风轮机叶片制造技术

描述了一种在叶片模具中制作风轮机叶片的方法。所述风轮机叶片包括多个细长加强结构，每个所述细长加强结构均包括纤维加强聚合材料板条的堆叠，并且所述方法包括：堆叠纤维加强聚合材料的板条以形成多个堆叠(40)，每个所述堆叠限定纵轴线；使所述堆叠在位于所述叶片模具外部的对准区中相对于彼此对准；支撑所述堆叠以维持所述堆叠的相对对准；将所述多个堆叠同时转移到所述叶片模具中，在转移所述堆叠时维持堆叠的相对对准；以及在所述叶片模具中将所述堆叠与其他叶片材料整合，从而形成所述叶片。还描述了所述方法中使用的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及风轮机叶片，并且涉及制造风轮机叶片的方法。更具体地说，本专利技术涉及这样的风轮机叶片，这些风轮机叶片包括整合在壳的结构内的承重加强板条堆叠。
技术介绍
图1a是风轮机转子叶片10的剖面图。叶片具有外壳，该外壳由两个半壳(迎风壳11a与背风壳11b)制造成。壳11a与11b由玻璃纤维加强塑料(GRP)模制而成。外壳11的一部分是夹层板构造，并且包括轻质泡沫(例如聚氨酯)芯12，该芯夹在内GRP层或者“蒙皮”13与外GRP层或者“蒙皮”14之间。叶片10包括第一对翼梁帽15a与15b以及第二对翼梁帽16a与16b。各对翼梁帽15a与15b、16a与16b布置在壳11a与11b的夹层板区域之间。每对中的一个翼梁帽15a、16a与迎风壳11a整合在一起并且每对中的另一个翼梁帽15b、16b与背风壳11b整合在一起。各对中的翼梁帽相互对置并且沿叶片10的长度纵向延伸。第一纵向延伸的抗剪腹板17a桥接第一对翼梁帽15a与15b，并且第二纵向延伸的抗剪腹板17b桥接第二对翼梁帽16a与16b。抗剪腹板17a和17b与第一对翼梁帽15a与15b和第二对翼梁帽16a与16b相结合而形成一对I形梁结构，这对I形梁结构将负载从旋转的叶片10有效地传递至风轮机的轮毂。翼梁帽15a和15b以及16a和16b尤其传递可伸缩的弯曲负载，而抗剪腹板17a和17b传递叶片10中的剪切应力。每个翼梁帽15a和15b以及16a和16b均具有大体的矩形截面，并且由一叠预制的加强板条18构成。板条18是碳纤维加强塑料(CFRP)的拉挤成型板条，并且基本是平坦的，而且具有矩形截面。堆叠的板条18的数量取决于板条18的厚度以及壳11a与11b的所需厚度，但是通常板条18均具有几毫米的厚度，并且通常在堆叠中会有四至十二个板条。板条18具有高拉伸强度，并因此具有高承重能力。如现在将借助实施例参照图1b与图1c描述的，利用树脂灌注工艺制作叶片10。参照图1c，此图示出了用于风轮机叶片的半壳的模具20的剖面图。玻璃纤维层22布置在模具20中以形成叶片10的外蒙皮14。三个细长的聚氨酯泡沫板24布置在玻璃纤维层22的顶部上以形成上文提到的夹层板芯12。泡沫板24相互间隔成限定位于其间的一对通道26。如上文参照图1a描述的，多个拉挤成型的CFRP板条18堆叠在相应的通道26中。此实施例的每个堆叠中示出有三个板条18，但是一个堆叠中可以有任一数量的板条18。参照图1c，一旦堆叠起板条18，就在拉挤成型的板条18的堆叠与泡沫板24的顶部上布置第二玻璃纤维层28。第二玻璃纤维层28形成叶片10的内蒙皮13。接着，将真空装袋材料30放置在模具20上以覆盖堆叠。利用密封胶带32将真空装袋材料30密封至模具20的凸缘34。利用真空泵36从模具20和真空装袋材料30之间的密封区提取出空气，并将树脂38供应至密封区。树脂38灌注在多个复合层之间并且填充复合堆叠中的任一间隙。一旦充足的树脂38供应到模具20，就在维持真空的同时加热模具20以使树脂38固化并将多个层结合在一起，从而形成叶片的半壳。根据相同的工艺制作另一半壳。沿壳的前缘与后缘施加粘合剂，从而壳结合在一起而形成完整的叶片。翼梁帽15a和15b以及16a和16b整合在外壳11a与11b的结构内避免了对诸如加强梁之类的单独的翼梁帽的需求，在一些传统风轮机叶片中通常将该加强梁结合至壳的内表面。EP 1 520 983、WO 2006/082479、以及UK专利申请GB 2497578中描述了具有与壳整合的翼梁帽的转子叶片的其他实施例。拉挤成型的CFRP板条18沿风轮机叶片10的大部分长度延伸。新式的风轮机叶片的长度可能超过8米，因此要理解的是，这些板条非常长且重。板条的长度与重量面临与叶片制造以及板条的处理与运输有关的挑战。本专利技术的目的在于通过提供制造此类型的风轮机叶片的便利方法并且通过提供用于此方法中的设备而应对这些挑战。
技术实现思路
以此为背景，根据第一方面，本专利技术涉及一种在叶片模具中制作风轮机叶片的方法，所述风轮机叶片包括多个细长加强结构，每个所述细长加强结构均包括纤维加强聚合材料的板条的堆叠。所述方法包括：堆叠纤维加强聚合材料的板条以形成多个堆
叠，每个所述堆叠限定纵轴线；使所述堆叠在位于所述叶片模具外部的对准区中相对于彼此对准；支撑所述堆叠以维持所述堆叠的相对对准；将所述多个堆叠同时转移到所述叶片模具中，在转移所述堆叠时维持堆叠的相对对准；以及在所述叶片模具中奖所述堆叠与其他叶片材料整合从而形成所述叶片。根据本专利技术的方法允许板条堆叠在叶片模具外部以所需对准布置，然后在维持对准的情况下转移到所述模具中，从而在所述叶片模具自身中需要稍微对准(如果需要)。因此，对准操作发生在模具外部，外部有相当大的空间并因此比模具内部更容易使堆叠对准，内部的空间相对小并因此更难使所述堆叠对准。以此方式，所述堆叠的对准需要较少的时间以及较少的人力输入。所述堆叠在所述对准区中的相对对准可以对应于在完成的叶片中所述堆叠的所需对准。在此情况下，一旦将所述堆叠转移到所述叶片模具无需重对准所述堆叠。所述方法还包括将所述堆叠定位在所述对准区中，使得所述堆叠以预定间隔距离相互间隔开，并且所述方法还可以包括在将所述堆叠转移到所述模具中时维持所述堆叠之间的所述预定间隔距离。所述预定间隔距离可以对应于在完成的叶片中所述堆叠之间的所需间隔。所述预定间隔距离可以选择成适应所述堆叠位于所述模具中时位于所述堆叠之间的叶片部件。例如，所述所述预定间隔距离可以选择成适应所述堆叠之间的泡沫板。所述方法可以包括将支撑结构联接至位于所述对准区中的各个堆叠，所述支撑结构构造成在所述堆叠转移到所述模具中时维持所述堆叠的相对对准。所述支撑结构提供转移过程中维持相对对准的简单机构，该机构能够容易联接至所述堆叠。为了在所述堆叠的转移过程中提供特别的稳固性，所述方法可以包括将所述支撑结构联接至各个堆叠的相应的端部区。为了易于将所述支撑结构联接至所述堆叠，所述方法可以包括将所述支撑结构夹紧至各个堆叠。所述方法还可以包括在所述堆叠转移至所述模具后从所述堆叠解除所述支撑结构。所述方法可以包括从所述对准区提升所述多个堆叠，并且将所述多个堆叠下降到所述叶片模具中。以此方式，所述堆叠能特别快速而且容易地转移到所述模具，从而需要相对小程度地移动所述堆叠。为了在提升过程中提供额外的支撑，所述方法可以包括在所述提升过程中借助多个带索支撑所述堆叠，所述带索沿所述堆叠的长度以一定间隔布置。所述方法可以包括在所述堆叠的相应端部区初步支撑所述堆叠，使得当提升所述堆叠时，所述堆叠下垂而使得各个堆叠的中部低于所述堆叠的所述端部区，并且将所述堆叠下降到所述叶片模具中使得所述堆叠的所述中部区先于所述端部区接触所述叶片模具。这允许所述堆叠的所述中部区首先与所述模具接触，防止损害所述堆叠的所述端部区，所述端部区比所述中部区更易于受损。所述方法可以包括借助树脂灌注工艺使所述堆叠在所述叶片模具中与其他叶片材料整合。本专利技术还延及一种根据上述方法制作的风轮机叶片以及包括这样的风轮机叶片的风轮机。根据另一方面，本专利技术涉及用于将多个纤维加强聚合材料的板条堆叠同时转移到叶片模具中的设备，所述多个堆叠在转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在叶片模具中制作风轮机叶片的方法，所述风轮机叶片包括多个细长加强结构，每个所述细长加强结构均包括纤维加强聚合材料的板条的堆叠，并且所述方法包括：堆叠纤维加强聚合材料的板条以形成多个堆叠，每个所述堆叠限定纵轴线；使所述堆叠在位于所述叶片模具外部的对准区中相对于彼此对准；支撑所述堆叠以维持所述堆叠的相对对准；将所述多个堆叠同时转移到所述叶片模具中，在转移所述堆叠时维持堆叠的相对对准；以及在所述叶片模具中将所述堆叠与其他叶片材料整合从而形成所述风轮机叶片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.11 GB 1319858.51.一种在叶片模具中制作风轮机叶片的方法，所述风轮机叶片包括多个细长加强结构，每个所述细长加强结构均包括纤维加强聚合材料的板条的堆叠，并且所述方法包括：堆叠纤维加强聚合材料的板条以形成多个堆叠，每个所述堆叠限定纵轴线；使所述堆叠在位于所述叶片模具外部的对准区中相对于彼此对准；支撑所述堆叠以维持所述堆叠的相对对准；将所述多个堆叠同时转移到所述叶片模具中，在转移所述堆叠时维持堆叠的相对对准；以及在所述叶片模具中将所述堆叠与其他叶片材料整合从而形成所述风轮机叶片。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述堆叠在所述对准区中的相对对准对应于在完成的叶片中所述堆叠的所需对准。3.根据权利要求1或2所述的方法，该方法还包括将所述堆叠定位在所述对准区中，使得所述堆叠以预定间隔距离相互间隔开，并且所述方法还包括在将所述堆叠转移到所述叶片模具中时维持所述堆叠之间的所述预定间隔距离。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定间隔距离对应于在完成的叶片中所述堆叠之间的所需间隔。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括将支撑结构联接至位于所述对准区中的各个堆叠，所述支撑结构构造成在所述堆叠转移到所述叶片模具中时维持所述堆叠的相对对准。6.根据权利要求5所述的方法，该方法包括将所述支撑结构联接至各个堆叠的相应的端部区。7.根据权利要求5或6所述的方法，该方法包括将所述支撑结构夹紧至各个堆叠。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，该方法包括在所述堆叠转移至所述叶片模具后从所述堆叠解除所述支撑结构。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，该方法包括从所述对准区提升所述多个堆叠，并且将所述多个堆叠下降到所述叶片模具中。10.根据权利要求9所述的方法，该方法还包括在提升过程中借助多个带索支撑
\t所述堆叠，所述带索沿所述堆叠的长度以一定间隔布置。11.根据权利要求9或10所述的方法，该方法包括在所述堆叠的相应端部区初步支撑所述堆叠，使得当提升所述堆叠时，所述堆叠下垂而使得各个堆叠的中部低于所述堆叠的所述端部区，并且将所述堆叠下降到所述叶片模具中，使得所述堆叠的所述中部区先于所述端...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·贝什，C·布恩，安德鲁·海戈斯，A·G·贝尔万格，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK