CN112292258A

CN112292258A - 制造风力涡轮机叶片的方法

Info

Publication number: CN112292258A
Application number: CN201980044498.2A
Authority: CN
Inventors: L·尼尔森; K·叶斯柏森
Original assignee: LM Wind Power International Technology II APS
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2021-01-29
Also published as: DK3564019T3; WO2019211270A1; US20210187880A1; US11590718B2; EP3564019A1; US20230166464A1; EP3564019B1

Abstract

本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述方法包括将一个或更多纤维材料层和预成型件布置在模具（66）中，用可固化树脂注入所述一个或更多纤维材料层和所述预成型件（76），并且固化所述树脂。所述预成型件（76）被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度在所述预成型件内空间变化。

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，涉及用于风力涡轮机叶片的长形增强元件的预成型件，以及涉及通过本发明的方法能得到的风力涡轮机叶片。

背景技术

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风动能，所述复杂的叶片设计被创建以使效率最大化。对于大型风力叶片存在增加的需求，所述大型风力叶片可以在长度上超过80米并且在宽度上超过4米。叶片通常由纤维增强聚合物材料制成并且包括压力侧壳体半部和吸力侧壳体半部。典型叶片的横截面轮廓包括用于创建气流的翼型，所述气流在两侧之间引起压力差。产生的升力生成用于生产电力的扭矩。

风力涡轮机叶片的壳体半部通常使用叶片模具制造。首先，将叶片凝胶涂层或底漆施用到模具。继而，将纤维增强物和/或织物放置到模具中，随后进行树脂灌注。将产生的壳体半部基本上沿着叶片的弦平面通过胶接或螺栓连接在一起而组装。

真空灌注或VARTM（真空辅助树脂转移模制）是一种方法，其通常被用于制造复合结构，诸如包括纤维增强基质材料的风力涡轮机叶片。在制造过程期间，液态聚合物（也称作树脂）被填充到模具空腔中，在所述模具空腔中已布置有纤维材料，并且在该处在模具空腔中产生真空因此吸入聚合物。聚合物可以是热固性塑料或热塑性塑料。通常，均匀分布的纤维被层铺在第一刚性模具部分中，所述纤维是粗纱，即布置在垫子（mats）、由单个纤维制成的毛毡垫子或单向或编织的垫子等中的纤维束，所述编织的垫子即由纤维粗纱制成的多向垫子。第二模具部分（其通常由弹性真空袋制成）继而被放置在的纤维材料的顶部上并且靠着第一模具部分密封以便生成模具空腔。通过在第一模具部分和真空袋之间的模具空腔中生成真空（通常是完全真空的80%至95%），液态聚合物能够被吸入并且用在此包含的纤维材料填充模具空腔。

树脂转移模制（RTM）是一种制造方法，其类似于VARTM。在RTM中，液态树脂不会由于在模具空腔中生成的真空而被吸入到模具空腔中。替代地，液态树脂经由在入口侧处的过压力而被强推到模具空腔中。

在上述制造过程中，可以使用预成型件。预成型件是纤维的成形布置，诸如纤维的一个或多个层，所述纤维的一个或多个层已被结合和/或合成以用于稍后用作叶片模具中的部分的纤维铺设。使用预成型件用于叶片制造的原理是为了减少在叶片模具中的循环时间。另外，由于预成型件的预合成结构，使用预成型件可以减少所需的修复的数量。

预成型件可以被用于生产叶片部分，诸如增强元件，诸如主层压体或翼梁帽，以用于形成风力涡轮机叶片的承载结构。然而，当生产大型叶片时，主层压体按比例、另外根据它的总体积而变得更大。由于这些部分通常朝向它们的边缘具有相对低的厚度，这可能在固化期间引起问题。特别地，这可能引起在主层压体内固化温度上的不期望的差异。元件较薄的部分可能不能接纳显著的放热热量，因此不能如增强元件的较厚的、中心部分一样多地变热。这可能引起在该部分内的制造缺陷，因为在固化过程期间收缩的程度和时机可能空间变化，即在较厚的部分中收缩的程度和时机可能与在边缘区部中收缩的程度和时机不同。

