CN104210116A - 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法 - Google Patents

风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104210116A
CN104210116A CN201410232359.1A CN201410232359A CN104210116A CN 104210116 A CN104210116 A CN 104210116A CN 201410232359 A CN201410232359 A CN 201410232359A CN 104210116 A CN104210116 A CN 104210116A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fabric
inner section
outer portion
portion part
section
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.)
Pending
Application number
CN201410232359.1A
Other languages
English (en)
Inventor
J.M.奥布雷希特
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN104210116A publication Critical patent/CN104210116A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/78—Making other particular articles propeller blades; turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/02—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from one piece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
    • 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
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/50—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like
    • B29C65/5092—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding using adhesive tape, e.g. thermoplastic tape; using threads or the like characterised by the tape handling mechanisms, e.g. using vacuum
    • 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
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/304—In-plane lamination by juxtaposing or interleaving of plies, e.g. scarf joining
    • 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
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/342—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using isostatic pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0025—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings
    • B29D99/0028—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings hollow blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • 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
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • 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
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/302—Segmented or sectional blades
    • 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
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making
    • Y10T29/49337—Composite blade
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making
    • Y10T29/49339—Hollow blade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法。一种风力涡轮机叶片（162）以及一种形成风力涡轮机叶片的方法。该方法包括：形成翼面的内部段（10），留下内织物（12）的一部分（16）从所述内部段延伸；形成所述翼面的外部段（18），留下外织物（20）的一部分（24）从所述外部段延伸；使所述内织物的延伸部分与所述外织物的延伸部分交搭；利用附加树脂浸渍已交搭的延伸部分；以及使所述附加树脂固化以形成整体式翼面（160）。

