风力涡轮机叶片制造技术

一种制造风力涡轮机叶片（10）的方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力涡轮机叶片


[0001]本公开涉及一种用于制造风力涡轮机叶片的方法以及这种风力涡轮机叶片。

技术介绍

[0002]风能被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，并且风力涡轮机在这方面受到了越来越多的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和转子，转子具有带一个或多个风力涡轮机叶片的可旋转毂部。风力涡轮机叶片使用已知的翼型原理捕捉风的动能。风力涡轮机叶片以旋转能的形式传递动能，以便转动轴，所述轴将风力涡轮机叶片耦合到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接耦合到发电机。然后，发电机将机械能转换为电能，电能可以被部署到公用网络。
[0003]多年来风力涡轮机叶片变得越来越长，并且如今可能具有80米或80米以上的长度，并且可能重达数十吨。风力涡轮机叶片沿展向轴线从叶片根部延伸穿过根部区域和翼型区域，到达具有叶片尖部的尖部区域，并且通常包括典型地使用模制过程（诸如真空辅助树脂转移模制）形成的吸力侧壳体和压力侧壳体，并且它们在沿叶片的前缘和后缘的粘合线处粘合在一起。每个壳体部件通常包括外部凝胶涂层，以提供空气动力学外表面。另外，压力壳体和吸力壳体相对轻量，并且具有结构特性（例如，刚度、抗屈曲性和强度），其不配置为在操作期间承受施加在风力涡轮机叶片上的弯矩和其他载荷。因此，为了增加风力涡轮机叶片的刚度、抗屈曲性和强度，典型地使用一个或多个与壳体半部件的内压力侧表面和吸力侧表面接合的结构部件来增强主体壳体。典型地，风力涡轮机叶片的主要的承担载荷的部分由通常单独制造并粘附到每个叶片壳体的所谓的箱形翼梁形成，或者由两个单独的翼梁帽形成，每个翼梁帽集成到叶片壳体中。本公开涉及集成到叶片壳体中的这种翼梁帽。
[0004]通常，翼梁帽是一种夹层结构复合件，并且包括夹在两个纤维增强玻璃纤维层压结构之间的芯体。翼梁帽通过抗剪腹板连接，以形成组装的风力涡轮机叶片的主要的承担载荷的结构。典型地，翼梁帽的芯体包括低成本和低强度材料（诸如轻木或泡沫）与高强度和高成本纤维增强部分（也称为主层压结构）的组合。传统上，翼梁帽已经在形成壳体部件的壳体纤维片材的铺叠期间制造的，其通过在期望的主层压结构位置处堆叠附加的纤维片材，然后相邻地定位芯体插入件，并将主层压结构和芯体插入件与壳体部件一起灌注，以形成集成到壳体部件中的翼梁帽。然而，最近的发展已导致纤维片材堆叠主层压结构被由单个预制拉挤元件形成的主层压结构代替。虽然这样的拉挤主层压结构具有优于纤维片材堆叠的主层压结构的优点，例如，在减少的手动铺叠方面和机械性能的可预测性，但拉挤主层压结构具有低悬垂性的缺点，这降低了拉挤主层压结构符合叶片壳体的横向廓形的能力。
[0005]由于拉挤主层压结构在壳体纤维片材之上滑动，这可能导致在壳体纤维片材中的铺叠或灌注期间出现隐藏的褶皱。另外，由于低悬垂性，拉挤主层压结构可能从壳体纤维片材脱离，导致在灌注期间出现树脂池。树脂池降低了风力涡轮机叶片的强度与重量比，而褶皱降低了主层压结构的强度。
[0006]另一个缺点是拉挤主层压结构必须相对于相邻的芯体插入件相当精确地放置，以避免拉挤主层压结构与芯体插入件之间的可能导致树脂池的间隙。
[0007]另一个缺点是，由于拉挤过程，拉挤主层压结构只能在一个维度上配置，这降低了叶片设计者根据叶片载荷调整拉挤主层压结构的强度的能力。这可能导致在叶片的一些部件处过度设计的主层压结构，以便在叶片的其他部件处获得期望的强度。

技术实现思路

[0008]在这个背景下，可以视为本公开的目的是提供一种制造具有增加的设计灵活性的风力涡轮机叶片的方法。
[0009]本公开的另一个目的是提供一种具有更柔性翼梁帽的风力涡轮机叶片。
[0010]可以通过如下所述的本公开的方面来满足这些目的中的一个或多个。
[0011]本公开的第一方面涉及一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述风力涡轮机叶片沿展向轴线从叶片根部延伸穿过根部区域和翼型区域到具有叶片尖部的尖部区域，风力涡轮机叶片具有成型廓形，包括压力侧、吸力侧和在前缘与后缘之间延伸的弦线，风力涡轮机叶片包括提供风力涡轮机叶片的空气动力学形状的壳体以及形成风力涡轮机叶片的承载结构的翼梁帽，所述方法包括以下步骤：
‑ꢀ
提供用于风力涡轮机叶片部件的叶片模具，所述叶片模具具有模具腔体，所述模具腔体具有模具表面，
‑ꢀ
将一个或多个壳体纤维层和可选的外部涂层放置在叶片模具表面上，
‑ꢀ
将多个单独设置的预制件以堆叠布置结构直接放置在一个或多个壳体纤维层上，其中，每个预制件包括纤维材料和结合剂的混合物，其中，每个预制件的纤维材料通过结合剂的方式至少部分地接合在一起，
‑ꢀ
在叶片模具的模具腔体中用树脂灌注堆叠的预制件布置结构、一个或多个壳体纤维层和可选的外部涂层，以及
‑ꢀ
经由树脂将堆叠的预制件布置结构、一个或多个壳体纤维层和可选的外部涂层固化在一起，以形成具有集成在壳体部件中的翼梁帽的风力涡轮机叶片部件，所述壳体部件提供风力涡轮机叶片的空气动力学形状的部分。
[0012]这种方法允许使用相同的预制件制造多个叶片配置，所述预制件能够标准化成具有更可预测的机械性能。另外，预制件具有的优点是能够在灌注过程期间符合模具表面，并因此避免树脂池以及壳体纤维层的起皱。
[0013]附加地或替代地，每个预制件在弦向方向上的范围可以是其在厚度方向上的范围的至少10倍，诸如至少20倍。
[0014]附加地或替代地，每个预制件可以具有10 mm或更小的厚度。
[0015]附加地或替代地，堆叠的预制件布置结构、一个或多个壳体纤维层和可选的外部涂层可以在真空压力环境下被灌注，可选地在真空辅助树脂转移模制过程中被灌注。
[0016]通过在真空压力下灌注预制件，预制件的形状将由于真空压力而符合模具表面，并且在固化时保持这种有利的形状。在这方面，真空压力可以是小于1大气压的绝对压力。
[0017]附加地或替代地，堆叠的预制件布置结构可以包括至少20个预制件，诸如至少50个预制件。
[0018]通过提供大量的预制件，与全尺寸拉挤成型件相比，单个预制件可以制造得更小，并因此更容易处理。
[0019]附加地或替代地，堆叠的预制件布置结构可以包括：
‑ꢀ
在弦向方向上的两个或更多个预制件，和/或
‑ꢀ
在厚度方向上的两个或更多个预制件，和/或
‑ꢀ
在展向方向上的两个或更多个预制件。
[0020]附加地或替代地，多个预制件可以以错开方式或偏移方式布置在堆叠的预制件布置结构中。
[0021]附加地或替代地，多个预制件的端部可以相对于彼此偏移或错开，以便提供偏移或错开的堆叠的预制件布置结构。
[0022]附加地或替代地，多个预制件可以以错开或偏移的方式放置在由展向方向和弦向方向限定的平面中。
[0023]附加地或替代地，多个预制件可以以错开或偏移的方式放置在由厚度方向和弦向方向限定的平面中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述风力涡轮机叶片沿纵向方向从叶片根部延伸穿过根部区域和翼型区域到具有叶片尖部的尖部区域，所述风力涡轮机叶片具有成型廓形，包括压力侧、吸力侧和在前缘与后缘之间延伸的弦线，所述风力涡轮机叶片包括提供所述风力涡轮机叶片的空气动力学形状的壳体以及形成所述风力涡轮机叶片的承载结构的翼梁帽，所述方法包括以下步骤：
‑ꢀ
提供用于风力涡轮机叶片部件的叶片模具，所述叶片模具具有模具腔体，所述模具腔体具有模具表面，
‑ꢀ
将一个或多个壳体纤维层和可选的外部涂层放置在所述叶片模具表面上，
‑ꢀ
将多个单独设置的预制件以堆叠布置结构直接放置在所述一个或多个壳体纤维层上，其中，每个预制件包括纤维材料和结合剂的混合物，其中，每个预制件的所述纤维材料通过所述结合剂的方式至少部分地接合在一起，
‑ꢀ
在所述叶片模具的模具腔体中用树脂灌注所述堆叠的预制件布置结构、所述一个或多个壳体纤维层和所述可选的外部涂层，以及
‑ꢀ
经由所述树脂将所述堆叠的预制件布置结构、所述一个或多个壳体纤维层和所述可选的外部涂层固化在一起，以形成具有集成在壳体部件中的翼梁帽的风力涡轮机叶片部件，所述壳体部件提供所述风力涡轮机叶片的所述空气动力学形状的部分。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述堆叠的预制件布置结构、所述一个或多个壳体纤维层和所述可选的外部涂层在真空压力环境下被灌注，可选地在真空辅助树脂转移模制过程中被灌注。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述堆叠的预制件布置结构包括至少20个预制件，诸如至少50个预制件。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述堆叠的预制件布置结构包括：
‑ꢀ
在所述弦向方向上的两个或更多个预制件，和/或
‑ꢀ
在所述厚度方向上的两个或更多个预制件，和/或
‑ꢀ
在所述展向方向上的两个或更多个预制件。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个预制件以错开方式或偏移方式布置在所述堆叠的预制件布置结构中。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将芯体插入件直接放置在所述外部壳体上并在弦向方向上与所述堆叠的预制件布置结构相邻。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述堆叠的预制件布置结构的面向所述风力涡轮机叶片的所述前缘或所述后缘的端部是倾斜的，并且所述堆叠的预制件布置结构的面向所述风力涡轮机叶片的内部的端部与所述倾斜侧限定锐角，所述方法进一步包括：
‑ꢀ
将具有倾斜侧的芯体插入件直接放置在所述外部壳体上，并且随后将多个预制件以堆叠布置结构直接放置在所述外部壳体上，使得在灌注之后，所述芯体插入件的所述倾斜侧和所述堆叠的预制件布置结构的所述倾斜侧形成嵌接接头。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：LM风力发电公司，
类型：发明
国别省市：