CN114396354A - 加强的风力涡轮机叶片部件 - Google Patents

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P.奎林格
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Abstract

本发明描述了一种具有加强的通孔的用于风力涡轮机叶片的部件。能够通过围绕孔的周边布置的纤维绳提供加强件，或者加强件能够设置为以从孔径向延伸布置所布置的纤维材料。

Description

加强的风力涡轮机叶片部件
本申请是申请号为201580044189.7、申请日为2015年8月18日、名称为“加强的风力涡轮机叶片部”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片的加强的部件、具有这种部件的风力涡轮机叶片以及相关的制造方法和组装方法。
背景技术
风力涡轮机叶片通常被制造成具有在10-20年的范围内的运行寿命，在此期间风力涡轮机叶片的部件经受大量应力和应变。在纤维加强的复合材料中，这种应力和应变在结构不连续性区域（例如，孔、材料界面等）中的集中通常表现为风力涡轮机叶片部件的结构故障或断裂的起始点，这需要相对昂贵和耗时的维修操作。
已知在复合结构中提供孔。
EP 1 772 621 A2公开了一种风力涡轮机叶片，其设置有无纤维的开口，该叶片通过使纤维围绕开口延伸并添加基质材料以形成复合结构来制造。
JP 2009 085009公开了一种具有中空梁的风力涡轮机叶片。
US 4 545 837 A公开了一种包括纤维加强的树脂基质衬套的复合结构。
本发明的目的是提供一种具有对这种结构故障的改善的耐抗力的风力涡轮机叶片部件及相关的制造方法和组装方法。
发明内容
因此，提供了一种制造具有改进的结构特性的风力涡轮机叶片部件的方法，所述方法包括以下步骤：
提供具有限定在其上的至少一个通孔的风力涡轮机叶片部件；以及
基本上围绕所述通孔的周边应用加强元件。
通过加强孔的周边，在孔的弱点处经受的结构力可以更均匀地分布在孔周围，从而改善风力涡轮机叶片部件对由于在风力涡轮机叶片操作期间经受的应力或应变而导致的断裂或故障的耐抗力。应当理解，风力涡轮机叶片部件优选地包括纤维加强的复合部件，例如包括玻璃纤维和/或碳纤维。
应当理解，所述通孔可以包括限定在材料本体中的切口或邻接孔。应当理解，所述通孔还可以包括从材料本体的边缘限定或延伸到材料本体的边缘的贯通槽、狭缝或通道，其中例如对于钥匙孔形的孔，所述加强元件可以围绕槽的一部分设置，特别是围绕槽的扩大部分设置。
在有利的实施方式中，风力涡轮机叶片部件包括：夹心板本体，其具有芯和围绕所述芯的蒙皮层；设置在所述夹心板本体中的通孔；以及基本上围绕所述孔的周边设置的至少一个加强元件。本发明对于由夹层结构制成的风力涡轮机叶片部件特别有利，因为它们易于出现上述断裂或故障。芯可以有利地由轻木或发泡聚合物制成。
在一个实施方式中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成与所述孔的径向方向基本平行。沿径向向外方向延伸的纤维材料允许在孔的边缘处经受的力的一部分从孔本身向外分布到部件本体的其他区域。
在另一个实施方式中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成基本上平行于所述孔的周向方向。这将使力围绕孔的周边分布，从而使裂缝形成的风险最小化。
优选地，所述应用加强元件的步骤包括基本上围绕所述通孔的周边应用至少一根纤维材料绳。
纤维材料绳是相对便宜且易于生产的元件，其可以容易地处理和布置以形成不同形状的孔的合适的加强件。应当理解，纤维材料绳也可以覆盖布置为绳的纤维束。
优选地，所述纤维材料绳包括单向纤维绳。
由于纤维在绳中的共同对准，使用单向纤维绳更有效地使力围绕孔的周边分布。
优选地，所述纤维材料绳包括玻璃纤维绳、碳纤维绳和/或这两者的组合。
附加地或替代地，所述应用加强元件的步骤包括在所述通孔中或周围应用至少一个纤维材料层。
纤维材料可以用作孔的补片加强件，并且可以与其他加强元件组合以进一步改善部件的结构性能。
优选地，所述应用加强元件的步骤包括围绕所述通孔的内周缠绕所述至少一个纤维材料层，优选地，其中所述至少一个纤维材料层的相反端在通孔的两侧布置在风力涡轮机叶片部件的表面上。
通过将纤维材料缠绕通过孔，力可以在部件的相反侧之间均匀地分布。