Description

风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机叶片以及一种接合先前已模制部段以形成风力涡轮机叶片的方法。
背景技术
风力涡轮机依赖风力涡轮机叶片来从风力提取能量以生成电力。在本领域的当前状态下，大约50米或更长的大叶片被用于提取更多能量。这些叶片通常在工厂制造并被运输到风力场用于最终装配为风力涡轮机。由于包括公路、桥梁特别是铁路等基础设施存在限制，因此叶片的尺寸并且特别是长度在运输步骤期间形成了后勤问题。
工业上已经提出了各种方案来缓减运输问题，包括以多个零件来制造叶片。这些零件可以在风力场被装配在一起以形成叶片，通常通过利用例如螺栓的紧固件并且可选地施用粘合剂来接合刚性部件。然而，利用这些方法形成的叶片仍然包括螺接接头，并在这些螺接接头不可能像铸造的叶片那样耐久。因此，在本领域中对于装配风力涡轮机叶片的方法的改进尚留有空间。
附图说明
参考附图在下述说明中解释本发明，这些附图显示了：
图1为内部段及其内织物（weave）以及外部段及其外织物的侧视图。
图2为图1中的内部段的局部横截面。
图3为内部段及其内织物的翼梁部分（spar portion）以及外部段及其外织物的翼梁部分的侧视图。
图4为图2中的内部段的端部视图。
图5为显示与外部段的表皮部分层交织的内部段的表皮部分层的局部横截面。
图6为内部段及其内部段网构件以及外部段及其外部段网构件的侧视图。
图7为内部段及其内部段网构件的替代实施方案、外部段及其外部段网构件的替代实施方案以及接合网构件的侧视图。
图8为利用图7的接合网构件的已装配叶片的侧视图。
具体实施方式
本发明已经设想了一种制造风力涡轮机叶片的方法，其允许对先前形成的部件装配。该方法容许风力涡轮机叶片的各部段在远离最终装配场所的一个地点或多个地点形成，这些部段在该最终装配场所接合以形成叶片。与长度为50米或更长的风力涡轮机叶片相关联的涉及长度的运输问题由此得以减缓或消除。具体而言，将存在内织物，其中内织物的一部分已经浸渍有固化树脂并且一部分尚未浸渍树脂。已浸渍部分限定叶片的一部分并形成内部段。未浸渍部分将从该内部段延伸。同样地，将存在外织物，其中外织物的一部分已经浸渍有固化树脂并且一部分尚未浸渍树脂。已浸渍部分限定叶片的一部分并形成外部段。未浸渍部分将从该外部段延伸。这些部段以及对应的未浸渍部分随后可以被运输到风力涡轮机将被装配并使用的场所，例如风力涡轮机场。一旦到了现场，各部段将在模具中被仔细对准，内外织物的未浸渍部分将被定位并被浸渍附加环氧树脂，并且该环氧树脂将固化，从而将内部段接合到外部段并形成叶片。
图1显示了内部段10、内织物12、外部段18和外织物20，内织物12具有出现在内部段10中的已浸渍部分14以及从内部段10延伸的未浸渍部分16，外织物20具有出现在外部段18中的已浸渍部分22以及从外部段18延伸的未浸渍部分24。在该视图中，未浸渍部分从对应部段平直地延伸。未浸渍部分可以被折叠和/或被翻折在对应部段内侧，以便在运输等过程中对其保护。各部段自身的外轮廓可以为最终形状，从而使得在装配时，各部段将不需要进一步成形。这些织物可以是风力涡轮机叶片制造领域的技术人员公知的一层或更多层玻璃丝网。相似地，环氧树脂可以为本领域技术人员公知类型的环氧树脂。
图2为内部段10的接合端部30以及外部段18的接合端部32的局部横截面。内织物12可以包括内表皮织物34、内翼梁盖织物（未示出）以及内网织物（web weave，未示出）中的任意一种或全部。同样，外织物20可以包括外表皮织物44、外翼梁盖织物（未示出）以及外网织物（未示出）中的任意一种或全部。因此，示例性实施方式包括如下实施方式：如本文所公开的表皮织物被接合，如本文所公开的翼梁盖织物被接合，如本文所公开的网织物被接合，或者表皮织物、翼梁盖织物和网织物的任意组合被接合。在例如翼梁盖织物并未如本文所公开的那样接合的示例性实施方式中，翼梁盖可以不出现或者可以以另外方式形成。同样，在例如网织物并未如本文所公开的那样接合的示例性实施方式中，网可以不出现或者可以以另外方式形成。因此，无论叶片的剩余部分如何形成，具有以本文所公开方式形成的表皮、翼梁盖或网中的至少一个的任何风力涡轮机叶片都被视为落在本公开的范围之内。
内表皮织物34的层38的未浸渍部分36已经被拉出包在内部段10上，以准备用于与外织物20的外表皮织物44的层42的未浸渍部分40编织在一起。内部段10的内表皮织物34设置在内部段10的表皮50之内，最终形成叶片的翼面部分的表皮的一部分。同样，外部段18的外表皮织物44设置在外部段18的表皮52之内。这些表皮限定了设置有翼梁盖和网（此处未示出）的翼面的中空内部54。
