[发明专利]用于制造风力涡轮机叶片的铣头及其形成方法

说明书

一种用于制造风力涡轮机叶片的铣头包括：细长基体，其具有近端、远端、外表面和限定内表面的内部孔；一个或更多个槽，其形成在限定一个或更多个齿的所述外表面上；以及磨料涂层，其在所述外表面的至少一部分上，其中，所述一个或更多个槽不具有所述粘合涂层。可在所述内表面上选择性施用磨料涂层，以在所述内表面上提供槽。另外，可提供穿过所述铣头以将所述铣头的外部和内部流体连接的端口孔。还描述了制作铣头的方法。

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机，并且更具体地，涉及用于制造风力涡轮机转子叶片的改进的铣头以及形成和回收改进的铣头的方法。

背景技术

风力涡轮机用于使用可再生资源产生电能，而不用燃烧化石燃料。通常，风力涡轮机将来自风的动能转换成电能。水平轴风力涡轮机包括：塔架；机舱，其位于塔架的顶点处；以及转子，其具有中心毂和多个叶片，叶片联接到毂并且从其向外延伸。转子被支撑在从机舱延伸的轴上，该轴要么直接要么间接地与被容纳在机舱内的发电机操作性地联接。因此，当风迫使叶片旋转时，发电机产生电能。

近年来，风力已成为一种更具吸引力的替代能源，并且风力涡轮机、风力发电场等的数量在陆地和海上都有显著增加。另外，风力涡轮机的尺寸也显著增加，现代风力涡轮机叶片的长度在50米至80米之间延伸，并且预计将来有进一步增加。随着叶片长度的持续增加，在风力涡轮机叶片与转子毂之间的接合处所承受的应力也增加。风力涡轮机转子叶片与转子毂之间的传统接头包括联接到风力涡轮机叶片的根端并从其延伸的双头螺栓，双头螺栓进而联接到与转子毂关联的变桨轴承。风力涡轮机叶片通常由一种或更多种由纤维材料织物和树脂形成的复合材料制成。这些材料通常没有提供用于供双头螺栓能直接插入其中的安全固定机构的结构完整性。例如，洞或孔可被开设到转子叶片的根端处的复合材料中，以提供双头螺栓在其上可实现连接的互补螺纹。然而，复合材料的剪切强度不足以经由双头螺栓在叶片和毂之间传递负荷，并且界面处的复合材料将容易发生劣化。

出于这个原因，通常已知在双头螺栓和风力涡轮机叶片根端处的复合材料之间的界面处利用带内螺纹的金属插入件。在这一点上，通常沿着风力涡轮机叶片的根端的圆周形成所开设的孔。然后，将金属插入件定位在所开设的孔内并且粘附性地结合在其中，以基本上将金属插入件嵌入转子叶片的复合材料内。然后，将双头螺栓与金属插入件螺纹接合。作用在转子叶片和转子毂之间的力通过双头螺栓起作用，因此经由金属插入件进行传递，金属插入件用于在具有较软的复合材料的界面区域上更均匀地分布力。金属插入件所提供的力分布特性进而提供了具有结构完整性的连接接头，该结构完整性足以在使用期间在转子毂和转子叶片之间提供牢固的连接。

沿着风力涡轮机叶片的根端的圆周形成的孔通常是通过使用铣削机的铣削过程形成的，并且一个或更多个铣头操作性地联接到用于在使用期间旋转铣头的铣削机。在形成孔时使用的最终铣头中的一个被称为精制铣头。传统的精制铣头具有中空构造，并且包括内表面和带槽的外表面，这两个表面都完全被磨粒涂层覆盖，磨粒涂层诸如为通过例如粘合剂冲洗过程施加的工业金刚石涂层。精制铣头的远端被配置为可去除地联接到带花键铣削尖端，并且铣头的近端被配置为联接到铣削机。在精制铣头进行操作期间，铣头的外部和内部上的磨粒涂层从形成风力涡轮机叶片的复合材料生成纤维和树脂颗粒的细粉。铣头的内部操作性地联接到真空系统，以沿着铣头的内部抽真空。以这种方式，空气和粉末(例如，细纤维和树脂碎片)经由槽沿着铣头的外部向下流动，经过花键尖端中的开口，沿着铣头的内部向上流动，与其近端相邻地从铣头流出。精制铣头不仅使孔适形于其最终形状，而且活化孔的表面，以便通过合适的粘合剂提供改进的与金属插入件的结合界面，该金属插入件被接纳并固定在孔中。