本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作，并且具體地涉及用于在葉片模具中固化的織物鋪層的心軸。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片制作中，諸如玻璃或者碳織物的纖維層被放置在水平定向的抽吸側(cè)模具中。表示囊的內(nèi)部空隙幾何結(jié)構(gòu)的心軸被放置在該抽吸側(cè)鋪層上。然后該織物圍繞心軸的前邊緣和壓力側(cè)被包裹以在后邊緣與其自身匯合。這就制成了在后邊緣處具有一個(gè)接縫的封閉的C形鋪層。然后在鋪層上封閉壓力側(cè)模具罩。在鋪層步驟以及封閉模具之前或者之后，向織物注入基質(zhì)材料，諸如環(huán)氧或者熱固性聚合物。心軸可以是可充氣的或者實(shí)心的，或者其可以具有由諸如泡沫的可壓縮材料覆蓋的剛性芯以抵靠模具的內(nèi)表面按壓鋪層，例如，在美國(guó)專利號(hào)US 8,007,624 B2中所教導(dǎo)的，其以引用的方式并入本文。

然而，在將鋪層放置在心軸上時(shí)或者在模具封閉時(shí)，心軸可轉(zhuǎn)移。其主要發(fā)生在高曲率的區(qū)域中，從而產(chǎn)生褶皺和樹脂富集區(qū)域，這兩種情況都會(huì)使結(jié)構(gòu)完整性降級(jí)并且在從模具中移除葉片之后必須進(jìn)行修復(fù)。如果心軸轉(zhuǎn)移太多，則其可以卡在葉片內(nèi)部。心軸轉(zhuǎn)移部分地是可能的，這是因?yàn)榭沙錃饣蛘吲菽糠种械目諝饪梢栽谥苓叿较蛏虾?或在對(duì)角方向上轉(zhuǎn)移至心軸橫截面的其它位置。這使得不能足以保持心軸的形狀。

附圖說明

本發(fā)明在參照附圖的如下描述中進(jìn)行解釋，附圖示出：

圖1是圖示了本發(fā)明的實(shí)施例的方面的由相鄰的可充氣囊覆蓋的向前心軸和向后心軸的橫截面。

圖2是具有圖1的心軸的在模具中制作的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的橫截面。

圖3是心軸的放大截面局部圖，示出了在可充氣囊之間的橋接板。

圖4是控制系統(tǒng)的示意圖，該控制系統(tǒng)具有用于每個(gè)可充氣囊的單獨(dú)致動(dòng)的氣流閥。

圖5示意性地示出了具有多個(gè)分布管以便向可充氣囊提供空氣的連動(dòng)閥。

圖6示出了具有由單獨(dú)地分隔的彈性的填充有泡沫的囊覆蓋的剛性管狀芯的心軸實(shí)施例。

圖7示意性地示出了系統(tǒng)，該系統(tǒng)控制在圖6的心軸實(shí)施例中的每個(gè)填充有泡沫的囊的各個(gè)充氣條件。

圖8是通過本文中的心軸實(shí)施例形成的示例性葉片殼體的橫截面。

圖9圖示了本發(fā)明的方法的方面。

圖10是具有心軸的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片殼體的截面平面圖。

具體實(shí)施方式

圖1是由相鄰的可充氣囊24A-F和34A-34F覆蓋的向前心軸20和向后心軸30的橫截面。每個(gè)心軸具有大體上剛性芯22,32，其可以是實(shí)心的或者管狀的。囊圍繞在芯的周邊被單獨(dú)地分隔。例如，向前芯22可具有：前邊緣囊24A、向前抽吸（suction）側(cè)囊24B、向前抽吸側(cè)翼梁帽囊24C、用于翼梁腹板的向前側(cè)的囊24D、向前壓力側(cè)翼梁帽囊24E、以及向前壓力側(cè)囊24F。圍繞在向后心軸32囊可以包括：用于翼梁腹板的向后側(cè)的囊34A、向后抽吸側(cè)翼梁帽囊34B、向后抽吸側(cè)囊34C、后邊緣囊34D、向后壓力側(cè)囊34E、以及向后壓力側(cè)翼梁帽囊34F。囊可以單獨(dú)地裝有閥以便使空氣在給定階段（諸如，在封閉模具其間）不可以在其間轉(zhuǎn)移，從而防止心軸的轉(zhuǎn)移。囊可以進(jìn)一步單獨(dú)地受到壓力控制，以調(diào)節(jié)心軸的位置和抵靠葉片殼體鋪層的內(nèi)部的囊的正常壓力分布。這保持了心軸的形狀和位置。

圖2示出了圖1的心軸，該心軸被包裹在葉片殼體織物鋪層SS,PS中并且封裝在具有下部分40A和上部分40B的模具40中。在該實(shí)施例中的心軸弦向地彼此隔開并且可以大體上平行以在葉片殼體的抽吸側(cè)SS與壓力側(cè)PS之間為葉片翼梁腹板42提供空間。

圖3是心軸20的放大截面局部圖，其示出了在可充氣囊24D與24E之間的剛性橋接板44A、和在可充氣囊24E與24F之間的橋接板44B。這些橋接板成形為在囊之間提供平穩(wěn)過渡，以避免壓印鋪層中的脊部以及準(zhǔn)確地限定殼體的內(nèi)表面的相應(yīng)部分。橋接板可直接地附接至可充氣囊或者附接至柔性片，該柔性片附接至囊的外表面。囊的外表面、橋接板、和柔性片可涂覆有諸如聚四氟乙烯的防粘材料。

