；利用粘合装置将所述一个或多个前盖紧固到所述风轮机叶片结构上。本发明还涉及一种风轮机叶片、前盖以及将前盖作为附加安装到风轮机叶片上的单元的应用。

Description

制造风轮机叶片的方法、风轮机叶片、 前盖以及前盖的应用
技术领域
本发明涉及一种制造风轮机叶片的方法、一种根据权利要求10的前序部分所述的风轮机叶片、一种根据权利要求19的前序部分所述的前盖以及前盖的应用。
背景技术
如图1所示，现代风轮机通常包括直径相当大的转子。用于现代风轮机的风轮机叶片的长度接近50米或更长。
为制造能够承受巨大的风力以及自身重量的风轮机叶片，将叶片构造成具有两个玻璃纤维外壳以及一个或多个内部玻璃纤维承载梁、肋等，它们都相互粘附在一起。
风轮机叶片必须进行二次处理，因为需要将风轮机外壳的表面弄光滑以便当风经过该叶片表面时不会减慢或产生任何噪声。所有的外壳接口、刮伤处和凹陷处都必须填充凝胶涂层或类似填充材料。最后，打磨并抛光叶片直到叶片完全光滑。
但是，上述制造风轮机叶片的二次处理方法都存在缺陷。
特别地，所述方法消耗不成比例的人力、需要大量的空间和专用系统。
此外，所述方法在制造以及随后的质量控制过程中需要时间和专业技能。
本发明的目的是制造没有上述缺陷的风轮机叶片。
特别地，本发明的目的是提供不进行二次处理的风轮机叶片制造方法，所述二次处理涉及到最终将使叶片成本增加的耗时的工序。
发明内容
根据本发明，提出一种制造风轮机叶片的方法，所述方法包括以下步骤：
铸造至少两个风轮机外壳以及优选地一个或多个承载结构，
通过将所述至少两个风轮机外壳和所述一个或多个承载结构粘附在一起，形成包含至少两个纵向接口的风轮机叶片结构，
形成一个或多个前盖，使其形状基本与所述风轮机叶片结构或该叶片的部分相对应，
相对于所述风轮机叶片结构定位所述一个或多个前盖，然后
利用粘合装置(粘合物)将所述一个或多个前盖紧固在所述风轮机叶片结构上。
从而，可以使用一个或多个较容易控制和构造的前盖来控制风轮机叶片的表面部分。
特别地，容易形成一种在这样的部分具有光滑表面的风轮机叶片：所述部分对于在表面上形成有利的流动是特别重要的，例如风轮机叶片的前部或导向部。
因此，在制造风轮机叶片的过程中不需要进行二次处理，所述二次处理涉及到最终会导致叶片成本增加的耗时的工序，例如研磨或抛光。
应当强调，术语“前盖”是指作为风轮机叶片或其部分的表面从而在覆盖位置处形成新的前部的前盖。
当如权利要求2中所述，将所述一个或多个前盖定位于所述至少两个纵向接口之一或所述接口的部分上时，可实现本发明的一个有利的实施例。
因为风轮机叶片的接口被前盖覆盖，所以风轮机叶片的制造不再需要任何与接口有关的另外的二次处理。
当如权利要求3中所述，在将所述一个或多个前盖紧固到所述风轮机叶片结构上之前，将所述粘合装置施加于所述一个或多个前盖的内表面并施加于所述风轮机叶片结构—例如所述风轮机叶片结构的一个或多个相应部分时，可形成一种将前盖安装在风轮机叶片上的有利且简单的方法。
当如权利要求4中所述，所述紧固包括以下步骤：暂时将所述一个或多个前盖紧固到所述风轮机叶片结构上，封闭位于所述一个或多个前盖和所述风轮机叶片结构之间或位于所述一个或多个前盖中的两个或多个前盖之间的一个或多个空间开口，然后用形式为粘合体的粘合装置填充所述空间，可实现本发明的一个优选实施例。
当如权利要求5中所述，使用从所述一个或多个前盖的内表面伸展的间隔装置来形成所述空间时，可形成一明确限定的空间。该明确限定的空间确保使前盖正确地粘附到风轮机叶片上，从而得到形状非常好的风轮机叶片和前盖。
当如权利要求6中所述，对空间开口的所述封闭包括在所述一个或多个前盖的纵向和/或横向边缘上设置内部或外部粘合装置时，可形成完全封闭的空间，从而确保减少与去除剩余粘合剂有关的二次处理。
当如权利要求7中所述，所述封闭包括相邻前盖之间的接合或锁合时，可形成封闭的空间而不需要采取任何与前盖之间的交叉有关的措施，因为该接合或锁合将是足够的封闭配合。此外，使一个前盖接合或锁合相邻的前盖使得更容易将前盖定位到风轮机叶片上，因为每个前盖都保持着相邻的前盖。
当如权利要求8中所述，使用聚硅氧烷体、增充剂泡沫等封闭所述位于前盖和风轮机叶片之间或者位于相邻前盖之间的开口时，可封闭相邻前盖之间的交叉点，从而在每个前盖下方形成一个空间。由于每个前盖下方都存在一个空间，所以更容易确保对每个空间进行更合适的填充。
当如权利要求9中所述，在注射时被施加或注射的粘合装置为具有高流动性的粘合体时，可填充相当大的空间。特别地，优选不使用高压泵送就可填充该空间的任何角落。另外，还可抬高叶片的一端，以使粘合体可完全或部分地在重力的作用下流动。
本发明还涉及一种包括一个或多个前盖的风轮机叶片，所述前盖覆盖在所述叶片或其部分的表面上并且通过粘合装置粘附在该表面上，其中所述一个或多个前盖预成形为基本对应于所述风轮机叶片或其部分的形状。
