CN115335598A - 制造风力涡轮机叶片的方法及用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片（10）的方法。所述方法包括将一个或多个抗剪腹板（50、55）布置在第一壳体半部件内。至少一个支撑框架（80）固定到第一壳体半部件的内表面（36b）上的一个或多个锚固点（86），支撑框架包括用于与抗剪腹板的横向表面接合的自由端（81）。一个或多个引导元件（74）紧固到抗剪腹板的横向表面中的至少一个，使得引导元件从抗剪腹板横向延伸，以在引导元件（74）与抗剪腹板（55）之间形成接收空间（88）。然后抗剪腹板降低到第一壳体半部件中，使得支撑框架（80）的自由端（81）被接收在引导元件（74）与抗剪腹板（55）之间的接收空间（88）中。

Description

制造风力涡轮机叶片的方法及用于风力涡轮机叶片的抗剪腹 板组件

技术领域

本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片的方法，其涉及在叶片壳体内布置一个或多个抗剪腹板。本发明还涉及一种用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板组件。

背景技术

风力发电提供一种清洁且环境友好的能源。现代风力涡轮机通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱以及一个或多个转子叶片。风力涡轮机叶片使用已知的翼型原理捕捉风的动能。现代风力涡轮机可以具有长度超过90米的转子叶片。

风力涡轮机叶片通常通过由编织织物和树脂的层形成两个壳体部件来制造。翼梁帽或主层压体放置或集成在壳体部件中，并且与抗剪腹板组合以形成结构支撑构件。翼梁帽或主层压体可以连接到壳体的吸力半部件和压力半部件的内部或集成在其之内。抗剪腹板和翼梁帽或主层压体典型地沿叶片的内部展向延伸，并且通常为I形。附加的后缘抗剪腹板也可以并入叶片中。

与叶片的其余部分相比，主层压体典型地包括很多纤维层，并且至少关于纤维层的数量可以形成风力涡轮机壳体的局部加厚。因此，主层压体可以形成叶片中的纤维插入件。在这种设计中，主层压体构成承载结构。叶片壳体典型地设计有集成在压力侧壳体部件中的第一主层压体和集成在吸力侧壳体部件中的第二主层压体。第一主层压体和第二主层压体典型地经由一个或多个抗剪腹板连接，所述一个或多个抗剪腹板例如可以具有C形或I形横截面。对于非常长的叶片，叶片壳体可以进一步沿纵向范围的至少部分包括压力侧壳体中的附加第一主层压体和吸力侧壳体中的附加第二主层压体。这些附加主层压体也可以经由一个或多个抗剪腹板连接。这种设计具有的优点是更容易经由叶片壳体部件的模制控制叶片的空气动力学形状。

抗剪腹板的作用是加强叶片结构，并防止过度弯曲或歪扭。一些叶片设计使用由具有I形或C形横截面的梁构件形成的抗剪腹板，这些构件具有主体，主体具有在主体的相对端处从其延伸的承载凸缘。

随着风力涡轮机的尺寸增大，叶片部件（诸如壳体本体和抗剪腹板）的制造和组装变得更具挑战性并且成本更高。在典型的叶片制造过程期间，一个或多个抗剪腹板结合到两个壳体半部件的内表面，其中，抗剪腹板必须被提升到壳体半部件中的一个中，并以其下安装凸缘定位在翼梁帽或主层压体的顶部上，其中，通常在主层压体与下安装凸缘之间应用粘合剂。在这个过程中，在布置和结合期间，需要支撑抗剪腹板，例如，通过将主抗剪腹板连接到辅助抗剪腹板，并通过使用各种支撑结构。

WO 2017/045690 A1涉及一种用于制造风力涡轮机叶片的定位夹具，其中，定位夹具在其并入叶片壳体半部件中之前固定到抗剪腹板。定位夹具的参考表面与叶片模具外部上的定位表面接合，用于将定位夹具放置到其与抗剪腹板的引导位置中。

WO 2018/184644 A1公开了一种将风力涡轮机叶片的两个半壳体组装在相应模具半部件中，并将半壳体中的一个布置在另一个半壳体的顶部上的方法，其中抗剪腹板布置在两个半壳体之间。在连接起来的过程期间，抗剪腹板由稳定器支撑，其中，附接到抗剪腹板的内侧端的稳定器在连接起来之后可以保持可接近，并且能够被移除。

