制造预弯曲风轮机叶片的方法技术

本发明专利技术涉及制造预弯曲风轮机叶片的方法，具体地，在一种借助于真空辅助树脂传递模制（VARTM）来制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体半体的方法中，将纤维树脂浸渍增强件放置在模具表面上，并将分布层放置在纤维树脂浸渍增强件上。通过在分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障来防止或限制至分布层的纵向树脂流动，从而在分布层中提供至少一个分段区域。将至少一个纵向延伸的第一供给通道放置在分布层上。第一供给通道被分成至少两个供给通道区段，每个分布层节段中布置一供给通道区段。将真空袋布置在模具部件顶上以限定模具腔室。排空模具腔室，并将液体树脂通过树脂入口供应到每个供给通道区段，以填充模具腔室并浸渍纤维树脂浸渍增强件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体地涉及制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体半体的方法，所述预弯曲风轮机叶片包括沿前缘和后缘互相连接的两个叶片壳体半体，所述叶片具有根部区域、具有尖端区域的翼面区域、所述根部区域和所述翼面区域之间的任选的过渡区域、以及由通常圆柱形根部区域的中心线限定的中心线，所述叶片壳体半体借助于真空辅助树脂传递模制(VARTM)由纤维复合材料制成，其中，纤维材料在模具的模具腔室中浸渍有液体树脂，所述模具包括刚性模具部件，所述刚性模具部件具有边缘和形成所述叶片壳体半体的外表面的模具表面。
技术介绍
壳体半体中的一个形成叶片的压力侧，而另一个壳体半体形成吸力侧。叶片的压力侧也称为逆风侧，因为其在风轮机操作期间面对风。叶片的吸力侧也称为顺风侧，因为其在风轮机操作期间面向远离风。对于预弯曲叶片，应当理解是这样的叶片，从根部区域朝向尖端区域看去时，其在离开根部区域一定距离处以向前弯曲的方式朝向风向前延伸，从而叶片的尖端位于根部区域的中心线的前面。EP 1019631B1中公开了预弯曲风轮机叶片的一个示例。由例如纤维增强树脂的复合材料制成的风轮机叶片是柔性的，并且在经受强风时，它们可在尖端处弯曲6-8 m或更多，这取决于它们的长度。预弯曲叶片可具有如此的弯曲度使得尖端布置成距离根部的中心线0. 5-4 m或更多，这取决于叶片的长度。由于风轮机叶片随着时间推移逐渐变得越来越长并且当前的风轮机叶片可超过 70 m长，从而将预弯曲叶片用于风轮机变得越来越具有吸引力，这是因为它们允许将风轮机转子放置得接近风轮机的塔，而同时仍然避免叶片在经受强风时与塔碰撞。当制造叶片壳体半体时，模具通常布置成使得对应于叶片根部区域中心线的线是基本水平的。该中心线常常对应于叶片的俯仰轴线。然而，当制造用于预弯曲叶片(尤其是预弯曲成使得尖端布置在根部区域中心线前面约1 m或更多的叶片)的壳体半体时，沿模具的纵向方向看时，纤维/树脂比率倾向于在模具表面的最高定位区域中比在模具表面的最低定位区域中更高。在沿模具的横向方向看时位于模具的最低区域处的纵向延伸区域中，情况尤其如此。在上述区域中，多个纤维层常常放置在彼此顶上，以便形成叶片壳体半体的负载支承结构，其比纤维树脂浸渍增强件 (lay-up)的侧向相邻区域包括基本更高数量的纤维层。因此，由于作用在树脂上的重力，沿模具的纵向方向看时，倾向于在模具的最高定位区域处形成过高的纤维/树脂比率，而在模具的最低定位区域处形成过低的纤维/树脂比率。过高的纤维/树脂比率对于包括纤维增强树脂的复合材料的疲劳强度具有不利影响。当模制逆风壳体半体时，这尤其成问题，因为沿纵向方向看时，模具表面的最高定位区域处于半壳体的中部，而叶片的中部在风轮机操作期间经受高负载。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体的新型和改进的方法，其中，上述问题得以缓解或解决。根据本专利技术，这通过包括如下步骤的方法实现a.将包括多个纤维层的纤维树脂浸渍增强件放置在所述模具表面上；b.将分布层放置在所述纤维树脂浸渍增强件上；c.通过在所述分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障来防止或限制通过所述分布层的纵向树脂流动而沿所述刚性模具部件的纵向方向看时将所述分布层分成至少两个分布层节段(segment)，从而在所述分布层中提供至少一个分段区域；d.将至少一个纵向延伸供给通道放置在所述分布层上，所述第一供给通道开口朝向所述分布层，从而提供与所述分布层的树脂流通，所述第一供给通道优选地基本从所述根部区域延伸到所述尖端区域并且被分成至少两个分离的供给通道区段(section)，每个分布层节段中布置一供给通道区段；e.将真空袋布置在所述模具部件顶上并且将所述真空袋密封到所述模具部件以限定所述模具腔室；f.排空所述模具腔室；g.将液体树脂通过树脂入口供应到每个供给通道区段，从而将树脂供应到所述分布层的至少两个节段的每一个，以便填充所述模具腔室并且浸渍所述纤维树脂浸渍增强件；h.允许树脂固化，从而形成所述叶片壳体半体。术语分布层应当被理解为一种这样的层，其允许比纤维层所允许的更高的树脂流动速度。