优选地，所述缠绕步骤包括布置所述至少一个纤维材料层，其中所述纤维材料层的相反端从所述通孔径向向外延伸。
使纤维材料沿径向向外方向延伸允许了在孔的边缘处经受的力的一部分从孔本身向外分布到部件本体的其他区域。
优选地，所述至少一个纤维材料层包括多个纤维，其中大部分所述纤维排布成与所述孔的径向方向基本平行。
提供具有对准的纤维的纤维材料允许力的分布被纤维材料更精确地重新引导。
优选地，所述应用加强元件的步骤包括应用纤维材料层的多个重叠片（piece），其中纤维材料层的所述多个重叠片的相反端从所述通孔径向向外延伸。
在一个方面，所述应用加强元件的步骤包括将所述加强元件应用到所述风力涡轮机叶片部件的邻近所述孔的表面。
在附加的或替代的方面，所述应用加强元件的步骤包括将所述加强元件应用在所述孔内，优选沿着孔的内周应用。
优选地，所述应用加强元件的步骤包括基本上围绕所述通孔的周边模制所述加强元件。
优选地，所述模制步骤包括围绕所述通孔的周边执行所述加强元件的树脂转移模制（RTM），进一步优选地是真空辅助树脂转移模制（VARTM）。
通过将加强元件模制到叶片部件，模制压力可以用于有效地使加强元件相对于部件表面变平，并且提供加强元件与部件之间的更一体化的界面。
优选地，所述模制步骤包括：在所述加强元件周围应用密封构件，优选为真空袋，以限定模腔；用树脂灌注所述模腔；以及使所述树脂固化。
在第一方面，该方法包括以下步骤：
提供加固的风力涡轮机叶片部件；
在所述加固的风力涡轮机叶片部件中形成通孔。
在这种情况下，加强件可以应用于已有的部件。加固的风力涡轮机叶片部件可以包括预制的面板、板或壳构件。形成通孔的步骤可以包括部件的加工、切割、钻孔等。
在附加的或替代的方面，所述方法包括：
提供具有至少一个通孔的芯体；
在所述至少一个通孔周围布置至少一个加强元件；
在所述至少一个孔中、优选地在所述至少一个加强元件的内边界内设置插入件；
将所述加强元件模制到所述芯；以及
在模制之后，移除所述插入件以提供具有加强的通孔的部件。
在这种情况下，加强可以作为部件本身的制造过程的一部分来执行，例如在夹心板部件的灌注期间执行。
优选地，至少一个加强元件布置在所述至少一个通孔内，优选地，所述至少一个加强元件与所述芯体的至少一个外表面对准地布置。
通过在孔内布置加强件，加强件可以布置成没有对部件的外部形状的外部干扰或破坏。
优选地，所述方法包括：
在所述芯体周围和所述孔上方层压蒙皮层;
其中所述模制步骤包括围绕所述芯模制所述蒙皮层以形成夹心板部件结构；以及
在模制之后，移除所述插入件以提供具有加强的通孔的部件。
应当理解，所述模制步骤包括用树脂灌注所述蒙皮层，并使所述树脂硬化或固化。
优选地，所述移除所述插入件的步骤包括加工所述加固的部件的蒙皮层以提供对所述插入件的通路，以及移除所述插入件。
应当理解，所述加工步骤可以包括切割所述蒙皮层以提供对所述插入件的通路。
优选地，所述通孔被设置为大致圆形的孔。
优选地，所述至少一个加强元件布置成围绕所述孔的至少一个同心环。
通过将加强件布置为围绕孔的至少一个同心环，提供了这样的加强件：其可以布置成遵循孔的形状，从而提供加强效果的均匀分布。
应当理解，该方法可以逆向地执行，以加强现有的孔，或者该方法可以作为风力涡轮机叶片部件的制造过程的一部分来执行。
还提供了一种风力涡轮机叶片部件，其具有限定在其上的至少一个通孔，其中加强元件基本上围绕所述至少一个通孔的周边设置。
优选地，所述加强元件包括基本上围绕所述通孔的周边布置的纤维材料绳。
优选地，所述纤维材料绳包括单向纤维绳，优选为玻璃纤维绳、碳纤维绳和/或这两种的组合。
优选地，所述至少一个通孔为大致圆形；优选地，其中所述加强元件布置在围绕所述孔的至少一个同心环中。
附加地或替代地，所述加强元件沿所述孔的内周布置在所述孔内。
优选地，所述风力涡轮机叶片部件包括：
夹心板本体，其具有芯和围绕所述芯的蒙皮层;
设置在所述夹心板本体中的通孔；以及
基本上围绕所述孔的周边设置的至少一个加强元件。
优选地，所述至少一个加强元件设置在所述孔内。
还提供了一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述方法包括：
将如上所述的风力涡轮机叶片部件与至少一个其他风力涡轮机叶片部件组装以形成风力涡轮机叶片。
还提供了一种包括至少一个如上所述的风力涡轮机叶片的风力涡轮机。
还提供了呈风力涡轮机叶片部件形式的中间产品，所述部件包括：
本体；
限定在所述本体中的通孔;
基本上围绕所述通孔的周边布置的加强元件；以及
