制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板的方法和模具系统（70）以及用于这种方法和模具系统的背板（66）。所述方法涉及将一个或多个纤维层布置在腹板模具部件（61）的顶部上，将背板（66）布置在每个端部处，以在第一和第二背板（66,68）与腹板模具部件（61）之间形成模具型腔。每个背板（66,68）包括内模制表面（80）、外表面（98,100）、以及在外表面（98,100）中的至少一个与内模制表面（80）之间延伸的通道（82）或槽（83）。树脂通过第一和第二背板（66,68）的每个通道或槽供应到模具型腔，随后树脂固化或硬化以形成抗剪腹板。

Method and System for Manufacturing Shear Web for Wind Turbine Blades

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板的方法和系统
本专利技术涉及制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板的方法和模具系统以及用于这种方法和模具系统的背板。
技术介绍
风力涡轮机叶片通常根据两种结构设计中的一种来制造，即，薄的空气动力学壳体粘合或以其他方式结合到翼梁上的设计，或梁帽（也称为主层压结构）集成在空气动力学壳体中的设计。在第一种设计中，翼梁构成叶片的承载结构。翼梁以及空气动力学壳体或壳体部件是分开制造的。空气动力学壳体通常被制造为两个壳体部件，一般为压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件。两个壳体部件粘合或以其他方式连接到翼梁，并进一步沿着壳体部件的前缘和后缘彼此粘合。这种设计具有的优点是：关键的承载结构可以分开制造，并因此更容易控制。另外，这种设计允许各种不同制造方法用于生产梁，诸如模制和纤维缠绕。在第二种设计中，梁帽或主层压结构集成在壳体中，并与空气动力学壳体一起模制。与叶片的其余部分相比，主层压结构一般包括很多的纤维层，并且至少关于纤维层的数量可形成风力涡轮机壳体的局部增厚。因此，主层压结构可以形成叶片中的纤维插入物。在这种设计中，主层压结构构成承载结构。叶片壳体一般设计有集成在压力侧壳体部件中的第一主层压结构和集成在吸力侧壳体部件中的第二主层压结构。第一主层压结构和第二主层压结构一般通过一个或多个抗剪腹板连接，所述抗剪腹板例如可以具有C形或I形横截面。对于非常长的叶片，叶片壳体可以进一步沿着纵向范围的至少一部分包括压力侧壳体中的附加第一主层压结构和吸力侧壳体中的附加第二主层压结构。这些附加主层压结构也可以通过一个或多个抗剪腹板连接。这种设计具有的优点是：其更容易通过叶片壳体部件的模制来控制叶片的空气动力学形状。抗剪腹板起到加强叶片结构的作用，并防止过度弯曲或翘曲。一些叶片设计使用由具有I形或C形横截面的梁构件所形成的抗剪腹板，这些构件具有主体，该主体具有在主体的相对的端处从其延伸的承载凸缘。制造这种I形或C形腹板的一个方法是通过提供夹层板本体，纤维材料层以希望的凸缘的形状在相对的端处施加于所述本体，纤维材料被树脂灌注，并随后固化以形成刚性的凸缘。在适当形状的模具结构中制造这种抗剪腹板是众所周知的，其中可以使用相对简单的U形模具制造C形腹板，其中所述夹层板本体在模具结构的相对的壁之间延伸，通过纤维材料靠着所述壁的层叠来形成所述凸缘。类似地，可以使用具有中心支撑的模具制造I形腹板，所述中心支撑由任一侧上的柔性支撑构件界定，以在柔性支撑构件与相对的模具壁之间限定可调整的空隙。在这种情况下，夹层板本体布置在中心支撑上，而可调整的空隙布置为接收纤维层，以在板本体的第一侧上形成凸缘，板本体的第二侧上的凸缘通过纤维材料靠着相对的模具壁的层叠来形成。由于通过所述凸缘传递的力相对较大，因此这种树脂灌注的纤维基凸缘通常是为了防止结构缺陷和裂纹的目的。国际专利申请公开号WO2016/066816A1公开了一种制造用于风力涡轮机叶片的I形抗剪腹板的方法和模具系统。所述模具系统包括下腹板模具部件和上腹板模具部件，所述下腹板模具部件具有凹形，所述凹形具有分叉的侧部件，其用于制造I形腹板脚部凸缘的第一侧，所述上腹板模具部件具有凹形，所述凹形具有会聚的侧部件，其用于制造I形腹板脚部凸缘的其他侧。在这种现有技术的系统中，树脂一般在腹板本体的中心处或接近腹板本体的中心被灌注到模具型腔中。本专利技术人已观察到这点导致不满意的流动模式以及因此产生的遍及抗剪腹板的结构特性。本专利技术的目的是提供用于制造抗剪腹板的替代的系统和方法，其提供了组合有减小的结构失效风险的增大的制造容易性。本专利技术的进一步目的是提供简单且成本有效的制造抗剪腹板的系统和方法。本专利技术的另一个目的是提供制造抗剪腹板的系统和方法，所述抗剪腹板是柔性的并适用于一些不同的模制情况。
技术实现思路
已经发现，一个或多个上述目的可以通过制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板的方法获得，所述抗剪腹板具有腹板本体以及在腹板本体第一端处的第一腹板脚部凸缘和在腹板本体第二端处的第二腹板脚部凸缘，其中，所述方法包括以下步骤：a）提供长的下腹板模具部件，所述下腹板模具部件具有模制表面，所述模制表面具有大致平的中心部分、在下腹板模具部件的第一端处的第一向下延伸的模制表面部分、以及在下腹板模具部件的第二端处的第二向下延伸的模制表面部分，b）将一个或多个纤维层布置在长的下腹板模具部件的顶部上，并至少部分地覆盖第一向下延伸的模制表面部分、中心部分、以及第二向下延伸的模制表面部分，c）与第一向下延伸的模制表面部分相对地布置第一背板，与第二向下延伸的模制表面部分相对地布置第二背板，以在第一和第二背板与下腹板模具部件之间形成模具型腔，其中，每个背板包括内模制表面、一个或多个外表面、以及在背板的外表面中的至少一个与内模制表面之间延伸的通道或槽，d）通过第一和第二背板的相应通道或槽将树脂供应到模具型腔，并且e）固化或硬化树脂，以形成抗剪腹板。已经出乎意料地发现，不同于通常在腹板本体处的灌注，这种从后来的抗剪腹板的脚部凸缘进行的树脂灌注，导致了改进的流动模式，导致更好的结构稳定性和更少的修复。此外，由于背板中的流动通道或槽，这导致了非常成本有效的模具系统和时间有效的过程设置。背板可以由不昂贵的材料制成，诸如一种或多种聚合物，并且可以重复使用。此外，它们兼容于制造不同叶片类型的抗剪腹板。优选地，背板可重复使用。一般地，背板的外表面包括大致平行于内模制表面的相对的背表面、以及四个侧表面，诸如右、左、顶部和底部侧表面。优选地，通道或槽在背板的多个侧表面中的一个与内模制表面之间延伸。有利地，下腹板模具部件具有整体凹形，所述整体凹形具有分叉的侧部件，用于制造腹板脚部凸缘的第一侧。可以将一组第一纤维层披盖（drape）在腹板部件的凹的模制表面之上。第一纤维层将理想地顺应下模具的模制表面。优选地，下腹板模具部件包括磁性材料，其中，第一和/或第二背板进一步包括在其外表面中的凹陷，并且其中，一个或多个磁体被布置在凹陷中，用于在模制期间使背板保持靠着下腹板模具部件。已经发现这种解决方案导致极快的背板安装和很低的泄漏风险。整个系统可以被放在真空袋下。下腹板模具部件的磁性材料可以是钢或与一个或多个其他成分组合的钢。因此，下腹板模具部件可以大致由钢组成。在优选实施例中，背板的凹陷位于大致平行于背板的内模制表面的相对的背表面中。优选地，抗剪腹板为大致I形。所谓大致I形意味着抗剪腹板具有抗剪腹板本体以及在腹板本体的第一端处的第一腹板脚部凸缘（其中第一凸缘部件从腹板本体的第一侧延伸并且第二凸缘部件从腹板本体的第二侧延伸）和进一步地在腹板本体的第二端处的第二腹板脚部凸缘（其中第一凸缘部件从腹板本体的第一侧延伸并且第二凸缘部件从腹板本体的第二侧延伸）。在优选实施例中，每个背板的外表面包括侧表面，其中，通道从所述侧表面通向背板的内模制表面。侧表面可以是例如背板的左侧表面或右侧表面。在特别优选实施例中，每个背板的外表面包括两个相对的侧表面，并且其中，槽在背板的两个相对的侧表面之间延伸及整个内模制表面。相对的侧表面可以是例如背板的右手表面和相对的左手侧表面。在这些实施例中，背板可以有利地通过挤压过程来制造。根据另一个实施例，第一向下延伸的模制表面部分和/或第二向下延伸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板（50）的方法，所述抗剪腹板具有腹板本体以及在所述腹板本体的第一端处的第一腹板脚部凸缘和在所述腹板本体的第二端处的第二腹板脚部凸缘，其中，所述方法包括以下步骤：a）提供长的下腹板模具部件（61），所述下腹板模具部件具有模制表面，所述模制表面具有大致平的中心部分（71）、在所述下腹板模具部件（61）的第一端处的第一向下延伸的模制表面部分（72）、以及在所述下腹板模具部件（61）的第二端处的第二向下延伸的模制表面部分（73），b）将一个或多个纤维层（62, 64）布置在所述长的下腹板模具部件（61）的顶部上，并至少部分地覆盖所述第一向下延伸的模制表面部分（72）、所述中心部分（71）、以及所述第二向下延伸的模制表面部分（73），c）与所述第一向下延伸的模制表面部分（72）相对地布置第一背板（66），并且与所述第二向下延伸的模制表面部分（73）相对地布置第二背板（68），以在所述第一和第二背板（66, 68）与所述下腹板模具部件（61）之间形成模具型腔，其中，每个背板包括内模制表面（80）、一个或多个外表面（98, 100）、以及在所述背板的所述外表面（98, 100）中的至少一个与所述内模制表面（80）之间延伸的通道（82）或槽（83），d）通过所述第一和第二背板（66, 68）的相应通道（82）或槽（83）将树脂供应到所述模具型腔，以及e）固化或硬化所述树脂，以形成所述抗剪腹板。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.01 EP 16201771.91.