CN113840719A - 风力涡轮机叶片的增强壳体部件的制造 - Google Patents

风力涡轮机叶片的增强壳体部件的制造 Download PDF

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K·杰斯帕森
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Abstract

公开了一种用于制造用于风力涡轮机叶片(10)的增强壳体部件的方法,包括:提供具有(39a)的壳体;可选地,将多个纤维层布置在壳体的内部表面(39a)上,以形成增强区段的基部部件;提供第一嵌体的预成形件;将第一嵌体的预成形件布置在壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上;提供第二嵌体的预成形件;将第二嵌体的预成形件布置在第一壳体部件的内部表面上和/或增强区段的基部部件上;将至少一个拉挤层布置在第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件以及壳体的内部表面和/或增强区段的基部部件上,其中,拉挤层包括集合在一起的多个拉挤构件,所述拉挤层具有近端边缘、远端边缘和两个相对的横向边缘,并且其中,拉挤层布置在叶片的展向方向上,使得拉挤层的近端边缘布置在第一嵌体的预成形件上,并且拉挤层的远端边缘布置在第二嵌体的预成形件上。

Description

风力涡轮机叶片的增强壳体部件的制造
技术领域
本公开涉及风力涡轮机叶片的增强壳体部件的制造。更具体地,本公开关于制造具有拉挤层和用于嵌体的预成形件(诸如用于第一嵌体和/或第二嵌体的预成形件)的增强壳体部件的领域。
背景技术
纤维增强聚合物的风力涡轮机叶片,以及特别是风力涡轮机叶片的空气动力学壳体,通常包括增强区段,所述增强区段包括在风力涡轮机叶片的展向方向上延伸的拉挤层。在风力涡轮机叶片的制造期间,通过铺设玻璃纤维垫以形成半壳体来制造两个半壳体,并且在玻璃纤维垫的顶部上铺设碳纤维垫以形成拉挤层。可选地,在将拉挤层铺设在基部部件的顶部上之前,在壳体上铺设形成基部部件的玻璃纤维的附加基部层。然后,这些层被用树脂(诸如聚酯或环氧树脂)灌注(infused)。可以通过真空辅助树脂转移模制(VARTM)提供纤维的灌注。然后,将两个半部件中的一个翻转过来,并定位在两个半部件中的另一个的顶部上,并将两个半部件粘附在一起。通过转动和重新定位整个半部件模具,叶片部件可以定位在彼此的顶部上。
在真空辅助树脂转移模制过程期间,纤维可能被压缩并导致褶皱。尤其是,当玻璃纤维布置在拉挤层之下时,其更易于受到压缩,并且褶皱最常发生在靠近拉挤层的边缘的玻璃纤维层中,因为预固化拉挤层的更致密的碳纤维比下部的玻璃纤维压缩得少。褶皱是不期望的,因为它们降低风力涡轮机叶片的刚度和强度。
存在对减少壳体和/或基部部件中的褶皱的出现的需要。
本公开的一个目的是提供一种用于制造用于风力涡轮机叶片的增强壳体部件的改进方法。本公开的进一步的目的是提供一种包括增强区段的风力涡轮机叶片,其克服了现有技术的至少一些缺点。
特别地,本发明的一个目的是提供一种用于制造用于风力涡轮机叶片的增强壳体部件的方法以及一种包括增强区段的风力涡轮机叶片,其在壳体和/或增强区段的基部部件中没有褶皱。
发明内容
本发明人已经发现,通过在增强区段的拉挤层的边缘下提供第一嵌体和第二嵌体、由此避免靠近拉挤层的边缘的壳体和/或基部部件的玻璃纤维的压缩,能够解决以上确定的目的中的一个或多个。
因此,在第一方面中,本发明涉及一种用于制造用于风力涡轮机叶片的增强壳体部件的方法,所述方法包括提供具有内部表面的壳体,诸如壳体半部件;可选地,将多个纤维层布置在壳体的内部表面上,以形成增强区段的基部部件;提供第一嵌体的预成形件;将第一嵌体的预成形件布置在壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上;提供第二嵌体的预成形件;将第二嵌体的预成形件布置在第一壳体部件的内部表面上和/或增强区段的基部部件上;将至少一个拉挤层布置在第一嵌体的预成形件上、第二嵌体的预成形件上以及壳体的内部表面和/或增强区段的基部部件上,其中,拉挤层包括集合在一起的多个拉挤构件,所述拉挤层具有近端边缘、远端边缘和两个相对的横向边缘,并且其中,拉挤层布置在叶片的展向方向上,使得拉挤层的近端边缘布置在第一嵌体的预成形件上,并且拉挤层的远端边缘布置在第二嵌体的预成形件上。
根据优选实施例,本发明涉及一种用于制造用于风力涡轮机叶片的增强壳体部件的方法,所述方法包括提供具有内部表面的壳体,诸如壳体半部件;可选地,将多个纤维层布置在壳体的内部表面上,以形成增强区段的基部部件;提供第一嵌体的预成形件;将第一嵌体的预成形件布置在壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上,其中,第一嵌体的顶部表面与壳体的周围内部表面或与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平;提供第二嵌体的预成形件;将第二嵌体的预成形件布置在第一壳体部件的内部表面上和/或增强区段的基部部件上,其中,第二嵌体的顶部表面与壳体的周围内部表面或与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平;将至少一个拉挤层布置在第一嵌体的预成形件上、第二嵌体的预成形件上以及壳体的内部表面和/或增强区段的基部部件上,其中,拉挤层包括集合在一起的多个拉挤构件,所述拉挤层具有近端边缘、远端边缘和两个相对的横向边缘,并且其中,拉挤层布置在叶片的展向方向上,使得拉挤层的近端边缘布置在第一嵌体的预成形件上,并且拉挤层的远端边缘布置在第二嵌体的预成形件上。
根据优选实施例,本发明涉及一种用于制造用于风力涡轮机叶片的增强壳体部件的方法,所述方法包括提供具有内部表面的壳体,诸如壳体半部件;可选地,将多个纤维层布置在壳体的内部表面上,以形成增强区段的基部部件;提供第一嵌体的预成形件;将第一嵌体的预成形件布置在壳体的内部表面上,其中,第一嵌体的顶部表面与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平;提供第二嵌体的预成形件;将第二嵌体的预成形件布置在第一壳体部件的内部表面上,其中,第二嵌体的顶部表面与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平;将至少一个拉挤层布置在第一嵌体的预成形件上、第二嵌体的预成形件上以及壳体的内部表面和/或增强区段的基部部件上,其中,拉挤层包括集合在一起的多个拉挤构件,所述拉挤层具有近端边缘、远端边缘和两个相对的横向边缘,并且其中,拉挤层布置在叶片的展向方向上,使得拉挤层的近端边缘布置在第一嵌体的预成形件上,并且拉挤层的远端边缘布置在第二嵌体的预成形件上。
因此,根据本发明,可以在制造期间将预成形件并入到壳体或并入到靠近拉挤层的边缘的基部部件。预成形件可以包括一叠预固化玻璃纤维垫,并且在灌注之前具有比壳体或基部部件的玻璃纤维垫更刚性的特性,并且因此可以补救褶皱的出现。
增强壳体部件可以是增强壳体半部件,诸如增强逆风壳体半部件或增强顺风壳体半部件。这种壳体部件通常包括增强区段,诸如翼梁帽或主层压体。本发明的方法中提供的壳体可以是壳体半部件,诸如逆风壳体半部件或顺风壳体半部件。典型地,壳体或壳体半部件包括空气动力学外部表面和相对的内部表面。在优选实施例中,壳体包括纤维材料,所述纤维材料由树脂灌注并随后固化,例如形成纤维层压体。壳体或壳体半部件可以可选地包括夹层材料。例如,壳体可以包括形成外部表面的外部纤维增强层和形成内部表面的内部增强层,外部纤维增强层和内部增强层由形成芯部的夹层材料分开。芯部材料可以是软木或泡沫材料。替代地,壳体的部件可以仅包括纤维增强材料,形成壳体的外部表面和内部表面。在本发明的方法中,可以将一个或多个纤维层提供在壳体或壳体半部件的内部表面上,以形成增强区段的基部部件,诸如翼梁帽的基部部件。
提供壳体可以包括提供包括外部表面、内部表面和布置在外部表面与内部表面之间的夹层材料的壳体。替代地,提供壳体可以包括提供下述壳体,所述壳体包括纤维增强层并且不具有夹层材料,使得纤维增强层形成壳体的外部表面和内部表面。
本发明的方法还包括提供第一嵌体的和第二嵌体的相应预成形件。典型地,预成形件是纤维(诸如其多个层)的成形布置,其已被捆绑和/或固结,以用于以后用作例如在叶片模具中的纤维铺设的部分。本发明的预成形件可以具有基本上矩形或立方体形状。在优选实施例中,预成形件包括纤维材料和结合剂。
本发明的方法可以包括将第一嵌体的预成形件和第二嵌体的预成形件布置在壳体的内部表面上,诸如在壳体半部件的内部表面上。在其他实施例中,当增强区段包括拉挤层之下的基部部件时,第一和第二嵌体的预成形件布置在随后增强区段的先前布置的基部部件上。
虽然拉挤层通常布置在叶片的基本上展向或纵向方向上,但第一和第二预成形件/嵌体典型地基本上垂直于展向方向布置。因此,预成形件/嵌体的最长尺寸通常基本上垂直于展向方向延伸。
本发明的方法还包括将至少一个拉挤层布置在第一和第二嵌体的相应预成形件上。拉挤层典型地包括集合在一起的多个拉挤构件。拉挤层具有近端边缘(通常最接近最终叶片的根部端部)、以及远端边缘(通常最接近最终叶片的尖部端部)、以及两个相对的横向边缘。拉挤层布置在叶片的展向方向上,使得拉挤层的近端边缘布置在第一嵌体的预成形件上,并且拉挤层的远端边缘布置在第二嵌体的预成形件上。
在优选实施例中,第一和第二预成形件/嵌体被接收在内部壳体表面中或增强区段的基部部件中提供的相应凹槽中。因此,预成形件/嵌体的顶部表面优选地与壳体的周围内部表面或与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平。
在另一方面中,本发明涉及一种风力涡轮机叶片,其具有成型(profiled)轮廓,所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧、以及具有弦的前边缘和后边缘,所述弦具有在前边缘和后边缘之间延伸的弦长。风力涡轮机叶片在根部端部与尖部端部之间在展向方向上延伸。风力涡轮机叶片包括壳体部件(诸如顺风壳体半部件和逆风壳体半部件)、增强区段(诸如翼梁帽或主层压体),所述增强区段在叶片的展向方向上沿壳体部件的至少部分延伸。
叶片的增强区段包括集合在一起的多个拉挤构件,以形成在叶片的展向方向上延伸的至少一个拉挤层。拉挤层具有最接近叶片的根部端部的近端边缘、最接近叶片的尖部端部的远端边缘以及在叶片的展向方向上延伸的两个相对的横向边缘。
本发明的风力涡轮机叶片优选地包括第一嵌体以及第二嵌体,所述第一嵌体布置在拉挤层的部分之下,使得其沿拉挤层的整个近端边缘延伸,所述第二嵌体布置在拉挤层的部分之下,使得其沿拉挤层的整个远端边缘延伸。
根据另一优选实施例,本发明涉及一种风力涡轮机叶片,其具有成型轮廓,所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧、以及具有弦的前边缘和后边缘,所述弦具有在前边缘和后边缘之间延伸的弦长。风力涡轮机叶片在根部端部与尖部端部之间在展向方向上延伸。风力涡轮机叶片包括壳体部件(诸如顺风壳体半部件和逆风壳体半部件)、增强区段(诸如翼梁帽或主层压体),所述增强区段在叶片的展向方向上沿壳体部件的至少部分延伸。
叶片的增强区段包括集合在一起的多个拉挤构件,以形成在叶片的展向方向上延伸的至少一个拉挤层。拉挤层具有最接近叶片的根部端部的近端边缘、最接近叶片的尖部端部的远端边缘以及在叶片的展向方向上延伸的两个相对的横向边缘。
本发明的风力涡轮机叶片优选地包括第一嵌体和第二嵌体,所述第一嵌体布置在拉挤层的部分之下,使得其沿拉挤层的整个近端边缘延伸,并且其中,第一嵌体的顶部表面与壳体的周围内部表面或与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平,所述第二嵌体布置在拉挤层的部分之下,使得其沿拉挤层的整个远端边缘延伸,并且其中,第二嵌体的顶部表面与壳体的周围内部表面或与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平。
根据另一优选实施例,本发明涉及一种风力涡轮机叶片,其具有成型轮廓,所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧、以及具有弦的前边缘和后边缘,所述弦具有在前边缘和后边缘之间延伸的弦长。风力涡轮机叶片在根部端部与尖部端部之间在展向方向上延伸。风力涡轮机叶片包括壳体部件(诸如顺风壳体半部件和逆风壳体半部件)、增强区段(诸如翼梁帽或主层压体),所述增强区段在叶片的展向方向上沿壳体部件的至少部分延伸。
叶片的增强区段包括集合在一起的多个拉挤构件,以形成在叶片的展向方向上延伸的至少一个拉挤层。拉挤层具有最接近叶片的根部端部的近端边缘、最接近叶片的尖部端部的远端边缘以及在叶片的展向方向上延伸的两个相对的横向边缘。
本发明的风力涡轮机叶片优选地包括第一嵌体和第二嵌体,所述第一嵌体布置在拉挤层的部分之下,使得其沿拉挤层的整个近端边缘延伸,并且其中,第一嵌体的顶部表面与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平,所述第二嵌体布置在拉挤层的部分之下,使得其沿拉挤层的整个远端边缘延伸,并且其中,第二嵌体的顶部表面与增强区段的基部部件的顶部表面基本上齐平。