设置成密封所述通孔的插入件，所述插入件布置成待从所述产品移除以提供具有加强的通孔的风力涡轮机叶片部件。
优选地，所述插入件包括截头圆锥形或锥形塞。
优选地，所述通孔包括倒角的或锥形的侧部，所述侧部基本上对应于所述截头圆锥形或锥形塞。
优选地，所述插入件由基本上惰性的材料形成，优选为硅树脂塞。
附图说明
现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的实施方式，其中：
图1示出了风力涡轮机；
图2示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的示意图；
图3示出了图2的叶片的翼型轮廓的示意图；
图4示出了从上方和从侧面观察的图2的风力涡轮机叶片的示意图；
图5示出了根据本发明的各种实施方式的风力涡轮机叶片部件的一些区段的一系列放大平面图；
图6示出了根据本发明的各种实施方式的风力涡轮机叶片部件的一些区段的一系列横截面视图；
图7示出了根据本发明的一个方面的制造方法的一系列横截面视图；
图8示出了根据本发明的一个方面的制造方法的一系列横截面视图；
图9示出了图8的方法的替代形式的一系列横截面视图；以及
图10示出了根据本发明的方法的进一步的实施方式的一系列横截面视图。
应当理解，在附图中，本发明的不同实施方式共同的元件设有相同的附图标记。
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2，其具有塔部4、机身6和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10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示出了风力涡轮机叶片10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；最远离毂部的型面或翼面区域34；以及位于根部区域30与翼面区域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。
翼面区域34（也称为型面区域）具有关于升力的产生方面的理想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则具有大致圆形或椭圆形横截面，例如使得能够将叶片10更容易且安全地安装至毂部。根部区域30的直径（或弦）一般是沿着整个根部区域30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40向翼面区域34的翼面轮廓50逐渐变化的过渡轮廓42。过渡区域32的弦长一般随着距毂部的距离r增加而大致线性地增加。
翼面区域34具有翼面轮廓50，翼面轮廓50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增加而减小。
应当注意，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面内，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，这最常见的是为了补偿叶片的局部速度取决于距毂部的半径的情况。
图3示出了通过各种参数描绘的风力涡轮机的典型叶片的翼面轮廓50的示意图，这些参数一般用来限定翼面的几何形状。翼面轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，压力侧52和吸力侧54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）侧和背风（或顺风）侧。翼面轮廓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。翼面轮廓50具有厚度t，厚度t限定为压力侧52与吸力侧54之间的距离。翼面的厚度t沿着弦60变化。与对称式轮廓的偏离由拱形线62表示，拱形线62是穿过翼面轮廓50的中位线。该中位线能够通过绘制从前缘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限定为从弦60到吸力侧54和到压力侧52的距离。