一种制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板（50）的方法，所述抗剪腹板具有腹板本体以及在所述腹板本体的第一端处的第一腹板脚部凸缘和在所述腹板本体的第二端处的第二腹板脚部凸缘，其中，所述方法包括以下步骤：a）提供长的下腹板模具部件（61），所述下腹板模具部件具有模制表面，所述模制表面具有大致平的中心部分（71）、在所述下腹板模具部件（61）的第一端处的第一向下延伸的模制表面部分（72）、以及在所述下腹板模具部件（61）的第二端处的第二向下延伸的模制表面部分（73），b）将一个或多个纤维层（62,64）布置在所述长的下腹板模具部件（61）的顶部上，并至少部分地覆盖所述第一向下延伸的模制表面部分（72）、所述中心部分（71）、以及所述第二向下延伸的模制表面部分（73），c）与所述第一向下延伸的模制表面部分（72）相对地布置第一背板（66），并且与所述第二向下延伸的模制表面部分（73）相对地布置第二背板（68），以在所述第一和第二背板（66,68）与所述下腹板模具部件（61）之间形成模具型腔，其中，每个背板包括内模制表面（80）、一个或多个外表面（98,100）、以及在所述背板的所述外表面（98,100）中的至少一个与所述内模制表面（80）之间延伸的通道（82）或槽（83），d）通过所述第一和第二背板（66,68）的相应通道（82）或槽（83）将树脂供应到所述模具型腔，以及e）固化或硬化所述树脂，以形成所述抗剪腹板。2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个背板的外表面包括两个相对的侧表面（98,100），并且其中，所述槽（83）在所述背板的两个相对的侧表面（98,100）之间延伸及整个所述内模制表面（80）。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述下腹板模具部件（61）包括磁性材料，并且其中，所述第一和/或第二背板（66,68）进一步包括在其外表面中的凹陷（90），并且其中，一个或多个磁体（88）被布置在所述凹陷（90）中，用于在模制期间使所述背板保持靠着所述下腹板模具部件（61）。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述背板的凹陷（90）位于大致平行于所述背板的内模制表面的相对的背表面（96）中。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述抗剪腹板是I形的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一向下延伸的模制表面部分（72）和/或所述第二向下延伸的模制表面部分（73）包括突台（84），所述突台（84）形成所述下腹板模具部件（61）的模制表面的部分。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述下腹板模具部件（61）的第一和第二向下延伸的模制表面部分（73）沿着所述长的下腹板模具部件（61）的至少一部分从所述中心部分（71）分叉。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤b）进一步包括将芯材料（63），诸如轻木或泡沫聚合物，布置在所述下腹板模具部件（61）的中心部件中的所述一个或多个纤维层的顶部上，然后可选地将一个或多个纤维层布置在所述芯材料（63）的顶部上。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c）进一步包括使一个或多个所述纤维层保持靠着所述第一和/或所述第二背板（66,68）的内模制表面（80）。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤b）进一步包括将上腹板模具部件布置在所述纤维层的顶部上，所述上腹板模具部件具有模制表面，所述模制表面具有大致平的中心部分（91）、在所述上腹板模具部件的第一端处的第一向上延伸的模制表面部分、以及在所述上腹板模具部件的第二端处的第二向上延伸的模制表面部分，并且其中，步骤b）可选地包括将所述第二纤维层的端部靠着所述上腹板模具部件的第一和第二向上延伸的模制表面缠绕。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述上腹板模具部件的第一和第二向上延伸的模制表面部分沿着所述长的上腹板模具部件的至少一部分从所述中心部分（91）会聚。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述模具型腔被至少一个真空袋进一步密封。13.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：K施布斯比，M拉尔森，KL马德森，
申请(专利权)人：LM风力发电国际技术有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK