用于风力涡轮机叶片的托架的制作方法

用于风力涡轮机叶片的托架的制作方法
【专利摘要】描述了一种叶片支承托架，其可使用真空夹具的阵列来使用于支承风力涡轮机叶片的区段。托架在叶片制造期间和叶片制造之后提供了用于支承叶片区段的牢固且可靠的系统，允许各种操作在叶片区段的表面上容易地实行。还描述了用于将叶片区段接纳在托架中的方法。此外，托架可在制造风力涡轮机叶片的方法中作为叶片模制后站的一部分来使用。
【专利说明】用于风力涡轮机叶片的托架

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于支承风力涡轮机叶片的至少一个区段的托架(cradle)以及用于将所述区段接纳在所述托架中的方法。此外，本发明涉及使用用于在风力涡轮机叶片的制造中使用的所述托架的模制后(post-moulding)站、使用此模制后站的风力润轮机叶片的制造方法以及包括模制后站的用于风力涡轮机叶片的制造系统。

【背景技术】
[0002]风力涡轮机叶片通常使用一对相邻的叶片模具来制造为第一叶片壳和第二叶片壳。叶片模具包括符合风力涡轮机叶片的逆风半和顺风半(或吸力侧部和压力侧部)的第一模制表面和第二模制表面，第一叶片模具用于形成第一叶片壳，并且第二叶片模具用于形成第二叶片壳，壳随后结合在一起来形成风力涡轮机叶片。
[0003]纤维复合材料首先层布在第一模制表面和第二模制表面的顶部上，材料的层符合模具的轮廓，以形成叶片壳的外部空气动力表面。一旦足够的纤维材料层已经施加在模具中，则树脂施加到纤维材料上来固化材料，以允许其硬化。树脂最常使用真空袋系统来注入，并且从树脂注入开始到叶片壳有效地固化来具有弹性结构时，将花费大约2至3小时的时间。
[0004]一旦叶片壳已充分地固化，则真空袋被除去，并且进一步的操作可在硬化的壳上执行。例如，叶片层压部(laminate)和/或腹板(web)可安装在叶片壳中，各种修理或修补操作可在壳上执行，壳表面的打磨等。
[0005]接下来，粘合胶在壳在模具中时施加到壳的边缘上。叶片模具经由铰接的转动机构联结，并且包含了第一叶片壳的第一叶片模具因此相对于第二模具和壳转动，使得第一壳定位在第二壳上方。这允许叶片壳沿着壳的边缘闭合在一起，以形成具有逆风侧部和顺风侧部的完整的风力涡轮机叶片。为了允许将壳牢固地结合在一起，由叶片模具沿着叶片壳的外表面保持适合的压力，通常持续大约3至4小时。
[0006]一旦完整的风力涡轮机叶片完全地粘合，则第一叶片模具可铰接回到打开状态，允许至容纳的风力涡轮机叶片的通路。叶片可随后从第二叶片模具脱模，并且使用叶片推车来支承(cart)，以执行附加的生产操作，例如，外部叶片表面的打磨、涂布等。
[0007]高质量的叶片模具为叶片制造过程中的装备的最昂贵的件之一，在使用之前需要大量加工和制造，以确保期望的叶片轮廓的准确复制，以及允许模具转动来将叶片壳部分结合在一起。此外，甚至叶片性(如长度、弧度等)中的微小差异也将通常需要用于制造过程的完全新的叶片模具。
[0008]在当前过程中使用的叶片模具可花费大约I百万到3百万欧元来制造，并且取决于模具在何处制造，在新模具可在制造厂处使用之前，长的运输时间可为因素。这在新的风力涡轮机叶片的制造过程的实施中引入了可观的成本和前置时间。
[0009]因此，对风力涡轮机技术的有效实施的限制中的一个在于叶片制造系统的初始设立所需的时间。另一个限制是此系统内的独立叶片的制造所占用的时间。
[0010]本发明的一个目的在于提供一种减少了这些限制的风力涡轮机叶片的制造的系统及方法。


【发明内容】

[0011]因此，提供了一种用于支承风力涡轮机叶片的至少一个区段的托架，该托架包括在所述托架的第一端部与第二端部之间延伸的支承构件的至少一个阵列，其中，所述支承构件包括排列来接纳风力涡轮机叶片的所述至少一个区段的表面的真空夹具。
[0012]此叶片托架的使用允许了用于支承风力涡轮机叶片的区段的灵活且可靠的系统。托架可提供为大致开放框架结构，在支承在托架中时允许至所支承的风力涡轮机叶片区段的表面的通路。
[0013]真空夹具可提供为大致在托架的第一端部与第二端部之间的线上排列的吸力杯。将理解的是，风力涡轮机叶片的区段可包括用于风力涡轮机叶片的壳的一部分，例如，逆风壳或顺风壳，或区段可包括完整的风力涡轮机叶片的一部分，例如，包括逆风表面和顺风表面两者。另外地或备选地，区段可包括风力涡轮机叶片区段的整个纵向范围，例如，从风力涡轮机叶片的根部端到末梢端，或区段可包括叶片自身的部分长度，例如，根部端区段、末梢端区段、中墙(midboard)区段等。优选地，真空夹具提供为吸力杯，但可使用任何其它适合的真空设备。
[0014]优选地，托架包括托架本体，优选地，开放框架本体，其中，所述真空夹具可相对于所述托架本体平移地移动。
[0015]由于真空夹具可相对于托架移动，夹具可准确地定位来为接纳在托架中的风力涡轮机叶片的区段提供最好的支承。此外，真空夹具可在附接到风力涡轮机叶片区段的表面上的同时移动，允许当在托架中时调整叶片区段的形状。因此，叶片区段的部分可被推或拉入期望的形状，允许了区段的轮廓根据需要进行精细调试(tuning)。优选地，真空夹具与至少一个促动器联接来提供所述平移移动。
[0016]优选地，所述支承构件的至少一个阵列排列在托架的第一端部与第二端部之间的线上，其中，所述线构造成大致对应于待接纳在所述托架中的风力涡轮机叶片的区段中的抗剪腹板的位置。
[0017]通过提供对应于叶片区段的抗剪腹板的位置的沿着叶片区段的长度的支承构件，支承构件将位于最佳地能够支承叶片区段的其余部分的叶片区段的点处，并且能够吸收在由托架的分立的真空夹具提供的分布式支承床中涉及的力。抗剪腹板可由排列来在风力涡轮机叶片的相对的逆风区段与顺风区段之间延伸的单个I形腹板或C形腹板提供，或由接纳在风力涡轮机叶片的内部之内的翼梁盒(spar box)的横梁提供。另外地或备选地，支承构件可沿着对应于风力涡轮机叶片区段的最深部分的线或风力涡轮机叶片区段的最大深度的线排列托架上。
[0018]一方面，托架包括支承构件的第一阵列和第二阵列，其中，所述第一阵列和所述第二阵列排列在托架的第一端部与第二端部之间的大致平行的线上，其中，所述大致平行的线排列为沿着对应于待接纳在所述托架中的风力涡轮机叶片的区段中的抗剪腹板的位置的假想线的任一侧部延伸。
[0019]优选地，所述托架排列来选择性地控制由所述至少一个阵列的真空夹具施加的压力。
[0020]通过控制由真空夹具提供的真空压力，托架与叶片区段之间的附接可根据需要调整。这可允许托架与叶片区段之间的更好的联接，因为真空可选择性地施加，并且由托架中的独立真空夹具释放，以允许叶片区段安置入托架中，并且确保夹具与叶片表面之间的致密配合(solid fit)。
[0021]优选地，所述托架排列来接纳风力涡轮机叶片的区段，其包括风力涡轮机叶片的逆风或顺风区段的一部分，并且其中，托架包括在所述托架的第一端部与第二端部之间的次要支承构件的至少一个阵列，其中，所述次要支承构件的至少一个阵列排列来支承风力涡轮机叶片的所述区段的前缘和后缘。
[0022]优选地，所述次要支承构件包括排列来接纳所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的表面的真空夹具。
[0023]优选地，所述次要支承构件可相对于托架本体移动，以提供可调整的托架边缘。
[0024]此托架的可调整的边缘允许不同形状的叶片区段由托架边缘支承，例如，不同的风力涡轮机叶片前缘或后缘形状。
[0025]优选地，所述次要支承构件的至少一个阵列由多个独立支承模块形成，其中，所述多个独立支承模块可选择性地从所述次要支承构件的至少一个阵列除去。
[0026]通过提供可除去的支承构件，因此，直接的通路可提供至风力涡轮机叶片区段的前缘或后缘的独立区段。这在支承在托架中时允许在叶片区段的前缘和后缘上实行各种制造或修理操作，例如前缘或后缘打磨操作。将理解的是，主要支承构件的至少一个阵列可另外地或备选地由多个独立支承模块形成，所述支承模块可独立地从所述至少一个阵列除去，以选择性地提供至由所述主要支承构件的阵列支承的叶片区段的那些部分的通路。
[0027]优选地，所述支承构件包括具有限定在其上的至少一个孔的支承表面，其中，至少一个真空夹具可移动地安装在所述至少一个孔内，所述至少一个真空夹具可从第一凹入位置线性地促动至第二突起位置，在第一凹入位置中，所述至少一个真空夹具保持在所述至少一个孔内，在第二突起位置中，所述至少一个真空夹具从所述孔突起，所述至少一个真空夹具傲立在所述支承表面上。
[0028]真空夹具可在叶片区段被接纳在托架中时最初地设在凹入位置中，其中，夹具通过支承表面的存在而得到保护，免受损坏。一旦叶片区段倚靠在支承表面上，则真空夹具可被促动来靠着叶片区段的表面承载，并且施加适当的真空压力来将叶片区段保持就位。将理解的是，真空夹具可相对于托架本体在任何其它方向上移动，以允许真空夹具的位置的精细调试。优选地，所述支承表面由缓冲(cush1ned)或弹性材料形成。
[0029]优选地，托架还包括沿着所述托架的第一侧部的至少一部分提供的至少一个边缘轨道，其中，所述至少一个边缘轨道排列来接纳叶片处理工具，用于在接纳于所述托架中的风力涡轮机叶片区段的至少一部分上操作。
[0030]通过提供轨道来接纳叶片工具，叶片区段的进一步加工可由自动工具来完成，自动工具可沿着所支承的叶片区段的表面附近的所述轨道行进。优选地，轨道沿着叶片区段的纵向方向提供，但轨道或其它适合的支承系统可设在托架的相对的第一端部和第二端部处，例如，支承了风力涡轮机叶片的整个纵向范围的托架的根部端和末梢端附近。叶片加工工具可包括前缘或后缘打磨设备、叶片根部打磨机、粘合剂施加设备、用于将涂层施加到叶片区段的表面上的喷雾设备等。
[0031 ] 在优选实施例中，托架包括:
排列来支承所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的前缘的次要支承构件的第一阵列；
排列来支承所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的后缘的次要支承构件的第二阵列；
以及
排列来支承在所述前缘与所述后缘之间的所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的一部分的主要支承构件的至少一个阵列。
[0032]还提供了模制后站，以接纳来自叶片模具的逆风风力涡轮机叶片壳和顺风风力涡轮机叶片壳，模制后站包括如以上所描述的第一托架和第二托架。
[0033]优选地，所述第一托架和所述第二托架铰接地联接，其中，所述第一托架排列来相对于所述第二托架铰接，以形成闭合的风力涡轮机叶片托架。
[0034]在另一个方面中，还提供了一种将风力涡轮机叶片的区段接纳在如以上所描述的托架中的方法，托架具有主要支承构件的阵列，主要支承构件的阵列包括在所述托架的第一端部与第二端部之间延伸的真空夹具，该方法包括以下步骤:
