[发明专利]用于诸如翼梁帽的增强结构的拉挤纤维增强条带

说明书

本发明涉及一种拉挤纤维增强条带(50)，该拉挤纤维增强条带(50)被构造成与一个或多个类似条带(50)堆叠以形成风力涡轮机叶片(10)的翼梁帽，该拉挤纤维增强条带(50)包括‑芯(51)，该芯(51)包括嵌入树脂基质中的多个第一纤维，该多个第一纤维是碳纤维和/或玻璃纤维，以及‑表面层(52)，该表面层(52)封闭并覆盖该芯(51)并包括嵌入树脂基质中的多个第二纤维，该多个第二纤维中的大多数具有小于10 GPa的弹性模量。

技术领域

本发明涉及拉挤纤维增强条带和诸如翼梁帽的包括多个堆叠条带的增强结构和包括这种翼梁帽的风力涡轮机叶片。

背景技术

风力是一种清洁且环境友好的能源。风力涡轮机通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。风力涡轮机叶片利用已知的翼型原理捕获风的动能。现代风力涡轮机可具有长度超过90米的转子叶片。

风力涡轮机叶片通常通过由织造织物或纤维和树脂的层形成两个壳部件或壳半部来制造。翼梁帽或主层压件放置或集成在壳半部中，并可与抗剪腹板或翼梁桁杆组合以形成结构支撑。翼梁帽或主层压件可以接合到壳的半部的内部或集成在壳的半部的内部中。

随着叶片大小的增加，许多制造步骤变得更加复杂。在这个过程中的某处犯的任何错误都花费越来越多的时间来校正。一个这样的过程步骤是在已经在叶片部件模具中铺设的纤维层上精确铺设纤维层和预固化元件。附加地，为翼梁帽提供期望的尺寸和公差，尤其是宽度和厚度的期望的尺寸和公差，也是一个问题。翼梁帽的宽度、厚度和长度通常随着叶片大小增加。

当制造风力涡轮机叶片壳部件时，通常首先在叶片壳部件模具中铺设诸如纤维垫的干纤维的层。这些层将构成壳部件的外蒙皮。在添加纤维层之后，能够添加形成翼梁帽的部分的附加层、一个或多个预固化元件，从而形成翼梁帽叶片壳部件的另一部分。使用这种方法有利地提供翼梁帽。

翼梁帽可以包括多个堆叠的拉挤纤维增强条带，包括纤维的夹层能够布置在相继的拉挤条带之间。夹层能够用作灌注促进层，并在相邻拉挤条带之间提供结构连接。然而，在拉挤条带与夹层之间的连接中提供足够可靠的断裂韧性是一个挑战。

因此，期望提供一种拉挤纤维增强条带，该拉挤纤维增强条带被构造成与类似条带堆叠以形成消除或减少已知翼梁帽的缺点的用于风力涡轮机叶片的翼梁帽，并提供具有改进的断裂韧性的可靠翼梁帽。

发明内容

本发明提供一种拉挤纤维增强条带，该拉挤纤维增强条带被构造成与一个或多个类似条带堆叠以形成长形增强结构，诸如用于风力涡轮机叶片的翼梁帽，该拉挤条带包括

- 芯，该芯包括嵌入树脂基质中的多个第一纤维，多个第一纤维是碳纤维和/或玻璃纤维，以及

- 表面层，该表面层封闭并覆盖该芯并包括嵌入树脂基质中的多个第二纤维，多个第二纤维中的大多数具有小于10 GPa、诸如小于8 GPa、诸如小于6 GPa、诸如小于4 GPa的弹性模量。

表面层的弹性模量在相邻拉挤条带之间的结合区中以及在拉挤条带与相邻夹层之间的结合区中提供改进的断裂韧性，从而提供包括堆叠的拉挤条带的翼梁帽的改进的断裂韧性。

拉挤条带能够堆叠成单个叠堆或与彼此侧向相邻布置的两个或多个叠堆。

根据一个实施例，芯的多个第一纤维中的大多数是碳纤维和/或玻璃纤维。

芯的纤维中的大多数能够是碳纤维。

芯的纤维能够基本上由碳纤维组成。

条带的芯能够包括双轴纤维垫、单轴纤维垫、粗纱、编织纤维垫、短切股垫、连续股的非织造垫等和/或其组合。

根据一个实施例，表面层的第二纤维包括聚合物纤维，诸如聚酯和/或聚乙烯纤维。

表面层的纤维中的大多数能够是聚合物纤维、诸如聚酯和/或聚乙烯纤维。