CN102310570B - 制造预弯曲风轮机叶片的方法 - Google Patents

制造预弯曲风轮机叶片的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102310570B
CN102310570B CN201110190683.8A CN201110190683A CN102310570B CN 102310570 B CN102310570 B CN 102310570B CN 201110190683 A CN201110190683 A CN 201110190683A CN 102310570 B CN102310570 B CN 102310570B
Authority
CN
China
Prior art keywords
feed path
resin
distribution layer
sections
blade shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110190683.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102310570A (zh
Inventor
E.E.奥莱森
M.S.科福德
S.H.佩德森
K.杰斯珀森
J.J.杰诺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LM Wind Power AS
Original Assignee
LM Glasfiber AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43242405&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN102310570(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by LM Glasfiber AS filed Critical LM Glasfiber AS
Publication of CN102310570A publication Critical patent/CN102310570A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102310570B publication Critical patent/CN102310570B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/546—Measures for feeding or distributing the matrix material in the reinforcing structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/443—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding and impregnating by vacuum or injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/082—Blades, e.g. for helicopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/082—Blades, e.g. for helicopters
    • B29L2031/085—Wind turbine blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2280/00—Materials; Properties thereof
    • F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05B2280/6003—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/04—Composite, e.g. fibre-reinforced
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及制造预弯曲风轮机叶片的方法，具体地，在一种借助于真空辅助树脂传递模制（VARTM）来制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体半体的方法中，将纤维树脂浸渍增强件放置在模具表面上，并将分布层放置在纤维树脂浸渍增强件上。通过在分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障来防止或限制至分布层的纵向树脂流动，从而在分布层中提供至少一个分段区域。将至少一个纵向延伸的第一供给通道放置在分布层上。第一供给通道被分成至少两个供给通道区段，每个分布层节段中布置一供给通道区段。将真空袋布置在模具部件顶上以限定模具腔室。排空模具腔室，并将液体树脂通过树脂入口供应到每个供给通道区段，以填充模具腔室并浸渍纤维树脂浸渍增强件。

Description

制造预弯曲风轮机叶片的方法
技术领域
本发明涉及制造预弯曲风轮机叶片的方法，更具体地涉及制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体半体的方法，所述预弯曲风轮机叶片包括沿前缘和后缘互相连接的两个叶片壳体半体，所述叶片具有根部区域、具有尖端区域的翼面区域、所述根部区域和所述翼面区域之间的任选的过渡区域、以及由通常圆柱形根部区域的中心线限定的中心线，所述叶片壳体半体借助于真空辅助树脂传递模制（VARTM）由纤维复合材料制成，其中，纤维材料在模具的模具腔室中浸渍有液体树脂，所述模具包括刚性模具部件，所述刚性模具部件具有边缘和形成所述叶片壳体半体的外表面的模具表面。
背景技术
壳体半体中的一个形成叶片的压力侧，而另一个壳体半体形成吸力侧。叶片的压力侧也称为逆风侧，因为其在风轮机操作期间面对风。叶片的吸力侧也称为顺风侧，因为其在风轮机操作期间面向远离风。
对于预弯曲叶片，应当理解是这样的叶片，从根部区域朝向尖端区域看去时，其在离开根部区域一定距离处以向前弯曲的方式朝向风向前延伸，从而叶片的尖端位于根部区域的中心线的前面。EP 1019631B1中公开了预弯曲风轮机叶片的一个示例。
由例如纤维增强树脂的复合材料制成的风轮机叶片是柔性的，并且在经受强风时，它们可在尖端处弯曲6-8 m或更多，这取决于它们的长度。
预弯曲叶片可具有如此的弯曲度使得尖端布置成距离根部的中心线0.5-4 m或更多，这取决于叶片的长度。
由于风轮机叶片随着时间推移逐渐变得越来越长并且当前的风轮机叶片可超过70 m长，从而将预弯曲叶片用于风轮机变得越来越具有吸引力，这是因为它们允许将风轮机转子放置得接近风轮机的塔，而同时仍然避免叶片在经受强风时与塔碰撞。
当制造叶片壳体半体时，模具通常布置成使得对应于叶片根部区域中心线的线是基本水平的。该中心线常常对应于叶片的俯仰轴线。
然而，当制造用于预弯曲叶片（尤其是预弯曲成使得尖端布置在根部区域中心线前面约1 m或更多的叶片）的壳体半体时，沿模具的纵向方向看时，纤维/树脂比率倾向于在模具表面的最高定位区域中比在模具表面的最低定位区域中更高。在沿模具的横向方向看时位于模具的最低区域处的纵向延伸区域中，情况尤其如此。在上述区域中，多个纤维层常常放置在彼此顶上，以便形成叶片壳体半体的负载支承结构，其比纤维树脂浸渍增强件（lay-up）的侧向相邻区域包括基本更高数量的纤维层。
因此，由于作用在树脂上的重力，沿模具的纵向方向看时，倾向于在模具的最高定位区域处形成过高的纤维/树脂比率，而在模具的最低定位区域处形成过低的纤维/树脂比率。
过高的纤维/树脂比率对于包括纤维增强树脂的复合材料的疲劳强度具有不利影响。当模制逆风壳体半体时，这尤其成问题，因为沿纵向方向看时，模具表面的最高定位区域处于半壳体的中部，而叶片的中部在风轮机操作期间经受高负载。
发明内容
本发明的一个目的是提供制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体的新型和改进的方法，其中，上述问题得以缓解或解决。
根据本发明，这通过包括如下步骤的方法实现：
a. 将包括多个纤维层的纤维树脂浸渍增强件放置在所述模具表面上；
b. 将分布层放置在所述纤维树脂浸渍增强件上；
c. 通过在所述分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障来防止或限制通过所述分布层的纵向树脂流动而沿所述刚性模具部件的纵向方向看时将所述分布层分成至少两个分布层节段（segment），从而在所述分布层中提供至少一个分段区域；
d. 将至少一个纵向延伸供给通道放置在所述分布层上，所述第一供给通道开口朝向所述分布层，从而提供与所述分布层的树脂流通，所述第一供给通道优选地基本从所述根部区域延伸到所述尖端区域并且被分成至少两个分离的供给通道区段（section），每个分布层节段中布置一供给通道区段；
e. 将真空袋布置在所述模具部件顶上并且将所述真空袋密封到所述模具部件以限定所述模具腔室；
f. 排空所述模具腔室；
g. 将液体树脂通过树脂入口供应到每个供给通道区段，从而将树脂供应到所述分布层的至少两个节段的每一个，以便填充所述模具腔室并且浸渍所述纤维树脂浸渍增强件；
h. 允许树脂固化，从而形成所述叶片壳体半体。
术语分布层应当被理解为一种这样的层，其允许比纤维层所允许的更高的树脂流动速度。
纤维树脂浸渍增强件可以是单向垫（mat）、编织垫、非编织垫等及其组合的形式，并且纤维垫可包含玻璃纤维、碳纤维、芳香尼龙纤维、钢纤维、天然纤维等及其组合。
树脂可以是聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂或任何其他热固树脂或聚合物，或者其可以是热塑树脂或聚合物。
在分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障的分段区域防止了树脂沿模具的纵向方向通过分布层过快地流动，并且尤其防止或限制了树脂在由流动屏障形成的两个分布层节段之间纵向流动，由此，在两个分布层下面纤维树脂浸渍增强件中获得了期望的纤维/树脂比率。
进一步，通过将第一供给通道分成基本对应于分布层节段的供给通道区段，可以控制向分布层节段的树脂供应，并由此控制向其下面树脂浸渍增强件的树脂供应，从而在纤维树脂浸渍增强件中获得期望的纤维/树脂比率。
在步骤a之前，可向模具表面施加释放介质并继而施加凝胶涂层。
凝胶涂层使得在树脂固化后能够容易地使壳体半体脱模，并且凝胶涂层限定了完成的叶片壳体半体的外表面。
另外，在步骤a和步骤b之间，撕开层（优选地具有穿孔聚合物膜层的形式）可被放置在纤维树脂浸渍增强件上。
由于保留在第一供给通道、任何附加供给通道以及分布层中的固化的树脂基本上并不有助于叶片壳体半体的强度，优选地，从模制的叶片壳体半体去除供给通道以及分布层（包括其内固化的树脂）。撕开层的使用有利于去除第一供给通道、任何附加供给通道、分布层以及保留在这些部件中的固化的树脂。
另外，供给通道和分布层的去除降低了叶片壳体半体的重量，而基本上不降低其强度。
第一供给通道以及任何附加供给通道可以是具有Ω轮廓的管道的形式。
模具腔室可以借助于一个或多个真空通道来排空，所述一个或多个真空通道有利地沿模具的边缘设置。
根据本发明的一个实施例，第一供给通道可以分成三个供给通道区段，并且分布层分成三个分布层节段。
当模制逆风叶片壳体半体（其中，模具表面的最高和最低点之间的高度差超过1 m）时，该实施例已经证明尤其有利。然而，应当指出，第一供给通道可以分成多于三个供给通道区段，并且分布层可以分成多于三个分布层节段。
根据本发明的进一步实施例，可以通过在其横向延伸部分中省略分布层来提供横向延伸流动屏障。
分布层被省略于其中的横向延伸部分的宽度可以为5-100 cm，任选地15-80 cm，并且任选地25-50 cm。
根据本发明的另外的实施例，可以通过在其横向延伸部分中向分布层施加可成形物质例如所谓胶粘带来提供横向延伸流动屏障。
在实践中，已经通过该实施例获得了极好的结果。
根据本发明的一个实施例，第一供给通道可以被分成邻近于分段区域或在分段区域中的多个区段，在所述分段区域中，分布层被分成多个分布层节段。
根据本发明，第一供给通道可以被分成多个供给通道区段，并且分布层可以被分成多个分布层节段，从而模具表面的最低和最高水平之间的高度差为至多1.6 m，任选地1.4 m，任选地1.2 m，任选地1.0 m，以及任选地0.8 m。
试验已经显示，为了获得期望的纤维/树脂比率，尤其是在相邻区段的最高位置区域中，有利的是提供第一供给通道和分布层的分段从而上述高度差不是过大，即低于1.2 m。然而，在某些情况中，大于1.2 m的高度差可以是可接受的。
树脂可通过来自分离树脂源的供应线路被供应到各自供给通道区段的入口，所述供应线路的每一个设置有用于停止树脂流动的阀装置。
任选地，树脂可通过来自公共树脂源的供应线路被供应到各自供给通道区段的入口，所述供应线路的每一个设置有用于停止树脂流动的阀装置。
另外，根据本发明，第一供给通道的纵向相邻区段可以被连接线路互相连接，所述连接线路在相邻供给通道区段的相邻端部之间设置有阀装置，以允许相邻供给通道区段之间的树脂流动的中断，供给通道优选地设置有单个入口。
结果，提供了一种简单的布置，用于将树脂供应到各种供给通道区段，通过打开关闭所述阀装置而允许以期望的量并且在期望时间点来控制向供给通道区段的树脂供应。
根据本发明的进一步实施例，在步骤d中，至少一个附加的基本纵向延伸的供给通道可以布置在纤维分布层上，在纵向延伸第一供给通道的任一侧上并且与其侧向间隔开，所述附加供给通道优选地为连续供给通道，即，它们没有分成多个区段，并且优选地横向延伸流动屏障没有设置在所述附加供给通道下面的分布层中。
通过提供附加供给通道，相比没有提供这种附加供给通道的情况，获得了与第一供给通道下面纤维树脂浸渍增强件区域侧向间隔开的纤维树脂浸渍增强件的更快且更可靠的树脂浸渍。
根据本发明的一个实施例，在步骤a中，多个纤维层在模具的纵向延伸区域中被放置在彼此顶上，所述多个纤维层形成叶片壳体半体的负载支承结构，所述结构比纤维树脂浸渍增强件的侧向相邻区域包括基本更高数量的纤维层，并且其中，至少一个第一供给通道布置在形成负载支承结构的所述区域中。
结果，叶片壳体半体被形成为设置有负载支承结构，其沿叶片壳体半体的纵向方向延伸，并且沿横向方向看时，在模具的最低定位部分的区域中延伸。因此，上述区域在叶片壳体半体的最低定位区域中延伸。这种叶片壳体半体常常用于生产风轮机叶片。
优选地，横向延伸流动屏障仅设置在形成负载支承结构的上述区域中，并且可在所述区域的整个宽度上或者在整个宽度的一部分上延伸。然而，优选的是，流动屏障基本上在所述区域的整个宽度上延伸。
形成负载支承结构的区域的厚度可以是10-100 mm，任选地20-80 mm，任选地30-50 mm，并且宽度可以是30-200 mm，任选地40-150 mm并且任选地50-120 mm。
形成负载支承结构的区域的宽度可从根部区域朝向尖端区域减小。
形成负载支承结构的区域的厚度可从根部区域朝向尖端区域减小。
形成负载支承结构的区域可从根部区域延伸到尖端区域。
根据本发明的另外的实施例，向第一供给通道的相邻区段的树脂供应可以被控制，从而在停止向具有最高定位点的区段供应树脂之前，停止向具有最低定位点的区段供应树脂。
优选地，在树脂被供应到具有比相邻通道区段更高定位点的供给通道区段的同时或之后，树脂被供应到第一供给通道的不同通道区段。在已经停止向附加通道区段供应树脂之后，树脂被供应到布置在更高定位区域中的纤维树脂浸渍增强件，由此，在纤维树脂浸渍增强件的更高定位区域中获得期望的纤维/树脂比率。关于这一点，应当指出，两个相邻分布层节段之间的横向延伸流动屏障防止或限制了树脂在它们之间从更高定位分布层节段流动到更低分布层节段。
根据本发明的一个实施例，在停止向任何其他第一供给通道区段供应树脂之后，并且优选地还在停止向任何附加供给通道供应树脂之后，可以继续向第一供给通道的具有最高定位点的区段供应树脂，继续向具有最高定位点的供给通道区段供应树脂直到完成向模具腔室供应树脂。
根据本发明的一个实施例，通向所述第一供给通道的树脂入口可以被布置在所述叶片壳体半体的长度从所述根部区域的端部的25-60％处，任选地在其25-55％处，并且任选地在其30-50％处。当模制逆风壳体半体和顺风壳体半体时，已经证明有利的是，将入口提供到叶片壳体半体的上述区域中的第一供给通道，即模具。然而，当模制逆风叶片壳体半体时，将树脂入口布置到叶片壳体半体的上述区域中的第一供给通道已经被证明是尤其有利的。
根据本发明的进一步实施例，通向第一供给通道的树脂入口可以被布置在其最高点处或附近。
该实施例被证明在模制逆风叶片壳体半体时是尤其有利的。
进一步，已经证明有利的是，将树脂入口提供到在其最高点处或附近与第一供给通道侧向间隔开的任何附加供给通道。
根据本发明的一个实施例，沿模具的横向方向看时，第一供给通道可以被布置在纤维树脂浸渍增强件的最低部分的区域中。
优选地，用于模制逆风壳体半体的模具部件可以布置成使得模具部件的对应于叶片根部区域中心线的线被布置成相对于水平线从根部区域朝向尖端区域略微向上倾斜，由此降低根部区域和尖端区域中的模具表面的最低部分之间的高度差。
关于这一点，根部区域和尖端区域中的模具表面的最低部分可以被布置在大致相同水平。
这种布置在模制逆风壳体半体是尤其有利，因为模具表面的最低部分和模具表面的最高部分之间的高度差由此被最小化。
此外，用于模制顺风壳体半体的模具部件可以布置成使得模具部件的对应于叶片根部区域中心线的线被布置成相对于水平线从根部区域朝向尖端区域略微向下倾斜，由此降低根部区域和尖端区域中的模具表面的最低部分之间的高度差。
另外，用于模制逆风和顺风壳体半体的模具部件可布置成使得对应于叶片根部区域中心线的线分别向上和向下倾斜相同度数。由此，有利于后续的闭合步骤，其中，壳体半体被结合而同时被保持在它们各自的模具部件中。
预弯曲风轮机的叶片以及由此叶片壳体半体的长度可以为超过30 m，任选地超过40 m，任选地超过50 m并且任选地超过60 m。
叶片以及由此壳体半体可以预弯曲到这样的程度，使得叶片的尖端以及由此壳体半体的尖端被布置成距离根部的中心线超过0.5 m，替代性地超过1 m，替代性地超过2 m，替代性地超过3 m并且替代性地超过4 m。
最后，本发明涉及根据本发明的方法生产的预弯曲风轮机叶片的叶片壳体半体，所述方法即为根据所附权利要求1及其任何从属权利要求所述的方法。
附图说明
下面参照附图所示的实施例详细介绍本发明，附图中：
