【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制造风力涡轮机叶片壳体构件的方法，并且涉及用于风力涡轮机叶片的增强结构，诸如翼梁帽，该增强结构包括多个拉挤板。
技术介绍
1、风能提供清洁且环境友好的能量源。风力涡轮机通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。风力涡轮机叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。现代风力涡轮机可以具有在长度方面超过90米的转子叶片。
2、风力涡轮机叶片通常通过由编织织物或纤维的层和树脂形成两个壳体部分或壳体半部而制造。翼梁帽或主层压体被放置或集成在壳体半部中并且可以与抗剪腹板或翼梁桁杆组合以形成结构支撑构件。翼梁帽或主层压体可以接合到壳体的吸力半部和压力半部的内部，或集成在壳体的吸力半部和压力半部的内部内。
3、随着风力涡轮机叶片的大小增加，由于叶片在操作期间经受增加的力而出现各种挑战，从而需要改进的增强结构。在一些已知的解决方案中，材料的拉挤纤维条带被用来设计翼梁帽。拉挤是连续过程，其中纤维被牵拉通过液体树脂的供应源并且然后在腔室(树脂在其中被固化)中加热。这种拉挤条带能够被切割成任何期望的长度。因此，拉挤过程典型地由产生具有恒定的横截面的复合物部分的连续过程表征。因此，多个拉挤件能够在模具中被真空灌注在一起以形成翼梁帽。
4、典型地，风力涡轮机叶片中的翼梁帽由碳拉挤件或玻璃拉挤件制成。碳纤维典型地按体积比玻璃纤维更轻，并且具有改进的拉伸和压缩强度。风力涡轮机叶片制造的挑战之一是，叶片的雷电保护系统通常需要至少一些叶片构件具有贯穿构件(诸如像翼梁帽的增强区段)的厚度的足够高的导电性。因
5、因此本专利技术的一目的是向风力涡轮机叶片提供改进的增强结构(诸如翼梁帽)。
6、本专利技术的另一目的是提供翼梁帽的制造中使用的材料的优化的布置方式。
7、本专利技术的另一目的是提供用于风力涡轮机叶片的增强结构，其是成本有效的结构并且具有用于在叶片的雷电保护系统中使用的优化的材料特点。
8、本专利技术的另一目的是提供用于风力涡轮机叶片的合适的增强结构，其能够被有效地制造。
技术实现思路
1、已经发现，前述目的中的一个或多个能够通过提供制造风力涡轮机叶片壳体构件(诸如风力涡轮机壳体半部)的方法达到，该方法包括以下步骤
2、提供多个拉挤板，其中每个拉挤板包括顶部表面、相对的底部表面和两个侧向表面，将拉挤板布置在用于叶片壳体构件的模具中的叶片壳体材料上，以及
3、将拉挤板与叶片壳体材料结合以形成叶片壳体构件，
4、其中每个拉挤板由包括多个玻璃纤维材料束和多个碳纤维材料束的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着拉挤板的整个侧向表面提供。
5、本专利技术人已经发现，此方法允许定制用于在风力涡轮机叶片翼梁帽中使用的混合玻璃/碳拉挤件的构造，使得碳纤维材料以最佳的可能的方式被利用，特别是用来增强叶片的雷电保护特性和结构性能。特别地，发现本解决方案降低拉挤翼梁桁杆上外倾的风险。因此，能够以最小的材料成本增强结构和雷电保护性能。碳纤维通常具有单位重量的高导电性和高刚度。这些特性在风力涡轮机叶片的翼梁帽中是期望的。然而，碳纤维的缺点包括相对低的失效应变和每千克相对高的价格。玻璃纤维典型地较便宜并且具有较高的失效应变。然而，玻璃纤维的导电性是极小的并且单位重量的刚度显著较低。
6、在优选的实施例中，拉挤板中的碳纤维材料与玻璃纤维材料的比率在1/5至1/1、优选地1/4至1/1之间。发现就导电性和总体刚度而言这提供拉挤板的优化的特性。在一些实施例中，传导性的材料，诸如碳双轴层、碳遮蔽物或玻璃/碳混合织物或玻璃/碳混合遮蔽物，被用来在邻近拉挤板的堆内横向地电连接拉挤板。这能够作为拉挤板之间的夹层实施或仅作为拉挤板的堆中的第一层和/或最后的层实施。
7、将拉挤板布置在用于叶片壳体构件的模具中的叶片壳体材料上的步骤优选地包括将拉挤板布置成拉挤板的邻近堆，其中邻近指基本上弦向方向。这些堆通常沿壳体半部的基本上展向方向延伸。将拉挤板与叶片壳体材料结合以形成叶片壳体构件的步骤通常包括(例如在vartm过程中的)其中用树脂灌注拉挤板和叶片壳体材料的树脂灌注步骤。
8、每个拉挤板包括玻璃纤维材料束或纱束以及碳纤维材料束或纱束。术语束和纱束在本文可互换地使用。在一些实施例中，每个束包括多个碳丝或玻璃纤维丝，其中每个丝包括上浆(sizing)的外层。此外，每个拉挤板优选地包括树脂或粘结剂，其在拉挤过程中使用以用于将各种纤维束接合成单个拉挤带。优选地，每个拉挤板包括以列和行布置的纤维束的矩阵，如在板的竖直横截面中看到的。因此，拉挤纤维材料可以包括玻璃纤维、碳纤维、树脂或粘结剂，并且可选地另外的增强材料。典型地，拉挤板具有沿着其长度的恒定的横截面。
9、邻接的碳纤维材料束沿着拉挤板的整个侧向表面提供，即，从顶部表面到底部表面。因此特别优选的是，拉挤板的侧向表面没有玻璃纤维材料。
10、拉挤板的每个堆可以包括依次布置在彼此的顶部上的2-30个、诸如5-20个拉挤板。因此，每个堆将通常沿叶片的展向方向延伸。在根部端部和末梢端部之间的中间区段中，每个堆可以包括8-15个拉挤板的层，而朝向根部端部和朝向末梢端部层叠的拉挤板的数量可以降低到1-3。因此，拉挤板的堆优选地朝向根部端部和远端端部两者渐缩。这种配置有利地允许与壳体的厚度轮廓一致的轮廓。典型地，拉挤板的两个或更多个、或者三个或更多个堆紧邻彼此布置，沿基本上弦向方向邻近于彼此。典型地，树脂将被灌注在拉挤板的堆中。这能够例如使用真空辅助树脂转移模制完成。
11、叶片壳体构件通常是壳体半部，诸如具有增强结构(诸如翼梁帽)的壳体半部。叶片壳体材料可以包括一个或多个纤维层和/或凝胶涂层。多个拉挤板将典型地沿壳体半部的或叶片的展向方向延伸。因此，拉挤板中的至少一些优选地具有对应于叶片长度的60-95％的长度。在铺设到壳体半部中之后，聚合物树脂典型地被灌注到拉挤板中。
12、在优选的实施例中，拉挤纤维材料包括多个玻璃纤维材料束和多个碳纤维材料束。因此，拉挤板中的碳纤维束的数量与玻璃纤维束的数量的比率优选地在1/5至1/1、诸如1/4至1/1之间。在优选的实施例中，每个束包括玻璃纤维或碳纤维的10000至100000根丝，优选地20000至60000根丝。在一些实施例中，每个玻璃纤维束包括玻璃纤维的1000至10000根丝。
13、在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束在拉挤板内基本上平行于彼此延伸。在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束以束的行和列的阵列、优选地规则阵列布置，如在拉挤板的竖直横截面中看到的。行将典型地沿基本上水平或弦向方向延伸，而列将典型地沿基本上竖直或摆振向方向延伸。束的行和列的阵列将典型地在拉挤板的长度上是恒定的。
14、在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束以束的多个行以及可选地束本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种拉挤板(64)，包括顶部表面(81)、相对的底部表面(82)和两个侧向表面(83、84)，其中所述拉挤板由包括多个玻璃纤维材料束(70)和多个碳纤维材料束(68)的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束的连续的、优选地基本上水平的行在所述侧向表面之间延伸，所述连续行与所述拉挤板的所述顶部表面以及与所述拉挤板的所述底部表面间隔开。
2.根据权利要求1所述的拉挤板，其中所述玻璃纤维材料束(70)和所述碳纤维材料束(68)以束的多个行(71)、以及可选地束的多个列(72)布置，如在所述拉挤板的竖直横截面中看到的。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的拉挤板，其中所述拉挤板中的碳纤维材料与玻璃纤维材料的比率在1/5至1/1、优选地1/4至1/1之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的拉挤板，其中所述多个玻璃纤维材料束和所述多个碳纤维材料束形成非随机的图案，优选地对称图案，如在所述拉挤板的竖直横截面中看到的。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的拉挤板，其中邻接的碳纤维材料束之间的距离小于50μm。
6.根据权利
7.根据权利要求1-6中任一项所述的拉挤板，其中邻接的碳纤维材料束沿着每个拉挤板的所述底部表面(82)提供。
8.一种用于风力涡轮机叶片的增强结构，所述增强结构包括根据权利要求1-7中任一项所述的多个拉挤板(64)。
9.根据权利要求8所述的增强结构，其中所述碳纤维材料贯穿所述增强结构电学地和/或物理地连接。
10.一种风力涡轮机叶片壳体构件，包括根据权利要求1-7中任一项所述的多个拉挤板(64)。
...【技术特征摘要】
1.一种拉挤板(64)，包括顶部表面(81)、相对的底部表面(82)和两个侧向表面(83、84)，其中所述拉挤板由包括多个玻璃纤维材料束(70)和多个碳纤维材料束(68)的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束的连续的、优选地基本上水平的行在所述侧向表面之间延伸，所述连续行与所述拉挤板的所述顶部表面以及与所述拉挤板的所述底部表面间隔开。
2.根据权利要求1所述的拉挤板，其中所述玻璃纤维材料束(70)和所述碳纤维材料束(68)以束的多个行(71)、以及可选地束的多个列(72)布置，如在所述拉挤板的竖直横截面中看到的。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的拉挤板，其中所述拉挤板中的碳纤维材料与玻璃纤维材料的比率在1/5至1/1、优选地1/4至1/1之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的拉挤板，其中所述多个玻璃纤维材料束...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·巴韦罗利埃，K·叶斯柏森，L·利勒黑登，
申请(专利权)人：LM风力发电公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。