CN104936768A - 风轮机叶片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造用于风轮机叶片的翼梁帽(146)的方法，所述方法包括：(a)提供多个细长的拉挤成型的纤维复合材料条(100)，每个条具有由相互对置且纵向延伸的第一侧面(102)和第二侧面(104)并由第一纵向边缘(110)和第二纵向边缘(112)限定的大致恒定的横截面，所述第一侧面和所述第二侧面分别包括平面的第一抵接表面和第二抵接表面(118)，所述条在所述第一抵接表面和所述第二抵接表面之间具有大致均一的厚度，所述条的第一边缘区域(120)包括所述条的具有相对减小厚度的第一边缘，所述条的所述第一侧面包括在所述条的第一边缘区域中与所述第一抵接表面相邻的边缘表面(122)，所述条具有第一剥离片层(114)，所述第一剥离片层至少局部覆盖所述第一抵接表面并且至少局部覆盖所述边缘表面；(b)从相应的所述条移除所述第一剥离片层；(c)在模具中堆叠所述条，使得每个条的所述第一抵接表面抵接堆叠中的相邻条的抵接表面以限定所述条之间的界面区域(142)，并且使得在每个条的所述第一边缘区域和所述堆叠中的相邻条的边缘区域之间限定间隙区域(144)；(d)供给树脂至相应的间隙区域并致使所述树脂渗入至相邻条之间的所述界面区域；以及(e)固化所述树脂以将这些条结合在一起。

Description

风轮机叶片及其制造方法
技术领域
本发明总体涉及一种用于风轮机的转子叶片，以及涉及制造风轮机叶片的方法。更具体来说，本发明涉及这样的风轮机叶片：其包括由集成在壳结构内的承载加强条构成的堆叠，并且涉及制造这种叶片的方法。
背景技术
图1是风轮机转子叶片10的截面图。叶片10具有外壳12，其由两个半壳制成：背风壳14和迎风壳16。壳14、16由玻璃纤维增强塑料(GRP)模制而成。外壳12的部分具有夹层面板构造并且包括轻质泡沫(例如聚氨酯)构成的芯材18，其夹在内GRP层20和外GRP层22或者说“蒙皮”之间。
叶片10包括布置于外壳12的夹层面板区域之间的第一对翼梁帽24、26和第二对翼梁帽28、30。每对中的一个翼梁帽24、28与迎风壳16集成，每对中的另一翼梁帽26、30与背风壳14集成。各对的翼梁帽24、26、28、30相互对置并且沿着叶片10的长度纵向延伸。第一纵向延伸抗剪腹板32横跨第一对翼梁帽24、26，第二纵向延伸抗剪腹板34横跨第二对翼梁帽28、30。抗剪腹板32、34与翼梁帽24、26、28、30组合形成一对工形梁结构，所述工形梁结构有效地将负荷从旋转叶片10传递至风轮机的轮毂(未示出)。翼梁帽24、26、28、30尤其传递拉伸以及压缩弯折负荷，同时抗剪腹板32、34在叶片10中传递剪切应力。
每个翼梁帽24、26、28、30具有大致矩形截面并且由预制加固条36的堆叠组成。条36由碳纤维增强塑料(CFRP)拉挤成型，大致扁平并且具有矩形截面。在堆叠中条36的数量取决于条36的厚度和壳12所要求的厚度，但是典型地在堆叠中数量在四个和十二个条36之间。条36具有高拉伸强度，因此具有高承载能力。
条36通过拉挤成型，其是类似于挤出的连续处理，其中纤维被拉拔通过液体树脂的供给并且通过成型条36的模具。然后树脂被固化，例如通过在开放腔室加热，或者通过采用加热模具在条36被拉挤成型时固化树脂。
所谓的“结构壳设计”示出于图1，其中翼梁帽24、26、28、30集成在外壳12的结构内避免需要单独的翼梁帽(诸如加固梁)，单独的翼梁帽在许多常规风轮机叶片中典型地粘合至壳的内表面。具有结构壳设计的其他转子叶片的例子在EP1520983、WO2006/082479以及UK专利申请号1121649.6描述。
示出于图1的风轮机叶片是使用树脂熔渗(RI)工艺制成，由此壳12的各种层压层铺叠在模具腔室中，向腔室施加真空。然后将树脂引入至模具，真空压力引起树脂在层压层上并且围绕层压层流动并渗入层之间的间隙空间。为了完成处理，树脂熔渗铺叠体被固化以使树脂硬化并且将各种层压层粘合于一起而形成叶片。
上述拉挤成型的加固条趋于具有相对平滑且扁平的外表面，这是拉挤成型处理的特征。结果，在模具中当条上下堆叠时，在条之间的界面上存在非常小的空间。空间的这种缺乏使得树脂很难渗入条之间，并且能够导致条之间形成差的粘合。如果条不适当地粘合于一起，则叶片结构中存在发生分层的风险，分层会导致正在使用的叶片失效。该问题并不仅限于拉挤成型条，当其他类型具有平滑的外表面的加固条堆叠时也存在该问题。
获得更适用于粘合的表面的一个公知方法是如图2a所示的在拉挤成型的加固条上提供“剥离片层”38，其能够被移除以形成粗糙表面40，如图2b所示。这种剥离片层38典型地由织物(诸如聚酰胺)制成。在拉挤处理期间，剥离片层38与纤维和树脂一起被牵拉通过模具。随着树脂被固化，剥离片层38固化至加固条36的表面。当剥离片层38被移除时，其从条36的表面移除一层固化树脂，从而提供无污染的粗糙表面40。粗糙表面40在堆叠条36之间的界面提供了空间，从而例如通过毛细管作用允许树脂渗入条36之间。
但是，实践中，在拉挤处理期间剥离片层38不能够施加至条36的整个表面。尤其，剥离片层38不能够延伸至表面的最外边缘，因为剥离片层38将会卡在拉挤处理所使用的机器中。因此条36的外围区域42必须保持不被剥离片层38覆盖，正如示出于图2a的。该外围区域42齐平于剥离片层表面46，使得当剥离片层38被移除时外围区域42处于粗糙表面40上方，如图2b所示。
当条36堆叠时，相邻条36的外围区域42彼此接触。外围区域42的平滑表面意味着在条36的外围区域42留有很小空间，树脂不能够渗入此接触区域之间的表面。因而，外围区域42之间的接触区域充当栅栏，该栅栏防止树脂渗入堆叠中相邻条36的对置粗糙表面40之间。因此在条36之间未散布有足量树脂，这降低了条36之间的界面粘合强度，并且会导致分层。
本发明的目的是减轻或者克服该问题。
发明内容
在该背景下，本发明提供了一种制造用于风轮机叶片的翼梁帽的方法，该方法包括：
(a)提供多个细长的拉挤成型的纤维复合材料条，每个条具有由相互对置且纵向延伸的第一侧面和第二侧面并由第一纵向边缘和第二纵向边缘限定的大致恒定的横截面，所述第一侧面和所述第二侧面分别包括大致平面的第一抵接表面和第二抵接表面，所述第一侧面和所述第二侧面之间的分离限定了所述条的厚度，在所述第一抵接表面和所述第二抵接表面之间所述条具有大致均一的厚度，所述条的第一边缘区域包括所述条的具有相对减小厚度的第一边缘，所述条的所述第一侧面包括在所述条的第一边缘区域中与所述第一抵接表面相邻的边缘表面，所述条具有第一剥离片层，所述第一剥离片层至少局部覆盖所述第一抵接表面并且至少局部覆盖所述边缘表面；
(b)从相应的所述条移除所述第一剥离片层；
(c)在模具中堆叠所述条，使得每个条的所述第一抵接表面面向堆叠中的相邻条的抵接表面以限定所述条之间的界面区域，并且使得在每个条的所述第一边缘区域和所述堆叠中的相邻条的边缘区域之间限定间隙区域；
(d)供给树脂至相应的间隙区域并致使所述树脂渗入至相邻条之间的所述界面区域；以及
(e)固化所述树脂以将这些条粘合在一起。
至少一个条包括具有减小厚度的边缘区域以在相邻条的边缘区域之间提供间隙区域，在使用该至少一个条的过程中，本发明允许树脂有效渗入至相邻条之间的界面区域，从而增加相邻条之间的粘合强度。该有效渗入提供了堆叠中相邻条之间的强粘合，减少了组装的翼梁帽中的条分层问题。
每个条的所述第一抵接表面可以抵接所述堆叠中相邻条的抵接表面以限定所述条之间的所述界面区域。在另一实施方式中，夹层布置在每个条的所述第一抵接表面和所述堆叠中的相邻条的所述抵接表面之间的所述界面区域。所述夹层可以是玻璃纤维层，例如其设置成辅助所述条之间的树脂熔渗并且在树脂熔渗处理期间协助从条之间移除空气。
在第一边缘区域中相应的条可以具有渐小的厚度，使得当条在步骤(c)堆叠时，间隙区域从第一边缘朝向界面区域逐渐变窄。这可以例如通过布置边缘表面使得其相对于第一抵接表面倾斜来实现。以该方式，间隙区域限定了漏斗，该漏斗促进树脂从间隙区域移动至相邻条之间的间隙空间。
在一个实施实施方式中，所述第一边缘是条的纵向边缘，使得树脂仅需要渗入短距离来覆盖相邻条之间的界面区域。在另选实施方式中，第一边缘是条的横向边缘。
每个条还可以具有厚度相对减小的第二边缘区域，第二边缘区域包括条的第二边缘，所述方法的步骤(c)可以包括在模具中堆叠条，使得在每个条的第二边缘区域和所述堆叠中的相邻条的边缘区域之间限定间隙区域。提供具有相对减小厚度的第二边缘区域是有利的，因为其允许树脂从两个间隙区域渗入条之间。
在本发明的实施方式中，每个条的所述第一侧面包括所述第二边缘和所述第一抵接表面之间的边缘表面，所述边缘表面相对于所述第一抵接表面倾斜，所述第一剥离片层至少局部覆盖所述边缘表面，所述方法的步骤(b)包括从所述边缘表面移除所述第一剥离片层。以该方式在边缘表面上面提供剥离片层允许当剥离片层被移除时在边缘表面和抵接表面上创建粗糙表面，进一步有利于树脂渗入界面区域。
在另一实施方式中，每个条的所述第二抵接表面至少局部被第二剥离片层覆盖，所述方法的步骤(b)包括从相应的条移除所述第二剥离片层以暴露相应的第二抵接表面上的纤维；所述方法的步骤(c)包括在模具中堆叠所述条，使得每个条的所述第二抵接表面面向堆叠中相邻条的抵接表面，以限定所述条之间的界面区域。用剥离片层局部覆盖每个条的所述第二抵接表面并且以该方式移除剥离片层，这在第二抵接表面上提供了粗糙表面，有利于树脂渗入界面区域。
优选地，步骤(a)包括通过拉挤处理形成所述条，所述拉挤处理包括牵拉覆有树脂的纤维束和所述第一剥离片层通过拉挤模具，所述拉挤模具的横截面对应于上述步骤(a)中限定的所述条的所述横截面。在拉挤处理期间纤维束可以由第一纵向边缘和第二纵向边缘支撑。通过拉挤处理形成所述条允许有效以及连续地生产条。
优选地，步骤(c)包括在风轮机叶片模具中堆叠条。以该方式，能在制造时将翼梁帽集成至风轮机叶片，从而允许更加有效的制造过程。
本发明延伸至根据上述方法制造的具有翼梁帽的风轮机叶片。本发明还延伸至包括所述风轮机叶片的风轮机，并且进一步延伸至包括多个这种风轮机的风电厂。
所述翼梁帽包括多个如上所述拉挤成型的纤维复合材料条，其中相应的条的所述剥离片层被移除。这些条布置在堆叠中，使得间隙区域限定在每个条的所述第一边缘区域和堆叠中相邻条的边缘区域之间。相邻条通过在所述条之间的界面区域的树脂层粘合在一起。树脂层还至少局部填充条之间限定的间隙区域。
本发明提供了翼梁帽，其中树脂经由间隙区域有效渗入条之间的界面区域。因此本发明的翼梁帽在条之间具有强粘合，从而减少条的分层。
在一个实施方式中，相应的条在第一边缘区域具有渐小的厚度，使得间隙区域从第一边缘朝向界面区域逐渐变窄。以该方式，所述间隙区域限定了促进树脂渗入至相邻条之间的界面区域的漏斗。
所述间隙区域可以限定在堆叠中相邻条的纵向边缘之间。以该方式，树脂需要从条的边缘区域仅渗入短距离以覆盖相邻条之间的界面区域。
本发明还提供了拉挤成型的纤维复合材料条，所述条用于与一个或多个类似条堆叠以形成风轮机叶片的翼梁帽，所述条具有由相互对置且纵向延伸的第一侧面和第二侧面并由第一纵向边缘和第二纵向边缘限定的大致恒定的横截面，所述第一侧面和所述第二侧面分别包括大致平面的第一抵接表面和第二抵接表面，所述第一侧面和所述第二侧面之间的分离限定了所述条的厚度，在所述第一抵接表面和所述第二抵接表面之间所述条具有大致均一的厚度，所述条的第一边缘区域包括所述条的具有相对减小厚度的第一边缘，所述条的所述第一侧面包括在所述条的第一边缘区域中与所述第一抵接表面相邻的边缘表面，所述条具有第一剥离片层，所述第一剥离片层至少局部覆盖所述第一抵接表面并且至少局部覆盖所述边缘表面。
根据本发明当从条移除所述剥离片层时，用一个或多个类似条堆叠条以形成翼梁帽，相邻条的相邻边缘区域限定间隙区域，这提供了用于使树脂有效渗入至相邻条之间的界面区域的手段，从而提高了相邻条之间的粘合强度。
在第一边缘区域中所述条可以具有渐小的厚度。例如，在第一边缘区域中所述第一边缘可以被斜切。以该方式，当设置在堆叠中时通过所述条提供的间隙区域限定漏斗，所述漏斗促进树脂进入相邻条之间的界面区域。
可选地，所述第一侧邻近所述第一边缘的外围区域不被所述第一剥离片层覆盖。在本发明的该实施方式中，所述第一剥离片层可以与所述外围区域平齐。例如如果条通过拉挤处理制造的话，这可以是制造过程的特征。
优选地，所述边缘表面相对于所述第一抵接表面倾斜。
优选地，所述第一边缘是条的所述第一纵向边缘。
在本发明的一个实施方式中，所述条可以具有厚度相对减小的第二边缘区域。所述第二边缘区域包括条的第二边缘。在该实施方式中，所述条在第二边缘区域可以具有渐小的厚度。例如，在第二边缘区域所述第二边缘可以被斜切。以该方式，树脂可以从两个边缘区域渗入所述条之间的所述界面区域，使得所述树脂需要渗入更短距离至所述界面区域。
所述第一侧面可以包括所述第二边缘和所述第一抵接表面之间的边缘表面，所述第一剥离片层可以至少局部覆盖所述边缘表面。
在本发明的一个实施方式中，所述第一侧面的与所述第二边缘相邻的外围区域不被所述第一剥离片层覆盖。
优选地，所述边缘表面相对于所述第一抵接表面倾斜以提供减小的厚度。
在条包括两个具有减小厚度的边缘区域的任何实施方式中，所述第二边缘可以是条的第二纵向边缘。
条的第二抵接表面可以至少局部被第二剥离片层覆盖。在本发明的一个实施方式中，第二侧面包括第一边缘和第二抵接表面之间的边缘表面，第二剥离片层至少局部覆盖所述边缘表面。用剥离片层局部覆盖每个条的第二抵接表面意味着，剥离片层能够被移除以在第二抵接表面上提供粗糙表面，从而有利于树脂渗入界面区域。在该实施方式中，第二侧面的与第一边缘相邻的外围区域可以不被第二剥离片层覆盖。可选地，边缘表面可以相对于第二抵接表面倾斜。
第二侧面还可以包括第二边缘和第二抵接表面之间的边缘表面，第二剥离片层至少局部覆盖边缘表面。在该实施方式中，第二侧面的与第二边缘相邻的外围区域可以不被第二剥离片层覆盖。在一个实施方式中，边缘表面相对于第二抵接表面倾斜。
本发明再进一步延伸至制造上述条方法。该方法包括牵拉覆有树脂的纤维束和所述第一剥离片层通过拉挤模具，所述拉挤模具的横截面对应于条的横截面。
该方法提供以连续过程形成根据本发明的条的有效方式。对模具成形，使得其横截面对应于本发明的条的横截面，这意味着在条已经拉挤后不要求另外的制造步骤。
在一个实施方式中，条在两侧都具有剥离片层，该方法进一步包括牵拉所述第二剥离片层通过所述拉挤模具，其中，所述纤维束布置于所述第一剥离片层和所述第二剥离片层之间。以该方式，在制造过程中无需额外阶段就能将第二剥离片层布置在条的第二侧面上。
附图说明
已作为背景技术描述了图1、图2a和图2b。为了使本发明更容易理解，现在将参考以下附图仅作为实施例描述本发明的具体实施方式，其中：
图3a是根据本发明的第一实施方式的拉挤成型的纤维复合材料条的截面的局部立体图，在条的两侧都具有剥离片层；
图3b是图3a的拉挤成型的纤维复合材料条的截面的局部平面图；
图4a是图3a和图3b的具有拉挤成型的纤维复合材料条的局部截面图；
图4b是布置在相同条构成的堆叠中的图3a和图3b的条的局部截面图，其中剥离片层被移除；以及
图5a和图5b图示了根据本发明制造风轮机叶片的方法。
具体实施方式
拉挤成型的纤维复合材料条典型地具有约5mm的厚度，剥离片层典型地具有约50至500微米的厚度。将理解的是，提供的附图不是成比例的，为了示意目的，条的特定特征已经极大地夸大。
图3a、图3b和图4a示出了拉挤成型的纤维复合材料条100，其用于与一个或多个类似条堆叠以制造用于风轮机叶片的翼梁帽。条100由纤维增强塑料制成，并且包括在树脂基质中排齐的单向碳纤维。
条100的形状大致是沿着纵向轴线L延伸的扁平长方体，该长方体的长度显著大于其厚度或者宽度。条100包括纵向延伸的第一侧面102和第二侧面104。侧面102、104通过大致垂直于纵向轴线L的对置纵向边缘106、108并通过对准纵向轴线L的对置纵向边缘110、112接合。每个侧面102、104至少部分地被剥离片层114覆盖，剥离片层114能够被移除以在相应侧面102、104上暴露粗糙表面116，如图4b所示。
侧面102、104之间的间距限定条100的厚度。大多数条100具有大致均一的厚度。以该方式，每个侧面102、104的主要部分是大致扁平的。条102、104的该扁平的主要部分限定抵接表面118。当条110布置在堆叠中时，该抵接表面118抵接相邻条100的向向抵接表面。因为侧面102、104的主要部分由抵接表面118形成，所以在相邻条100之间提供大接触面积。以该方式最大化接触面积提高了相邻条100之间的粘合强度。
正如已经最清楚地示出于图3a和图4a的，条100包括边缘区域120，该边缘区域包括条100的其中一个纵向边缘110。边缘区域120沿着纵向边缘110的长度延伸，并且从纵向边缘110向条100中延伸垂直距离X。条100的边缘区域120包括处于与抵接表面118相邻的边缘表面122。该边缘表面122在抵接表面118的边缘124和纵向边缘110的顶部拐角126之间延伸，限定出阶梯140，稍后将更详细地解释。
条100的边缘区域120具有相对于大多数条100的减小厚度。具体地，条100的边缘区域120具有渐小的厚度，使得边缘表面122相对于抵接表面118倾斜。边缘表面122以内角α与抵接表面118相交，内角α小于180°并且大于90°。该角α的大小可以相对于条100的其他参数确定，如将进一步讨论的，但典型地在172°至178°之间。
在示出的实施方式中，剥离片层114布置在上侧面102和下侧面104的每个上，使得每个剥离片层114至少局部覆盖其相应的侧面102、104。剥离片层114可以由任何合适的材料制成，诸如涂覆或者未涂覆的聚酰胺、纤维玻璃纤维或者尼龙。剥离片层114的厚度t在约50微米至约500微米之间，并且优选为150微米。
剥离片层114还包括纵向延伸并且对准条110的纵向轴线(图3a)的平行边缘132。
上剥离片层114覆盖上侧面102的抵接表面118，并且局部延伸至边缘区域120以覆盖上侧面102的边缘表面122的一部分。以该方式，剥离片层114在抵接表面118和边缘表面122之间的界面124上延伸。剥离片层114的边缘部分134局部覆盖条100的边缘表面122，因此相对于剥离片层114的中央部分136倾斜，覆盖条100的抵接表面118。
由于先前描述的拉挤处理，剥离片层114不能够在整个边缘表面122上延伸。换句话说，剥离片层114未达到条100的纵向边缘110而终止，从而限定未被剥离片层114覆盖的侧面102、104的外围区域138。
外围区域138位于条100的边缘表面122上，并且邻近条100的纵向边缘110。外围区域138在条100的纵向边缘的上拐角126与剥离片层114的边缘132之间延伸。外围区域138从条100的纵向边缘110向条100内延伸垂直距离Y。在纵向上，外围区域138沿着条100的整个长度延伸。
由于拉挤处理，边缘表面122的外围区域138齐平于剥离片层114的外表面130。因而，在条100的边缘区域120中，边缘表面122的被剥离片层114覆盖的区域处于外围区域138内侧。
在边缘表面122的外围区域138与边缘表面122的被剥离片层114覆盖的部分之间的界面处，边缘表面122包括上述阶梯140。阶梯140包括壁，该壁大致正交于边缘表面122并且具有等于剥离片层114的厚度t的高度。在阶梯140的两侧，边缘表面122以相同梯度倾斜。当剥离片层114布置在条100上时，剥离片层114的边缘132抵接阶梯140的壁。
将理解的是，因为剥离片层114的厚度t小(微米级)，阶梯140的高度是小幅度。为了示意目的，示出于图4b的阶梯140极大地被夸大；实践中，阶梯140采用浅凹痕的形式。
因而，从条100的抵接表面118至条100的纵向边缘110(即如图4a所示从右至左)，条100的上侧面102初始水平以限定抵接表面118。抵接表面118以角α与边缘表面122相交，边缘表面122以恒定锥度渐缩，使得其朝向条100的中央纵向平面延伸。边缘表面122以恒定锥度延续直到边缘表面122中的阶梯140。边缘表面122中的阶梯140在大致正交于边缘表面122的方向上急剧倾斜地离开条100的中央纵向平面。阶梯高度等于剥离片层114的厚度t。超出阶梯140，边缘表面122以相同锥度延续而进入至外围区域138。边缘表面122的外围区域138以角α相对于抵接表面118倾斜，终止于条100的纵向边缘110处。
在示出的实施方式中，条100的下侧面或者第二侧面104是上侧面102的镜像。因而，关于条100的上侧面102的所有上述特征适用于条100的下侧面104。因此条100的相应边缘表面122向内朝向纵向边缘110渐缩。
条100布置成堆叠以形成翼梁帽，从上侧面102和下侧面104移除剥离片层114。当从条100的侧面102、104移除剥离片层114时，从侧面102、104移除固化树脂的一部分。树脂的这种移除在抵接表面118上以及在边缘表面122的由剥离片层114覆盖的部分上形成粗糙纹理。
在组装的翼梁帽中，在剥离片层114被移除的情况下，条100布置在堆叠中，该堆叠包括类似的条100，如图4b所示。条100的抵接表面118布置成抵接相邻条100的类似抵接表面118以限定条100之间的界面区域142。薄的树脂层介于堆叠中的相邻条100之间以将这些条100粘合在一起。
当条被堆叠时，相应的条的锥形边缘区域意味着相邻条的外围区域138彼此隔开，使得间隙区域144限定在相邻条100的边缘区域120之间。因为边缘区域120的渐小的厚度，间隙区域144从第一纵向边缘110朝向界面区域142逐渐变窄。换句话说，间隙区域144从界面区域142朝向第一边缘110逐渐变宽。在组装的翼梁帽中，该间隙区域144被树脂填充。
在示出的实施方式中，相邻条100与第一条100相同。因此间隙区域144限定在相邻条100的相应的窄边缘区域122之间。
为了用条100制造翼梁帽，从期望数量的条100中移除剥离片层114，将这些条100堆叠在模具中使得它们的抵接表面118对准并且彼此抵接。然后将树脂引入模具，树脂渗入至相邻条100之间限定的间隙区域144中。
间隙区域144朝向条100的界面区域142变窄，这提供了有利的漏斗效应，由此在相邻堆叠的条100之间创建用于树脂的相对大入口，锥形间隙区域144用于朝向条100之间的界面区域142聚集并引导树脂。
树脂流动至界面区域142还可以通过抵接表面118以及边缘表面122的相邻部分的粗糙纹理116辅助，这产生毛细管作用以增强树脂渗入。
树脂渗入至条100之间的界面区域142之后，树脂被固化以粘合条100。树脂可以例如通过加热条100的堆叠而被固化，。
翼梁帽146可以在专用模具中制造，从而形成待在稍后阶段集成到风轮机叶片中的预固化翼梁帽146。可替换地，可以与叶片本身的制造同时地形成翼梁帽146并且将其集成至风轮机叶片。现在将参考图5a和图5b描述根据本发明制造风轮机叶片的方法。
参考图5a和图5b，风轮机叶片包括迎风壳148和背风壳(未示出)，每个都在相应的半模具150中制造。在每个壳148的制造期间，首先将呈干纤维材料形式的外蒙皮152放置在半模具150的表面。然后将条100定位在模具150中。
接下来，将一层结构泡沫154引入半模具150以填充翼梁帽146之间的区域。内蒙皮156是干纤维材料的形式，然后将其放置在翼梁帽46和结构泡沫154的上表面上。用气密袋158覆盖各部件以形成封装所有部件的抽空腔室。
然后使用真空泵160抽空该腔室。在泵160仍通电的情况下，将液体树脂供给162连接至该腔室，树脂通过多个树脂入口流入该腔室，树脂入口沿着模具纵向隔开。在大致弦向方向上树脂渗入贯穿模具。树脂渗入位于邻近条100的边缘区域120之间的间隙区域144。树脂沿着每个堆叠的整体长度输送至间隙区域144，并且经由粗糙表面116渗入每个堆叠中的条100之间。以该方式，树脂仅需要在从条100的一个纵向边缘110向另一纵向边缘112延伸的方向上渗入相对短的距离。在半壳148中树脂还渗入其他部件之间。
在后续成型操作期间泵160继续操作，在该成型操作中加热模具150以便固化树脂，不过在固化处理期间可以调节真空压力。
然后将抗剪腹板附接至内蒙皮156，位于下半模具150中的翼梁帽146紧上方，并且腹板的上自由端部涂覆有相应的粘合剂层。
然后将上半模具枢转至下半模具150上方的位置，使得上半模具向上翻转并且放置在下半模具150的顶部。这致使上半模具内的翼梁帽146粘附至抗剪腹板的上自由端部。腹板的弹性性质对抗上翼梁帽146产生腹板偏置力以便确保良好的粘接。
然后打开模具，从模具提起最终的风轮机叶片。然后将得到的风轮机叶片通过公知方法并入风轮机。
每个拉挤成型的纤维复合材料条100通过拉挤处理制成，在拉挤处理中，沿处理方向将涂覆有树脂的纤维连同一对剥离片层114一起牵拉通过模具。当部件牵拉通过模具时，剥离片层114被布置成位于条100的相应上侧面102和下侧面104上。
在拉处理期间，条100的边缘区域120被成形为使得其厚度小于大条100的主要部分的厚度。这通过将模具成形成反映条100的期望截面而实现。
具体地，模具具有横向于处理方向的截面，所述截面由被对置的小面接合的对置的大面限定。大面之间的空间限定了模具的高度。模具的主要部分具有大致均一的高度，同时模具的边缘区域对应于条100的边缘区域120，边缘区域120具有相比于模具的主要部分相对减小的高度。
当纤维和剥离片层114被牵拉通过模具时，模具将纤维和剥离片层114成形为条100的期望形状。如先前描述的，剥离片层114分别布置于条100的侧面102、104但不延伸至条100的纵向边缘110、112，从而使外围区域138l的纤维未被覆盖。当剥离片层114和纤维被牵拉通过模具时，它们被模具成形，并且贴着模具表面。因此剥离片层114与条100的外围区域138的纤维彼此齐平。
当部件被牵拉通过模具时对模具进行加热，以便在连续拉挤处理中固化条100。剥离片层114被固化至条100的侧面102、104上的树脂中。以该方式，当剥离片层114被移除时，从条100的侧面102、104上移除一部分树脂，留下如上所述的粗糙纹理。
可以对上述实施方式进行许多修改，这并不超出所附权利要求中限定的本发明的范围。
尽管在上述实施例中，剥离片层布置在上侧面和下侧面二者中，将理解的是，不需要如此，剥离片层可以仅覆盖条的上侧面，或者仅覆盖条的下侧面。而在上述实施例中，上侧面的边缘表面以及下侧面的边缘表面二者都相对于抵接表面倾斜，在本发明的替换实施方式中可以仅一个相应边缘区域倾斜。
此外，在上述实施例中条可以包括单个第一锥形边缘区域，该区域包括第一纵向边缘。然而，另选地，条可以包括第一和第二锥形边缘区域，第一边缘区域包括第一纵向边缘而第二边缘区域包括第二对置的纵向边缘。第二边缘区域可以包括以上关于第一边缘区域描述的所有特征。
还可以想到的是，另选地或者额外地，条的一个或者两个横向边缘可以设置有如先前描述的减小厚度。在该情况下，边缘区域将额外地或者另选地包括条的横向边缘。在条的堆叠中，于是将在横向边缘区域之间提供间隙区域，树脂将纵向渗入至界面区域。
在描述的翼梁帽的实施方式中，在堆叠中每个条是根据本发明的条，使得每个条包括具有相对减小厚度的边缘区域。但是，不需要如此，可以想到这样的实施方式，其中堆叠中还包括厚度大致均一而不包括厚度相对减小的边缘区域的条。例如，大致均一厚度的条可以介于具有厚度相对减小的边缘区域的条之间。以该方式，可以仍在相邻条之间限定间隙区域，使得树脂能够渗入相邻条之间。

Claims (39)

1.一种制造用于风轮机叶片的翼梁帽(146)的方法，所述方法包括：
(a)提供多个细长的拉挤成型的纤维复合材料条(100)，每个条具有由相互对置且纵向延伸的第一侧面(102)和第二侧面(104)并由第一纵向边缘(110)和第二纵向边缘(112)限定的大致恒定的横截面，所述第一侧面和所述第二侧面分别包括大致平面的第一抵接表面和第二抵接表面(118)，所述第一侧面和所述第二侧面之间的分离限定了所述条的厚度，在所述第一抵接表面和所述第二抵接表面之间所述条具有大致均一的厚度，所述条的第一边缘区域(120)包括所述条的具有相对减小厚度的第一边缘(110)，所述条的所述第一侧面包括在所述条的第一边缘区域(120)中与所述第一抵接表面(118)相邻的边缘表面(122)，所述条具有第一剥离片层(114)，所述第一剥离片层至少局部覆盖所述第一抵接表面(118)并且至少局部覆盖所述边缘表面(122)；
(b)从相应的所述条(100)移除所述第一剥离片层(118)；
(c)在模具(150)中堆叠所述条(100)，使得每个条的所述第一抵接表面(118)面向堆叠中的相邻条的抵接表面以限定所述条之间的界面区域(142)，并且使得在每个条的所述第一边缘区域和所述堆叠中的相邻条的边缘区域之间限定间隙区域(144)；
(d)供给树脂至相应的间隙区域(144)并致使所述树脂渗入至相邻条(100)之间的所述界面区域(142)；以及
(e)固化所述树脂以将这些条(100)结合在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个条(100)的所述第一抵接表面(118)抵接所述堆叠中相邻条的抵接表面，以限定所述条之间的所述界面区域(142)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在每个条(100)的所述第一抵接表面(118)与所述堆叠中相邻条的所述抵接表面之间的所述界面区域(142)中布置夹层。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，相应的条(100)在所述第一边缘区域(120)中具有渐小的厚度，使得当在步骤(c)中堆叠这些条时，所述间隙区域(144)从所述第一边缘(110)朝向所述界面区域(144)逐步变窄。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述边缘表面(122)相对于所述第一抵接表面(118)倾斜。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一边缘(110)是所述条(100)的纵向边缘。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个条(100)具有厚度相对减小的第二边缘区域，所述第二边缘区域包括所述条的所述第二边缘(112)，并且所述方法的步骤(c)包括在模具中堆叠这些条，使得在每个条的所述第二边缘区域与所述堆叠中相邻条的边缘区域之间限定间隙区域。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，每个条(100)的所述第一侧面包括在所述第二边缘与所述第一抵接表面之间的边缘表面，所述边缘表面相对于所述第一抵接表面倾斜，并且所述第一剥离片层(114)至少局部覆盖所述边缘表面，并且所述方法的步骤(b)包括从所述边缘表面移除所述第一剥离片层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个条(100)的所述第二抵接表面(118)至少局部被第二剥离片层(114)覆盖，并且所述方法的步骤(b)包括从相应的条移除所述第二剥离片层以暴露相应的第二抵接表面上的纤维；并且所述方法的步骤(c)包括在模具(150)中堆叠所述条，使得每个条的所述第二抵接表面面向所述堆叠中相邻条的抵接表面，以限定这些条之间的界面区域(142)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(a)包括通过拉挤处理形成所述条(100)，所述拉挤处理包括牵拉覆有树脂的纤维束和所述第一剥离片层(114)通过拉挤模具，所述拉挤模具的横截面对应于权利要求1的步骤(a)限定的所述条的所述横截面。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(c)包括在风轮机叶片模具(150)中堆叠所述条(100)。
12.一种具有翼梁帽(146)的风轮机叶片，该翼梁帽包括多个权利要求17至30中任一项所述的拉挤成型的纤维复合材料条(100)，其中相应条的所述第一剥离片层(114)被移除，或者包括多个权利要求33至37中任一项所述的拉挤成型的纤维复合材料条(100)，其中相应条的所述第一剥离片层和所述第二剥离片层被移除，所述条布置在堆叠中使得在每个条的所述第一边缘区域(120)和所述堆叠中相邻条的边缘区域之间限定间隙区域(114)，其中，通过这些条之间的界面区域(142)中的树脂层将相邻条结合在一起，所述树脂层还至少局部填充所述条之间限定的所述间隙区域。
13.根据权利要求12所述的风轮机叶片，其中，相应的条(100)在所述第一边缘区域(120)中具有渐小的厚度，使得所述间隙区域(144)从所述第一边缘(110)朝向所述界面区域逐渐变窄。
14.根据权利要求12或13所述的风轮机叶片，其中，所述间隙区域(144)限定在所述堆叠中的相邻条的纵向边缘之间。
15.一种风轮机，该风轮机包括根据权利要求12至14中任一项所述的风轮机叶片。
16.一种风电厂，该风电厂包括多个根据权利要求15所述的风轮机。
17.一种拉挤成型的纤维复合材料条(100)，所述条用于与一个或多个类似条堆叠以形成风轮机叶片的翼梁帽(146)，所述条具有由相互对置且纵向延伸的第一侧面(102)和第二侧面(104)并由第一纵向边缘(110)和第二纵向边缘(112)限定的大致恒定的横截面，所述第一侧面和所述第二侧面分别包括大致平面的第一抵接表面和第二抵接表面(118)，所述第一侧面和所述第二侧面之间的分离限定了所述条的厚度，在所述第一抵接表面和所述第二抵接表面之间所述条具有大致均一的厚度，所述条的第一边缘区域(120)包括所述条的具有相对减小厚度的第一边缘(110)，所述条的所述第一侧面(102)包括在所述条的第一边缘区域中与所述第一抵接表面相邻的边缘表面(122)，所述条具有第一剥离片层(114)，所述第一剥离片层至少局部覆盖所述第一抵接表面(118)并且至少局部覆盖所述边缘表面(122)。
18.根据权利要求17所述的条，其中，所述条(100)在所述第一边缘区域(120)中具有渐小的厚度。
19.根据权利要求17或18所述的条，其中，在所述第一边缘区域(120)中所述第一边缘(110)被斜切。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的条，其中，所述第一侧面(102)的与所述第一边缘(110)相邻的外围区域(138)未被所述第一剥离片层(114)覆盖。
21.根据权利要求20所述的条，其中，所述第一剥离片层(114)与所述外围区域(138)齐平。
22.根据权利要求20或21所述的条，其中，所述边缘表面(122)相对于所述第一抵接表面(118)倾斜。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的条，其中，所述第一边缘(110)是所述条的所述第一纵向边缘。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的条，其中，所述条(100)具有厚度相对减小的第二边缘区域，所述第二边缘区域包括所述条的第二边缘。
25.根据权利要求24所述的条，其中，所述条(100)在所述第二边缘区域中具有渐小的厚度。
26.根据权利要求24或25所述的条，其中，所述第二边缘在所述第二边缘区域中被斜切。
27.根据权利要求24至26中任一项所述条，其中，所述第一侧面包括在所述第二边缘与所述第一抵接表面之间的边缘表面，并且所述第一剥离片层至少局部覆盖所述边缘表面。
28.根据权利要求27所述的条，其中，所述第一侧面的与所述第二边缘相邻的外围区域未被所述第一剥离片层覆盖。
29.根据权利要求27或28所述的条，其中，所述边缘表面相对于所述第一抵接表面倾斜。
30.根据权利要求24至29中任一项所述的条，其中，所述第二边缘是所述条的所述第二纵向边缘。
31.根据权利要求17至30中任一项所述的条，其中，所述第二抵接表面(118)至少局部被第二剥离片层(114)覆盖。
32.根据权利要求31所述的条，其中，所述第二侧面(104)包括在所述第一边缘(110)与所述第二抵接表面(118)之间的边缘表面(122)，并且所述第二剥离片层(114)至少局部覆盖所述边缘表面。
33.根据权利要求32所述的条，其中，所述第二侧面的与所述第一边缘相邻的外围区域(138)未被所述第二剥离片层覆盖。
34.根据权利要求32或33所述的条，其中，所述边缘表面(122)相对于所述第二抵接表面(118)倾斜。
35.根据在从属于权利要求24至30时的权利要求31至34中任一项所述的条，其中，所述第二侧面包括在所述第二边缘与所述第一抵接表面之间的边缘表面，所述第二剥离片层至少局部覆盖所述边缘表面。
36.根据权利要求35所述的条，其中，所述第二侧面的与所述第二边缘相邻的外围区域未被所述第二剥离片层覆盖。
37.根据权利要求35或36所述的条，其中，所述边缘表面相对于所述第二抵接表面倾斜。
38.一种制造权利要求17至37中任一项所述的条(100)的方法，该方法包括牵拉覆有树脂的纤维束和所述第一剥离片层通过拉挤模具，所述拉挤模具的横截面对应于权利要求17限定的条的横截面。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述条(100)由权利要求31至37中任一项限定，并且所述方法进一步包括牵拉所述第二剥离片层通过所述拉挤模具，其中，所述纤维束布置于所述第一剥离片层与所述第二剥离片层之间。
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