[实用新型]预成型件以及包括增强结构的翼梁

说明书

技术领域

本实用新型涉及树脂层中含有纤维的半成品部件，也就是熟知的预成 型件。本实用新型还涉及一种用于风轮机叶片的翼梁，该翼梁包括由这种 预成型件形成的增强结构。

背景技术

当生产大型风轮机叶片时，叶片中有时会包括作为负荷承载元件的翼 梁。这种翼梁可以是一种沿叶片的纵轴布置的细长件，并限定大体上为矩 形的中空横截面。该翼梁可设有多个增强结构，也称为板层，其形式例如 为预成型件。经常使用多个，例如三个，相邻布置的预成型件以提供给翼 梁足够的强度。当预成型件设置在玻璃纤维翼梁中时，它们被单独设置， 并且玻璃纤维缠绕在预成型件之间。翼梁的生产因此包括较多的加工步骤。 而且，用于生产预成型件的生产系统的能力未以最佳方式被利用。

之前在风轮机叶片生产领域的普通技术人员之间普遍存在这样的观 点：不可能生产厚度大于约7mm的板层，因为较厚的结构不会具有足够 高的质量。这主要是因为随着板层厚度-由此板层数量-的增加，从结构 中排出气体变得越来越困难。因此，认为翼梁的足够强度只能通过在翼梁 中分别设置大量的板层来实现。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种单个的预成型件，该预成型件能够为用 于风轮机叶片的翼梁提供足够的强度。

本实用新型的另一个目的是提供一种用于风轮机叶片的翼梁，该翼梁 能够通过与现有技术相比缩减的生产步骤来制造，而且不损坏翼梁的强度。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种包括多层纤维的预成型件， 每层纤维都设置在树脂层中，其中纤维层和树脂层限定至少12mm的厚度。

在本申请中，术语“预成型件”应解释为表示一种设置在树脂层中的 纤维结构，该结构已经预固结而形成能被移动和贮存的独立单元。也可将 该预成型件形成期望的形状以实现特定的目的，并且当得到最终的形状后， 该预成型件需要被固化。

纤维可以是例如单独的纤维、纤维束、纤维束预浸渍料或预浸渍坯的 形式。纤维可以在每一层中定向，或者可以以任意的方向设置在层内。

纤维层和树脂层限定的厚度至少为15mm。厚度的测量优选基本垂直 于纤维层，例如为两个最外纤维层之间的最小距离。

如上所述，在风轮机叶片生产领域的普通技术人员之间普遍存在的观 点是不可能生产出其厚度大于约7mm的、用于增强结构的预成型件，例 如板层(板块，平板)。

与此形成对比，本实用新型的发明人惊奇地发现，通过仔细地选择生 产工艺以及各种工艺参数有可能生产出具有更大厚度的这种结构，例如至 少12mm，例如至少15mm，例如至少18mm，例如至少20mm，例如至 少25mm或甚至更厚。这样，有可能生产出厚度足以为风轮机叶片的翼梁 提供所需强度的预成型件。因此，为了得到所要求的强度，仅需要在翼梁 中设置单个增强结构。这具有很大的优势，因为不必在翼梁中单独地设置 彼此之间具有玻璃纤维中间缠绕层的多个增强结构。因此翼梁的生产工艺 的工艺步骤数量大大缩减，并且生产过程容易进行。

此外，生产预成型件所使用的生产设备的生产力将被利用到更大的程 度，这是因为在结构预固结以及从生产设备上移走之前有可能生产出大量 的增强结构。例如，如果所生产的一个预成型件的厚度足以代替三个现有 技术的预成型件，则可省去两个预固结步骤和两个移走步骤。

至少一些纤维可为碳纤维。替代性地或者附加地，也可根据预成型件 的最终使用来采用其它类型的纤维，例如玻璃纤维、合成纤维、天然纤维、 矿物纤维以及金属纤维。

所述树脂层中的至少一个可以是热固性树脂，即，随着上升的温度高 于一给定树脂的特定温度点而发生固化的树脂。树脂可为一种液态有机聚 合体，当转变为所使用的最终形状时，固结并且至少部分地或全部地变成 固体。例如，树脂可为环氧基树脂或聚酯基树脂，但也可使用其它类型的 树脂。此外，也可使用一种或多种不同类型树脂来生产预成型件。如果使 用不同类型的树脂，使用相容性树脂会更好。

预成型件可包括至少20个纤维层，例如至少25个纤维层，例如至少 28个纤维层，例如至少30个纤维层，例如至少32个纤维层，例如至少35 个纤维层，例如至少38个纤维层，例如至少40个纤维层。层数应当足够 多，以提供给预成型件所需的厚度。

纤维可以以纤维束的形式来应用。在本申请中，术语“纤维束”应当 解释为大量单独纤维的捆。