因此本发明的第一目的是提供一种制造风力涡轮机叶片或其部分的方法，所述方法导致更少的制造缺陷，尤其是更少的增强叶片元件的制造缺陷。

本发明的进一步的目的是提供一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述方法成本高效且灵活。

本发明的另一目的是提供一种风力涡轮机叶片部分的树脂灌注和固化的方法，所述方法在完成的部分中导致更少的热应力和相关变形。

发明内容

本发明人已发现，一个或更多所述目的可以通过一种制造风力涡轮机叶片的方法实现，所述叶片具有包括压力侧和吸力侧以及前边缘和后边缘的轮廓外形，所述前边缘和后边缘具有弦，所述弦具有在所述前边缘和后边缘之间延伸的弦长度，所述风力涡轮机叶片在根部端部和尖端端部之间在翼展方向上延伸，所述方法包括：

-提供模具，

-在模具中布置一个或更多纤维材料层以用于提供表层元件，

-将预成型件布置在所述一个或更多纤维材料层的至少部分上以用于提供增强元件，

-用可固化树脂注入所述一个或更多纤维材料层和预成型件，以及

-固化所述树脂，

其中预成型件被用固化促进剂（curing promoter）浸渍，使得固化促进剂的浓度在预成型件内空间变化。

本发明人已发现，这样的预成型件的使用使能够进行相对大型的增强元件（诸如主层压体）的生产，而具有很少至没有的制造缺陷。另外发现，这种方法导致用于固化的减少的循环时间。固化促进剂可以有利地朝向预成型件的边缘局部加速固化过程。这已被本发明人发现，以得到意外平顺且均衡的固化轮廓，所述固化轮廓引起更少的由不平顺/不规律的固化过程导致的制造缺陷。在一些实施例中，预成型件可以被用固化促进剂沿着它的所有两个横向边缘在邻近于它的任一横向边缘5-200 mm宽度（诸如10-100 mm宽度）的纵向延伸的条带内浸渍，优选地使得预成型件的其余部分不被用固化促进剂浸渍。

模具可以包括基本上对应于风力涡轮机叶片壳体半部的外表面的模制表面。通常，在模具中布置一个或更多纤维材料层以用于提供表层元件的步骤包括将若干纤维材料层逐次铺设到模具的模制表面上。纤维材料可以包括玻璃纤维、碳纤维或其结合。根据本方法的优选的实施例，玻璃纤维材料（诸如多个玻璃纤维材料层）被放置到模具中以用于提供表层元件。可选地可以在纤维铺设之前或在纤维铺设期间将纤维材料与接合剂（bindingagent）接触。纤维铺设过程可以包括将多个纤维或纤维层基本上单向对齐。在一个实施例中，纤维材料可以包括纤维粗纱，诸如玻璃纤维粗纱。铺设过程可以包括将多个单独的粗纱束放置到模具中，将所述粗纱束优选地单向对齐。

然后将预成型件布置在一个或更多纤维材料层的至少部分上以用于提供增强元件。在一些实施例中，表层元件可以包括用于接纳增强元件的预成型件的凹部。通常，预成型件将包括至少一种纤维材料，诸如玻璃纤维材料。在优选的实施例中，预成型件包括至少一个纤维层和/或纤维织物，诸如两个或更多纤维层和/或纤维织物。优选地，预成型件包括平行纤维（诸如玻璃纤维和/或碳纤维）的股（strands）。在一些实施例中，根据本发明的两个或更多预成型件被布置在模具中。

然后，用可固化树脂注入一个或更多纤维材料层和预成型件。根据本发明使用的树脂优选地是热固树脂。合适的热固树脂的示例包括酯基树脂，诸如不饱和聚酯树脂、乙烯酯树脂和聚氨酯（甲基）丙烯酸酯。通常，树脂灌注步骤包括真空辅助树脂转移模制。树脂可以是环氧树脂、聚酯、乙烯酯或另一合适的热塑性或硬质塑料材料，优选地乙烯酯。在其他实施例中，树脂可以是热固树脂（诸如环氧树脂、乙烯酯或聚酯）或热塑性树脂（诸如尼龙、PVC、ABS、聚丙烯或聚乙烯）。

然后树脂被固化，优选地没有用外部加热。有利地，氧化还原系统被用于树脂固化。这样的氧化还原系统可以包括氧化剂，诸如过氧化物和可溶性过渡金属离子作为固化加速剂。固化加速剂优选地增加氧化剂在较低温度处（诸如在环境温度处）的活性，因此提高固化率。

增强元件的预成型件被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度在预成型件内空间变化。因此，在预成型件包括纤维材料的实施例中，预成型件的纤维材料被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度在预成型件的纤维材料内空间变化。

优选地，预成型件是长形预成型件。在优选的实施例中，预成型件在铺设在模具中之前被用固化促进剂浸渍。例如，长形预成型件可以在铺设之前被卷起（wind up）在滚子或轴上，其中卷起的预成型件的两个相对的外边缘可以与固化促进剂接触。在其他实施例中，预成型件被用在模具中的铺设的固化促进剂浸渍。

所述方法还可以包括固化树脂以形成逆风叶片半部和/或顺风叶片半部、以及将逆风叶片半部和顺风叶片半部接合以形成风力涡轮机叶片的步骤。

在优选的实施例中，预成型件具有具有中心区部和两个相对的外边缘的横截面，其中预成型件的厚度从中心区部朝向两个外边缘中的每个减小，并且其中预成型件被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度从一个或所有两个外边缘朝向预成型件的中心区部减小。预成型件可以具有长度（即纵向延伸）、宽度和厚度或高度。通常，它的宽度和厚度小于它的长度。例如，宽度可以是0.5-1.5 m，厚度可以是1-100 mm以及长度可以是10 m或更长。预成型件的长度或纵向延伸以及产生的增强元件（诸如主层压体）的长度或纵向延伸将通常与风力涡轮机叶片的翼展方向一致。预成型件的横截面将通常在左外边缘和右外边缘之间延伸，所述左和右外边缘之间的距离定义在那个横截面处的预成型件的宽度。这样的横截面的中心区部可以对应于所述左和右外边缘之间的距离的中点，或对应于包括这样的中点的区部或区间。例如，中心区部可以在预成型件的宽度方向上从中点朝向相对的外边缘中的每个延伸至少50 mm，诸如至少100 mm或至少200 mm。从一个或所有两个外边缘朝向预成型件的中心区部，在固化促进剂的浓度上的减小可以是从给定的浓度到零的突变减小。在其他实施例中，它可以是连续的或平滑的减小。

在优选的实施例中，预成型件具有两个边缘区，每个边缘区从相应的外边缘朝向预成型件的中心区部在100 mm或更少的距离内横向延伸，其中预成型件被用固化促进剂在一个或所有两个边缘区内浸渍。所述边缘区优选地在预成型件的整个长度上延伸。优选的是，预成型件被用固化促进剂在所有两个边缘区内（有利地，在预成型件的整个长度上）浸渍。在一些实施例中，固化促进剂的浓度在所有两个边缘区内是恒定的。优选地，固化促进剂的浓度在相应的边缘区或条带的整个体积内基本上是恒定的。在其他实施例中，固化促进剂（诸如固化加速剂）的浓度在预成型件的中心区部中是零。

如在预成型件的横截面中所看到的，两个边缘区将通常是相对的边缘区，诸如左边缘区和右边缘区。如在预成型件的横截面中所看到的，每个边缘区可以从相应的外边缘朝向预成型件的中心区部或中点（优选地在预成型件的整个长度上）在10 mm或更少、20 mm或更少、30 mm或更少、40 mm或更少、50 mm或更少、60 mm或更少、70 mm或更少、80 mm或更少、或90 mm或更少的距离内横向延伸。如在此所使用的，横向延伸表示在预成型件的水平（宽度）方向H（如例如在图7中图示的）上延伸。