图1是设置有三个预弯曲叶片的风轮机的示意图，这些叶片中的至少一个具有根据本发明方法而制造的叶片壳体半体；
图2是图1所示叶片之一的侧向示意图；
图3是用于形成叶片壳体半体的压力侧（即逆风侧）的刚性模具部件的示意性纵向剖视图；
图4是图3所示模具部件的示意性顶视图，为了说明的目的，所示模具部件的宽度被放大；
图5是图4中的圆圈区域A的示意性顶视图；
图6是图4中的圆圈区域B的示意性顶视图；并且
图7是沿图4中的线VII的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示意性示出的逆风风轮机包括塔1、可旋转地布置在塔1顶上的机舱2、从机舱2基本水平延伸并且设置有毂4的主轴3，三个叶片5从毂4径向地延伸。每个叶片包括根部区域6、具有尖端区域8的翼面区域7、根部区域6和翼面区域7之间的过渡区域9、以及由通常圆柱形根部区域的中心线限定的中心线P。该轴线通常对应于叶片的俯仰轴线。翼面区域7的尖端区域8在尖端10处终止。图2中也示出了叶片的不同区域。
叶片5是预弯曲叶片，沿风的方向W看时，其以向前弯曲方式逆着风向前延伸，从而将尖端10放置在中心线P前面一定距离处。叶片5包括两个叶片壳体半体11、12，叶片壳体半体11、12沿叶片的前缘和后缘连接。叶片壳体半体11形成了叶片的压力侧（也称为逆风侧），因为其在风轮机操作期间面对风。叶片壳体半体12形成了叶片的吸力侧（也称为顺风侧），因为其在风轮机操作期间面向远离风。
参见图3-7，将参照形成叶片5的逆风侧的叶片壳体半体11的生产来描述根据本发明的方法的一个实施例。
对于制造叶片壳体半体11，提供了刚性模具部件13，所述模具部件13具有形成壳体半体外表面（即，叶片的压力侧）的模具表面14。模具部件13设置有上边缘15，如图7所清楚看到的。如从图3最清楚显示的，用于模制逆风壳体半体11的模具布置成使得模具部件的对应于叶片根部区域中心线P的线布置成相对于水平线从根部区域朝向尖端区域略微向上倾斜。在本实施例中，模具表面在根部区域和尖端区域中的最低部分被布置在相同水平处，如图3所示。结果，沿纵向方向看时，模具表面的最低部分的最高和最低点之间的高度差被最小化。
包括多个纤维层的树脂浸渍增强件16放置在模具表面14上。在所示的实施例中，纤维树脂浸渍增强件16包括直接布置在模具表面上的第一纤维层17。在第一纤维层上，数量众多的纤维层被放置在模具的纵向延伸区域中，从而提供叶片壳体半体的负载支承结构18。
沿模具的横向方向看时，形成负载支承结构18的区域被设置在模具表面的最低区域中。沿纵向方向，包括数量众多纤维层的区域基本从根部区域延伸到尖端区域，如图4中的虚线所示。另外，多个纤维层在分别对应于叶片壳体半体的前缘区域和后缘区域的区域处布置在第一下纤维层17上，以提供前缘纤维增强部19和后缘纤维增强部20。第一芯材料21布置在负载支承结构18和前缘纤维增强部19之间，并且第二芯材料22布置在负载支承结构18和后缘纤维增强部20之间。芯材料可以是硬聚合物泡沫材料或者轻木。通过将第二纤维层23布置在负载支承结构18、前缘纤维增强部19、后缘纤维增强部20、第一芯材料21和第二芯材料22的顶上，纤维树脂浸渍增强件16得以完成。
接下来，分布层24被布置在第二纤维层23上。通过在分布层24的处于负载支承结构18上的区域中提供两个流动屏障25、26，分布层被分成三个分布层节段24A、24B、24C。流动屏障25、26具有横向延伸，从而它们仅被设置在分布层24的处于负载支承结构18上的区域中，而不在树脂浸渍增强件16的相邻区域中。在本实施例中，流动屏障25、26由可成形物质形成，例如所谓的胶粘带，并且限制分布层节段之间的纵向树脂流动。
特别如图3所示，流动屏障25、26布置在模具表面14的最低和最高点之间的高度差处于预定范围内（例如低于1 m）的位置。第一纵向延伸供给通道27布置在分布层24顶上。供给通道27形成为具有Ω轮廓的管道，开口朝向分布层24，如图7所示。
第一供给通道27从根部区域延伸到尖端区域，如图4所示。其被分成三个供给通道区段28、29、30，这些区段被布置在各自的分布层节段中。第一供给通道27的纵向相邻区段借助于连接线路31、32互相连接，以提供相邻供给通道区段之间的树脂连通。阀33、34布置在每个连接线路31、32中，以允许中断相邻供给通道区段之间的树脂流动。图4-6最清楚地显示了分别设置有阀33、34的连接线路31、32。
最后，应当指出，沿其纵向方向看时，通向第一供给通道的树脂入口35设置在供给通道区段中并且优选地位于其最高区域处或在其最高区域中，该最高区域也是模具表面的最高区域。
进一步，附加的基本纵向延伸的供给通道36-42被布置在纤维分布层24上，在纵向延伸第一供给通道27的任一侧上并且与其侧向间隔开。如图4所示，附加供给通道是连续供给通道，即，它们没有分成多个区段，并且横向延伸流动屏障25、26没有设置在附加供给通道下面的分布层中。进一步，附加供给通道36-42侧向地放置在负载支承结构18外面。沿模具的横向方向看时，通向附加供给通道的树脂入口46-52布置成与通向第一供给通道的树脂入口35成一直线。
真空袋43布置在分布层24和供给通道顶上，并且被密封到模具部件的边缘15，以形成真空袋43和模具部件13的模具表面14之间的模具腔室44。然后，模具腔室被排空，并且树脂被供应到模具腔室。
树脂通过通向第一供给通道27的中区段29的入口35以及通向附加供给通道36-42的入口46-52被供应到模具腔室。首先，树脂被供应到第一供给通道27，连接线路31、32中的阀33、34被打开，从而第一供给通道27的所有三个区段28、29、30都被供应树脂。
当朝向前缘的树脂流前（flow front）已经经过供给通道38时，树脂通过入口48被供应到供给通道38。相应地，当朝向后缘的树脂流前已经经过供给通道39时，树脂通过入口49被供应到供给通道39。
然后，阀33、34关闭以阻止树脂供应到第一供给通道27的区段28、30。向第一供给通道27的最高定位区段29继续供应树脂。然后，树脂通过各自的入口50、47、51、46、52被顺序地供应到供给通道40、供给通道37、供给通道41、供给通道36以及供给通道42。在将树脂顺序地供应到上述供给通道期间，向供给通道39、38、40、37、41、36、42的树脂供应在时间中的预定点被停止，从而获得树脂浸渍增强件的期望树脂浸渍。在已经停止向所有附加供给通道供应树脂后，继续向通向第一供给通道27的入口35供应树脂，直到在纤维树脂浸渍增强件中获得期望的纤维/树脂比率，尤其是在纤维树脂浸渍增强件的形成负载支承结构18的区域中。
所提供的流动屏障25、26限制或防止了在继续向通道区段27供应树脂期间树脂通过分布层从分布层节段24B流到分布层节段24A和24C，分布层节段24A和24C位于比分布层节段24B更低的水平，通道区段27定位成高于分布层节段24B。结果，防止了分布层节段24A和24B下面树脂浸渍增强件中的树脂过剩。
通过断开对于供给通道区段27、29的树脂供应来进一步防止所述分布层节段24A和24B中的树脂过剩，供给通道区段27、29布置成高于这些分布层节段24A和24B。
当完成了树脂的供应时，树脂被允许固化，并且形成叶片逆风侧的完成的叶片壳体半体被连接到形成叶片顺风侧的完成的叶片壳体半体，由此形成风轮机叶片。
最后，应当指出，本发明还涉及一种风轮机叶片，至少一个叶片具有根据本发明的方法生产的至少一个壳体半体，以及涉及设置有这种叶片的风轮机。
已经参照有利实施例描述了本发明。然而，本发明的范围不限于所描述的实施例，并且在不偏离本发明范围的情况下可实施多种替代和改变。
附图标记清单
1             塔
2             机舱
3             主轴
4             毂
5             叶片
6             根部区域
7             翼面区域
8             尖端区域
9             过渡区域
10           尖端
11、12   叶片壳体半体
13           模具部件
14           模具表面
15           上边缘
16           纤维树脂浸渍增强件
17           第一纤维层
18           负载支承结构
19           前缘纤维增强部
20           后缘纤维增强部
21           第一芯材料
22           第二芯材料
23           第二纤维层
24           分布层
24A        分布层节段
24B        分布层节段
24C        分布层节段
25、26   流动屏障
27           第一供给通道
28-30   供给通道区段
31、32   连接线路
33、34   阀
35           树脂入口
36-42   附加供给通道
43           真空袋
44           模具腔室
45           前缘
46-52   树脂入口
53           后缘
a             距离
P            中心线
W         风的方向

Claims (27)

1.制造预弯曲风轮机叶片的叶片壳体半体的方法，所述预弯曲风轮机叶片包括沿前缘和后缘互相连接的两个叶片壳体半体，所述叶片具有根部区域、具有尖端区域的翼面区域、以及由通常圆柱形根部区域的中心线限定的中心线，所述叶片壳体半体借助于真空辅助树脂传递模制（VARTM）由纤维复合材料制成，其中，纤维材料在模具的模具腔室中浸渍有液体树脂，所述模具包括刚性模具部件，所述刚性模具部件具有边缘和形成所述叶片壳体半体的外表面的模具表面，所述方法包括如下步骤：
a. 将包括多个纤维层的纤维树脂浸渍增强件放置在所述模具表面上；
b. 将分布层放置在所述纤维树脂浸渍增强件上；
c. 通过在所述分布层中提供至少一个横向延伸流动屏障来防止或限制通过所述分布层的纵向树脂流动而沿所述刚性模具部件的纵向方向看时将所述分布层分成至少两个分布层节段，从而在所述分布层中提供至少一个分段区域；
d. 将至少一个纵向延伸供给通道放置在所述分布层上，第一供给通道开口朝向所述分布层，从而提供与所述分布层的树脂流通，所述第一供给通道被分成至少两个分离的供给通道区段，每个分布层节段中布置一供给通道区段；
e. 将真空袋布置在所述刚性模具部件顶上并且将所述真空袋密封到所述模具部件以限定所述模具腔室；
f. 排空所述模具腔室；
g. 将液体树脂通过树脂入口供应到每个供给通道区段，从而将树脂供应到所述分布层的至少两个节段的每一个，以便填充所述模具腔室并且浸渍所述纤维树脂浸渍增强件；
h. 允许树脂固化，从而形成所述叶片壳体半体。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述叶片包括所述根部区域和所述翼面区域之间的过渡区域。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一供给通道从所述根部区域延伸到所述尖端区域。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，沿所述刚性模具部件的纵向方向看时，所述第一供给通道被分成三个供给通道区段，并且所述分布层被分成三个分布层节段。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在步骤c中，通过在其横向延伸部分中省略所述分布层来提供所述横向延伸流动屏障。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述分布层被省略于其中的所述横向延伸部分的宽度为5-100 cm。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述横向延伸部分的宽度为15-80 cm。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述横向延伸部分的宽度为25-50 cm。
9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在步骤c中，通过在其横向延伸部分中向所述分布层施加可成形物质来提供所述横向延伸流动屏障。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述可成形物质为胶粘带。
11.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述第一供给通道被分成邻近于所述分段区域或在所述分段区域中的多个区段，在所述分段区域中，所述分布层被分成多个分布层节段。
12.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述第一供给通道被分成多个供给通道区段，并且所述分布层被分成多个分布层节段，从而所述模具表面的最低和最高水平之间的高度差为至多1.6 m。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述模具表面的最低和最高水平之间的高度差为1.4 m，1.2 m，1.0 m和0.8 m中的一者。
14.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述第一供给通道的纵向相邻区段被连接线路互相连接，所述连接线路在所述相邻供给通道区段的相邻端部之间设置有阀装置，以允许所述相邻供给通道区段之间的树脂流动的中断。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一供给通道设置有单个入口。
16.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在步骤d中，至少一个附加的基本纵向延伸的供给通道布置在所述纤维分布层上，在所述纵向延伸第一供给通道的任一侧上并且与其侧向间隔开。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述附加供给通道为连续供给通道，即，它们没有分成多个区段。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述横向延伸流动屏障没有设置在所述附加供给通道下面的所述分布层中。
19.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在步骤a中，多个纤维层在所述模具的纵向延伸区域中被放置在彼此顶上，所述多个纤维层形成所述叶片壳体半体的负载支承结构，所述结构比所述纤维树脂浸渍增强件的侧向相邻区域包括更高数量的纤维层，并且其中，所述至少一个第一供给通道布置在形成所述负载支承结构的所述区域中。
20.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，向所述第一供给通道（27）的相邻区段的树脂供应被控制，从而在停止向具有最高点的区段供应树脂之前，停止向具有最低点的区段供应树脂。
21.如权利要求20所述的方法，其中，在停止向任何其他第一供给通道区段供应树脂之后，继续向所述第一供给通道（27）的具有最高点的供给通道区段供应树脂，继续向所述第一供给通道（27）的具有最高点的供给通道区段供应树脂直到完成向所述模具腔室供应树脂。
22. 如权利要求20所述的方法，其中，在停止向任何其他第一供给通道区段供应树脂之后，并且还在停止向任何附加供给通道供应树脂之后，继续向所述第一供给通道（27）的具有最高点的供给通道区段供应树脂，继续向所述第一供给通道（27）的具有最高点的供给通道区段供应树脂直到完成向所述模具腔室供应树脂。
23.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，通向所述第一供给通道的树脂入口被布置在所述叶片壳体半体的长度从所述根部区域的端部的25-60％处。
24.如权利要求23所述的方法，其中，通向所述第一供给通道的树脂入口被布置在所述叶片壳体半体的长度从所述根部区域的端部的25-55％处。
25.如权利要求23所述的方法，其中，通向所述第一供给通道的树脂入口被布置在所述叶片壳体半体的长度从所述根部区域的端部的30-50％处。
26.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，通向所述第一供给通道（27）的树脂入口被布置在其最高点处或附近。
27.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，沿所述模具的横向方向看时，所述第一供给通道被布置在所述纤维树脂浸渍增强件的最低部分的区域中。
CN201110190683.8A 2010-07-09 2011-07-08 制造预弯曲风轮机叶片的方法 Active CN102310570B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10169029.5 2010-07-09
EP10169029.5A EP2404743B1 (en) 2010-07-09 2010-07-09 Method of producing pre-bent wind turbine blades

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102310570A CN102310570A (zh) 2012-01-11
CN102310570B true CN102310570B (zh) 2015-07-22

Family

ID=43242405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110190683.8A Active CN102310570B (zh) 2010-07-09 2011-07-08 制造预弯曲风轮机叶片的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8216500B2 (zh)
EP (1) EP2404743B1 (zh)
CN (1) CN102310570B (zh)
BR (1) BRPI1103369B1 (zh)
DK (1) DK2404743T3 (zh)
ES (1) ES2427971T3 (zh)
PL (1) PL2404743T3 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2535171T3 (en) * 2011-06-17 2018-07-23 Lm Wind Power Int Tech Ii Aps Process for making an oblong shell body and such a shell body
EP2567807B1 (de) * 2011-09-07 2016-05-11 Nordex Energy GmbH Verfahren zur Herstellung eines Windenergieanlagenrotorblattbauteils mit einem vorgefertigten Hauptgurt
US10131099B2 (en) 2011-11-17 2018-11-20 Siemens Aktiengesellschaft System and method for feeding a fluid to a mold for molding a reinforced composite structure
EP2623769A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-07 LM Wind Power A/S Wind turbine blade with a connection ring forming part of a blade root - to - hub connection
US20130270729A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Karsten Schibsbye Resin flow control in vartm process
US20130315746A1 (en) * 2012-05-26 2013-11-28 Sinomatech Wind Power Blade Co., Ltd. Wind blades and producing method thereof
DK2877337T3 (en) 2012-07-05 2017-09-11 Lm Wp Patent Holding As Method and molding system for producing a fiber-reinforced polymer blank via a feedback flow control system
CN105960527B (zh) 2013-12-04 2019-11-15 维斯塔斯风力系统有限公司 预弯曲风轮机叶片和制造该预弯曲风轮机叶片的方法
CN106029347B (zh) * 2013-12-23 2018-04-17 维斯塔斯风力系统有限公司 风轮机叶片
CN104441700B (zh) * 2014-12-30 2017-03-15 吉林大学 轨道车辆复合材料构件多步连续树脂传递成型方法
EP3433089B1 (en) 2016-03-25 2021-12-22 Short Brothers Plc Apparatus and method for repairing composite laminates
CN106515044B (zh) * 2016-10-25 2019-07-16 北京金风科创风电设备有限公司 叶片模具的阳模及其修改方法、叶片预弯的调整方法
US10913216B2 (en) * 2017-11-21 2021-02-09 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blade panels having printed grid structures
GB2570104B (en) * 2017-12-18 2021-12-29 Composite Integration Ltd Improved system and method for resin transfer moulding
WO2020122869A1 (en) * 2018-12-11 2020-06-18 General Electric Company Segmented rotor blade having maximized overall pre-bend via an increased pre-bend in a blade tip segment thereof
GB202020936D0 (en) 2020-12-23 2021-02-17 Lm Wind Power As Method of manufacturing a wind turbine blade
WO2024041710A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-29 Vestas Wind Systems A/S Pre-bent wind turbine blade with multiple inflection points and method of making same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5665301A (en) * 1995-07-11 1997-09-09 Arctek Inc. Apparatus and method for forming fiber reinforced composite articles
WO2009003477A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Lm Glasfiber A/S A method for producing a composite structure and a composite structure
CN101855062A (zh) * 2007-08-31 2010-10-06 Lm玻璃纤维制品有限公司 在复合结构制造方法中使用的抽真空工艺

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE286210T1 (de) * 1997-09-04 2005-01-15 Lm Glasfiber As Rotor für eine windturbine und deren flügel
US6723271B2 (en) * 2001-04-16 2004-04-20 W. Scott Hemphill Method and apparatus for making composite parts
US6627142B2 (en) * 2001-08-01 2003-09-30 Lockheed Martin Corporation Apparatus for making composite structures and method for making same
GB0229094D0 (en) * 2002-12-13 2003-01-15 Hexcel Composites Ltd Improvements in or relating to the preparation of fibre-reinforced composites
DK176150B1 (da) * 2004-11-30 2006-10-16 Lm Glasfiber As Fremgangsmåde og apparat til fremstilling af fiberkompositemner ved vakuuminfusion
DK176135B1 (da) * 2004-11-30 2006-09-18 Lm Glasfiber As Vakuuminfusion ved hjælp af semipermeabel membran
DK176490B1 (da) * 2006-03-03 2008-05-13 Lm Glasfiber As Fremgangsmåde og polymerforsyningsindretning til brug ved vakuuminfusion
WO2009003476A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Lm Glasfiber A/S Method of using a formable core block for a resin impregnation process
EP2400147A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Root of the blade of a wind turbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5665301A (en) * 1995-07-11 1997-09-09 Arctek Inc. Apparatus and method for forming fiber reinforced composite articles
WO2009003477A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-08 Lm Glasfiber A/S A method for producing a composite structure and a composite structure
CN101855062A (zh) * 2007-08-31 2010-10-06 Lm玻璃纤维制品有限公司 在复合结构制造方法中使用的抽真空工艺

Also Published As

Publication number Publication date
US8216500B2 (en) 2012-07-10
CN102310570A (zh) 2012-01-11
ES2427971T3 (es) 2013-11-05
DK2404743T3 (da) 2013-09-23
BRPI1103369B1 (pt) 2015-07-21
BRPI1103369A2 (pt) 2012-12-25
US20120007269A1 (en) 2012-01-12
EP2404743B1 (en) 2013-06-19
PL2404743T3 (pl) 2013-11-29
EP2404743A1 (en) 2012-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102310570B (zh) 制造预弯曲风轮机叶片的方法
CN104981338B (zh) 包括带有凹部和预制梁帽的空气动力学叶片壳体的风力涡轮机叶片
CN102458805B (zh) 制造带有预制增强构件的复合结构的方法
EP3137291B1 (en) A wind turbine blade and an associated manufacturing method
US11203169B2 (en) Method and moulding system for manufacturing a fibre-reinforced polymer object via a feedback system for controlling resin flow rate
CN101754849B (zh) 可成形芯块用于树脂浸渍工艺的方法
EP2335909B1 (en) Mould and method for manufacturing a blade
CN105358300B (zh) 用于制造风力涡轮机叶片的方法和工具以及制造的叶片
EP3065934B1 (en) A joining method for wind turbine blade shells
EP3468786B1 (en) Method of manufacturing a wind turbine blade
CN101801651A (zh) 用于制造复合材料结构的方法和复合材料结构
CN105934328A (zh) 使用预成形腹板脚凸缘制造剪切腹板的方法
CN106457696A (zh) 以两个步骤制造的风力涡轮机叶片部件
CN106457719A (zh) 具有改进的纤维过渡的风力涡轮机叶片
EP3548261B1 (en) Method and system for manufacturing a shear web for a wind turbine blade
US20240001628A1 (en) Method of manufacturing a wind turbine blade

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant