[发明专利]模制风轮机叶片的壳部分的方法

说明书

本发明涉及模制风轮机叶片的壳部分的方法。该方法涉及将一个或多个紧固元件(63)附连到模制表面上，每个紧固元件(63)包括带有上部面(66)和下部面(68)的支承层(64)、以及从支承层(64)的上部面突出的一个或多个尖部。纤维层然后被连续地放置到模制腔(78)中，使得每个层被锚定到一个或多个所述尖部上。纤维层然后与聚合物材料接触，以产生包括纤维增强复合材料的壳部分。本发明还涉及通过该方法可获得的风轮机叶片的壳部分，并且涉及用于所述方法中的紧固元件。

发明领域

本发明涉及模制风轮机叶片的壳部分的方法，涉及通过该方法可获得的风轮机叶片的壳部分，并且涉及用于所述方法中的紧固元件。

发明背景

由于其清洁且环境友好的能量产出，风能正变得日益受欢迎。通过使用为了使效率最大化而产生的复杂叶片设计，现代风轮机的转子叶片获得了风能量。涡轮叶片现今可能在长度上超过80米并且在宽度上超过4米。叶片通常是由纤维增强的聚合物材料制成，并且包括压力侧壳半部和吸入侧壳半部。典型叶片的横截面轮廓包括用于产生空气流的翼型(airfoil)，以导致在两侧之间的压差。所得到的升力生成转矩用于产生电力。

风轮机叶片的壳半部通常是使用模具来进行制造的。首先，叶片凝胶涂层或底漆被施加到模具上。随后，纤维增强物和/或织物被放置到模具中，接着灌注树脂。真空通常是用于将树脂材料(例如采用环氧树脂、聚酯或乙烯基酯的形式)吸入到模具中。备选地，可使用预浸料坯技术，其中用树脂预浸渍的纤维或织物形成了可被引入到模具中的均质材料。若干其它模制技术已被获知用于制造风轮机叶片，包括压缩模制和树脂传递模制。壳半部分基本上沿着叶片的弦平面通过被胶合或螺栓连接而被组装在一起。每个壳半部的根部区域通常具有圆形横截面。

在真空协助的树脂传递模制(VARTM)中，玻璃纤维层以正确的定向被放置在模具中，并且随后使用真空泵迫使树脂流过纤维。这通常接着是大气压下的固化循环。

典型的模制过程包括装袋、树脂灌注和随后固化。装袋涉及将真空箔片置于纤维层上，纤维层已被放置在工具上。真空箔片用于将该部分压到工具，并且允许将被吸入到由袋和工具所形成的空隙中的真空，使得该部分的纤维被灌注树脂。典型的真空箔片可由一个或多个塑料片形成，塑料片被放置成覆盖叶片。灌注包括在真空下供给树脂来润湿放置的纤维，以形成实心的壳部分。在随后固化中，可应用加热和随后冷却来硬化树脂。

在制造大型叶片时，特别是铺设在根端处的玻璃纤维变得重要。玻璃纤维层具有在垂直壳体模具壁上向下滑动的趋势。鉴于玻璃纤维层的有限宽度以及所产生的在模具的其它位置中缺少支承，这可带来严重的问题。这可导致在制造期间玻璃纤维层滑动，通常导致壳结构中的非期望褶皱的形成，这可带来叶片内的结构弱点区域。

用于克服此类问题的已知方法包括缝合技术以及增粘剂的使用。缝合实质上是将玻璃纤维层连在一起并且连到模具后缘上。这产生了局部的附连点，附连点可能防止整个层滑动，而且也由于缝合图案而可导致局部褶皱形成和对准。另外，缝合线必须在真空箔片外的一些点处被切割来实现完全真空。这可带来其它困难，因为在箔片下方的玻璃纤维层的定位可能在切割线之后必须被校正，同时层不再自由移动。

增粘剂的使用涉及一种或多种粘合剂，其被施加在层之间以确保层之间的滑动受到限制。然而，这些粘合剂物质中的一些已被获知对所得到的叠层的机械性质有负面影响。

因此，本发明的一个目的在于克服已知方法的以上讨论的缺陷。

本发明的另一个目的在于提供用于模制风轮机叶片的壳部分的方法，这是简单且有成本效益的。

尤其，本发明的目的在于提供用于模制风轮机叶片的壳部分的方法，其相比于现有技术的方法，带来更少的褶皱形成和所得到叶片的更好的结构稳定性。

发明概要