这些和其他已知的解决方案采用附接到抗剪腹板的夹具或支撑框架，一旦移除提升轨道，这些夹具或支撑框架与抗剪腹板一起降低到叶片模具中以提供横向支撑。典型地，在移除提升轨道之前或之后，需要手动安装附加的支撑件。这可能导致具有若干步骤的繁琐过程，以及需要附接到抗剪腹板的多个部件。此外，安装在抗剪腹板上的支撑框架通常相当昂贵和复杂，并且需要在抗剪腹板上进行时间密集型安装。

因此，本发明的一个目的是提供一种利用抗剪腹板在叶片壳体内更容易且更成本有效的布置的制造风力涡轮机叶片的方法。

本发明的另一个目的是提供一种制造风力涡轮机叶片的方法，所述风力涡轮机叶片是柔性的并且允许有效地调整叶片和抗剪腹板的不同尺寸和类型。

发明内容

已经发现，能够通过制造风力涡轮机叶片的方法达到上述目的中的一个或多个，所述叶片具有成轮廓的廓形，所述成轮廓的廓形包括压力侧和吸力侧、以及具有弦的前缘和后缘，所述弦具有在前缘和后缘之间延伸的弦长，所述风力涡轮机叶片在根部端与尖部端之间在展向方向上延伸，所述方法包括以下步骤：

形成第一壳体半部件和第二壳体半部件，每个壳体半部件包括空气动力学外表面和相对的内表面，

将一个或多个抗剪腹板布置在第一壳体半部件内，其中，每个抗剪腹板包括在展向方向上延伸的两个相对的横向表面，

将一个或多个抗剪腹板粘合地连接到第一壳体半部件，并且

将第二壳体半部件粘合地连接到第一壳体半部件并连接到一个或多个抗剪腹板，

其中，将一个或多个抗剪腹板布置在第一壳体半部件内的步骤包括

将至少一个支撑框架固定到第一壳体半部件的内表面上的一个或多个锚固点，支撑框架包括用于与抗剪腹板的横向表面接合的自由端，

将至少一个引导元件紧固到抗剪腹板的横向表面中的至少一个，使得引导元件从抗剪腹板横向延伸，以在引导元件与抗剪腹板之间形成接收空间，并且

将一个或多个抗剪腹板降低到第一壳体半部件中，使得支撑框架的自由端被接收在引导元件与抗剪腹板之间的接收空间中。

已发现这个方法提供了一种令人惊讶的简单和重量轻的抗剪腹板组件，这大大降低了在将抗剪腹板降低到壳体半部件中之前需要附接到抗剪腹板的部件的复杂性和数量。这个解决方案不仅更成本有效，而且还提供了高度的灵活性，因为引导元件能够与广泛范围的不同类型和尺寸的抗剪腹板组合。还发现这种布置减少了用于将抗剪腹板降低在叶片半部件中的提升装置上的载荷。此外，由于任何调整都限制到支撑框架，因此提高了可接近性，支撑框架能够分别相对靠近后缘和前缘放置。这是因为引导元件和所导致的接收空间在降低步骤期间引导腹板的正确放置，而无需在抗剪腹板的位置处进行任何手动操作。

叶片壳体半部件将典型地由纤维增强聚合物材料（通常包括玻璃和/或碳纤维以及夹层材料）制成。壳体半部件将通常在叶片模具中使用纤维铺设和树脂灌注方法（诸如VARTM）制造。

通常，至少两个抗剪腹板将布置在第一壳体半部件内，诸如更靠近前缘的前抗剪腹板以及更靠近后缘的后抗剪腹板。在优选实施例中，第一抗剪腹板和第二抗剪腹板布置在第一壳体半部件内，第一抗剪腹板和第二抗剪腹板优选地通过放置在第一抗剪腹板与第二抗剪腹板之间的桁架可释放地互连。

在优选实施例中，至少一个支撑框架和/或桁架在将第二壳体半部件粘合地连接到第一壳体半部件并连接到一个或多个抗剪腹板之后被移除。特别优选的是，第一抗剪腹板和第二抗剪腹板优选地通过放置在第一抗剪腹板与第二抗剪腹板之间的桁架可释放地互连，其中，互连在第一抗剪腹板的第一横向表面（例如，左横向表面）与第二抗剪腹板的第一横向表面（例如，右横向表面）之间，其中，相应抗剪腹板的相应第一横向表面彼此面对。进一步优选的是，在这样的实施例中，至少一个引导元件紧固到第一抗剪腹板的第二横向表面，例如，右横向表面，并且至少一个引导元件紧固到第二抗剪腹板的第二横向表面，例如，左横向表面，其中，相应抗剪腹板的相应第二横向表面彼此背离。特别优选的是，在这样的实施例中，三个或更多个引导元件紧固到第一抗剪腹板的第二横向表面，例如，右横向表面，并且三个或更多个引导元件紧固到第二抗剪腹板的第二横向表面，例如，左横向表面，其中，相应抗剪腹板的相应第二横向表面彼此背离。特别优选的是，相应三个或更多个引导元件在展向方向上连续地布置在每个第二后表面上。

在其他实施例中，三个抗剪腹板布置在第一壳体半部件内。在其他实施例中，抗剪腹板是盒翼梁的部分。在一些实施例中，第一壳体半部件是吸力侧壳体半部件。在其他实施例中，第一壳体半部件是压力侧壳体半部件。

抗剪腹板的相对的横向表面通常是抗剪腹板的主表面和最大表面。当放置在壳体内时，两个横向表面中的一个将通常面向前缘，而相对的横向表面将通常面向叶片的后缘。横向表面通常位于大致竖直的平面中，所述竖直平面包括抗剪腹板的纵向轴线或展向范围。因此，当抗剪腹板安装在叶片内时，抗剪腹板的两个相对的横向表面通常平行于展向方向延伸。抗剪腹板的相对的横向表面也能够表示为如从叶片的根部端看向叶片的尖部端看的左横向表面和右横向表面。

本发明的抗剪腹板能够大致是I形的。替代地，抗剪腹板可以大致是C形的。每个抗剪腹板将典型地包括芯构件，所述芯构件将通常包括泡沫聚合物和/或轻木。抗剪腹板还可以包括腹板表皮，所述腹板表皮将典型地包括玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维或其组合。优选地，腹板表皮包括或由玻璃纤维组成。典型地，抗剪腹板是长形的元件。抗剪腹板本体通常是长形本体，其——当安装在风力涡轮机叶片壳体中时——在风力涡轮机叶片的纵向或展向方向上延伸。

优选的是抗剪腹板大致平行于壳体本体的纵向轴线（即大致沿着展向方向）布置。抗剪腹板将典型地使用抗剪腹板模具系统来制造，所述系统包括用于形成腹板本体的至少部分的中心模制部分、用于形成第一腹板脚部凸缘的至少部分的第一模制板、以及用于形成第二腹板脚部凸缘的至少部分的第二模制板。优选的是经由真空辅助树脂传递模制（VARTM）工艺制造本发明的抗剪腹板。替代地，可以使用RTM工艺，其中树脂通过使用过压注入到型腔中。

将一个或多个抗剪腹板粘合地连接到第一壳体半部件以及将第二壳体半部件粘合地连接到第一壳体半部件并连接到一个或多个抗剪腹板的步骤，将通常包括在（一个或多个）抗剪腹板的腹板脚部或安装凸缘与第一壳体半部件的内表面之间提供粘合剂，以将（一个或多个）抗剪腹板结合到第一壳体半部件。随后，能够在（一个或多个）抗剪腹板的相对的腹板脚部或安装凸缘与第二壳体半部件的内表面之间提供粘合剂，其中，通过将第二壳体半部件布置在第一壳体半部件的顶部上而同时将（一个或多个）抗剪腹板结合到第二壳体半部件，将部件连接在一起。

压力侧壳体半部件和吸力侧壳体半部件将典型地在前缘附近和后缘附近粘附或结合到彼此。壳体本体可以包括纵向/展向延伸的承载结构，诸如一个或多个主层压体或翼梁帽。有利地，抗剪腹板沿着这种主层压体或翼梁帽布置。

诸如主层压体的承载结构典型地形成为包括多个纤维增强层（例如，在20与50层之间）的纤维插入件。在优选实施例中，叶片包括沿相应第一壳体半部件和第二壳体半部件设置的翼梁帽。在承载结构的每侧上，叶片典型地包括夹层结构，所述夹层结构具有芯材料，诸如轻木或泡沫聚合物，并且具有由纤维增强聚合物制成的内表皮和外表皮。壳体本体典型地由纤维增强聚合物材料制成。增强纤维例如可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、金属纤维（诸如钢纤维）或植物纤维，而聚合物例如可以是环氧树脂、聚酯或乙烯基酯。