本公开的优点是能够避免壳体和/或基部部件中的褶皱。本公开的进一步的优点是,预成形件具有与壳体和/或基部部件相同或类似的材料特性,以及材料重量轻。
第一嵌体和/或第二嵌体的预成形件可以在基本上弦向方向上延伸。第一和/或第二嵌体的预成形件可以包括纤维材料。第一嵌体的预成形件可以包括纤维的片材,诸如纤维的片材或纤维垫或玻璃纤维垫。第一嵌体的预成形件可以包括一叠片材,诸如一叠玻璃纤维的片材。替代地,第一嵌体的预成形件可以包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然纤维或其混合物。第一嵌体的预成形件可以包括一叠玻璃纤维的片材,所述玻璃纤维的片材包括结合剂。
本公开的优点是提供预成形件。预成形件可以离线制造,这可以减少风力涡轮机叶片的模内制造时间。此外,离线制造预成形件可以提供较高质量和均匀性的预成形件。
在优选实施例中,本发明的预成形件/嵌体可以具有倒角边缘。预成形件/嵌体的每个纤维的片材的远端端部可以是倒角的。预成形件/嵌体的每个纤维的片材的近端端部可以是倒角的。
第一嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘渐缩。第一嵌体的预成形件的厚度可以朝向近端边缘渐缩。第一嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相同方向上的近端边缘渐缩。替代地,第一嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相反方向上的近端边缘渐缩。
第二嵌体的预成形件可以在基本上弦向方向上延伸。第二嵌体的预成形件可以包括纤维材料。第二嵌体的预成形件可以包括纤维的片材,诸如纤维的片材或纤维垫或玻璃纤维垫。第二嵌体的预成形件可以包括一叠片材,诸如一叠玻璃纤维的片材。替代地,第二嵌体的预成形件可以包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然纤维或其混合物。第二嵌体的预成形件可以包括一叠玻璃纤维的片材,玻璃纤维的片材包括结合剂。每个纤维的片材的远端端部可以是倒角的。每个纤维的片材的近端端部可以是倒角的。
第二嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘渐缩。第二嵌体的预成形件的厚度可以朝向近端边缘渐缩。第二嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相同方向上的近端边缘渐缩。替代地,第二嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相反方向上的近端边缘渐缩。
第三嵌体的预成形件可以在基本上弦向方向上延伸。第三嵌体的预成形件可以包括纤维材料。第三嵌体的预成形件可以包括纤维的片材,诸如纤维的片材或纤维垫或玻璃纤维垫。第三嵌体的预成形件可以包括一叠片材,诸如一叠玻璃纤维的片材。替代地,第三嵌体的预成形件可以包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然纤维或其混合物。第三嵌体的预成形件可以包括一叠玻璃纤维的片材,玻璃纤维的片材包括结合剂。每个纤维的片材的远端端部可以是倒角的。每个纤维的片材的近端端部可以是倒角的。
第三嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘渐缩。第三嵌体的预成形件的厚度可以朝向近端边缘渐缩。第三嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相同方向上的近端边缘渐缩。替代地,第三嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相反方向上的近端边缘渐缩。
第四嵌体的预成形件可以在基本上弦向方向上延伸。第四嵌体的预成形件可以包括纤维材料。第四嵌体的预成形件可以包括纤维的片材,诸如纤维的片材或纤维垫或玻璃纤维垫。第四嵌体的预成形件可以包括一叠片材,诸如一叠玻璃纤维的片材。替代地,第四嵌体的预成形件可以包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然纤维或其混合物。第四嵌体的预成形件可以包括一叠玻璃纤维的片材,玻璃纤维的片材包括结合剂。每个纤维的片材的远端端部可以是倒角的。每个纤维的片材的近端端部可以是倒角的。
第四嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘渐缩。第四嵌体的预成形件的厚度可以朝向近端边缘渐缩。第四嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相同方向上的近端边缘渐缩。替代地,第四嵌体的预成形件的厚度可以朝向远端边缘和相反方向上的近端边缘渐缩。
堆叠以形成嵌体的预成形件的纤维的片材可以用结合剂预制。替代地,片材可以是干织物。替代地,片材可以是预浸料。结合剂可以是热塑性结合剂。结合剂可以是结合粉末,诸如热塑性结合粉末。
堆叠片材可以包括将结合剂施加到织物。堆叠片材可以包括堆叠具有期望尺寸的片材,以形成期望尺寸的预成形件。堆叠片材可以包括堆叠片材和切割出期望尺寸的预成形件。堆叠片材可以包括将片材布置在模具中。
在优选实施例中,本发明的预成形件包括玻璃纤维。替代地,或此外,预成形件可以包括碳纤维。在一些实施例中,预成形件可以包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、天然纤维或其混合物。相对于预成形件的纤维材料的重量,结合剂呈现为0.1-15 wt%的量。优选地,相对于纤维材料的重量,结合剂呈现为0.5-10 wt%的量,优选地0.5-5 wt%,更优选地0.5-3.5 wt%。结合剂还可以包括两种或更多种不同的物质,只要相对于纤维的重量,总的结合剂呈现为0.1-15 wt%的量。纤维与结合剂之间的混合物使得纤维片材的表面的至少75%、更优选地至少90%、最优选地至少95%与结合剂接触。
片材可以通过例如通过加热固结或预固化,以使片材附接到彼此,并形成嵌体的预成形件。在固结之后,预成形件获得更高的刚度和强度。替代地,可以在风力涡轮机叶片的灌注过程期间灌注片材,以形成嵌体。片材的黏合剂可以配置成在灌注树脂时被树脂溶解,使得黏合剂在灌注过程期间被树脂替代。
预成形件可以构成风力涡轮机叶片的增强区段的部件,诸如翼梁帽或主层压体。
在优选实施例中,每个预成形件/嵌体具有20-100 cm的长度、30-150 cm的宽度以及0.5-10 mm的厚度。拉挤层典型地具有40-80 m的长度、20-100 cm的宽度以及5-80 mm的厚度。基部部件典型地具有0.5-30 mm、诸如4-30 mm的厚度。
提供第一嵌体的预成形件可以包括预固化第一嵌体的预成形件。提供第二嵌体的预成形件可以包括预固化第二嵌体的预成形件。
壳体可以包括根部端部和尖部端部,并且第一嵌体的预成形件可以布置成比第二嵌体的预成形件更接近壳体的根部端部。
拉挤层可以布置成使得其近端边缘比其远端端部更接近壳体的根部端部。
第一嵌体的预成形件可以布置成使得其沿拉挤层的整个近端边缘延伸。第二嵌体的预成形件可以布置成使得其沿拉挤层的整个远端边缘延伸。
预成形件中的每个可以具有近端边缘、远端边缘以及两个相对的横向边缘。第一嵌体的预成形件可以布置成使得其近端边缘比拉挤层的近端边缘更接近壳体的根部端部。第二嵌体的预成形件可以布置成使得其远端边缘比拉挤层的远端边缘更接近壳体的尖部端部。
第一嵌体的预成形件的远端边缘可以比拉挤层的近端边缘长。第二嵌体的预成形件的近端边缘可以比拉挤层的远端边缘长。
所述方法可以包括用树脂灌注拉挤层、第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件以及可选地增强区段的基部部件,以形成风力涡轮机叶片的第一壳体部件的增强区段。
所述方法可以包括制造两个增强壳体部件。所述方法可以包括连接两个增强壳体部件,以形成风力涡轮机叶片。
第三嵌体的预成形件可以布置在拉挤层的至少部分的顶部上,使得其沿拉挤层的整个近端边缘延伸。第三嵌体的预成形件可以在基本上弦向方向上延伸。第三嵌体的预成形件可以布置成比第四嵌体的预成形件更接近壳体的根部端部。
第四嵌体的预成形件可以布置在拉挤层的至少部分的顶部上,使得其沿拉挤层的整个远端边缘延伸。第四嵌体的预成形件各自可以在基本上弦向方向上延伸。第四嵌体的预成形件可以布置成比第四嵌体的预成形件更接近壳体的尖部端部。
在一些实施例中,增强区段的边缘是倒角的。在优选实施例中,预成形件的边缘是倒角的。增强区段的纤维层可以在远端端部处是倒角的。增强区段的纤维层可以在近端端部处是倒角的。
第三嵌体可以布置在拉挤层的至少部分的顶部上,使得其沿拉挤层的整个近端边缘延伸。第三嵌体可以布置在第一嵌体的至少部分的顶部上。第三嵌体可以布置在壳体部件的至少部分的顶部上。第三嵌体的厚度可以从渐缩。
第四嵌体可以布置在拉挤层的至少部分的顶部上,使得其沿拉挤层的整个远端边缘延伸。第四嵌体可以布置在第二嵌体的至少部分的顶部上。第四嵌体可以布置在壳体部件的至少部分的顶部上。第三嵌体的预成形件可以布置成比第四嵌体的预成形件更接近叶片的根部端部。
所设想的是,如结合任何一个方面所描述的任何实施例或元件可以作必要的修正用于任何其他方面或实施例。
附图说明
下文将关于附图更详细地描述本发明的实施例。遍及全部,相同的参考标记表示相同的元件。因此,可以不相对于每个图的描述详细描述相同的元件。这些图示出了实施本发明的一种方式,并且不应被解释为限制落在所附权利要求集的范围内的其他可能实施例。此外,图示的实施例不需要具有所示的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不必需局限于该实施例,并且即使没有这样图示或如果没有这样明确描述,也能够在任何其他实施例中实施。
图1是图示示例性风力涡轮机的示意图,
图2是图示示例性风力涡轮机叶片的示意图,
图3是图示示例性风力涡轮机叶片的横截面的示意图,
图4是图示示例性风力涡轮机叶片的示意图,
图5是图示示例性嵌体的示意图,
图6a-6b是图示风力涡轮机叶片的示例性部件的示意图,
图7a-7g是图示风力涡轮机叶片的示例性部件的示意图,
图8a-8d是图示风力涡轮机叶片的示例性部件的示意图,以及
图9是制造风力涡轮机叶片的示例性方法的框图。
具体实施方式
在下面的图描述中,相同的参考符号表示相同的元件,并且因此可以不关于所有的图来描述。
图1图示了根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代逆风风力涡轮机2,其具有塔架4、机舱6以及具有基本上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的叶片尖部14。
图2示出了示例性风力涡轮机叶片10的示意图。风力涡轮机叶片10具有带有根部端部和尖部端部的常规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包括前边缘18和后边缘20,当叶片安装在毂部上时,前边缘18面向叶片10的旋转方向,并且后边缘20面向前边缘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基本上圆形或椭圆形的横截面,这例如使得更容易和更安全地将叶片10安装到毂部。根部区域30的直径(或弦)可以沿整个根部区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的弦长典型地随着距毂部的增加的距离r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的前边缘18与后边缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的增加的距离r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典型地设置在过渡区域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,以便补偿取决于距毂部的半径的叶片的局部速度。
风力涡轮机叶片10包括叶片壳体,所述叶片壳体包括典型地由纤维增强聚合物制成的两个叶片壳体部件,第一叶片壳体部件24和第二叶片壳体部件26。第一叶片壳体部件24典型地是压力侧或逆风叶片壳体部件。第二叶片壳体部件26典型地是吸力侧或顺风叶片壳体部件。第一叶片壳体部件24和第二叶片壳体部件26沿结合线或胶合接头28用黏合剂(诸如,胶合剂)紧固在一起,所述结合线或胶合接头沿叶片10的后边缘20和前边缘18延伸。典型地,叶片壳体部件24、26的根部端部具有半圆形或半椭圆形的外部横截面形状。
图3是图示示例性风力涡轮机叶片10的横截面图(例如,风力涡轮机叶片10的翼型区域的横截面图)的示意图。风力涡轮机叶片10包括前边缘18、后边缘20、压力侧24和吸力侧26。风力涡轮机叶片10包括在前边缘18与后边缘20之间的弦线38。风力涡轮机叶片10包括抗剪腹板42,诸如前边缘抗剪腹板和后边缘抗剪腹板。替代地,抗剪腹板42可以是翼梁盒,其具有翼梁侧,诸如后边缘翼梁侧和前边缘翼梁侧。风力涡轮机叶片包括内部表面39。
图4是图示风力涡轮机叶片的示例性部件的示意图,例如,从吸力侧看到的第一壳体部件24的顶视图。风力涡轮机叶片10包括前边缘18、后边缘20、尖部14和根部16。
风力涡轮机叶片10包括增强区段35。在优选实施例中,增强区段是集成的增强区段。有利地,集成的增强区段形成风力涡轮机的翼梁帽或翼梁桁杆的至少部分。风力涡轮机叶片包括壳体37,增强区段布置到所述壳体上。增强区段35可以包括可选的基部部件(未示出)和拉挤层44。增强区段的基部部件可以包括纤维,诸如玻璃纤维。拉挤层44在平行于风力涡轮机叶片10的纵向轴线L的方向上,即在基本上展向方向上,在近端边缘46与远端边缘48之间延伸。拉挤层44还包括两个相对的横向边缘43。拉挤层的近端边缘46比拉挤层的远端边缘48更接近叶片根部16。远端边缘48更接近尖部14。拉挤层44包括集合在一起的多个拉挤构件49,并且可以包括纤维,诸如玻璃纤维。
第一壳体部件24包括布置在拉挤层44之下的第一嵌体50和第二嵌体60。第一嵌体50和第二嵌体60在基本上弦向上延伸。第一嵌体50在基本上弦向方向上延伸,并且包括近端边缘52、远端边缘54和两个相对的横向边缘53。第一嵌体的近端边缘52比第一嵌体的远端边缘54更接近叶片根部16。第一嵌体的远端边缘54比第一嵌体的近端边缘52更接近叶片尖部14。第一嵌体50布置成使得其在拉挤层44的整个近端边缘46之下延伸。第一嵌体的远端边缘54比拉挤层的近端边缘46长。替代地,第一嵌体的远端边缘54和拉挤层的近端边缘46可以相同。通过提供与拉挤层边缘至少相同宽度的嵌体,层压体的端部的整个宽度可以由嵌体支撑。
第二嵌体60在基本上弦向方向上延伸,并且包括近端边缘62、远端边缘64和两个相对的横向边缘63。第二嵌体的近端边缘62比第二嵌体的远端边缘64更接近叶片根部16。第二嵌体的远端边缘64比第二嵌体的近端边缘62更接近叶片尖部14。第二嵌体60布置成使得其在拉挤层的整个远端边缘48之下延伸。第二嵌体的近端边缘62比拉挤层的远端边缘48长。替代地,第二嵌体的近端边缘62和拉挤层的远端边缘48可以相同。
第一嵌体50布置成比第二嵌体60更接近叶片根部16。第二嵌体60布置成比第一嵌体50更接近叶片尖部14。因此,拉挤层44在其相应端部处,例如,在其近端边缘46和远端边缘48处,由第一嵌体50和第二嵌体60支撑。
嵌体典型地具有20-100 cm的长度LPL、30-150 cm的宽度WPL和0.5-10 mm的厚度(未示出,例如见图7a)。拉挤层典型地具有40-80 m的长度、20-100 cm的宽度以及5-80 mm的厚度(未示出,例如见图7a)。
图5是图示示例性嵌体和拉挤层44的示意图,诸如第一嵌体50和拉挤层44。第一嵌体包括近端边缘52和远端边缘54,并支撑拉挤层44。拉挤层44包括集合在一起的多个拉挤构件49。拉挤层44在叶片的展向方向上从近端边缘46延伸到远端边缘(未示出)。拉挤层44的厚度从第一拉挤层点45朝向近端边缘46渐缩(如图6a中最佳可见的)。
图6a-6b是图示风力涡轮机叶片的示例性部件的示意图,诸如从前边缘或后边缘看到的风力涡轮机叶片的增强区段。图6a和6b图示了现有技术,其中拉挤层44布置在包括纤维(诸如玻璃纤维)的壳体37的顶部上。在风力涡轮机叶片的灌注期间(其中壳体37和拉挤层44被用树脂灌注),例如,在真空辅助树脂转移模制(VARTM)期间,壳体37可能被压缩,以在拉挤层的边缘46处形成褶皱38。通过在拉挤层的边缘46之下布置嵌体,可以降低在壳体中出现褶皱的风险。
图7a-7d是图示风力涡轮机叶片的示例性部件的示意图,诸如从前边缘或后边缘看到的第一壳体部件24的增强区段35。第一壳体部件24包括具有内部表面39a的壳体37或具有顶部表面39b的基部部件36,其中,内部表面39a或顶部表面39b可以包括一个或多个腔体(如在图7a-d中图示的)、拉挤层44、第一嵌体50和第二嵌体60。壳体37包括纤维材料,诸如玻璃纤维,诸如玻璃纤维的垫。玻璃纤维的垫的端部可以是倒角的。纤维方向可以是在风力涡轮机叶片的展向方向上。拉挤层44从第一拉挤层点45朝向近端边缘46渐缩,并且从第二拉挤层点47朝向远端边缘48渐缩。
第一嵌体50布置在拉挤层的近端边缘46之下,并且第二嵌体60布置在拉挤层的远端边缘48之下。第一嵌体50和第二嵌体60布置成使得第一嵌体的顶部表面56和第二嵌体的顶部表面66与第一壳体部件24的相邻内部表面39a齐平。第一嵌体50和第二嵌体60包括纤维材料的片材,诸如玻璃纤维织物的片材,并且堆叠以形成预成形件。片材可以包括结合剂或增粘剂,例如,干织物或预浸料。片材可以通过例如通过加热固结或预固化,以使片材附接到彼此,并形成嵌体的预成形件。
在图7b中,第一壳体部件24包括壳体37、具有顶部表面39b的基部部件36,其中,基部部件的顶部表面39b可以包括一个或多个腔体、拉挤层44、第一嵌体50和第二嵌体60。基部部件36包括纤维材料,诸如玻璃纤维,诸如玻璃纤维的垫。玻璃纤维的垫的端部可以是倒角的。纤维方向可以是在风力涡轮机叶片的展向方向上。
在图7a和7b中,第一嵌体50的厚度从顶部表面58朝向底部表面56渐缩,并且第二嵌体的厚度从顶部表面66朝向底部表面68渐缩。在图7c中,第一嵌体50的厚度从底部表面58朝向顶部表面56渐缩,并且第二嵌体60的厚度从底部表面68朝向顶部表面68渐缩。替代地,第一嵌体50的厚度可以从顶部表面56朝向底部表面58渐缩,并且第二嵌体60的厚度可以从底部表面68朝向顶部表面66渐缩。
嵌体典型地具有20-100 cm的长度D1、30-150 cm的宽度D2和0.5-10 mm的厚度D3。拉挤层典型地具有40-80 m的长度D11、20-100 cm的宽度D12以及5-80 mm的厚度D13。基部部件典型地具有4-30 mm的厚度D23。
在图7d中,第三嵌体70和第四嵌体80布置在拉挤层44的部分的顶部上。第三嵌体70和第四嵌体80在基本上弦向方向上延伸。第三嵌体70布置在拉挤层的近端边缘46的顶部上,使得第三嵌体70覆盖拉挤层44的一些渐缩的部分、第一嵌体50和/或第一壳体部件的一些内部表面39a。第四嵌体80布置在拉挤层的远端边缘48的顶部上,使得第四嵌体80覆盖拉挤层44的一些渐缩的部分、第二嵌体60和/或第一壳体部件的一些内部表面39a。第三嵌体70和第四嵌体80的厚度可以朝向第一壳体部件的内部表面39a渐缩。第三嵌体70和第四嵌体80可以成形为与靠近边缘46、48的拉挤层44的形状一致。
在图7e中,第一嵌体50和第二嵌体60布置在基部部件36的每个端部处。基部部件36的顶部表面39b和第一嵌体56的顶部表面和第二嵌体66的顶部表面基本上齐平。拉挤层44布置在第一嵌体50和第二嵌体60以及基部部件36的顶部上。
在图7f中,第三嵌体70和第四嵌体80布置在靠近边缘46、48的拉挤层44的每个端部处。第三嵌体70和第四嵌体80可以通过在边缘46、48周围在壳体上提供压力来减少壳体37中的褶皱。
在图7g中,第一嵌体50和第二嵌体60布置在壳体的内部表面39a的顶部上。拉挤层44布置在第一嵌体50和第二嵌体60以及基部部件36的顶部上。原则上,除了第一嵌体50和第二嵌体60之外,没有材料支撑拉挤层44。
图8a-8d是图示示例性嵌体的示意图,诸如图7a-7e的第一嵌体50或第二嵌体60。嵌体50、60包括纤维材料的片材,例如,第一片材90、第二片材92和第三片材94。片材90、92、94中的每个具有厚度D31,其对于所有片材可以是相同的。
嵌体50、60由布置在彼此的顶部上的片材90、92、94制成。在图8a和8c中,片材90、92、94的尺寸可以是相同的,例如,它们可以具有相同的宽度和长度。第二片材92可以以一偏移堆叠在第一片材90的顶部上。第三片材94可以以一偏移(例如,与第二片材的偏移在相同的方向上的偏移)堆叠在第二片材92的顶部上。拉挤层,诸如图4-7的拉挤层44,可以布置在第三片材94的顶部上。拉挤层44可以从嵌体的厚度最厚的区域延伸。
图8b和8d的嵌体50、60包括具有不同尺寸(例如,不同宽度和长度)的片材,所述片材布置在彼此的顶部上。片材可以从底部表面58、68到顶部表面56、66在尺寸减小,例如,在宽度和/或长度上减小。片材可以具有例如50 mm的尺寸差异,例如,第一片材90可以具有200 x 200 mm的长度和宽度,第二片材92可以具有150 x 150 mm的长度和宽度,第三片材94可以具有100 x 100 mm的长度和宽度。
每个片材的厚度可以在0.2-0.8 mm之间,诸如约0.6 mm。包括片材90、92、94的嵌体50、60具有厚度D3。厚度D3可以在0.6-2.4 mm之间,诸如约1.8 mm。
为了图示目的,片材被图示有直的端部。然而,端部可以是倒角的,诸如在图7中图示的。图9是用于制造用于风力涡轮机叶片的增强壳体部件的示例性方法200的框图。
方法200包括提供202壳体,诸如壳体半部件,诸如压力侧壳体半部件。方法200可以可选地包括将多个纤维层布置204在壳体的内部表面上,以形成增强区段的基部部件。
方法200可以包括提供207用于第一嵌体的预成形件。提供207第一嵌体的预成形件可以包括将纤维的片材(诸如玻璃纤维的片材)堆叠208在彼此的顶部上。每个片材可以包括结合剂,诸如胶合剂。提供207第一嵌体的预成形件可以包括固结209片材,以形成具有更硬和更刚性特性的预成形件。
方法200包括将第一嵌体的预成形件布置210在壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上。布置210第一嵌体的预成形件可以包括布置212第一嵌体的预成形件,使得其比第二嵌体的预成形件更接近叶片的根部端部。布置210第一嵌体的预成形件可以包括布置214第一嵌体的预成形件,使得其在拉挤层的整个近端边缘之下延伸。布置210第一嵌体的预成形件可以包括布置216第一嵌体的预成形件,使得第一嵌体的预成形件的近端边缘比拉挤层的近端边缘更接近根部。
方法200可以包括提供217用于第二嵌体的预成形件。提供217第二嵌体的预成形件可以包括将纤维的片材(诸如玻璃纤维的片材)堆叠218在彼此的顶部上。每个片材可以包括结合剂,诸如胶合剂。提供217第二嵌体的预成形件可以包括固结219片材,以形成具有更硬和更刚性特性的预成形件。
方法200包括将第二嵌体的预成形件布置220在壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上。布置220第二嵌体的预成形件可以包括布置222第二嵌体的预成形件,使得其比第一嵌体的预成形件更接近叶片的尖部端部。布置220第二嵌体的预成形件可以包括布置224第二嵌体的预成形件,使得其在拉挤层的整个远端边缘之下延伸。布置220第二嵌体的预成形件可以包括布置226第二嵌体的预成形件,使得第二嵌体的预成形件的远端边缘比拉挤层的远端边缘更接近尖部。
方法200包括将至少一个拉挤层布置230在第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件、壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上。拉挤层包括集合在一起的多个拉挤构件,并且拉挤层布置在叶片的展向方向上。布置230拉挤层包括布置232拉挤层,使得拉挤层的近端边缘布置在第一嵌体的预成形件上,并且拉挤层的远端边缘布置在第二嵌体的预成形件上。布置230拉挤层可以包括布置234拉挤层,使得其近端边缘比其远端端部更接近叶片的根部端部。
方法200可以包括将第三嵌体的预成形件布置240在和/或将第四嵌体的预成形件布置250在壳体的内部表面的顶部和/或增强区段的基部部件的至少部分上。
方法200可以包括用树脂灌注260拉挤层、第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件以及可选的增强区段的基部部件,以形成风力涡轮机叶片的壳体部件的增强区段。用树脂灌注260拉挤层、第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件以及可选地增强区段的基部部件可以包括施加262真空,诸如在真空辅助树脂转移模制(VARTM)期间。
方法200可以包括制造第二增强壳体部件。制造第二增强壳体部件包括提供1202第二壳体,诸如壳体半部件,诸如吸力侧壳体。所述方法可以包括将多个纤维层布置1204在第二壳体的内部表面上,以形成增强区段的基部部件。
方法200可以包括提供1207用于第一嵌体的预成形件。提供1207第一嵌体的预成形件可以包括将纤维的片材(诸如玻璃纤维的片材)堆叠1208在彼此的顶部上。每个片材可以包括结合剂,诸如胶合剂。提供1207第一嵌体的预成形件可以包括固结1209片材,以形成具有更硬和更刚性特性的预成形件。
方法200可以包括将第一嵌体的预成形件布置1210在第二壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上。布置1210第一嵌体的预成形件可以包括布置1212第一嵌体的预成形件,使得其比第二嵌体的预成形件更接近叶片的根部端部。布置1210第一嵌体的预成形件可以包括布置1214第一嵌体的预成形件,使得其在拉挤层的整个近端边缘之下延伸。布置1210第一嵌体的预成形件可以包括布置1216第一嵌体的预成形件,使得第一嵌体的预成形件的近端边缘比拉挤层的近端边缘更接近根部。
方法200可以包括提供1217用于第二嵌体的预成形件。提供1217第二嵌体的预成形件可以包括将纤维的片材(诸如玻璃纤维的片材)堆叠1218在彼此的顶部上。每个片材可以包括结合剂,诸如胶合剂。提供1217第二嵌体的预成形件可以包括固结1219片材,以形成具有更硬和更刚性特性的预成形件。
方法200可以包括将第二嵌体的预成形件布置1220在第二壳体的内部表面上和/或增强区段的基部部件上。布置220第二嵌体的预成形件可以包括布置1222第二嵌体的预成形件,使得其比第一嵌体的预成形件更接近叶片的尖部端部。布置1220第二嵌体的预成形件可以包括布置1224第二嵌体的预成形件,使得其在拉挤层的整个远端边缘之下延伸。布置1220第二嵌体的预成形件可以包括布置1226第二嵌体的预成形件,使得第二嵌体的预成形件的远端边缘比拉挤层的远端边缘更接近尖部。
方法200可以包括将至少一个拉挤层布置1230在第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件、增强区段的基部部件的壳体的内部表面上。拉挤层包括集合在一起的多个拉挤构件,并且拉挤层布置在叶片的展向方向上。布置1230拉挤层可以包括布置1232拉挤层,使得拉挤层的近端边缘布置在第一嵌体的预成形件上,并且拉挤层的远端边缘布置在第二嵌体的预成形件上。布置1230拉挤层可以包括布置1234拉挤层,使得其近端边缘比其远端端部更接近叶片的根部端部。
方法200可以包括将第三嵌体的预成形件布置1240在和/或将第四嵌体的预成形件布置1250在第二壳体的内部表面的顶部和/或增强区段的基部部件上。
方法200可以包括用树脂灌注1260拉挤层、第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件以及可选的增强区段的基部部件,以形成风力涡轮机叶片的第二壳体部件的增强区段。用树脂灌注1260拉挤层、第一嵌体的预成形件、第二嵌体的预成形件以及可选地增强区段的基部部件可以包括施加1262真空,诸如在真空辅助树脂转移模制(VARTM)期间。
方法200可以包括连接2200两个壳体部件,使得两个壳体的内部表面彼此面对以形成风力涡轮机叶片。
已经参考优选实施例描述了本发明。然而,本发明的范围不限于图示的实施例,而是能够在不脱离本发明的范围的情况下进行改变和修改。
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 叶片尖部
16 叶片根部
18 前边缘
20 后边缘
24 第一叶片壳体部件(压力侧)
26 第二叶片壳体部件(吸力侧)
28 结合线/胶合接头
30 根部区域
32 过渡区域
34 翼型区域
35 增强区段
36 基部部件
37 壳体
38 褶皱
39a 内部表面
39b 顶部表面
40 肩部
42 抗剪腹板或翼梁侧
43 拉挤层的横向边缘
44 拉挤层
45 第一拉挤层点
46 拉挤层的近端边缘
47 第二拉挤层点
48 拉挤层的远端边缘
49 拉挤构件
50 第一嵌体
52 第一嵌体的近端边缘
53 第一嵌体的横向边缘
54 第一嵌体的远端边缘
56 第一嵌体的顶部表面
58 第一嵌体的底部表面
60 第二嵌体
62 第二嵌体的近端边缘
64 第二嵌体的远端边缘
66 第二嵌体的顶部表面
68 第二嵌体的底部表面
70 第三嵌体
80 第四嵌体
90 第一片材
92 第二片材
94 第三片材
D1 嵌体长度
D2 嵌体宽度
D3 嵌体厚度
D31 第一片材厚度
D11 拉挤层长度
D12 拉挤层宽度
D13 拉挤层厚度
D23 基部部件厚度
200 方法
202 提供壳体
204 布置纤维层
207 提供第一预成形件
208 堆叠片材
209 固结片材
210 布置第一预成形件
212 将第一预成形件布置成更接近根部端部
214 将第一预成形件布置在拉挤层的近端边缘之下
217 提供第二预成形件
218 堆叠片材
219 固结片材
220 布置第二预成形件
222 将第二预成形件布置成更接近尖部端部
224 将第二预成形件布置在拉挤层的远端边缘之下
230 布置拉挤层
232 将拉挤层的近端边缘布置在第一预成形件上,并且将拉挤层的远端边缘布置在第二预成形件上
234 将近端边缘布置成更接近根部
240 布置第三预成形件
250 布置第四预成形件
260 灌注
262 施加真空
1202 提供壳体
1204 布置纤维层
1207 提供第一预成形件
1208 堆叠片材
1209 固结片材
1210 布置第一预成形件
1212 将第一预成形件布置成更接近根部端部
1214 将第一预成形件布置在拉挤层的近端边缘之下
1217 提供第二预成形件
1218 堆叠片材
1219 固结片材
1220 布置第二预成形件
1222 将第二预成形件布置成更接近尖部端部
1224 将第二预成形件布置在拉挤层的远端边缘之下
1230 布置拉挤层
1232 将拉挤层的近端边缘布置在第一预成形件上,并且将拉挤层的远端边缘布置在第二预成形件上
1234 将近端边缘布置成更接近根部
1240 布置第三预成形件
1250 布置第四预成形件
1260 灌注
2200 连接。

Claims (15)

1.一种用于制造用于风力涡轮机叶片的增强壳体部件的方法,包括:
- 提供具有内部表面的壳体,
- 可选地将多个纤维层布置在所述壳体的所述内部表面上,以形成增强区段的基部部件,
- 提供第一嵌体的预成形件,
- 将所述第一嵌体的所述预成形件布置在所述壳体的所述内部表面上和/或所述增强区段的所述基部部件上,
- 提供第二嵌体的预成形件,
- 将所述第二嵌体的所述预成形件布置在所述第一壳体部件的所述内部表面上和/或所述增强区段的所述基部部件上,
- 将至少一个拉挤层布置在
·所述第一嵌体的所述预成形件、
·所述第二嵌体的所述预成形件、以及
·所述壳体的所述内部表面和/或所述增强区段的所述基部部件上,
其中,所述拉挤层包括集合在一起的多个拉挤构件,所述拉挤层具有近端边缘、远端边缘和两个相对的横向边缘,并且其中,所述拉挤层布置在所述叶片的展向方向上,使得所述拉挤层的所述近端边缘布置在所述第一嵌体的所述预成形件上,并且所述拉挤层的所述远端边缘布置在所述第二嵌体的所述预成形件上。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,提供第一嵌体的预成形件包括预固化所述第一嵌体的所述预成形件,和/或提供第二嵌体的预成形件包括预固化所述第二嵌体的所述预成形件。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述壳体包括根部端部和尖部端部,并且其中,所述第一嵌体的所述预成形件布置成比所述第二嵌体的所述预成形件更接近所述壳体的所述根部端部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述拉挤层布置成使得其近端边缘比其远端端部更接近所述壳体的根部端部。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述第一嵌体的所述预成形件布置成使得其沿所述拉挤层的整个近端边缘延伸,和/或所述第二嵌体的所述预成形件布置成使得其沿所述拉挤层的整个远端边缘延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述预成形件中的每个具有近端边缘、远端边缘和两个相对的横向边缘,并且其中,所述第一嵌体的所述预成形件布置成使得其近端边缘比所述拉挤层的所述近端边缘更接近所述壳体的所述根部端部,和/或其中,所述第二嵌体的所述预成形件布置成使得其远端边缘比所述拉挤层的所述远端边缘更接近所述壳体的所述尖部端部。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述第一嵌体的所述预成形件的所述远端边缘比所述拉挤层的所述近端边缘长,和/或其中,所述第二嵌体的所述预成形件的所述近端边缘比所述拉挤层的所述远端边缘长。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述方法包括用树脂灌注所述拉挤层、所述第一嵌体的所述预成形件、所述第二嵌体的所述预成形件以及可选地所述增强区段的所述基部部件,以形成所述风力涡轮机叶片的所述第一壳体部件的增强区段。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,将第三嵌体的预成形件布置在所述拉挤层的至少部分的顶部上,使得其沿所述拉挤层的整个近端边缘延伸,并且将第四嵌体的预成形件布置在所述拉挤层的至少部分的顶部上,使得其沿所述拉挤层的整个远端边缘延伸,所述第三嵌体的所述预成形件和所述第四嵌体的所述预成形件各自在基本上弦向方向上延伸,所述第三嵌体的所述预成形件布置成比所述第四嵌体的所述预成形件更接近所述壳体的所述根部端部。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述第一嵌体的所述预成形件的厚度朝向其远端边缘和/或朝向其近端边缘渐缩。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,至少所述第一嵌体的所述预成形件包括纤维的片材,并且其中,每个纤维的片材的远端端部和/或近端端部是倒角的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述增强区段的所述纤维层中的每个在远端端部和/或近端端部处是倒角的。
13.一种风力涡轮机叶片,其具有成型轮廓,所述成型轮廓包括压力侧和吸力侧、以及具有弦的前边缘和后边缘,所述弦具有在所述前边缘和所述后边缘之间延伸的弦长,所述风力涡轮机叶片在根部端部与尖部端部之间在展向方向上延伸,所述风力涡轮机叶片包括壳体部件,
增强区段,所述增强区段在所述叶片的展向方向上沿所述壳体部件的至少部分延伸,所述增强区段包括多个拉挤构件,所述拉挤构件集合在一起,以形成在所述叶片的展向方向上延伸的至少一个拉挤层,其中,所述拉挤层具有最接近所述叶片的所述根部端部的近端边缘、最接近所述叶片的所述尖部端部的远端边缘和在所述叶片的展向方向上延伸的两个相对的横向边缘,
第一嵌体,所述第一嵌体布置在所述拉挤层之下,使得所述第一嵌体沿所述拉挤层的整个近端边缘延伸,以及
第二嵌体,所述第二嵌体布置在所述拉挤层之下,使得所述第二嵌体沿所述拉挤层的整个远端边缘延伸。
14.根据权利要求13所述的风力涡轮机叶片,其中,第一嵌体和/或所述第二嵌体的厚度朝向其近端边缘和/或其远端边缘渐缩。
15.根据前述权利要求13-14中任一项所述的风力涡轮机叶片,其中,所述第一嵌体和/或所述第二嵌体包括一叠玻璃纤维的片材,所述玻璃纤维的片材包括结合剂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090196756A1 (en) * 2008-02-05 2009-08-06 General Electric Company Wind turbine blades and method for forming same
WO2013178228A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Vestas Wind Systems A/S Manufacture of wind turbine blades
US20160341177A1 (en) * 2013-07-09 2016-11-24 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade with sections that are joined together
GB201509991D0 (en) * 2015-06-09 2015-07-22 Vestas Wind Sys As Modular wind turbine blades
US9951750B2 (en) * 2015-07-30 2018-04-24 General Electric Company Rotor blade with interior shelf for a flat plate spar cap
DK3380313T3 (da) * 2015-11-26 2019-09-02 Vestas Wind Sys As Forbedringer vedrørende fremstillingen af vindmøllevinger
US11572861B2 (en) * 2017-01-31 2023-02-07 General Electric Company Method for forming a rotor blade for a wind turbine
EP3569394A1 (en) * 2018-05-17 2019-11-20 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of manufacturing a spar cap
EP4187080A1 (en) * 2019-03-21 2023-05-31 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of repairing a damaged spar cap of a wind turbine blade of a wind turbine

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