[发明专利]制作风轮机叶片的方法

说明书

一种制作具有变化厚度的壳(14、16)的风轮机叶片(10)的方法。所述方法包括：设置叶片模具(30)，所述模具限定第一区带(32)与第二区带(34)；布置用于在所述模具的所述第一区带(32)中形成所述壳的具有第一厚度的第一部分的纤维材料层(42)；布置用于在所述模具的所述第二区带(34)中形成所述壳的具有第二厚度的第二部分的纤维材料层，所述第二厚度大于所述第一厚度；以及将树脂(41)供应至所述模具(30)。所述方法进一步包括在将所述树脂(41)供应至所述模具(30)之前，将所述第一区带(32)中的所述模具预加热至第一温度，并且将所述第二区带(34)中的所述模具预加热至大于所述第一温度的第二温度。

技术领域

本发明总体涉及制作风轮机叶片的方法并且涉及风轮机叶片模具。

背景技术

图1在截面图中示出了传统的风轮机转子叶片10。风轮机转子叶片10包括由第一半体壳14与第二半体壳16制得的外壳12。半体壳14、16是由玻璃纤维加强塑料(GRP)模制成的层压结构。每个半体壳14、16均包括外蒙皮18与内蒙皮20，内外蒙皮20、18具有诸如纵向延长的翼梁帽22之类的结构加强元件(也被称作梁、支承结构、桁架等)，结构加强元件由布置在外蒙皮18与内蒙皮20之间的碳纤维加强塑料(CFRP)的拉挤成型条或者GRP的附加层形成。通常，形成夹层板芯的泡沫板24填充位于结构元件之间的间隙。

半体壳14、16在分离的模具半体25中被模制，图2中的立体图中示出了该模具半体的实施例。每个模具半体25均具有限定半体壳的形状的模具表面26。一旦各个半体壳14、16被模制成，就通过闭合模具而使两个半体壳14、16到一起，并且将半体壳14、16粘结在一起而形成完整的叶片10。

为了形成半体壳14、16，在模具半体25的模具表面上放置一个或者多个干玻璃纤维织物外层。稍后，这些层将形成叶片的外蒙皮18。在这些层要形成壳14、16的诸如叶片的根部之类的相对厚的部分的位置处，在模具表面上布置相对大量的层。与之相比，在这些层要形成壳14、16的诸如叶片的末端之类的相对薄的部分的位置处，在模具表面上布置较少量的层。以此方式，半体壳14、16的较厚部分相比半体壳14、16的较薄部分具有较多的干玻璃纤维织物层。一旦干玻璃纤维织物层位于适当的位置，就在织物上铺叠包括翼梁帽22以及泡沫板24的结构元件。然后在结构元件上方放置一个或者多个干玻璃纤维织物内层，并且这些层稍后将形成叶片的内蒙皮20。

接着，半体壳14、16的元件覆盖真空膜以形成封装所有元件的密封区。抽空该密封区，将液体树脂的供应连接至密封区。在树脂灌注过程中，树脂被引入到模具半体25中并且灌注经过元件并且灌注在这些元件之间。

一旦树脂已经灌注经过壳的各个结构元件并且灌注在这些结构元件之间，就使组件就经历固化周期以硬化树脂，在此期间模具25被加热。模具25可由外部加热手段加热，或者另选的加热手段可整合到模具中，例如模具可包括嵌入的电加热元件或者流体加热回路。

如果树脂灌注不完全遍及结构的元件以及结构的元件之间，则壳结构内将存在无树脂区。当树脂固化时，这些无树脂区形成壳结构中的空洞。任何空洞足以使结构变弱并且能够引发形成在壳结构中的裂纹。因此，期望通过确保树脂灌注完全遍及结构的元件以及结构的元件之间而使壳中的这样的空洞的存在最少化。

树脂灌注过程需要相当长的时间，因为必须酌留足够的时间以确保树脂的充分渗透遍及模具中的各个结构层。因此，灌注过程所需的时间构成制作叶片所需的总时间的相当大的部分。出于效率的原因，期望尽可能使叶片的制造时间最少化，并因此期望使灌注过程所需的时间最少化。

在灌注之前，能够通过加热树脂至大约30℃的灌注温度促进树脂的更快速并且更有效的灌注。在此灌注温度下，树脂的粘度比其将在环境温度下的粘度低，从而允许树脂更快速地流动并且更容易地渗透到结构中，因而减少无树脂区的量。