在优选实施例中，每个抗剪腹板包括腹板本体、腹板本体的第一端处的第一腹板脚部凸缘以及腹板本体的第二端处的第二腹板脚部凸缘，其中，抗剪腹板的两个相对的横向表面由腹板本体形成。根据另一个实施例，腹板本体包括第一腹板表皮和第二腹板表皮，每个腹板表皮包括一个或多个纤维层以及夹在第一腹板表皮与第二腹板表皮之间的芯构件。

将一个或多个抗剪腹板布置在第一壳体半部件内的步骤包括，将至少一个支撑框架固定到第一壳体半部件的内表面上的一个或多个锚固点，支撑框架包括用于与抗剪腹板的横向表面接合的自由端。在优选实施例中，每个支撑框架固定到第一壳体半部件的内表面上的至少两个锚固点。在特别优选的实施例中，在将第二壳体半部件粘合地连接到第一壳体半部件并连接到一个或多个抗剪腹板的步骤期间，至少一个支撑框架保持固定到第一壳体半部件的内表面上的一个或多个锚固点。

典型地，支撑框架包括用于与抗剪腹板的横向表面接合的自由远端、以及固定到一个或多个锚定点的一个或多个近端，优选地使得每个近端固定到一个锚固点。在本上下文中，术语远和近是如从第一壳体半部件的内表面朝向抗剪腹板的横向表面看的，即，远端比近端更远地远离第一壳体半部件的内表面。

在优选实施例中，支撑框架包括弹簧悬挂装置。这能够有利地适应在连接过程期间挤出的粘合剂，以及关于支撑框架和抗剪腹板的长度和高度的不耐受和调整。在优选实施例中，支撑框架是可调整的，用于改变其自由端的位置以与抗剪腹板接合。

优选的是锚固点位于相应前缘和后缘的附近。在优选实施例中，第一壳体半部件的内表面上的锚固点位于距第一壳体半部件的前缘或后缘小于20%弦距的距离内，诸如小于10%的弦距。在优选实施例中，第一壳体半部件的内表面上的一个或多个锚固点包括胶合到第一壳体半部件的内表面的聚合物锚固件，所述聚合物锚固件包括用于接收支撑框架的配合销的环。如本文所使用的，术语“弦距”是指在任何给定展向位置处沿叶片弦（即平行于叶片弦）测量的距离。例如，20%弦距是指例如从前缘沿弦测量的距离，其相对于该展向位置处的总弦长，朝相对边缘（例如，后缘）延伸20%。

在一些实施例中，第一壳体半部件的内表面上的锚固点位于距前缘的2 m弦距内，如1 m弦距内，以及距后缘的2 m弦距内，如1 m弦距内。

在一些实施例中，每个支撑框架使用2-4个锚固点。支撑框架可以包括多个互连的杆形元件，其有利地在长度上可调整。在优选实施例中，第一壳体半部件的内表面上的每个锚固点包括一个或多个支架。

至少一个引导元件，优选地多个引导元件，被紧固到抗剪腹板的横向表面中的至少一个，使得（一个或多个）引导元件从抗剪腹板横向延伸，以在引导元件与抗剪腹板之间形成接收空间。在一些实施例中，引导元件是引导板。引导板能够是支架或角元件的部分。在一些实施例中，引导板具有25-250 mm的长度和2-200 mm的宽度。在其他优选实施例中，引导元件是引导轨道。在其他优选实施例中，引导元件是引导肩部。在其他优选实施例中，引导元件是引导齿部。

优选地，每个引导元件位于抗剪腹板的中间部分内，中间部分在沿着抗剪腹板的给定展向位置处延伸在抗剪腹板的竖直范围的10-90%之间，优选地在20-80%之间，即在翼摆（flapwise）范围中。已发现，如果引导元件安装在这样的高度处，则布置的稳定性提高。在一些实施例中，每个引导元件安装在大致相同的翼摆高度处。在特别优选实施例中，每个引导元件位于（如在翼摆方向上看的）抗剪腹板的重心上方。

优选的是引导元件与抗剪腹板的横向表面形成锐角。在一些实施例中，锐角在10与60°之间，诸如在10与45°之间。引导元件将典型地向下指向第一叶片半部件的内表面。当将腹板组件降低到第一叶片半部件中时，这些配置允许改进导向并与支撑框架的自由端配合。

在优选实施例中，引导元件与抗剪腹板之间的接收空间是朝向抗剪腹板逐渐变细的角接收空间。类似地，支撑构件的自由端可以朝向它的端逐渐变细，以匹配抗剪腹板的横向表面与引导元件之间的逐渐变细的接收空间。根据一个实施例，引导元件包括用于将引导元件锁定到支撑框架的自由端的锁定构件。优选地，引导元件具有25-250 mm、优选地50-100 mm的展向范围。

引导元件能够有利地由聚合物材料制成，优选地丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。通常优选的是，引导元件是重量轻的部件。在优选实施例中，引导元件的重量为5 kg或更小，优选地为2 kg或更小。在优选实施例中，引导元件具有相对于抗剪腹板的重量小于10%、优选地小于5%、最优选地小于1%的总重量。

有利地，引导元件以一角度从抗剪腹板横向延伸。特别优选的是，引导元件在5-200 mm、优选地5-100 mm的弦距内从抗剪腹板横向延伸。在一些实施例中，抗剪腹板的横向表面与引导元件的远端之间的弦距为250 mm或更小。优选的是，引导元件在小于弦长10%的弦距内从抗剪腹板横向延伸。

在优选实施例中，将至少一个引导元件紧固到抗剪腹板的横向表面中的至少一个的步骤包括，将2-10个、优选地4-6个引导元件紧固到抗剪腹板的横向表面中的至少一个，引导元件在展向方向上连续布置。支撑框架的数量将通常匹配引导元件的数量。因此，优选的是，多个引导元件紧固到每个抗剪腹板。还优选的是，多个支撑框架固定到第一叶片半部件的内表面。在其他实施例中，引导元件大致沿抗剪腹板的整个展向范围延伸。

在优选实施例中，引导元件经由螺栓连接紧固到抗剪腹板。在优选实施例中，螺栓连接延伸穿过抗剪腹板，即在抗剪腹板的两个相对的横向表面之间。因此，每个引导元件可以紧固到相应螺栓，所述相应螺栓延伸穿过抗剪（在其相对的横向表面之间）。

一个或多个抗剪腹板被降低到第一壳体半部件中，使得支撑框架的自由端被接收在引导元件与抗剪腹板之间的接收空间中。典型地，降低一个或多个抗剪腹板，直到抗剪腹板搁置在第一叶片半部件的内部上，优选地在其主层压体或翼梁帽部分上。有利地，支撑框架的自由端可以在降低步骤期间接触横向表面，并且随后随着抗剪腹板进一步降低到其最终位置，沿着横向表面向上滑动。这个步骤将典型地使用提升装置或起重机装置（例如，包括提升轨道）来执行。

支撑框架的自由端能够是支撑框架的杆形元件的自由端，如杆的远端，诸如杆的圆化的远端。在优选实施例中，支撑框架的自由端是圆化的端，用于可滑动地接收在引导元件与抗剪腹板之间的接收空间中。在另一个优选实施例中，支撑框架的自由端包括与引导元件和抗剪腹板之间的接收空间的形状匹配的引导销。

本发明还涉及一种通过本发明的方法可获得的风力涡轮机叶片。

在另一个方面中，本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板组件，所述叶片具有成轮廓的廓形，所述成轮廓的廓形包括压力侧和吸力侧、以及具有弦的前缘和后缘，所述弦具有在前缘和后缘之间延伸的弦长，所述风力涡轮机叶片在根部端与尖部端之间在展向方向上延伸，所述抗剪腹板组件包括：

一个或多个抗剪腹板，每个抗剪腹板包括在展向方向上延伸的两个相对的横向表面，

至少一个引导元件，所述至少一个引导元件紧固到抗剪腹板的横向表面中的至少一个，使得引导元件从抗剪腹板横向延伸，以在引导元件与抗剪腹板之间形成接收空间，

其中，引导元件具有相对于抗剪腹板的重量小于10%、优选地小于5%、最优选地小于1%的总重量。

优选地，当安装在叶片内时，抗剪腹板组件包括至少两个抗剪腹板，诸如更靠近前缘的前抗剪腹板以及更靠近后缘的后抗剪腹板。在优选实施例中，抗剪腹板组件包括第一抗剪腹板和第二抗剪腹板，第一抗剪腹板和第二抗剪腹板优选地通过放置在第一抗剪腹板与第二抗剪腹板之间的桁架可释放地互连。特别优选的是，第一抗剪腹板和第二抗剪腹板优选地通过放置在第一抗剪腹板与第二抗剪腹板之间的桁架可释放地互连，其中，互连在第一抗剪腹板的第一横向表面（例如，左横向表面）与第二抗剪腹板的第一横向表面（例如，右横向表面）之间，其中，相应抗剪腹板的相应第一横向表面彼此面对。进一步优选的是，在这样的实施例中，至少一个引导元件紧固到第一抗剪腹板的第二横向表面，例如，右横向表面，并且至少一个引导元件紧固到第二抗剪腹板的第二横向表面，例如，左横向表面，其中，相应抗剪腹板的相应第二横向表面彼此背离。

特别优选的是，在这样的实施例中，三个或更多个引导元件紧固到第一抗剪腹板的第二横向表面，例如，右横向表面，并且三个或更多个引导元件紧固到第二抗剪腹板的第二横向表面，例如，左横向表面，其中，相应抗剪腹板的相应第二横向表面彼此背离。特别优选的是，相应三个或更多个引导元件在展向方向上连续地布置在每个第二后表面上。

在优选实施例中，抗剪腹板组件包括紧固到抗剪腹板的横向表面中的至少一个的2-10个、优选地4-6个引导元件，引导元件在展向方向上连续布置。

以上关于本发明的方法讨论的所有特征和/或实施例，诸如引导元件的数量或设计，同样适用于根据本发明的抗剪腹板组件。

如本文所使用的，术语“展向”用于描述测量或元件沿叶片从其根部端到尖部端的取向。术语“弦向”用于描述元件或测量沿叶片从其前缘到后缘的取向。

附图说明

下面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示出了风力涡轮机叶片的横截面的示意图，

图4是具有抗剪腹板的风力涡轮机叶片的透视剖开视图，

图5是第一阶段处叶片半部件中抗剪腹板组件的布置的示意图示，

图6是第二阶段处叶片半部件中抗剪腹板组件的布置的示意图示，以及

图7是图6中的圈出区域的放大图。

具体实施方式

图1图示了根据所谓的“丹麦概念”的传统现代逆风风力涡轮机，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的叶片尖部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、最远离毂部的成轮廓或翼型区域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的相对方向。

翼型区域34（也称为成轮廓区域）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。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的前缘18与后缘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。

叶片典型地由压力侧壳体部件36和吸力侧壳体部件38制成，压力侧壳体部件36和吸力侧壳体部件38沿叶片的前缘18和后缘20处的结合线胶合到彼此。

图3示出了沿图2所示的线I-I的叶片横截面的示意图。如前所述，叶片10包括压力侧壳体部件36和吸力侧壳体部件38。压力侧壳体部件36包括翼梁帽41（也称为主层压体），其构成压力侧壳体部件36的承重部件。翼梁帽41包括多个纤维层42，这些纤维层主要包括沿叶片的纵向方向对准的单向纤维，以便为叶片提供刚度。吸力侧壳体部件38也包括翼梁帽45，翼梁帽45包括多个纤维层46。压力侧壳体部件38还可以包括夹芯材料43，夹芯材料43典型地由轻木或泡沫聚合物制成，并且夹在数个纤维增强表皮层之间。夹芯材料43用来为壳体提供刚度，以便确保壳体在叶片的旋转期间大致保持其空气动力学轮廓。类似地，吸力侧壳体部件38也可以包括夹芯材料47。

压力侧壳体部件36的翼梁帽41和吸力侧壳体部件38的翼梁帽45经由第一抗剪腹板50和第二抗剪腹板55连接。在所示实施例中，抗剪腹板50、55的形状为大致I形腹板。第一抗剪腹板50包括抗剪腹板本体和两个腹板脚部凸缘。抗剪腹板本体包括由数个表皮层52覆盖的夹芯材料51，诸如轻木或泡沫聚合物，该数个表皮层52由数个纤维层制成。第二抗剪腹板55具有类似的设计，具有抗剪腹板本体和两个腹板脚部凸缘，抗剪腹板本体包括由数个表皮层57覆盖的夹芯材料56，该数个表皮层57由数个纤维层制成。两个抗剪腹板50、55的夹芯材料51、56可以在凸缘附近被倒角，以便将载荷从腹板50、55转移到主层压体41、45，而没有抗剪腹板本体与腹板脚部凸缘之间的接头中的失效和断裂的风险。但是，这种设计将通常导致腿部与凸缘之间的接头区域中的富树脂区域。另外，由于树脂的固化过程期间的高放热峰值，这种富树脂区域可以包括燃烧的树脂，其进而可以导致机械薄弱点。

为了对此作出补偿，包括玻璃纤维的数个填充绳60通常布置在这些接头区域处。另外，这些绳60也将有助于将载荷从抗剪腹板本体的表皮层转移到凸缘。但是，根据本发明，替代的结构设计是有可能的。

叶片壳体36、38可以包括在前缘和后缘处的其他纤维增强件。典型地，壳体部件36、38经由附加的填充绳可以用在其中（未示出）的胶合凸缘结合到彼此。此外，非常长的叶片可以包括具有附加翼梁帽的区段部件，其经由一个或多个附加抗剪腹板连接。

图4是具有抗剪腹板50的风力涡轮机叶片的透视剖开视图。叶片具有第一壳体半部件36和第二壳体半部件38，每个壳体半部件包括空气动力学外表面36a、38a以及相对的内表面36b、38b。抗剪腹板50包括在展向方向上延伸的横向表面62。通过将抗剪腹板50粘合地连接到第一壳体半部件36，并将第二壳体半部件38粘合地连接到第一壳体半部件36并连接到抗剪腹板50来制造叶片。抗剪腹板50在其横向表面62上包括两个引导元件72a和72b，每个引导元件具有25-250 mm的相对适度的展向范围90。可以看出，每个引导元件72a、72b在沿着抗剪腹板的给定展向位置处位于抗剪腹板的竖直范围的中间部分内，即在翼摆范围中。在图示实施例中，每个引导元件安装在大致相同的翼摆高度处。

根据本发明的制造风力涡轮机叶片的方法，两个抗剪腹板50、55能够布置在第一壳体半部件36内，如图5-7中图示的。抗剪腹板50包括两个相对的横向表面62、64，并且抗剪腹板55包括在展向方向上延伸的两个相对的横向表面66、68。将抗剪腹板50、55布置在第一壳体半部件36内的步骤包括将至少支撑框架87、80固定到第一壳体半部件36的内表面36b上的一个或多个锚固点86，如图7的详细视图中所示。第一壳体半部件的内表面36b上的锚固点86位于距第一壳体半部件的前缘或后缘小于20%的弦距c1内。这允许由站在叶片模具76旁边的脚手架82上的操作员84容易接近。

每个支撑框架包括用于与抗剪腹板55的横向表面68接合的自由端81。引导元件72、74紧固到相应抗剪腹板50、55的横向表面62、68，使得引导元件72、74从抗剪腹板50、55横向延伸。这在引导元件74与抗剪腹板55之间形成接收空间88，如图7的详细视图中所示。这同样适用于其他抗剪腹板50。如在图7中最佳可见，引导元件74与抗剪腹板55的横向表面68形成锐角α。此外，引导元件74在5-200 mm的弦距c2内从抗剪腹板55横向延伸。

如在图5和图6中看到，第一抗剪腹板和第二抗剪腹板50、55通过放置在第一抗剪腹板与第二抗剪腹板50、55之间的桁架70可释放地互连。抗剪腹板组件92降低到第一壳体半部件36中，使得支撑框架80的自由端81被接收在引导元件74与抗剪腹板55之间的接收空间88中。这同样适用于抗剪腹板50。图6图示了一个阶段，其中，抗剪腹板组件几乎已经降低到其最终位置，其中，抗剪腹板的凸缘接触壳体半部件的内表面36b。

如在图7中看到，支撑框架80的自由端81是圆化的端，用于可滑动地接收在引导元件74与抗剪腹板55之间的接收空间88中。支撑框架78、80和桁架70在将第二壳体半部件粘合地连接到第一壳体半部件并连接到一个或多个抗剪腹板之后被移除。