部段10、18可以以任何数量的方式形成，这些方式有效地形成限定形状，但又容许织物12、20从接合端部30延伸。例如，在真空浸渍被用于分配树脂的示例性实施方式中，在接合端部30、32处可以形成密封，以便有效地形成真空并阻止树脂的任何毛细作用。形成必要密封的一种方法包括：使湿态层贴（wet-layup）层与层38、42交织以形成密封，浸渍树脂，并且移走湿态层贴层。另一种方法包括：使可密封橡胶状层与层38、42交织，形成密封，浸渍树脂，并随后移走橡胶状层。又一种方法包括：使水密的但又能够在溶液（除了环氧树脂）中溶解的材料层与层38、42交织，形成密封，浸渍环氧树脂，并随后溶解水密的可溶解层。
典型的翼面设计将包括翼面表皮、压力侧翼梁盖、吸取侧翼梁盖以及分离压力侧翼梁盖与吸取侧翼梁盖的网。然而，由于本文所公开的这些部段中的每一个都仅是形成翼面的一部分，因此每一个都具有其表皮、翼梁盖和网的自身部分。图3为内部段10的侧视图，其中内织物12的内表皮织物34部分已经被移走，以便显示内翼梁盖织物62。内翼梁盖织物62的未浸渍部分64从内部段10的接合端部30延伸，以便与外翼梁盖织物68的未浸渍部分66接合，该未浸渍部分66是外织物20的一部分，并且从外部段18的接合端部32延伸。（外部段的外表皮织物44未示出，以便展示外翼梁盖织物68和外翼梁盖70。）。
图4为沿着图3中的线4-4截取的内部段10的端部视图。可见的是内翼梁盖60、内翼梁盖织物62以及内翼梁盖织物62的层80。同样可见的是分离内翼梁盖60的内网82。内网82由内网构件84和内网织物86形成，每一个内网织物86均具有多个层88。与内翼梁盖织物62相似，内网织物86具有从内部段10的接合端部30延伸的未浸渍部分。外部段18同样包括外翼梁盖织物、外翼梁盖织物的层、外网、外网构件、外网织物和外网织物的层，这些部件构型为与内部段10中的各个部件匹配。因此，尽管图4中所示示例性实施方式具有网构件以类似I型梁的构型分离翼梁盖的装置，但是各种其他示例性实施方式对于本领域技术人员是公知的，并且可以用在本公开的范围之内。例如，除了I型梁形状，该装置可以具有以某一距离隔开的两个网构件，或者该装置可以具有盒子（方形或矩形）形状等。此外，可以存在后缘装置，其中后缘可以像一个翼梁盖或被网构件分离的多个翼梁盖那样构型，并且该形状可以是本领域技术人员公知的形状。相关联的织物将以相似于上述织物的方式交搭。
图5显示了图2中的布置，但在这里在内部段10的接合端部30和外部段18的接合端部32之间的间隙100中，内表皮织物34的层38的未浸渍部分36已经与外表皮织物44的层42的未浸渍部分40交织。一旦填充了附加环氧树脂，内部段10的接合端部30和外部段18的接合端部32之间的织物以及附加环氧树脂就成为翼面的接合部段102。层38、42可以以认为适合的任意式样交织。例如，内表皮织物层38可以与外表皮织物层42交织，从而使其逐一交替。替代地，这些层可以两层与两层地交织或者一层与两层地交织，等等。
由于更大数目的层存在于接合部段102中，接合部段102中的表皮的厚度104可以大于内部段10的表皮50的厚度106和外部段18的表皮52的厚度108。厚度的该变化可以向着中空内部54向内显现，以便使翼面的外部轮廓未被改变偏离其理想的空气动力学形状。此外，内表皮织物34的个体层38可以从内部段10的接合端部30延伸的距离110、112、114可以改变，以便能够使接合部段102中的表皮的厚度104和内部段10的表皮50的厚度106和外部段18的表皮52的厚度108的厚度之间的过度更平滑。同样，外表皮织物44的个体层42的距离可以终止于与外部段18的接合部段32相距的不同距离处。穿过内表皮织物34的层38和外表皮织物44的层42的可选缝合116可以用于将这些层固定在位。可选的带118或其他相似装置可以安装以形成用于这些层的曲折路径，从而提高已交织层的拉拔强度。
与贯穿翼面的所有树脂在一次操作中被注射并固化的常规翼面中的情况不同，附加树脂放置在内部段10的已经固化的树脂和外部段18的已经固化的树脂之间并固化在位。为了帮助将接合部段102的附加环氧树脂的相关联的强度结合到另一部段，内部段10的接合端部30和/或外部段18的接合部段32可以具有渐缩部120。这将增大与随后被注射到间隙100内的附加树脂接触的表面面积，并由此增大相关联的结合强度。此外，通过增加从对应接合端部30、32的端部面124到交织部126的距离，渐缩部120可以减小由于交织部引起的在这些层中弯曲122的量。为了进一步有助于结合强度，端部30、32在将树脂注射到间隙100内的过程中可以被加热到低于其熔融温度。一旦被注射并固化，接合部段102的附加树脂就与内部段10和外部段18的树脂结合，以便形成树脂的连续本体，由此形成整体式翼面。因此，得到的翼面享有常规浸渍并固化的翼面的整体式品质，但具有接口，在该接口处附加树脂会合内部段已浸渍部分14的已固化树脂和外部段已浸渍部分22的已固化树脂。
附加树脂可以通过该工业中技术人员公知的任何方法被浸渍到交织层内。在示例性实施方式中，模具可以对准各部段并且将交织层保持在位，并且附加树脂可以经由真空浸渍工艺浸渍。要相信的是，当具体如上地被交织并被浸渍树脂时，得到的接合部段102的强度即使没有更强，也将至少为该工业中的其他接头的强度，并且可以比其他接头需要更少的材料。
贯穿部段10、18，表皮织物34、44可以具有相同数量的层38、42。替代地，层38、42的数量可以沿着部段10、18的翼展方向（基部到尖端）的长度变化。例如，层38、42的数量可以向着对应接合端部30、32增多，以便满足接合部段102的强度要求。
如果存在，内翼梁盖织物62的未浸注部分64和外翼梁盖织物68的未浸注部分66可以以相似于上述的内表皮织物34的未浸注部分36和外表皮织物44的未浸注部分40交织的方式交织。同样，如果存在，内网织物86的未浸渍部分和外网织物的未浸注部分可以相似地交织。然而，在网包括例如轻木的网构件的实例中，如果网构件在交织发生之前在位会是有利的。
在图6所示的示例性实施方式中，交织可以在各部段一经定位就发生，在图6中，内网构件84的邻接端部130和外网构件134的邻接端部132彼此邻接。在示例性实施方式中，端部130、132彼此邻接的位置136在径向方向138上（即，在翼面径向轴线的从翼面的基部到尖端的方向上）从内部段10的接合端部30的位置140并且从外部段18的接合端部32的位置142相对于翼面错开。当接合部段102随后在间隙100中形成时，位置136、140、142将在径向上彼此错开，并且这将有助于翼面的连续性和相关联的强度。
在图7所示的示例性实施方式中，接合网构件150设置在内网构件和外网构件之间，接合网构件可以在交织发生之前首先被定位。在该示例性实施方式中，内网构件84的邻接端部130设置在内部段10之内。同样，外网构件134的邻接端部132设置在外部段18之内。接合网构件150可以定位为使第一端部152邻接内网构件84的邻接端部130，并且第二端部154邻接外网构件134的邻接端部132。每一个部段的表皮的内部表面可以包括槽，以容纳接合网构件150和/或将其保持在位。在此又一次地，第一端部152邻接内网构件84的位置156以及第二端部154邻接外网构件134的位置158在径向上从内部段10的接合端部30的位置140并且从外部段18的接合端部32的位置142错开。这提高了翼面的连续性，从而增大了翼面的强度。可选地，粘合剂也可以用于固定任何网构件的邻接端部。同样，邻接端部可以是渐缩的，或者具有被认为对于利于牢固结合是有利的任何其他几何形状。
图8显示了风力涡轮机叶片162的翼面160，之前接合部段102已经在内部段10和外部段18之间形成。在该示例性实施方式中，接合网构件150已经安装在内网构件84和外网构件134之间，以便形成连续的网构件170。内翼梁盖60和外翼梁盖70已经接合，以便形成连续的翼梁盖172。同样，内部段10的表皮50、接合部段102的表皮174以及外部段18的表皮52已经接合，以便形成翼面160的连续表皮176。能够看到，位置156、158在径向上从部段10、18的端部30、32错开，以力图避免接口在各部段或各部段的各部件之间具有径向对准的位置。得到的是从基部端部178到尖端端部180具有连续整体式构造的翼面160。
如本文所公开的，翼面160已经由包括基部端部178的内部段10以及包括尖端180的外部段18形成。然而，在本公开的范围之内设想并考虑的是，翼面160可以包括多于一个接合部段102。特别地，可以存在两个或更多个接合部段，从而意味着可以总共存在三个或更多个其他部段。在这些实施方式中，术语内和外是相对于被参考的接合部段而言的。例如，对于每一个接合部段，将存在更接近叶片的基部端部178的内部段以及更接近尖端180的外部段。在一个翼面中，能够存在第一和第二接合部段。第一接合部段可以更接近基部端部178，并且可以分离第一和第二部段，该第一和第二部段能够分别是相对于第一接头的内外部段。第二接头可以分离第二和第三部段，该第二和第三部段将分别为相对于第二接头的内外部段。在该示例性实施方式中，第二部段的织物将从第二部段的内端部延伸（到第一接头内），并从第二部段的外端部延伸（到第二接头内）。因此，可以存在多个接合部段，并且每一个接合部段可以将相对的内部段接合到相对的外部段。
从前文能够看到，发明人已经设想了用于与运输长度大约50米以上的风力涡轮机叶片相关联的增加问题的方案。该方案消除了叶片长度的限制，并且这使设计者得以自由加长叶片长度。该加长的叶片长度可以利用更长的叶片而使得风力涡轮机的操作效率更高，并且还可以使得风力场所有者的安装成本更低。因此，该方案将同样能够更高效地发电。至少出于这些理由，本文所公开的风力涡轮机叶片及方法代表了在本领域中的改进。
尽管本文已经显示并描述了本发明的各种实施方式，但是将显而易见的是，这些实施方式仅以实例的方式提供。在不脱离本文的本发明的条件下，可以做出大量变型、改变形式和替代形式。因此，本发明旨在仅受限于所附权利要求的精神和范围。

Claims (20)

1.一种形成风力涡轮机叶片的方法，所述方法包括：
形成翼面的内部段，留下内织物的一部分从所述内部段延伸；
形成所述翼面的外部段，留下外织物的一部分从所述外部段延伸；
使所述内织物的延伸部分与所述外织物的延伸部分交搭；
利用树脂浸渍已交搭的延伸部分；以及
使树脂固化以形成整体式翼面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，交搭步骤进一步包括：使所述内织物的多个层与所述外织物的多个层交织。
3.根据权利要求1所述的方法，在制造场所处形成所述内部段和外部段，并随后在执行交搭、浸渍和固化步骤之前，将所述内部段和外部段运输到远离所述制造场所的场所。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在内部段网构件和外部段网构件之间形成接头，从而使所述内部段网构件与所述外部段网构件的端部沿着所述整体式翼面的径向轴线从所述内部段的端部和所述外部段的端部错开。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述外织物的延伸部分从所述外部段的第一端部延伸，并且所述外织物的附加部分从所述外部段的第二端部延伸，所述方法进一步包括：
形成所述翼面的第三部段，留下第三织物的一部分从所述第三部段延伸；
使所述第三织物的延伸部分与所述外织物的延伸的附加部分交搭；以及
利用树脂浸渍所述第三织物的已交搭的延伸部分与所述外织物的延伸的附加部分。
6.一种形成风力涡轮机叶片的方法，所述方法包括：
形成翼面内部段，所述翼面内部段包括在内织物周围浸渍的已固化内部段树脂，其中，所述内织物的未浸注部分从所述已固化内部段树脂延伸；
形成翼面外部段，所述翼面外部段包括在外织物周围浸渍的已固化外部段树脂，其中，所述外织物的未浸注部分从所述已固化外部段树脂延伸；
使所述内织物的未浸渍部分与所述外织物的未浸渍部分彼此交搭；
利用附加树脂浸渍所述内织物和外织物的已交搭的未浸注部分，以便形成接合部段；以及
使所述附加树脂固化。
7.一种风力涡轮机叶片，由根据权利要求6所述的方法形成。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述内部段包括内网构件，其中，所述外部段包括外网构件，所述方法进一步包括：在相对于所述风力涡轮机叶片的径向轴线从所述已固化内部段树脂和所述已固化外部段树脂的端部错开的位置处，使所述内网构件和所述外网构件的端部邻接。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述内部段包括内网构件，并且所述外部段包括外网构件，所述方法进一步包括：
在所述内网构件和所述外网构件之间设置接合网构件；以及
在相对于所述风力涡轮机叶片的径向轴线从所述已固化内部段树脂和所述已固化外部段树脂的端部错开的位置处，使所述内网构件和所述外网构件的端部与所述接合网构件的对应端部邻接。
10.一种风力涡轮机叶片，包括：
翼面内部段，所述翼面内部段包括在内部段树脂中浸渍的内织物；
翼面外部段，所述翼面外部段包括在外部段树脂中浸渍的外织物；
翼面接合部段，所述翼面接合部段将所述内部段紧固到所述外部段，其中，所述内织物延伸到所述接合部段内，且在抵达所述外部段之前终止，以及其中，所述外织物延伸到所述接合部段内，且在抵达所述内部段之前终止，并且所述内织物和外织物被浸渍在与所述内部段树脂和外部段树脂分离地固化的接合部段树脂中。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内织物包括内表皮织物，其中，所述外织物包括外表皮织物，其中，所述接合部段包括接合部段表皮，以及其中，所述内表皮织物在所述接合部段表皮中交搭所述外表皮织物。
12.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内织物包括内翼梁盖织物，其中，所述外织物包括外部段翼梁盖织物，其中，所述接合部段包括接合部段翼梁盖，以及其中，所述内翼梁盖织物在所述接合部段翼梁盖中交搭所述外部段翼梁盖织物。
13.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内织物的多个层与所述外织物的多个层交织。
14.根据权利要求13所述的风力涡轮机叶片，进一步包括：通过已交织的层或者设置在已交织的层之间的带进行缝合，以便有效地增大已交织的层的拉拔强度。
15.根据权利要求14所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内织物和所述外织物中的至少一个的所述多个层的端部从所述叶片的基部到尖端相对于彼此错开。
16.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内部段进一步包括内部段网构件，其中，所述外部段进一步包括外部段网构件，以及其中，所述内部段网构件和所述外部段网构件的邻接端部在从所述内部段的端部和所述外部段的端部错开的位置处邻接。
17.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内部段进一步包括内部段网构件，其中，所述外部段进一步包括外部段网构件，以及其中，所述接合部段进一步包括位于所述内部段网构件和所述外部段网构件之间的接合网构件。
18.根据权利要求17所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内部段、所述外部段、所述内部段网构件和所述外部段网构件的端部从所述叶片的基部到尖端彼此错开。
19.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，相对于所述内部段的厚度或所述外部段的厚度，所述叶片的表皮在所述接合部段中增加的厚度仅显现到所述叶片的内部。
20.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，其中，所述内部段树脂和所述外部段树脂中的至少一个包括渐缩端部，对应的织物从所述渐缩端部延伸。
CN201410232359.1A 2013-05-29 2014-05-29 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法 Pending CN104210116A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/904414 2013-05-29
US13/904,414 US9394881B2 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Wind turbine blade and method of fabricating a wind turbine blade

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104210116A true CN104210116A (zh) 2014-12-17

Family

ID=50478338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410232359.1A Pending CN104210116A (zh) 2013-05-29 2014-05-29 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9394881B2 (zh)
EP (1) EP2808157A1 (zh)
JP (1) JP2014238088A (zh)
CN (1) CN104210116A (zh)
BR (1) BR102014012769A2 (zh)
CA (1) CA2852334A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111278631A (zh) * 2017-11-07 2020-06-12 通用电气公司 使用热塑性塑料连结叶片区段的方法
CN112368134A (zh) * 2018-05-01 2021-02-12 通用电气公司 用于制造用于风力涡轮转子叶片的翼梁帽的方法
CN113905879A (zh) * 2019-06-07 2022-01-07 西门子歌美飒可再生能源公司 用于制造风力涡轮机叶片的方法和风力涡轮机叶片

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD748054S1 (en) * 2013-02-19 2016-01-26 Tnp Co., Ltd. Wind turbine blade
US9394881B2 (en) * 2013-05-29 2016-07-19 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine blade and method of fabricating a wind turbine blade
GB2520007A (en) * 2013-11-05 2015-05-13 Vestas Wind Sys As Improvements relating to wind turbine rotor blades
US9731453B2 (en) * 2015-03-04 2017-08-15 The Boeing Company Co-curing process for the joining of composite structures
GB201509142D0 (en) * 2015-05-28 2015-07-15 Blade Dynamics Ltd A wind turbine blade and a method of moulding a wind turbine blade tip section
EP3165762B1 (en) * 2015-11-06 2023-12-27 Nordex Energy Spain, S.A. Wind turbine blade
US10451030B2 (en) * 2016-05-27 2019-10-22 Blade Dynamics Limited Wind turbine blade and a method of assembling a wind turbine blade and a spar cap connection piece
US10550823B2 (en) * 2016-08-10 2020-02-04 General Electric Company Method for balancing segmented wind turbine rotor blades
CN106499578B (zh) * 2016-12-18 2023-11-21 中国科学院工程热物理研究所 一种风电叶片叶尖延长结构及方法
WO2018215457A1 (en) * 2017-05-22 2018-11-29 Lm Wind Power International Technology Ii Aps Wind turbine blade and method of assembly of blade elements to form a wind turbine blade
US10549489B2 (en) 2017-09-24 2020-02-04 The Boeing Company Partial curing of thermoset composites
CN112955646A (zh) * 2018-11-01 2021-06-11 通用电气公司 用于风力涡轮转子叶片的嵌接连接部
ES2962057T3 (es) * 2019-03-21 2024-03-14 Siemens Gamesa Renewable Energy As Alabe de turbina eólica y turbina eólica

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101918197A (zh) * 2007-09-04 2010-12-15 Lm玻璃纤维制品有限公司 经由中间产品生产复合结构的方法、相关设备及可由该方法获得的复合结构

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709714A (en) * 1984-08-06 1987-12-01 Hitachi Zosen Corporation Apparatus for exposing fibrous reinforcements of fiber reinforced resin body
FR2760681B1 (fr) 1997-03-12 1999-05-14 Alternatives En Procede de fabrication d'une piece de grandes dimensions en materiau composite et pale d'helice, en particulier d'eolienne, fabriquee selon ce procede
EP1603735B1 (en) * 2003-03-06 2007-03-07 Vestas Wind System A/S Connection between composites with non-compatible properties and method for preparation
EP1584817A1 (en) * 2004-04-07 2005-10-12 Gamesa Eolica, S.A. (Sociedad Unipersonal) Wind turbine blade
EP1761702B1 (en) * 2004-06-30 2011-11-23 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blades made of two separate sections
US8529717B2 (en) * 2007-11-09 2013-09-10 Vestas Wind Systems A/S Structural mat for reinforcing a wind turbine blade structure, a wind turbine blade and a method for manufacturing a wind turbine blade
US8221085B2 (en) 2007-12-13 2012-07-17 General Electric Company Wind blade joint bonding grid
JP5249684B2 (ja) 2008-09-04 2013-07-31 三菱重工業株式会社 風車翼
US7922454B1 (en) 2010-10-29 2011-04-12 General Electric Company Joint design for rotor blade segments of a wind turbine
US20130315747A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Karsten Schibsbye Wind turbine blade with improved geometry for reinforcing fibers
US9394881B2 (en) * 2013-05-29 2016-07-19 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine blade and method of fabricating a wind turbine blade
DK3019741T3 (en) * 2013-07-09 2018-03-26 Vestas Wind Sys As WINDMILL LIVES WITH SECTIONS THAT ARE ASSEMBLED

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101918197A (zh) * 2007-09-04 2010-12-15 Lm玻璃纤维制品有限公司 经由中间产品生产复合结构的方法、相关设备及可由该方法获得的复合结构

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111278631A (zh) * 2017-11-07 2020-06-12 通用电气公司 使用热塑性塑料连结叶片区段的方法
CN112368134A (zh) * 2018-05-01 2021-02-12 通用电气公司 用于制造用于风力涡轮转子叶片的翼梁帽的方法
CN113905879A (zh) * 2019-06-07 2022-01-07 西门子歌美飒可再生能源公司 用于制造风力涡轮机叶片的方法和风力涡轮机叶片
CN113905879B (zh) * 2019-06-07 2024-02-06 西门子歌美飒可再生能源公司 用于制造风力涡轮机叶片的方法和风力涡轮机叶片

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014238088A (ja) 2014-12-18
BR102014012769A2 (pt) 2015-03-17
CA2852334A1 (en) 2014-11-29
EP2808157A1 (en) 2014-12-03
US20140356182A1 (en) 2014-12-04
US9394881B2 (en) 2016-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104210116A (zh) 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的方法
EP3112672B1 (en) Modular rotor blade for wind turbine
CN106286115B (zh) 模块化风力涡轮转子叶片和其组装方法
US20140271217A1 (en) Efficient wind turbine blade design and associated manufacturing methods using rectangular spars and segmented shear web
US11572861B2 (en) Method for forming a rotor blade for a wind turbine
US9951750B2 (en) Rotor blade with interior shelf for a flat plate spar cap
EP3029314B1 (en) Pultruded rotor blade components having interlocking edges
US20160377052A1 (en) Blade root section for a modular rotor blade and method of manufacturing same
US20160146185A1 (en) Methods for manufacturing a spar cap for a wind turbine rotor blade
US20130189114A1 (en) Method of manufacturing a wind turbine blade and a wind turbine blade
US20160146184A1 (en) Methods of manufacturing rotor blade components for a wind turbine
US20170057158A1 (en) Rotor blades having thermoplastic components and methods of assembling same
CN106368894A (zh) 用于风力涡轮的转子叶片根部组件
CN106286118B (zh) 模块化风力涡轮转子叶片和其组装方法
CN105473847A (zh) 具有结合在一起的多个分段的风轮机叶片
EP3418558B1 (en) Bonded window cover with joint assembly for a wind turbine rotor blade
CN108691728A (zh) 具有翼梁帽的风力涡轮机叶片及其制备方法和用于该风力涡轮机叶片的翼梁帽单元
US9845786B2 (en) Spar cap for a wind turbine rotor blade
EP3874156A1 (en) Method to retrofit a wind turbine rotor blade with a replacement blade tip segment
US20170058864A1 (en) Rotor blades having thermoplastic components and methods of assembling same
EP3874154B1 (en) A wind turbine rotor blade pre-staged for retrofitting with a replacement blade tip segment

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141217

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication