CN109311252A - 制造风力涡轮机叶片的方法 - Google Patents

Abstract

在制造风力涡轮机叶片半壳体的方法中，提供纤维增强树脂的预成型并固化的空气动力学叶片壳体构件42。将包括碳纤维的主要单轴纤维材料66铺叠在预成型壳体构件42的纵向内部区域50上，并且然后通过真空辅助树脂转移模制（VARTM）注入树脂，其中纵向树脂进入通道80、82布置在第一侧边46上，并且真空通道86、88布置在铺叠的纤维材料的第二侧边48上，并且树脂沿从第一到第二侧边46、48的横向方向注入。

Description

制造风力涡轮机叶片的方法

技术领域

本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片部分的方法、一种制造风力涡轮机叶片的方法以及一种具有通过所述方法制造的至少一个风力涡轮机叶片的风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机叶片通常根据两种结构设计中的一种来制造，即，薄的空气动力学壳体粘合到翼梁上的设计，或梁帽（也称为主层压结构）集成在空气动力学壳体中的设计。

在第一种设计中，翼梁构成叶片的承载结构。翼梁以及空气动力学壳体或壳体部件是分开制造的。空气动力学壳体通常被制造为两个壳体部件，一般被制造为压力侧壳体部件和吸力侧壳体部件。两个壳体部件粘合或以其他方式连接到翼梁，并进一步沿壳体部件的前缘和后缘彼此粘合。这种设计具有的优点是关键的承载结构可以分开制造，并因此更容易控制。另外，这种设计允许生产梁的各种不同制造方法，如模制和纤维缠绕。

在第二种设计中，梁帽或主层压结构集成在壳体中，并与空气动力学壳体一起模制。与叶片的其余部分相比，主层压结构一般包括较多数量的纤维层，并且至少关于纤维层的数量方面可以形成局部加厚的风力涡轮机壳体。因此，主层压结构可以形成叶片中的纤维插入件。在这种设计中，主层压结构构成承载结构。叶片壳体一般设计有集成在压力侧壳体部件中的第一主层压结构和集成在吸力侧壳体部件中的第二主层压结构。第一主层压结构和第二主层压结构一般通过一个或多个抗剪腹板连接，所述抗剪腹板例如可以是C形或I形。对于非常长的叶片，叶片壳体进一步沿至少部分的纵向范围包括压力侧壳体中的附加第一主层压结构和吸力侧壳体中的附加第二主层压结构。这些附加主层压结构也可以通过一个或多个抗剪腹板连接。这种设计具有的优点是更容易通过叶片壳体部件的模制控制叶片的空气动力学形状。

真空注入或VARTM（真空辅助树脂转移模制）是一种方法，其一般用于制造复合结构，如，包括纤维增强基体材料的风力涡轮机叶片。

在填充模具的过程中，真空（在这方面真空被理解为在大气压下或负压）通过型腔中的真空出口产生，由此液体聚合物通过进入通道被抽入到型腔中，以填充所述型腔。从进入通道，当流动前沿朝着真空通道移动时，聚合物由于负压在型腔中的所有方向上分散。因此，优化进入通道和真空通道的位置以获得型腔的完全填充是很重要的。然而，确保聚合物在整个型腔中的完全分布通常是困难的，因此，这通常导致所谓的干斑点(dry spot)，即，纤维材料未被树脂充分浸渍的区域。因此，干斑点是纤维材料未被浸渍的区域，并且可以存在气穴，这是通过控制真空压力和入口侧可能的超压难以或不可能去除的。在采用刚性模具部件和真空袋形式的弹性模具部件的真空注入技术中，干斑点可以在通过在相应位置穿刺袋和通过例如借助于注射器针抽出空气来填充模具的过程之后进行修复。液体聚合物可以可选地注射在相应的位置中，并且这也可以例如借助于注射器针来完成。这是耗时和令人厌烦的过程。在大型模具部件的情况下，工作人员必须站在真空袋上。这是不希望的，特别是当聚合物没有硬化时，因为它可以导致插入的纤维材料中的变形，从而导致结构的局部弱化，这可以引起例如屈曲效应。

在大多数情况下，所应用的聚合物或树脂是聚酯、乙烯基酯或环氧树脂，并且纤维增强物通常基于玻璃纤维和/或碳纤维或包括碳纤维和玻璃纤维的混合物。

通常，复合结构包括由纤维增强材料，如，一个或多个纤维增强聚合物层覆盖的芯材料。芯材料可以用作这样的层之间的间隔物，以形成夹层结构，并且一般由刚性、轻质材料制成，以降低复合结构的重量。为了确保液态树脂在浸渍过程中的有效分布，例如，通过在芯材料的表面中设置通道或沟槽，芯材料可以设置有树脂分布网络。

树脂转移模制（RTM）是一种类似于VARTM的制造方法。在RTM中，由于型腔中产生的真空，液态树脂不会被抽入型腔中。相反，液态树脂通过入口侧的超压被迫进入型腔中。

随着时间的流逝，用于风力涡轮机的叶片不断变长，现在可以超过80米长。与制造这种叶片有关的浸渍时间已经增加，因为必须要用聚合物浸渍更多的纤维材料。另外，注入过程变得更加复杂，因为诸如叶片的大壳体构件的浸渍需要控制流动前沿以避免干斑点，所述控制可以例如包括进入通道和真空通道的时间相关控制。这增加了抽入或注入聚合物所需的时间。结果，聚合物必须较长时间的保持液态，通常也导致固化时间的增加。

US 2012/0009070公开了一种通过使用预固化纤维增强板材制备风力涡轮机叶片壳体构件的方法。在一个实施例中，描述了一种阶梯式注入过程，其中依次注入单个的层。

WO 2015/114098 A1公开了一种制造风力涡轮机叶片部分的方法，所述方法包括以下步骤：

-将主要纤维材料铺设在模具中，向所述材料注入主要树脂，并将所述主要树脂固化在所述主要纤维材料中，以形成固化叶片元件，

-将次要纤维材料铺设在一部分固化叶片元件的顶部上，向所述材料注入次要树脂，并将所述次要树脂固化在所述次要纤维材料中，以在所述固化叶片元件上形成是主层压结构或梁帽的一体的增强部分。

碳纤维材料和混合纤维材料越来越多地用于风力涡轮机叶片的制造中，以获得期望的叶片刚度、强度和重量。当在主层压结构中使用碳纤维或包括碳纤维的混合纤维材料时，为了获得主层压结构以及由此获得的风力涡轮机叶片的预见结构强度，碳纤维的绝对对齐是极其重要的。当向层压结构(例如，主层压结构)注入树脂时，树脂进入通道、流动障碍物以及还常用的阀门布置在层压结构的铺设纤维材料的顶部上。当型腔被抽空时，上述元件在它们正下方的叠层中产生凹痕。凹痕导致纤维的错位，从而对形成的层压结构的静态强度和疲劳性能产生显著的负面影响。

WO 2015/114098 A1公开了一种在两个步骤中制造风力涡轮机叶片的一部分的方法。

EP 2 620 265 A1公开了一种利用上部树脂扩散介质和下部树脂扩散介质生产纤维增强塑料的方法。

本发明的一个目的是提供一种制造风力涡轮机叶片和风力涡轮机叶片的一部分的新方法，所述方法克服或改进了现有技术方法在由于碳纤维在叶片的层压结构中错位导致的叶片强度和疲劳性能降低方面的缺点，或者所述方法提供了对现有技术方法的有用替代。

发明内容

根据本发明的方面，提供一种制造风力涡轮机叶片的一部分，特别是叶片壳体半部件的方法，所述风力涡轮机叶片部分包括空气动力学叶片壳体构件和在壳体构件的预定纵向区域中纵向延伸的一体的梁帽或主层压结构，所述区域具有长度和由第一侧边和第二侧边限定的宽度，

所述方法包括以下步骤：

a.提供由主要纤维材料增强的主要树脂的预成型的至少基本上固化的空气动力学壳体构件，并且所述壳体构件具有外表面和内表面，

b.将下部树脂流动介质布置在壳体构件的纵向部分中的所述壳体构件的内表面上，所述壳体构件的纵向部分至少与预定纵向区域相对应，并且所述下部树脂流动介质延伸超过预定区域的第一侧边和第二侧边，

c.将用于梁帽或主层压结构的包括碳纤维的次要纤维材料层铺叠在树脂流动介质的纵向部分中的所述树脂流动介质上，所述树脂流动介质的纵向部分与预定区域相对应，

d.将上部树脂流动介质布置在铺叠的次要纤维材料上，以便所述上部树脂流动介质横向延伸超过预定区域的第一侧边，并且在第一侧边处在纵向重叠区域中与下部流动介质重叠，

e.将第一纵向树脂进入通道布置在第一侧边的横向向外的上部和/或下部树脂流动介质上，并且优选地在预定区域的第一侧边处在纵向重叠区域中的上部流动介质上，

f.将第一纵向真空通道布置在第二侧边的横向向外的预成型壳体构件的内表面上/或上方，并且优选地在预定区域的第二侧边的向外的下部流动介质上，

g.将真空袋密封地布置在至少次要纤维叠层、真空通道、树脂进入通道以及下部和上部树脂流动介质上面，以限定型腔，

h.通过真空管道将负压应用到型腔，

j.通过树脂进入通道将次要树脂供应到型腔中的纤维增强材料，

k.允许树脂固化，以在叶片壳体构件上形成一体的纤维增强梁帽或主层压结构。

由于没有诸如树脂进入通道、真空通道、限制或阻挡装置、阀门等元件布置在包括碳纤维的铺叠的次要纤维材料上，所以至少基本上消除了碳纤维错位的风险，并且承载主层压结构或梁帽具有期望的和预见的性能。

由于上部流动介质的渗透性，在上部与下部树脂流动介质之间的重叠区中的纵向树脂进入通道将树脂供应到上部和下部流动介质两者。注入发生为在从纵向树脂进入通道布置在其上的第一侧边朝向真空通道布置在其上的第二侧边的方向上的横向注入。通过在上部和下部树脂流动介质中的树脂流动前沿来促进次要纤维材料的注入。选择上部和下部树脂流动介质的渗透性，使得有可能控制真空和树脂向型腔的供应，使得在上部和下部树脂流动介质和铺叠的次要纤维材料中的横向移动的流动前沿提供完全润湿和浸渍有来自上部和下部树脂流动介质两者的树脂且没有干斑点的纤维材料，并且优选地和有利地使得纤维材料仅从下面被浸渍，即，从邻近第二侧边的下部树脂流动介质的流动前沿被浸渍。通过在注入的最后部分期间从下面浸渍次要纤维材料，有可能通过透明真空袋观察流动前沿并控制注入以避免形成干斑点。

上部树脂流动介质可以是聚合物材料网格或具有开放网格的纤维垫，纤维垫是玻璃纤维、碳纤维或包括碳和玻璃纤维的混合物垫。目前，优选使用一个或多个用于上部树脂流动介质的聚合物网格。

相应地，下部树脂流动介质可以是聚合物材料的网或具有开放网格的纤维垫，纤维垫是玻璃纤维、碳纤维或包括碳和玻璃纤维的混合物垫。然而，对于下部树脂流动介质，优选纤维垫或织物流动介质，因为下部垫作为其一体的部分嵌入在叶片壳体构件中。

清楚的是，树脂流动介质是一种增强树脂在平面内流动的织物。因此，介质也常被称为流动增强层或材料。树脂通过树脂流动介质而不是纤维材料层快速地传播。

次要纤维材料是主要单向的纤维材料。

根据一个实施例，次要纤维材料包括碳纤维和任何其他纤维的混合物，特别是碳纤维和玻璃纤维的混合物。

主要纤维材料可以是任何纤维材料或纤维材料的组合。然而，目前，优选的是主要玻璃纤维的纤维材料或碳和玻璃纤维的混合材料。

主要树脂和次要树脂可以是任何树脂，如，聚酯、乙烯基酯、环氧树脂或混合树脂。

所述方法可以包括在铺叠下部树脂流动介质和次要纤维材料之前，处理预成型壳体构件的内表面的步骤。处理表面的步骤起到增加主层压结构与壳体构件之间的粘合的作用。处理步骤可以包括研磨和/或应用底层涂料(primer)改进粘合。

根据另一实施例，第二纵向树脂进入通道布置在第一侧边处的纵向重叠区域中。

使用第二纵向树脂进入通道增加了对上部流动介质的树脂供应，从而也增加了对铺叠的次要纤维材料的树脂供应。结果，可以减少注入时间。

在另一实施例中，附加的纵向树脂进入通道布置在重叠区域的横向向外的下部流动介质上。

如果需要的话，附加的纵向树脂进入通道允许将树脂附加地供应到特别是下部流动介质。

树脂进入通道可以有利地相对靠近预定区域的第一侧边放置，如，第一侧边向外30至300 mm。

每个纵向进入通道都朝向下部树脂流动材料开口，并且可以是具有欧米伽(omega)形横截面的管或软管。

根据一个实施例，附加的纵向真空通道布置在第一真空通道的横向向外和下部流动介质的横向向外的预成型壳体构件的内表面上。

通过布置在预成型壳体构件的内表面上的附加的纵向真空通道，有可能在布置在下部流动介质上的第一纵向真空通道关闭或关掉之后在型腔中保持真空，以避免树脂流入第一真空通道中。

每个纵向真空通道都朝向型腔开口，并且可以是管，所谓的螺旋管或具有螺旋形外壁的软管。

在本发明的另一实施例中，上部流动介质布置为覆盖整个铺叠的次要纤维材料，除了与第二侧边相邻和向内的铺叠的次要纤维材料的未覆盖的纵向区域。

由此，在注入的最后部分时，上部流动介质处的流动前沿的速度减速。保持下部流动介质处的流动前沿的速度。结果，下部流动介质的流动前沿超过上部流动介质处的流动前沿，并且次要纤维材料的最后部分从下面被浸渍。

第二侧边处未覆盖的区域可以具有第一与第二侧边之间的纵向区域的宽度的3-30%的宽度。

根据一个实施例，上部流动介质包括第一下部和上覆的第二上部流动介质层。

通过使用两个或更多个叠加的流动介质或流动介质层，如，聚合物网格，经过得到的流动介质的树脂流动速率可以适应特定的需要。

流动介质层中的一个，特别是下部流动介质层，可以比所述流动介质织物层中的其他层朝向第二侧边延伸得更远。

结果，经过流动介质的流动速率在其中一个流动介质层结束的位置处被减速，并且以较低速率继续。

所提到的上部流动介质和上部流动介质层优选是聚合物网格，其允许树脂的流动速率比纤维层高得多。

在另一实施例中，通过树脂转移模制（RTM），特别是真空辅助树脂转移模制（VARTM）形成预成型空气动力学叶片壳体构件。

然而，也可以通过预浸渍模制，即，通过使用在室温下被预浸渍有固态或接近固态的预催化树脂的纤维，来制造预成型壳体构件。铺叠的纤维材料被加热，由此树脂变成液态并最终固化。

根据另一实施例，预成型空气动力学壳体构件的内表面设置有纵向凹陷，所述纵向凹陷至少基本上与预定纵向区域以及在步骤d中布置在其中的次要纤维材料的至少部分相对应。

所述凹陷可以设置有相对的略微向上和向外倾斜的侧壁，倾斜的角度优选地小于45°，特别是在10°与30°之间。

由此，在预成型壳体构件的相对的壁与一体的主层压结构或梁帽之间获得逐渐过渡，并且降低了应力集中的风险。

次要纤维材料的铺叠可以横向延伸超过凹槽，并与壳体构件的内表面逐渐融合，以便获得预成型壳体构件与形成的和一体的主层压结构或梁帽之间的平滑过渡。

脱模布可以布置在上部树脂流动介质与次要纤维材料叠层之间。

然而，替代地，脱模布可以布置在上部树脂流动介质的顶部上，并且纵向树脂进入通道在脱模布的顶部上。

最后，有可能不使用任何脱模布。

此外，本发明提供一种制造风力涡轮机叶片的方法，包括：

-提供第一叶片部分，特别是叶片壳体半部件，并且

-提供第二叶片部分，特别是叶片壳体半部件，第一和第二叶片部分中的至少一个是根据本发明的方法制造的，并且

-组装第一和第二叶片部分，以形成风力涡轮机叶片。

本发明还提供一种根据本发明的方法制造的风力涡轮机叶片部分。

最后，本发明提供一种风力涡轮机，其具有根据以上方法制造的至少一个风力涡轮机叶片。

清楚的是，本发明特别适用于大型结构。因此，本发明优选地涉及具有至少30米、40米、45米、50米、55米或60米总长度的风力涡轮机叶片以及风力涡轮机叶片部分。

附图说明

下面将参考附图中所示的实施例详细解释本发明，其中

图1示出了风力涡轮机，

图2示出了由根据本发明的方法制造的风力涡轮机叶片的示意图，

图3示出了由主要纤维材料增强的主要树脂的预成型的固化的空气动力学壳体构件的横截面图，

图4示出了由根据本发明的方法制造的叶片壳体半部件形式的风力涡轮机叶片部分的横截面，所述风力涡轮机叶片部分包括图3的固化的预成型叶片壳体构件和主层压结构形式的一体的增强部分，所述主层压结构包括通过如下所述的真空辅助树脂转移模制（VARTM）用次要树脂浸渍的次要纤维材料的叠层，

图5示出了图4的叶片壳体部分/叶片壳体半部件的示意图，所述叶片壳体部分/叶片壳体半部件包括固化的预成型叶片壳体构件和一体的主层压结构，

图6示意性地示出了与图4的中心部分相对应的放大的，并且示出了根据本发明的方法的一些步骤的横截面图，以及

图7在横截面图中示出了在形成主层压结构的次要纤维材料注入的最后40％期间填充型腔的步骤，即，树脂流动前沿的横向移动。

具体实施方式

图1示出了根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代迎风式风力涡轮机，其具有塔架4、机舱6以及具有大致水平的转子轴的转子。转子包括毂部8和从毂部8径向延伸的三个叶片10，每个叶片具有最靠近毂部的叶片根部16和最远离毂部8的叶片尖端14。转子具有用R表示的半径。

图2是由根据本发明的方法制造的风力涡轮机叶片10的实施例的示意图。风力涡轮机叶片10具有传统的风力涡轮机叶片的形状，并且包括：最靠近毂部的根部区域30、最远离毂部的成型或翼型区域34、以及位于根部区域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，当叶片安装在毂部上时，前缘18面向叶片10的旋转方向，并且后缘20面向前缘18的相反方向。

翼型区域34（也称为成型区域）具有用于产生升力的理想的或近乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构方面的考虑具有大致圆形或椭圆形的横截面，例如使之更容易和更安全地将叶片10安装到毂部上。根部区域30的直径（或弦）可以沿整个根部区域30是恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状向翼型区域34的翼型轮廓逐渐变化的过渡轮廓。过渡区域32的弦长一般随着距毂部的距离r的增加而增加。翼型区域34具有翼型轮廓，所述翼型轮廓具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的距离r的增加而减小。

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40一般设置在过渡区域32与翼型区域34之间的边界处。

应注意到，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面中，因为叶片可能扭转和/或弯曲（即，预弯），从而提供具有相应地扭转和/或弯曲的线路的弦平面，这是最常见的情况，以补偿取决于距毂部的半径的叶片的局部速度。

叶片一般由压力侧叶片壳体半部件36和吸力侧叶片壳体半部件38制成，压力侧叶片壳体半部件36和吸力侧叶片壳体半部件38沿叶片20的前缘18和后缘处的结合线彼此粘合。

下面，关于图5所示的吸入侧叶片壳体半部件38的制造并通过参考图3至图7解释本发明。压力侧叶片壳体半部件36的制造基本上与吸入侧叶片壳体半部件38的制造相对应。

图5所示的叶片壳体半部件包括空气动力学叶片壳体构件42和设置在壳体构件42的预定纵向区域50中的主层压结构44形式的一体的纵向延伸增强部分。

预定区域具有长度L和由第一侧边46和第二侧边48限定的宽度W。

根据本发明，壳体构件42是由主要纤维材料增强的主要树脂的预成型的至少基本上固化的壳体构件，并且具有内表面52和外表面54，见图3，示出了布置在下部模具部件或支撑件96中的壳体构件42的横截面图。在包括夹心元件56的壳体构件的两个部分之间，壳体构件42在内表面52中设置有纵向延伸的凹陷或下陷58。凹陷58具有相对的略微向上和向外倾斜的侧壁60、62。

壳体构件42可以使用玻璃纤维作为主要纤维材料并使用聚酯、乙烯基酯或环氧树脂作为主要树脂，通过真空辅助树脂转移模制来制造。替代地，预成型壳体构件可以由通过预浸料模制被玻璃纤维增强的环氧树脂制成。

在设置了上述壳体构件42之后，将次要纤维材料层的叠层布置在壳体构件42的凹陷58和相邻内表面的相邻部分中，即，铺叠在由侧边46和48限定的预定区域50中。随后，使用VARTM向铺叠的次要纤维材料注入次要树脂，以便形成如图4所示以及如下所述的一体的纵向主层压结构44。

次要纤维材料层的叠层主要包括主要碳纤维或碳纤维和玻璃纤维混合物的单向纤维材料层。次要树脂优选是聚酯或乙烯基酯，或替代地是环氧树脂或混合树脂。

在将纤维材料布置在壳体构件42的预定区域50上之前，可以例如通过研磨机械地处理和/或通过应用底层涂料化学地处理所述区域，以改进次要树脂与固化的主要树脂之间的粘合。

在制造方法的下一步骤中，将树脂流动织物形式的下部树脂流动介质64优选地布置在预成型壳体构件42的纵向部分中的预成型壳体构件42的内表面52上，所述预成型壳体构件的纵向部分至少与预定纵向区域50相对应，所述树脂流动织物提供比次要纤维材料高得多的树脂流动速率。另外，下部树脂流动介质64的尺寸和布置为横向延伸超过预定区域50的第一侧边46和第二侧边48，见图6。

接下来，将次要纤维材料层66铺叠在预成型壳体构件42的内表面52上。在图4和图6中可见，次要纤维材料的叠层布置为横向延伸超过凹陷，并与预成型壳体构件42的内表面52逐渐融合，以获得预成型壳体构件与由所述叠层形成的主层压结构之间的平滑过渡。

之后，穿孔脱模布68可选地至少布置在铺叠的次要纤维材料和与其相邻的预成型壳体构件的内表面的区域上。

现在，将上部树脂流动介质70布置在铺叠的次要纤维材料66上，以便横向延伸超过预定区域的第一侧边46，并且在纵向重叠区域72中与下部流动介质64重叠。在本实施例中，上部流动介质包括下部聚合物网格74和叠加的上部聚合物网格76。两个网格都具有高渗透性，以便提供高树脂流动速率，并且向纵向重叠区域72中的下部流动介质64提供树脂。

上部流动介质70布置为覆盖整个铺叠的次要纤维材料66，除了与第二侧边48相邻和向内的铺叠的次要纤维材料的未覆盖的纵向区域78。

在所示实施例中，第一纵向树脂进入通道80和第二纵向通道82布置在第一侧边46处重叠区域72中的上部流动介质70的上部网格上。

如果需要，附加的纵向树脂进入通道84可以布置在重叠区域72的横向向外的下部流动介质上，如图6所示。每个纵向树脂进入通道都朝向下方的树脂流动材料开口，并且可以是具有欧米伽形横截面的管或软管。

另外，第一纵向真空通道86布置在第二侧边48的横向向外的下部流动介质64上，并且附加的纵向真空通道88布置在第一真空通道86的横向向外和下部流动介质64的横向向外的预成型壳体构件42的内表面52上。任何真空通道都朝向由真空袋限定的型腔开口，并且可以是穿孔管或具有螺旋形外壁的所谓的螺旋管。

最后，将真空袋90布置在至少铺叠的次要纤维材料、真空通道、树脂进入通道、上部树脂流动介质和下部树脂流动介质以及可选的脱模布上面，并且被密封到预成型壳体构件42以形成型腔。

然后可以通过将真空通过真空通道供应到型腔，并将树脂通过树脂进入通道输送到型腔来注入树脂。

由纵向区域50的第二侧边48的横向向外布置的纵向真空通道86、88产生的真空，将供应到布置在纵向重叠区域72中的树脂进入通道80、82的树脂，从树脂进入通道沿横向方向向真空通道抽取。

在上部流动介质和下部流动介质两者中以及此外在中间介质的次要纤维材料中形成树脂的流动前沿，次要纤维材料浸渍有用来自上部和下部流动介质两者的树脂供应的树脂。

现在参见图7，通过示出用树脂填充60％、80％、90％、99.5％和100％的型腔的横截面图，示出了树脂流动前沿的移动。在注入的大部分期间，流动前沿移动得更快，并且在下部流动介质中的流动前沿前方。然而，当上部流动介质的下部和上部网格74、76中的树脂到达上部网格76的端部94和下部网格74的端部92时，流动前沿在上部流动介质中的移动停止。这发生在大约80-90%的型腔被填充时。结果，在纵向未覆盖区域78中纤维材料的上部分中的流动前沿减慢，并且在下部流动介质和相邻纤维材料中的流动前沿逐渐比在未覆盖区域中最上部纤维材料中的流动前沿移动得快，赶上并最终超过后者，如由将型腔填充到90%、99.5%和100%的图示所示的。

在用树脂和浸渍有树脂的纤维材料填充型腔之后，允许树脂固化。然后可以从下部模具或支撑件中移除所制造的叶片壳体半部件，所述叶片壳体半部件包括具有一体的主层压结构的预成型壳体构件。一种风力涡轮机叶片通过连接所形成的叶片壳体部件和形成叶片压力侧的叶片壳体半部件而形成。

参考符号列表

2 风力涡轮机

4 塔架

6 机舱

8 毂部

10 叶片

14 叶片尖端

16 叶片根部

18 前缘

20 后缘

30 根部区域

32 过渡区域

34 翼型区域

36 压力侧

38 吸力侧

40 肩部

42 空气动力学叶片壳体构件

44 主层压结构

46 第一侧边

48 第二侧边

50 纵向区域

52 内表面

54 外表面

56 夹心元件

58 凹陷

60,62 相对的略微倾斜的壁

64 下部树脂流动介质

66 次要纤维材料层

68 穿孔脱模布

70 上部树脂流动介质

72 纵向重叠区域

74 下部聚合物网格

76 下部聚合物网格

78 未覆盖的纵向区域

80 第一纵向树脂进入通道

82 第二纵向树脂进入通道

84 附加的纵向树脂进入通道

86 第一真空通道

88 第二真空通道

90 真空袋

92 下部网格的端部

94 上部网格的端部

96 下部模具部件或支撑件

Claims (15)

1.一种制造风力涡轮机叶片的一部分，特别是叶片壳体半部件的方法，所述风力涡轮机叶片部分包括空气动力学叶片壳体构件和在所述壳体构件的预定纵向区域中纵向延伸的一体的梁帽或主层压结构，所述区域具有长度和由第一侧边和第二侧边限定的宽度，所述方法包括以下步骤：

a.提供由主要纤维材料增强的主要树脂的预成型的至少基本上固化的空气动力学壳体构件，并且所述壳体构件具有外表面和内表面，

b.将下部树脂流动介质布置在所述壳体构件的纵向部分中的所述壳体构件的内表面上，所述壳体构件的纵向部分至少与所述预定纵向区域相对应，并且所述下部树脂流动介质延伸超过所述预定区域的第一侧边和第二侧边，

c.将用于所述梁帽或主层压结构的包括碳纤维的次要纤维材料层铺叠在所述下部树脂流动介质的纵向部分中的所述下部树脂流动介质上，所述下部树脂流动介质的纵向部分与所述预定区域相对应，

d.将上部树脂流动介质布置在铺叠的次要纤维材料上，以便所述上部树脂流动介质横向延伸超过所述预定区域的第一侧边，并且在所述第一侧边处在纵向重叠区域中与所述下部流动介质重叠，

e.将第一纵向树脂进入通道布置在所述第一侧边的横向向外的上部和/或下部树脂流动介质上，并且优选地在所述预定区域的所述第一侧边处在所述纵向重叠区域中的上部流动介质上，

f.将第一纵向真空通道布置在所述第二侧边的横向向外的所述预成型壳体构件的内表面上/或上方，并且优选地在所述预定区域的所述第二侧边的向外的所述下部流动介质上，

g.将真空袋密封地布置在至少所述次要纤维叠层、所述真空通道、所述树脂进入通道以及所述下部和上部树脂流动介质上面，以限定型腔，

h.通过所述真空管道将负压应用到所述型腔，

i.通过所述树脂进入通道将次要树脂供应到所述型腔中的纤维增强材料，

j.允许所述树脂固化，以在所述叶片壳体构件上形成一体的纤维增强梁帽或主层压结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述次要纤维材料包括碳纤维和任何其他纤维的混合物，特别是碳纤维和玻璃纤维的混合物。

3.根据权利要求1和/或2所述的方法，其中，第二纵向树脂进入通道布置在所述第一侧边处的所述纵向重叠区域中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，附加的纵向树脂进入通道布置在所述重叠区域的横向向外的下部流动介质上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，附加的纵向真空通道布置在所述第一真空通道的横向向外的预成型壳体构件的内表面上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述上部流动介质布置为覆盖整个所述铺叠的次要纤维材料，除了与所述第二侧边相邻和向内的所述铺叠的次要纤维材料的未覆盖的纵向区域。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二侧边处的未覆盖的区域具有所述第一与第二侧边之间的纵向区域的宽度的3-30%的宽度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述上部流动介质包括第一下部和上覆的第二上部流动介质织物层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述流动介质层中的一个，特别是所述下部流动介质层，比所述流动介质织物层中的其他层朝向所述第二侧边延伸得更远。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过树脂转移模制（RTM），特别是真空辅助树脂转移模制（VARTM）形成所述预成型空气动力学叶片壳体构件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预成型空气动力学壳体构件的内表面设置有纵向凹陷，所述纵向凹陷至少基本上与所述预定纵向区域以及在步骤d中布置在其中的所述次要纤维材料的至少部分相对应。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述凹陷设置有相对的略微向上和向外倾斜的侧壁，倾斜的角度优选地小于45°，特别是在10°与30°之间。

13.一种制造风力涡轮机叶片的方法，包括：

- 提供第一叶片部分，特别是叶片壳体半部件，并且

- 提供第二叶片部分，特别是叶片壳体半部件，所述第一和第二叶片部分中的至少一个是根据权利要求1至12所述的方法中的任意一个方法制造的，并且

- 组装所述第一和第二叶片部分，以形成风力涡轮机叶片。

14.一种根据权利要求1至12所述的方法中的任意一个方法制造的风力涡轮机叶片部分。

15.一种风力涡轮机，具有根据权利要求13所述的方法制造的至少一个风力涡轮机叶片。