对于流动来说，这可形成一种在风轮机叶片的重要部分处具有特别光滑的表面的有利的风轮机叶片。
当如权利要求11中所述，一个或多个前盖部分或全部地覆盖所述至少两个基本为纵向的接口中的一个或多个时，可实现本发明的有利的实施例。
因为风轮机叶片的接口被前盖覆盖，所以风轮机叶片的制造就不需要进行任何与接口有关的二次处理。
当如权利要求12中所述，一个或多个间隔装置从所述一个或多个前盖的内表面伸展，并且粘合装置填充所述一个或多个前盖和所述风轮机叶片之间的空间时，可形成本发明的有利的实施例。
当如权利要求13中所述，所述粘合装置是在被施加或注射时具有高流动性的粘合体时，可得到本发明的有利的实施例，因为所述空间的任何区域都可被该粘合体填充。
当如权利要求14中所述，所述粘合装置是单组分或双组分粘合剂—例如环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂或甲基丙烯酸酯类粘合剂时，可形成对于风轮机暴露在其中的各种天气条件都特别耐久的粘接。
当如权利要求15中所述，所述前盖连续或基本从所述叶片的根部覆盖到其顶端时，可在风轮机叶片的不同部分上形成相似的流动。
当如权利要求16中所述，前盖的端部相互交叠时，可以在风轮机叶片上形成相似的流动，并且同时在前盖下方形成用于粘合体的封闭空间。
当如权利要求17中所述，所述前盖的端部包含接合或锁合装置—例如内部和外部边缘或凸缘和/或粘合装置时，可以形成封闭的空间而不需要采取任何与使前盖相交叉有关的措施，因为所述接合或锁合将是足够的封闭配合。
当如权利要求18中所述，用带或条连接并封闭所述相邻的端部或所述端部之间的交叉处时，可以一种容易的方式封闭所述交叉处。特别地，由于用带覆盖交叉处，因此前盖相对于彼此的定位变得不太重要。在填充并固化粘合剂之后，如有必要的话可去除所述带。
此外，本发明还涉及一种前盖，其包括：中心部和至少两个盖翼部(盖板)，其中所述前盖部分或全部预成形为基本与风轮机叶片或该叶片的部分对应的形状。
因此，可形成具有光滑且明确限定的表面的前盖，以便覆盖风轮机叶片的部分。
当如权利要求20中所述，所述前盖充足地或基本覆盖所述风轮机叶片或该叶片的部分上的一个或多个纵向接口时，可实现本发明的有利的实施例。
当如权利要求21中所述，所述前盖充足地或基本覆盖所述风轮机叶片的前部接口时，可实现本发明的有利的实施例。
当如权利要求22中所述，所述前盖的内表面和外表面光滑或基本光滑时，可形成因直接环绕叶片而易于安装到所述叶片上的前盖。此外，前盖和叶片仅通过在它们之间形成直接且牢固的粘接的粘合装置而分隔开。
当如权利要求23中所述，所述前盖的内表面包括一个或多个间隔装置时，可形成与风轮机叶片相连接的明确限定的空间。该明确限定的空间确保使前盖正确地粘接到风轮机叶片上，从而使风轮机叶片和前盖很好地成形。
当如权利要求24中所述，所述一个或多个间隔装置的端部预先限定为与所述风轮机叶片的形状—例如前缘的形状对应的形状时，可将前盖直接设置到风轮机叶片上。
当如权利要求25中所述，所述一个或多个间隔装置相对于所述一个或多个纵向接口对称布置，例如位于接口上或位于接口的相对侧并与该接口的距离相同时，可以更确切地相对于风轮机叶片和接口布置前盖。
当如权利要求26中所述，所述一个或多个间隔装置的形状包括长条形、锥形、三角形、矩形、圆柱形、半球形或其它类似形状时，可实现本发明的有利的实施例。
当如权利要求27中所述，所述一个或多个间隔装置包含这样的间隔装置的样式：例如相对于所述前盖的中心线或所述风轮机叶片的所述一个或多个纵向接口对称设置间隔装置的样式时，例如对于随后将翼部粘附到风轮机叶片上来说，可更确切地定位前盖。
当如权利要求28中所述，所述一个或多个间隔装置包含具有不同形状的间隔装置的间隔装置样式时，可使前盖适合于给定类型的风轮机叶片或风轮机叶片的不同部分，例如在诸如宽度或高度的尺寸上不同的部分。
当如权利要求29中所述，前盖的厚度在0.1-5毫米的范围内，优选在0.5-3毫米的范围内，例如所述盖翼部处厚度为0.5毫米而所述中心处厚度为1.5毫米时，可以形成一种耐用但又柔韧且轻便的前盖。如果必须将翼部朝风轮机叶片弯曲，则该柔韧性是尤其有利的。
当如权利要求30中所述，前盖的长度在1-100米的范围内，优选在1-5米的范围内例如2米时，可形成在安装期间容易处理和加工的前盖。
当如权利要求31中所述，所述间隔装置的长度在0.5-8毫米之间例如为3毫米时，可形成与风轮机叶片相连接的明确限定的空间。
当如权利要求32中所述，所述前盖具有与叶片的形状相对应的宽度和高度，例如宽度在0.1-5米之间—如为0.02-0.2米，而高度在0.1-2米之间—例如为0.05-0.2米时，可形成适合于长度很大的现代风轮机叶片的前盖。
当如权利要求33中所述，所述前盖由玻璃纤维材料或类似的纤维材料—例如为增强环氧树脂或聚酯树脂的碳纤维或芳族聚酰胺纤维材料、塑料材料或所述材料的组合制成时，可得到前盖的优选实施例。特别地，所述前盖既能适应天气条件、耐用、重量轻又成本有效。
当如权利要求34中所述，所述前盖由焊接或粘附有间隔装置的金属板材料—例如铝或类似的轻金属板制成时，可实现耐用的前盖实施例。
当如权利要求35中所述，所述前盖的内表面以及优选地所述至少两个盖翼部的内表面包括至少一个粘附层时，可以一种简单并可靠的方式将前盖粘附到风轮机叶片上。
当如权利要求36中所述，所述至少一个粘附层的宽度在10-100毫米的范围内—例如为50毫米时，可足够牢固地紧固前盖，以便在注射粘合体期间保持所述封闭空间。
当如权利要求37中所述，前盖的端部包括用于与相邻前盖接合或锁合的装置—例如在前盖一端的内部边缘或凸缘、在前盖另一端的外部边缘或凸缘和/或粘合装置时，可在前盖之间实现有利的接合或锁合。
当如权利要求38中所述，前盖的端部包括用于与相邻前盖接合或锁合的装置—例如连接并封闭所述相邻端部或所述端部之间的交叉处的带或条时，可以一种容易的方式封闭相邻端部或其交叉处。
此外，本发明还涉及一种被用作附加安装在风轮机叶片上的单元的前盖。因此，可将前盖设置在作为风轮机的直立且可运行部分的叶片上。优选地，可在修理由例如雹暴、沙尘暴、雷电或鸟的撞击而造成表面损坏的叶片时设置前盖。
可将叶片从风轮机上拆除或不拆除以便在风轮机的位置进行修理。
附图说明
下面将参照附图说明本发明，其中：
图1示出大型现代风轮机；
图2示出包括本发明的前盖的风轮机叶片的优选实施例；
图3示出图2中优选实施例的剖视图；
图4示出根据本发明的前盖的优选实施例；
图5a-5d示出多个前盖之间的连接，其包括前盖相对边缘之间的连接的不同示例；
图6示出包括本发明的前盖的风轮机叶片优选实施例的分解图；
图7a-7c示出制造包含本发明的前盖第一实施例的风轮机叶片的第一种方法；
图7d-7f示出制造包含本发明的前盖第二实施例的风轮机叶片的第二种方法；
图7g和7h示出制造包含本发明的前盖第三实施例的风轮机叶片的第三种方法；
图8示出制造包括本发明的前盖优选实施例的风轮机叶片的流程图；
图9a-9d示出前盖内表面上的间隔装置的不同实施例和样式；
图10示出间隔装置的不同实施例的侧视图；
图11示出间隔装置的其它实施例的侧视图；
图12a-12c示出根据本发明的前盖的另一优选实施例。
具体实施方式
图1示出现代风轮机1，该风轮机包括塔架2和位于塔架顶部的风轮机引擎舱3。具有三个风轮机叶片5的风轮机转子通过低速轴连接在该引擎舱上，该低速轴延伸出该引擎舱的前部。
如图所示，超过一定级别的风将由于形成在叶片上的提升力而致动转子，并使该转子沿垂直于风向的方向转动。该转动被转化成如本技术领域技术人员所知的通常供给输电网的电能。
图2示出包括多个前盖6的风轮机叶片5的优选实施例，所述前盖6布置于叶片的在使用时通常为风向正面的部分。
前盖6首尾相连地布置，从而形成接口(接合面、接头)7，在该接口所述端部可直接或间接地相互连接或者仅紧密地排列。
如图中所示，第一个前盖可开始于风轮机叶片的根部，而最后一个前盖终止于叶片的顶端，从而形成连续的一排均覆盖叶片一部分的前盖。但前盖也可开始和终止于其它位置，例如在距离根部和顶端一定距离处开始和终止。
此外，一个或多个前盖可覆盖风轮机叶片的不同部分，例如覆盖叶片的中心以及根部而露出中心和根部之间的部分，或者只用一个前盖覆盖叶片的一个部分。
前盖6优选适于与风轮机叶片一起形成与风有关的空气动力学外形。
不同前盖适合于它们所覆盖的风轮机叶片的部分。特别地，前盖的宽度不尽相同以便满足不同位置的风轮机叶片的不同尺寸，例如根部的宽度与顶端的宽度不同。前盖的高度以及前盖一侧到另一侧的长度也不尽相同以便适应风轮机叶片的上述不同尺寸。
应当强调的是，风轮机叶片也可由适合该叶片的整个长度或至少其大部分的单个前盖来覆盖。
在优选实施例中，前盖粘附在风轮机叶片上。
该图的局部视图示出一泵送系统，其用于向前盖和风轮机叶片之间泵送具有高流动性的粘合装置(粘合物)。所示泵送系统的基本形式为泵和保持粘合装置的容器。但该泵送系统可包括诸如控制装置的其它装置，从而例如通过测量已输送的粘合装置的量或者测量粘合装置中的压力来确保施加足够量的粘合装置。
图3示出图2中优选实施例的剖视图。
该附图特别示出风轮机叶片5的前缘5a和后缘或尾缘5b，其中叶片的前缘覆盖有前盖6。
应当强调的是，风轮机叶片还可由适合于该风轮机叶片尾缘的后盖或甚至适合于覆盖该风轮机叶片的不包含前缘或后缘的部分的盖覆盖。但是，风的预期作用使得将本发明用于风轮机叶片的前部是特别有利的。
图4详细示出根据本发明的前盖6的优选实施例。
前盖6包括中心部C和两个翼部F。所述中心部和翼部共同形成适合于风轮机叶片形状的前盖。
所述翼部是指前盖的侧部，并且优选比中心部更柔韧，从而使得所述翼部可朝向风轮机叶片的侧部弯曲。
在本实施例中，前盖具有近似圆形的部分，但其也可为具有不同长度的轴线的椭圆形，例如与风轮机叶片不同部分的形状相对应的窄的卵形或较宽的拱顶形。
对应于风轮机叶片不同部分的形状，前盖的宽度和高度范围优选为：宽度在0.02-0.2米之间，而高度在0.05-0.2米之间。
前盖6包括内表面11和外表面12。间隔装置9从内表面沿前盖的纵向以隆起的形式延伸。但是，如在下文和相应附图中将进一步说明的，该前盖间隔装置的特征可例如在方向、数量和尺寸上变动。
翼部处的前盖内表面还可包含从该前盖的一端延伸到另一端的粘附层11a(如一个翼部上画阴影线的区域所示)。
该粘附层可部分或完全覆盖翼部。在优选实施例中，粘附层在10-100毫米之间，例如为50毫米。
此外，内表面包括在前盖的一端形成内部边缘或凸缘10b的内部区域。类似地，前盖的外表面12包括在前盖的相对端具有外部边缘或凸缘10a的外部区域。
在优选实施例中，前盖的厚度在0.1-5毫米之间，优选在0.5-1.5毫米之间，例如位于或接近前盖翼部的端部处的厚度为0.5毫米，而在前盖中心处的厚度为3毫米。
所述端部可有利地做成圆形，以便更光滑地与风轮机叶片相交。
前盖的正面到风轮机叶片的前缘之间的距离优选在2-10毫米之间，例如在4-6毫米之间。在距离为5毫米且盖中心部的厚度为1.5毫米的情况下，空间的最大高度基本上为3毫米，这被认为是有利的。
另外，前盖的长度可在1-100米的范围内，优选在1-5米之间，例如为2米。
此外，附图用箭头和虚线示出前盖的高度h、长度l和宽度w。
图5a-5d示出多个前盖之间的连接，其包括前盖的相对边缘之间的连接的不同示例。
图5a示出两个首尾相连地排列从而产生接口7的前盖6。
另外，因为所述前盖包含两个间隔装置9a、9b而不是仅有一个，所以所述前盖示出了本发明的不同实施例。本实施例的间隔装置位于中心部的中心线的相对侧，例如相对于中心线对称。
图5b-5d为前盖之间的接口实施例的局部视图，其中第一前盖的端部紧邻第二前盖的端部。
图5b示出其中前盖包括具有较小材料厚度的内部和外部边缘或凸缘10a、10b的实施例。所述较小厚度的形式可以为内表面和外表面的切口。所述切口例如通过具有与前盖其余部分的一般厚度相对应的共同厚度而相互配合，从而使得所述切口从一个前盖交叠到相邻的前盖上。
交叠本身可起到对两个前盖间的接口的封闭作用，但还可例如通过位于内部和外部边缘或凸缘10a、10b的两个接合面上的粘合装置进一步密封。
图5c示出在内部和外部边缘或凸缘10a、10b的每个端部上都具有凸缘的图5b的实施例。各凸缘与对应的凸缘或凸缘相接合，从而将两个前盖相互锁合。
图5d示出另一个实施例，其中两个前盖的端部相邻放置。前盖通过胶带或胶条10c相连接，所述胶带或胶条还封闭了接口7。
在位于两个前盖之间的接口7的基本实施例中，端部相互接合或至少相互靠近但不进行连接。该基本实施可如不带胶带或胶条的图5d所示。
此外，该附图用箭头和虚线示出前盖的材料厚度t。
图6示出包含本发明的前盖的风轮机叶片优选实施例的分解视图。
风轮机叶片包括第一和第二叶片外壳13a、13b，这两个叶片外壳沿至少两个基本为纵向的接口彼此紧固在一起。前部接口14a、14b具有两个延长的紧固面，以接纳在前部将叶片外壳紧固在一起的粘合装置。此外，尾部纵向接口15a、15b也具有两个紧固面，以接纳在后部将叶片外壳紧固在一起的粘合装置。
风轮机叶片还包括承载梁结构16。该承载梁包括通过两个垂直板相互连接的上部和下部梁表面17a、17b。
风轮机叶片外壳和承载梁可由玻璃纤维增强塑料(GRP)—即玻璃纤维增强聚酯或环氧树脂制成。但也可使用其它增强材料，例如碳纤维或芳族聚酰胺(Kevlar)。还可将木材、环氧木材(wood-epoxy)、环氧木材纤维(wood-fibre-epoxy)或类似复合材料用作风轮机叶片的材料。
在将上部和下部梁表面定位于外壳间之前，用粘合装置覆盖所述表面。在将承载梁定位后，将外壳组装并相互粘附在一起，从而承载梁表面形成具有作为现代风轮机的一部分所必需的强度和刚度的风轮机叶片。
所示两个外壳具有不同的形状和尺寸，从而使前部接口形成在风轮机叶片的纵向直径平面下方。但是应当强调，前部和后部接口可分别位于叶片的前部或后部的任何位置，并且如有必要的话，可改造相应的前盖以便与接口的位置相对应。
前盖的中心线优选与风轮机叶片的接口和纵向直径平面相对应。但在其它实施例中，只要前盖特别覆盖了接口，则中心线、接口和纵向直径平面中的一个或多个可间隔开。
在组装外壳之后，可将包含间隔装置9a、9b的前盖6定位并紧固在风轮机叶片上，从而结束对本发明的风轮机叶片的制造。
前盖可通过多种生产方法由多种材料或材料的组合制成。
但是，在优选实施例中，前盖通过注射成型机由塑料制成。
在另一实施例中，使用在模具中铸造的方法来制造前盖，其中该前盖所用的材料为玻璃纤维或类似的纤维材料，例如为增强环氧树脂或聚酯树脂的碳纤维或芳族聚酰胺材料。
此外，该前盖可由其上焊接或粘附有间隔装置的薄金属板—例如轧制的金属制成。所述金属优选地选自较轻的金属例如铝。
