[发明专利]修改风力涡轮转子叶片表面形状的方法及其中使用的工具

说明书

技术领域

本发明涉及修改风力涡轮转子叶片的表面形状的方法以及修改风力涡轮转子叶片的表面形状所使用的工具。

背景技术

通常对风力涡轮转子叶片的表面形状做出修改以便改变叶片的空气动力学特性。例如，US 7,914,259 B2描述了在风力涡轮转子叶片上使用涡流发生器。这样的涡流发生器能够被用于抵消流动分离和失速并且用于减少噪声。US 7,914,259 B2中描述的涡流发生器借助于例如螺钉、螺栓或铆钉的附接手段或通过焊接或胶粘被附接到风力涡轮转子叶片。可替代地，涡流发生器作为借助于例如螺钉、螺栓或铆钉的附接手段或通过焊接或胶粘被附接到叶片的部分线、条、线圈或带而被附接到风力涡轮叶片。作为另一可替代方案，US 7,914,259 B2中描述了涡流发生器可以一体形成于风力涡轮转子叶片。对于其他叶片表面形状修改元件，例如襟翼、扰流器等，相同的所述固定方法是公知的。

发明内容

相对于现有技术，本发明的目标是提供修改风力涡轮转子叶片的表面形状的有利方法。本发明的另一目标是提供在这种方法中使用的工具。

第一目标是通过如权利要求1所述的修改风力涡轮转子叶片的表面形状的方法来解决的。第二目标是通过如权利要求9所述的模具来解决的。从属权利要求限定了本发明的进一步改进。

在修改风力涡轮转子叶片的表面形状的本发明方法中，例如小翼、襟翼、涡流发生器、扰流器等的形状修改元件被铸造在风力涡轮转子叶片的表面上。在涡轮叶片表面上直接铸造空气动力学部件允许将形状修改元件无缝地或至少几乎无缝地附接到叶片表面，而否则这仅可能通过将元件一体成形于风力涡轮转子叶片来实现。具体地，使用借助于螺钉、螺栓、铆钉、借助于焊接或甚至借助于胶粘被附接到叶片的预制元件难以实现形状修改元件与风力涡轮转子叶片表面的无缝或几乎无缝连接。相比之下，由于液体树脂能够在其固化前填充模具和表面之间的微小空间这一事实，所以在表面上直接铸造会允许无缝或几乎无缝连接。

具体地，可以通过使用被设置在风力涡轮转子叶片的表面上的模具来铸造形状修改元件。这种模具包括内模具表面，根据从风力涡轮转子叶片的理想修改表面形状减去未修改表面形状的结果来限定该内模具表面的形状。这样构造模具表面允许优化内模具表面和叶片表面之间的结合处，这有助于实现铸造形状修改元件与转子叶片的未修改表面的无缝或几乎无缝附接。借助于这种模具，能够通过将液体树脂引入模具内且之后固化被引入树脂来铸造形状修改元件，其中该液体树脂相对于风力涡轮转子叶片表面材料呈现粘着特性。

当铸造形状修改元件时，插入件可以被定位在模具内以允许液体树脂围绕该插入件流动。在插入件保持在树脂内部的情况下固化树脂。具体地，插入件可以是刚性的且/或由泡沫制成。此外，预成型坯可以被用作插入件。例如，直接装配到叶片的襟翼的模具能够包含刚性塑料插入件，该插入件被封装在被注入到模具内的例如硅橡胶的柔性树脂内。最终铸件将由于插入件而是刚性的，不过为了安全考量而在外部上是柔软的。不过，内部不必要具有襟翼形状。还可以具有小翼、涡流发生器、扰流器等的形状。在小翼情况下，预成型坯可以由用玻璃纤维装填的泡沫芯来制成，其被置于叶片尖端上。之后，例如包括两个半模的模具可以限定叶片表面的新外部几何构造并且在铸造过程中提供与叶片的紧密密封。不过，仅通过使得模具的内表面具有适当形状，至少小的形状修改元件可以在不使用插入件的情况下被铸造。

在引入液体树脂之前，纤维材料，具体地例如玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维等的增强纤维，可以被置于模具内。

本发明方法允许广泛的材料特性和增强材料。此外，其允许向形状修改元件提供广泛的可能形状。所有这些元件之后均能够被附接到风力涡轮转子叶片的原始表面，以使得该方法适用于翻新现有风力涡轮转子叶片。

根据本发明的第二方面，提供适于被设置在其表面形状将要被修改的风力涡轮转子叶片表面上的模具。该模具包括内模具表面，根据从风力涡轮转子叶片的理想修改表面形状减去未修改表面形状的结果来限定该内模具表面的形状。该模具能够有利地用在如上所述的本发明方法中。

虽然在很多情况下单件式模具工作良好，不过如果模具包括至少两个半模也会是有用的。这种改进允许模具封罩围绕风力涡轮转子叶片充分延伸的空间。不过，即使被封罩空间围绕风力涡轮转子叶片的表面仅部分延伸，提供两个半模制成的模具也可以简化模具到风力涡轮转子叶片的表面的安装。

将结合附图从本发明的实施例的下述描述显而易见到本发明的进一步特征、特性和优点。

附图说明