提供第一托架来接纳风力涡轮机叶片的区段；
将风力涡轮机叶片的区段定位在所述托架内，使得多个真空夹具靠着所述风力涡轮机叶片的区段的表面承载；并且
将真空施加在所述多个真空夹具中，以将风力涡轮机叶片的所述区段保留在所述托架中。
[0035]优选地，该方法包括以下步骤:
控制由在所述阵列中的独立真空夹具施加的真空，以将所述风力涡轮机叶片的区段安置在所述托架中。
[0036]优选地，所述控制真空的步骤包括:
将所述真空夹具的阵列划分成以编号顺序排列在所述第一端部与所述第二端部之间的多组真空夹具；
在所述夹具的第一端部处开始，将真空施加到所述多组的相邻的第一组真空夹具和第二组真空夹具；
释放所述多组的第一组真空夹具中的真空，以允许所述风力涡轮机叶片区段安置在所述多组的第二组真空夹具上；并且
在所述第一组真空夹具中再施加真空；
其中，控制步骤还包括:
对在所述阵列中的相邻组的真空夹具从所述第一端部到所述第二端部顺序地重复施力口、释放和再施加的以上步骤，以允许接纳在所述托架中的整个风力涡轮机叶片区段安置在真空夹具的整个阵列上。
[0037]通过以此方式循环由独立夹具施加的真空，风力涡轮机叶片区段在托架内的座位沿着托架的长度顺序地调整，直到对于阵列中的各个真空夹具获得致密且牢固的配合。将理解的是，所述阵列内的一组真空夹具可包括任何数目的真空夹具，例如，各组均可包括单个真空夹具或多个真空夹具。
[0038]优选地，该方法包括构造托架中的支承构件的轮廓的附加步骤，通过:
调整支承构件的至少一个阵列，以对应于用于设计用于形成待接纳在所述托架中的风力涡轮机叶片区段的叶片模具的叶片模具主塞的轮廓。
[0039]所述构造步骤通过使叶片模具主塞下降到托架中并且调整支承构件的至少一个阵列的定位来实现，使得支承构件靠着叶片模具主塞的表面承载。此方法提供了确保托架的支承构件与待接纳在托架中的风力涡轮机叶片区段的预计表面正确地对齐的相对简单且精确的方法。
[0040]此外，提供了一种制造至少40米长的风力涡轮机叶片的方法，该方法包括以下步骤:
在第一叶片模具中固化第一风力涡轮机叶片壳的至少一个区段；
在第二叶片模具中固化第二风力涡轮机叶片壳的至少一个区段；
将所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳从所述第一叶片模具和所述第二叶片模具转移至模制后站；
使所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳闭合，以形成闭合的风力涡轮机叶片壳，并且
使所述闭合的风力涡轮机叶片壳中的所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳结合，以形成风力涡轮机叶片。
[0041]远离叶片模具来执行闭合操作允许了相对昂贵的叶片模具的更大的利用效率，从而提供了根据该方法制造的风力润轮机叶片的更大生产量(throughput)。
[0042]优选地，所述闭合步骤包括相对于在所述模制后站中的所述第二固化的叶片壳转动所述第一固化的叶片壳以形成闭合的风力涡轮机叶片壳的步骤，并且其中，所述结合步骤在所述闭合的风力涡轮机叶片壳上执行以形成风力涡轮机叶片。
[0043]优选地，该方法包括在所述模制后站处在所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个上执行至少一个模制后操作的步骤。
[0044]另外地或备选地，提供了一种制造至少40米长的风力涡轮机叶片的方法，该方法包括以下步骤:
在第一叶片模具中固化第一风力涡轮机叶片壳；
在第二叶片模具中固化第二风力涡轮机叶片壳；
将所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳从所述第一叶片模具和所述第二叶片模具转移至模制后站；
在所述模制后站处在所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个上执行至少一个模制后操作；并且
使所述第一固化的叶片壳与所述第二固化的叶片壳结合，以形成风力涡轮机叶片。
[0045]提供模制后站以在制造过程期间使用允许了操作远离叶片模具在固化之后在叶片壳上执行，这允许叶片模具相对快地再使用。一方面，所述结合步骤在所述至少一个模制后操作之后执行——这意味着一般地在叶片模具内执行的操作(例如，腹板安装、胶施加等)可在模制后站处执行，在制造过程的较早阶段处释放(free up) 了叶片模具。
[0046]用语“固化的叶片壳”在本文中使用来表示已经大致由固化操作来固化的叶片壳，优选地表示其中叶片壳可处理而不经历显著的壳结构变形的水平。执行的固化操作的持续时间将取决于在叶片壳的制造中使用的固化树脂的类型，但使用标准树脂可为大约2到3小时的等级。然而，将理解的是，在提到的固化操作之后，叶片壳可继续在叶片壳的本体内经历固化过程达若干小时。
[0047]尽管该方法的步骤可在风力涡轮机叶片壳的至少一个区段上执行，该区段可与其它壳区段组装来形成完整的风力涡轮机叶片壳，优选地，该方法的步骤在对应于大致整个叶片壳的风力涡轮机叶片壳的区段上执行。在优选实施例中，该方法的步骤在对应于整个风力涡轮机叶片壳的至少50%的叶片壳的区段上执行，进一步优选地，至少70%。在此情况下，整个风力涡轮机叶片壳的其余部分可由分离的专用的叶片区段形成，例如，专用的叶片根部区段和/或专用的叶片末梢区段。
[0048]优选地，所述第一风力涡轮机叶片壳和所述第二风力涡轮机叶片壳大致形成相应的逆风叶片壳和顺风叶片壳。
[0049]制造的方法是用来在制造位置处以快速且有效的方式来制造用于风力涡轮机的叶片。在一个实施例中，所述模制后站设为与叶片模具为本地的，优选地，邻近叶片模具，以提供叶片模具与模制后站之间的相对地短的转移距离。进一步优选地，所述结合步骤在所述模制后站本地执行，优选地使用所述模制后站。
[0050]在备选实施例中，固化的叶片壳可从模制位置运输到遥远的组装位置，用于使用丰旲制后站来完成并组装。
[0051]优选地，所述风力涡轮机叶片壳为承载负载的风力涡轮机叶片壳。
[0052]将理解的是，所述固化步骤包括将所述叶片壳固化至下列水平:其中，壳可被处理并且从叶片模具转移到分离的模制后站而不变形。将进一步理解的是，叶片壳的随后固化可在模制后站中发生，或叶片壳可在从叶片模具脱模之后经历第二固化操作，例如，在专用的固化炉中。
[0053]在一个方面中，提供了一种制造至少40米长的风力涡轮机叶片的方法，该叶片包括成轮廓的外形，成轮廓的外形包括压力侧部和吸力侧部，以及带有翼弦的前缘和后缘，翼弦具有在前缘与后缘之间延伸的翼弦长度，成轮廓的外形在由入射空气流冲击时产生升力，该方法包括以下步骤:
在第一叶片模具中固化第一风力涡轮机叶片壳，所述第一风力涡轮机叶片壳包括大致形成了具有前缘和后缘的风力涡轮机叶片的压力侧部的本体；
在第二叶片模具中固化第二风力涡轮机叶片壳，所述第二风力涡轮机叶片壳包括大致形成了具有前缘和后缘的风力涡轮机叶片的吸力侧部的本体；
将所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个，优选地两个所述壳，从所述第一叶片模具和所述第二叶片模具转移至模制后站；
在所述模制后站处在所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个上执行至少一个模制后操作；以及
随后使所述第一固化的叶片壳与所述第二固化的叶片壳结合来形成风力涡轮机壳。
[0054]优选地，所述至少一个模制后操作选自以下的一个或多个:叶片壳修理操作、叶片壳打磨操作、叶片根部凸缘联接操作、叶片腹板安装操作、胶接操作、涂布操作、将风力涡轮机叶片壳的至少两个分离的区段组装来形成单个风力涡轮机叶片壳的组装操作、主层压部安装操作、重复层压(overlaminat1n)操作、叶片传感器系统的安装、叶片避雷保护系统的安装、几何检查操作、将叶片壳的部分推或拉拽就位的几何调整操作、例如在炉中的次要固化操作、添加外部件(例如，航空设备、风扇、阻流板、失速栅或任何其它适合的制造或组装操作)或任何适合的无损检测活动(例如，皱纹测量、超音波厚度测量、胶结合的相控阵测试等)。
[0055]优选地，模制后站包括至少一个叶片托架来接纳固化的叶片壳，并且其中，所述转移步骤包括将所述第一固化的叶片壳转移到第一叶片托架，并且将所述第二固化的叶片壳转移到第二叶片托架。
[0056]优选地，该方法包括将所述第一叶片托架和所述第二叶片托架中的至少一个提供为大致开放框架结构的步骤。
[0057]提供至少一个托架作为开放框架结构允许至少一个模制后操作可在容纳在托架中的固化的叶片壳的大致任何表面上执行。这允许工人容易地进入实际上壳的任何部分，以容易地且有效地实行之前将延迟到在叶片模制过程已实行并且完成的风力涡轮机叶片从叶片模具除去之后的操作，例如，打磨操作、涂布等。此外，由于提供了托架来处理大致固化的壳时，降低了对整个壳的100%几何支承的需要。结果，托架并非必须为刚性且坚固的部件来提供对壳表面的每一部分的支承，并且因此可由刚性更小、更轻的部件形成，并且为高度降低的一从而降低了在托架的可能的转动操作期间所需的高度。开放框架构造将理解为涉及提供了非连续支承表面来接纳用于风力涡轮机叶片的壳的一部分的结构。
[0058]另外地或备选地，第一叶片托架和第二叶片托架中的至少一个包括多个支承构件以向所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个的表面提供支承，并且其中，该方法包括除去所述支承构件中的至少一个以提供至所述第一固化的叶片壳和第二固化的叶片壳中的至少一个的表面的通路的步骤，以便于执行模制后操作的所述步骤。
[0059]使用可除去的支承构件允许了增加的至壳的表面的通路。支承构件可除去来提供至最初由所述支承构件支承的表面的区段的直接通路。在执行适当的模制后操作之后，支承构件可论述中的托架中替换。将理解的是，该步骤还可针对任何结合内操作执行。将理解的是，用语“多个”可表示支承表面的任何适合的排列，以接纳和支承叶片壳的一部分，并且其优选为可相对于叶片托架移动。例如，可提供联接到可移动促动器的阵列上的柔性支承表面，促动器可操作来调整柔性表面的形状，来将柔性支承表面的区段进入和脱离与支承叶片壳的接触，以提供至所述叶片壳的表面的通路。
[0060]优选地，所述转移步骤包括使所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳从所述第一叶片模具和所述第二叶片模具脱模。
[0061]优选地，所述转移的步骤包括将真空提升力施加到所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳上来使所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳脱模。
[0062]优选地，所述第一叶片托架和所述第二叶片托架中的至少一个包括至少一个真空夹具，并且其中，所述转移的步骤包括将真空夹持力施加到接纳在所述至少一个叶片托架内的所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个的表面上，以使所述至少一个叶片壳保留在所述至少一个叶片托架内。
[0063]使用可动真空夹具来固着叶片壳提供了牢固的联接机构，这可以以最少的附加工人操作来选择性地应用。
[0064]优选地，所述至少一个真空夹具最初设在所述至少一个叶片托架上的收缩位置中，并且其中，所述转移的步骤包括使所述至少一个真空夹具从所述收缩位置前移来靠着所述至少一个叶片壳的表面承载的步骤，以使所述至少一个叶片壳保留在所述至少一个叶片托架内。
[0065]优选地，该方法包括在期望的是将所述至少一个叶片壳从所述至少一个叶片托架除去时使所述真空夹具收缩至所述收缩位置的步骤。
[0066]优选地，所述执行至少一个模制后操作的步骤包括将粘合剂施加在所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个的前缘和后缘处，并且其中，所述结合的步骤包括排列所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳来将第一叶片壳的前缘附连到第二叶片壳的前缘上，并且将第一叶片壳的后缘附连到第二叶片壳的后缘上。
[0067]将理解的是，本发明不限于壳的相应的前缘与后缘之间的直接连接，例如，插入件的尾部件可定位在壳的前缘和/或后缘之间。
[0068]优选地，所述结合的步骤包括使容纳了所述第一固化的叶片壳的所述第一叶片托架相对于容纳了所述第二固化的叶片壳的所述第二叶片托架移动，以闭合所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳来形成风力涡轮机叶片。
[0069]优选地，所述第一叶片托架铰接地联接到所述第二叶片托架上，并且其中，所述移动的步骤包括将所述第一叶片托架或所述第二叶片托架铰接来闭合所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳。
[0070]托架还可使用为转动设备。作为备选，可存在用于转动操作的分离的站，其中，叶片壳在|吴制后?呆作完成之后从1吴制后站移动至转动站。
[0071]优选地，该方法还包括以下步骤:使所述第一固化的叶片壳与所述第二固化的叶片壳对齐，使得所述第一固化的叶片壳的前缘和后缘在所述结合步骤期间与所述第二固化的叶片壳的相应的前缘和后缘配准(in register with)。
[0072]托架可移动来调整壳之间的过/欠咬合。
[0073]优选地，所述对齐的步骤包括使所述第一叶片托架和所述第二叶片托架中的至少一个优选地相对于所述第一叶片托架和所述第二叶片托架中的另一个平移地移动，以使容纳在所述第一叶片托架和所述第二叶片托架内的第一固化的叶片壳和第二固化的叶片壳对齐。
[0074]托架优选地定位，使得所述第一叶片壳的前缘侧部最初设在所述第二叶片壳的后缘侧部附近。执行移动(优选地铰接)的步骤，使得所述第一叶片壳的后缘侧部与所述第二叶片壳的后缘侧部相接触。
[0075]优选地，所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳具有取决于待制造的风力涡轮机叶片的成轮廓的外形，其中，所述第一叶片托架和所述第二叶片托架中的至少一个包括多个可变支承构件，以支承待接纳在所述叶片托架中的叶片壳的表面，并且其中，该方法包括以下步骤:
在所述转移步骤之前，基于待接纳在所述叶片托架中的叶片壳的成轮廓的外形来调整所述第一叶片托架和所述第二叶片托架中的至少一个的可变支承构件。
[0076]该步骤提供了支承肋条/臂的调整，以容纳待接纳的壳构件。这允许再使用托架来用于不同的叶片壳类型/尺寸等。
[0077]优选地，所述调整的步骤包括改变所述支承构件来展示大致符合待接纳在所述叶片托架中的叶片壳的成轮廓的外形的支承表面。
[0078]优选地，模制后站至少部分地提供为多个可互换的站子模块的模块构造，所述子模块联接在一起来形成所述模制后站，其中，该方法包括以下步骤:
基于制造的叶片的一组特性来选择多个子模块，以及组装选定的多个子模块来形成所述模制后站。
[0079]通过提供模块的模制后站，站的具体构造可变化来容纳制造的具体叶片。制造的叶片的特性可包括但不限于以下任何组合:叶片长度、叶片翼弦、叶片弧高、叶片空气动力轮廓、叶片壳厚度等。
[0080]将理解的是，子模块可包括具有不同长度、宽度等的结构。一些子模块可设计成接纳风力涡轮机叶片壳的不同部分，例如，用于接纳叶片壳的根部区段的区段可包括用于固着到壳的根部端上的凸缘区段。用于接纳末梢端的区段可具有与用于接纳叶片的一部分的区段相比较从朝叶片的中点沿着叶片壳的长度减小的宽度，即，具有比壳的末梢端更长的翼弦长度的部分。
[0081]优选地，该方法包括将所述第一叶片模具和所述第二叶片模具中的至少一个提供为大致固定的模具的步骤。优选地，模块具有大致刚性的地基，例如，混凝土地基。
[0082]将叶片模具提供为固定设施意味着模具可相对容易地生产，并且模具成本可保持相对地低。
[0083]优选地，该方法包括以下步骤:
将基于纤维的材料层叠(lay-up)在叶片壳模具的内表面中，以形成未固化的风力涡轮机叶片壳。
[0084]层叠操作可用于第一叶片模具和第二叶片模具两者，以形成未固化的第一叶片壳和第二叶片壳。层叠可为手工的或手工的层叠操作，或自动层叠操作，例如，喷雾层叠、带层叠、纤维拉挤成型、板层(ply)的自动层叠等。
[0085]优选地，所述固化的步骤包括以树脂注入所述未固化的风力涡轮机叶片壳来固化风力涡轮机叶片壳。该注入步骤可为自动的或手动的过程。
[0086]优选地，该方法还包括:在所述转移步骤之后，在所述第一叶片模具和所述第二叶片模具中反复地重复所述层叠的步骤和所述固化的步骤，以提供随后的第一固化的叶片壳和第二固化的叶片壳。
[0087]通过使用由转移的步骤释放的模具来执行下一个层叠和固化操作，模具的生产率极大地提高，因为新的模制操作可一旦先前的叶片壳的固化完成就执行。因此，由于模制后操作引起的叶片模具的占用时间减少，优选地消除，提供了总体资源和装置的更有效的使用。
[0088]优选地，该方法还包括反复地重复所述转移的步骤，以将所述随后的第一固化的叶片壳和第二固化的叶片壳转移到模制后站。
[0089]固化的壳可转移到新的模制后站，或可转移到用于第一对叶片壳的模制后站。
[0090]优选地，该方法还包括反复地重复在所述模制后站处执行所述随后的第一固化的叶片壳和第二固化的叶片壳上的至少一个模制后操作的步骤，以及结合所述随后的第一固化的叶片壳和第二固化的叶片壳来形成风力涡轮机叶片的步骤。
[0091]将固化的壳转移到用于随后的模制后操作的模制后站允许叶片生产过程的流水线化(steamlining)，因为独立的制造部件(B卩，叶片模具和模制后站)的有效性被最大化。此系统允许使用如果需要则可容易地制造和替换的低成本叶片模具。
[0092]关于结合的步骤，优选地，该方法还包括:在使所述第一固化的叶片壳与所述第二固化的叶片壳结合来形成风力涡轮机叶片的步骤期间，在所述第一叶片托架和所述第二叶片托架中，在所述叶片壳中的至少一个上执行至少一个结合内操作的步骤。
[0093]一些操作可在壳之间的粘合剂凝固时执行。优选地，这通过使用开放框架托架结构来实现。
[0094]优选地，所述至少一个结合内操作选自以下的一个或多个:叶片壳修理操作、表面打磨操作、涂布操作、叶片根部凸缘修整操作。
[0095]关于固化的步骤，优选地，该方法还包括:在固化所述叶片壳的步骤期间，在至少一个所述模具中，在至少一个所述叶片壳上执行至少一个内固化操作的步骤。
[0096]如果壳需要附加的时间来固化，则一些操作可在叶片在模具中固化的同时执行。
[0097]优选地，所述至少一个内固化操作选自以下的一个或多个:打磨操作、叶片壳修理操作。
[0098]进一步关于结合的步骤，优选地，该方法还包括:在所述结合步骤之后，在至少一个所述模具中，在至少一个所述叶片壳上执行至少一个模制后操作的步骤。
[0099]优选地，所述至少一个模制后操作选自以下的一个或多个:前缘打磨操作，其中结合的风力涡轮机叶片的前缘表面打磨成光滑表面；后缘打磨操作，其中结合的风力涡轮机叶片的后缘表面打磨成光滑表面；叶片修理操作，其中叶片表面中的缺陷可例如通过施加填料金属来修正；涂布操作，其中至少一层凝胶涂层或抗腐蚀材料或带被施加到结合的风力涡轮机叶片的外表面上。
[0100]在本发明的另一个方面中，提供了一种制造风力涡轮机叶片的方法，其包括以下步骤:
在模具中固化风力涡轮机叶片壳，
将固化的叶片壳从模具转移至模制后站；
在所述模制后站处，在固化的叶片壳上执行至少一个模制后操作；并且随后使所述固化的叶片壳与第二固化的叶片壳结合，来形成风力涡轮机叶片。
[0101]还提供了用于在至少40米长的固化的风力涡轮机叶片壳的至少一个区段上执行至少一个模制后操作的模制后站，模制后站优选在以上描述的方法中用于风力涡轮机叶片的制造，并且包括:
至少一个支架，以接纳从叶片模具转移来的固化的风力涡轮机叶片壳的至少一个区段，
其中，至少一个模制后操作可在接纳在所述托架中的所述固化的风力涡轮机叶片壳的至少一个表面上执行。
[0102]通过提供托架来接纳从叶片模具除去的固化的叶片壳，这释放了叶片模具来用于随后的层叠和模制操作。这提高了单个叶片模具的生产力，并且意味着模制后操作可在模具外部执行。优选地，模制后站可操作来接纳整个叶片壳，但将理解的是，模制后站可接纳待组装来形成单个叶片壳的叶片壳的多个区段，或备选地，叶片壳的独立区段可由独立的模制后区段支承，用于组装入单个叶片壳中。
[0103]优选地，所述模制后站包括第一托架，以接纳第一固化的叶片壳，以及第二托架，以接纳第二固化的叶片壳，所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳一起大致形成风力涡轮机叶片。
[0104]在模制后站处提供两个托架允许模制后操作同时在形成了风力涡轮机叶片的壳上执行。优选地，托架中的一个排列来接纳风力涡轮机叶片的压力侧部壳，且另一个托架排列来接纳风力涡轮机叶片的吸力侧部壳。
[0105]优选地，模制后站还包括闭合机构，该闭合机构可操作来使具有第一固化的叶片壳的所述第一托架相对于具有第二固化的叶片壳的所述第二托架移动，以形成闭合托架，使得所述第一固化的叶片壳可在所述闭合托架内接合到所述第二固化的叶片壳上，以形成风力涡轮机叶片。
[0106]将闭合机构设在模制后站处意味着闭合操作可远离叶片模具执行。这意味着在制造过程中可使用相对简单构造的叶片模具，例如，使用混凝土地基来固定到地表面上的模具。将理解的是，第一托架或第二托架中的任一者均可为铰接地移动的托架，优选地，所述第一托架。
