CN109563863A - 制造风力涡轮机叶片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片的方法。所述方法包括在吸力侧壳体半部件（69）和压力侧壳体半部件（68）的前缘和后缘处沿相应的结合线（80）粘着地接合吸力侧壳体半部件（69）和压力侧壳体半部件（68），其中，在接合之前，浸渍载体基底（76）沿所述结合线（80）的至少部分布置在壳体半部件之间。载体基底（76）浸渍有至少一种具有官能部分的化合物。可以通过将包括一个或多个纤维层的纤维叠层放置在模具表面（66）上，将浸渍载体基底（76）至少沿内表面（72）的外围边缘（74）布置在内表面（72）上，并且向纤维叠层和浸渍载体基底注射或注入树脂并随后固化它们来制造壳体半部件。

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的方法。在其他方面，本发明涉及一种可通过所述方法获得的风力涡轮机叶片，涉及一种用于所述方法中的浸渍载体基底，并且涉及浸渍载体基底在风力涡轮机叶片制造中的用途。
背景技术
风能由于其清洁、环保的能源生产而日益受到人们的欢迎。现代风力涡轮机的转子叶片通过使用复杂的叶片设计来捕获动的风能，以使效率最大化。现今涡轮机叶片可以是长度超过80米并且宽度超过4米。典型地，叶片由纤维增强聚合物材料制成，并且包括压力侧壳体半部件和吸力侧壳体半部件。典型叶片的横截面轮廓包括翼型，用于产生导致两侧之间压力差的气流。所产生的升力产生用于发电的扭矩。
风力涡轮机叶片的壳体半部件通常是使用模具制造的。首先，将叶片凝胶涂层或底层涂料(primer)典型地施加到模具上。随后，将纤维增强材料和/或织物放置到模具中，然后注入树脂。真空典型地用来将环氧树脂材料抽入模具中。替代地，可以使用预浸渍技术，其中预浸渍有树脂的纤维或织物形成可以引入到模具中的均匀材料。已知制造风力涡轮机叶片的几种其他模制技术，包括压缩模制和树脂传递模制。通过在沿叶片的后缘和前缘的结合线处沿叶片的弦面将它们结合在一起，组装壳体半部件。结合线通常通过沿壳体构件之间的最小设计结合宽度处的结合线施加合适的结合膏或粘着剂形成。
典型的模制过程包括装袋、树脂注入和随后的固化。装袋包括在已铺叠在模具表面上的纤维材料或纤维层上放置真空箔。真空箔用于将该部分按压到工具上，并允许真空被抽入到由袋子和工具形成的空隙中，使得该部分的纤维被注入树脂。典型的真空箔可以由一个或多个塑料片形成，这些塑料片放置为覆盖叶片。注入包括在真空下供给树脂，以湿润铺放的纤维，从而形成固体壳体半部件。在随后的固化中，可以施加加热和随后的冷却以硬化树脂。
一旦壳体半部件已经充分固化，就移除真空袋，并且可以在硬化的壳体半部件上执行进一步的操作。一般地，对壳体表面，特别是外围边缘进行磨削，以为随后的结合步骤做准备。接下来，当在模具中时将粘胶或结合膏施加到壳体半部件的边缘。叶片模具通过铰接的转动机构连接，并且包含第一壳体半部件的第一叶片模具相对于第二模具转动，使得第一壳体半部件位于第二壳体半部件的上方。这允许壳体半部件沿部件的磨削边缘合在一起，以形成完整的风力涡轮机叶片。为了允许将壳体牢固地结合在一起，通过叶片模具沿壳体半部件的外表面保持适当的压力。
尽管由于灰尘和噪声的产生而构成潜在的健康风险，但在已知方法中，上述磨削步骤是强制性的，以为充分结合准备边缘表面。这种操作的另一个缺点是耗时和繁琐。
因此，本发明的目的是克服已知方法的上述缺点中的一个或多个。
本发明的另一个目的是提供一种叶片制造方法，其结果是提高工作安全性和/或过程效率。
本发明的另一个目的是提供一种叶片制造方法，其结果是提高结合强度。
发明内容
在第一方面中，本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述叶片具有成型轮廓，所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及具有弦的前缘和后缘，所述弦具有在所述前缘和所述后缘之间延伸的弦长，所述风力涡轮机叶片在根端与尖端之间沿叶展方向延伸，其中，所述方法包括在所述前缘和所述后缘处沿相应的结合线粘着地接合吸力侧壳体半部件和压力侧壳体半部件，其中，在接合之前，将浸渍载体基底沿所述结合线的至少部分布置在壳体半部件之间，其中，载体基底浸渍有至少一种具有官能部分的化合物，其特征在于，吸力侧壳体半部件和/或压力侧壳体半部件通过包括以下步骤的过程来制造：
