[发明专利]用于保持至少一个衬套的模块

说明书

技术领域

本发明关于用于保持至少一个衬套的模块，该模块包括两个侧表面，上表面和下表面以及至少一个端面，其中，上表面和下表面在其横截面中分别为不同宽度且为弧形，并且侧表面为相等高度，并且当通过其侧表面耦接到第二模块上时，该第二模块可选地也可以保持至少一个衬套，所述一个模块的可选的虚拟平面侧表面和在与该侧表面相交点处的其上表面的切线之间的夹角以及另一模块的可选的虚拟平面侧表面和在与该侧表面相交点处的其上表面的切线之间的夹角的和至少为180度，且/或多个模块可选地在保持衬套时形成至少一个圆环或整个圆环的截面，该模块进一步包括至少一条直线的凹槽，该直线的凹槽从一个端面沿着向模块的另一个端面的方向延伸，所述凹槽适于保持衬套。

背景技术

今天和将来的大型风力涡轮机叶片需要安全和可靠的“根部端”，以安全地组装到风力涡轮机的轮毂上。根部端需要坚固并且具有高度的均匀制造质量，以在涡轮机暴露于大风并因此在操作中和在停止时由于高风速（通常大于25m/sec）而经受高负载时确保负载安全和可靠地从叶片传递到轮毂。此外，当面对用于将来的甚至更大的涡轮机研发的大型风力涡轮机叶片时，高质量且坚固、重量轻、易于加工的解决方案将是有益的。

今天的风力涡轮机叶片取决于配备有不同根部概念的供应商，该根部概念或是已经公知的概念或是自己研发并且申请专利的概念，它们在涉及上、制造工艺上以及用于制造根部部分的材料上有所不同。一些非常重，并且为了生产而需要大量的材料消耗，而其他的相对于材料消耗进行了优化，导致根部部分的重量减轻。此外，一些概念相对于制造而言非常苛刻，这是因为要被处理的材料量、随后的加工操作以制造根部部分的数量以及手工劳动工作非常密集。

取决于涉及和制造工艺，根部部分的质量受到所使用的材料的负载传递的限制，并进一步受到制造工艺所产生的接口的质量以及负责在不同部件和材料之间传递负载的材料的限制。所使用的大部分材料组合是钢、粘结剂和/或叠层，即，浸渍和预浸材料。

通常，在根部部分中更严格的材料接口是例如用于粘接（粘结剂）和叠层的方案，在钢衬套和叶片/根部叠层之间粘接的粘结剂、或者直接与钢衬套接触的叠层接口、或者用于机械方案，区域压力(area pressure)和负载通过钻孔之后剩余的叶片根部结构传递，该孔用于横螺栓(transverse bolt)（钢制）和螺纹螺栓（钢制），用于组装到轮毂上。

要被粘接的所使用的材料的机械特性是粘接接口的限制因素，它进一步取决于粘结剂本身的强度、要被粘接的另一相邻材料的强度、要被粘接的面积和几何形状、粘接线厚度、要被转接的表面的清洁度以及粘结剂粘接到材料上的能力。

用于实现高质量接口的工艺基本上是针对粘接接口的质量和机械性能。此外，该工艺应该确保在整个制造过程中的加工质量，这需要根部部分的串行制造。大多数使用的概念是处理复杂工艺，由于它们的复杂性，会由于部件的不充分粘接而导致接口失败。为了避免这个，大部分粘接的接口用相对高的安全余量来计算，以提供加工公差。

通常，大部分这些工艺是在完成的大型子部件上执行的，在一些情况下，是在完全加工的叶片上进行的，在加工失败的情况下，如果需要废弃该部件/叶片，这就会导致高成本。另外，由于失败造成的废弃带来的不可接受的高成本，需要对部件/叶片进行严格的和昂贵的修理。很多因素对粘接接头质量具有影响。其中包括要被粘接的制备表面的质量、粘结剂的注入/施加量、衬套在要被粘接的孔/粘结剂中的正确定位、温度和湿度、当在大型子部件或整个叶片上执行时的固化循环控制、要被叠置的钢制衬套的粗糙度/光滑度和清洁度、面对钢制衬套的层的悬垂能力(drapability)或者在整个过程中固化被粘接的部件的不充分真空。

今天的工艺具有非常广泛的加工步骤，在一些情况下非常耗时、劳动力和工具严格。此外，一些工艺取决于部件尺寸，在操纵上困难，需要良好组织的基本设施以及正确的操纵设备。

此外，由于尺寸和用于风力叶片制造的低成本部件需求，克服这种部件的潜在的强化问题的压力固化在这个方面是不现实的。