[发明专利]风轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及风轮机叶片，并且涉及制造风轮机叶片的方法。更具体地说，本发明涉及这样的风轮机叶片，这些风轮机叶片包括整合在壳的结构内的承重加强板条堆叠。

背景技术

图1a是风轮机转子叶片10的剖面图。叶片具有外壳，该外壳由两个半壳(迎风壳11a与背风壳11b)制造成。壳11a与11b由玻璃纤维加强塑料(GRP)模制而成。外壳11的一部分是夹层板构造，并且包括轻质泡沫(例如聚氨酯)芯12，该芯夹在内GRP层或者“蒙皮”13与外GRP层或者“蒙皮”14之间。

叶片10包括第一对翼梁帽15a与15b以及第二对翼梁帽16a与16b。各对翼梁帽15a与15b、16a与16b布置在壳11a与11b的夹层板区域之间。每对中的一个翼梁帽15a、16a与迎风壳11a整合在一起并且每对中的另一个翼梁帽15b、16b与背风壳11b整合在一起。各对中的翼梁帽相互对置并且沿叶片10的长度纵向延伸。

第一纵向延伸的抗剪腹板17a桥接第一对翼梁帽15a与15b，并且第二纵向延伸的抗剪腹板17b桥接第二对翼梁帽16a与16b。抗剪腹板17a和17b与第一对翼梁帽15a与15b和第二对翼梁帽16a与16b相结合而形成一对I形梁结构，这对I形梁结构将负载从旋转的叶片10有效地传递至风轮机的轮毂。翼梁帽15a和15b以及16a和16b尤其传递可伸缩的弯曲负载，而抗剪腹板17a和17b传递叶片10中的剪切应力。

每个翼梁帽15a和15b以及16a和16b均具有大体的矩形截面，并且由一叠预制的加强板条18构成。板条18是碳纤维加强塑料(CFRP)的拉挤成型板条，并且基本是平坦的，而且具有矩形截面。堆叠的板条18的数量取决于板条18的厚度以及壳11a与11b的所需厚度，但是通常板条18均具有几毫米的厚度，并且通常在堆叠中会有四至十二个板条。板条18具有高拉伸强度，并因此具有高承重能力。

如现在将借助实施例参照图1b与图1c描述的，利用树脂灌注工艺制作叶片10。参照图1c，此图示出了用于风轮机叶片的半壳的模具20的剖面图。玻璃纤维层22布置在模具20中以形成叶片10的外蒙皮14。三个细长的聚氨酯泡沫板24布置在玻璃纤维层22的顶部上以形成上文提到的夹层板芯12。泡沫板24相互间隔成限定位于其间的一对通道26。如上文参照图1a描述的，多个拉挤成型的CFRP板条18堆叠在相应的通道26中。此实施例的每个堆叠中示出有三个板条18，但是一个堆叠中可以有任一数量的板条18。

参照图1c，一旦堆叠起板条18，就在拉挤成型的板条18的堆叠与泡沫板24的顶部上布置第二玻璃纤维层28。第二玻璃纤维层28形成叶片10的内蒙皮13。接着，将真空装袋材料30放置在模具20上以覆盖堆叠。利用密封胶带32将真空装袋材料30密封至模具20的凸缘34。利用真空泵36从模具20和真空装袋材料30之间的密封区提取出空气，并将树脂38供应至密封区。树脂38灌注在多个复合层之间并且填充复合堆叠中的任一间隙。一旦充足的树脂38供应到模具20，就在维持真空的同时加热模具20以使树脂38固化并将多个层结合在一起，从而形成叶片的半壳。根据相同的工艺制作另一半壳。沿壳的前缘与后缘施加粘合剂，从而壳结合在一起而形成完整的叶片。

翼梁帽15a和15b以及16a和16b整合在外壳11a与11b的结构内避免了对诸如加强梁之类的单独的翼梁帽的需求，在一些传统风轮机叶片中通常将该加强梁结合至壳的内表面。EP 1 520 983、WO 2006/082479、以及UK专利申请GB 2497578中描述了具有与壳整合的翼梁帽的转子叶片的其他实施例。

拉挤成型的CFRP板条18沿风轮机叶片10的大部分长度延伸。新式的风轮机叶片的长度可能超过8米，因此要理解的是，这些板条非常长且重。板条的长度与重量面临与叶片制造以及板条的处理与运输有关的挑战。本发明的目的在于通过提供制造此类型的风轮机叶片的便利方法并且通过提供用于此方法中的设备而应对这些挑战。

发明内容

以此为背景，根据第一方面，本发明涉及一种在叶片模具中制作风轮机叶片的方法，所述风轮机叶片包括多个细长加强结构，每个所述细长加强结构均包括纤维加强聚合材料的板条的堆叠。所述方法包括：堆叠纤维加强聚合材料的板条以形成多个堆叠，每个所述堆叠限定纵轴线；使所述堆叠在位于所述叶片模具外部的对准区中相对于彼此对准；支撑所述堆叠以维持所述堆叠的相对对准；将所述多个堆叠同时转移到所述叶片模具中，在转移所述堆叠时维持堆叠的相对对准；以及在所述叶片模具中奖所述堆叠与其他叶片材料整合从而形成所述叶片。