制造风力涡轮机叶片及用于其的预浸渍片的方法技术

本发明专利技术涉及预浸渍纤维片(20a，20b)，其在纵向方向和横向方向上延伸，并包含形成该预浸渍纤维片的上表面的部分的第一纤维层(21)和形成该预浸渍纤维片的下表面的部分的第二纤维层(22)，其中该第一纤维层用增粘剂进行预浸渍。本发明专利技术进一步涉及制造叶片壳体构件或风力涡轮机叶片的方法，所述叶片壳体构件或风力涡轮机叶片包括预制造翼梁帽(100)和布置为获得叶片壳体(80)与该预制造翼梁帽之间改善的粘附的若干预浸渍纤维片(20a，20b)，特别是当用乙烯基酯或环氧树脂树脂浸渍该预制造翼梁帽和用聚酯树脂灌注叶片模具时。和用聚酯树脂灌注叶片模具时。和用聚酯树脂灌注叶片模具时。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造风力涡轮机叶片及用于其的预浸渍片的方法


[0001]本专利技术涉及制造包含预制造翼梁帽和若干预浸渍纤维片的风力涡轮机叶片或叶片壳体构件的方法。本专利技术还涉及可通过公开的方法获得的风力涡轮机叶片或叶片壳体构件，和涉及预浸渍纤维片。

技术介绍

[0002]现代风力涡轮机的叶片通过采用为使效率最大化而产生的复杂叶片设计来捕获风动能。风力涡轮机发展中的主要趋势是增加尺寸以降低能量的杠杆成本。对于可以在长度上超过80米且在宽度上超过4米的大型风力叶片存在日益增加的需求。叶片通常由纤维增强聚合物材料制造并包括压力侧壳体半部件和吸力侧壳体半部件。典型的叶片的横截面轮廓包括用于产生空气流的翼型，该空气流导致两侧之间的压力差。所得的提升力生成用于产生电的扭矩。
[0003]通常使用叶片模具制造风力涡轮机叶片的壳体半部件。首先，将叶片凝胶涂料或底漆施加到模具。随后，将纤维增强材料按层放置到模具中，接着在壳体半部件内布置其它元件，如芯元件、负荷承载翼梁帽、内部抗剪腹板等等。树脂灌注所得的壳体半部件并通过基本上沿叶片的弦平面胶合或栓接在一起来组装所得的壳体半部件。
[0004]翼梁帽包括多个碳拉挤成型元件和布置在碳拉挤成型元件之间的夹层。翼梁帽可以在风力涡轮机叶片模具中直接制造，或在单独的离线模具中制造，在该处它们被树脂浸渍并然后提升到主叶片壳体模具中，然后用树脂灌注所述主叶片壳体模具。
[0005]树脂的不同组合可用于翼梁帽和主叶片壳体。确保壳体与预制造翼梁帽之间足够强的粘附非常重要，因为树脂到翼梁帽上的结合对于叶片的结构完整性至关重要。乙烯基酯或环氧酯树脂具有好的粘附性质且经常使用，而其它树脂如聚酯树脂却具有有吸引力的价格。然而，与乙烯基酯和环氧树脂相比，聚酯树脂的粘附性质弱。
[0006]在翼梁帽上使用底漆提高了翼梁帽与叶片壳体构件的其余部件之间的树脂界面处的粘附性质。尽管底漆增强了粘附，但其不容易施加和控制。
[0007]当离线制造翼梁帽时，可以将底漆施加到翼梁帽的所有表面，然后将其放置在叶片模具中。然而，出于若干原因，在将预制造翼梁帽放置在叶片模具中之前在该预制造翼梁帽的所有表面上施加底漆具有挑战性。在实践中，尤其难以在预制造翼梁帽的底部上施加底漆，因为需要将翼梁帽颠倒翻转以便能将底漆施加到底部表面。其次，在施加底漆后，需要将翼梁帽提升到叶片模具上。为了提升翼梁帽，可以在翼梁帽周围布置吊索。然而，在提升期间，吊索可损坏一些涂底漆的表面，并因此降低成品结构的粘附和强度。此外，底漆可以基于异氰酸酯化学并与水分反应。因此，随时间推移，尤其是在高湿度下，其效果降低。因此，从施加第一底漆层的时间到树脂灌注时的时间是关键的，并且延长的加工时间可影响底漆性质和叶片的结构完整性。
[0008]因此，确保壳体构件部件与预制造翼梁帽之间的足够强的粘附的改进的方法将是有利的。

技术实现思路

[0009]本公开的目的是提供制造包含预制造翼梁帽的叶片壳体构件和风力涡轮机叶片的改进的方法，该方法导致在叶片壳体构件部件与预制造翼梁帽之间具有足够强的粘附的叶片壳体构件或风力涡轮机叶片和减少的制造时间，特别是当预制造翼梁帽用乙烯基酯或环氧树脂进行树脂浸渍和叶片模具用聚酯进行树脂灌注时。
[0010]本专利技术人已经发现，所述目标中的一个或多个可以通过在预制造翼梁帽与叶片壳体构件的其余部件之间的界面处布置根据本专利技术的第一方面的预浸渍纤维片来实现。
[0011]根据本专利技术的第一方面，预浸渍纤维片在纵向方向和横向方向上延伸，并包含形成该预浸渍纤维片的上表面的部分的第一纤维层和形成该预浸渍纤维片的下表面的部分的第二纤维层，其中该第一纤维层用增粘剂进行预浸渍。优选地，该第二纤维层未用增粘剂进行预浸渍。
[0012]该预浸渍纤维片配置为布置在预制造翼梁帽与其余叶片壳体构件部件之间的界面处，其中预浸渍纤维层，即第一纤维层面向翼梁帽，且第二纤维层面向其余叶片壳体构件部件。于是包含增粘剂的第一纤维层将促进翼梁帽与预浸渍纤维片之间的粘附，而第二纤维层则可以在树脂浸渍/灌注期间容易地粘附到其余叶片壳体构件部件。优选地，该预浸渍纤维片是双轴玻璃纤维片。因此，通过在翼梁帽与叶片壳体构件之间的界面处布置预浸渍纤维片而避免了叶片壳体构件与翼梁帽之间的粘附的问题。
[0013]如本文所用，术语“增粘剂”意在涵盖促进预制造翼梁帽与叶片壳体构件的其余部件之间的永久性接触的任何化合物或化合物的组。
[0014]在一些实施方案中，增粘剂是积极影响预制造翼梁帽与叶片壳体构件的其余部件之间的粘附步骤的任何物质。在一些实施方案中，增粘剂促进预浸渍纤维片的树脂流动/润湿。在一些实施方案中，增粘剂使得预制造翼梁帽与叶片壳体构件的其余部件之间的化学结合更快和/或更强。
[0015]在一些实施方案中，增粘剂通过在预制造翼梁帽与叶片壳体构件的其余部件之间形成分子或原子水平上的至少部分吸引力来起作用。吸引力的实例包括共价键、极性共价键、离子键、氢键、静电吸引、疏水性相互作用和范德华吸引。这就是说，增粘剂基团上的官能团可以形成与叶片壳体构件的其余部件上的官能团的吸引相互作用。
[0016]在一些实施方案中，增粘剂包含在预制造翼梁帽与叶片壳体构件的其余部件之间的界面处起作用的化学物质以将这些不相似的材料化学和物理地合并成强内聚性结合结构。
[0017]在一些实施方案中，增粘剂包含在分子结构中含有双官能团的化学材料。金属中心原子，如硅、锆、钛、铝或其它原子，将赋予增粘剂无机反应性，尤其是如果甲氧基、乙氧基或羟基连接到该金属原子的情况下。有机官能团也可通过亚烷基、亚芳基或其它类型的有机桥连接到金属原子，以赋予增粘剂传统的有机反应性。无机反应基团可以与自身缩合以赋予增粘剂低聚结构。低聚增粘剂具有双官能团或多官能团和结构完整性，使得在不相似的有机表面和无机表面之间发生稳定的化学键，以促进两种不相似的材料之间的粘附。增粘剂的化学与作用的这种基本概念已经允许了在各种各样的应用中增强塑料、粘合剂结合和不同材料的增容作用中的巨大进展。
[0018]在一些实施方案中，增粘剂包含反应性有机低聚物或聚合物，如用有机官能团接
枝的热塑性聚合物(聚乙烯、聚丙烯等)。增粘剂可包含嵌段共聚物，所述嵌段共聚物通过具有聚合物链段以及通过范德华原子相互作用、偶极相互作用和其它原子力来起作用，该聚合物链段具有与组分匹配的溶解度参数以便被粘附或增容。有机硅烷偶联剂是主要的化学类型的增粘剂。
[0019]在一些实施方案中，增粘剂是粉末。在一些实施方案中，增粘剂是液体溶液。
[0020]在一些实施方案中，增粘剂与聚酯树脂和/或环氧酯树脂和/或乙烯基酯树脂相容。在一些实施方案中，增粘剂是底漆和/或基于异氰酸酯和/或基于硅烷和/或基于丙烯酸酯和/或基于氨基甲酸乙酯。合适的增粘剂将是SIKA215。SIKA215基于氨基甲酸乙酯和异氰酸酯。
[0021]增粘剂可以基于含有有机官能团和可水解基团二者的反应性硅烷。基于总配方计，这些硅烷以大约0.2重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种预浸渍纤维片(20)，其在纵向方向(25)和横向方向(26)上延伸并包含形成所述预浸渍纤维片(20)的上表面的部分的第一纤维层(21)和形成所述预浸渍纤维片(20)的下表面的部分的第二纤维层(22)，其中所述第一纤维层(21)用增粘剂进行预浸渍。2.根据权利要求1所述的预浸渍纤维片(20)，其中所述第二纤维层(22)未用所述增粘剂进行预浸渍。3.根据前述权利要求中任一项所述的预浸渍纤维片(20)，其中所述增粘剂与聚酯树脂和/或环氧酯树脂和/或乙烯基酯树脂相容和/或其中所述增粘剂是底漆和/或所述增粘剂基于异氰酸酯和/或基于硅烷和/或基于丙烯酸酯和/或基于氨基甲酸乙酯。4.根据前述权利要求中任一项所述的预浸渍纤维片(20)，其中所述第一纤维层(21)包含沿第一纤维方向(23)布置的第一多个纤维(27)，且所述第二纤维层(22)包含沿第二纤维方向(24)布置的第二多个纤维(28)。5.根据前述权利要求中任一项所述的预浸渍纤维片(20)，其中所述第一纤维方向和第二纤维方向(23,24)是不同的，并且其中所述第一纤维方向和第二纤维方向(23,24)之间的纤维角度在40度与150度之间，优选90度。6.根据前述权利要求中任一项所述的预浸渍纤维片(20)，其中所述第一多个纤维(27)的布置和所述第二多个纤维(28)的布置通过多条缝合线(29)在所述预浸渍纤维片(20)中相对于彼此保持，并且其中所述多条缝合线(29)是平行的并且沿第一缝合方向布置，并且其中所述第一缝合方向在所述第一纤维方向和第二纤维方向(23,24)之间，如距所述第一纤维方向和第二纤维方向(23,24)各自一半所述纤维角度。7.根据前述权利要求中任一项所述的预浸渍纤维片(20)，其中所述第一多个纤维和/或第二多个纤维(27,28)包含玻璃纤维或基本上由玻璃纤维组成。8.一种制造根据本公开的第一方面的用于风力涡轮机叶片(1000)的叶片壳体构件的方法，所述方法包括以下的步骤：a)提供用于所述叶片壳体构件的叶片模具(70)，所述叶片模具(70)包含模制表面(71)和模制腔(72)；b)将若干纤维增强层(80)布置在所述叶片模制表面(71)上；c)提供根据权利要求1
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7中任一项所述的若干预浸渍纤维片(20)，所述预浸渍纤维片(20)包括第一预浸渍纤维片(20a)和第二预浸渍纤维片(20b)，所述第一预浸渍纤维片(20a)和第二预浸渍纤维片(20b)各自包含形成所述预浸渍纤维片的上表面的部分的第一纤维层(21)和形成所述预浸渍纤维片(20)的下表面的部分的第二纤维层(22)，其中所述第一纤维层(21)用增粘剂进行预浸渍；d)提供具有上表面(101)、与上表面相对的下表面(102)、第一侧表面(103)、第二侧表面(104)、第一端表面(105)和第二端表面(106)的预制造翼梁帽(100)；e)在所述纤维增强层(80)的顶部上的...

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