CN108883588B - 用于风轮机叶片的嵌入元件 - Google Patents

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Abstract

一种用于嵌入在风轮机转子叶片(10)的壳结构中的嵌入元件(76),该元件具有楔形部分(85)。嵌入元件(76)包括纤维材料和粘结剂,其中纤维材料借助于粘结剂被至少部分地连结在一起。该元件提供了改进的结构柔性和弹性,导致在叶片制造期间较少的褶皱形成。一种制造嵌入元件(76)的方法、使用嵌入元件(76)制造风轮机转子叶片(10)的方法,以及通过所述方法可获得的风轮机叶片(10)。

Description

用于风轮机叶片的嵌入元件
发明领域
本发明涉及用于风轮机叶片的嵌入元件,并且涉及制造所述嵌入元件的方法。此外,本发明涉及使用嵌入元件来制造风轮机转子叶片的方法,并且涉及通过所述方法可获得的风轮机转子叶片。
发明背景
由于其清洁且环境友好的能量产出,风能正变得日益受欢迎。通过使用为了使效率最大化而产生的复杂叶片设计,现代风轮机的转子叶片获得了风能量。涡轮叶片现今可能在长度上超过80米并且在宽度上超过4米。叶片通常是由纤维增强的聚合物材料制成,并且包括压力侧壳半部和吸入侧壳半部。典型叶片的横截面轮廓包括用于产生空气流的翼型(airfoil),以导致在两侧之间的压差。所得到的升力生成转矩用于产生电力。
风轮机叶片的壳半部通常是使用模具来进行制造的。首先,叶片凝胶涂层或底漆被施加到模具上。随后,纤维增强物和/或织物被放置到模具中,接着灌注树脂。真空通常是用于将树脂材料(例如采用环氧树脂、聚酯或乙烯基酯的形式)吸入到模具中。备选地,可使用预浸料坯技术,其中用树脂预浸渍的纤维或织物形成了可被引入到模具中的均质材料。若干其它模制技术已被获知用于制造风轮机叶片,包括压缩模制和树脂传递模制。壳半部分基本上沿着叶片的弦平面通过被胶合或螺栓连接而组装在一起。每个壳半部的根部区域通常具有圆形横截面。
在风轮机叶片与风轮机的毂之间的连接必须能够传递较重的动态力。转子叶根的圆形端面通常借助于螺栓或螺纹杆被紧固到涡轮毂上的圆形金属凸缘上。叶片的典型根部区域包括形成外层和外层的纤维层,紧固部件以衬套形式被放置在外层与内层之间。单独形成的刚性插入物可放置在每一对相邻的衬套之间,由此衬套被刚性插入物相互分隔开。已知的插入物是由嵌入在适合的硬挺树脂(stiffening resin)中的玻璃纤维制成。
通常,通过将螺栓拧入到被放置在根部中的衬套中或者借助于被拧到柱螺栓螺钉(其被拧入到衬套中)上的螺母将叶片安装到毂上,提供了从叶片到毂的连接和负载传递。假如必须增加螺栓的数量以及因此衬套的数量来应对给定的负载,那么衬套之间的纤维复合材料的剩余区域是被减小的。这可导致根部连接不足以被支承来经受负载,由此在叶根与毂之间的连接可能失效,因为衬套没有被充分地保持在复合材料中且因此被从根部区域的复合材料拉出。在将要使用长且因此重的叶片时,这特别成问题。
为此,WO 2012/140039提供了一种解决方案,其中衬套被层压到用金属纤维如钢纤维进行增强的复合结构中。衬套由刚性插入物分隔开,刚性插入物包括楔形部分和相对端,该相对端基本上对应于在相邻衬套的侧面之间的区域。刚性插入物是由金属纤维和第二类型纤维构成的层制成,这些层被嵌入在适合的树脂中,如聚酯、环氧树脂或乙烯基酯。
此类刚性插入物趋于沿着它们的锥形的楔形部分在壳纤维材料中产生褶皱。这是不理想的,因为此类褶皱趋于形成结构上弱区,有时导致需要修理或甚至故障。
因此,本发明的一个目的在于提供克服上述缺陷的嵌入元件。
具体而言,本发明的一个目的在于提供制造风轮机叶片的方法,其避免或减少了以上所述的非期望的褶皱形成。
发明概要
本发明人已经发现通过提供用于嵌入在风轮机转子叶片的壳结构中的嵌入元件,以令人惊讶的有效解决方案实现了这些目的,嵌入元件是伸长(elongated)的并且具有第一端部和第二端部,其中嵌入元件包括楔形部分,其在朝向第二端部的方向上成锥形,嵌入元件包括纤维材料和粘结剂,其中纤维材料借助于粘结剂被至少部分地连结在一起,并且其中粘结剂是以相对于纤维材料的重量的0.1-15wt%的量存在。
本发明人已经发现已知的刚性插入物趋于沿着它们的锥形的楔形部分在壳纤维材料中产生褶皱。这具体地是朝向楔形部分的尖端看到的。据信此类褶皱形成是归因于在树脂灌注期间刚性插入物响应于真空施加的稍微移动,因为在插入物下方的玻璃纤维层被稍微压实。在灌注期间和之后,玻璃纤维材料将再移回,但是发现现有技术的插入物太硬而不能遵从此重新布置。因此,在刚性插入物的楔形部分的尖端处观察到了非期望的褶皱形成。
此类嵌入元件通常是与紧固部件如衬套一起嵌入在外壳部分和内壳部分之间的叶片壳结构的根部区域中。通常,一个嵌入元件被置于每对相邻的衬套之间,使得相邻的嵌入元件和衬套遵从根部区域横截面的周边。因此,每个嵌入元件的侧面接合相邻的衬套的侧面。随后,树脂材料被灌注在外壳部分与内壳部分之间中,用于将嵌入元件和衬套固定到壳结构内。在此过程中,发现本发明的嵌入元件是足够柔性的,并且能够在叶片的制造期间遵从上述移动。嵌入元件的这些性质致使不需要的褶皱形成的显著减少或者甚至完全没有。
发现与用于风轮机叶片的已知插入物相比,相对于纤维材料的重量的0.1-15wt%的相对较低的粘结剂量提供了令人惊讶的改善的柔性。还发现该粘结剂量向嵌入元件和它们对应的预形件给予了用以在叶片制造过程期间处理的足够的稳定性。
在优选实施方式中,粘结剂是热塑性粘结剂。通常,纤维材料借助于粘结剂通过热结合被至少部分地连结在一起。在优选实施方式中,粘结剂是粘结粉末,如热塑性粘结粉末。
嵌入元件可具有包括侧面的第一部分,这些侧面与相邻的紧固部件如衬套的侧面基本上互补,以便基本上抵靠后者。换言之,当紧固部件具有圆柱形形状时,第一元件部分的外侧表面具有与紧固部件的侧面的圆柱形形状互补的凹形。当伸长的紧固部件的侧表面是平面时,第一元件部分的侧表面也是平面。
嵌入元件部分的楔形部分提供了在叶片的过渡区域和翼型区域中的在紧固部件的区域中的相对高的壁厚度与通常较低的壁厚度之间的逐渐过渡。
在优选实施方式中,粘结剂是以相对于纤维材料的重量的0.5-10wt%的量存在,优选为0.5-5wt%,更优选为0.5-3.5wt%。粘结剂还可包括两种或更多种不同物质,只要全部粘结剂是以相对于纤维材料的重量的0.1-15wt%的量存在。
根据另一个实施方式,粘结剂的熔点是在40℃与220℃之间,优选为在40℃与180℃之间,如在40℃与170℃之间或40℃与160℃之间。
根据另一个实施方式,嵌入元件具有0.01-110GPa的弹性模量(杨氏模量),优选为0.01-70GPa,如在0.01-45GPa之间或在0.01-10GPa之间。具有此弹性的嵌入元件被发现特别适合于根据本发明的叶片制造加工。
根据优选实施方式,粘结剂包括聚酯,优选为双酚聚酯。此粘结剂的一个实施例是在名称NEOXIL 940下销售的聚酯。实施例包括NEOXIL 940 PMX、NEOXIL 940 KS 1 和NEOXIL 940 HF 2B,所有都是由DSM Composite Resins AG制造的。优选地,粘结剂是聚酯,优选为双酚聚酯。在其它实施方式中,粘结剂是热熔粘合剂或者基于预浸料坯树脂(prepreg resin)。
根据另一个实施方式,嵌入元件基本上由纤维材料和粘结剂构成。这意味着嵌入元件包含相对于嵌入元件的总重量不超过15wt%,优选为不超过5wt%的除纤维材料和粘结剂之外的材料。根据另一个实施方式,嵌入元件由纤维材料和粘结剂构成。
根据另一个实施方式,纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维或组合。
在另一个实施方式中,纤维材料基本上由玻璃纤维构成。这意味着纤维材料相对于纤维材料的总重量包含不超过15wt%,优选为不超过5wt%的除玻璃纤维外的材料。根据另一个实施方式,纤维材料由玻璃纤维构成。
根据优选实施方式,嵌入元件在其两个端部之间设置有第一纵向侧面,其在垂直于嵌入元件的纵轴线的横截面视图中凹入地延伸。在特别优选实施方式中,嵌入元件在其两个端部之间设置有第二纵向侧面,其背对(face opposite)第一侧面,并且在垂直于嵌入元件的纵轴线的横截面视图中凹入地延伸。因此,嵌入元件可包括在任一侧上的两个沿着纵向延伸的侧面,两侧都具有凹形的横截面用于改善与相邻的圆柱形衬套的接触。
在一方面,本发明涉及使用前述的嵌入元件用来制造风轮机叶片。
在另一方面,本发明涉及制造根据本发明的嵌入元件的方法,该方法包括以下步骤:使纤维材料与加热的粘结剂接触,并且随后形成嵌入元件。
在一个实施方式中,该方法包括拉挤成型。此拉挤成型将通常涉及将一个或多个纤维粗纱(优选为玻璃纤维粗纱)拉入到加热站中,并且使纤维材料与加热的粘结剂(优选为粉末粘结剂)接触。所得到的材料通常穿过适当成形的喷嘴以形成拉挤线,所述线具有由喷嘴形成的期望的横截面。刀具可切割拉挤线,由此优选地获得了预形件。
优选地,拉挤成型涉及借助于抓持工具来拉动包括纤维材料和粘结剂的拉挤线,所述抓持工具包括一个或多个用于至少部分地穿透拉挤线的针和/或销。此拉挤工具特别适合于拉动本发明的相对软的和/或弹性的拉挤线,因为所述一个或多个针可至少部分地穿透所述拉挤线。
因此,在优选实施方式中,该方法还包括以下步骤:
- 由纤维材料和加热的粘结剂形成伸长的预形件,
- 沿着相对于预形件的纵轴线倾斜的平面切割预形件,以提供两个对称的嵌入元件,每个嵌入元件包括楔形部分。
备选地,嵌入元件或预形件可由模制加工产生。
在又一方面,本发明涉及制造风轮机转子叶片的方法,转子叶片包含由纤维增强的复合材料构成的壳结构,所述复合材料包括被嵌入在聚合物基质中的纤维,所述方法包括以下步骤:
- 提供包括用于附接到转子毂上的根部区域的叶片壳结构,壳结构具有外壳部分和内壳部分,
- 提供多个根据本发明的嵌入元件和多个紧固部件,其中紧固部件被布置成用于将叶片固定到风轮机毂上,
- 备选地,将嵌入元件和紧固部件嵌入在外壳部分与内壳部分之间的根部区域中,使得嵌入元件被置于每对相邻的紧固部件之间,并且使得相邻的嵌入元件和紧固部件遵从根部区域横截面的周边,其中每个嵌入元件的侧面接合相邻的紧固部件的侧面,由此允许从外侧接近紧固部件,
- 随后将树脂灌注在外壳部分与内壳部分之间,用于将嵌入元件和紧固部件固定在壳结构内。
优选地,紧固部件是衬套。衬套通常具有圆形横截面。通常,衬套是圆柱形的。通常,每个衬套包括内螺纹。
紧固部件如衬套和嵌入元件的嵌入通常包括将紧固部件和/或嵌入元件固定到模具部分的根部凸缘的步骤。凸缘通常是具有孔口的金属板,孔口与设置在涡轮毂上的凸缘相对应。玻璃纤维垫可被置于元件之间以产生小间距,这些小间距被随后用树脂灌注。
用于随后灌注壳结构的树脂可以是热固性树脂,如环氧树脂、乙烯基酯或聚酯,或者热塑性树脂,如尼龙、PVC、ABS、聚丙烯或聚乙烯。然而,树脂可包括可原位聚合的热塑性材料。可原位聚合的热塑性材料可有利地选自于由以下预聚物构成的组:聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺-6(预聚物是己内酰胺)、聚酰胺-6和聚酰胺-12的聚酰胺-12(预聚物是月桂内酰胺)合金;聚氨酯(TPU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、环状聚(对苯二甲酸1,4-丁二醇酯)(CBT)和/或其组合。
在一个实施方式中,每个嵌入元件的凹形侧面接合相邻的紧固部件(优选为衬套)的凸形侧面。甚至更优选地,在每个嵌入元件的任一侧上的两个相对的凹形侧面各自接合相邻的紧固部件(如衬套)的对应的凸形侧面。
在另一个实施方式中,树脂灌注步骤包括真空协助的树脂传递模制。发现特别是在树脂到壳结构的真空协助传递中,本发明与已知方法相比带来了显著的改善。在壳结构中的不需要的褶皱形成的问题尤其在真空协助模制中被看到,所述问题通过本发明的嵌入元件被改进了。
根据优选实施方式,灌注树脂使嵌入元件的粘结剂(优选为热塑性粘结剂)溶解。
在另一方面,本发明涉及通过上述制造方法可获得的风轮机转子叶片。此转子叶片被发现由于在制造期间缺少显著的褶皱形成而呈现出改善的结构稳定性。
将理解的是,任何上述特征都可在如所述的本发明的叶片的任何实施方式中进行组合。
术语可聚合的热塑性材料意指材料一旦位于制造地点则可聚合。
如在此使用的,术语"wt%"意指重量百分比。术语"相对于纤维材料的重量"意指通过将制剂如粘结剂的重量除以纤维材料的重量计算出的百分比。作为举例,相对于纤维材料的重量的1wt%的值对应于每千克纤维材料的10g粘结剂。
有技能的阅读者将会理解,也称为杨氏模量的弹性模量限定了材料中的应力(每单位面积的力)与应变(比例变形)之间的关系。因此,弹性模量是材料的刚度的量度。如本领域中所公知的,弹性模量可通过悬臂梁测试被确定。
发明详细说明
以下参照在附图中所示的实施方式来详细阐释本发明,在附图中:
图1示出了风轮机,
图2示出了风轮机叶片的示意图,
图3示出了穿过图4中的截面I-I的翼型轮廓的示意图,
图4示出了从上方和从侧部看到的风轮机叶片的示意图,
图5示出了根据本发明的风轮机叶片的根部区域的一部分的透视纵截面后视图,
图6示出了布置在嵌入元件旁边的圆柱形衬套的透视图,
图7示出了根据本发明的风轮机叶片的一个实施方式的横截面视图,
图8是用于制造根据本发明的嵌入元件的拉挤成型系统的示意图,以及
图9是用于制造根据本发明的嵌入元件的预形件的透视图。
详细说明
图1阐示了根据所谓"丹麦构想"的常规的现代逆风风轮机,其具有塔架4、机舱6和带有基本上水平的转子轴的转子。转子包括毂8和三个叶片10,叶片10从毂8径向地延伸,每个具有最接近毂的叶根16和最远离毂8的叶尖14。转子具有表示为R的半径。
图2示出了根据本发明的风轮机叶片10的第一实施方式的示意图。风轮机叶片10具有常规的风轮机叶片的形状,并且包括最靠近毂的根部区域30、最远离毂的成型或翼型区域34、以及在根部区域30与翼型区域34之间的过渡区域32。叶片10包括前缘18和后缘20,前缘18在叶片被安装到毂上时面对叶片10的旋转方向,后缘20面对前缘18的相对的方向。
翼型区域34(也被称为成型区域)具有相对于生成升力的理想的或者几乎理想的叶片形状,而根部区域30由于结构考虑而具有基本上圆形或椭圆形的截面,其例如使得更容易且安全地将叶片10安装到毂上。根部区域30的直径(或弦)可以沿着整个根部区域30是恒定的。过渡区域32具有过渡轮廓,其从根部区域30的圆形或椭圆形的形状逐渐地变为翼型区域34的翼型轮廓。过渡区域32的弦长通常随着离毂距离r的增大而增大。翼型区域34具有翼型轮廓,其带有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着离毂距离r的增大而减小。
叶片10的肩部40被限定为叶片10具有其最大弦长的位置。肩部40通常是设置在过渡区域32与翼型区域34之间的边界处。
应当注意的是,叶片的不同区段的弦一般不位于共同平面中,因为叶片可被扭曲和/或弯曲(即,预弯曲),因此向弦平面提供了对应的扭曲和/或弯曲的路径,这是最常见的情况,以便补偿叶片的局部速度,叶片的局部速度取决于从毂的半径。
图3和4描绘了参数,这些参数用于阐释根据本发明的风轮机叶片的几何形状。
图3示出了以各种参数描绘出的风轮机的典型叶片的翼型轮廓50的示意图,这些参数通常用于限定翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧52和吸入侧54,其在使用期间——即转子的旋转期间——一般分别面朝迎风(或逆风)侧和背风(或顺风)侧。翼型50具有弦60,其中弦长c在叶片的前缘56与后缘58之间延伸。翼型50具有厚度t,其被限定为在压力侧52与吸入侧54之间的距离。翼型的厚度t沿着弦60变化。从对称轮廓的偏离是由弧线62给出的,弧线62是穿过翼型轮廓50的中线。该中线可通过从前缘56到后缘58绘制内切圆来找出。该中线沿着这些内切圆的这些中心,并且离弦60的偏离或距离被称为弧f。非对称也可通过使用被称为上弧(或吸入侧弧)或下弧(或压力侧弧)的参数来限定,其被分别限定为离弦60以及吸入侧54和压力侧52的距离。
翼型轮廓通常以下列参数为特征:弦长c、最大弧f、最大弧f的位置d f 、最大翼型厚度t(其为沿着中间弧线62的内切圆的最大直径)、最大厚度t的位置d t ,以及鼻部半径(未示出)。这些参数通常被限定为与弦长c的比率。因此,局部相对叶片厚度t/c是被给定为局部最大厚度t与局部弦长c之间的比率。此外,最大压力侧弧的位置d p 可用作设计参数,并且当然也是最大吸入侧弧的位置。
图4示出了叶片的其它几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图3中所示,根端位于位置r=0处,并且尖端位于r=L处。叶片的肩部40位于位置r=L w 处,并且具有肩部宽度W,其等于肩部40处的弦长。根的直径被限定为D。过渡区域中的叶片的后缘的曲率可由两个参数进行限定,即最小外曲率半径r o 和最小内曲率半径r i ,其被分别限定为从外侧(或后缘后方)看的后缘的最小曲率半径,以及从内侧(或后缘前方)看的最小曲率半径。此外,叶片设置有预弯曲,其被限定为Δy,其对应于从叶片的桨距轴线22的平面外偏转。
如图5中所见,包括根部区域的叶片是形成为壳结构。壳结构通常是环形,并且包括由纤维增强的聚合物基质形成的外部64,其通常由玻璃纤维和/或碳纤维和树脂(如环氧树脂、聚酯或乙烯基酯)形成。壳结构还包括由与外部相同的材料制成的相对地布置的内部66。伸长衬套68被放置在部分64、66之间。
如图7中所见,衬套68具有圆形横截面,并且包括带有内螺纹的中心开孔70来作为紧固手段。现在参考图6,衬套68包括第一端71、相对地布置的第二端72、以及在端71、72之间具有圆形横截面的侧面74。衬套68的第一端71被放置在根部区的根部端面处。衬套68被布置成相互间隔开,以便基本上遵从根部区域的周线,并且允许从外侧接近衬套,即用于将叶片安装到毂上的螺纹。
如图5中所见,如叶片的纵向方向所见,衬套68可进一步连接到被布置在每个衬套68后方的楔形延伸部78上。延伸部78的第一端80被布置成与衬套68的第二端相抵靠,并且延伸部78的第二端82是锥形的。楔形延伸部78可由轻木或硬聚合物泡沫或另一类似材料制成。中间嵌入元件76被布置在相邻的衬套68之间。
在图6中示出了嵌入元件76的更详细视图。嵌入元件76包括第一部分84和第二部分85、以及第一端部77和第二端部79。第一部分84基本上对应于相邻衬套78的侧表面74之间的区域。第一部分84设置有被形成为与相邻衬套的表面74互补的相对的纵向侧面86、87。如图7中所见,第一侧面86和第二侧面87在垂直于嵌入元件的纵轴线的横截面视图中凹入地延伸。在沿着周向方向看时,嵌入元件76基本上延伸到相邻衬套的旁边。
此外,嵌入元件76的第一部分84可从衬套68的第一端71延伸,并且超过其第二端72。嵌入元件76的第二部分85是第一元件部分84的楔形锥形延伸部,其在朝向第二端部79的方向上成锥形。第一部分84可具有基本上对应于衬套68的范围(extent)。
图8示意性地阐示了包括拉挤成型过程的用于制造本发明的嵌入元件的方法。纤维材料90的许多带(band)或粗纱被从架89拉入到接收和加热站(station)91中。将粘结剂从储存器92供应给接收和加热站91,以提供与纤维材料90的接触,其中粘结剂是以相对于纤维材料的重量0.5-10wt%的量存在。所得到的材料穿过喷嘴93,拉挤线94从喷嘴93延伸,所述线具有对应于在图9中所示的预形件97的横截面。备选地,粘结剂可在该过程之前由玻璃供应者加入到玻璃材料。
拉挤线94是借助于拉动站95从喷嘴抽出。在拉动站95的另一侧上,刀具96切割拉挤线94,由此获得预形件97。如图9中所示,所得到的预形件97然后沿着如虚线所标示出的相对于预形件的纵轴线倾斜的平面进行切割,以提供两个对称的嵌入元件76、76',每个包括楔形部分。
本发明是不受限于本文中所描述的实施方式的,并且可进行改变或变化,而不脱离于本发明的范围。
附图标记列表
2 风轮机
4 塔架
6 机舱
8 毂
10 叶片
14 叶尖
16 叶根
18 前缘
20 后缘
22 桨距轴线
30 根部区域
32 过渡区域
34 翼型区域
40 肩部/最大弦的位置
50 翼型轮廓
52 压力侧
54 吸入侧
56 前缘
58 后缘
60 弦
62 弧线/中线
64 壳的外部
66 壳的内部
68 衬套
70 中心开孔
71 衬套的第一端
72 衬套的第二端
74 衬套的侧面
76 嵌入元件
77 嵌入元件的第一端部
78 衬套的楔形延伸部
79 嵌入元件的第二端部
80 衬套的延伸部的第一端
82 衬套的延伸部的第二端
84 嵌入元件的第一部分
85 嵌入元件的第二部分
86 嵌入元件的纵向侧面
87 嵌入元件的纵向侧面
88 拉挤成型系统
89 架
90 纤维材料的带
91 接收和加热站
92 制剂储存器
93 喷嘴
94 拉挤线
95 拉动站
96 刀具
97 预形件
c 弦长
d t 最大厚度的位置
d f 最大弧的位置
d p 最大压力侧弧的位置
f
L 叶片长度
r 局部半径,离叶根的径向距离
t 厚度
Δy 预弯曲

Claims (20)

1.一种用于嵌入在风轮机转子叶片(10)的壳结构中的嵌入元件(76),所述嵌入元件(76)是伸长的并且具有第一端部(77)和第二端部(79),其中,所述嵌入元件(76)包括楔形部分(85),其在朝向所述第二端部(79)的方向上成锥形,所述嵌入元件(76)包括纤维材料和粘结剂,其中所述纤维材料借助于所述粘结剂被至少部分地连结在一起,并且其中所述粘结剂是以相对于所述纤维材料的重量的0.1-15wt%的量存在。
2.根据权利要求1所述的嵌入元件(76),其中,所述粘结剂是热塑性粘结剂。
3.根据权利要求1或2所述的嵌入元件(76),其中,所述粘结剂是以相对于所述纤维材料的重量的0.5-5wt%的量存在。
4.根据权利要求3所述的嵌入元件(76),其中,所述粘结剂是以相对于所述纤维材料的重量的0.5-2.5wt%的量存在。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的嵌入元件(76),其中,所述粘结剂的熔点是在40℃与220℃之间。
6.根据权利要求5所述的嵌入元件(76),其中,所述粘结剂的熔点是在40℃与160℃之间。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的嵌入元件(76),其中,所述嵌入元件(76)具有在0.01与110GPa之间的为杨氏模量的弹性模量。
8.根据权利要求中7所述的嵌入元件(76),其中,所述嵌入元件(76)具有在0.01与45GPa之间的为杨氏模量的弹性模量。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的嵌入元件(76),其中,所述粘结剂包括聚酯。
10.根据权利要求9所述的嵌入元件(76),其中,所述粘结剂包括双酚聚酯。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的嵌入元件(76),其中,所述嵌入元件(76)基本上由所述纤维材料和所述粘结剂构成。
12.根据权利要求1-2中任一项所述的嵌入元件(76),其中,所述纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维或组合。
13.根据权利要求1-2中任一项所述的嵌入元件(76),其中,所述嵌入元件(76)在其两个端部之间设置有第一纵向侧面(86) 并且设置有第二纵向侧面(87),所述第一纵向侧面(86)在垂直于所述嵌入元件(76)的纵轴线的横截面视图中凹入地延伸,所述第二纵向侧面(87)背对所述第一纵向侧面(86),并且在垂直于所述嵌入元件(76)的纵轴线的横截面视图中凹入地延伸。
14.一种制造根据权利要求1-13中任一项所述嵌入元件(76)的方法,其包括以下步骤:使纤维材料与加热的粘结剂接触,以及随后形成所述嵌入元件(76)。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述方法包括拉挤成型。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述拉挤成型涉及借助于抓持工具(95)拉动包括所述纤维材料和所述粘结剂的拉挤线(94),所述抓持工具包括一个或多个针和/或销,用于至少部分地穿透所述拉挤线(94)。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括以下步骤:
- 由所述纤维材料和所述加热粘结剂形成伸长的预形件(97),
- 沿着平面切割所述预形件(97),所述平面相对于所述预形件的纵轴线倾斜,以提供两个对称的嵌入元件(76,76'),每个嵌入元件包括楔形部分。
18.一种制造风轮机转子叶片(10)的方法,所述风轮机转子叶片(10)包含由纤维增强的复合材料构成的壳结构,所述复合材料包括被嵌入在聚合物基质中的纤维,所述方法包括以下步骤:
- 提供包括用于附接到转子毂上的根部区域的叶片壳结构,所述壳结构具有外壳部分(64)和内壳部分(66),
- 提供多个根据权利要求1-13中任一项所述的嵌入元件(76)和多个紧固部件(68),其中所述紧固部件被布置成用于将叶片固定到风轮机毂上,或者将所述嵌入元件(76)和所述紧固部件嵌入在所述外壳部分(64)与所述内壳部分(66)之间的根部区域中,使得嵌入元件(76)被置于每对相邻的紧固部件(68)之间,并且使得所述相邻的嵌入元件(76)和所述紧固部件(68)遵从所述根部区域横截面的周边,其中每个嵌入元件(76)的侧面接合相邻的紧固部件(68)的侧面(74),由此允许从外侧接近所述紧固部件,
- 随后将树脂灌注在所述外壳部分与所述内壳部分之间,用于将所述嵌入元件(76)和所述紧固部件(68)固定在所述壳结构内。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,每个嵌入元件(76)的凹形侧面接合相邻的紧固部件的凸形侧面。
20.根据权利要求18-19中任一项所述的方法,其中,所述树脂使所述嵌入元件(76)的粘结剂溶解。
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