前盖还可由不同的材料制成，例如由带有橡胶间隔装置的塑料板制成。
图7a-7h示出三种不同的制造包括本发明的前盖不同实施例的风轮机叶片的方法。
图7a-7c示出制造包含本发明的前盖第一实施例的风轮机叶片的第一种方法。
前盖6对应于图4中在中心部C的中部设置有一个间隔装置9的前盖。此外，该前盖包括两个在内表面上具有粘附层11a、11b的翼部F。
图7a示出彼此相对地设置的风轮机叶片5的前部和前盖。
图7b示出间隔装置9最初如何接合风轮机叶片的前部。在一个实施例中，该间隔装置的表面可包括在前盖和风轮机叶片间形成第一连接的粘合装置。
图中还示出，由于翼部以比风轮机叶片宽的角度延伸，所以翼部没有与风轮机叶片的侧部相连接。但是，该延伸角度也可以小于风轮机叶片，从而需要通过进一步向外扩展翼部来将前盖强压在叶片上。
通过将翼部抵靠风轮机叶片的侧部进行扩展，可在前盖下方形成封闭的空间。如果间隔装置的表面包含有在前盖和风轮机叶片间形成第一连接的粘合装置，则这尤其可能实现。
图7c示出：翼部利用前盖内表面上的粘附层11a、11b连接到风轮机叶片的侧部。
如果翼部连接到风轮机叶片上，则在前盖和风轮机叶片之间形成一空间。该空间在侧面被粘附层11a、11b封闭，而在与前盖的交叉处被一个或多个上述实施例—例如胶带或胶条封闭。此外，第一个和最后一个前盖处的开口可用封闭装置例如胶带或胶条、增充剂泡沫、聚硅氧烷体等封闭。
间隔装置9的长度决定了该空间的大小。
在封闭该空间之后，用粘合装置填充该空间，该粘合装置的形式可为具有高流动性以便能被泵送系统容易地泵送的粘合体。然后所述粘合体将会凝固而将前盖固定在风轮机叶片上，从而在包括外壳间的接口的叶片前部形成实心盖。
粘合体可优选地选自单组分或双组分粘合剂，例如环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂或者甲基丙烯酸酯类粘合剂。
但也可使用其它粘合剂，以便将前盖永久地粘合在风轮机叶片上。
在一个实施例中，可利用结合图2所述的泵送系统从填充孔填充所述空间，该填充孔例如为风轮机叶片根部处的第一前盖和该风轮机叶片之间的开口。
在另一实施例中，该根部填充孔可由一些前盖乃至每个前盖上的孔—例如前盖之间的交叉处的填充孔—来补充。因此，该空间可被例如结合图2所述的泵送系统更有效地填充。
作为其中前盖端部仅仅接合而不封闭的基本实施例的变型，可添加诸如增充剂泡沫、聚硅氧烷体等材料。所述材料将封闭前盖的端部，并且在存在侧面封闭物—例如粘附层11a、11b的情况下，可在前盖下方形成封闭的空间。可通过封闭物中的孔向该空间填充粘合体。
图7d-7f示出制造包含本发明的前盖第二实施例的风轮机叶片的第二种方法。
图7d示出这样的前盖：该前盖包含两个对称设置的间隔装置9a、9b，但未在翼部F的内表面上包含粘附层。
图7e示出前盖在风轮机叶片的前部上的定位。通过间隔装置上的粘合装置，可将该前盖设置在风轮机叶片上的固定位置处。
图7f示出对前盖下方的空间的封闭，其中一行带T将前盖外表面和风轮机叶片的侧部相连接。在用带将侧部封闭并且前盖之间已经形成交叉(如上所述)之后，向该空间填充粘合体18。
图7g和7h示出制造包含本发明的前盖第三实施例的风轮机叶片的第三种方法。
图7g示出这样的前盖：该前盖包含两个对称设置的间隔装置9a、9b以及翼部F内表面上的粘附层。在填充粘合体18之前，通过沿这两个间隔装置弯曲前盖来强制翼部接合风轮机叶片的侧部(如图7h中所示)。
应当强调的是，空间封闭件除了包含填充孔外还可包括多个孔，例如在硬化期间使粘合体通风的孔。可在随后对风轮机叶片的二次处理中将所述孔封闭。
图8示出制造包含本发明的前盖优选实施例的风轮机叶片的流程图。
该制造方法包括以下步骤：
a)铸造两个叶片外壳以及内部承载梁结构；
b)利用粘合装置组装所述叶片外壳和内部承载梁结构；
c)通过例如间隔装置上的粘合装置将前盖暂时紧固在风轮机叶片上；
d)通过例如粘附层或带封闭风轮机叶片和前盖之间或前盖交叉处的空间开口；
e)通过例如一个或多个填充孔向已封闭的空间填充粘合体；
f)通过例如加热以升高温度从而加速固化过程来使粘合体固化；
g)对风轮机叶片进行二次处理，例如除去任何多余的粘合体并封闭通风孔和填充孔。
图9a-9d示出前盖内表面的实施例，其具有不同样式和形状的间隔装置。所述实施例均示出为具有中心线cl但无表面弯曲的内表面部分。该中心线优选基本对应于风轮机叶片的纵向接口例如前部接口。
图9a示出其中间隔装置19a与中心线cl成一定角度的第一实施例。该角度可为零度(基本与图4和图7a-7c的实施例相似)到90度之间的任何值，但在本实施例中示出为45度。间隔装置包括多个形状为薄的长形斜坡的隆起。内表面还包括位于斜坡之间尤其是中心线处的开口。所述开口使得粘合体可自由地扩散到已封闭空间的任何角落。
在本实施例的一种变型中，斜坡形成不同的角度，例如每隔一个成45度以及每隔一个成90度。此外，可具有或多或少的开口。
图9b示出主要对应于例如图5a的间隔装置但具有开口的实施例，其形成为多个平行于中心线的厚的长形斜坡状间隔装置19b或隆起。
图9c示出包含大量半球形间隔装置19c的实施例。所示间隔装置布置成对称的样式，其中所述样式可由许多或很少的间隔装置构成。此外，间隔装置的尺寸可以变化—例如从中心线向外连续减小，从而与风轮机叶片的形状相匹配。
图9d示出包含多个围绕中心线对称布置的锥形间隔装置19d的实施例。锥形顶端可以这样一区域与风轮机叶片的表面相接合：该区域比图9a-9c中终止于较圆顶端的实施例更小但更明确。
图10示出围绕中心线cl的间隔装置9a的不同横截面。
第一实施例示出图9d中与风轮机叶片5的表面相接合的锥形间隔装置9a。
第二实施例示出图9d中与风轮机叶片5的表面相接合的锥形间隔装置9a，其中所述间隔装置由相当软的材料制成，使得在与风轮机叶片接合时所述间隔装置可被挤压在一起。
但是，该实施例还可示出形状为截头锥形以便提供较大的接触表面积的间隔装置。
最后一个实施例示出具有较固定的外形—例如三角形、矩形或圆柱形的间隔装置。
图11示出与风轮机叶片5的表面相连接的间隔装置9a的不同实施例。所有间隔装置都包括与风轮机叶片相接触的接触面20。间隔装置被分隔而在其接触表面和叶片之间形成通道或开口21，以用于使粘合体进入。
前两个实施例示出顶端的一个大的通道或两个较小的通道，其中间隔装置朝向接触面20变尖。最后一个实施例示出间隔装置的较固定的外形，例如三角形、矩形或圆柱形。
除了图9a-9d、图10以及图11中示出的间隔装置的形状、样式和构型之外，间隔装置还可包括其它形状并且可构造成其它有利于与风轮机叶片相组装的样式，例如图9a-9d、图10和图11中的内容的组合，例如锥形条等。
如图12a-12c所示，在本发明的另一实施例中，将前盖的形状预先形成为基本与风轮机叶片或叶片的部分对应，但不带有任何间隔装置，即内表面和外表面是光滑的或基本光滑的。
前盖的内表面以及风轮机叶片的对应部分均覆盖有粘合装置18，从而通过固相结合(solid bonding)—即无气泡或气孔—连接到一起。
在粘结前仅在前盖上或风轮机叶片上覆盖粘合装置的实施例也是可行的。
可利用例如夹子等向前盖施力以增强固相结合。
粘接之后，去除从前盖—例如侧部或端部处膨胀出的任何多余的粘合装置。所述去除优选在粘合装置完全硬化之前进行。
粘合装置可优选地选自单组分或双组分粘合剂，例如环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂或甲基丙烯酸酯类粘合剂。
但也可使用其它粘合剂，以便将前盖永久地粘接在风轮机叶片上。
上文已参照具体示例举例说明了本发明。但应当明白，本发明不局限于上述具体示例，而是可应用于较宽的范围。此外应当明白，根据本发明的风轮机叶片和前盖尤其可在权利要求所限定的范围内进行各种变型。
列表
1.风轮机
2.风轮机塔架
3.风轮机引擎舱
4.风轮机轮轴
5.风轮机叶片
5a.风轮机叶片的前缘或前导缘
5b.风轮机叶片的后缘或尾缘
6.风轮机叶片的前盖
7.前盖之间的接口
8.风轮机叶片的根部
9、9a、9b.间隔装置
10a、10b.内部和外部边缘或凸缘
10c.胶带或胶条
11.前盖的内表面
11a、11b.内表面上的粘附层
12.前盖的外表面
13a、13b.风轮机叶片外壳
14a、14b.风轮机叶片外壳的前部纵向接口
15a、15b.风轮机叶片外壳的后部纵向接口
16.承载梁结构
17a、17b.用于涂敷粘合剂的上部和下部梁表面
18.粘合装置例如粘合体
19a-19d.不同形状的间隔装置
20.接触面
21.用于粘合剂的通道或开口
a-g.流程框图
h、l、w、t.前盖的高度、长度、宽度和厚度
cl.中心线
C.前盖的中心部
F.前盖的翼部
T.带或条

Claims (39)

1.一种制造风轮机叶片的方法，所述方法包括以下步骤：
铸造至少两个风轮机外壳以及优选地一个或多个承载结构，
通过将所述至少两个风轮机外壳和所述一个或多个承载结构粘附在一起来形成包含至少两个纵向接口的风轮机叶片结构，
形成一个或多个前盖，使其形状基本与所述风轮机叶片结构或该叶片的部分相对应，
相对于所述风轮机叶片结构定位所述一个或多个前盖，以及
利用粘合装置将所述一个或多个前盖紧固在所述风轮机叶片结构上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述一个或多个前盖定位于所述至少两个纵向接口之一或所述接口的部分上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在将所述一个或多个前盖紧固到所述风轮机叶片结构上之前，将所述粘合装置施加于所述一个或多个前盖，并施加于所述风轮机叶片结构，例如施加于所述风轮机叶片结构的一个或多个相应部分。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述紧固包括以下步骤：
暂时将所述一个或多个前盖紧固到所述风轮机叶片结构上，
封闭位于所述一个或多个前盖和所述风轮机叶片结构之间或位于所述一个或多个前盖中的两个或多个前盖之间的一个或多个空间开口，并且
用形式为粘合体的粘合装置填充所述空间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用从所述一个或多个前盖的内表面伸展的间隔装置来形成所述空间。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，对空间开口的所述封闭包括在所述一个或多个前盖的纵向和/或横向边缘上设置内部或外部粘合装置。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述封闭包括相邻前盖之间的接合或锁合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，使用聚硅氧烷体、增充剂泡沫等封闭所述位于前盖和风轮机叶片之间或位于相邻前盖之间的开口。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在注射时被施加或注射的粘合装置为具有高流动性的粘合体。
10.一种风轮机叶片(5)，包括至少两个沿至少两个基本为纵向的接口相互紧固的叶片外壳(13a、13b)，其特征在于，
一个或多个前盖(6)覆盖在所述叶片或该叶片的部分的表面上，并且通过粘合装置(18)粘附在该表面上，
其中所述一个或多个前盖(6)预成形为基本与所述风轮机叶片或该叶片的部分相对应的形状。
11.根据权利要求10所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，所述一个或多个前盖(6)部分或全部地覆盖所述至少两个基本为纵向的接口中的一个或多个。
12.根据权利要求10或11所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，一个或多个间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)从所述一个或多个前盖(6)的内表面伸展，并且粘合装置(18)填充所述一个或多个前盖(6)和所述风轮机叶片(5)之间的空间。
13.根据权利要求12所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，所述粘合装置(18)是在被施加或注射时具有高流动性的粘合体。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，所述粘合装置(18)是单组分或双组分粘合剂，例如环氧树脂粘合剂、聚氨酯粘合剂或甲基丙烯酸酯类粘合剂。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，所述前盖(6)连续或基本从所述叶片的根部覆盖到其顶端。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，所述前盖(6)的端部相互交叠。
17.根据权利要求16所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，所述前盖的端部包含接合或锁合装置，例如内部和外部边缘或凸缘(10a、10b)和/或粘合装置。
18.根据权利要求10-17中任一项所述的风轮机叶片(5)，其特征在于，带或条(10c)连接并封闭所述相邻的端部或所述端部之间的交叉处。
19.一种前盖(6)，其特征在于，
所述前盖包括一个中心部(C)和至少两个盖翼部(F)，
其中所述前盖(6)部分或全部预成形为基本与风轮机叶片(5)或该叶片的部分相对应的形状。
20.根据权利要求19所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖(6)充足地或基本覆盖所述风轮机叶片(5)或该叶片的部分上的一个或多个纵向接口(14a、14b、15a、15b)。
21.根据权利要求20所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖充足地或基本覆盖所述风轮机叶片(5)的前部接口(14a、14b)。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖的内表面(11)和外表面(12)是光滑或基本光滑的。
23.根据权利要求19-21中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖的内表面(11)包括一个或多个间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)。
24.根据权利要求23所述的前盖(6)，其特征在于，所述一个或多个间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)的端部预先限定为与所述风轮机叶片的形状—例如前缘的形状相对应的形状。
25.根据权利要求23或24中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述一个或多个间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)相对于所述一个或多个纵向接口对称设置，例如位于接口上或位于接口的相对侧并与该接口的距离相同。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述一个或多个间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)的形状包括长条形、锥形、三角形、矩形、圆柱形、半球形或其它类似形状。
27.根据权利要求23-26中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述一个或多个间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)包含这样的间隔装置的样式：例如相对于所述前盖的中心线或所述风轮机叶片的所述一个或多个纵向接口对称设置间隔装置的样式。
28.根据权利要求23-27中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述一个或多个间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)包含具有不同形状的间隔装置的间隔装置样式。
29.根据权利要求19-28中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖的厚度在0.1-5毫米的范围内，优选在0.5-3毫米的范围内，例如所述盖翼部处的厚度为0.5毫米而所述中心处的厚度为1.5毫米。
30.根据权利要求19-29中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖的长度在1-100米的范围内，优选在1-5米的范围内，例如为2米。
31.根据权利要求19-30中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述间隔装置(9、9a、9b、19a-19d)的长度在0.5-8毫米之间，例如为3毫米。
32.根据权利要求19-31中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖具有与所述叶片的形状相对应的宽度和高度，例如宽度在0.1-5米之间—例如为0.02-0.2米，而高度在0.1-2米之间—例如为0.05-0.2米。
33.根据权利要求19-32中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖由玻璃纤维材料或类似的纤维材料、塑料材料或所述材料的组合制成，其中纤维材料例如为增强环氧树脂或聚酯树脂的碳纤维或芳族聚酰胺纤维材料。
34.根据权利要求19-32中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖由焊接或粘附有间隔装置的金属板材料—例如铝或类似的轻金属板制成。
35.根据权利要求19-34中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖的内表面以及优选地所述至少两个盖翼部(F)的内表面包括至少一个粘附层(11a)。
36.根据权利要求35所述的前盖(6)，其特征在于，所述至少一个粘附层的宽度在10-100毫米的范围内，例如为50毫米。
37.根据权利要求19-36中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖的端部包括用于与相邻前盖接合或锁合的装置，例如在前盖一端的内部边缘或凸缘(10a)和在其另一端的外部边缘或凸缘(10b)和/或粘合装置。
38.根据权利要求19-37中任一项所述的前盖(6)，其特征在于，所述前盖的端部包括用于与相邻前盖接合或锁合的装置，例如连接并封闭所述相邻端部或所述端部之间的交叉处的带或条(10c)。
39.根据权利要求19-38中任一项所述的前盖作为附加安装到风轮机叶片上的单元的应用。
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