[0107]优选地，所述第一托架铰接地联接到所述第二托架上，其中，所述闭合机构可操作来使所述第一托架相对于所述第二托架铰接。
[0108]优选地，所述第一托架在所述第一托架和所述第二托架闭合时可相对于所述第二托架平移地移动，以使第一固化的叶片壳与第二固化的叶片壳在所述闭合托架内对齐，以形成风力涡轮机叶片。
[0109]由于托架当在闭合位置中时可相对于彼此移动，这允许了容纳在托架中的固化的叶片壳的边缘之间的任何过咬合或欠咬合失准(例如，由于制造差异和/或模制后站对齐)的修正。将理解的是，所述第一托架或所述第二托架中任一个均可相对于彼此移动。
[0110]优选地，所述固化的叶片壳接纳在所述托架中，且所述壳的内表面面向上方。优选地，所述模制后站构造成使得第一托架和第二托架定位在彼此附近。因此，一个托架相对于另一个托架的铰接操作提供了用于容纳的叶片壳的有效的闭合方法。
[0111]优选地，所述至少一个模制后操作包括将粘合剂施加到所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳中的至少一个上，并且其中，所述闭合机构可操作来使所述第一托架相对于所述第二托架移动，以将所述第一固化的叶片壳结合到所述第二固化的叶片壳上来形成风力涡轮机叶片。
[0112]由于闭合操作可在模制后站处执行，托架提供了用于胶接操作的最佳位置，以将粘合剂施加到各纳的叶片壳中的一者或两者上。
[0113]优选地，所述第一托架和所述第二托架排列来在所述第一托架和所述第二托架闭合时将结合压力施加到所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳上。
[0114]由于壳的结合可需要将结合压力施加到待结合的壳上，模制后站可排列来迫使壳到一起，以产生壳的有效结合。优选地，所述托架中的至少一个包括大致沿着托架长度延伸的压力构件。优选地，所述压力构件可操作来沿着接纳在所述托架内的固化的叶片壳的长度的一部分施加压力。优选地，所述压力构件可操作来沿着接纳在所述托架内的固化的叶片壳的边缘施加结合压力。
[0115]另外地或备选地，所述至少一个模制后操作选自以下的一个或多个:叶片壳修理操作、叶片壳打磨操作、叶片腹板安装操作、胶接操作、涂布操作。
[0116]优选地，所述至少一个托架为大致开放框架结构，其具有多个支承构件，以支承接纳在所述托架中的固化的风力涡轮机叶片壳的表面。
[0117]开放框架结构用作托架允许模制后操作可在容纳在托架中的固化的叶片壳的大致任何表面上执行。这允许工人容易地到达实际上壳的任何部分，以容易地且有效地实行先前将延迟直到叶片模制过程已执行且完成的风力涡轮机叶片从叶片模具除去之后的操作，例如，打磨操作、涂布等。
[0118]优选地，所述多个支承构件中的至少一个可相对于接纳在所述托架中的固化的叶片壳移动，优选可除去，以提供至接纳在所述托架中的固化的叶片壳的支承表面的通路。
[0119]支承构件可调整、移动或除去，以提供至由论述中的支承构件最初支承的表面的区段的直接通路。在执行了适当的模制后操作之后，支承构件可被替换或返回到论述中的托架中的位置。
[0120]优选地，所述多个支承构件中的至少一个是可调整的，使得由所述多个支承构件展示的支承表面的几何形状是可变的，以容纳具有不同/多样的壳轮廓的固化的叶片壳。
[0121]由于支承构件可被调整，这允许了可支承不同类型的固化的叶片壳的可构造的托架。因此，此托架可在用于不同地造型的风力涡轮机叶片的制造过程中再使用。
[0122]优选地，所述多个支承构件包括至少一个真空夹具设备，其可操作来将真空靠着接纳在所述托架中的固化的叶片壳的表面的一部分施加，以将所述固化的叶片壳固着在所述托架内。
[0123]真空夹具提供了用于将叶片壳固着在托架内的简单且可控制的机构。将理解的是，夹具可操作来在托架的可能移动期间(例如，铰接运动和/或旋转运动)将壳保持在托架内。
[0124]优选地，所述至少一个真空夹具可移动地安装在所述多个支承构件上，所述至少一个真空夹具可操作成在第一收缩位置与第二前进位置之间移动，在第一收缩位置中，所述至少一个真空夹具与接纳在所述托架中的固化的叶片壳的表面间隔开，在第二前进位置中，所述至少在真空夹具上抵接接纳在所述托架中的所述固化的叶片壳的表面。
[0125]通过在位置之间移动真空夹具，有可能将夹持力选择性地施加到叶片壳上，同时在将壳定位在托架中期间或随后的除去期间防止对夹具和/或叶片壳的损坏。
[0126]优选地，所述至少一个真空夹具可操作来与接纳在所述托架内的叶片壳的表面接合，所述真空夹具可移动来将所述叶片壳的所述表面的一部分推和/或拉至调整位置。
[0127]将真空夹具靠着壳的表面固着允许对壳表面进行细微调整，例如，修正局部几何形状中的细微误差。
[0128]优选地，所述固化的风力涡轮机叶片壳包括具有前缘侧部和后缘侧部的成轮廓的壳本体，并且其中，所述模制后站包括支承构件的第一阵列，其排列来在成轮廓的壳本体的前缘侧部处支承固化的叶片壳，以及支承构件的第二阵列，其排列来在成轮廓的壳本体的后缘侧部处支承固化的叶片壳。
[0129]在前缘和后缘处提供支承构件或臂提供了固化的叶片壳在托架内的优化且有效的支承。此外，支承构件的此排列可针对在闭合一对叶片壳来形成风力涡轮机叶片时将结合压力施加到叶片壳的边缘上。
[0130]优选地，所述模制后站包括支承构件的第三阵列，其排列来在成轮廓壳体的前缘侧部与后缘侧部之间的点处支承固化的叶片壳。
[0131]优选地，所述支承构件的第三阵列排列来支承在成轮廓的壳主体的前缘侧部与后缘侧部之间的成轮廓的壳主体的最深的区段。优选地，支承构件的第三阵列沿着与由所述固化的叶片壳形成的风力涡轮机叶片的最大厚度或弧高的线相对应的线提供。
[0132]优选地，所述支承构件的第一和/或第二阵列是可移动的，以允许至接纳在托架内的成轮廓的壳主体的前缘侧部和/或后缘侧部的通路。
[0133]通过移动第一或第二阵列，提供了至壳和风力涡轮机叶片的通路，允许直接在这些边缘上执行操作，例如，打磨操作。将理解的是，第一阵列和第二阵列的独立支承构件可为可独立地移动的，以提供至容纳的壳主体的前缘侧部和/或后缘侧部的局部化的区段的通路。
[0134]优选地，所述至少一个托架包括根部凸缘夹持机构，所述根部凸缘夹持机构排列来与待接纳在所述至少一个托架内的固化的叶片壳的叶片根部凸缘联接。
[0135]托架根部凸缘夹持机构提供了用于接纳在托架内的叶片壳的安装点。由于壳的叶片根部凸缘有效地设计来支承叶片壳本体的重量，故其为将壳定位在托架中提供了有用的初始固着点。此外，由于凸缘的位置限定在托架中，故其可用于使接纳的叶片壳相对于托架的其它支承表面对齐。
[0136]优选地，所述至少一个托架由多个托架子模块形成。
[0137]托架的模块构造允许托架的特性(其由待接纳在托架中的叶片壳的特性确定)通过选择适当的子模块来变化，例如，托架长度、根部端宽度、托架宽度等。
[0138]优选地，所述多个子模块基于待接纳在所述至少一个托架内的固化的叶片壳的特性来选择。
[0139]优选地，所述多个子模块选自具有备选的子模块尺寸的子模块的范围。
[0140]优选地，所述多个托架子模块包括排列来支承固化的叶片壳的根部端的根部端子模块，排列来支承固化的叶片壳的末梢端的末梢端子模块，以及排列来支承所述根部端与所述末梢端之间的固化的叶片壳的一部分的至少一个中间子模块。
[0141]将理解的是，不同类型的子模块可具有不同的特性，例如，末梢端模块可具有更大或更小的高度以容纳预弯曲的叶片的末梢端(取决于弯曲的方向)，根部端模块可设有用于联接到根部凸缘上的连接部，等。
[0142]优选地，所述模制后站还包括至少一个支承轨道，其沿着所述至少一个托架附近的所述模制后站的长度的至少一部分延伸，所述支承轨道可操作来接纳用于在接纳于所述至少一个托架中的固化的叶片壳上执行模制后操作的工具。
[0143]使用支承轨道允许在待作业的叶片壳的位置处安装制造装置的改善的便利。提供牢固的安装位置可改善过程的安全方面，以及通过展示可构造的平台来便于自动操作，平台可用作用于使工具相对于相邻的叶片壳移动的引导。
[0144]优选地，所述模制后站还包括至少一个工具，其中，所述工具可沿着所述轨道移动，以沿着接纳在所述托架中的固化的叶片壳的长度的至少一部分来执行模制后操作。
[0145]工具可包括打磨设备、胶施加设备、涂层喷洒设备等。工具可为可远程地控制的。在另一个实施例中，所述轨道可操作来接纳工具，来在由第一叶片壳和第二叶片壳形成的风力涡轮机叶片上执行结合内操作或结合后操作。
[0146]在另一个实施例中，至少一个托架可围绕所述托架的中心纵轴线旋转。
[0147]通过提供可旋转托架，至容纳的叶片壳的不同区段的通路可通过旋转托架和容纳的壳来改善。
[0148]另外地或备选地，所述模制后站包括第一托架，以接纳第一固化的叶片壳，以及第二托架，以接纳第二固化的叶片壳，所述第一托架和所述第二托架可操作来闭合，以从所述第一壳和第二壳形成风力涡轮机叶片，其中，所述第一托架和所述第二托架可在围绕所述闭合的第一托架和第二托架的中心纵向轴线闭合时旋转。
[0149]单个托架可围绕其自身的纵向轴线旋转。另外地或备选地，整个模制后站和/或第一托架和第二托架可在托架闭合时围绕纵向轴线旋转，以允许从第一叶片壳和第二叶片壳形成的风力涡轮机叶片在壳在闭合的托架中结合在一起时旋转。
[0150]还提供了用于制造从结合在一起的一对固化的叶片壳形成的风力涡轮机叶片的制造系统，该系统包括:
第一逆风叶片模具，以产生第一逆风固化的叶片壳的至少一部分；
第二顺风叶片模具，以产生第二顺风固化的叶片壳的至少一部分；
模制后站，以接纳来自所述第一叶片模具和所述第二叶片模具的所述第一固化的叶片壳的至少一部分和所述第二固化的叶片壳的至少一部分，其中，模制后操作可在所述模制后站处在所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳上执行；以及
闭合机构，其可操作来使第一固化的叶片壳和第二固化的叶片壳闭合，以形成风力涡轮机叶片。
[0151]此类制造系统的使用提供了风力涡轮机叶片的相对快且有效率的制造，允许了最大的有效叶片模具使用。闭合机构可操作来将所述第一叶片壳和所述第二叶片壳结合在一起，以形成具有逆风区段和顺风区段的风力涡轮机叶片。在一个实施例中，所述模制后站在所述第一叶片模具和所述第二叶片模具的本地。备选地，所述模制后站远离所述第一叶片模具和所述第二叶片模具。
[0152]在本发明的优选方面中，整个叶片壳使用单个叶片模具来模制。在备选方面中，叶片壳可模制为独立区段，且各个区段在分离的叶片模具中制造来用于稍后的组装。
[0153]优选地，所述模制后站包括所述闭合机构。
[0154]优选地，所述模制后站包括可操作来接纳所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳的第一叶片托架和第二叶片托架。
[0155]优选地，该系统还包括可操作来使所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳从所述第一叶片模具和所述第二叶片模具脱模或除去的提升设备。备选地，所述提升设备科进一步操作来将所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳转移到所述模制后站。
[0156]优选地，所述第一叶片模具和所述第二叶片模具在纤维复合材料的层叠处理中使用，以产生所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳。优选地，所述制造系统还包括注入机构，其可操作来将树脂注入所述纤维复合材料，以固化所述纤维复合材料来形成所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳。
[0157]优选地，所述模制后站包括多个支承模块，以接纳所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳的独立区段，用于组装来形成所述第一固化的叶片壳和所述第二固化的叶片壳。所述支承模块可包括用于独立的叶片壳的分离的根部区段、末梢区段和/或空气动力区段的独立的支承件。
[0158]优选地，所述模制后站包括如以上所描述的模制后站。
[0159]还提供了使用以上所描述的系统和方法来制造的风力涡轮机叶片。

【专利附图】

【附图说明】
[0160]现在仅通过举例的方式参考附图来描述本发明的实施例，在附图中:
图1示出了风力涡轮机；
图2示出了风力涡轮机叶片的示意性视图；
图3示出了图2的叶片的翼型轮廓的示意性视图；
图4图示了用于根据本发明的风力涡轮机叶片的制造过程的实施例；
图5为用于在根据本发明的风力涡轮机叶片的制造中使用的模制后站的实施例的顶部平面视图；
图6为图5的模制后站的透视图；
图7 (a)为在打开状态中时图5的|吴制后站的侧部视图；
图7(b)为在闭合状态中时的图5的模制后站的侧部视图；
图8(a)为在打开状态中时的图5的|吴制后站的端视图；
图8(b)为在闭合状态中时的图5的模制后站的端视图；
图9为图5的模制后站的根部端的放大透视图；
图10(a)为图5的模制后站的侧部支承元件的前透视图；
图10(b)为图5的模制后站的侧部支承元件的后透视图；
图11(a)为当真空夹具构件收缩时的图10的侧部支承元件的放大透视图；
图11(b)为在真空夹具构件前移时的图10的侧部支承元件的放大透视图；
图12为在支承一对固化的叶片壳时的图5的打开的模制后站的透视图；
图13为图12的模制后站在闭合时的透视图；
图14为图12的模制后站的根部端的放大透视图；
图15(a)为图5的模制后站的第一托架的托架本体的透视图；
图15(b)为在拆卸成分离的模块区段时的图15(a)中的托架本体的透视图；以及图16为根据本发明的制造过程的概观图(overview)。

【具体实施方式】
[0161]图1图示了根据所谓的“丹麦概念”的常规现代逆风风力涡轮机，其带有塔架4、机舱6和带有大致水平的转子轴的转子。转子包括轮毂8和从轮毂8径向地延伸的三个叶片10，各个均具有最接近轮毂的叶片根部16和最远离轮毂8的叶片末梢14。转子具有标示为R的半径。尽管在此处展示了三叶片逆风风力涡轮机设计，但将理解的是，本发明可同等地应用于其它风力涡轮机设计的叶片，例如，双叶片的、顺风等。
[0162]图2示出了根据本发明的实施例的风力涡轮机叶片10的第一实施例的示意性视图。风力涡轮机叶片10具有常规风力涡轮机叶片的形状，并且包括最接近轮毂的根部区域30、最远离轮毂的成轮廓区域或翼型区域34以及在根部区域30与翼型区域34之间的过渡区域32。叶片10包括当叶片安装在轮毂上时面对叶片10的旋转方向的前缘18以及面对前缘18的相对方向的后缘20。
[0163]翼型区域34 (也称为成轮廓区域)具有关于产生升力的理想的或几乎理想的叶片形状，而由于结构考虑，根部区域30具有大致圆形或椭圆形的横截面，这例如使得将叶片10更容易且更安全地安装在轮毂上。根部区域30的直径(或翼弦)典型地沿着整个根部区域30为恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状40逐渐地变至翼型区域34的翼型轮廓50的过渡轮廓42。过渡区域32的翼弦长度典型地随离轮毂的距离r增大而大致线性地增大。
[0164]过渡区域34具有翼型轮廓50，带有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的翼弦。翼弦的宽度随离轮毂的距离r增大而减小。
[0165]应当注意的是，叶片的不同区段的翼弦一般地并非位于共同的平面上，因为叶片可扭曲和/或弯曲(即，预弯曲)，从而为翼弦平面提供了对应的扭曲和/或弯曲的路线，这最常见为为了补偿取决于离轮毂的半径的叶片的局部速度的情况。
[0166]图3示出了以各种参数描绘的风力涡轮机的典型叶片的翼型轮廓50的示意性视图，这些参数典型地用于限定翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧部52和吸力侧部54，在使用期间一即，在转子旋转期间一它们一般分别面朝上风(或逆风)侧部和下风(或顺风)侧部。翼型50具有翼弦60，翼弦60带有在叶片的前缘56与后缘58之间延伸的翼弦长度C。翼型50具有厚度t，其限定为压力侧部52与吸力侧部54之间的距离。翼型的厚度t沿着翼弦60变化。距对称轮廓的偏离由弧线62给出，弧线62为穿过翼型轮廓50的中线。中线可通过画出从前缘56到后缘58的内切圆来找到。中线跟随这些内切圆的中心，并且距翼弦60的偏离或距离称为弧高(camber) f。对称还可通过使用被称为上弧高和下弧高的参数来限定，它们分别限定为距翼弦60和吸力侧部54和压力侧部52的距离。
[0167]翼型轮廓常具有以下参数的特征:翼弦长度C、最大弧高f、最大弧高f的位置df、最大翼型厚度t (其为沿着中间弧高线62的内切圆的最大直径)、最大厚度t的位置dt以及鼻部半径(未示出)。这些参数典型地限定为与翼弦长度c的比。
[0168]风力涡轮机叶片还可包括预弯曲叶片，其中叶片的本体设计成具有弯曲部或曲线，优选在叶片的压力侧部方向上。预弯曲叶片设计成在风力涡轮机操作期间弯曲(flex)，使得叶片在风力涡轮机处的最佳风速的效应下变直。此类预弯曲叶片将在风力涡轮机操作期间提供改善的性能，导致了众多的优点，例如塔架间隙、扫掠面积、叶片重量等。
[0169]构建风力涡轮机叶片10的一种方式包括将叶片10形成为两个分离的壳件一大致形成叶片10的压力侧部或逆风侧部52的第一件，以及大致形成叶片10的吸力侧部或顺风侧部54的第二件。此类壳件一般在符合各自侧部的空气动力形状的分离的打开的叶片模具中形成，并且随后通过使叶片模具闭合而接合在一起以形成风力涡轮机叶片10。
[0170]将理解的是，本发明可应用于直叶片或预弯曲叶片的制造和/或处理。
[0171]图4中图示了用于根据本发明的包括托架的风力涡轮机叶片的制造系统的实施例。制造系统包括叶片模制站(以70标识)和模制后站(以90标识)。叶片模制站70包括一组第一叶片壳模具72和第二叶片壳模具74。叶片模具包括各自的第一内表面76和第二内表面78，它们布置来生产第一成形叶片壳和第二成形叶片壳，它们具有大致对应于风力涡轮机叶片的相应的逆风(或压力侧部)和顺风(或吸力侧部)的空气动力轮廓。
[0172]在风力涡轮机叶片制造期间，层叠操作在叶片模具站70处执行，其中多层优选地基于纤维的复合材料施加到叶片模具72、74的内表面76、78上。纤维层施加成符合模具形状，并且可取决于待制造的风力涡轮机叶片的结构需求来以各种厚度或密度来排列。
[0173]在图4中所示的实施例中，叶片模制站70设有自动纤维层叠设备80，其允许基于纤维的材料的层在叶片模具72、74中的机器控制的层叠。自动纤维层叠装置包括悬置在设于叶片模具72、74上方的可移动构台(gantry)上的至少一个纤维施加器装置，至少一个纤维施加器设备可操作来沿着叶片模具72、74的长度移动来将纤维层(例如，纤维带)施加到叶片模具72、74的内表面76、78上。
[0174]然而，将理解的是，本发明的制造系统可使用任何适合的层叠机构(例如，手工层叠)来实施。此外，作为基于纤维的材料的层的备选方案或除基于纤维的材料的层之外，层叠操作可包括使用叶片模具内的拉挤(pultrude)元件或复合材料的预胎(pre-preg)。
[0175]一旦足够的基于纤维的材料的层已施加到模具72、74的表面上，则随后执行固化操作来将纤维层固化到相对变硬的状态。在一个实施例中，这可包括将盖或真空袋施加在纤维层上来形成容器，并且随后将真空压力施加到由真空袋和叶片模具72、74的表面限定的容器的内部。
[0176]固化树脂随后注入或喷射入容器的内部，树脂通过真空压力的作用来分散遍布纤维层。随后允许树脂固化，并且因此变硬，并且将基于纤维的材料的层接合到叶片壳(未示出)中，具有对应于叶片模具72、74的表面的形状的结构轮廓。
[0177]用语“固化的叶片壳”在本文中使用来涉及已经大致通过固化操作而固化的叶片壳，优选地，涉及叶片壳可被处理而不会经历显著的壳结构的变形的水平。执行的固化操作的持续时间将取决于在叶片壳的制造中使用的固化树脂的类型，但使用标准树脂可为2到3小时的等级。然而，将理解的是，在指明的固化操作之后，叶片壳自身可继续经历若干小时的在叶片壳的本体内的固化过程。
[0178]因此，一旦叶片壳大致固化，则相关联的盖或真空袋可除去，并且固化的叶片壳可从叶片模具72、74脱模。为了使叶片壳脱模，可将设在叶片模具72、74上方的任何制造装置(例如，自动纤维施加器设备80)除去，并且提升装置(未示出)可定位在包含在叶片模具72、74中的叶片壳上方。提升装置可操作来将固化的叶片壳起提升到叶片模具72、74之夕卜，并且将固化的叶片壳转移至模制后站90，在模制后站90处可执行附加的模制后操作。
[0179]将理解的是，转移操作可使用用于转移风力涡轮机叶片壳的任何适合的提升装置来执行，例如，真空提升设备、吊车、手动提升操作等。
[0180]可在叶片壳上的模制后站90处执行的模制后操作的示例可包括但不限于:叶片壳修理操作，其涉及修理在固化的叶片壳中的任何细微缺陷；叶片壳切割或打磨操作，其中固化的叶片壳的表面的一部分可被切除或打磨来展示出相对光滑的轮廓；叶片根部凸缘联接操作，其中设在第一叶片壳和第二叶片壳上的一对叶片根部凸缘联接在一起来形成单个一体的叶片根部凸缘；胶接操作，其中粘合剂施加到叶片壳的表面上来使部件或叶片壳结合到一起；涂布操作，其中叶片壳的外表面涂布有涂层，例如，凝胶涂层或适合的抗蚀材料；层压部安装操作，其中风力涡轮机叶片内部的主层压部或其它元件可固定到叶片壳中的一个的内表面上来用于定位在风力涡轮机叶片的内部中；重复层压操作；内部叶片部件的安装，例如，负载或偏转监测传感器、壁垒保护系统等；叶片壳几何形状的测量；例如在炉中的二次固化操作；或任何其它适合的制造或组装操作。
[0181]由于在模制后站90处执行这些模制后操作，故叶片模具72、74现在避免了与以上的模制后操作相关联的生产时间，模制后操作传统地将叶片壳固持在叶片模具72、74中来执行。因此，使用模制后站90来接纳来自叶片模制站的叶片壳允许叶片模具72、74在一旦叶片壳的固化和转移已完成时就释放来用于随后的层叠操作，并且提供为减少了由单个风力涡轮机叶片的部件占用叶片模具72、74的时间。这起作用来提高单组叶片模具72、74的生产力，并且在制造过程中提供了更大的灵活性。
[0182]在图4的实施例中，模制后站包括开放肋条托架结构，以接纳来自叶片模制站的固化的叶片壳且在模制后操作期间支承所述固化的叶片壳。参见图5至图8，提供了根据本发明的模制后站100的备选实施例的更详细的视图。
[0183]图5至图8的模制后站100包括第一叶片壳托架102和第二叶片壳托架104，它们排列来在固化的叶片壳从叶片模具72、74脱模之后接纳固化的叶片壳。托架102、104包括具有相应的末梢端102a、102b和根部端102b、104b的大致开放框架的结构或托架本体105，开放框架的结构105具有设在其上来支承固化的叶片壳的外表面的多个支承构件106。
[0184]第一叶片托架102排列来接纳对应于逆风侧部或压力侧部叶片壳的第一固化的叶片壳，并且第二叶片托架104排列来接纳对应于顺风侧部或吸力侧部叶片壳的第二固化的叶片壳，其中支承构件106构造为展示出适合于叶片壳的特征尺寸(例如，叶片长度，逆风表面和顺风表面上的叶片弧高、不同叶片区段之间的空气动力轮廓中的过渡区域等)的支承装置。尽管托架102、104图示为单个模制后站100的两个部分，但将理解的是，托架102、104可提供为使用于支承和装卸的分离实体，或独立叶片区段或为整个风力涡轮机叶片。
[0185]第一托架102和第二托架104以并行纵向关系排列，第一托架102经由多个铰接机构108来联接到第二托架104上。参考图7和图8，第一托架102排列来相对于第二托架104铰接，如由图8(b)中所示的箭头X标识，使得第一托架102定位在第二托架104上方，以形成如图7(b)和图8(b)中所见的闭合的模制后站100。模制后站100还可操作来使第一托架102在闭合位置时相对于第二托架104平移地移动，以便修正第一托架102与第二托架104之间的对齐，如由图8(b)中的箭头A和B标识。第一托架102可沿着水平轴线和/或垂直轴线相对于第二托架104移动。
[0186]参考图5，模制后站100的平面布局关于铰接轴线Y大致对称，铰接轴线Y延伸穿过多个铰接机构108。第一托架102和第二托架104在对应于待接纳在托架102、104内的叶片壳的前缘的托架本体105的相对侧部107处连接到铰接机构108上。因此，通过使第一托架102相对于第二托架104铰接，对应于待接纳在托架102、104内的叶片壳的后缘的托架本体105的侧部109被带入紧密对齐。
[0187]参考图9中所示的模制后站100的根部端的放大视图，第一托架102和第二托架104各包括位于各个托架102、104的开放框架的托架本体105的相应的相对的前缘侧部107和后缘侧部109处的相对的侧部支承元件106的阵列。托架102、104分别还包括在托架本体105上，在托架本体的105前缘侧部107与后缘侧部109之间的支承垫110阵列。支承垫110提供了主支承表面，其可操作来承载待接纳在托架102、104中的叶片壳的重量的相当大的部分。
[0188]侧部支承元件106的阵列和支承垫110的阵列在纵向方向上沿着托架本体105的长度延伸，大致对应于待接纳在托架102、104中的叶片壳的长度。
[0189]图10中更详细地图示了独立的侧部支承元件106的实施例。侧部支承元件106各自包含支承主体112，支承主体112设在用于附接到托架本体105上的一对支承腿部114上。如以上所述，侧部支承元件106可相对于托架本体105移动，优选地可从模制后站托架102,104除去，以提供至接纳在托架102、104内的叶片壳的表面的容易的通路。例如，图9中标识的侧部支承元件106可从托架本体105除去，以提供至由标识的元件支承的叶片壳的前缘和后缘的部分的通路。
[0190]进一步参考图11的放大视图，支承件106包括具有面对壳的表面116的支承件主体112，面对壳的表面116定形成大致符合待接纳在模制后站100中的叶片壳的外表面，使得支承元件106的面对壳的表面116在接纳在模制后站100中时设在叶片壳的外表面附近。
[0191]多个孔118限定在主体112的面对壳的表面116中，其中一系列真空夹具构件120接纳在所述多个孔118中。如图10(b)中标识那样，真空夹具构件120包括大致圆形的主体，并且可相对于支承元件106的主体112线性地转移，真空夹具构件120联接到主体112与面对壳的表面116的相对侧部上的线性促动器122上。
[0192]真空夹具构件120可从如图11 (a)中标识的第一凹入位置促动到如图11 (b)中标识的第二前进位置，在第一凹入位置中，真空夹具120定位在支承元件本体112的孔118内并且并非大致突起超过主体112的面对壳的表面116，在第二前进位置中，支承夹具120突起骄傲主体112的面对壳的表面116。真空夹具构件120可操作来将真空夹持压力施加到接纳在模制后站100内的叶片壳的外表面上，以将叶片壳固着在模制后站100的托架102、104 内。
[0193]将理解的是，侧部支承元件106可具有任何适合的构造，例如，侧部支承元件106可不包括图10和图11的实施例的真空夹持构件120，即，侧部支承构件106可操作来简单地支承接纳在托架102、104中的叶片壳。
[0194]将理解的是，独立的侧部支承元件106可通过使支承主体112从一对支承腿部114分开来除去，以提供至接纳的叶片壳的表面的通路。另外地或备选地，包括一对支承腿部114的整个侧部支承元件106可从托架本体105除去来提供所述通路。
[0195]另外地或备选地，将理解的是，侧部支承元件106可为高度可调整的，例如，通过支承腿部114的高度的变化，其中至支承表面的通路可通过调整论述中的所述侧部支承元件106的高度来提供。另外地或备选地，还将理解的是，所述支承主体112可为可枢转地联接到所述支承腿部114上，使得支承主体112可相对于所述支承腿部114枢转或铰接，并且因此相对于接纳的叶片壳的相邻表面枢转或铰接，以提供至所述表面的通路。
[0196]在使用根据本发明的制造系统期间，当模制后站100空闲(即，未包含叶片壳)时，真空夹具构件120最初设在第一凹入位置中，使得真空夹具构件120免受由支承元件106的主体112带来的任何损坏。
[0197]在本发明的另一个优选方面中，侧部支承元件106的真空夹具构件120可操作来相对于托架本体105移动，同时真空压力施加到接纳在托架102、104内的叶片壳的表面上。这允许在真空夹具构件120可操作来推和/或拉它们所夹持到的叶片壳的表面时对叶片壳的外表面的形状进行细微调整，以使叶片壳变形成期望的轮廓或外形。
[0198]返回到图9，模制后站100的支承垫110可操作成排列来跟随待接纳在托架102、104内的叶片壳的空气动力轮廓。
[0199]在优选实施例中，对于风力涡轮机叶片的具体构造，支承垫110排列在基于风力涡轮机叶片壳的轮廓的托架本体105上，以跟随标称线(nominal line)，标称线对应于匹配了从叶片壳的外表面到由所述壳形成的风力涡轮机叶片的翼弦60的最大距离的点的在叶片壳的外表面上的位置。此标称线将对应于接纳在托架102、104内的叶片区段的最深区段。此布置由此提供了用于托架102、104中的支承垫110的最有效的位置，排列来在接纳在托架102、104中时沿着叶片壳的长度支承叶片壳的表面的最低点。
[0200]另外地或备选地，在另一个优选实施例中，支承垫110排列在托架本体105上，基于待接纳在托架中的叶片壳的设计，沿着对应于待设在风力涡轮机叶片中的抗剪腹板或多个抗剪腹板的外廓的假想线。此假想线对应于具有最大增强和结构负载能力的完成的叶片的区段，并且因此最适于吸收在模制后站的点负载支承中涉及的力，其中叶片壳可有效地支承在多个独立真空夹具支承件上。
[0201]支承垫110优选地可在托架本体105上在相应的托架102、104的前缘侧部107与后缘侧部109之间移动。例如，支承垫110可设在可锁定穿梭元件(未示出)上，可锁定穿梭元件承载了至少一个框架条，框架条延伸穿过托架本体105的前缘侧部107与后缘侧部109之间的托架本体105。此外，支承垫110可为可枢转地安装到相应的托架本体105上，允许支承垫I1的定向根据需要来调整。
[0202]在另一个方面中，支承垫110可设在高度可调整的臂(未示出)上，使得支承垫110相对于相邻托架本体105表面的高度可变化。因此，支承垫110的位置、定向和/或高度可基于待接纳在托架102、104内的叶片壳的空气动力轮廓来调整。将理解的是，支承垫110可包括单个支承单元，并且/或支承垫可包括类似于在图10和11中描述的用于侧部支承元件106的真空夹持机构，并且可为可进一步操作成相对于托架本体可平移地调整。
[0203]将理解的是，在托架的真空夹具中施加的真空压力可调整和调节，以将叶片壳固持在托架内。
[0204]在此适合的压力控制方法的示例中，主要支承垫110的真空夹具可循环经过不同的压力水平，以允许将叶片壳‘安置’入托架中。将主要支承垫110取作从托架的根部端延伸至托架的末梢端的真空夹具的独立组阵列，在叶片壳最初下降入托架中时，带有附连到托架框架上的可选的叶片根部凸缘来使叶片壳与托架的本体对齐，真空压力施加在托架的根部端附近的第一组真空夹具上，将叶片壳的表面朝所述第一组夹具拉拽。接下来，真空压力施加在相邻的第二组夹具中，将叶片壳朝所述第二组拉拽。当真空压力在所述第二组夹具中施加时，真空压力在之前的第一组中释放，以允许叶片壳表面朝第二组的夹具安置。一旦安置，则在真空压力在第二组中释放以允许叶片进一步安置在托架中之前，真空压力可施加到相邻的第三组真空夹具上。
[0205]此时，另一真空压力在相邻的第三组夹具中施加，且第二组中的真空随后释放以使叶片壳表面能够安置在第三组夹具处。该真空压力沿着托架的长度的循环施加和释放允许叶片壳牢固地且相对精细地固持在托架中。
[0206]将理解的是，当该循环沿着托架的长度在托架的根部端与末梢端之间继续时，真空可再施加在之前的真空夹具组中。
[0207]参考图12至图14，模制后站100示出为在具有分别接纳在所述第一托架102和第二托架104内的第一叶片壳122和第二叶片壳144时。
[0208]当叶片壳122、124从叶片模制站70转移到模制后站100的托架102、104时，叶片壳122、124的外表面可最初倚靠在沿着托架本体105的纵向方向延伸的支承垫110上。叶片壳122、124还可靠着选定的侧部支承元件106倚靠。
[0209]优选地，当固化的叶片壳122、124在叶片模制站70中形成时，叶片根部凸缘126设在固化的叶片壳122、124的根部端处。叶片根据凸缘126包括设在叶片壳122、124的端部周围的大致半圆形的金属凸缘，并且用作用于完成的风力涡轮机叶片的安装点。凸缘126包括设在凸缘126的圆周周围的多个螺栓口。
[0210]在该优选实施例中，托架102、104包括设在托架102、104的相应的根部端102b、104b处的至少一个叶片根部凸缘联接元件111。因此，参考图14，当固化的叶片壳122、124转移至适合的托架102、104时，叶片根部凸缘联接元件111固着到叶片壳122、124的叶片根部凸缘126上，以为托架102、104中的叶片壳122、124提供锚定点。
[0211]在其中外叶片壳122、124设计为负载承载结构的风力涡轮机叶片的情况下，当叶片的根部设计成在正常操作期间支承整个叶片的重量时，至少在将叶片壳122、124转移到模制后托架102、104的初始动作期间，叶片根部凸缘126为叶片壳122、124提供了有效的锚定和支承点。此外，由于将叶片根部凸缘126联接到托架102、104的叶片根部凸缘联接元件111上展示了用于叶片壳122、124的基本结构部件的限定位置，故叶片壳122、124的其余的表面和边缘的位置可相对容易地预测，例如，末梢端102a、102b的位置以及沿着壳的长度的前缘和后缘的位置。
[0212]因此，将叶片根部凸缘126安装到托架102、104上允许叶片壳122、124的表面和模制后的托架的支承部件(即，侧部支承元件106和支承垫110)相对容易地对齐，用于固化的叶片壳122、124的表面由托架102、104的有效支承。
[0213]将理解的是，叶片根部凸缘联接元件111可包括排列来与固化的叶片壳122、124的叶片根部凸缘16联接的夹具。另外地或备选地，叶片根部凸缘联接元件111可包括螺栓环，该螺栓环对应于限定在叶片壳122、124的叶片根部凸缘126上的螺栓环，以允许叶片根部凸缘126螺栓连接(bolting)到托架102、104上。
[0214]在优选方面中，侧部支承元件106的主体116和/或支承垫110由缓冲材料形成，缓冲材料可操作来在靠着所述外表面上承载时防止对接纳在托架102、104中的叶片壳122、124的外表面的损坏。
[0215]一旦固化的叶片壳122、124经由叶片根部凸缘126联接来固着在托架102、104内，则侧部支承元件106的真空夹持构件120和/或支承垫110被促动至靠着叶片壳122、124的外表面上承载的所述第二前进位置，并且真空靠着固化的叶片壳122、124的表面上施加来将壳完全固着在托架102、104中的位置中。
[0216]将理解的是，可应用其它固着机构来将叶片壳122、124固着在托架102、104内，例如，机械夹具(未示出)可从在托架中的壳122、124的边缘周围从托架102、104施加，以提供进一步的固着效应。
[0217]在这点处，如以上所述，以提供给叶片壳122、124的内表面(128，图14)的直接通路以及经由适当地除去或调整相邻侧部支承元件106和/或支承垫110来提供至叶片壳122、124的外表面的多部分的通路，适合的模制后操作可在叶片壳122、124上执行，。
[0218]可在叶片壳122、124上的模制后站100处执行的模制后操作的示例可包括但不限于:叶片壳修理操作，其涉及修理固化的叶片壳中的任何细微缺陷；叶片壳切割或打磨操作，其中固化的叶片壳的表面的一部分可切除或打磨来展示出相对光滑的轮廓；胶接操作，其中粘合剂施加到叶片壳的表面上来将部件或叶片壳结合在一起；涂布操作，其中叶片壳的外表面涂布有涂层，例如，凝胶涂层或适合的抗蚀材料；层压部安装操作，其中风力涡轮机叶片内部的主层压部或其它元件可固定到叶片壳中的一个的内表面上来用于定位在风力涡轮机叶片的内部中；重复层压操作；内部叶片部件的安装，例如负载或偏转监测传感器、避雷保护系统等；叶片壳几何形状的测量；例如在炉中的二次固化操作；或任何其它适合的制造或组装操作。
[0219]在本发明的优选实施例中，模制后站100还包括沿着第一托架102和第二托架104中的至少一个的托架本体105的前缘侧部107或后缘侧部109中的至少一个提供的轨道或其它适合的滑架(carriage)机构(未示出)，其中轨道可操作来支承用于在接纳在所述托架102、104中的固化的叶片壳122、124上执行模制后操作的自动工具。此工具的示例包括但不限于自动打磨工具，用于打磨固化的叶片壳122、124的表面，或自动涂布工具，用于将涂层施加到固化的叶片壳122、124的表面上。另外地或备选地，模制后站的托架可包括排列来接纳根部打磨工具的在托架的根部端处的安装元件，用于适当地打磨叶片壳的根部端或完成的风力涡轮机叶片的根部端。
[0220]一旦完成适合的模制后操作，则粘合剂施加到固化的叶片壳122、124中的至少一个的前缘和后缘上。第一托架102随后使用铰接机构108来相对于第二托架104铰接，即，模制后站如图8(b)中所示闭合，使得容纳的第一叶片壳122定位成与容纳在第二托架104中的第二叶片壳124大致对齐，如图13中所示。在这点处，第一托架102和容纳的叶片壳122可如图8 (b)中所描述平移地移动，以对齐固化的叶片壳122、124的边缘，并且修正在铰接闭合操作之后的壳之间的任何可能的过咬合或欠咬合。
[0221]随后可执行第一托架的最终平移移动，以使第一叶片壳122和第二叶片壳124闭合在一起来形成完整的风力涡轮机叶片。托架102、104和容纳的壳122、124保持在图13的闭合布置中，直到粘合剂已凝固来将第一壳122结合到第二壳124上。在粘合剂的结合时间期间，侧部支承元件106可操作来靠着容纳的叶片壳122、124的侧部施加压力，以确保在壳122、124的前缘和后缘处保持正确的粘合剂结合压力，以提供壳122、124之间强且有效的结合。
[0222]此外，在结合时间期间，侧部支承元件和/或支承垫可除去或调整来提供至叶片壳122、124的外表面的区段的通路，以允许在固化壳结合在一起时在叶片壳122、124上进行附加的模制后操作。
[0223]提供模制后站允许了用于风力涡轮机叶片的制造系统的优化，因为相对昂贵的叶片模具70的占用时间通过一旦叶片的模制已完成就将固化的叶片壳转移至模制后站90、100来最小化。此外，甚至在结合操作期间，模制后站90、100的柔性开放框架结构允许众多制造操作在固化的叶片壳上相对容易地执行。
[0224]参考图15，图示了用于模制后站100的开放框架托架本体105，减去了侧部支承元件106、支承垫110和转动机构。如可在图15(a)中所见，托架本体105包括开放框架结构，其具有大致与待由托架接纳的固化的叶片壳的长度相对应的长度。托架本体105具有轮廓，其取决于待接纳在托架中的固化的叶片壳的轮廓而在高度和/或宽度上变化。图15(a)中所示的托架本体105在沿着本体105的长度的本体105的中间区段中具有更大的高度，因此图15(a)中所示的托架本体105适用于接纳预弯曲的叶片壳，具体而言，预弯曲的风力涡轮机叶片的压力侧部壳。将理解的是，托架本体105的尺寸和轮廓可根据需要而变化，来为待由托架支承的具体叶片壳提供适当的支承。
[0225]参考图15(a)，托架本体105可由组装在一起来形成托架本体105的多个模块区段130构成，优选地，多个模块钢支撑架(trestle)。模块区段130可在尺寸上变化，例如，在区段宽度和/或高度上，并且是可互换的，使得托架本体105的结构可取决于待由托架支承的叶片壳的特性而变化，例如，叶片长度、翼弦宽度、弧高等。
[0226]此类模块构造的使用允许了整个制造系统的更大的灵活性，因为托架可容易地构造成适合于不同叶片设计，且独立托架和模块区段再使用来用于不同的制造过程。
[0227]尽管在本发明的以上实施例中，整个叶片壳使用单个叶片模具来模制，但在另一个备选实施例中，叶片壳122、124可在分离的叶片模具中制造为独立的叶片壳区段，独立的叶片壳区段提供用于随后组装成完整的叶片壳或风力涡轮机叶片。
[0228]例如，叶片壳可形成为分离的叶片根部区段、叶片末梢区段、中间空气动力区段等，且各个区段在设计来形成叶片壳的具体区段的分离的叶片模具中制造。独立的区段随后可从不同的叶片模具转移至如以上所述的模制后站，其中不同的区段的组装可执行来形成完整的叶片壳，且随后使完整的叶片壳闭合并结合来形成风力润轮机叶片。
[0229]备选地，第一叶片壳和第二叶片壳的独立的叶片区段可在组装成完整的风力涡轮机叶片之前闭合且结合，即，逆风和顺风叶片根部区段可闭合以形成完整的叶片根部部分，逆风和顺风叶片空气动力区段可闭合以形成完整的叶片空气动力部分等，它们可随后组装来形成完整的叶片。
[0230]这可提供制造过程的进一步优化，因为独立的区段可根据不同的需求(例如，结构需求)来制造。在此系统中，本发明的模制后站提供了用于将独立区段联接在一起的灵活且使用的组装台。
[0231]尽管图4的实施例图示了其中模制后站局部地提供给叶片模具的制造系统，但将理解的是，可提供制造系统的备选布置。例如，叶片壳可使用如以上所述的叶片模具来在第一位置处制造。固化壳随后可脱模，并且运输至设在相对较远的位置处的模制后站，用于进一步的制造操作和最终的组装。此系统允许叶片壳部分的精确模制在集中化的位置处使用专用装置和集中的劳动力来进行，带有在分散的位置处执行的相对容易的模制后和组装任务，例如，在建设中的风场附近。该途径总体提供了更大的资源分配和更有效的制造过程，这与降低的运输成本组合，因为可容易地堆叠的壳可相比于完成的风力涡轮机叶片更好运输。
[0232]另外地或备选地，托架可为可移动的，并且可提供用于叶片壳和/或完整的风力涡轮机叶片的支承框架，用于在制造设施处和/或在安装地点处处理此类物件。
[0233]根据本发明的方面的制造过程的概观图在图16中提供。首先，纤维层叠在叶片模具中执行(步骤200)。此层叠操作可为自动的或机器控制的层叠，或手工层叠操作。将理解的是，附加的制造操作可在此阶段执行，例如，叶片模具可在纤维层叠之前以凝胶的初始层来涂布。
[0234]一旦层叠完成，则真空袋设在叶片模具中的纤维层上(步骤210)。一旦袋形成了围绕纤维层的密封，则开始树脂注入(步骤220)，并且树脂注入到模具中的纤维层中。允许树脂固化(步骤230)，以使模具中的纤维层接合并且形成固化的叶片壳。
[0235]如以上所描述，实际的叶片壳可在初始固化过程之后继续在叶片壳的本体内固化若干小时，但在本详细描述的上下文中所理解的是，固化的叶片壳指的是已经过该初始固化步骤的叶片壳，并且可处理而不经历可观的结构变形。
[0236]一旦固化，则真空袋从模具除去(步骤240)，并且固化的叶片壳可从叶片模具除去或脱模(步骤250)。该脱模步骤可使用任何适合的叶片壳提升装置来执行，例如，吊车或真空提升装置。
[0237]在制造过程中的此点处，当固化的叶片壳已从叶片模具除去时，叶片模具可再使用来形成第二固化的叶片壳。因此，过程在此时分叉开，并且循环回到初始纤维层叠步骤
(200)。由于叶片模具具有相对低的占用时间，故独立模具的生产率提高，导致整个制造过程的生产时间改善。此外，当叶片模具并未使用于模制后操作和/或转动操作时，故叶片模具可为更简单构造的，并且/或包括可固定到工厂地板上的结构，例如，具有混凝土基部，这提供了用于新制造过程的新模具的更容易且更廉价的制造和实施。
[0238]一旦固化的叶片壳已从叶片模具脱模，则壳根据本发明转移至模制后站(步骤260)。在这点处，叶片壳可固着到模制后站上，例如，通过将叶片壳的叶片根部凸缘联接到托架的根部端上来接纳叶片壳，将真空夹具靠着叶片壳的外表面施加等。
[0239]将理解的是，该过程还可包括初始转移步骤260之前的模制后站校准步骤(未示出)。该步骤可涉及校准模制后站的托架来接纳叶片壳，例如，通过各种托架支承件的适当调整来确保叶片壳牢固地接纳并支承在托架中。在一个途径中，用于叶片模具的研磨的原始的主塞可用于校准托架支承件，即，托架可定位在主塞的表面上，并且各种支承件调整成牢固地抵接主塞的表面，从而确保托架的支承件匹配论述中的叶片模具的对应的支承轮廓。
[0240]一旦壳接纳在模制后站的托架中，则如以上所描述的各种模制后操作可在固着的叶片壳(步骤270)上执行。这些操作可经由托架本体的开放框架结构在固化的叶片壳的任何表面上进行，并且通过适当除去和/或调整托架的支承元件和/或支承垫来进行。
[0241]此外，固化的叶片壳中的瑕疵可被修正，例如，通过将真空夹具倚靠叶片壳的表面固着且随后使真空夹具移动来相应地推和/或拉叶片壳表面到优选轮廓中，可对叶片壳的成轮廓的外形做出细微形状调整。
[0242]一旦已经完成各种模制后操作，则模制后站可闭合(步骤280)，使得第一固化的叶片壳可与第二固化的叶片壳结合来形成风力涡轮机叶片。
[0243]与两个叶片壳之间的粘合剂来有效地结合(步骤290)所需的时间相并行，各种结合内操作可在容纳的叶片壳上在模制后站处执行(步骤300)。此类操作可包括可在结合动作期间施加在壳上的任何制造操作，并且可包括如以上所描述的任何适合的模制后操作，例如，表面打磨、涂布等。如以步骤270，通过托架本体的开放框架结构，以及通过适当除去或调整托架的支承元件和/或支承垫，可提供至叶片壳的表面的通路。
[0244]相比于现有技术的系统，其中使用可转动的叶片模具的闭合操作将在粘合剂凝固来将壳结合在一起时防止至叶片壳的表面的任何通路，与结合(步骤290)并行地在叶片壳(步骤300)上执行操作的可能性提供了制造过程的生产力上的进一步提高，提供了工人、装置的更少的停歇时间等。
[0245]一旦固化的叶片壳已结合在一起来形成风力涡轮机叶片，则模制后站可打开且完整的叶片从模制后站除去(步骤310)，用于任何完成操作及随后从制造设施运输。将理解的是，任何完成操作均可在完整的叶片由模制后站支承时执行。
[0246]一旦完整的叶片从模制后站除去，则过程可循环回到步骤260，以在模制后站处接纳新的固化的叶片壳。
[0247]本发明的制造系统提供了独立制造部件的生产力和有效性上的改善，并且导致了叶片制造过程的更大的效率，减少了叶片模具的无效停机时间，并且提供了一种系统，其中不同的制造操作可并行地执行(这在传统上是串行执行的)的。
[0248]将理解的是，可考虑各种备选布置和制造过程的实施。例如，在一个备选方案中提供了一种制造系统，其中第一叶片模具执行转动操作以使第一容纳的固化的叶片壳脱模到倒置的叶片托架上(即，当支承在叶片托架上时，固化的叶片壳的外表面面向上)。在此情况下，模制后操作可在倒置的壳上执行。第二固化的叶片壳可如先前所描述的那样提升出第二叶片模具，带有安装在第二叶片壳的内表面上的腹板等。因此，提升装置可操作来将倒置的第一壳提升来将其定位就位在第二叶片壳的顶部上，用于结合。
[0249]该途径的一些优点包括脱模操作可对于两个叶片壳同时执行，且仅需要单个提升装置(即，第二壳使用提升装置脱模，而第一壳使用模具的铰接机构脱模)。此外，提升装置可在将倒置的第一壳定位在第二壳的顶部上时再使用，从而提高了提升装置的生产力。
[0250]在另一个备选方案中，叶片托架可提供为多个分离的、分立的独立支承部件，它们各自可操作来沿着叶片壳的长度支承特定点。该途径的优点包括分离的部件可在结合操作之后用作例如叶片推车，以用于结合的风力涡轮机叶片的容易的局部运输。此外，独立部件可提供用于模制后站的更容易的储存，因为独立部件可在未使用时储存在减小空间的位置中。
[0251]本发明不限于本文中描述的实施例，并且可修改或改型而不脱离本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于支承风力涡轮机叶片的至少一个区段的托架，所述托架包括在所述托架的第一端部与第二端部之间延伸的支承构件的至少一个阵列，其中，所述支承构件包括排列来接纳所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的表面的真空夹具。
2.根据权利要求1所述的托架，其中，所述托架包括托架本体，优选得为开放框架本体，其中，所述真空夹具能相对于所述托架本体平移地移动。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的托架，其中，所述支承构件的至少一个阵列排列在所述托架的所述第一端部与所述第二端部之间的线上，其中，所述线构造成在大致对应于待接纳在所述托架中的风力涡轮机叶片的区段中的抗剪腹板的位置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的托架，其中，所述托架包括支承构件的第一阵列和第二阵列，其中，所述第一阵列和所述第二阵列排列在所述托架的所述第一端部与所述第二端部之间的大致平行的线上，其中，所述大致平行的线排列来沿着对应于待接纳在所述托架中的风力涡轮机叶片的区段中的抗剪腹板的位置的假想线的任一侧延伸。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的托架，其中，所述托架排列来选择性地控制由所述至少一个阵列的所述真空夹具施加的压力。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的托架，其中，所述托架排列来接纳包括风力涡轮机叶片的逆风区段或顺风区段的一部分的风力涡轮机叶片的区段，并且其中，所述托架包括在所述托架的第一端部与第二端部之间延伸的次要支承构件的至少一个阵列，其中，所述次要支承构件的至少一个阵列排列来支承所述风力涡轮机叶片的区段的前缘或后缘。
7.根据权利要求6所述的托架，其中，所述次要支承构件包括排列来接纳所述风力涡轮机叶片的至少一个区段 的表面的真空夹具。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的托架，其中，所述次要支承构件的至少一个阵列从多个独立的支承模块形成，其中，所述多个独立支承模块能从所述次要支承构件的至少一个阵列选择性地除去。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的托架，其中，所述支承构件包括具有限定在其上的至少一个孔的支承表面，其中，至少一个真空夹具能移动地安装在所述至少一个孔内，所述至少一个真空夹具能从第一凹入位置线性地促动至第二突起位置，在第一凹入位置中，所述至少一个真空夹具保持在所述至少一个孔内，在第二突起位置中，所述至少一个真空夹具从所述孔突起，所述至少一个真空夹具傲立在所述支承表面上。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的托架，其中，所述托架还包括沿着所述托架的第一侧部的至少一部分提供的至少一个边缘轨道，其中，所述至少一个边缘轨道排列来接纳用于在接纳在所述托架中的风力涡轮机叶片区段的至少一部分上操作的叶片处理工具。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的托架，所述托架包括: 次要支承构件的第一阵列，其排列来支承所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的前缘； 次要支承构件的第二阵列，其排列来支承所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的后缘；以及 主要支承构件的至少一个阵列，其排列来支承在所述前缘与所述后缘之间的所述风力涡轮机叶片的至少一个区段的一部分。
12.—种模制后站，以从叶片模具接纳逆风风力涡轮机叶片壳和顺风风力涡轮机叶片壳，所述模制后站包括根据权利要求1至权利要求11中的任一项所述的第一托架和第二托架。
13.一种将风力涡轮机叶片区段接纳在根据权利要求1至权利要求11中的任一项所述的托架中的方法，所述托架具有包括在所述托架的第一端部与第二端部之间延伸的真空夹具的主要支承构件的阵列，所述方法包括以下步骤: 提供第一托架来接纳风力涡轮机叶片的区段； 将风力涡轮机叶片的区段定位在所述托架内，使 得多个真空夹具靠着所述风力涡轮机叶片的区段的表面承载；并且 将真空施加在所述多个真空夹具中，以将所述风力涡轮机叶片的区段保留在所述托架中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括控制在所述多个真空夹具中施加的真空，其包括: 将所述真空夹具的阵列划分成以编号顺序排列在所述第一端部与所述第二端部之间的多组真空夹具； 在所述托架的所述第一端部处开始，将真空施加到所述多组的第一组真空夹具上； 将真空施加到所述多组的所述第二组真空夹具上； 释放所述多组的所述多组的所述第一组真空夹具中的真空，以允许所述风力涡轮机叶片区段安置在所述多组的所述第二组真空夹具上；并且在所述第一组真空夹具中再施加真空， 其中，所述控制步骤还包括: 在所述阵列中，从所述第一端部到所述第二端部对相邻组的真空夹具顺序地重复施加、释放和再施加真空的以上步骤，以允许接纳在所述托架中的所述整个风力涡轮机叶片区段安置在真空夹具的整个阵列上。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括在所述托架中构造所述支承构件的轮廓的附加步骤，通过: 调整所述支承构件的至少一个阵列，以对应于用于设计用于形成待接纳在所述托架中的所述风力涡轮机叶片的区段的叶片模具的所述叶片模具主塞的轮廓。
【文档编号】B29L31/08GK104080592SQ201380007663
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2012年2月2日
【发明者】B.W.德瓦亚马勒菲特, R.杜伊加亚尔德詹森 申请人:Lm Wp 专利控股有限公司