具有混合翼梁帽的风力涡轮叶片及相关制作方法技术

本发明专利技术涉及具有混合翼梁帽的风力涡轮叶片及相关制作方法。具体而言，一种风力涡轮叶片构件通过提供由第一拉挤纤维材料形成的多个第一拉挤板和由第二拉挤纤维材料形成的多个第二拉挤板而制成。第一拉挤板和第二拉挤板具有对应于风力涡轮叶片壳的翼梁帽的整个长度的长度。第一拉挤板和第二拉挤板以混合图案堆叠，混合图案包含第一拉挤板和第二拉挤板两者，且堆叠布置在用于叶片壳的模具中的叶片壳材料上。第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案与叶片壳材料连结，以形成一体的叶片壳和连结的翼梁帽构件。

【技术实现步骤摘要】
具有混合翼梁帽的风力涡轮叶片及相关制作方法
本公开内容大体上涉及风力涡轮，且更具体地涉及具有由拉挤板制造的翼梁帽的风力涡轮叶片。
技术介绍
风力认作是一种最清洁、最环境友好的目前可用的能源，且就此而言，风力涡轮得到增加的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理从风中获得动能，且将动能经由旋转能传送，以转动轴，轴将转子叶片联接到变速箱上，或如果未使用变速箱则直接联接到发电机上。发电机然后将机械能转化成电能，电能可配置至公用电网。风力涡轮转子叶片大体上包括由复合层压材料的两个壳半部形成的本体壳。壳半部大体上使用模制过程制造，且然后沿转子叶片的对应端联接在一起。大体上，本体壳相对轻量，且具有并未构造成经受操作期间施加在转子叶片上的弯矩和其它负载的结构性质(例如，刚度、抗弯阻力和强度)。为了提高转子叶片的刚度、抗弯阻力和强度，本体壳通常使用接合壳半部的内表面的一个或多个结构构件(例如，具有构造在其间的抗剪腹板的相对的翼梁帽)来增强。翼梁帽可由各种材料构成，包括玻璃纤维层压复合物和碳纤维层压复合物。更确切地说，现代翼梁帽通常由拉挤复合物构成，拉挤复合物比传统复合物更廉价，因为拉挤复合物可以以更厚的区段生产。用语"拉挤复合物"、"拉挤物"或类似用语大体上用于限定增强材料(例如，纤维，或织造或编织的线)，其浸渍有树脂，且经由加热的静止模具拉制，使得树脂固化或经历聚合。因此，拉挤过程通常特征为产生具有恒定截面的复合部分的连续过程。因此，多个拉挤物可一起真空灌注到模具中来形成翼梁帽。为了此材料的材料和经济利益，本行业正寻求将拉挤物并入风力涡轮叶片的翼梁帽中的途径。例如，美国专利申请公告2014/0271198针对一种分段式风力涡轮叶片，其中每个叶片节段包括相应的翼梁。翼梁在翼梁接头(如，指型接头)处连接在一起。翼梁元件包括制造为拉挤物的厚板，其中第一厚板和第二厚板具有不同材料复合物。因此，持续需要一种改进的拉挤翼梁帽和将此翼梁帽并入风力涡轮叶片的方法，其中此需要可包括优化翼梁帽中使用的更昂贵材料和更廉价材料的量，以实现更成本效益合算的结构。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本专利技术而学习到。一方面，本专利技术针对一种用于制造风力涡轮叶片壳构件的系统及方法，包括提供由第一拉挤纤维材料形成的多个第一拉挤板，以及提供由第二拉挤纤维材料形成的多个第二拉挤板。第一拉挤板和第二拉挤板具有对应于风力涡轮叶片壳的翼梁帽的整个长度的长度。第一拉挤板和第二拉挤板以混合图案堆叠，混合图案包含两种不同的拉挤板。第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案布置在用于叶片壳的模具中的叶片壳材料上。然后，第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案与叶片壳材料连结来形成叶片壳构件。在一个实施例中，第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案在树脂灌注过程中与叶片壳材料连结。在此过程中，第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案可在布置在模具中的叶片壳材料上时未连结，其中连结步骤包括由树脂灌注过程共同连结第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案和叶片壳材料。备选地，拉挤板的堆叠混合图案可在置于叶片模具中之前预连结在一起。在具体实施例中，第一拉挤纤维材料可为玻璃纤维材料，且第二拉挤纤维材料可为碳纤维材料。堆叠混合图案可取决于期望给予翼梁帽的强度特征而采用各种构造。例如，第一拉挤板和第二拉挤板可布置成均匀的棋盘式混合图案，以提供大体上一致的强度特征组合。在备选实施例中，第二拉挤板可沿叶片壳材料附近的堆叠的外侧和与叶片壳材料相对的堆叠的内侧中的一者或两者以更大集中度放置。本专利技术还包含一种风力涡轮叶片壳构件，其包括叶片壳，以及连结到叶片壳的内表面上的翼梁帽。翼梁帽由布置成堆叠混合图案的第一拉挤板和第二拉挤板形成，其中第一拉挤板和第二拉挤板具有沿翼梁帽的整个长度的连续不间断长度。在具体实施例中，第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案在连结到叶片壳上之前预连结在一起。备选地，第一拉挤板和第二拉挤板的堆叠混合图案与叶片壳材料共同连结。第一拉挤板和第二拉挤板由不同的相应纤维材料制成。例如，第一拉挤纤维材料可为玻璃纤维材料，且第二拉挤纤维材料可为碳纤维材料。本专利技术还涵盖一种具有压力侧壳和吸力侧壳的风力涡轮叶片，其中吸力侧壳和压力侧壳沿叶片的前缘和后缘联结。吸力侧壳构件和压力侧壳构件中的一者或两者还包括连结到壳的上表面上的翼梁帽，其中翼梁帽包括布置成堆叠混合图案的第一拉挤板和第二拉挤板。第一拉挤板和第二拉挤板具有沿翼梁帽的整个长度的连续不间断长度。本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，且连同描述一起用于阐释本专利技术的原理。1.一种用于制造风力涡轮叶片壳构件的方法，包括：提供由第一拉挤纤维材料形成的多个第一拉挤板；提供由第二拉挤纤维材料形成的多个第二拉挤板；所述第一拉挤板和所述第二拉挤板具有对应于风力涡轮叶片壳的翼梁帽的整个长度的长度；以包含第一拉挤板和第二拉挤板两者的混合图案来堆叠所述第一拉挤板和所述第二拉挤板；将所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案布置在用于所述叶片壳的模具中的叶片壳材料上；以及使所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案与所述叶片壳材料连结来形成所述叶片壳构件。2.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案在树脂灌注过程中与所述叶片壳材料连结。3.根据技术方案2所述的方法，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案在布置在所述模具中的叶片壳材料上时未连结，所述连结步骤包括，由所述树脂灌注过程共同连结所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案以及所述叶片壳材料。4.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，所述第一拉挤纤维材料包括玻璃纤维材料，以及所述第二拉挤纤维材料包括碳纤维材料。5.根据技术方案4所述的方法，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板以均匀棋盘式图案布置成所述堆叠混合图案。6.根据技术方案4所述的方法，其特征在于，所述第二拉挤板沿所述叶片壳材料附近的所述堆叠混合图案的外侧和与所述叶片壳材料相对的所述堆叠混合图案的内侧中的一者或两者具有更大集中度。7.一种风力涡轮叶片壳构件，包括：叶片壳；连结到所述叶片壳的内表面上的翼梁帽；所述翼梁帽包括布置成堆叠混合图案的第一拉挤板和第二拉挤板；以及所述第一拉挤板和所述第二拉挤板具有沿所述翼梁帽的整个长度的连续不间断长度。8.根据技术方案7所述的风力涡轮叶片壳构件，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板在连结到所述叶片壳上之前以所述堆叠混合图案预连结在一起。9.根据技术方案7所述的风力涡轮叶片壳构件，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案与所述叶片壳材料共同连结。10.根据技术方案7所述的风力涡轮叶片壳构件，其特征在于，所述第一拉挤纤维材料包括玻璃纤维材料，以及所述第二拉挤纤维材料包括碳纤维材料。11.根据技术方案10所述的风力涡轮叶片壳构件，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板以均匀棋盘式图案布置成所述堆叠混合图案。12.根据技术方案1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造风力涡轮叶片壳构件的方法，包括：提供由第一拉挤纤维材料形成的多个第一拉挤板；提供由第二拉挤纤维材料形成的多个第二拉挤板；所述第一拉挤板和所述第二拉挤板具有对应于风力涡轮叶片壳的翼梁帽的整个长度的长度；以包含第一拉挤板和第二拉挤板两者的混合图案来堆叠所述第一拉挤板和所述第二拉挤板；将所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案布置在用于所述叶片壳的模具中的叶片壳材料上；以及使所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案与所述叶片壳材料连结来形成所述叶片壳构件。

【技术特征摘要】
2017.06.21 US 15/6289331.一种用于制造风力涡轮叶片壳构件的方法，包括：提供由第一拉挤纤维材料形成的多个第一拉挤板；提供由第二拉挤纤维材料形成的多个第二拉挤板；所述第一拉挤板和所述第二拉挤板具有对应于风力涡轮叶片壳的翼梁帽的整个长度的长度；以包含第一拉挤板和第二拉挤板两者的混合图案来堆叠所述第一拉挤板和所述第二拉挤板；将所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案布置在用于所述叶片壳的模具中的叶片壳材料上；以及使所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案与所述叶片壳材料连结来形成所述叶片壳构件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案在树脂灌注过程中与所述叶片壳材料连结。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案在布置在所述模具中的叶片壳材料上时未连结，所述连结步骤包括，由所述树脂灌注过程共同连结所述第一拉挤板和所述第二拉挤板的堆叠混合图案以及所述叶片壳材料。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：JT利文斯顿，DJ卡斯珀斯基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US