通常，如预成型件的横截面中所看到的，预成型件的中心区部包括在连接左和右外边缘的线上的预成型件的中点。在一些实施例中，中心区部沿着预成型件除两个边缘区之外的整个宽度延伸。

根据另一实施例，预成型件在所述边缘区的外部不被用固化促进剂浸渍。在其他实施例中，固化促进剂的浓度在所述边缘区外部比在所述边缘区内更低。在一些实施例中，固化促进剂的浓度在所述边缘区外部非零。

在优选的实施例中，在将预成型件布置在一个或更多纤维材料层的至少部分上的步骤之前，预成型件被用固化促进剂浸渍。预成型件的纤维材料的部分可以与固化促进剂接触以实现浸渍，然后浸渍的材料可以被干燥和储存以用于进一步的使用。

在一些实施例中，固化促进剂是包括金属的固化加速剂。本发明的固化加速剂可以包括一种或更多种金属（诸如锂、钙、铜、钒、锆、钛、锌、铁、钠、钾、镁、锰、钡和钴）的盐，可选地与一种或更多种烷基有机酸、卤化物、硝酸盐的化合物结合以形成配位化合物。根据本发明的优选的固化加速剂可以包括过渡金属盐或复合物。在优选的实施例中，过渡金属是钴。在一些实施例中，在将预成型件与固化加速剂接触之前，可以将固化加速剂预混合以形成金属盐复合物。在其他实施例中，固化加速剂的各个组分可以分开地与预成型件接触以在原位（in situ）形成金属复合物。在优选的实施例中，固化促进剂是包括过渡金属（诸如钴、锰、铁或铜）的固化加速剂。在其他实施例中，固化加速剂包括一种或更多种有机钴盐和/或一种或更多种胺，诸如叔胺。

在一些实施例中，在添加固化引发剂（curing initiator）（诸如过氧化物）之前，固化加速剂可以被添加到预成型件。在其他实施例中，在将树脂灌注在纤维部分中之前，预成型件可以仅用固化加速剂浸渍。在一些实施例中，预成型件可以与包含固化加速剂的溶液接触以用该溶液浸渍预成型件。

在其他实施例中，固化促进剂是固化引发剂，诸如过氧化物，优选地有机过氧化物。在一些实施例中，固化促进剂是固化引发剂（诸如过氧化物，优选地有机过氧化物）和固化加速剂（诸如一种或更多种有机钴盐和/或一种或更多种叔胺）的结合。

在优选的实施例中，树脂包括聚酯，诸如不饱和聚酯。不饱和聚酯树脂可以通过自由基固化，所述自由基是当有机过氧化物分解时形成的。分解引发反应，通过所述反应不饱和聚酯分子与苯乙烯聚合形成三维结构。有机过氧化物可以通过暴露于热或与一种或更多种固化加速剂结合而分解成为自由基。

根据另一实施例，树脂的固化在没有外部加热的情况下执行。因此，固化可以是冷固化，其通过固化加速剂（诸如含胺和/或钴的化合物）激活。有用的固化系统包括是与含钴的化合物（诸如有机钴盐）结合的甲乙酮、环己酮或乙酰丙酮过氧化物，以及与一种或更多种叔胺结合的联苯甲酰过氧化物。

在优选的实施例中，增强元件是风力涡轮机叶片的承载负荷的主层压体或翼梁帽，其用于支撑一个或更多抗剪腹板。主层压体通常作为包括多个纤维增强层（例如在20和50层之间）的纤维插入物形成。然而，预成型件也可以被用于风力涡轮机叶片的其他部分和区，诸如叶片的前边缘和/或后边缘的增强部分。

在另一方面，本发明涉及用于风力涡轮机叶片的长形增强元件的预成型件，所述预成型件包括纤维材料，其中预成型件被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度在预成型件内空间变化。在优选的实施例中，预成型件包括至少一个纤维层或纤维织物。优选地，预成型件包括平行纤维（诸如玻璃纤维和/或碳纤维）的股。

根据另一实施例，预成型件具有具有中心区部和两个相对的外边缘的横截面，其中预成型件的厚度从中心区部朝向两个外边缘中的每个减小，并且其中预成型件被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度从一个或所有两个外边缘朝向预成型件的中心区部减小。

在优选的实施例中，预成型件具有两个边缘区，每个边缘区从相应的外边缘朝向预成型件的中心区部在100 mm或更少的距离内横向延伸，其中预成型件在一个或所有两个边缘区内被用固化促进剂浸渍。如上所述，如在预成型件的横截面中所看到的，每个边缘区可以从相应的外边缘朝向预成型件的中心区部或中点在10 mm或更少、20 mm或更少、30 mm或更少、40 mm或更少、50 mm或更少、60 mm或更少、70 mm或更少、80 mm或更少、或90 mm或更少的距离内横向延伸。

根据另一实施例，预成型件在所述边缘区的外部不被用固化促进剂浸渍。在一些实施例中，如在此所述的，预成型件在所述边缘区的外部不被用固化加速剂浸渍。

在优选的实施例中，固化促进剂在边缘区中以固化促进剂的重量相对于纤维材料的重量的0.01至10份（诸如0.01至1份或0.1至1份）的浓度呈现。在其他实施例中，固化促进剂（优选地固化加速剂）以纤维材料的重量的0至0.1（诸如0至0.01）份的浓度在边缘区外部呈现。优选地，固化促进剂的浓度（优选地固化加速剂）在边缘区内与边缘区的外部相比更高至少五倍、至少十倍或至少25倍。在一些实施例中，固化促进剂在预成型件的部分（诸如边缘区）内以相对于纤维材料的重量的0.01-15 wt%（诸如0.1-15 wt%或0.1-5 wt%）的量呈现。

根据另一实施例，固化促进剂是包括过渡金属（诸如钴、锰、铁或铜）的固化加速剂。在优选的实施例中，固化促进剂是固化引发剂，诸如过氧化物，优选地有机过氧化物。优选地，固化引发剂是甲乙酮过氧化物。

本发明的预成型件可以进一步包括接合剂，所述接合剂被添加到纤维材料以用于改善的处理。这样的接合剂优选地以相对于纤维材料的重量的0.1-15 wt%的量呈现。接合剂还可以以玻璃表面的每平方米5-40（优选地10-20）克的量呈现。在一些实施例中，接合剂是热塑性接合剂。接合剂可以包括聚酯，优选地双酚聚酯。

在本发明的一个实施例中，预成型件具有在5和100米之间的长度。在一些实施例中，预成型件具有至少5、10、20或50米的长度。

在另一方面，本发明涉及通过上述方法能得到的风力涡轮机叶片。这样的风力涡轮机叶片被发现是更弹性的并且展现更少的从在增强元件的固化过程中创建的热应力导致的制造缺陷。

将被理解的是，任何上述特征都可以被结合在本发明的方法或预成型件的任何实施例中。特别地，关于预成型件描述的特征和实施例也可以应用到制造的方法，并且反之亦然。

如在此使用的，术语“纵向”表示基本上平行于预成型件、增强元件或叶片的最大线性尺寸延伸的轴线。

如在此使用的，术语“基本上”通常表示某物是特定的，但是可以从该特定的量偏离15%或更少、10%或更少或5%或更少。

如在此使用的，术语“wt%”表示重量百分比。术语“相对于纤维材料的重量”表示通过用纤维材料的重量除试剂（诸如固化促进剂）的重量计算的百分数。作为示例，相对于纤维材料的重量1 wt%的值对应于每千克的纤维材料10 g的固化促进剂。

如在此使用的，术语“浓度”指示每预成型件的干燥材料的重量包含的物质（诸如固化促进剂）的量或重量的量度，诸如在预成型件的给定区内的纤维材料的重量。

如在此使用的，术语“长形”或“长形预成型件”指示预成型件具有两个比第三维度小很多的维度，诸如比第三维度更小至少三倍、五倍、十倍或二十倍。通常，第三维度将是预成型件的长度（纵向延伸），相对于两个更小的维度、宽度和高度（厚度）。预成型件的长度（纵向延伸）将通常在风力涡轮机叶片的翼展方向上。

附图说明

以下参考在附图中示出的实施例详细解释本发明，其中

图1示出风力涡轮机，

图2示出风力涡轮机叶片的示意图，

图3示出通过图4的截面I-I的翼型轮廓的示意图，

图4示出从上方和从侧部看到的风力涡轮机叶片的示意图，

图5是根据本发明用于模制叶片部分的模具的横截面示意图，

图6是根据本发明的预成型件的透视图，

以及图7示出沿着图6中的线A-A'截取的预成型件的横截面视图。

具体实施方式

图1图示了根据所谓的“丹麦概念”的常规现代逆风风力涡轮机，其具有塔架4、机舱6和具有基本上水平的转子轴的转子。转子包括毂8和从毂8径向延伸的三个叶片10，每个叶片具有最接近毂的叶片根部16和最远离毂8的叶片尖端14。

图2示出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具有常规风力涡轮机叶片的形状，并且包括最接近于毂的根部区30、最远离于毂的轮廓或翼型区34以及在根部区30和翼型区34之间的过渡区32。叶片10包括当叶片安装在毂上时面向叶片10的旋转方向的前边缘18和面向前边缘18的相对方向的后边缘20。

翼型区34（也称为轮廓区）具有关于生成升力的理想的或几乎理想的叶片形状，而由于结构考虑，根部区30具有基本上圆形或椭圆形的横截面，这例如使得将叶片10安装到毂更容易且更安全。根部区30的直径（或弦）可以沿着整个根部区域30是恒定的。过渡区32具有从根部区30的圆形或椭圆形形状逐渐改变到翼型区34的翼型轮廓的过渡轮廓。过渡区32的弦长度通常随着距毂的增加的距离r而增加。翼型区34具有翼型轮廓，所述翼型轮廓具有在叶片10的前边缘18和后边缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂的增加的距离r而减小。

叶片10的肩部40被定义为叶片10具有其最大弦长度的位置。肩部40通常设置在过渡区32和翼型区34之间的边界处。

应当注意的是，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面中，因为叶片可以被扭曲和/或弯曲（即预弯曲），因此提供具有对应地扭曲的和/或弯曲的趋向（course）的弦平面，这是最常见的情况，以便补偿取决于距毂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示出了用各种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，这些参数通常用于定义翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，其在使用期间——即在转子的旋转期间——通常分别面向迎风（或逆风）侧以及背风（或顺风）侧。翼型50具有弦60，所述弦60具有在叶片的前边缘56和后边缘58之间延伸的弦长度c。翼型50具有厚度t，其被定义为压力侧52和吸力侧54之间的距离。翼型的厚度t沿着弦60变化。距对称轮廓的偏差由拱线62给出，所述拱线62是穿过翼型轮廓50的中线。通过从前边缘56到后边缘58画内切圆能够找到所述中线。所述中线依循着这些内切圆的中心，并且距弦60的偏差或距离被称为拱度f。不对称度也能够通过使用被称为上拱度（或吸力侧拱度）和下拱度（或压力侧拱度）的参数来定义，所述上拱度和下拱度定义为距弦60和相应吸力侧54和压力侧52的距离。

翼型轮廓通常由以下参数表征：弦长度c、最大拱度f、最大拱度f的位置d_f、最大翼型厚度t（其为沿着中拱线62的内切圆的最大直径）、最大厚度t的位置d_t和鼻部半径（未示出）。这些参数通常被定义为与弦长度c的比率。因此，局部相对叶片厚度t/c被给出作为局部最大厚度t和局部弦长度c之间的比率。此外，最大压力侧拱度的位置d_p可以被用作设计参数，并且当然最大吸力侧拱度的位置同样可以被用作设计参数。

图4示出叶片的其他几何参数。叶片具有总叶片长度L。如在图3中示出的，根部端部位于位置r=0处，并且尖端端部位于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，所述肩部宽度W等于肩部40处的弦长度。根部的直径被定义为D。在过渡区中的叶片的后边缘的曲率可由两个参数来定义，即最小外曲率半径r_o和最小内曲率半径r_i，其被分别定义为从外部（或后边缘后面）看的后边缘的最小曲率半径和从内部（或在后边缘前面）看的最小曲率半径。此外，叶片提供有预弯曲，所述预弯曲被定义为△y，其对应于从叶片的俯仰轴线22的平面外偏离。

图5是通过模具66的横截面视图，所述模具66用在制造风力涡轮机叶片的方法中。所述模具包括模制表面68，所述模制表面68定义完成的风力涡轮机叶片的外表面，这里作为叶片的压力侧示出。

许多纤维层、核芯部分和增强区段被布置在模制表面68上，这些部分形成风力涡轮机叶片的空气动力学壳体部分或压力侧壳体部分72的表层元件70（细节未示出）。空气动力学壳体部分72可以例如通过首先将蜡质物质施用到模制表面以便能够在模制之后移除壳体部分而制造。另外，可以将凝胶涂层施用到模制表面。表层元件可以包括凹部74以用于接纳增强元件76的预成型件，诸如翼梁帽或主层压体。增强元件76的预成型件在叶片的纵向方向上延伸并且在树脂灌注和固化之后形成完成的叶片的承载负荷的结构。

预成型件76具有具有中心区部78和两个相对的外边缘80、82的横截面。预成型件76的厚度从中心区部78朝向两个外边缘80、82中的每个减小。优选地在将预成型件76布置在模具中之前，用固化促进剂浸渍它，使得固化促进剂的浓度从一个或所有两个外边缘80、82朝向预成型件的中心区部78减小。用可固化树脂注入表层元件70和预成型件76，然后固化所述可固化树脂以形成风力涡轮机叶片部分72。

图6是本发明的预成型件76的透视图，其中图7示出沿着图6中的线A-A'截取的预成型件76的横截面视图，所述线A-A'基本上垂直于图6中标示的纵向方向LO。如由图6中的阴影区域所标示的，预成型件76被用固化促进剂沿着它的横向边缘80、82两者在邻近于横向边缘80、82的纵向延伸的条带或边缘区81、83内浸渍。优选地，预成型件76的其余部分不被用固化促进剂浸渍。

如图7中最佳可见的，预成型件76具有较厚的中心区部78和两个边缘区81、83，每个边缘区从相应的外边缘80、82朝向预成型件76的中心区部78在例如100 mm或更少的距离E1、E2内横向延伸。图7的下部分图示了穿过在外边缘80、82所有两者之间延伸的预成型件76的浓度线图（profile）84，其中固化促进剂的浓度c_p以距外边缘80的水平距离的关系曲线图示。在图7中还标示了竖直的和水平维度V、H。如在图7的曲线图所看到的，预成型件76在边缘区81、83内被用固化促进剂浸渍，而预成型件76在所述边缘区81、83的外部不被用固化促进剂浸渍。尽管在图7中图示了浓度线图84，但是根据本发明的更平滑或更瞬变的浓度线图也是可能的。

附图标记列表

2 风力涡轮机

4 塔架

6 机舱

8 毂

10 叶片

14 叶片尖端

16 叶片根部

18 前边缘

20 后边缘

22 俯仰轴线

30 根部区

32 过渡区

34 翼型区

40 肩部/最大弦的位置

50 翼型轮廓

52 压力侧

54 吸力侧

56 前边缘

58 后边缘

60 弦

62 拱线/中线

66 模具

68 模制表面

70 表层元件

72 壳体部分

74 凹部

76 增强元件的预成型件

78 预成型件的中心区部

80 第一外边缘

81 第一边缘区

82 第二外边缘

83 第二边缘区

84 浓度线图

c 弦长度

c_p 固化促进剂的浓度

d 距离

d_t 最大厚度的位置

d_f 最大拱度的位置

d_p 最大压力侧拱度的位置

E1、E2 距外边缘的距离

f 拱度

H 水平方向

L 叶片长度

LO 纵向方向

r 局部半径，距叶片根部的径向距离

t 厚度

V 竖直方向

Δy 预弯曲。

Claims

1.一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述叶片具有包括压力侧和吸力侧以及前边缘和后边缘的轮廓外形，所述前边缘和后边缘具有弦，所述弦具有在所述前边缘和所述后边缘之间延伸的弦长度，所述风力涡轮机叶片在根部端部和尖端端部之间在翼展方向上延伸，所述方法包括：

-提供模具（66），

-将一个或更多纤维材料层布置在所述模具中以用于提供表层元件（70），

-将预成型件（76）布置在所述一个或更多纤维材料层的至少部分上以用于提供增强元件，

-用可固化树脂注入所述一个或更多纤维材料层和所述预成型件（76），以及

-固化所述树脂，

其中所述预成型件（76）被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度在所述预成型件（76）内空间变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预成型件（76）具有具有中心区部（78）和两个相对的外边缘（80、82）的横截面，其中所述预成型件（76）的厚度从所述中心区部（78）朝向所述两个外边缘（80、82）中的每个减小，并且其中所述预成型件（76）被用所述固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度从一个或所有两个所述外边缘（80、82）朝向所述预成型件（76）的所述中心区部（78）减小。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述预成型件（76）具有两个边缘区（81、83），每个边缘区从相应的外边缘（80、82）朝向所述预成型件（76）的所述中心区部（78）在100 mm或更少的距离内横向延伸，其中所述预成型件（76）在一个或所有两个边缘区（81、83）内被用所述固化促进剂浸渍，例如其中所述预成型件（76）在所述边缘区（81、83）的外部不被用所述固化促进剂浸渍。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在将所述预成型件（76）布置在所述一个或更多纤维材料层的至少部分上的步骤之前，所述预成型件（76）被用所述固化促进剂浸渍。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述预成型件（76）包括至少一个纤维层或纤维织物。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述固化促进剂是固化加速剂，所述固化加速剂包括过渡金属，诸如钴、锰、铁或铜。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述固化促进剂是固化引发剂，诸如过氧化物，优选地有机过氧化物。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述树脂包括聚酯，诸如不饱和聚酯。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述树脂的固化在没有外部加热的情况下执行。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述增强元件是用于支撑一个或更多抗剪腹板的风力涡轮机叶片的承载负荷的主层压体或翼梁帽。

11.用于风力涡轮机叶片的长形增强元件的预成型件（76），所述预成型件（76）包括纤维材料，其中所述预成型件（76）被用固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度在所述预成型件（76）内空间变化。

12.根据权利要求11所述的预成型件（76），其中所述预成型件（76）具有具有中心区部（78）和两个相对的外边缘（80、82）的横截面，其中所述预成型件（76）的厚度从所述中心区部（78）朝向所述两个外边缘（80、82）中的每个减小，并且其中所述预成型件（76）被用所述固化促进剂浸渍，使得固化促进剂的浓度从一个或所有两个外边缘（80、82）朝向所述预成型件（76）的所述中心区部（78）减小。

13.根据权利要求11或12所述的预成型件（76），其中所述预成型件（76）具有两个边缘区（81、83），每个边缘区从所述相应的外边缘（80、82）朝向所述预成型件（76）的所述中心区部（78）在100 mm或更少的距离内横向延伸，其中所述预成型件（76）在一个或所有两个边缘区（81、83）内被用所述固化促进剂浸渍。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的预成型件（76），其中所述固化促进剂在所述边缘区中以固化促进剂的重量相对于所述纤维材料的重量的0.01至10份的浓度呈现。

15.通过根据权利要求1-10中任一项所述的方法能得到的风力涡轮机叶片。