圖4是控制系統(tǒng)50的示意圖，該控制系統(tǒng)50具有用于每個(gè)相應(yīng)可充氣囊24A-24F的單獨(dú)地致動(dòng)的氣流閥52A-52F。閥由控制器54控制以通過使用壓縮空氣55或者其它氣體使囊膨脹或者通過使用真空56使囊收縮。閥可以一齊地以及單獨(dú)地操作以調(diào)節(jié)囊24A-24F中的充氣速率和壓力。這提供了心軸形狀、位置和向外壓力的良好控制。

圖5示意性地示出了替代性的控制系統(tǒng)，其體現(xiàn)為具有空氣進(jìn)口/出口62的連動(dòng)（gang）閥60、多個(gè)空氣分布管63-68、以及閥筒61，該閥筒61可以通過控制桿70手動(dòng)地或者自動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。這種配置為所有可充氣囊提供相等的空氣壓力?？蛇x地，每個(gè)分布進(jìn)口72或者出口74可以單獨(dú)地進(jìn)行計(jì)量以向不同容量的可充氣囊提供大體上相等單獨(dú)填充速率。當(dāng)閥筒61旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，所有分布管63-68都被封閉。這防止空氣從一個(gè)囊轉(zhuǎn)移至另一個(gè)。為了移除空氣，可以打開閥60，并且真空泵可在進(jìn)口/出口62上操作。

圖6示出具有剛性管狀芯22B的心軸實(shí)施例20B，該剛性管狀芯22B由多個(gè)單獨(dú)地分隔的填充有泡沫的囊71D-F覆蓋，囊71D-F包含彈性泡沫，諸如開孔聚氨酯或者聚酯泡沫?？諝夥植脊?3-68（圖5）可提供至每個(gè)囊以便單獨(dú)地進(jìn)行壓力控制，但在該實(shí)施例中不需要這種管。相反，每個(gè)囊可在心軸的內(nèi)部75僅僅設(shè)置有可控制的空氣閥52D,52E。泡沫可以提供足夠的充氣力，因此僅僅需要空氣進(jìn)口79來代替壓縮空氣。囊可以通過在心軸管22B的內(nèi)部75中設(shè)置真空來進(jìn)行放氣。泡沫提供囊的自限制充氣形狀，并且通過打開空氣進(jìn)口閥而膨脹。圖7示意性地示出控制系統(tǒng)實(shí)施例50B，其單獨(dú)地控制在圖6的心軸實(shí)施例20B中的每個(gè)填充有泡沫的囊的膨脹。

圖8是通過本文中的心軸實(shí)施例形成的示例性葉片殼體73的橫截面，該殼體具有前邊緣LE、后邊緣TE、抽吸側(cè)SS、壓力側(cè)PS、以及弦桿CL。抽吸側(cè)與壓力側(cè)之間的腹板42形成I形梁翼梁。用于該翼梁的凸緣或者端部帽77可以由壓力側(cè)和抽吸側(cè)上的附加層或者厚度形成并且與腹板42縛(fillet)在一起。

圖9圖示了本發(fā)明的方法80的方面，該方法80包括如下步驟：

81-打開模具；

82-將葉片殼體的抽吸側(cè)平鋪在模具的底半部中；

83-將心軸放置在抽吸側(cè)鋪層上并且將垂直鋪層定位用于在心軸之間的翼梁腹板；

84-使囊的第一合適子集膨脹，諸如下室24A-24D以及中間室34A-34D；

85-將葉片殼體的壓力側(cè)平鋪在心軸上；

86-封閉囊模具；

87-使余下的囊膨脹，諸如上囊24E-24F以及34E-34F，并且調(diào)節(jié)壓力分布；

88-固化葉片殼體；

89-使囊收縮；

90-打開模具；以及

91-從葉片殼體移除心軸。

織物鋪層可以預(yù)先注入有基質(zhì)材料或者在封閉模具之后注入基質(zhì)材料。美國(guó)專利8,007,624中描述了后一種方法的一個(gè)示例。

圖10是風(fēng)力渦輪機(jī)葉片殼體的截面平面圖，其具有前邊緣LE、后邊緣TE、根部100、尖端102、葉展S、以及翼梁腹板42。向前心軸芯22和向后心軸芯32定位在腹板42的相對(duì)側(cè)上。除了前面所示出的從橫向截面察看時(shí)圍繞在芯的周邊被分隔外，可充氣囊還可以在沿著葉片殼體的葉展S的多個(gè)位置處橫向地被分隔104。每個(gè)橫向分隔區(qū)104可以通過使用其其它閥來將另一組囊（諸如，圖1的24A-24F以及34A-34F）束縛和限定成圍繞在芯的周邊，以便額外地控制壓力分布和心軸位置?？蛇x地，額外心軸芯106可以設(shè)置在葉片的肩部中。心軸的剛性芯的大小可以設(shè)置為安裝通過根部100，以便在囊的放氣或者收縮之后將其取出。

本文中囊的膨脹和收縮可以單獨(dú)地或者以可選擇的合適子集地可控制，以調(diào)節(jié)心軸的位置以及葉片殼體鋪層上的壓力分布。

盡管本文已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但將明顯的是，這些實(shí)施例僅提供作為示例。在不偏離本發(fā)明的情況下下，可以作出多種變型、變化和代替。數(shù)字是示例性的并且不應(yīng)理解為限制性的。例如，本發(fā)明不限于具有一個(gè)加強(qiáng)腹板的囊設(shè)計(jì)，而是也可以應(yīng)用于具有任何數(shù)量的（或者沒有）加強(qiáng)腹板、I形梁、箱形梁等的葉片殼體，每個(gè)這種設(shè)計(jì)使用合適數(shù)量的心軸。相應(yīng)地，本發(fā)明意在僅由所附權(quán)利要求書的精神和范圍限制。