加强的风力涡轮机叶片部件制造技术

本发明专利技术描述了一种具有加强的通孔的用于风力涡轮机叶片的部件。能够通过围绕孔的周边布置的纤维绳提供加强件，或者加强件能够设置为以从孔径向延伸布置所布置的纤维材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机叶片的加强的部件、具有这种部件的风力涡轮机叶片以及相关的制造方法和组装方法。
技术介绍
风力涡轮机叶片通常被制造成具有在10-20年的范围内的运行寿命，在此期间风力涡轮机叶片的部件经受大量应力和应变。在纤维加强的复合材料中，这种应力和应变在结构不连续性区域（例如，孔、材料界面等）中的集中通常表现为风力涡轮机叶片部件的结构故障或断裂的起始点，这需要相对昂贵和耗时的维修操作。已知在复合结构中提供孔。EP1772621A2公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有无纤维的开口，该叶片通过使纤维围绕开口延伸并添加基质材料以形成复合结构来制造。JP2009085009公开了一种具有中空梁的风力涡轮机叶片。US4545837A公开了一种包括纤维加强的树脂基质衬套的复合结构。本专利技术的目的是提供一种具有对这种结构故障的改善的耐抗力的风力涡轮机叶片部件及相关的制造方法和组装方法。
技术实现思路
因此，提供了一种制造具有改进的结构特性的风力涡轮机叶片部件的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有限定在其上的至少一个通孔的风力涡轮机叶片部件；以及基本上围绕所述通孔的周边应用加强元件。通过加强孔的周边，在孔的弱点处经受的结构力可以更均匀地分布在孔周围，从而改善风力涡轮机叶片部件对由于在风力涡轮机叶片操作期间经受的应力或应变而导致的断裂或故障的耐抗力。应当理解，风力涡轮机叶片部件优选地包括纤维加强的复合部件，例如包括玻璃纤维和/或碳纤维。应当理解，所述通孔可以包括限定在材料本体中的切口或邻接孔。应当理解，所述通孔还可以包括从材料本体的边缘限定或延伸到材料本体的边缘的贯通槽、狭缝或通道，其中例如对于钥匙孔形的孔，所述加强元件可以围绕槽的一部分设置，特别是围绕槽的扩大部分设置。在有利的实施方式中，风力涡轮机叶片部件包括：夹心板本体，其具有芯和围绕所述芯的蒙皮层；设置在所述夹心板本体中的通孔；以及基本上围绕所述孔的周边设置的至少一个加强元件。本专利技术对于由夹层结构制成的风力涡轮机叶片部件特别有利，因为它们易于出现上述断裂或故障。芯可以有利地由轻木或发泡聚合物制成。在一个实施方式中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成与所述孔的径向方向基本平行。沿径向向外方向延伸的纤维材料允许在孔的边缘处经受的力的一部分从孔本身向外分布到部件本体的其他区域。在另一个实施方式中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成基本上平行于所述孔的周向方向。这将使力围绕孔的周边分布，从而使裂缝形成的风险最小化。优选地，所述应用加强元件的步骤包括基本上围绕所述通孔的周边应用至少一根纤维材料绳。纤维材料绳是相对便宜且易于生产的元件，其可以容易地处理和布置以形成不同形状的孔的合适的加强件。应当理解，纤维材料绳也可以覆盖布置为绳的纤维束。优选地，所述纤维材料绳包括单向纤维绳。由于纤维在绳中的共同对准，使用单向纤维绳更有效地使力围绕孔的周边分布。优选地，所述纤维材料绳包括玻璃纤维绳、碳纤维绳和/或这两者的组合。附加地或替代地，所述应用加强元件的步骤包括在所述通孔中或周围应用至少一个纤维材料层。纤维材料可以用作孔的补片加强件，并且可以与其他加强元件组合以进一步改善部件的结构性能。优选地，所述应用加强元件的步骤包括围绕所述通孔的内周缠绕所述至少一个纤维材料层，优选地，其中所述至少一个纤维材料层的相反端在通孔的两侧布置在风力涡轮机叶片部件的表面上。通过将纤维材料缠绕通过孔，力可以在部件的相反侧之间均匀地分布。优选地，所述缠绕步骤包括布置所述至少一个纤维材料层，其中所述纤维材料层的相反端从所述通孔径向向外延伸。使纤维材料沿径向向外方向延伸允许了在孔的边缘处经受的力的一部分从孔本身向外分布到部件本体的其他区域。优选地，所述至少一个纤维材料层包括多个纤维，其中大部分所述纤维排布成与所述孔的径向方向基本平行。提供具有对准的纤维的纤维材料允许力的分布被纤维材料更精确地重新引导。优选地，所述应用加强元件的步骤包括应用纤维材料层的多个重叠片（piece），其中纤维材料层的所述多个重叠片的相反端从所述通孔径向向外延伸。在一个方面，所述应用加强元件的步骤包括将所述加强元件应用到所述风力涡轮机叶片部件的邻近所述孔的表面。在附加的或替代的方面，所述应用加强元件的步骤包括将所述加强元件应用在所述孔内，优选沿着孔的内周应用。优选地，所述应用加强元件的步骤包括基本上围绕所述通孔的周边模制所述加强元件。优选地，所述模制步骤包括围绕所述通孔的周边执行所述加强元件的树脂转移模制（RTM），进一步优选地是真空辅助树脂转移模制（VARTM）。通过将加强元件模制到叶片部件，模制压力可以用于有效地使加强元件相对于部件表面变平，并且提供加强元件与部件之间的更一体化的界面。优选地，所述模制步骤包括：在所述加强元件周围应用密封构件，优选为真空袋，以限定模腔；用树脂灌注所述模腔；以及使所述树脂固化。