CN113165296A - 关于风力涡轮机叶片制造的改进 - Google Patents

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Abstract

关于风力涡轮机叶片制造的改进。描述了一种制造可变长度的风力涡轮机叶片的方法。该方法涉及在主叶片模具组件中形成主叶片区段的第一半壳和第二半壳。根据风力涡轮机叶片的总长度要求，从不同长度的多个叶尖区段选择预制的叶尖区段。所述叶尖区段被支撑为与所述主叶片模具组件相邻，使得所述叶尖区段的内侧端部与所述主叶片区段的所述半壳中的一者的外侧端部重叠。然后，闭合主模具组件，以将两个主半壳结合在一起，并将叶尖区段结合到主叶片半壳。本发明允许使用共同的主叶片模具组件来生产不同总长度的叶片。

Description

关于风力涡轮机叶片制造的改进
技术领域
本发明总体上涉及风力涡轮机叶片，并且更具体地涉及一种用于制造可变长度的风力涡轮机叶片的方法。
背景技术
风力涡轮机利用施加在涡轮机叶片上的风的动能来使转子旋转并驱动发电机产生电能。已知由转子收集的能量的量与风速和转子的扫掠面积成很大比例，并且因此也与转子叶片的长度成很大比例。包括多个风力涡轮机的风力场通常位于提供用于利用风能的有利状况的位置。尽管可以说，通常基于诸如平均年风速的因素来选择风力场场地，但是在不同风力场中的风况之间存在相当大的变化。
此外，单个风力场内的风况可在风力场内的单个的风力涡轮机的特定位置之间显著地变化。在一些情况下，风力场可跨越大的距离，其中，诸如周围区域的地形的地理因素可导致在同一风力场内的不同位置处的不同风况。另外，在风力场的周界上的位置处的涡轮机的风况可能与位于风力场的中心的风力涡轮机所经历的风况非常不同。在其它因素之中，这可能部分地是由于风力场内的其它风力涡轮机引起的湍流或尾流效应。例如，位于风力场中上风处的风力涡轮机可在风到达同一风力场中的下风处涡轮机之前从风中移除一些动能。
风力场由特定类别的风力涡轮机组成是常见的，已经基于横跨整个风力场的平均状况选择了风力涡轮机。因此，典型的风力场可包括全部具有相同大小和规格的多个风力涡轮机。由于前述的对于风力场和单个的涡轮机的风特性的变化，对于风力场中的每个风力涡轮机所处的特定位置，不可能优化每个风力涡轮机。因此，由此可见，通过根据风力场内的风力涡轮机场地的具体状况对每个风力涡轮机的单个的优化，可以实现风力涡轮机和风力场的年发电量的增加。例如，通过为场地中不同的风力涡轮机提供不同长度的叶片，这种优化将是可能的。可以根据场地处的风况来最佳选择叶片的长度。
现代实用规模的风力涡轮机通常可包括长度大于50米的转子叶片。叶片通常使用相应大的模具来模制。生产这些模具非常昂贵，并且在叶片生产场中这些模具占据了工厂占地面积的很大比例。因此，在成本和效率方面，具有若干不同的模具是禁止的，其中不同的模具中的每一个具有略微不同的尺寸以制造用于每个风力涡轮机场地的具有最佳长度的叶片。
在这种背景下，本发明的目的是提供一种制造各种长度的风力涡轮机叶片的更经济有效的方法，从而可以根据场地特定状况来优化叶片的长度。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种制造风力涡轮机叶片的方法，该风力涡轮机叶片具有连接在一起的主叶片区段和叶尖区段。该方法包括：设置主叶片模具组件，所述主叶片模具组件包括第一母主模具半部和第二母主模具半部，所述第一母主模具半部和第二母主模具半部被成形为分别形成所述主叶片区段的第一半壳和第二半壳，每个主模具半部具有内侧端部和外侧端部，所述内侧端部被成形为限定所述主叶片区段的径向内侧部分，所述外侧端部被成形为限定所述主叶片区段的径向外侧部分，所述主叶片模具组件具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置所述主模具半部间隔开，在所述闭合位置所述主模具半部被带到一起。该方法包括在主叶片模具组件处于打开位置的情况下，在第一主模具半部中形成主叶片区段的第一半壳，以及在第二主模具半部中形成主叶片区段的第二半壳。该方法包括根据风力涡轮机叶片的总长度要求从不同长度的多个叶尖区段中选择叶尖区段。该方法还包括将叶尖区段布置成与第一主模具半部的外侧端部相邻，使得叶尖区段的内侧端部和第一半壳的外侧端部重叠；闭合主模具组件，使得第一半壳和第二半壳被带到一起，并且使得叶尖区段的内侧端部和第二半壳的外侧端部重叠；在主模具组件处于闭合位置的情况下，将第一半壳和第二半壳结合在一起，并同时将叶尖区段的内侧端部结合到第一半壳的外侧端部和第二半壳的外侧端部。
本发明通过根据叶片的总长度要求选择不同长度的叶尖区段，使得能够使用相同的主叶片模具组件形成不同总长度的叶片。风力涡轮机叶片的总长度要求可以是场地特定参数，并且可以取决于将要安装包括叶片的风力涡轮机的具体场地处的具体状况。这些状况可包括场地处的主风的特性和/或风力涡轮机的能量产生要求。如通过背景技术所讨论的，例如考虑到来自附近涡轮机的尾流效应，特定风力涡轮机场地的风况可能受到同一风力场中的其它风力涡轮机的影响。本发明提供了一种根据场地特定要求制造具有稍微不同长度的叶片的成本有效的方法。因此，风力场中的各种风力涡轮机可各自具有带有基本相同的主叶片区段但带有不同长度的叶尖区段的叶片。
主叶片区段包括叶片的内侧区段。优选地，主叶片区段包括风力涡轮机叶片的根部端。叶尖区段优选地包括风力涡轮机叶片的叶尖。替代地，单独的叶尖可以附接到叶尖区段以形成叶片叶尖。单独的叶尖可以是金属叶尖，该金属叶尖可形成叶片的防雷***的一部分。
主叶片区段优选地构成风力涡轮机叶片的总长度的至少70％。叶尖区段优选地构成叶片的总长度的30％或更小。因此，主叶片区段和叶尖区段之间的接头优选地处在叶片的外侧部分中，处在叶片的翼展中点的外侧。
第一主半壳和第二主半壳优选地具有层压结构，并且可以由复合材料形成，例如与树脂基体集成的玻璃和/或碳纤维。一个或多个翼梁帽可以附接到壳或者优选地嵌入在壳的层压结构内。(一个或多个)翼梁帽可由碳纤维制成，并且优选地包括拉挤条带的堆叠。
叶尖区段优选地包括限定基本中空内部的外壳。壳优选地具有与主叶片区段类似的结构，例如，其可具有层压结构，并且由复合材料形成，例如由树脂基体中的玻璃和/或碳纤维形成。叶尖区段还可包括附接到壳或集成在壳中的翼梁帽。如果翼梁帽被包括在叶尖区段中，则这些翼梁帽优选地具有与主叶片区段的翼梁帽基本相同的结构。
该方法还可包括将叶尖区段布置成使得叶尖区段的内侧端部由第一模具半部的外侧端部支撑，并且使得叶尖区段的外侧端部延伸超过第一模具半部的外侧端部。该方法还可包括使用优选地与第一主模具半部分开的支撑结构相对于第一主模具半部来支撑叶尖区段的外侧端部。单独的支撑结构是不涉及使主叶片区段成形的结构。因此，单独的支撑结构包括仍可附接到主模具组件的支撑结构。
叶尖区段和支撑结构均可以包括基准特征部，并且该方法还可以包括将叶尖区段的基准特征部与支撑结构的基准特征部对准和/或接合，以确保叶尖区段和第一半壳之间的正确对准。支撑结构可包括多个基准特征部，所述多个基准特征部包括特定于不同长度的叶尖区段的基准特征部。因此，相同的支撑结构可以用于支撑和精确地对准不同长度的叶尖区段。
与传统的叶片模具组件相比，第一主模具半部的外侧端部和第二主模具半部的外侧端部可以被截断。传统的叶片模具组件被成形为形成风力涡轮机叶片的全长，即从根部到叶尖，而截断的模具组件不包括被构造成形成叶片的叶尖端部的外侧部分。
叶尖区段可以包括在叶尖区段的内侧端部处厚度渐缩的外壳。该方法还可包括形成第一半壳和第二半壳，使得它们相应的外侧端部的厚度渐缩，并且布置叶尖区段使得叶尖区段的渐缩内侧端部和第一半壳的渐缩外侧端部重叠。
在闭合主模具组件之后，叶尖区段的内侧端部可与主叶片区段形成杯锥接头。在这种情况下，嵌接接头有效地形成在叶尖区段的壳和主叶片区段的壳之间。嵌接接头围绕叶尖区段的内侧端部和主叶片区段的外侧端部的周界延伸。
该方法还可包括将粘合剂设置在第一主半壳的外侧端部的内表面上，并将叶尖区段的内侧端部布置在粘合剂的顶部上。该方法可另外包括在闭合主模具组件之前，将另外的粘合剂设置在第二主半壳的外侧端部的内表面上和/或设置在叶尖区段的被构造成与第二主半壳重叠的内侧端部的外表面上。
该方法可包括将剪切腹板结合在第一主半壳和第二主半壳的相应内表面之间。在主叶片模具组件处于打开位置的情况下，剪切腹板可以沿着一个边缘被结合到第一主半壳的内表面。然后，在闭合模具之前，可以将粘合剂施加到剪切腹板的相对边缘。然后，当模具闭合时，该粘合剂用于将剪切腹板结合到第二半壳。替代地，在闭合主模具组件之后，剪切腹板可以在被结合到第一半壳之前首先被结合到第二半壳。在闭合主模具组件之前，优选地还沿着第一主半壳和/或第二主半壳的前边缘和后边缘施加另外的粘合剂。当模具闭合时，该粘合剂用于将第一半壳和第二半壳结合在一起。
叶尖区段可以包括选自以下部件的一种或多种部件：剪切腹板、防雷部件、防冰部件、除冰部件，所述剪切腹板、防雷部件、防冰部件、除冰部件在相对于第一主半壳来布置叶尖区段之前被预先安装在叶尖区段中。该方法可包括将叶尖区段的剪切腹板连结到主叶片区段的剪切腹板。该方法可包括将叶尖区段的防冰部件、除冰部件和/或防雷部件与主叶片区段的防冰***、除冰***和/或防雷***连接。
该方法还可包括在不同长度的多个相应的叶尖模具中制造多个不同的叶尖区段，叶尖模具与主叶片模具组件分开。
该方法可以替代地包括使用可调节叶尖模具制造所选择的叶尖区段，该可调节叶尖模具可调节以形成具有各种长度的叶尖区段。在这种情况下，该方法可包括将可调节叶尖模具构造成形成具有根据风力涡轮机叶片的总长度要求选择的长度的叶尖区段。
可调节叶尖模具可包括具有基本上恒定尺寸的内侧翼展区段的壳铺设区域。制造所选择的叶尖区段的方法可包括将设备布置在内侧翼展区段中以调节壳铺设区域的有效长度。
总之，本发明提供了一种制造可变长度的风力涡轮机叶片的方法。该方法涉及在主叶片模具组件中形成主叶片区段的第一半壳和第二半壳。根据风力涡轮机叶片的总长度要求，从不同长度的多个叶尖区段中选择预制的叶尖区段。所述叶尖区段被支撑为与所述主叶片模具组件相邻，使得所述叶尖区段的内侧端部与所述主叶片区段的所述半壳中的一者的外侧端部重叠。然后，闭合主模具组件，以将两个主半壳结合在一起，并将叶尖区段结合到主叶片半壳。本发明允许使用共同的主叶片模具组件来生产不同总长度的叶片。
本发明还提供了一种根据上述方法制造的风力涡轮机叶片。
附图说明
现在将仅参考以下附图通过非限制性示例的方式来进一步详细描述本发明，在附图中：
图1是包括根据本发明的方法制造的风力涡轮机叶片的风力涡轮机的示意性立体图；
图2是包括第一主模具半部和第二主模具半部的主叶片区段模具组件的示意性立体图；
图3是模具组件中的主叶片区段的第一半壳和第二半壳的示意性立体图；
图4是被布置成与第一主模具半部的外侧端部相邻的叶尖区段的示意性立体图；
图5是处于闭合位置的主叶片模具组件的示意性立体图；
图6是包括可移动模具设备的叶尖区段模具组件的示意性立体图；以及
图7a至图7c是叶尖模具的示意性平面图，示出了叶尖模具如何能够用于生产不同长度的叶尖区段。
具体实施方式
图1是包括根据本发明的实施方式制造的转子叶片12的现代实用规模的风力涡轮机10的示意性立体图。风力涡轮机10包括支撑机舱16的塔架14，并且转子18安装到机舱16。转子18包括多个径向延伸的风力涡轮机叶片12，这些风力涡轮机叶片均在其相应的根部20处附接到中心轮毂22。在该示例中，转子18包括三个叶片12，但是在其它实施方式中，转子18可以具有任意数量的叶片12。
叶片12均包括主叶片区段24和叶尖区段26。主叶片区段24是叶片12的径向内侧区段。叶尖区段26是叶片12的径向外侧区段。在该示例中，主叶片区段24包括根部20。
现在将参照其余附图描述制造不同长度的风力涡轮机叶片12的方法。
图2是被构造成用于制造主叶片区段24的主叶片模具组件28的示意性立体图。主叶片模具组件28包括第一母模具半部30a和第二母模具半部30b并且被示出为处于打开位置，在该打开位置第一模具半部30a和第二模具半部30b被并排布置并且被间隔开。每个模具半部30a、30b具有内侧端部32a、32b(该内侧端部的大部分在图2中未示出)和外侧端部34a、34b。内侧端部30a、30b被成形为形成主叶片区段24的内侧部分，例如叶片12的根部20，并且外侧端部34a、34b被成形为形成主叶片区段24的外侧部分。
与被成形为形成风力涡轮机叶片的全长(即从叶片根部20到叶片叶尖36)的传统叶片模具组件相比，图2中所示的模具组件28在其外侧端部38处被截断，使得其不形成叶片12的叶尖端部。
如图3所示，第一模具半部30a和第二模具半部30b分别用于形成主叶片区段24的第一半壳42a和第二半壳42b。在该示例中，风力涡轮机叶片12的主叶片区段24的半壳42a、42b具有层压结构并且由复合材料形成。半壳42a、42b可以使用传统的铺设工艺来形成，在该铺设工艺中，诸如玻璃纤维的纤维材料的片层被布置在第一模具半部30a和第二模具半部30b中，位于相应模具半部30a、30b的模具表面44a、44b(图2中示出)上。如果需要，可以将另外的结构层布置在模具30a、30b的某些区域中的纤维片层的顶部上。这些另外的结构层可包括诸如泡沫或轻木芯镶板的材料，以向半壳42a、42b提供额外的结构刚度。然后，可以将另外的纤维片层布置在另外的结构层的顶部上。在该示例中，承载负载的翼梁帽46a、46b也结合在壳42a、42b的层压结构内。翼梁帽46a、46b优选地为复合构造，并且优选地由碳纤维增强塑料(CFRP)形成。在本实施方式中，翼梁帽46a、46b通过在模具30a、30b中堆叠CFRP的拉挤条带而形成。
在本实施方式中，半壳42a、42b的各个层被布置在模具半部30a、30b中，以在每个主叶片区段半壳42a、42b的外侧端部50a、50b处形成渐缩部分48a、48b。渐缩部分48a、48b在每个半壳42a、42b的翼展方向S上延伸一段距离X。贯穿渐缩部分48a、48b，复合铺层的垂直于模具表面44a、44b的厚度朝向模具半部30a、30b的外侧边缘51a、51b减小。当铺设半壳42a、42b时，渐缩部分48a、48b可以使用片层递减来形成。例如，层压层可以被铺设在模具30a、30b中，使得它们在不同的翼展位置处终止以实现渐缩的厚度。替代地或附加地，层本身的厚度可以渐缩。
在本实施方式中，第一半壳42a和第二半壳42b的层压铺层被布置成相同的构造，即，复合铺层的厚度朝向模具半部30a、30b的外侧边缘51a、51b减小。这在半壳42a、42b的外侧端部50a、50b处产生渐缩内表面52a、52b。可以理解，其它渐缩构造同样适用，并且本发明不限于图3所示的特定渐缩构造。例如，在其它实施方式中，在复合层被布置在模具表面44a、44b上之前，渐缩设备(未示出)可以被布置在模具半部30a、30b中的一者或两者的外侧端部34a、34b处。这将得到半壳42a、42b的渐缩外表面54a、54b。
在将半壳42a、42b铺设在它们相应的模具半部30a、30b中之后，可以用真空膜覆盖铺层以在膜和包封铺层的模具表面44a、44b之间产生密封区域。在铺层中使用干纤维片层的情况下，可以实现树脂灌注工艺，在该树脂灌注工艺中，树脂在真空压力下被引入到密封区域中。替代地，如果在铺层中使用预浸渍材料，则可以不需要灌注工艺。然后，通过施加热量和/或压力来固化复合铺层，以形成第一主叶片区段半壳42a和第二主叶片区段半壳42b。在形成主叶片区段半壳42a、42b之后，剪切腹板56可以被结合到第一半壳42a的内表面52a。替代地，剪切腹板56可以被结合到第二半壳42b的内表面52b。剪切腹板56通常被结合在翼梁帽46a、46b的区域中。
现在参照图4，在制造主叶片半壳42a、42b之后，选择预制的叶尖区段26以便与主叶片半壳42a、42b集成。根据叶片12的总长度要求，从不同长度的多个可用叶尖区段中选择叶尖区段26。叶尖区段26的长度可基于所提出的风力涡轮机场地的场地特定因素来选择。例如，如果叶片12将在风速预期相对低的位置被装配到风力涡轮机10，则可以选择具有相对长的长度的预制的叶尖区段26。所选择的叶尖区段26形成相对较长的叶片12，这导致转子18的更大的扫掠面积，因此从风中更多的能量被利用。相反，如果叶片12将在风速预期相对高的位置被装配到风力涡轮机10，则可选择具有相对较短长度的叶尖区段26。例如，可以使用计算机辅助模拟或使用在所提出的风力涡轮机场地进行的测量来执行对特定位置的风况的评估。
在该示例中，叶尖区段26包括限定基本中空的内部区域的外壳58。外壳58优选地由与第一主叶片区段半壳42a和第二主叶片区段半壳42b类似的复合层压结构形成。例如，叶尖区段26的外壳58可由固化树脂基体中的玻璃和/或碳纤维形成。叶尖区段26还可包括剪切腹板和翼梁帽。如果翼梁帽被包括在叶尖区段26中，则这些翼梁帽优选地具有与主叶片区段24的翼梁帽46a、46b相同的结构。例如，翼梁帽可由嵌入在外壳58的层压壳结构内的CFRP拉挤件的堆叠形成。叶尖区段26还包括被构造成与主叶片区段半壳42a、42b的渐缩外侧端部50a、50b配合的渐缩内侧端部60。
如图4所示，所选择的叶尖区段26被布置成与第一主模具半部30a的外侧端部34a相邻。叶尖区段26的渐缩内侧端部60与第一主叶片区段半壳42a的渐缩外侧端部50a重叠，并由第一模具半部30a的外侧端部34a支撑。叶尖区段26的外侧端部62延伸超出第一模具半部30a的外侧端部34a。
叶尖区段26的外侧端部62由支撑结构64相对于第一主叶片区段半壳42a和第一模具半部30a支撑。支撑结构64与第一主模具半部30a分开，因为其未被用于制造主叶片区段24的过程中。在该示例中，支撑结构64不连接到主叶片模具组件28，但在其它示例中，分开的支撑结构64可附接到主叶片模具组件28或与该主叶片模具组件成一体。叶尖区段26和支撑结构64均可以包括对应的基准特征部66、68以确保叶尖区段26相对于主叶片区段24的精确对准。在该示例中，叶尖区段26包括从叶尖区段26的前边缘72和后边缘74突出的突片70。突片70均包括孔76。支撑结构64包括被***穿过突片70中的孔76的杆78。在叶片12已经形成后，突片70从叶尖区段26被移除。支撑结构64可具有多个基准特征部68，以使多个不同长度的叶尖区段26与主叶片区段模具组件28对准。
在布置叶尖区段26之前，在第一半壳42a的外侧端部50a处的内表面52a上设置粘合剂(未示出)。叶尖区段26被布置成使得叶尖区段26的渐缩内侧端部60位于该粘合剂的顶部上。替代地或附加地，该粘合剂可被直接设置在叶尖区段26的内侧端部60上。然后，可通过任何合适的手段，例如粘合剂结合、机械紧固件如螺栓、或层压在剪切腹板之间的接头上，来将叶尖区段26中的剪切腹板连接到主叶片区段24中的剪切腹板56。
然后，在第二主半壳42b的外侧端部50b的内表面52b上设置另外的粘合剂(未示出)。替代地或附加地，该粘合剂可被直接设置在叶尖区段26的渐缩内侧端部60上(例如，在图4所示的定向上，被设置在叶尖区段26的上表面80上)。在这个阶段，粘合剂也可以被施加到剪切腹板56的待被结合到第二半壳42b的表面(例如，如图4所示，沿着剪切腹板56的上边缘82)。也沿着第一主半壳42a和/或第二主半壳42b的前边缘84和后边缘86施加另外的粘合剂(未示出)。当模具28闭合时，该粘合剂用于将第一半壳42a和第二半壳42b结合在一起。
另外参照图5，制造方法的下一个阶段包括闭合主模具组件28。通常模具组件28设置有转动机构，该转动机构使模具半部30a、30b中的一者能够被提升、转动并定位在另一者模具半部30a、30b的顶部上。在该示例中，第二模具半部30b被提升并定位在第一模具半部30a的顶部上。因此，第二主半壳42b(图3中所示)被布置在第一主半壳42a(图3中所示)的顶部上。因此，当模具28闭合时，叶尖区段26的渐缩内侧端部60(见图4)被夹在第一半壳42a和第二半壳42b的渐缩外侧端部50a、50b之间。
在模具28处于闭合位置的情况下，先前被施加到各个部件的粘合剂在第二半壳42b和第二模具半部30b的重量下被压实。一旦该粘合剂硬化，则各个部件被牢固地结合在一起。特别地，第一主半壳42a和第二主半壳42b被结合在一起，同时叶尖区段26被结合到第一半壳42a和第二半壳42b。同时，剪切腹板56也被结合在第一主叶片区段半壳42a和第二主叶片区段半壳42b的相应内表面52a、52b之间。
在该示例中，叶尖区段26的渐缩内侧端部60与主叶片区段24形成杯锥结合接头。叶尖区段26的内侧端部60在与主叶片区段24的外侧端部50a、50b相反的方向上渐缩。杯锥接头实际上是围绕叶尖区段26的内侧端部60和主叶片区段24的外侧端部50a、50b的周界延伸的嵌接接头。该接头在叶尖区段26和主叶片区段24之间形成非常坚固和稳定的连接。
叶尖区段26可包括用于改进风力涡轮机叶片12的性能和安全性的各种构件，例如剪切腹板、防雷部件、防冰部件或除冰部件。在相对于第一主半壳42a布置叶尖区段26之前，将这些部件预先安装在叶尖区段26中。因此，叶尖区段26被设置为预制部件，其可以以简单的方式与主叶片区段24一起布置。优选地，叶尖区段26还包括风力涡轮机叶片12的叶尖36，然而，还预期的是，单独的叶尖部件可以附接到叶尖区段26以形成叶片叶尖36。
叶尖区段26可以使用专用叶尖模具88来预制，该专用叶尖模具的尺寸对应于叶尖区段26的所需长度。因此，叶片制造设施可以包括多个专用叶尖模具88，其中叶尖模具中的每一个具有不同长度。由于叶尖区段26可构成总叶片长度的相对小的比例(例如，高达30％)，因此生产一系列不同长度的叶尖模具88在经济上是有效的。生产多个不同长度的叶尖模具88比生产一系列不同长度的全长叶片模具要便宜得多。叶尖模具88还具有小得多的占地面积，因此占据工厂的相对小的区域。
替代地，如图6至图7c所示，根据风力涡轮机叶片12的总长度要求，单个可调节叶尖模具88可用于形成各种不同长度的叶尖区段26。图6至图7c所示的可调节叶尖模具88包括具有基本上恒定尺寸的内侧翼展区段92的壳铺设区域90。设备94被布置在上述内侧翼展区段92中，以使得能够调节有效壳铺设区域90的长度。通过改变设备94在翼展区段92中的尺寸或位置，可以在单个模具88中生产用于不同长度的风力涡轮机叶片12的叶尖区段26。
图7a至图7c更清楚地示出了如何通过改变模具88的翼展区段92中的设备94的尺寸或位置来调节有效壳铺设区域90。在图7a中，相对小的设备94被布置成留下相对大的有效铺设区域90以形成相对长的叶片叶尖区段26。在图7b中，设备94在翼展方向S上移动以限定与图7a相比更短的有效铺设区域90。因此，图7b中的叶尖模具被设定成形成比图7a中设定的叶尖模具更短的叶尖区段。图7c示出了占据叶尖模具88的大部分内侧区段92的相对大的设备94的用途。因此，限定了相对短的铺设区域90。因此，图7c中的叶尖模具88被设定成比图7a和图7b中所示设定的叶尖模具制造更短的叶尖区段。
在示例7a至7c的每一个中，因为模具88的内侧翼展区段92具有基本恒定的尺寸，所以壳铺设区域90在其内侧端部处具有相同的尺寸。因此，尽管使用图7a至图7c的模具装置88生产的三个叶尖区段将具有不同的长度，但是它们在其与主叶片区段相接的内侧端部处将全部具有相同的尺寸。因此，对于任何长度的叶尖区段，形成在主叶片区段24和叶尖区段26之间的接头将基本相同。
因此，使用上述方法和设备，可以以有效且成本有效的方式制造具有针对特定场地处的风况优化的长度的风力涡轮机叶片12。在生产叶片12的过程期间，通过结合预制的叶尖区段26，单个的主叶片模具组件28可用于形成不同长度的叶片12。主叶片模具组件28非常昂贵，并且占据工厂的相当大的区域。因此，非常有利的是，相同的主模具28可用于生产不同长度的叶片12。
叶尖模具组件与主叶片模具组件28分开，这允许在制造主叶片区段24之前或并行地离线形成叶尖区段26。在某些情况下，可能需要多个不同长度的叶尖模具。然而，由于叶尖模具显著小于主叶片模具28，因此它们制造起来更便宜并且在工厂中占据更少的地面空间。因此，这种解决方案与具有多个不同长度的全长叶片模具的替代方案相比具有显著的优点。
具有可调节叶尖模具88，例如关于图6至图7c所描述的，会带来另外的益处。在这种情况下，单个叶尖模具88可以用于生产不同长度的叶尖区段26，因此，可以仅使用一个主叶片模具28和一个可调节叶尖模具88来生产不同总长度的叶片12。因此可以进一步降低加工成本，并且可以使所需的工厂地面空间最小化。
通过在风力涡轮机叶片12的制造期间将叶尖区段26与主叶片区段24集成，产生了另外的优点。特别地，在主叶片区段24和叶尖区段26之间可以形成非常坚固的接头，因为当主叶片模具组件28打开并且所有结合表面都容易接近时，粘合剂可以被精确地放置在叶尖区段26和主叶片半壳42a、42b之间。因此，与模块化叶片接头相比，可以获得更坚固和耐用的接头，在模块化叶片接头中，叶片的两个区段仅在两个区段都已经被制造之后才连结在一起。在这种情况下，通常不能接近结合表面。由于该过程可以在工厂环境中进行，其中可以仔细地控制状况并且容易获得提升和监测设备，因此在叶片制造期间将叶尖区段26与主叶片半壳42a、42b集成产生了另外的优点。
在不背离所附权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下，可对上述示例进行许多修改。

Claims (15)

1.一种制造风力涡轮机叶片(10)的方法，所述风力涡轮机叶片具有连接在一起的主叶片区段(24)和叶尖区段(26)，所述方法包括：
设置主叶片模具组件(28)，所述主叶片模具组件包括第一母主模具半部(30a)和第二母主模具半部(30b)，所述第一母主模具半部和所述第二母主模具半部被成形为分别形成所述主叶片区段的第一半壳(42a)和第二半壳(42b)，每个主模具半部具有内侧端部(32a、32b)和外侧端部(34a、34b)，所述内侧端部被成形为限定所述主叶片区段的径向内侧部分，所述外侧端部被成形为限定所述主叶片区段的径向外侧部分，所述主叶片模具组件具有打开位置和闭合位置，在所述打开位置所述主模具半部间隔开，在所述闭合位置所述主模具半部被带到一起；
在所述主叶片模具组件(28)处于所述打开位置的情况下，在所述第一主模具半部(30a)中形成所述主叶片区段的第一半壳(42a)并且在所述第二主模具半部(30b)中形成所述主叶片区段的第二半壳(42b)；
根据所述风力涡轮机叶片的总长度要求从不同长度的多个叶尖区段选择叶尖区段(26)；
将所述叶尖区段(26)布置成与所述第一主模具半部的所述外侧端部(34a)相邻，使得所述叶尖区段的内侧端部(60)和所述第一半壳的外侧端部(50a)重叠；
闭合所述主模具组件(28)，使得所述第一半壳(42a)和所述第二半壳(42b)被带到一起，并且使得所述叶尖区段的所述内侧端部(60)和所述第二半壳的外侧端部(50b)重叠；以及
在所述主模具组件处于所述闭合位置的情况下，将所述第一半壳(42a)和所述第二半壳(42b)结合在一起，并同时将所述叶尖区段的所述内侧端部结合到所述第一半壳的所述外侧端部和所述第二半壳的所述外侧端部。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将所述叶尖区段(26)布置成使得所述叶尖区段的所述内侧端部(60)由所述第一模具半部的所述外侧端部(34a)支撑，并且使得所述叶尖区段的外侧端部(62)延伸超过所述第一模具半部的所述外侧端部。
3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括使用优选地与所述第一主模具半部分开的支撑结构(64)相对于所述第一主模具半部(30a)来支撑所述叶尖区段的所述外侧端部(62)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述叶尖区段(60)和所述支撑结构(64)均包括基准特征部，并且所述方法还包括使所述叶尖区段的所述基准特征部与所述支撑结构的所述基准特征部对准和/或接合，以确保所述叶尖区段与所述第一半壳之间的正确对准。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与传统叶片模具组件相比，所述第一主模具半部的所述外侧端部(34a)和所述第二主模具半部的所述外侧端部(34b)被截断。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述叶尖区段(26)包括外壳，所述外壳在所述叶尖区段的所述内侧端部(60)处在厚度上渐缩，并且所述方法还包括：
形成所述第一半壳(42a)和所述第二半壳(42b)，使得它们相应的外侧端部在厚度上渐缩；以及将所述叶尖区段布置成使得所述叶尖区段的渐缩的所述内侧端部与所述第一半壳的渐缩的所述外侧端部重叠。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在闭合所述主模具组件之后，所述叶尖区段的所述内侧端部(60)与所述主叶片区段(24)形成杯锥接头。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括将粘合剂设置在所述第一主半壳的所述外侧端部(50a)的内表面上，并且将所述叶尖区段的所述内侧端部(60)布置在所述粘合剂的顶部上。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括在闭合所述主模具组件之前，将另外的粘合剂设置在所述第二主半壳的所述外侧端部(50b)的内表面上和/或设置在所述叶尖区段的被构造成与所述第二主半壳重叠的所述内侧端部(60)的外表面上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括将剪切腹板(56)结合在所述第一主半壳和所述第二主半壳的相应内表面之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述叶尖区段(26)包括选自以下部件的一种或多种部件：剪切腹板、防雷部件、防冰部件、除冰部件，所述剪切腹板、防雷部件、防冰部件、除冰部件在相对于所述第一主半壳来布置所述叶尖区段之前被预先安装在所述叶尖区段中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括在不同长度的多个相应的叶尖模具(88)中制造多个不同的叶尖区段(26)，所述叶尖模具与所述主叶片模具组件分开。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，所述方法还包括使用可调节叶尖模具(88)来制造所选择的叶尖区段(26)，所述可调节叶尖模具能够调节以形成具有各种长度的叶尖区段，并且其中，所述方法包括将所述可调节叶尖模具构造成形成具有根据所述风力涡轮机叶片的所述总长度要求选择的长度的叶尖区段。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可调节叶尖模具(88)包括具有基本上恒定尺寸的内侧翼展区段的壳铺设区域，并且制造所选择的叶尖区段的方法包括将设备(94)布置在所述内侧翼展区段中以调节所述壳铺设区域的有效长度。
15.一种根据前述权利要求中任一项所述的方法制造的风力涡轮机叶片(10)。
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