翼面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df、最大翼面厚度t（其为沿着中位拱形线62的内接圆的最大直径）、最大厚度t的位置dt、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之比。另外，最大压力侧拱高的位置dp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示出了叶片的一些其他几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图2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 = Lw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。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。
风力涡轮机叶片10通常包括由纤维加强的聚合物制成的壳体，并且一般制造为沿着结合线28胶合在一起的压力侧或逆风侧壳体部件24和吸力侧或顺风侧壳体部件26，其中结合线28沿着叶片10的后缘20和前缘18延伸。风力涡轮机叶片通常由纤维加强塑料材料例如玻璃纤维和/或碳纤维制成，这些材料布置在模具中并且用树脂固化以形成实心结构。当代的风力涡轮机叶片通常能够超过30或40米长，具有数米长的叶片根部直径。风力涡轮机叶片通常为了相对较长的寿命并且为了承受显著的结构载荷和动态载荷而设计。
风力涡轮机叶片10的不同部件通常可以包括作为一般风力涡轮机叶片结构的一部分的通孔。这种具有孔的部件的示例可以包括：
·叶片壳体，其具有布置成接收维修装置（例如，举升机构、起重机、下降系统等）的孔，和/或用于接收其他风力涡轮机叶片部件（例如，雷电接受器、安装螺栓、排水阀等）的孔；
·风力涡轮机叶片隔板面板，其具有布置为排放阀或压力阀的孔，和/或检修口；
·用于风力涡轮机加热或冷却系统（例如，除冰系统）的管道或管路，其中这种管道中的孔提供通过所述管道或管路的流体连通；
·用于风力涡轮机叶片部件（例如，叶片传感器系统、通信装置等）的壳体，其具有为内部部件提供通信出口、排水出口、维护检修口等的孔；或者
·用于提供风力涡轮机叶片的一部分的经调节的空气动力学性能的空气动力学壳体或整流罩，其具有布置成用于安装目的、排水目的的孔，以减轻空气动力学壳体中的结构应力等。
参考图5，示出了根据本发明的加强的风力涡轮机叶片部件的一些部分的一系列放大平面图。
每个部件被示出为部件本体70的一部分，其中部件本体具有限定在其中的通孔72。虽然图5所示的孔72是大致圆形的孔，但是应当理解，可以提供任何其他形状的孔，例如椭圆形、矩形、三角形的孔等。
在图5（a）中示出了本发明的一个实施方式，其中围绕通孔72的周边设置有呈加强材料74a的两个同心环形式的加强元件。加强元件优选地包括围绕孔74a的周边施加的纤维材料的绳，优选地为单向纤维绳。尽管加强元件被示为加强材料74的两个同心环，但是应当理解，可以使用任何数量的环来提供围绕孔的周边的期望的加强效果。
在图5（b）的实施方式中，贯通的大致圆形的孔72被示出为较大的孔（例如设置在部件本体70中的槽或狭缝76）的一部分。在这种情况下，加强元件74b围绕孔72的大部分周边布置，以提供孔72的局部加强。应当理解，如果需要，加强元件74b可以进一步延伸为邻近槽或狭缝76（未示出）。
通过用环绕式加强材料的布置提供部件孔的加强，相应地，部件在孔位置处经受的应力或应变可以更均匀地分布在孔自身的周边周围。因此，减小了孔处的单个应力集中区域的风险，并且减小了部件在孔处的结构故障的相关风险。
在图5（c）的实施方式中，加强元件以纤维材料的多个片74c的形式提供，纤维材料74c布置成从孔72径向向外延伸。优选地，纤维材料74c包括多个纤维的层，其中每片纤维材料74c中的大部分纤维被对准为基本上平行于纤维材料74c的向外延伸的方向。纤维材料74c的片可以以从孔72的边缘向外延伸的玫瑰花结型布置提供。应当理解，纤维材料可以包括多个横向纤维，这些横向纤维沿横向于向外延伸的平行纤维的方向布置，使得所述多个横向纤维可以遵循孔的周向方向。这种布置可以进一步提高孔加强件的强度。
由于纤维材料片从孔径向向外延伸，因此，孔处经受的应力或应变可以从孔经由加强纤维材料向外分布。与图5（a）和5（b）的实施方式一样，这种改善的力分布提供了具有改进的结构性能和降低的故障风险的部件。
参照图6，图示了一系列的横截面视图，其示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的通孔的加强件的不同构型。如关于图5所讨论的，加强件优选通过使用纤维绳和/或纤维材料层来提供。