在第一方面，该方法包括以下步骤：提供加固的风力涡轮机叶片部件；在所述加固的风力涡轮机叶片部件中形成通孔。在这种情况下，加强件可以应用于已有的部件。加固的风力涡轮机叶片部件可以包括预制的面板、板或壳构件。形成通孔的步骤可以包括部件的加工、切割、钻孔等。在附加的或替代的方面，所述方法包括：提供具有至少一个通孔的芯体；在所述至少一个通孔周围布置至少一个加强元件；在所述至少一个孔中、优选地在所述至少一个加强元件的内边界内设置插入件；将所述加强元件模制到所述芯；以及在模制之后，移除所述插入件以提供具有加强的通孔的部件。在这种情况下，加强可以作为部件本身的制造过程的一部分来执行，例如在夹心板部件的灌注期间执行。优选地，至少一个加强元件布置在所述至少一个通孔内，优选地，所述至少一个加强元件与所述芯体的至少一个外表面对准地布置。通过在孔内布置加强件，加强件可以布置成没有对部件的外部形状的外部干扰或破坏。优选地，所述方法包括：在所述芯体周围和所述孔上方层压蒙皮层;其中所述模制步骤包括围绕所述芯模制所述蒙皮层以形成夹心板部件结构；以及在模制之后，移除所述插入件以提供具有加强的通孔的部件。应当理解，所述模制步骤包括用树脂灌注所述蒙皮层，并使所述树脂硬化或固化。优选地，所述移除所述插入件的步骤包括加工所述加固的部件的蒙皮层以提供对所述插入件的通路，以及移除所述插入件。应当理解，所述加工步骤可以包括切割所述蒙皮层以提供对所述插入件的通路。优选地，所述通孔被设置为大致圆形的孔。优选地，所述至少一个加强元件布置成围绕所述孔的至少一个同心环。通过将加强件布置为围绕孔的至少一个同心环，提供了这样的加强件：其可以布置成遵循孔的形状，从而提供加强效果的均匀分布。应当理解，该方法可以逆向地执行，以加强现有的孔，或者该方法可以作为风力涡轮机叶片部件的制造过程的一部分来执行。还提供了一种风力涡轮机叶片部件，其具有限定在其上的至少一个通孔，其中加强元件基本上围绕所述至少一个通孔的周边设置。优选地，所述加强元件包括基本上围绕所述通孔的周边布置的纤维材料绳。优选地，所述纤维材料绳包括单向纤维绳，优选为玻璃纤维绳、碳纤维绳和/或这两种的组合。优选地，所述至少一个通孔为大致圆形；优选地，其中所述加强元件布置在围绕所述孔的至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造具有改进的结构特性的风力涡轮机叶片部件的方法，所述方法包括以下步骤：提供风力涡轮机叶片部件，所述风力涡轮机叶片部件具有限定在所述风力涡轮机叶片部件上的至少一个通孔；以及基本上围绕所述通孔的周边应用加强元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.18 EP 14181240.4;2014.09.09 GB 1415890.11.一种制造具有改进的结构特性的风力涡轮机叶片部件的方法，所述方法包括以下步骤：提供风力涡轮机叶片部件，所述风力涡轮机叶片部件具有限定在所述风力涡轮机叶片部件上的至少一个通孔；以及基本上围绕所述通孔的周边应用加强元件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮机叶片部件包括：夹心板本体，所述夹心板本体具有芯和围绕所述芯的蒙皮层；设置在所述夹心板本体中的通孔；以及基本上围绕所述孔的周边设置的至少一个加强元件。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成与所述孔的径向方向基本平行。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成基本上平行于所述孔的周向方向。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述应用加强元件的步骤包括基本上围绕所述通孔的周边应用至少一根纤维材料绳。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述纤维材料绳包括单向纤维绳。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述纤维材料绳被压缩为相对扁平的椭圆形横截面轮廓。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述应用加强元件的步骤包括在所述通孔中或者围绕所述通孔应用至少一个纤维材料层，优选地，围绕所述通孔的内周缠绕所述至少一个纤维材料层。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述应用加强元件的步骤包括基本围绕所述通孔的周边模制所述加强元件，优选地，所述模制的步骤包括围绕所述通孔的周边执行所述加强元件的树脂转移模制（RTM），进一步优选地是真空辅助树脂转移模制（VARTM）。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：提供具有至少一个通孔的芯体；在所述至少一个通孔周围布置至少一个加强元件；在所述至少一个孔中、优选地在所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：JH加姆，MW尼伊森，P奎林格，K卡斯佩，
申请(专利权)人：LMWP专利控股有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK