CN102124215A - 由包含不同材料的元件制造用于风轮机的翼梁的方法及相关翼梁 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制造用于风轮机叶片的翼梁(1)的方法。该方法包括以下步骤：提供至少两个盖板(2a，2b)，每个盖板均形成介于两个端部(5)之间的中间部分(4)，其中各所述端部均形成沿着所述端部的纵向延伸的边缘的盖板接合表面部分(6)，所述中间部分形成翼梁的外表面部分(7)；提供至少两个连接板(3a，3b)，每个连接板均设有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分(8)；以及将盖板的接合表面部分与连接板的接合表面部分连接以形成翼梁的管状构造。所述中间部分和所述端部设置成包含不同材料。

Description

由包含不同材料的元件制造用于风轮机的翼梁的方法及相关翼梁
技术领域
本发明涉及一种制造用于风轮机的翼梁的方法及该翼梁本身。
背景技术
通常，翼梁用作风轮机叶片中的加强梁。翼梁位于两个外壳部分之间，一个外壳部分限定迎风侧外壳部分，另一个外壳部分限定背风侧外壳部分。翼梁位于这两个风轮机外壳部分之间的空腔内，并且基本上延伸贯穿该外壳空腔，以增加风轮机叶片的强度。
为了增加翼梁的强度和限制其重量，用于风轮机叶片中的翼梁通常使用复合材料，这是因为这样的叶片暴露于具有高峰值的变动载荷中。
通常，翼梁是使用阳模例如通过绕心轴或类似的芯部元件卷绕适当的材料而制造的管状元件。
当卷绕或通过其它手段将材料施加到心轴或芯部上时，最终管状元件的内部几何形状由心轴或芯部的几何形状限定，因而形成确定的内部几何形状。相反，最终管状元件的外部几何形状较不确定，这是因为即使心轴或芯部上的小变动和/或卷绕材料的最内层的小变动的影响也随着绕组数目而增大。
可替代地，翼梁有时由两个单独模制而成的元件制成，这两个元件随后被接合以限定出管状元件。为了实现尺寸正确的管状元件，可以采用高度调节元件，以确保最终翼梁配合在限定出风轮机叶片的两个外壳部分之间的空腔内。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种制造用于风轮机叶片的翼梁的改进的方法和提供一种改进的翼梁。
因而，第一方面，本发明提供了一种制造用于风轮机叶片的翼梁的方法，该方法包括以下步骤：
-提供至少两个盖板(cap)，每个盖板均形成介于两个端部之间的中间部分，其中各端部均形成沿着该端部的纵向延伸的边缘的盖板接合表面部分，所述中间部分形成翼梁的外表面部分，
-提供至少两个连接板(web)，每个连接板均设有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分，以及
-将盖板的接合表面部分与连接板的接合表面部分连接以形成翼梁的管状构型，
其中中间部分和端部设置成包含不同材料。
所述至少四个翼梁件——盖板和连接板——连接以形成管状元件，所述管状元件可构成风轮机叶片的纵向强度的一部分、因而构成叶片的加强部的一部分。
应理解，管状元件就这一点而言是指具有细长形状的中空元件。该形状可以是不均匀的。外部几何形状可以是大致矩形、部分圆形、椭圆形或任何其它形状。内部几何形状可以与外部形状不同，因而限定出形式为具有任意形状的细长环的管状元件。
翼梁的横截面可以是例如具有圆角的大致矩形。横截面的面积可沿着翼梁的长度从根端至尖端减小，以形成与在尖端处的尺寸小于在根端处的尺寸的风轮机叶片相配合的翼梁。但是，翼梁的宽度可局部增加以局部增大翼梁的强度和刚度。在一个优选实施例中，翼梁因而可呈大致锥形，即，可具有大致圆形的基部，该基部转变成具有圆角和朝彼此逐渐变细的侧部的大致矩形形状。
例如，该翼梁可具有大约45米的长度、大约1.0米的最大宽度和大约0.8米的最大高度。与此相比，翼梁的最小宽度可为大约100毫米。应理解，这只是翼梁的一个示例。也可以根据要制造的风轮机叶片而使用其它更小和更大的翼梁。
所述至少两个翼梁盖板可形成呈大致矩形的翼梁的上部和下部，而连接板可在被连接在接合表面部分时形成翼梁的上部和下部之间的大致垂直的连接。由此提供了具有至少四个单独元件的翼梁，这四个单独元件可连接以形成具有确定的外部几何形状的翼梁，从而确保叶片外壳与翼梁之间的更好匹配。
所述中间部分和端部设置成包含不同材料。在一个实施例中，中间部分主要包括碳纤维增强塑料。而端部可主要包括玻璃纤维增强塑料。
中间部分最普遍采用的材料可为单向纤维和树脂母体。也可添加填料。所述纤维例如可为碳纤维、玻璃纤维、木质纤维或天然纤维。作为示例，所述树脂可为诸如环氧树脂之类的热固性树脂，或可为诸如PET(聚对苯二甲酸乙二酯)之类的热塑性树脂。适当的填料的示例为纳米颗粒。
端部最普遍采用的材料可为双轴纤维和树脂母体。所述纤维例如可为玻璃纤维或木质纤维。作为示例，所述树脂可为诸如环氧树脂之类的热固性树脂，或可为诸如PET之类的热塑性树脂。
可将材料选择为使中间部分和端部在强度方面具有不同特性。由此可以获得这样的中间部分和端部：它们具有不同的载荷支承能力，和/或具有使材料状态产生明显变化的不同应力水平，所述应力为拉伸应力、压缩应力或剪切应力中的至少一种。
此外，可将材料选择为使中间部分和端部在柔性方面具有不同特性。由此，中间部分和端部可具有不同的柔韧性质，即它们被弯曲或成形的容易程度具有不同水平。换言之，材料关于可对变化的情形进行调节的程度和进行调节的比率可以不同。
可以在中间部分与端部之间设置过渡区。该过渡区可设有中间部分和端部所包含的不同材料的逐渐变化的组分。因而，在该过渡区内，树脂可以逐渐变化，纤维可以逐渐变化，或二者均可以逐渐变化。中间部分和端部的其它材料也可以逐渐变化。
在一个实施例中，盖板中的至少一个在盖板模具中模制而成，由此盖板的接合表面部分通过在盖板的模制期间与盖板模具接触而成形。通过与模具接触而使盖板接合表面部分成形，这些部分可以是为了与连接板的接合表面连接而特别精心设计的，因为盖板接合表面部分可具有为了例如适当的粘合剂和/或与相应的连接板接合表面的形状精确匹配而进行优化的表面结构。
盖板可形成管状翼梁的外表面，该外表面的几何形状通过在盖板的模制期间与盖板模具接触而被限定。因此，不仅可以通过与模具接触而限定盖板接合表面，还可以由模具限定中间部分的外表面。
此外，每个连接板均可在连接板模具中模制而成，并且连接板的接合表面部分的几何形状可以通过在连接板的模制期间与连接板模具接触而被限定。可替代地，连接板可以是由非模制材料如塑料或木材制成的大致平直的板。
如果是模制而成的，则连接板可形成管状翼梁的内表面，该内表面的几何形状通过在连接板的模制期间与连接板模具接触而被限定。
盖板可以设置成使得其端部横向于中间部分延伸。在一个实施例中，端部以75-100度的角度、例如大约90度的角度从中间部分延伸，因而形成沿着装配好的翼梁的长度的呈U形的盖板。
具有横向于中间部分延伸的端部的盖板可确保盖板端部与连接板之间的良好粘合。此外，此构型可有利于剪切力的分布，因为盖板与连接板之间的粘合将承受剪切载荷。
弯曲部分可将中间部分与各端部连接。在弯曲部分中，盖板可具有较大的曲率，使得各端部以处于预定范围、如75-100度的范围内的角度横向于中间部分延伸。
该方法可包括这样的步骤：将盖板相对于彼此设置成使得一个盖板的端部从中间部分朝向另一个盖板的端部延伸。由此，可通过将连接板设置成使得它们以连接板接合表面部分与盖板接合表面部分重叠的方式在盖板端部之间延伸而将连接板接合表面部分与盖板接合表面部分连接，从而形成呈管状的翼梁。
可以将盖板相对于彼此设置成使得在将盖板的接合表面部分与连接板的接合表面部分连接的步骤之前在盖板的外表面部分之间形成预定距离。这允许装配具有确定的高度、并因而与叶片外壳的尺寸和形状更精确地匹配的翼梁。
连接板可设置为大致平直的板，以有利于盖板和连接板的接合表面部分的连接。在将盖板相对于彼此设置成使得一个盖板的端部从中间部分朝向另一个盖板的端部延伸的情况下，这可尤其有利。
可以将盖板设置成使得端部与中间部分之间存在的角度可在盖板的弹性变形下变化。该角度可为大于90度的角度。由于可通过将连接板设置成以连接板接合表面部分与盖板接合表面部分重叠的方式在盖板的端部之间延伸而将连接板的接合表面部分与盖板的接合表面部分连接，所以可以在装配翼梁期间将连接板压向盖板。当将连接板压向盖板时，盖板可变形，由于各盖板的端部均可被压向对方，该角度可朝大约90度的角度变化。
可将盖板和连接板设置成包含不同材料。例如，盖板和连接板二者均可包含纤维增强塑料，其中盖板的纤维可以主要是碳纤维而连接板的纤维可以主要是玻璃纤维。盖板和连接板可采用相同的树脂，或可采用不同形式的树脂。也可使用其它材料替代纤维增强塑料或与纤维增强塑料结合。
可将连接板设为具有芯部的夹层结构，该芯部包括例如热塑性或热固性泡沫或轻木。也可使用其它芯部材料。连接板可在芯部的每一侧上包括内层和外层，这些层例如可主要包括双轴纤维和树脂母体。所述纤维例如可为玻璃纤维，所述树脂例如可为诸如环氧树脂之类的热固性树脂，或可为诸如PET之类的热塑性树脂。
盖板和连接板可设有不同结构，例如由于使用了不同材料或由于分别使用了单向纤维和双轴纤维。
可通过在单独的模具中模制至少一种类型的纤维材料和至少一种类型的树脂而将连接板和盖板设为层压元件。各盖板均可作为单件模制而成，以避免装配具有多个盖板元件的盖板。但是，盖板元件的装配可为该方法的一个实施例中的一个步骤。
由于轮机叶片的迎风侧外壳和背风侧外壳可略微不同地弯曲，所以用于盖板的至少两个单独的模具可不同地成形。
同样，可使用单独的模具来提供连接板。在一个实施例中，连接板可设为具有多个连接板元件，每个连接板元件均在单独的模具中模制而成。例如，每个连接板可包括多个连接板元件，每个元件的长度在5-15米的范围内，例如10米。连接板元件可具有不同的长度。应理解，连接板可以可替代地包括由非模制材料制成的多个大致平直的连接板元件。
因此，该方法还可包括从多个连接板元件装配连接板的步骤。可在连接盖板和连接板以形成翼梁之前由连接板元件装配连接板，或可替代地，连接板元件可在连接盖板和连接板并因而形成翼梁的同时进行连接。
连接板接合处、即两个相邻的连接板元件之间的接合处可沿着装配好的翼梁的长度错开，以避免翼梁的相对侧上的连接板接合处彼此面对面地定位。
为了通过连接盖板和连接板而形成翼梁，该方法还可包括将粘合剂施加至接合表面部分中的至少一个的步骤以及使粘合剂固化的步骤。可利用加热使粘合剂固化。
为了能够在连接盖板和连接板之前将盖板和连接板相对于彼此定位，如果盖板和连接板包括装配标记则会是有利的，因为这样的标记可有利于盖板和连接板相对于彼此定位。所述标记可以在盖板和连接板的模制期间提供，因为模具例如可包括一个或多个基准点，所述基准点的形式例如为在盖板和连接板的模制期间在盖板和连接板中形成缺口的小突起。
为了有利于翼梁和连接板的连接，该方法还可包括提供装配工具的步骤，以及在连接盖板和连接板的步骤之前将盖板和连接板设置于该装配工具中的步骤。
.该装配工具可包括支承件，因此将盖板和连接板设置于装配工具中的步骤可包括将它们设置于该支承件中从而使盖板和连接板相对于彼此定位在指定位置的步骤，由此有利于翼梁和连接板在它们的连接之前的正确定位。
当将翼梁定位在风轮机叶片的两个外壳部分之间时，外表面部分可形成用于与叶片外壳装配的接触面。可通过对各盖板的外表面部分添加粘合剂并随后将外壳部分定位在翼梁周围使得各外壳部分的内表面的一部分附接至各盖板的外表面部分而将翼梁附接至外壳部分。
在一备选实施例中，所述外表面部分可适合于形成风轮机叶片的空气动力学作用表面的一部分。因而，翼梁不会被完全封装在外壳部分内。
翼梁可包括除盖板和连接板以外的更多元件。在一个实施例中，翼梁还包括单独的根段。因而，该方法还可包括将作为单独段形成的根段附接至盖板和连接板的步骤。该根段可在盖板和连接板的接合表面的连接期间被附接，或可随后被附接。可通过不同方法如通过粘合、缠绕或注入(infusion)附接根段。
该方法还可包括在翼梁的根端中提供有利于将叶片附接至毂的多个附接结构的步骤。根端可形成单独的根段的一部分，或可形成由盖板和连接板装配而成而不存在单独的根段的翼梁的一部分。附接结构例如可包括具有内螺纹的中空钢部件，可将螺栓或其它螺纹部件固定在该内螺纹中。
为了有利于风轮机叶片的防雷，该方法还可包括在各盖板中提供短接电路(short circuit)的步骤。短接电路可将盖板电连接。短接电路例如可为彼此连接并与避雷线的垂直部分(down conductor)连接的薄铜片。可将短接电路层压在盖板中。
