制造风力涡轮机转子叶片的方法技术

本发明专利技术涉及制造风力涡轮机转子叶片的方法，涉及可由所述方法获得的风力涡轮机转子叶片，涉及用于制作用来嵌入风力涡轮机转子叶片中的长形预型件（97）的挤拉工艺，并且涉及可由所述工艺获得的长形预型件（97）。叶片制造工艺包括挤拉工艺以获得预型件（97），将预型件（97）嵌入叶片的一个或多个部件之内，将树脂灌注到包含预型件（97）的所述一个或多个叶片部件中，并且组装包括所述一个或多个叶片部件的转子叶片。

Method of Manufacturing Wind Turbine Rotor Blades

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造风力涡轮机转子叶片的方法
本专利技术涉及制造风力涡轮机转子叶片的方法，涉及可由所述方法获得的风力涡轮机转子叶片，涉及用于制作用来嵌入风力涡轮机转子叶片中的长形预型件的挤拉工艺并且涉及可由所述工艺获得的长形预型件。
技术介绍
风能由于其清洁且环保的能量产出正变得日益受欢迎。现代风力涡轮机的转子叶片通过使用为了使效率最大化而产生的复杂叶片设计捕获动力风能量。涡轮机叶片现今可能在长度上超过80米并且在宽度上超过4米。叶片典型地由纤维增强的聚合物材料制成，并且包括压力侧壳体半部和吸入侧壳体半部。典型的叶片的横截面轮廓包括用于产生空气流的翼型，以致使在两侧之间的压差。所得到的升力生成转矩用于产生电力。风力涡轮机叶片的壳体半部通常使用模具制造。首先，将叶片凝胶涂层或底漆施加到模具上。随后，将纤维增强物和/或织物放入模具，接着灌注树脂。真空典型地用于将环氧树脂材料吸入到模具中。备选地，可使用预浸料坯技术，其中，用树脂预浸渍的纤维或织物形成可被引入到模具中的均质材料。若干用于制造风力涡轮机叶片的其他模制技术是已知的，包括压缩模制和树脂转移模制。壳体半部通过基本上沿着叶片的弦平面胶合或螺栓连接在一起而进行组装。为了增大机械稳定性，常常根据两种构造设计中的一种制造风力涡轮机叶片，也就是其中薄的空气动力学壳体胶合或以其他方式结合到翼梁上的设计，或其中梁帽（也称主层压结构）集成到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分开制造。空气动力学壳体常常制造为两个壳体部件，典型地为压力侧壳体部件和吸入侧壳体部件。两个壳体部件胶合或以其他方式连接到翼梁并且沿着壳体部件的前缘和后缘进一步彼此胶合。这种设计具有关键的承载结构可被分开制造并且因此更容易控制的优点。进一步地，这种设计允许各种不同的制造方法用于制作梁，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到壳体中并且与空气动力学壳体模制在一起。主层压结构相比叶片的其余部分典型地包括高数量的纤维层，并且可至少关于纤维层的数量形成风力涡轮机壳体的局部增厚。因此，主层压结构可形成叶片中的纤维插入。在这种设计中，主层压结构构成承载结构。叶片壳体典型地设计有被整合在压力侧壳体部件中的第一主层压结构和被整合在吸入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典型地经由一个或多个抗剪腹板连接，所述一个或多个抗剪腹板例如可具有C形或I形横截面。对于很长的叶片，叶片壳体可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、和吸入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经由一个或多个抗剪腹板连接。这种设计具有更容易经由叶片壳体部件的模制控制叶片的空气动力学形状的优点。抗剪腹板起作用以增强叶片结构，并且防止过度的弯曲或挤曲。一些叶片设计使用从具有I形或C形横截面的梁构件形成的抗剪腹板，该构件具有主体，主体带有在主体的相对端部处从其延伸的承载凸缘。在抗剪腹板的制造中，典型地在纤维结构中嵌入一个或多个插入件，该插入件适合于提供从腹板本体到腹板脚凸缘的逐渐过渡。本专利技术的第一目的是提供制造风力涡轮机叶片的方法（其包括简单、灵活且成本有效的制造）以及在其中使用的部件的随后使用。本专利技术的另一目的是提供具有足够机械稳定性和弹性的此种部件。
技术实现思路
本专利技术人已发现所述目的中的一个或多个可由制造风力涡轮机转子叶片的方法实现，所述方法包括步骤-制造长形预型件，所述长形预型件具有至少1米的长度和恒定的横截面，其中，预型件使用挤拉工艺制造，所述挤拉工艺包括步骤-提供纤维材料，诸如纤维粗纱，-使纤维材料与加热的粘合剂接触以形成挤拉绳，其中，粘合剂相对于纤维材料的重量以0.1-15wt%的量存在，-将挤拉绳拉拔通过具有预定的横截面的模，并且-切割挤拉绳以获得预型件，其中，制造风力涡轮机转子叶片的所述方法进一步包括步骤-将预型件嵌入叶片的一个或多个部件之内，-将树脂灌注到包含预型件的所述一个或多个叶片部件中，并且-组装包括所述一个或多个叶片部件的转子叶片。本专利技术人已发现，此种预型件是机械地稳定的，还足够柔韧且有弹性以允许方便的通过此种预型件随后的运输、存储、嵌入和/或灌注的方式进行的进一步处理。特别地，发现了上述挤拉工艺致使区别于一些更传统的挤拉工艺（例如使用热固树脂的挤拉工艺）的产品的预型件。所获得的预型件具有低刚度但具有高机械稳定性。此种比较地柔软和/或有弹性的预型件能弯曲以适应弯的叶片几何形状。与一些现有技术途径（在其中当制作叶片部件时预型件的刚度和强度在树脂灌注工艺期间不产生变化）相反，随后的树脂灌注步骤还将给预型件提供最终的强度。本专利技术的另一优点在于它大大地减少了现有技术在预型件与叶片部件的某些区之间的结合强度问题（如在一些现有技术挤拉工艺可见的）的事实。另外，由于实现了上述意外地高的结合强度，专利技术的预型件使任何打磨或类似的表面制备已不用了。由于灰尘和废料的产生被最小化了，这致使显著的成本减少，还致使改善的工作安全性。在一个实施例中，所获得的预型件可缠绕于绳盘或类似结构，用于在随后的嵌入步骤之前的存储和/或运输。优选的是所述叶片部件为抗剪腹板，优选地为I形抗剪腹板、或壳体半部。预型件可有利地作为插入件与诸如纤维层和/或芯材料的其他组成部分一起用于此种抗剪腹板的制造中。典型地，包括插入件的这样的材料将被布置在抗剪腹板模具上或抗剪腹板模具周围，随后用树脂灌注材料。然后抗剪腹板通常被布置在两个叶片半部之间，所述两个叶片半部被组装以形成风力涡轮机叶片。根据另一实施例，预型件具有至少2米，更优选地至少3米，最优选地至少4米的长度。在一些实施例中，预型件具有至少5米、7米、10米、15米、20米或25米的长度。因此，预型件的长度范围可从1到80米，诸如4-80米、10-80米、20-60米或25-45米。本专利技术的预型件具有恒定的横截面，即，沿着它的整个长度一致的横截面。根据一个实施例，模和所获得的预型件具有三角形的横截面。这在预型件用作插入件用于抗剪腹板时是特别优选的。三角形的横截面可具有为欧几里得几何学三角形、双曲线三角形或其混合的形状，使得一个或两个边是直的并且一个或两个边是弯的。在一个实施例中，两个边是弯的并且一个边是直的。在优选的实施例中，预型件具有三角形棱柱体的形状。有利地，借助于抓取工具拉拔挤拉绳，所述抓取工具包括一个或多个针和/或销钉用于至少部分地穿透挤拉绳。根据另一实施例，粘合剂为热塑性的粘合剂。典型地，纤维粗纱通过热结合借助于粘合剂至少部分地联结在一起。在优选的实施例中，粘合剂是粘合粉末，诸如热塑性的粘合粉末。在一个实施例中，粘合剂相对于纤维材料的重量以1-15wt%，诸如0.5-10wt%，优选地0.5-5wt%，更优选地0.5-3.5wt%的量存在。根据特别优选的实施例，粘合剂相对于纤维材料的重量以1-6wt%的量存在。粘合剂还可包括两个或更多不同的物质，只要总的粘合剂相对于纤维材料的重量以0.1-15wt%的量存在。根据另一实施例，粘合剂的熔点在40°C与220°C之间，优选地在40°C与180°C之间，诸如在40°C与170°C之间，优选地在40°C与160°C之间。在优选的实施例中，粘合剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造风力涡轮机转子叶片的方法，所述方法包括步骤 ‑制造长形预型件（97），所述长形预型件（97）具有至少1米的长度和恒定的横截面，其中，所述预型件（97）用挤拉工艺制造，所述挤拉工艺包括步骤‑提供纤维材料，诸如纤维粗纱（90），‑使所述纤维材料与加热的粘合剂接触以形成挤拉绳（94），其中，所述粘合剂相对于所述纤维材料的重量以0.1‑15wt%的量存在，‑将所述挤拉绳（94）拉拔通过具有预定的横截面的模（93），并且‑切割所述挤拉绳（94）以获得所述预型件（97），其中，制造风力涡轮机转子叶片的所述方法进一步包括步骤 ‑将所述预型件（97）嵌入所述叶片的一个或多个部件之内， ‑将树脂灌注到包含所述预型件（97）的所述一个或多个叶片部件中，并且 ‑组装包括所述一个或多个叶片部件的所述转子叶片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.08 EP 17155189.81.一种制造风力涡轮机转子叶片的方法，所述方法包括步骤-制造长形预型件（97），所述长形预型件（97）具有至少1米的长度和恒定的横截面，其中，所述预型件（97）用挤拉工艺制造，所述挤拉工艺包括步骤-提供纤维材料，诸如纤维粗纱（90），-使所述纤维材料与加热的粘合剂接触以形成挤拉绳（94），其中，所述粘合剂相对于所述纤维材料的重量以0.1-15wt%的量存在，-将所述挤拉绳（94）拉拔通过具有预定的横截面的模（93），并且-切割所述挤拉绳（94）以获得所述预型件（97），其中，制造风力涡轮机转子叶片的所述方法进一步包括步骤-将所述预型件（97）嵌入所述叶片的一个或多个部件之内，-将树脂灌注到包含所述预型件（97）的所述一个或多个叶片部件中，并且-组装包括所述一个或多个叶片部件的所述转子叶片。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述叶片部件为抗剪腹板，优选地为I形抗剪腹板、或壳体半部。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述预型件（97）具有至少4米的长度。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述模（93）和所获得的预型件（97）具有三角形的横截面。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂为热塑性的粘合剂。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂相对于所述纤维材料的重量以1-6wt%的量存在。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂不同于被用来灌注所述一个或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：K勒曼马德森，
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