纤维树脂浸渍增强件可以是单向垫(mat)、编织垫、非编织垫等及其组合的形式， 并且纤维垫可包含玻璃纤维、碳纤维、芳香尼龙纤维、钢纤维、天然纤维等及其组合。树脂可以是聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂或任何其他热固树脂或聚合物，或者其可以是热塑树脂或聚合物。在分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障的分段区域防止了树脂沿模具的纵向方向通过分布层过快地流动，并且尤其防止或限制了树脂在由流动屏障形成的两个分布层节段之间纵向流动，由此，在两个分布层下面纤维树脂浸渍增强件中获得了期望的纤维/ 树脂比率。进一步，通过将第一供给通道分成基本对应于分布层节段的供给通道区段，可以控制向分布层节段的树脂供应，并由此控制向其下面树脂浸渍增强件的树脂供应，从而在纤维树脂浸渍增强件中获得期望的纤维/树脂比率。在步骤a之前，可向模具表面施加释放介质并继而施加凝胶涂层。凝胶涂层使得在树脂固化后能够容易地使壳体半体脱模，并且凝胶涂层限定了完成的叶片壳体半体的外表面。另外，在步骤a和步骤b之间，撕开层(优选地具有穿孔聚合物膜层的形式)可被放置在纤维树脂浸渍增强件上。由于保留在第一供给通道、任何附加供给通道以及分布层中的固化的树脂基本上并不有助于叶片壳体半体的强度，优选地，从模制的叶片壳体半体去除供给通道以及分布层(包括其内固化的树脂)。撕开层的使用有利于去除第一供给通道、任何附加供给通道、分布层以及保留在这些部件中的固化的树脂。另外，供给通道和分布层的去除降低了叶片壳体半体的重量，而基本上不降低其强度。第一供给通道以及任何附加供给通道可以是具有Ω轮廓的管道的形式。模具腔室可以借助于一个或多个真空通道来排空，所述一个或多个真空通道有利地沿模具的边缘设置。根据本专利技术的一个实施例，第一供给通道可以分成三个供给通道区段，并且分布层分成三个分布层节段。当模制逆风叶片壳体半体(其中，模具表面的最高和最低点之间的高度差超过1 m)时，该实施例已经证明尤其有利。然而，应当指出，第一供给通道可以分成多于三个供给通道区段，并且分布层可以分成多于三个分布层节段。根据本专利技术的进一步实施例，可以通过在其横向延伸部分中省略分布层来提供横向延伸流动屏障。分布层被省略于其中的横向延伸部分的宽度可以为5-100 cm，任选地15-80 cm, 并且任选地25-50 cm。根据本专利技术的另外的实施例，可以通过在其横向延伸部分中向分布层施加可成形物质例如所谓胶粘带来提供横向延伸流动屏障。在实践中，已经通过该实施例获得了极好的结果。根据本专利技术的一个实施例，第一供给通道可以被分成邻近于分段区域或在分段区域中的多个区段，在所述分段区域中，分布层被分成多个分布层节段。根据本专利技术，第一供给通道可以被分成多个供给通道区段，并且分布层可以被分成多个分布层节段，从而模具表面的最低和最高水平之间的高度差为至多1.6 m，任选地 1. 4 m，任选地1. 2 m，任选地1. 0 m,以及任选地0. 8 m。试验已经显示，为了获得期望的纤维/树脂比率，尤其是在相邻区段的最高位置区域中，有利的是提供第一供给通道和分布层的分段从而上述高度差不本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体半体的方法，所述预弯曲风轮机叶片包括沿前缘和后缘互相连接的两个叶片壳体半体，所述叶片具有根部区域、具有尖端区域的翼面区域、所述根部区域和所述翼面区域之间的任选的过渡区域、以及由通常圆柱形根部区域的中心线限定的中心线，所述叶片壳体半体借助于真空辅助树脂传递模制（ＶＡＲＴＭ）由纤维复合材料制成，其中，纤维材料在模具的模具腔室中浸渍有液体树脂，所述模具包括刚性模具部件，所述刚性模具部件具有边缘和形成所述叶片壳体半体的外表面的模具表面，所述方法包括如下步骤：ａ．　将包括多个纤维层的纤维树脂浸渍增强件放置在所述模具表面上；ｂ．　将分布层放置在所述纤维树脂浸渍增强件上；ｃ．　通过在所述分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障来防止或限制通过所述分布层的纵向树脂流动而沿所述刚性模具部件的纵向方向看时将所述分布层分成至少两个分布层节段，从而在所述分布层中提供至少一个分段区域；ｄ．　将至少一个纵向延伸供给通道放置在所述分布层上，所述第一供给通道开口朝向所述分布层，从而提供与所述分布层的树脂流通，所述第一供给通道优选地基本从所述根部区域延伸到所述尖端区域并且被分成至少两个分离的供给通道区段，每个分布层节段中布置一供给通道区段；ｅ．　将真空袋布置在所述刚性模具部件顶上并且将所述真空袋密封到所述模具部件以限定所述模具腔室；ｆ．　排空所述模具腔室；ｇ．　将液体树脂通过树脂入口供应到每个供给通道区段，从而将树脂供应到所述分布层的至少两个节段的每一个，以便填充所述模具腔室并且浸渍所述纤维树脂浸渍增强件；ｈ．　允许树脂固化，从而形成所述叶片壳体半体。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：EE奥莱森，MS科福德，SH佩德森，K杰斯珀森，JJ杰诺，
申请(专利权)人：LM玻璃纤维制品有限公司，
类型：发明
国别省市：DK