这些横截面视图是穿过位于通孔72的两侧的部件本体70而截取的，其示出了位于孔72的两侧的部件本体70的相反的第一和第二表面70a、70b。
在图6（a）中，优选呈纤维绳形式的加强元件75a设置在部件本体70的第一表面70a上，加强元件75围绕通孔72的周边布置。
在图6（b）中，第一和第二加强元件75b、75c设置在部件本体70的相应的第一和第二表面70a、70b上，加强元件75b、75c围绕通孔72的周边布置。
在图6（c）中，加强元件75d位于通孔72内，加强元件75d围绕孔72的内周或周边布置。
应当理解，上述示例不是限制性的，而是可以使用加强件的各种组合。例如，在图6（d）中，孔72的加强通过使用第一加强元件75e和第二加强元件75f来提供，其中第一加强元件75e设置在部件本体70的第一表面70a上并且围绕通孔72的周边布置，第二加强元件75f定位在通孔72内并且围绕孔72的内周或周边布置。
在对应于图5（c）所示的实施方式的图6（e）中，通过使用布置成从孔72径向向外延伸的纤维材料75g的片来提供孔72的加强。虽然纤维材料片可以布置在第一和第二表面70a、70b的一者或两者上，但图6（e）的实施方式示出了具有第一端77a和第二端77b的至少一片纤维材料75g，其中纤维材料片布置成延伸穿过孔72，使得纤维材料片75g的第一端77a邻近孔72布置在部件本体70的第一侧70a上，并且纤维材料片75g的第二端77b邻近孔72布置在部件本体70的第二侧70b上。
加强元件74、75可以使用任何合适的方法例如粘合剂结合、机械附接方法附接到部件本体70。应当理解，加强元件74、75也可以被设置为风力涡轮机叶片部件的一体部分，作为用于部件的制造过程的一部分而被包括在内。
在特别优选的方面，加强元件74、75通过模制操作（优选地通过树脂转移模制（RTM），更优选地通过真空辅助树脂转移模制（VARTM））附接到部件本体70。参考图7，以一系列的横截面视图示出了VARTM模制方法的优点。
在图7（a）中，提供纤维绳80形式的加强元件以用于附接到风力涡轮机叶片部件本体70的表面70c。纤维绳80包括大致圆形的横截面轮廓。优选地为真空袋形式的密封构件82被应用在纤维绳80上，从而在密封构件82和部件本体表面70c之间形成模腔。
在VARTM操作期间，向模腔施加真空，迫使密封构件82压靠部件本体70的表面70c，如图7（b）中的箭头V所示。结果，纤维绳80被压靠在表面70c上，成为相对扁平的椭圆形横截面轮廓。
将合适的树脂84供应到模腔，其中树脂对所包含的纤维绳80进行浸渍。然后允许树脂84固化，以将纤维绳80固定到部件本体70的表面70c。密封构件82然后能够从部件70中移除，见图7（c）。
由于纤维绳80通过VARTM操作被压靠在部件本体表面70c上，因此绳80具有减小的表面轮廓并且形成为部件本体70的更加一体的部分。由于绳80的高度减小并且树脂84将绳80附接到部件本体70，所以绳80与部件70之间的树脂结合界面的相关能量释放率减小，这使得加强元件与部件本体70的表面70c之间的界面处的故障风险降低。
优选地，在绳加强件或加强束的纤维与部件本体表面的已有纤维之间提供接触。以这种方式，可以从加强件预期与主层压体相互作用强度类似的界面强度。
附加地或替代地，将理解的是，可以对纤维绳80施加压力，以将绳压靠在部件本体表面70c上。这种压力可以使用任何合适的方式例如压板、夹紧装置等施加。
图8示出了在风力涡轮机叶片部件中提供加强孔的实施方式。图8（a）示出了具有限定在其中的孔72的部件本体70的横截面视图。优选为单向纤维绳形式的加强元件86被应用在孔72的内周周围，见图8（b）。
插入件88定位在孔72中，位于加强元件86的边界内。插入件88用于填充由孔72限定的空间，并且可用于将加强元件86在孔72中暂时保持在位，在插入件88与孔72的壁之间被压缩。插入件88优选地由相对柔性的弹性材料例如硅树脂或橡胶塞件形成。优选地，插入件88被设置为不与用于风力涡轮机叶片部件的灌注的树脂发生反应的部件。
参照图8（d），多层蒙皮材料90，优选为纤维材料层，例如玻璃纤维层和/或碳纤维层被施加到部件本体70的第一和第二表面70a、70b，其中蒙皮材料90也施加在由孔72限定并且由加强元件86和插入件88填充的区域上。部件70、加强元件86和蒙皮层90的组件可以布置在模具中和/或使用真空袋密封以限定模制腔（未示出），其中该组件被灌注树脂92，例如聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂或其他合适的树脂。允许树脂92固化和硬化，使得元件的组装形成加固的部件结构94，如图8（d）所示。
在图8（e）中，从加固的部件结构94移除邻近插入件88布置的蒙皮材料90的层，例如通过切割或机械加工而进行。因此，插入件88被露出，其然后可以从加固的部件结构94移除，以提供具有通孔72a的部件，通孔72a用结合到部件结构中的加强元件86加强。然而，将理解的是，可以通过提供具有预切割孔口部分的蒙皮材料层来避免该步骤，其中所述预切割孔口部分对应于期望的通孔的尺寸和位置。
在图9中示出了图8所示的方法的进一步增强。在图9（a）中，示出了加固的风力涡轮机叶片部件结构94a，其中楔形元件96设置为部件结构94a的一部分。楔形元件96用在部件70的孔72中，使得部件70中的孔包括倒角的或锥形的边缘。加强元件86因此围绕由楔形元件96限定的内周施加。
插入件88a，优选地为截头圆锥形插入件，定位在孔中，其中通过合适的树脂92的灌注形成加固的部件结构94a，如图8的实施方式中所描述的。一旦形成加固的部件结构94a，则从加固的部件结构94a移除邻近插入件88a布置的蒙皮材料90的层，例如通过切割或机械加工而进行，并且移除插入件88a，以呈现具有带倒角的或锥形的边缘的加强孔72a的部件。
关于图8（d）、8（e）和图9，应当理解，加强元件86将优选地定位成使得该元件与施加在部件94、94a的两侧上的蒙皮材料90的层接触。
应当理解，楔形元件96可以设置为部件本体70的整体部分，例如，通过在初始的部件本体70中切割出倒角孔而实现。此外，应当理解，部件本体优选地设置为在孔的区域中没有尖锐的拐角，例如，在附图中示出的拐角部优选地被倒角或倒圆。在风力涡轮机叶片部件形成为具有围绕芯材料施加的蒙皮层的夹层板本体的情况下，在优选的方面，部件的蒙皮层被施加为与加强材料的至少一部分接触。以这种方式，部件所经受的应变可以在蒙皮层与加强材料之间有效地传递。在附加的或替代的方面，蒙皮层可以布置成延伸穿过部件中的孔，使得部件的相对表面的蒙皮层的部分彼此接触。
应当理解，使用纤维材料75g的片作为加强材料的图6（e）所示的实施方式可以以与图8和图9的实施方式类似的方式构造。
如图8和图9的实施方式所示的具有加强孔的夹层部件的形成适于用作风力涡轮机叶片抗剪腹板，和/或用作风力涡轮机叶片加热或冷却系统的管道。
在图10中示出了加强风力涡轮机叶片部件的孔的方法的其他可能的实施方式。
图10（a）示出了横截面视图，其中纤维绳设置在孔中，纤维加强材料的至少一个附加层为施加在纤维绳上并延伸到孔的相反侧的纤维材料层的形式。
图10（b）示出了具有锥形的或倒角的侧壁的孔，其中纤维绳（如果设置的话）位于倒角侧壁上的孔的周边周围。风力涡轮机叶片部件的表面层或蒙皮层可以在纤维绳上延续，其中部件的相反侧的表面层在孔的边缘处接合在一起。
图10（c）示出了如下解决方案：其中部件的相反侧的蒙皮层可以在孔的中点处接合。应当理解，通过使用从部件的相反侧施加的一对相反的插入件，该结构可以类似于图9的实施方式形成。
图10（d）示出了如下构造：其中纤维绳可以以螺旋布置在孔的倒角的侧壁上布置。对于该实施方式选择的纤维绳可以选择为具有与上述实施方式中使用的纤维绳相比相对较小的直径。该系统可允许加强元件与部件的表面之间的增加的表面接触，从而增加孔的加强的强度。
图10（e）和图10（f）示出了本发明的另一实施方式的制造。在图10（e）中，在部件中提供孔，其中部件的蒙皮层和/或纤维材料的加强层跨孔施加，来自部件的相反侧的层布置成在孔内接合，使得所述层的至少一部分沿着孔的侧壁延伸。可以将树脂施加到层上并固化以形成中间产品，其中可以通过切除设置在部件孔中的接合层来重新形成孔，如图10（f）所示。
还可以使用进一步的增强，例如可以如下地设置加强件：其中上蒙皮层和/或加强层的重叠的三角形切口可以被折叠以向下延伸穿过部件孔，以与设置在部件的相反侧上的下蒙皮层相接触。
本发明不限于此处所描述的实施方式，并且可以在不偏离本发明的范围的情况下进行修改或改动。

Claims (20)

1.一种制造具有改进的结构特性的风力涡轮机叶片部件的方法，所述方法包括以下步骤：
提供风力涡轮机叶片部件，所述风力涡轮机叶片部件具有限定在所述风力涡轮机叶片部件上的至少一个通孔；以及
基本上围绕所述通孔的周边应用加强元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮机叶片部件包括：
夹心板本体，所述夹心板本体具有芯和围绕所述芯的蒙皮层；
设置在所述夹心板本体中的通孔；以及
基本上围绕所述孔的周边设置的至少一个加强元件。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成与所述孔的径向方向基本平行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加强元件包括多个纤维，其中大部分所述纤维被排列成基本上平行于所述孔的周向方向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述应用加强元件的步骤包括基本上围绕所述通孔的周边应用至少一根纤维材料绳。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述纤维材料绳包括单向纤维绳。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述纤维材料绳被压缩为相对扁平的椭圆形横截面轮廓。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述应用加强元件的步骤包括在所述通孔中或者围绕所述通孔应用至少一个纤维材料层，优选地，围绕所述通孔的内周缠绕所述至少一个纤维材料层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述应用加强元件的步骤包括基本围绕所述通孔的周边模制所述加强元件，优选地，所述模制的步骤包括围绕所述通孔的周边执行所述加强元件的树脂转移模制（RTM），进一步优选地是真空辅助树脂转移模制（VARTM）。
10.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：
提供具有至少一个通孔的芯体；
在所述至少一个通孔周围布置至少一个加强元件；
在所述至少一个孔中、优选地在所述至少一个加强元件的内边界内设置插入件；
将所述加强元件模制到所述芯；以及
在模制之后，移除所述插入件以提供具有加强的通孔的部件。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法包括：
在所述芯体周围和所述孔上方层压蒙皮层;
其中所述模制的步骤包括围绕所述芯模制所述蒙皮层以形成夹心板部件结构；以及
在模制之后，移除所述插入件以提供具有加强的通孔的部件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述通孔被设置为大致圆形的孔，并且其中所述至少一个加强元件布置在围绕所述孔的至少一个同心环中。
13.一种风力涡轮机叶片部件，其具有限定在所述风力涡轮机叶片部件上的至少一个通孔，其中基本上围绕所述至少一个通孔的周边设置有加强元件。
14.根据权利要求13所述的风力涡轮机叶片部件，其中，所述风力涡轮机叶片部件包括：
夹心板本体，所述夹心板本体具有芯和围绕所述芯的蒙皮层;
设置在所述夹心板本体中的通孔；以及
基本上围绕所述孔的周边设置的至少一个加强元件。
15.根据权利要求13或14所述的风力涡轮机叶片部件，其中，所述加强元件包括基本上围绕所述通孔的周边布置的纤维材料绳。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的风力涡轮机叶片部件，其中，所述纤维材料绳包括单向纤维绳，优选为玻璃纤维绳、碳纤维绳和/或这两者的组合。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的风力涡轮机叶片部件，其中，所述至少一个通孔是大致圆形的，优选地其中所述加强元件布置在围绕所述孔的至少一个同心环中。
18.一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述方法包括：
将根据权利要求13至17中任一项所述的风力涡轮机叶片部件与至少一个其他风力涡轮机叶片部件组装以形成风力涡轮机叶片。
19.一种风力涡轮机，包括至少一个根据权利要求18所述的风力涡轮机叶片。
20.一种呈风力涡轮机叶片部件形式的中间产品，所述部件包括：
本体；
限定在所述本体中的通孔;
基本上围绕所述通孔的周边布置的加强元件；以及
设置成密封所述通孔的插入件，所述插入件布置成待从所述产品移除以提供具有加强的通孔的风力涡轮机叶片部件。
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