为了增加翼梁的稳定性，该方法还可包括将补强元件附接至盖板中的至少一个的步骤，该补强元件设置成沿纵向增加翼梁的刚度。补强元件例如可在盖板的模制期间或在当连接盖板和连接板的接合表面部分时装配翼梁期间被附接。
补强元件的示例是附接至一个盖板的内表面并从其延伸至另一个盖板的内表面的横向部件，以及附接至盖板的内表面并沿着盖板延伸的不同的细长部件。补强元件的另一个示例为包括多个附接至盖板的内表面的肋片的肋片部件。所述肋片可以例如1米的相距距离彼此相邻地定位。也可使用其它补强部件。
第二方面，本发明提供了一种用于风轮机叶片的翼梁，该翼梁具有管状结构并由至少两个盖板和两个连接板装配而成，各盖板均形成介于两个端部之间的中间部分，其中各端部均形成沿着端部的纵向延伸的边缘的盖板接合表面部分，中间部分形成翼梁的外表面部分，并且各连接板均具有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分，其中盖板的接合表面部分与连接板的接合表面部分连接，并且其中中间部分和端部包含不同材料。
可使用本发明的第一方面的方法制造该翼梁。应理解，本发明的上述第一方面的特征也可适用于本发明的第二方面的翼梁。
特别地，所述翼梁可包括：
-包含碳纤维增强塑料的中间部分，
-包含玻璃纤维增强塑料的端部，
-中间部分和端部在强度或柔性方面具有不同特性，
-介于中间部分与端部之间的过渡区，该过渡区包括上述两种材料的逐渐变化的组分，
-盖板的接合表面部分，其通过与盖板模具接触而成形，
-横向于中间部分延伸的端部，
-包括多个连接板元件的连接板，
-各盖板中的短接电路，所述短接电路将盖板电连接以有利于叶片的防雷，和/或
-附接至盖板中的至少一个的补强元件，该补强元件设置成沿纵向增加翼梁的刚度。
第三方面，本发明提供了一种用于风轮机叶片的翼梁，该翼梁具有管状结构并由至少两个盖板和至少两个连接板装配而成，各盖板均形成介于两个端部之间的中间部分，其中各端部均形成沿着端部的纵向延伸的边缘的盖板接合表面部分，中间部分形成翼梁的外表面部分，并且各连接板均具有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分，其中盖板的接合表面部分与连接板的接合表面部分连接，其中连接板中的至少一个包括至少两个相邻的连接板元件，所述至少两个相邻的连接板元件具有未彼此连接的界面。
这意味着这些相邻的连接板元件并未彼此直接连接，而仅经由它们均与其接合的盖板彼此连接。因此，它们并未彼此粘合、胶粘、旋拧或类似地附接。
可使用本发明的第一方面的方法制造该翼梁。应理解，本发明的上述第一和第二方面的特征也可适用于本发明的第三方面的翼梁。
第四方面，本发明提供了一种用于风轮机的叶片，该叶片包括根据本发明的第二或第三方面的翼梁。可根据本发明的第一方面制造该翼梁。应理解，前述第一、第二和第三方面的特征也可适用于本发明的第四方面。
当连接盖板和连接板的接合表面部分以形成翼梁时，可使用装配工具。这种装配工具的一个示例可为：
一种用于装配用于风轮机叶片的翼梁的装配工具，该翼梁包括至少两个盖板和至少两个连接板，每个盖板均形成介于两个端部之间的中间部分，其中各端部均形成沿着端部的纵向边缘的盖板接合表面部分，中间部分形成翼梁的外表面部分，并且每个连接板均具有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分，该工具包括用于保持盖板的盖板支承件、用于保持连接板的连接板支承件以及有利于将支承件相对于彼此定位的装配结构。
通过将盖板和连接板相对于彼此定位，可进一步确保翼梁的几何形状与最终涡轮叶片的几何形状更精确地匹配。
所述装配结构可包括有利于一个支承件相对于相邻的支承件旋转的铰链结构。因而，支承件可通过铰链结构彼此连接，该铰链结构在一个支承件相对于相邻的支承件旋转时有利于将支承件相对于彼此定位。
在装配工具可准备好接纳盖板和连接板的最初打开构型中，支承件可全部被定位，使上支承面朝上。在已将盖板和连接板定位在支承件中之后，装配结构可有利于将四个支承结构中的三个提升并相对于彼此且相对于最后一个支承结构旋转，所述最后一个支承结构可保持处于其上支承面朝上的初始位置。可通过有利于支承件相对于彼此正确旋转的装配结构的铰链结构控制和限制该提升和旋转运动。
作为对铰链结构的备选方案，所述装配结构可包括有利于将至少一个支承件附接至至少另一个支承件的附接结构。支承件仍可定位在上支承面朝上的初始位置。并且在已将盖板和连接板定位在支承件中之后，可将各支承件移至正确位置，其中附接结构可确保支承件附接至相邻的支承件中的至少一个以形成管状翼梁。
为了有利于将支承件相对于彼此定位，装配结构可包括用于将支承件相对于彼此定位的动力驱动元件。该动力驱动元件可包括液压结构、电气结构、起重装置或其它动力结构。
支承件中的至少一个可包括与至少一个盖板或连接板上的相应装配标记相匹配的工具标记。这些标记可有利于盖板或连接板相对于支承件的定位，从而确保盖板和连接板在连接之前相对于彼此正确地最终定位。
在一个实施例中，工具标记包括一个或多个突起并且相应的装配标记包括一个或多个缺口。这些突起设置成用于与盖板或连接板的缺口接合。在一个备选实施例中，装配标记包括一个或多个突起，而工具标记包括一个或多个缺口。在其它实施例中，可使用有利于将盖板和连接板相对于装配工具定位的其它相应标记。
为了确保盖板或连接板按需保留在支承结构内，支承件可包括有利于将盖板或连接板固定至各支承件的固定结构。可为各支承结构设置固定结构。例如，可通过磁力、利用抽吸压力、粘合、螺钉、铆钉或其它手段固定盖板和/或连接板。
由于所制造的盖板和/或连接板可由于热收缩而具有一定纵向弯曲程度，所以如果装配工具还包括适合于操纵盖板和连接板中的至少一者的部分弯曲和扭转的操纵结构则会是有利的。由此，可满足所需的公差。就这一点而言，部分弯曲应理解为盖板和/或连接板的至少一部分的纵向弯曲。此外，扭转应理解为涵盖盖板和/或连接板的一部分的部分旋转。
装配工具还可包括加热结构，该加热结构有利于设于接合表面部分中的至少一个处的粘合剂的固化。例如，该加热结构可包括电热丝，所述电热丝在翼梁的装配期间被内置在位于定位接合表面部分的位置处的支承件内。
附图说明
现将参考附图进一步描述本发明的实施例，附图中：
图1a示出具有管状结构并由至少两个盖板和连接板装配而成的翼梁的一个实施例，
图1b是图1a的放大图，其示出盖板与连接板之间的接合处，
图2a和图2b示出包括多个连接板元件的翼梁的不同实施例，
图2c是图2b的一部分的放大图，
图2d示出包括多个连接板元件的翼梁的一个实施例，
图3a示出用于盖板的翼梁模具，
图3b示出用于连接板的连接板模具，
图4a和4b示出将翼梁附接至风轮机叶片外壳的两种不同方式，
图5示出包括由不同材料制成的中间部分和端部以及包括夹层结构的连接板的翼梁，
图6a-6d示出包括不同补强元件的翼梁的不同实施例，
图7a和图7b示出具有不同根端的翼梁的不同实施例，
图8a和图8b示出包括用于风轮机叶片的防雷装置的翼梁，以及
图9a和图9b示出用于翼梁的装配工具。
具体实施方式
图1a示出用于风轮机叶片(未示出)的翼梁1的一个实施例。翼梁1包括两个盖板2a、2b和两个连接板3a、3b。
每个盖板2a、2b均在两个端部5之间形成中间部分4。各端部5均形成盖板接合表面部分6，中间部分4形成外表面部分7。
每个连接板3a、3b设有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分8。
当将盖板的接合表面部分6与连接板的接合表面部分8连接时，形成具有管状构造的翼梁1。使用粘合剂9将接合表面部分6、8粘合在一起，如示出图1a的放大部分的图1b所示。
盖板2a、2b和连接板3a、3b在盖板模具和连接板模具中模制而成，并且它们的接合表面部分6、8的几何形状由这些模具的形状限定。也就是说，接合表面部分6、8通过与确保接合表面部分6、8的确定的几何形状的模具接触而成形。
如图所示，盖板2a、2b的端部5以大约90度角横向于中间部分延伸，由此当装配翼梁1时，一个盖板2a的端部5从中间部分4朝另一个盖板2b的端部5延伸。连接板3a、3b在端部5处附接至盖板2a、2b。
图2a示出翼梁1的一个实施例的一部分，其中连接板3a、3b包括多个连接板元件10a、10b。为了避免连接板元件10a、1b之间的对接，各连接板元件10a、10b均包括以锐角结束的接合表面11a、11b。这增加了接合表面11a、11b的面积并且有利于连接板元件10a、10b的接合。
图2b和图2c示出翼梁1的一个备选实施例，其中连接板3a、3b包括多个连接板元件10a、10b、10c。代替图2a所示的重叠接合，连接板元件10a、10b在它们的端部区段接合，所述端部区段在此实施例中形成椭圆形切口，从而在连接板3a、3b中留下孔36。在切口区域36中，剪切载荷由盖板2a、2b承受。
图2b还示出连接板接合处、即两个相邻的连接板元件10a、10b以及10b、10c之间的接合处沿着装配好的翼梁1的长度错开，以避免在翼梁1的相对侧上的连接板接合处彼此面对面地定位。这种使连接板接合处交错的方式也适用于图2a的连接板接合处。
图2d示出翼梁1的实施例的又一备选方案，其中连接板3a、3b包括多个连接板元件10a、10b、10c。如图所示，两个相邻的连接板元件10a、10b-10b、10c具有未彼此连接的界面100。
这意味着这些相邻的连接板元件10a、10b-10b、10c并未彼此直接连接，而是仅经由它们均与其接合的盖板2a、2b彼此连接。因此，相邻的连接板元件10a、10b-10b、10c并未彼此粘合、胶粘、旋拧或类似地附接。
当未连接连接板元件10a、10b-10b、10c时，仅需粘合盖板2a、2b和连接板3a、3b并且可省去对连接板元件的额外粘合。这既可减少当装配翼梁1时所需的粘合剂的量，又可缩短装配翼梁所需的时间，并因而降低与其相关的成本。孔36可用于检查(装置)出入并且成形为使连接板元件的端部上的应力集中最小。
图3a示出具有盖板2a的盖板模具12的一个实施例，图3b示出具有连接板3a的连接板模具13的一个实施例。
盖板模具12包括下模具14和两个上模具延伸部15。上模具延伸部15的内表面设有这样的材料：其未粘附至盖板2a的树脂且其还能够通过与盖板表面接合部分6接触而限定盖板表面接合部分6的几何形状。这种材料的一个示例为剥离层(peal ply)。
中间部分4的外表面部分7也通过与盖板模具12的内表面接触而被限定。
盖板模具12的内表面包括两个形式为小突起、小锥体的基准点16。每个基准点16在盖板2a的模制期间形成盖板2a中的缺口17。这些缺口17用于在连接它们之前相对于连接板3a、3b(未示出)定位盖板2a。可使用装配工具完成定位。
如图3b所示，连接板3a的内表面18和连接板接合表面部分8通过与连接板模具13接触而被限定，因而形成待与盖板表面部分5接合的连接板接合表面部分8的确定的几何形状。也就是说，匹配的接合表面部分6、8是模制而成的，以有利于盖板2a、2b与连接板3a、3b之间更精确地接合。
图4a和图4b示出将翼梁1附接至风轮机叶片19的外壳的两种不同方式。
在图4a中，翼梁1定位在风轮机叶片19a的两个叶片外壳20a、20b之间。外表面部分7形成用于与叶片外壳20a、20b装配的接触面。通过向各盖板2a、2b的外表面部分7添加粘合剂(未示出)而将翼梁1附接至叶片外壳20a、20b。
图4b示出一个备选实施例。外表面部分7适合于形成风轮机叶片19b的空气动力学作用表面的一部分。因而，翼梁1未被完全封装在叶片外壳21a、21b、21c内。
图5示出包括两个盖板2a、2b和两个连接板3a、3b的翼梁1。盖板2a、2b包括由不同材料制成的中间部分4和端部5。连接板3a、3b设置为夹层结构。
在所示的实施例中，中间部分4包括单向纤维、树脂母体和填料。所述纤维的主要部分是碳纤维。端部5包括双轴纤维和树脂母体。所述纤维的主要部分是玻璃纤维。
连接板3a、3b是设置为具有包括泡沫的芯部22的夹层结构。连接板3a、3b还包括在芯部22的每一侧上的外层23和内层24。这些层23、24主要包括树脂母体和形式为玻璃纤维的双轴纤维。
图6a-6d示出包括不同形式的补强元件25以增加翼梁1的稳定性的翼梁1的不同实施例。补强元件25附接至盖板2a、2b中的至少一个。
图6a示出补强元件25a，其形式为附接至上盖板2a的内表面并从上盖板2a的内表面延伸至下盖板2b的内表面的横向部件。
图6b示出补强元件25b，其形式为两个细长部件，每个细长部件均附接至盖板2a、2b之一的内表面并沿着盖板2a、2b延伸。补强元件25b形成为T形梁。
图6c示出补强元件25c，其形式为两个细长部件，每个细长部件均附接至盖板2a、2b之一的内表面并沿着盖板2a、2b延伸。补强元件25b形成为Ω形梁。
图6d示出补强元件25d，其形式为包括多个肋片的肋片部件。所述肋片附接至盖板2a、2b的内表面并以大约1米的相距距离彼此相邻地定位。
图7a和图7b示出具有不同根端26的翼梁1的不同实施例。
图7a示出包括单独的根段27的翼梁的一个实施例。根段27已通过粘合、缠绕或注入附接。
在翼梁1的根端26中设置有多个有利于将叶片(未示出)附接至毂(未示出)的附接结构28。图7a中，附接结构28设置在单独的根段27的根端26中，而图7b示出的翼梁1的附接结构28设置在盖板和连接板中。附接结构28是包括内螺纹的中空钢部件，可将来自毂的螺栓或其它螺纹部件固定在该内螺纹中。
图8a和图8b示出包括用于风轮机叶片的防雷装置的翼梁1。图8b是图8a的一部分的放大图。
通过在各盖板2a、2b内层压短接电路29来提供防雷装置。短接电路29将盖板2a、2b电连接。短接电路29是沿着翼梁1的一侧在连接部30中彼此连接的薄铜片。此外，短接电路29与避雷线的垂直部分31连接。
图9a和9b示出用于装配翼梁1的盖板2和连接板3的装配工具32的一个实施例。
装配工具32包括用于在翼梁1的装配期间保持各盖板2的盖板支承结构33和用于在翼梁1的装配期间保持各连接板3的连接板支承结构34。
此外，装配工具32包括装配结构，该装配结构包括有利于一个支承件33、34相对于相邻支承件33、34旋转的铰链结构35。
图9a示出装配工具32的初始打开构型，其中装配工具1已接纳盖板2和连接板3。在已将盖板2和连接板3定位在支承件33、34中之后，装配结构有利于提升四个支承结构中的三个33a、34a、34b并使它们相对于彼此且相对于最后一个支承结构33b旋转，最后一个支承结构33b保持处于其上支承面朝上的初始位置。通过有利于支承件33、34相对于彼此正确旋转的装配结构的铰链结构35控制和限制该提升和旋转运动。
图9b示出装配工具32的最终闭合构型，其中通过将盖板的接合表面部分6与连接板的接合表面部分8连接来装配翼梁1。连接板的接合表面部分8被支承结构34压向盖板的接合表面部分6。
盖板的接合表面部分6与连接板的接合表面部分8之间重叠的细节可从图1b中看出。

Claims (24)

1.一种制造用于风轮机叶片的翼梁的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供至少两个盖板，每个盖板均形成介于两个端部之间的中间部分，其中各所述端部均形成沿着该端部的纵向延伸的边缘的盖板接合表面部分，并且所述中间部分形成所述翼梁的外表面部分，
-提供至少两个连接板，每个连接板均设有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分，以及
-将所述盖板的所述接合表面部分与所述连接板的所述接合表面部分连接，以形成所述翼梁的管状构型，
其中所述中间部分和所述端部设置成包含不同材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间部分包含碳纤维增强塑料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述端部包含玻璃纤维增强塑料。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述材料选择为使得所述中间部分和所述端部在强度或柔性方面具有不同特性。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述中间部分与所述端部之间设置过渡区，所述过渡区设有所述中间部分和所述端部所包含的所述不同材料的逐渐变化的组分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述端部横向于所述中间部分延伸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过在单独的模具中模制至少一种类型的纤维材料和至少一种类型的树脂而将所述连接板和盖板设为层压元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括向所述接合表面部分中的至少一个施加粘合剂的步骤和使所述粘合剂固化的步骤。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述盖板和连接板包括有利于将所述盖板和连接板相对于彼此定位的装配标记。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括提供装配工具的步骤，以及在连接所述盖板和连接板的步骤之前将所述盖板和连接板设置在所述装配工具中的步骤。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括由多个连接板元件装配所述连接板的步骤。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在每个所述盖板中提供短接电路的步骤，所述短接电路将所述盖板电连接以有利于所述叶片的防雷。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括将补强元件附接至所述盖板中的至少一个的步骤，所述补强元件设置成沿纵向增加所述翼梁的刚度。
14.一种用于风轮机叶片的翼梁，所述翼梁具有管状结构并由至少两个盖板和至少两个连接板装配而成，各所述盖板均形成介于两个端部之间的中间部分，其中各所述端部均形成沿着所述端部的纵向延伸的边缘的盖板接合表面部分，所述中间部分形成所述翼梁的外表面部分，并且各所述连接板均具有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分，其中所述盖板的所述接合表面部分与所述连接板的所述接合表面部分连接，并且其中所述中间部分和所述端部包含不同材料。
15.根据权利要求14所述的翼梁，其特征在于，所述中间部分包括碳纤维增强塑料。
16.根据权利要求14或15所述的翼梁，其特征在于，所述端部包含玻璃纤维增强塑料。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的翼梁，其特征在于，所述中间部分和所述端部在强度或柔性方面具有不同特性。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的翼梁，还包括介于所述中间部分与所述端部之间的过渡区，所述过渡区包括所述中间部分和所述端部所包含的所述不同材料的逐渐变化的组分。
19.根据权利要求14-18中任一项所述的翼梁，其特征在于，所述端部横向于所述中间部分延伸。
20.根据权利要求14-19中任一项所述的翼梁，其特征在于，所述连接板中的至少一个包括多个连接板元件。
21.根据权利要求14-20中任一项所述的翼梁，还包括在每个所述盖板中的短接电路，所述短接电路将所述盖板电连接以有利于所述叶片的防雷。
22.根据权利要求14-21中任一项所述的翼梁，还包括附接至所述盖板中的至少一个的补强元件，所述补强元件设置成沿纵向增加所述翼梁的刚度。
23.一种用于风轮机叶片的翼梁，所述翼梁具有管状结构并由至少两个盖板和至少两个连接板装配而成，各所述盖板均形成介于两个端部之间的中间部分，其中各所述端部均形成沿着所述端部的纵向延伸的边缘的盖板接合表面部分，所述中间部分形成所述翼梁的外表面部分，并且各所述连接板均具有沿着相对的纵向延伸的边缘的连接板接合表面部分，其中所述盖板的所述接合表面部分与所述连接板的所述接合表面部分连接，其中所述连接板中的至少一个包括至少两个相邻的连接板元件，所述至少两个相邻的连接板元件具有未彼此连接的界面。
24.一种用于风轮机的叶片，包括根据权利要求14-23中任一项所述的翼梁。
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