CN105073400A - 使用预制的增强材料堆叠体来制造风轮机叶片的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种使用预制的增强材料堆叠体来制造风轮机叶片的方法。堆叠体(14)包括多个纤维材料层片，所述多个纤维材料层片沿着侧缘结合到一起而形成脊。所述堆叠体的相反边缘未被结合，使得所述层片可以分离并且横跨彼此滑动。这样做时所述堆叠体可以被平放储存，但在装设时成为模具(12)的弯曲轮廓，所述层片可滑动以采取所述模具的弯曲形状。所述堆叠体从所述模具的前缘或后缘附近的点延伸到模具表面上的中间点。所述堆叠体可用于构造风轮机叶片的加厚根段。

Description

使用预制的增强材料堆叠体来制造风轮机叶片的方法

本发明涉及一种制造风轮机叶片的方法，并且更具体地涉及一种使用预制的增强材料堆叠体来制造风轮机叶片的方法。

在图1中图示了一种示例水平轴风轮机。风轮机1包括塔架2、安装在塔架顶部的机舱3以及转子4，转子4直接地或者经由齿轮箱间接地联接到机舱3内的发电机。转子4包括联接到中央转子轮毂6的至少一个转子风轮机叶片5。

图2以横截面视图示出了风轮机叶片5。叶片具有使之连接到中央轮毂的根部7。根段的横截面一般为圆形，并且对于长度为80米以上的叶片可以具有达4米或5米的直径。在叶片的与根部7相反的一端是叶片尖部8。沿着叶片在根部和叶片之间的方向称为翼展方向。在称为弦向方向的横向方向上，叶片在前缘9和后缘10之间延伸。

转子的所述至少一个风轮机转子叶片5具有翼型截面，当受到最够大的经过空气流速时，该翼型截面产生升力。升力通过引起转矩而驱动涡轮，该转矩围绕中央轮毂6驱动转子4。该旋转然后由机舱3内的发电机转换为电力。

风轮机叶片5上的升力一般在从根部7朝向尖部8的翼展方向上沿着叶片的长度增加。升力在风轮机叶片中生成关联的弯矩，在沿着叶片的长度的给定点，弯矩将是在给定点与升力最大的风轮机叶片尖部8之间发生于叶片上的所有升力总和的结果。

风轮机叶片5的弯矩因此在叶片的根部7处最大，其中叶片5邻近并连接到中央轮毂6，并且在叶片5的根部7处比尖部处对挠曲强度有更高的要求。叶片的根段因此通常被设计成比叶片的其它部分经受大得多的加载。

风轮机叶片5通常由纤维增强塑料(FRP)制成，诸如聚合物或环氧树脂中的碳纤维或玻璃纤维。期望的是，风轮机叶片尽可能轻，并且风轮机叶片的外壳将因此通常包括相对少量的此种材料层，叶片的内部增强提供了承载结构。

为了组装叶片，纤维增强塑料材料与诸如翼梁的承载部分和用于叶片根部的增强部分一起被铺放于适当成形的叶片模具中并被固化。用于单个叶片的模具通常包括两个模具半体，每个半体对应于从根部7到尖部8以及从前缘9到后缘10的叶片的一半。叶片的每个半体部分被分开制造，并且一旦完成两个半体就被带到一起并结合。然后，最终去除模具半体。叶片的生产是复杂的过程，需要在有限的时间周期内将多种不同材料组装到相当大的叶片模具内。

为了增强叶片外壳，可使用具有高刚度或数量增加的FRP层的纤维。使用高刚度纤维通常是更昂贵的选择，并且通常期望以增大的FRP厚度增强叶片结构，特别是在根段7中。然而，增加FRP层的数量会增加将各FRP片材均铺放到期望的风轮机叶片5形状的模具中所占据的持续时间。FRP的每个片材必须精心铺放到模具中，确保片材中没有形成缺陷，诸如弯曲、扭结或折痕。FRP片材中的任何弯曲、扭结或折痕将引起应力集中，并将因此降低纤维的强度。

此外，相应的FRP片材在树脂基体中粘结到一起，并且组装风轮机叶片5的整个操作必须在给定的时间内实现。将期望提供一种使用使FRP片材或纤维能够在更短的时间周期内铺放到模具中的方法来制造风轮机叶片5的方法。

在这方面，已知将多个纤维片材拼接到纤维片材的堆叠体中，使得堆叠体中的所有纤维片材都可以在同一时间铺放到模具中，从而减少将各片材均铺放到模具中所花费的平均时间。然而，因为堆叠体必须遵循模具的弯曲轮廓，所以将多个纤维片材拼接到平的捆或堆叠体中可能造成在将平的堆叠体铺放到模具中时发生的形成缺陷。该问题在风轮机叶片5的具有高曲率的部分(诸如根部7)中是特别普遍的，因为当在模具的轮廓内使平的堆叠体弯曲时，这些部分将需要最多的片材间运动。还因此应理解，将期望提供一种使用模具来制造风轮机叶片的方法，这减少了相应纤维片材的缺陷形成的趋势。

发明内容

在根据本发明的第一方面的一个实施方式中，提供了一种制造风轮机叶片的方法。所述方法包括使用在从叶片后缘到叶片前缘的叶片弦向方向上限定所述风轮机叶片的一个半壳的轮廓的模具表面，并且使用对应于所述风轮机叶片的根段的模具根段：a)接收用于装设在风轮机叶片模具中的多个增强材料堆叠体，其中每个堆叠体均包括沿着公共边缘结合到彼此而形成脊的多个增强材料层片，并且每个堆叠体具有的长度均使得当被铺放于所述风轮机叶片模具中时，所述堆叠体沿着所述风轮机叶片模具的所述模具表面从所述后缘和前缘中的任一者延伸到所述模具表面上的在所述后缘和前缘之间的一点；b)将增强材料形成的第一堆叠体铺放于所述风轮机叶片模具中，使得所述第一堆叠体的脊被定位在所述风轮机叶片模具的所述后缘和前缘中的任一者处，并且使得所述第一堆叠体延伸到所述模具表面上的在所述后缘和前缘之间的一点；以及c)将增强材料形成的第二堆叠体铺放于所述风轮机叶片模具中，使得所述第二堆叠体的脊被定位在所述后缘和前缘中的另一者处，并且使得所述第二堆叠体延伸到所述模具表面上的在所述后缘和前缘之间的一点且与所述第一堆叠体会合。

所述方法因此允许在生产过程中使用预制的增强材料片材堆叠体。这意味着在给定时间内可以将更多的增强材料片材铺放于所述模具中。两个堆叠体需要横跨叶片半体的弦向半宽铺放，这意味着所述堆叠体更容易遵循模具的表面几何形状，并且所述片材不太可能出现折皱。

在一个实施方式中，步骤b)包括：将增强材料形成的所述第一堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的上方，使得所述第一堆叠体的脊向上，并且使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的边缘向下悬垂；在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第一堆叠体，使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的边缘首先与所述模具表面接触；将所述第一堆叠体继续降低到所述风轮机叶片模具中，保持所述模具表面和所述第一堆叠体之间的接触，直到所述第一堆叠体就位；并且其中步骤c)包括：将增强材料形成的所述第二堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的上方，使得所述第二堆叠体的脊向上，并且使得与所述脊相反的边缘向下悬垂；在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第二堆叠体，使得所述第二堆叠体的与所述脊相反的边缘首先与所述模具表面接触；将所述第二堆叠体继续降低到所述模具中，保持所述模具表面和所述第二堆叠体之间的接触，直到所述第二堆叠体就位。

以这种方式降低所述堆叠体允许降低所述堆叠体的所述边缘，直到所述边缘接合所述模具表面的一部分。随后，进一步降低所述堆叠体允许此边缘沿着所述模具轮廓的曲率下滑，同时使得所述堆叠体的位于已经接触的所述边缘后方的材料与所述模具表面接合。在降低所述堆叠体的同时悬吊所述堆叠体可以是基本竖直的，使得重力确保在所述堆叠体中的所述材料片材之间不会形成折痕，并且使得所述堆叠体的位于已经与所述模具表面接触的所述边缘后方的材料以受控方式被与所述模具表面接触。以这种方式，所述堆叠体可以从刚好在所述后缘或前缘内侧的一点到中间点有效地沿所述模具的弯曲表面下滑。这在所述叶片的叶片根部中是特别有效的，在所述叶片根部中，所述模具的曲率最大并且通常最需要增强的材料堆叠体。

在另选方法中，步骤b)包括：将增强材料形成的所述第一堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的所述根段上方，使得所述第一堆叠体的脊向上，并且使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的边缘在所述模具表面的位于所述后缘和所述前缘之间的中间点的上方向下悬垂；在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第一堆叠体，使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的边缘与所述模具壁表面接触；朝向所述风轮机叶片模具的所述后缘或前缘中的一者降低所述第一堆叠体的所述脊，直到所述第一堆叠体就位；并且其中步骤c)包括：将增强材料形成的所述第二堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的所述根段的上方，使得所述第二堆叠体的脊向上，并且使得所述第二堆叠体的与所述脊相反的边缘在所述模具表面的位于所述后缘和前缘之间的中间点的上方向下悬垂；在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第二堆叠体，使得所述第二堆叠体的与所述脊相反的边缘首先与所述模具表面接触，或者与已就位的所述第一堆叠体接触；朝向所述风轮机叶片模具的所述后缘和前缘中的另一者降低所述第二堆叠体的所述脊，直到所述第二堆叠体抵靠所述第一堆叠体就位。

在该方法中，将所述堆叠体定位在所述模具表面的中间上方允许在将所述堆叠体的其余部分铺放于所述模具表面的弯曲轮廓上之前将所述堆叠体的端部粗定位在所述模具中的正确位置。以这种方式，在装设过程期间，所述堆叠体的当将所述堆叠体放置在所述模具中时最有可能弄皱或起摺的敞开端几乎不移动。在将所述堆叠体铺放于所述模具的所述后缘和前缘中的任一者上时所述堆叠体的所述脊上的最后拉动导致所述敞开端仅移动一点点，由于所述堆叠体在所述敞开端附近的任何皱褶于是会被最终的受控运动部分地展平，这提供了进一步保证。

可选地，在该方法期间，在所述第一堆叠体的与所述脊相反的所述边缘与所述模具表面接触之后，将一锚放置在所述第一堆叠体的与所述脊相反的该边缘上，用于后继的降低所述第一堆叠体的所述脊的步骤；并且在所述第二堆叠体的与所述脊相反的所述边缘与所述模具表面接触或者与已就位的所述第一堆叠体接触之后，将一锚放置在所述第二堆叠体的与所述脊相反的该边缘上，用于后继的降低所述第二堆叠体的所述脊的步骤。

所述锚进一步确保了一旦所述堆叠体处于所述模具中的大概期望位置，所述堆叠体的所述敞开端尽可能少地移动。

有利地，任一实施方式的方法包括：在悬吊步骤中，将所述第一堆叠和/或第二堆叠竖直地悬吊在所述模具上方。这防止当将所述堆叠体提升就位时在所述增强材料堆叠体的各片材之中或之间形成折痕。

进一步，悬吊步骤可包括：在第一片材和第二片材竖直地悬吊在所述模具上方的情况下暂停。暂停几秒允许所述堆叠体的各片材之中或之间的任何剩余折痕在重力作用下消失。

在以上方法中，所述堆叠体的与所述脊相反的边缘为楔形或是斜切的，使得当所述第一堆叠体和所述第二堆叠体在所述风轮机叶片模具中就位时，所述第一堆叠体的斜切边缘横跨所述第二堆叠体的斜切边缘。这提供了使所述第一堆叠体和第二堆叠体的边缘可结合到一起的更大表面积，使结合过程更容易且更可靠。

在另一方面中，本发明提供了一种供在制造风轮机叶片的方法中使用的增强材料堆叠体的制造方法，所述方法包括：切割多个增强材料层片而形成堆叠体，使得当被铺放于风轮机叶片模具中时，所述堆叠体沿着所述风轮机叶片模具的模具表面从后缘和前缘中的任一者延伸到模具壁的在所述后缘和前缘之间的中间点；使所述多个增强材料层片沿着公共边缘彼此结合而形成脊；留下所述多个增强材料层片的与所述脊相反的边缘未结合而形成所述堆叠体的敞开端，并且使得所述堆叠体中的各层片横跨彼此自由滑动。

以这种方式形成所述堆叠体意味着，为了便于存放和装设而使所述层片彼此结合，但所述层片在所述模具中的装设点处横过彼此自由滑动，使得所述层片可以适应所述模具表面的形状而不会在所述堆叠体中引入折痕或张力。

有利地，形成所述堆叠体的方法避免向所述堆叠体添加在所述堆叠体的位于所述脊和所述敞开端之间的侧面之间完全地或部分地延伸的接缝。任何这样的接缝将意味着所述堆叠体中的层片彼此结合的更多部位，意味着一旦将平的堆叠体铺放到弯曲模具中将有更多部位可能引入张力。

可切割所述层片的长度以赋予所述堆叠体的敞开端斜切面或楔形形状。斜切面提供了所述第一堆叠体和第二堆叠体的边缘可结合到一起的更大表面积，使一个堆叠体结合到另一堆叠体的结合过程更容易且更可靠。还可订制所述楔形形状以符合所述模具表面的曲率，使得所述堆叠体中的所述层片延伸到所述后缘和前缘之间的期望中间点。

所述方法还可包括将折边附接至所述堆叠体的形成脊的边缘，其中所述折边允许把持所述堆叠体。附接构件还可添加到所述折边，以与诸如起重机或提升轨道的一个或多个支撑构件接合。

所述堆叠体中的增强材料可以是玻璃纤维材料、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维材料或它们的组合中的一者或多者。

所述方法可进一步包括：将增强材料形成的堆叠体铺放于风轮机叶片的所述根段中，以覆盖所述风轮机叶片模具从承载的叶片根部到翼梁帽的起始点的区域。以这种方式，可以快速而可靠地形成所述叶片的所述根段。

进一步，增强材料形成的所述堆叠体的与所述翼梁帽的起始点相邻的侧面是斜切的或楔形，使得一旦被装设，所述堆叠体的厚度在所述风轮机叶片的翼展方向上减小。这允许以在所得到的结构中没有突然的不连续或断开这样的方式将所述增强材料堆叠体整合到翼梁或翼梁帽中。这允许沿着承载结构传递载荷。

在又一方面中，本发明提供了一种供在制造风轮机叶片的方法中使用的增强材料堆叠体。

附图说明

现在将仅借助示例并参考下图更详细地描述本发明的实施方式，其中：

图1图示了风轮机的主要结构部件；

图2是一半风轮机叶片的内表面的示意图；

图3是用于形成一半风轮机叶片的模具的根段的图示；

图4是根据本发明的一个实施方式的纤维堆叠体的立体图；

图5是根据本发明的一个实施方式的悬吊的纤维堆叠体的立体图；

图6是悬吊在根据图3的模具上方的根据图5的纤维堆叠体的侧视图；

图7是根据本发明的一个实施方式的纤维堆叠体被铺放到模具中的立体图；

图8是根据本发明的一个实施方式的铺放到模具中的多个纤维堆叠体的立体图；以及

图9是铺放于模具中的两个互补纤维堆叠体的侧视图。

具体实施方式

在本发明的优选实施方式的以下整个描述中以及在附图中，相同的附图标记用于指示相同或相应的结构特征。

参照图2，图示了风轮机叶片5的一个半壳11。可形成风轮机叶片5的半壳11通过将由诸如玻璃、碳、芳纶、聚酯或复合纤维材料的材料制成的片材铺放到具有对应于期望外部叶片轮廓的内部轮廓或模具表面的模具(未示出)中。在图3中示出了对应于一个叶片半壳的根段的期望外部轮廓的模具12的一部分。附图标记13指示该模具表面。

在本发明的优选实施方式中，使用在被铺放于模具中之前部分预制的增强材料堆叠体来制造风轮机叶片的至少一部分。使用这样的预制堆叠体来形成风轮机叶片的根段是特别有利的，因为根部中所需要的纤维片材数量通常较高以提供需要的结构强度和承载能力。使用预制的片材堆叠体而不再需要单独铺放这样的片材意味着根段可以快速而有效地构造并得到增强。预制的增强材料堆叠体首先形成为平坦的，这对存放和运输是有用的，但必须能够在以后适应模具的弯曲表面而不在堆叠体中引入折痕或张力。

转到图4，在本发明的一个实施方式中，通过沿着堆叠体的第一边缘将多个纤维片材结合到一起以产生脊而构造第一堆叠体或预制件14。纤维片材是“干的”，即它们未预浸有树脂，而是稍后以常规的树脂注入工艺来注入树脂。在脊处将片材结合到一起可使用如图4中示出的拼接线15实现。在另选实施方式中，可采用其它结合方法，诸如施加粘合剂或热粘合。多个纤维片材的与脊相反的边缘未被结合，以形成使片材可以分离的敞开端。另外地，片材的中间或相邻边缘也优选地未被结合，使得各堆叠体事实上仅沿着一个边缘保持到一起。这允许相邻的纤维片材以与书页可以滑过彼此大致相同的方式滑过彼此，允许片材适应模具的弯曲形状而不会引入堆叠体的张力。在图4中，片材的堆叠体被图示为矩形形状，但是如将在稍后讨论的其它形状也是可能的。

第一堆叠体中的片材的长度使得堆叠体从模具表面的前缘9和后缘10中的任一者延伸到前缘和后缘之间的中间点。在优选实施方式中，所述堆叠体为半弦长度，并且两个堆叠体需要在前缘和后缘之间填充模具，各堆叠体在模具表面的中点处彼此抵接。在其它实施方式中，两个堆叠体可在不一定是中点的一点处彼此抵接。在这种情况下，这两个堆叠体的长度当然将略微不同。

第一堆叠体14优选地由纤维片材或具有在垂直于脊的方向上变化的长度的层片形成，以便在第一堆叠体的与脊边缘相反的边缘上提供楔形或斜切面16。然后，增强片材的一个堆叠体的斜切面可以放置在与成一对的另一个增强堆叠体的斜切面相反的方位上，使得两个斜切部分平铺在彼此上并且可以容易地结合并密封。

此外，如图4中最清楚地示出的，第一堆叠体具有提供安装表面17的折边或织网，并且安装表面17在形成脊的边缘处结合堆叠体，且第一堆叠体可以从安装表面17被悬吊。在图4示出的实施方式中，安装表面17是由脊拼接线15结合到堆叠体的织网部分。图5示出了借助织网形安装表面17悬吊的第一堆叠体14，并且更清楚地示出了第一堆叠体的台阶状斜切边缘16。例如，悬吊堆叠体可以使用任何合适的提升机构(诸如起重机钩、导轨或线缆)来实现。在图5中，经由多个紧固件将提升梁附接至织网17。然后，提升梁上的线缆跨过起重机钩。

现在将参照图6至图9描述将增强材料的堆叠体铺放于叶片模具中以便构造风轮机叶片的根部的方法。

参考图6，增强材料的第一堆叠体14由提升机构拾取并被悬吊在模具12上方。当第一堆叠体14首先被提升时或者当它在模具上方就位时，装设暂停，从而允许堆叠体保持竖直悬吊持续至少一两秒钟。以这种方式使堆叠体竖直悬吊会允许多个片材之中或之间的折痕在相应片材的重量作用下脱落。这改进了装设的总体可靠性，因为这意味着将片材装设在模具中具有折痕的机会较少。操作者可主动地摇动堆叠体，或者摇动其敞开端，或者在其脊附近摇动，以促进这一过程。

一旦堆叠体就位并且操作者满意堆叠体没有折痕，就降低堆叠体，直到第一堆叠体的与脊相反的边缘开始与模具的内部轮廓13接触。在图示的示例中，这大致在模具表面的中点18处。在朝模具表面的边缘19移动的同时进一步降低提升机构，边缘19可对应于叶片轮廓的前缘。这意味着在脊被带向边缘19的同时在第一堆叠体的与脊相反的边缘保持与模具表面的中点18接触的情形下降低第一堆叠体。

以这种方式，第一堆叠体14横跨模具的内部轮廓垂落，以得到图7中图示的情形。织网17然后被固定到模具的凸缘20，以便将堆叠体保持就位。然后堆叠体14中的任何折痕都被操作者展平，并且下一堆叠体被悬吊在模具12上方并且以类似的方式降低就位。在图8中，可以看到，多个第一捆或堆叠体14横跨模具的内部轮廓的第一半体垂落。

现在参照图9，现在使装设增强材料的堆叠体的过程在与模具中的已经装设好的堆叠体14相邻的位置实施。如同第一堆叠体14，相对的或互补的堆叠体21现在悬吊在模具12上方。如同第一堆叠体14，第二堆叠体21包括沿着形成脊的一个边缘结合到一起并且具有半弦长度的多个片材。第二堆叠体21的纤维片材的各自长度被布置成给出当两个堆叠体在模具12上就位时与第一堆叠体14的台阶状斜切面16互补的台阶状斜切面23。这意味着，堆叠体外侧(挨着模具表面)的材料的长度被设计得短于堆叠体内侧的材料的长度。

第二堆叠体在模具上方悬吊就位并被降低，直到堆叠体的与脊相反的敞开端刚刚碰触模具表面13或已经装设在模具中的第一堆叠体14的边缘(刚好在第一堆叠体的敞开端的内侧)。然后在第二堆叠体的与脊相反的边缘保持与表面接触的情况下继续降低第二堆叠体，直到脊被带向模具的与边缘19相反的边缘22。例如，边缘22可对应于风轮机叶片的后缘。在将第二堆叠体的脊15带到适当位置贴着模具表面的边缘22时，可朝向边缘22略微拖动第二堆叠体的末端，从而允许横过第一堆叠体的斜切面16拉动斜切面23，使得两个斜切部分呈方形地相叠置，并且使得第一堆叠体和第二堆叠体两者的内侧表面彼此基本齐平。第二堆叠体中的任何剩余折痕现在被操作者展平，添加其它堆叠体，直到所有的增强部分都就位。如果这样进行装设使得堆叠体21的边缘首先接合模具表面而非堆叠体，则操作者可能需要将堆叠体21的敞开端拉动到第一堆叠体的斜切面16上方的合适位置。假设所有的其它叶片部件在模具内都就位，则用真空袋覆盖纤维堆叠体，将空气抽空并且将树脂添加到模具且注入穿过片材，使得一旦被固化，片材就形成风轮机叶片的实心壳部分。最后切去织网。

为了将堆叠体的脊向后缘或前缘附近的模具表面降低，可使用横向布置在模具上方的支撑构件。附接至堆叠体的脊的织网可以经由任何合适的手段支撑在构件上。支撑构件可例如采取与织网上的辊或钩协作的导轨或线缆的形式。另外地，锚可放置在模具中的堆叠体的敞开端上，以便将堆叠保持就位并且提供张力对抗有可能发生的脊的降低。

如上文提到的，增强纤维堆叠体的形状在该示例中主要是矩形，因为这允许多个堆叠体布置在基本柱形的叶片根部中。然而，在堆叠体被铺放到叶片的并非在根段7中的部分内的情况下，模具和叶片轮廓将不是柱形，而是要采取翼型形状。因此可根据它们在模具内的期望位置而采用其它形状的堆叠体。然后还可期望将指示或标记施加到堆叠体，比方说施加在织网上，以指示应该铺放堆叠体的顺序。

在图8中，例如，随着堆叠体远离模具的对应于叶片根部的端部，增强纤维堆叠体展现出逐变锥度。以这种设计，锥度是为了在叶片根部融合增强纤维段，翼梁(未示出)在纵向或翼展方向上沿着叶片延伸。模具中堆叠体的宽度因此减少，以与翼梁的宽度融合。另外地，如图8中可以看到的，一排堆叠体中最后的堆叠体还可具有斜切的侧缘24，从而在叶片的根部附近的增强段与叶片壳的轻质内部之间提供平滑渐进的过渡。位于堆叠体的该侧缘处的片材还优选地沿着边缘未彼此结合，使得该边缘也是敞开的。这在使用分层的碳纤维翼梁的情况下是有利的，因为翼梁的各层可与堆叠体的各层交错，以提供最佳的承载特性。

在上文的示例中，增强材料堆叠体被构造成使得设置在堆叠体的敞开端上的斜切面相反且互补。这是有益的，因为两个斜切面的角交叉点提供了延伸的表面积，允许片材容易地贴靠彼此变平滑，并且提供了延伸的表面积用于粘结。这使叶片部分在模具中的制造更容易，并且提供更结实的叶片。

在另选实施方式中，可用仅补偿模具表面的曲率的变化长度的片材制造出第一堆叠体和第二堆叠体。当被平铺时，这样的堆叠体看上去仍然是斜切的，但一旦铺放于模具中，堆叠体之间的接头将垂直于模具表面而不倾斜，如图9中所示。

另外地，虽然在图8和图9中，沿着后缘或前缘之一的堆叠体被示出为在沿着另一边缘的堆叠体之前进行铺放，但是应当理解的是，在另选实施方式中，始于根部或根段的与根部相反的端部中的任一者，堆叠体可横跨模具的弦向长度成对铺放。

现在还将描述堆叠体14和21的第二种装设。在该方法中，将第一纤维堆叠体14悬吊在模具13的内部轮廓的边缘19上方，并且允许组成纤维堆叠体的纤维片材中的任何折痕脱出。然后降低第一纤维堆叠体14，致使斜切边缘16的末端刚好在模具的边缘19的内侧、后缘或前缘附近与模具表面接触。然后降低第一纤维堆叠体，致使第一纤维堆叠体顺模具的内部轮廓滑下，直到第一堆叠体的脊遇到模具的边缘19并且使斜切边缘16的末端位于模具的内部轮廓的中点18附近。然后由操作者展平堆叠体，并且通过使织网或折边17附接至模具凸缘20而将脊固定就位。

进行类似的方法将第二纤维堆叠体21铺放到模具12中。在该方法中，将第二纤维堆叠体悬吊在模具12的内部轮廓的边缘22上方，以允许纤维片材中的任何折痕脱出。然后降低第二纤维堆叠体，致使斜切边缘23的末端与模具的边缘22接触。然后降低第二纤维堆叠体，致使第二纤维堆叠体顺模具的内部轮廓滑下，直到第二堆叠体的脊遇到模具的边缘22并且使斜切边缘23在模具的内部轮廓的中点18处横过斜切边缘16。第二堆叠体的斜切敞开端有可能需要被提起而位于第一堆叠体的已经就位的斜切端上方。然后如之前一样展平第二堆叠体。添加其它堆叠体，直到所有的增强部分都已就位。假设所有的其它叶片部件在模具内都已就位，则将树脂添加到模具并被吸引过片材，使得一旦被固化，片材就形成风轮机叶片的实心壳部分。最后切去织网。

通过进行与上文描述相同的方法来形成风轮机叶片的相对半体，但使用具有适当设计的内部轮廓的模具。然后可以结合两个叶片模具，以将各叶片半体组装成完整的叶片。

在另选实施方式中，纤维堆叠体并未设置有安装表面17。相反，使用横向支撑构件或经由一些其它另选手段，通过围绕纤维堆叠体的相应脊夹紧而使纤维堆叠体悬吊就位。

一个或多个堆叠体14均优选地包含20个纤维片材，这等同于约1厘米的总体厚度；然而，应当理解的是，在本发明的其它实施方式中，可以使用其它厚度和片材数量的纤维堆叠体。

堆叠体14中的每个纤维片材均可由单向或双向纤维制成。在另选实施方式中，堆叠体由每个相邻纤维片材均具有不同纤维轴线的多个单向纤维片材制成。此外，每个所构成的纤维片材均可由纤维片材的单个连续片制成，另选地由结合在一起的多个离散的纤维片材制成。

应当理解的是，存在可以用于制造本发明的风轮机叶片的许多不同的FRP形式；例如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维纤维或它们的任何组合。此外，可以使用替代FRP的增强材料。

已经描述了使用预制的增强材料堆叠体来制造风轮机叶片的方法。所述堆叠体包括多个纤维材料层片，所述多个纤维材料层片沿着侧缘结合到一起而形成脊，而所述堆叠体的相反边缘未被结合，使得所述层片可以分离并且横跨彼此滑动。这样做时，所述堆叠体可以被平放储存，但在装设时成为弯曲的模具轮廓，所述层片可滑动以采用所述模具的弯曲形状。所述堆叠体从所述模具的前缘或后缘附近的点延伸到模具表面上的中间点。所述堆叠体可有利地用于构造风轮机叶片的加厚根段。

Claims (21)

1.一种制造风轮机叶片的方法，所述方法使用在从叶片后缘到叶片前缘的叶片弦向方向上限定所述风轮机叶片的一个半壳的轮廓的模具表面，并且使用对应于所述风轮机叶片的根段的模具根段：

a)接收用于装设在风轮机叶片模具中的多个增强材料堆叠体，其中每个堆叠体均包括沿着公共边缘结合到彼此而形成脊的多个增强材料层片，并且每个堆叠体具有的长度均使得当被铺放于所述风轮机叶片模具中时，所述堆叠体沿着所述风轮机叶片模具的所述模具表面从所述后缘和前缘中的任一者延伸到所述模具表面上的在所述后缘和前缘之间的一点；

b)将增强材料形成的第一堆叠体铺放于所述风轮机叶片模具中，使得所述第一堆叠体的脊被定位在所述风轮机叶片模具的所述后缘和前缘中的任一者处，并且使得所述第一堆叠体延伸到所述模具表面上的在所述后缘和前缘之间的一点；以及

c)将增强材料形成的第二堆叠体铺放于所述风轮机叶片模具中，使得所述第二堆叠体的脊被定位在所述后缘和前缘中的另一者处，并且使得所述第二堆叠体延伸到所述模具表面上的在所述后缘和前缘之间的一点且与所述第一堆叠体会合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b)包括：

将增强材料形成的所述第一堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的上方，使得所述第一堆叠体的脊向上，并且使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的边缘向下悬垂；

在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第一堆叠体，使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的所述边缘首先与所述模具表面接触；

将所述第一堆叠体继续降低到所述风轮机叶片模具中，保持所述模具表面和所述第一堆叠体之间的接触，直到所述第一堆叠体就位；并且

其中步骤c)包括：

将增强材料形成的所述第二堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的上方，使得所述第二堆叠体的脊向上，并且使得与所述脊相反的边缘向下悬垂；

在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第二堆叠体，使得所述第二堆叠体的与所述脊相反的边缘首先与所述模具表面接触；

将所述第二堆叠体继续降低到所述风轮机叶片模具中，保持所述模具表面和所述第二堆叠体之间的接触，直到所述第二堆叠体就位。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b)包括：

将增强材料形成的所述第一堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的所述根段的上方，使得所述第一堆叠体的脊向上，并且使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的边缘在所述模具表面的位于所述后缘和所述前缘之间的中间点的上方向下悬垂；

在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第一堆叠体，使得所述第一堆叠体的与所述脊相反的所述边缘与模具壁表面接触；

朝向所述风轮机叶片模具的所述后缘和前缘中的一者降低所述第一堆叠体的所述脊，直到所述第一堆叠体就位；并且

其中步骤c)包括：

将增强材料形成的所述第二堆叠体悬吊在所述风轮机叶片模具的所述根段的上方，使得所述第二堆叠体的脊向上，并且使得所述第二堆叠体的与所述脊相反的边缘在所述模具表面的位于所述后缘和前缘之间的中间点的上方向下悬垂；

在悬吊步骤之后，朝向所述模具表面降低所述第二堆叠体，使得所述第二堆叠体的与所述脊相反的所述边缘首先与所述模具表面接触，或者与已就位的所述第一堆叠体接触；

朝向所述风轮机叶片模具的所述后缘和前缘中的另一者降低所述第二堆叠体的所述脊，直到所述第二堆叠体抵靠所述第一堆叠体就位。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法包括：

在所述第一堆叠体的与所述脊相反的所述边缘与所述模具表面接触之后，将一锚放置在所述第一堆叠体的与所述脊相反的该边缘上，用于后继的降低所述第一堆叠体的所述脊的步骤；并且

在所述第二堆叠体的与所述脊相反的所述边缘与所述模具表面接触或者与已就位的所述第一堆叠体接触之后，将一锚放置在所述第二堆叠体的与所述脊相反的该边缘上，用于后继的降低所述第二堆叠体的所述脊的步骤。

5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其中，悬吊步骤包括：将所述第一堆叠体和/或所述第二堆叠体竖直地悬吊在所述风轮机叶片模具的上方。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，悬吊步骤包括：在第一片材和第二片材竖直地悬吊在所述风轮机叶片模具的上方的情况下暂停。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述堆叠体的与所述脊相反的边缘为楔形或是斜切的，使得当所述第一堆叠体和所述第二堆叠体在所述风轮机叶片模具中就位时，所述第一堆叠体的斜切边缘横跨所述第二堆叠体的斜切边缘。

8.一种供在制造风轮机叶片的方法中使用的增强材料堆叠体的制造方法，所述方法包括：

切割多个增强材料层片而形成堆叠体，使得当被铺放于风轮机叶片模具中时，所述堆叠体沿着所述风轮机叶片模具的模具表面从后缘和前缘中的任一者延伸到模具壁的在所述后缘和前缘之间的中间点；

使所述多个增强材料层片沿着公共边缘彼此结合而形成脊；

留下所述多个增强材料层片的与所述脊相反的边缘未被结合而形成所述堆叠体的敞开端，并且使得所述堆叠体中的各层片横跨彼此自由滑动。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括：

避免向所述堆叠体添加在所述堆叠体的位于所述脊和所述敞开端之间的侧面之间完全地或部分地延伸的接缝。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，切割所述层片的长度以在所述堆叠体的敞开端赋予所述堆叠体斜切或楔形形状。

11.根据权利要求8、9和10中的任一项所述的方法，所述方法包括：将折边附接至所述堆叠体的形成脊的边缘，其中所述折边允许把持所述堆叠体。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法包括：将附接构件装设在所述折边中，以与一个或多个支撑构件接合。

13.一种制造根据权利要求1至7中的任一项所述的风轮机叶片的方法，所述方法包括根据权利要求8至12中的任一项所述的步骤。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述增强材料包括玻璃纤维材料、碳纤维、芳纶纤维、聚酯纤维材料或它们的组合中的一者或多者。

15.根据权利要求1至7中的任一项或权利要求13所述的方法，所述方法包括：将增强材料形成的堆叠体铺放于风轮机叶片的所述根段中，以覆盖所述风轮机叶片模具从承载的叶片根部到翼梁帽的起始点的区域。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，增强材料形成的所述堆叠体的与所述翼梁帽的起始点相邻的侧面是斜切的或楔形，使得一旦被装设，所述堆叠体的厚度在所述风轮机叶片的翼展方向上减小。

17.一种供在制造风轮机叶片的方法中使用的增强材料形成的堆叠体，所述堆叠体包括：

多个增强材料层片，所述多个增强材料层片被布置在堆叠体中并且具有一长度，使得当被铺放于风轮机叶片模具中时，所述堆叠体沿着所述风轮机叶片模具的模具表面从后缘和前缘中的任一者延伸到模具壁的在所述后缘和所述前缘之间的中间点；

脊，所述多个增强材料层片在所述脊处沿着公共边缘彼此结合；以及

与所述脊相反的敞开边缘，在所述敞开边缘处所述多个增强材料层片未被结合，使得所述堆叠体中的所述层片横跨彼此自由滑动。

18.根据权利要求17所述的堆叠体，所述堆叠体不具有在所述堆叠体的位于所述脊和所述敞开端之间的侧面之间完全地或部分地延伸的接缝。

19.根据权利要求17或18所述的堆叠体，其中，所述层片的长度在所述堆叠体的所述敞开端处赋予该堆叠体斜切或楔形形状。

20.根据权利要求17、18和19中的任一项所述的堆叠体，所述堆叠体包括折边，所述折边位于所述堆叠体的形成脊的边缘处，其中所述折边允许把持所述堆叠体。

21.根据权利要求20所述的堆叠体，所述堆叠体包括位于所述折边中的附接构件，所述附接构件用于与一个或多个支撑构件接合。