a）将包括一个或多个纤维层的例如，包括玻璃纤维的纤维叠层放置在模具表面上，以形成壳体半部件结构，所述壳体半部件结构包括空气动力学外表面和具有外围边缘的相对的内表面，
b）将浸渍载体基底至少沿所述内表面的外围边缘的部分布置在所述内表面上；
c）向纤维叠层和浸渍载体基底注射或注入树脂，并随后固化它们。
本发明人已经发现，浸渍载体基底，特别是诸如羟基的其官能团，将与粘着剂或结合膏相互作用，以形成具有改进的结合强度和结构稳定性的结合线。浸渍载体基底变成成品叶片的组成部分，并有助于提高其稳定性。同时，简化了制造过程，因为先前的劳动密集和危险的表面磨削操作变得不必要。
载体基底可以是包括天然或合成纺织材料的织物。它可以采取浸渍有至少一种具有官能部分的化合物，如，多元醇化合物的小片或条的形式。不同的材料可以用作载体基底，如，缝纫、针织、机织或垫子布置的轻质织物、天然纤维或合成纤维，如，聚酰胺纤维、聚酯纤维、棉纤维、玻璃纤维或碳纤维的小片或条。可以使用合适的溶剂将具有官能部分的化合物，如，多元醇化合物施加到载体基底。替代地，载体基底可以浸渍有纯化合物或具有官能部分的纯化合物的混合物。
优选地，浸渍载体基底沿所述结合线长度的至少80%，更优选沿所述结合线长度的至少90%，最优选沿所述结合线整个长度布置在壳体半部件之间。浸渍载体基底有利地在任何给定位置处沿结合线宽度的至少50％，如，至少70％或至少80％，布置在壳体半部件之间。在优选实施例中，载体基底具有至少20 m，如，至少30 m或至少40 m的长度。有利地，其具有0.5与50 cm之间，如，至少1 cm，更优选至少2 cm，最优选至少3 cm的宽度。载体基底的厚度可以是至少1 mm，如，至少2 mm或至少5 mm。
在其他实施例中，所述方法包括将至少两个浸渍载体基底沿所述结合线的至少部分布置在壳体半部件之间，优选地至少一个浸渍载体基底沿前缘结合线的至少部分，而至少一个浸渍载体基底沿后缘结合线的至少部分。
优选的是吸力侧和压力侧壳体半部件由真空辅助树脂转移模制来生产，并且优选的是在模制操作中树脂注入或注射之前，将浸渍载体基底布置在壳体半部件的一个或两个上。因此，优选地，也向浸渍载体基底注入或注射用在模制操作中的树脂。
一般地，使用一些支撑构件，如，抗剪腹板或箱梁，进一步增强叶片结构，所述支撑构件布置在叶片之内，并且两个壳体半部件可以结合到其上。通常，抗剪腹板放置在形成壳体半部件内表面的一部分的梁帽或主层压结构上。当存在这种支撑构件时，优选的是，在粘着地接合壳体半部件之前，也将浸渍载体基底布置在这种支撑构件与壳体半部件的内表面之间，如，布置在主层压结构上或抗剪腹板的凸缘上。
所述官能部分可以选自羰基，如醛、酮、羧酸、酸酐、酯、酰胺或酰卤，烃，如烷烃、烯烃或炔烃，芳烃，如苯衍生物，含氧基团，如羟基、特别是醇基和多元醇，碳酸酯，醚，环氧，过氧化物，含卤基团，如卤代烷，含氮基团，如氨基，胺，如伯胺或仲胺，酰胺，亚胺，腈，异氰酸酯，偶氮化合物和含硫基团，如硫醇。优选地，官能部分选自氨基官能部分、酰胺官能部分、羟基官能部分、硫化物官能部分、环氧官能部分、硅醇官能部分、羰基官能部分、羧基官能部分、硫代羰基官能部分、铵官能部分、腈官能部分、亚胺官能部分及其组合。更优选地，官能部分选自羟基官能部分、氨基官能部分、羰基官能部分、异氰酸酯官能部分及其组合。因此，具有官能部分的化合物优选地是羰基化合物，醇，特别是多元醇，胺或异氰酸酯。特别优选的是，官能部分是羟基官能部分。已经发现，特别是羟基，会与粘着剂或结合膏相互作用，以形成加强的结合线，而不需要在结合之前磨削叶片表面。
在优选实施例中，载体基底浸渍有至少一种多元醇化合物。多元醇化合物可以是聚醚多元醇或聚酯多元醇。
根据另一个实施例，吸力侧壳体半部件和/或压力侧壳体半部件通过包括以下步骤的过程来制造：
a）将包括一个或多个纤维层的纤维叠层放置在模具表面上，以形成壳体半部件结构，所述壳体半部件结构包括空气动力学外表面和具有外围边缘的相对的内表面，
b）将浸渍载体基底至少沿所述内表面的外围边缘的部分布置在所述内表面上；
c）向纤维叠层和浸渍载体基底注射或注入树脂，并随后固化它们。
在一些实施例中，壳体半部件结构可以包括结合凸缘，用于为结合到另一壳体半部件提供增加的表面面积。一般地，壳体半部件结构将在其前缘侧包括结合凸缘。在其他实施例中，在前缘侧和后缘侧的每一个上都有结合凸缘。在一个实施例中，结合凸缘沿壳体半部件结构的前缘侧和/或后缘侧的整个长度延伸。有利地，当组装壳体半部件时，结合凸缘与相应的另一壳体半部件的内表面重叠。浸渍载体基底可以施加到这种结合凸缘表面的至少一部分。有利地，在将浸渍载体基底布置在壳体半部件结构的内表面上之前对其进行浸渍。
向纤维材料和浸渍载体基底注入或注射树脂，如，聚酯，所述树脂润湿纤维材料和浸渍载体基底两者。在不希望受到理论束缚的情况下，可以认为，树脂和浸渍载体基底中的官能化合物，如，多元醇化合物，将相互作用，以形成活性表面基团，如，羟基。因此，产生了具有升高的活性官能团（优选羟基）浓度的改进的结合表面，所述活性官能团可以在随后的结合过程中与合适的粘着剂发生反应。因此，浸渍载体基底变成成品叶片的组成部分。这被认为导致层压结构与结构粘着剂之间形成强联接（交联(crosslinking)）。
步骤c）中用于注入或注射的树脂可以是环氧树脂、聚酯树脂或乙烯基酯树脂。壳体半部件结构还可以包括壳体夹层结构的中间芯材料，其优选地包括木材和/或聚合物泡沫，最优选的是轻木。
根据另一个实施例，所述叶片进一步包括一个或多个布置在叶片之内的抗剪腹板，每个抗剪腹板在相应的上部和下部粘着接头处粘着地接合到吸力侧壳体半部件和压力侧壳体半部件，其中，在将抗剪腹板接合到壳体半部件之前，将浸渍载体基底布置在上部和/或下部粘着接头处。
如果存在，抗剪腹板的作用是增强叶片结构，并防止过度弯曲或翘曲。它们一般结合到相应的壳体半部件内表面的增强的部件，如，梁帽、主层压结构或夹层结构。它们可以由具有I形或C形横截面的梁构件形成，这些构件具有主体，主体具有在主体的相对端处从主体延伸的承载凸缘。一种制造I形或C形腹板的方法是通过将夹层板本体提供成纤维材料层以希望的凸缘的形状施加在相对端处，纤维材料被注入有树脂，并随后固化以形成刚性的凸缘。众所周知以适当形状的模具结构制造抗剪腹板，其中，可以使用U形模具制造C形腹板，其中夹层板本体在模具结构的相对壁之间延伸，通过纤维材料的叠层抵靠着所述壁形成凸缘。
优选的是，抗剪腹板在其相对端包括两个凸缘，其中，凸缘连接到相应的壳体半部件的梁帽、主层压结构或夹层结构。可以通过将浸渍载体基底施加到抗剪腹板凸缘或壳体半部件的主层压结构，然后通过使用合适的粘着剂将抗剪腹板凸缘结合到壳体半部件来提供连接。
根据一个实施例，用包括至少一种乙烯基酯化合物的粘着剂接合吸力侧和压力侧壳体半部件。根据另一实施例，用包括异氰酸酯化合物，优选游离异氰酸酯的粘着剂接合吸力侧和压力侧壳体半部件。
在优选实施例中，树脂包括聚酯化合物，优选不饱和聚酯化合物。
根据另一实施例，纤维叠层包括玻璃纤维。纤维叠层还可以包括碳纤维、芳纶纤维、金属纤维，如，钢纤维和/或植物纤维。
根据另一实施例，步骤c）包括真空的施加，优选真空辅助转移模制。在真空辅助树脂转移模制（VARTM）中，一般地将玻璃纤维层放置在具有正确取向的模具中，随后，使用真空泵迫使树脂流经纤维。这通常接下来是在大气压力下的固化循环。
根据另一实施例，所述方法进一步包括在步骤b）之后但在步骤c）之前在浸渍载体基底的顶部上施加脱模布(peel ply)的步骤，其中，在粘着地接合壳体半部件之前去除脱模布。根据另一实施例，所述方法进一步包括在步骤b）之后但在步骤c）之前在纤维叠层和浸渍载体基底的顶部上铺叠真空箔的步骤。根据另一实施例，所述方法进一步包括在步骤a）之前将凝胶涂层或底层涂料施加到叶片模具上的步骤。
在另一方面中，本发明涉及一种能够通过上述方法获得的风力涡轮机叶片。已经发现所得到的叶片显示出改进的结合强度和结构稳定性。它与已知叶片的区别还在于它包含作为其结构的组成部分的浸渍载体基底。
在又另一方面中，本发明涉及一种用在上述方法中的浸渍载体基底。载体基底可以浸渍有具有官能部分的化合物，所述官能部分选自氨基官能部分、酰胺官能部分、羟基官能部分、硫化物官能部分、环氧官能部分、硅醇官能部分、羰基官能部分、羧基官能部分、硫代羰基官能部分、铵官能部分、腈官能部分、亚胺官能部分及其组合。特别优选的是，官能部分是羟基官能部分。在优选实施例中，载体基底浸渍有至少一种多元醇化合物。
根据另一实施例，载体基底具有至少20 m的长度和0.5与50 cm之间的宽度。在优选实施例中，载体基底具有至少20 m，如，至少30 m或至少40 m的长度。有利地，其具有0.5与50 cm之间，如，至少1 cm，更优选至少2 cm，最优选至少3 cm的宽度。载体基底的厚度可以是至少1 mm，如，至少2 mm或至少5 mm。
在另一方面中，本发明涉及浸渍载体基底在风力涡轮机叶片的制造中的用途，其中，浸渍载体基底与至少一种粘着剂接触，所述粘着剂用于将吸力侧壳体半部件粘着地接合到压力侧壳体半部件，其中，载体基底浸渍有至少一种具有官能部分的化合物。
优选地，官能部分选自氨基官能部分、酰胺官能部分、羟基官能部分、硫化物官能部分、环氧官能部分、硅醇官能部分、羰基官能部分、羧基官能部分、硫代羰基官能部分、铵官能部分、腈官能部分、亚胺官能部分及其组合。在优选实施例中，官能部分是羟基官能部分。最优选地，载体基底浸渍有至少一种多元醇化合物。
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示出了风力涡轮机叶片的示意图，
图3示出了通过图4的截面I-I的翼型轮廓的示意图，
图4示出了从上面和从侧面看的风力涡轮机叶片的示意图，
图5是在模具中的本发明的壳体半部件结构的透视图，
图6示出了沿线A-A’截取的图5的壳体半部件结构的放大横截面，
图7是根据本发明的风力涡轮机叶片的横截面图，以及
图8是图7中的截面B的放大图。
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，每个叶片具有最接近毂部的叶片根部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示出了根据本发明的风力涡轮机叶片10的第一实施例的示意图。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：最接近毂部的根部区域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）具有关于产生升力方面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。
图3和图4描绘了用于解释根据本发明的风力涡轮机叶片的几何形状的参数。
图3示出了以各个参数描绘的风力涡轮机的典型叶片的翼型轮廓50的示意图，这些参数一般用来限定翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，在使用过程中，即在转子的旋转过程中，压力侧和吸力侧通常分别面向迎风（或逆风）侧和背风（或顺风）侧。翼型50具有弦60，弦60具有在叶片的前缘56与后缘58之间延伸的弦长c。翼型50具有厚度t，其定义为压力侧52与吸力侧54之间的距离。翼型的厚度t沿弦60变化。与对称式轮廓的偏离由拱形线62表示，拱形线62是穿过翼型轮廓50的中位线。该中位线可以通过绘制从前缘56到后缘58的内接圆而得到。该中位线遵循这些内接圆的中心，并且与弦60的偏离或距离称为拱高f。也可以通过使用称为上拱高（或吸力侧拱高）和下拱高（或压力侧拱高）的参数来限定不对称性，其中上拱高和下拱高分别定义为从弦60到吸力侧54和压力侧52的距离。
翼型轮廓通常通过下列参数来表征：弦长c、最大拱高f、最大拱高f的位置d f 、最大翼型厚度t（其为沿中位拱线62的内接圆的最大直径）、最大厚度t的位置d t 、以及鼻部半径（未示出）。这些参数一般限定为与弦长c之比。因此，局部相对叶片厚度t/c给定为局部最大厚度t与局部弦长c之间的比。另外，最大压力侧拱高的位置d p 可以用作设计参数，当然，最大吸力侧拱高的位置也可以用作设计参数。
图4示出了叶片的其他几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图3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，并且具有肩宽W，其中肩宽W等于肩部40处的弦长。根部的直径限定为D。过渡区域中的叶片的后缘的曲率可以由两个参数定义，即：最小外曲率半径r o 和最小内曲率半径r i ，其分别定义为从外部（或在后缘的后面）看到的后缘的最小曲率半径，以及从内部（或在后缘的前面）看到的最小曲率半径。另外，叶片设置有预弯曲，预弯曲限定为Δy，其对应于相对于叶片的俯仰轴线22的平面外偏转。
图5示出了叶片模具64，所述叶片模具64具有用于模制风力涡轮机叶片的壳体半部件68的模具表面66。模制过程包括将包括诸如玻璃纤维的一个或多个纤维层的纤维叠层放置在模具表面66上。壳体半部件结构68包括空气动力学外表面70和具有外围边缘74的相对的内表面72。如仅在图5的左手侧所示，织物条形式的浸渍载体基底76沿内表面的外围边缘74放置在内表面上。随后，向纤维叠层和浸渍载体基底注入树脂，以产生纤维增强结构。
这在沿图5中的线A-A’截取的图6的横截面图中进一步示出。与图5相比，图6所示的实施例具有沿壳体半部件结构68的内表面72的外围边缘74放置在两侧上的浸渍载体基底76。
图7是本发明的叶片10的横截面图，示出了不同的结合线B、C和粘着接头D、E、F、G，在粘着剂结合之前，可以将本发明的浸渍载体基底施加到粘着接头上。在叶片的前缘18和后缘20处（见圆B和C），压力侧壳体半部件68沿相应的结合线粘着地接合到吸力侧壳体半部件69。浸渍载体基底76放置在壳体半部件68、69之间，这在包围的B在图8中的放大图中清楚可见。在此实施例中，压力侧壳体半部件68包括结合凸缘78，用于改进与吸力侧壳体半部件69的结合。优选在真空辅助树脂转移模制中树脂注入之前，将浸渍载体基底放置在包括结合凸缘78的相应的壳体半部件68、69上。固化之后，包括浸渍载体基底76的壳体半部件68、69使用合适的粘着剂或结合膏沿结合线80粘着地结合。
另外如图7所示，叶片10包括前缘抗剪腹板82和后缘抗剪腹板84，两者基本上都是C形。两个抗剪腹板82、84粘着地结合到相应的壳体半部件68、69，优选地结合到集成在后者中的梁帽或主层压结构（未示出）。在结合之前，浸渍载体基底可以放置在抗剪腹板的上部和/或下部凸缘上，和/或放置在壳体半部件68、69的相应的内表面上，即，放置在主层压结构上。
本发明不限于本文中所描述的实施例，而是可以在不脱离本发明范围的情况下修改或调整。
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
22 俯仰轴线
30 根部区域
32 过渡区域
34 翼型区域
40 肩部/最大弦线的位置
50 翼型轮廓
52 压力侧
54 吸力侧
56 前缘
58 后缘
60 弦
62 拱形线/中位线
64 叶片模具
66 模具表面
68 压力侧壳体半部件
69 吸力侧壳体半部件
70 壳体半部件的外表面
72 壳体半部件的内表面
74 内表面的外围边缘
76 载体基底
78 结合凸缘
80 结合线
82 前缘抗剪腹板
84 后缘抗剪腹板
c 弦长
d t 最大厚度的位置
d f 最大拱高的位置
d p 最大压力侧拱高的位置
f 拱高
L 叶片长度
r 局部半径，距叶片根部的半径距离
t 厚度
Δy 预弯曲

Claims (14)

1.一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述叶片（10）具有成型轮廓，所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧以及具有弦的前缘（18）和后缘（20），所述弦具有在所述前缘和所述后缘之间延伸的弦长，所述风力涡轮机叶片（10）在根端（16）与尖端（14）之间沿叶展方向延伸，其中，所述方法包括在所述前缘和所述后缘处沿相应的结合线（80）粘着地接合吸力侧壳体半部件（69）和压力侧壳体半部件（68），其中，在接合之前，将浸渍载体基底（76）沿所述结合线（80）的至少部分布置在所述壳体半部件之间，其中，所述载体基底（76）浸渍有至少一种具有官能部分的化合物，其特征在于，所述吸力侧壳体半部件和/或所述压力侧壳体半部件通过包括以下步骤的过程来制造：
d）将包括一个或多个纤维层的例如，包括玻璃纤维的纤维叠层放置在模具表面（66）上，以形成壳体半部件结构，所述壳体半部件结构包括空气动力学外表面（70）和具有外围边缘（74）的相对的内表面（72），
e）将浸渍载体基底（76）至少沿所述内表面的外围边缘（74）的部分布置在所述内表面（72）上；
f）向所述纤维叠层和所述浸渍载体基底注射或注入树脂，并随后固化它们。
2.根据权利要求1所述的制造风力涡轮机叶片的方法，其中，所述官能部分选自羟基官能部分、氨基官能部分、羰基官能部分、异氰酸酯官能部分及其组合。
3.根据权利要求1或2所述的制造风力涡轮机叶片的方法，其中，所述官能部分是羟基官能部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制造风力涡轮机叶片的方法，其中，具有官能部分的所述化合物是多元醇化合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制造风力涡轮机叶片的方法，其中，所述叶片进一步包括一个或多个布置在所述叶片之内的抗剪腹板（82, 84），每个抗剪腹板在相应的上部和下部粘着接头处粘着地接合到所述吸力侧壳体半部件（69）和所述压力侧壳体半部件（68），其中，在将所述抗剪腹板接合到所述壳体半部件之前，将所述浸渍载体基底（76）布置在所述上部和/或下部粘着接头处。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制造风力涡轮机叶片的方法，
其中，用包括至少一种乙烯基酯化合物的粘着剂接合所述吸力侧和压力侧壳体半部件（69, 68），和/或
其中，用包括异氰酸酯化合物，优选游离异氰酸酯的粘着剂接合所述吸力侧和压力侧壳体半部件（69, 68）。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制造风力涡轮机叶片的方法，其中，所述树脂包括聚酯化合物，优选不饱和聚酯化合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制造风力涡轮机叶片的方法，
其中，步骤c）包括真空的施加，优选真空辅助转移模制，和/或
其中，所述方法进一步包括在步骤b）之后但在步骤c）之前在浸渍载体基底（76）的顶部上施加脱模布的步骤，其中，在粘着地接合所述壳体半部件之前去除所述脱模布，和/或
其中，所述方法进一步包括在步骤b）之后但在步骤c）之前在所述纤维叠层和浸渍载体基底的顶部上铺叠真空箔的步骤。
9.根据前述权利要求中任一项所述的制造风力涡轮机叶片的方法，其中，所述方法进一步包括在步骤a）之前将凝胶涂层或底层涂料施加到所述叶片模具上的步骤。
10.一种能够通过前述权利要求中任一项所述的方法获得的风力涡轮机叶片。
11.一种用在根据权利要求1至10中任一项所述的方法中的浸渍载体基底。
12.根据权利要求12所述的浸渍载体基底，其中，所述载体基底浸渍有至少一种多元醇化合物，可选地其中，所述载体基底具有至少20 m的长度和0.5与50 cm之间的宽度。
13.浸渍载体基底在风力涡轮机叶片的制造中的用途，其中，所述浸渍载体基底与至少一种粘着剂接触，所述粘着剂用于将吸力侧壳体半部件粘着地接合到压力侧壳体半部件，其中，所述载体基底浸渍有至少一种具有官能部分的化合物。
14.根据权利要求14所述的用途，其中，所述官能部分选自氨基官能部分、酰胺官能部分、羟基官能部分、硫化物官能部分、环氧官能部分、硅醇官能部分、羰基官能部分、羧基官能部分、硫代羰基官能部分、铵官能部分、腈官能部分、亚胺官能部分及其组合，和/或其中，所述官能部分是羟基官能部分，和/或其中，所述载体基底浸渍有至少一种多元醇化合物。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113048007B (zh) * 2019-12-26 2022-10-04 江苏金风科技有限公司 叶片、风力发电机组以及降低叶片呼吸效应的方法
EP4139116A1 (en) * 2020-04-22 2023-03-01 Blade Dynamics Limited Alternative primer application method
CN114571749B (zh) * 2022-01-24 2023-04-25 国电联合动力技术有限公司 一种风电叶片的三维增强预制件及其制备方法
EP4338938A1 (en) * 2022-05-09 2024-03-20 Newtech Group Co., Ltd. Modular blade connection structure, method, and tooling
WO2023227574A1 (en) * 2022-05-24 2023-11-30 Lm Wind Power A/S Method of improving the adhesive bonding of wind turbine blade components
US20240003329A1 (en) * 2022-07-01 2024-01-04 Rohr, Inc. Composite thermoplastic rotor blade with integral cuff
EP4378672A1 (en) * 2022-12-01 2024-06-05 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. Method of producing a wind turbine blade using a hydrolysis reaction

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4378399A (en) * 1978-08-19 1983-03-29 Usm Corporation Multi-part adhesive laminates with activator carrying element
US5439737A (en) * 1992-04-10 1995-08-08 Lainiere De Picardie Two-phase fusible interlining made of a semi-interpenetrating network of thermoplastic resins
US20040256053A1 (en) * 2001-07-26 2004-12-23 Burpo Steven J. Vacuum assisted resin transfer method for co-bonding composite laminate structures
CN104981338A (zh) * 2012-12-18 2015-10-14 Lmwp专利控股有限公司 包括带有凹部和预制梁帽的空气动力学叶片壳体的风力涡轮机叶片
CN105431630A (zh) * 2013-07-30 2016-03-23 Lmwp专利控股有限公司 具有叶片的夹层面板附近的连结线的风轮机叶片

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8852732B2 (en) * 2008-01-08 2014-10-07 Johns Manville Fiber-reinforced composite articles made from fibers having coupling-initiator compounds and methods of making the articles
ES2423186T3 (es) * 2009-08-20 2013-09-18 Siemens Aktiengesellschaft Estructura de plástico reforzado con fibra y método para producir la estructura de plástico reforzado con fibra
US20150148485A1 (en) * 2013-11-22 2015-05-28 Johns Manville Fiber-reinforced composites made with reactive resin compositions and fibers
US10343351B2 (en) * 2015-09-08 2019-07-09 Johns Manville Fiber-reinforced composites made with multi-part thermoplastic polymers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4378399A (en) * 1978-08-19 1983-03-29 Usm Corporation Multi-part adhesive laminates with activator carrying element
US5439737A (en) * 1992-04-10 1995-08-08 Lainiere De Picardie Two-phase fusible interlining made of a semi-interpenetrating network of thermoplastic resins
US20040256053A1 (en) * 2001-07-26 2004-12-23 Burpo Steven J. Vacuum assisted resin transfer method for co-bonding composite laminate structures
CN104981338A (zh) * 2012-12-18 2015-10-14 Lmwp专利控股有限公司 包括带有凹部和预制梁帽的空气动力学叶片壳体的风力涡轮机叶片
CN105431630A (zh) * 2013-07-30 2016-03-23 Lmwp专利控股有限公司 具有叶片的夹层面板附近的连结线的风轮机叶片

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