本发明不限于本文中所描述的实施例，并且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

4 塔架

6 机舱

8 毂部

10 叶片

14 叶片尖部

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 压力侧壳体部件

36a 空气动力学外表面

36b 内表面

38 吸力侧壳体部件

38a 空气动力学外表面

38b 内表面

40 肩部

41 翼梁帽

42 纤维层

43 夹芯材料

45 翼梁帽

46 纤维层

47 夹芯材料

50 第一抗剪腹板

51 芯构件

52 表皮层

55 第二抗剪腹板

56 第二抗剪腹板的夹芯材料

57 第二抗剪腹板的表皮层

60 填充绳

62 第一抗剪腹板的右横向表面

64 第一抗剪腹板的左横向表面

66 第二抗剪腹板的右横向表面

68 第二抗剪腹板的左横向表面

70 桁架

71 提升轨道

72 引导元件

74 引导元件

76 叶片模具

78 第一支撑框架

79 第一支撑框架的自由端

80 第二支撑框架

81 第二支撑框架的自由端

82 脚手架

84 操作员

86 锚固点

88 接收空间

90 引导元件的展向范围

92 抗剪腹板组件

α 角度

H 高度

L 长度

r 距毂部的距离

R 转子半径。

Claims (15)

1.一种制造风力涡轮机叶片（10）的方法，所述叶片具有成轮廓的廓形，所述成轮廓的廓形包括压力侧（36）和吸力侧（38）、以及具有弦的前缘（18）和后缘（20），所述弦具有在所述前缘（18）和所述后缘（20）之间延伸的弦长，所述风力涡轮机叶片（10）在根部端（16）与尖部端（14）之间在展向方向上延伸，所述方法包括以下步骤：

形成第一壳体半部件（36）和第二壳体半部件（38），每个壳体半部件包括空气动力学外表面（36a、38a）以及相对的内表面（36b、38b），

将一个或多个抗剪腹板（50、55）布置在所述第一壳体半部件内，其中，每个抗剪腹板包括在展向方向上延伸的两个相对的横向表面（66、68），

将所述一个或多个抗剪腹板粘合地连接到所述第一壳体半部件，并且

将所述第二壳体半部件粘合地连接到所述第一壳体半部件并连接到所述一个或多个抗剪腹板，

其中，将所述一个或多个抗剪腹板布置在所述第一壳体半部件内的步骤包括

将至少一个支撑框架（80）固定到所述第一壳体半部件的所述内表面（36b）上的一个或多个锚固点（86），所述支撑框架包括用于与所述抗剪腹板的横向表面接合的自由端（81），

将至少一个引导元件（74）紧固到所述抗剪腹板的所述横向表面中的至少一个，使得所述引导元件从所述抗剪腹板横向延伸，以在所述引导元件（74）与所述抗剪腹板（55）之间形成接收空间（88），并且

将所述一个或多个抗剪腹板降低到所述第一壳体半部件中，使得所述支撑框架（80）的所述自由端（81）被接收在所述引导元件（74）与所述抗剪腹板（55）之间的所述接收空间（88）中。

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，所述引导元件（74）与所述抗剪腹板的所述横向表面（68）形成锐角（α）。

3.根据权利要求2所述的制造风力涡轮机叶片的方法，其中，所述锐角（α）在10与60°之间。

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，所述第一壳体半部件的所述内表面上的所述锚固点（86）位于距所述第一壳体半部件的所述前缘或所述后缘小于20%的弦距（c1）内。

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，所述引导元件（72a）具有25-250 mm、优选地50-100 mm的展向范围（90）。

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，将至少一个引导元件紧固到所述抗剪腹板的所述横向表面中的至少一个的步骤包括，将2-10个、优选地4-6个引导元件紧固到所述抗剪腹板的所述横向表面中的至少一个，所述引导元件在所述展向方向上连续布置。

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，所述支撑框架的所述自由端（81）是圆化的端，用于可滑动地接收在所述引导元件与所述抗剪腹板之间的所述接收空间中。

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，所述支撑框架的所述自由端（81）包括与所述引导元件和所述抗剪腹板之间的所述接收空间的形状匹配的引导销。

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，第一抗剪腹板（50）和第二抗剪腹板（55）布置在所述第一壳体半部件内，所述第一抗剪腹板和所述第二抗剪腹板通过放置在所述第一抗剪腹板与所述第二抗剪腹板之间的桁架（70）可释放地互连。

10.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，所述至少一个支撑框架（78、80）和所述桁架（70）在将所述第二壳体半部件粘合地连接到所述第一壳体半部件并连接到所述一个或多个抗剪腹板之后被移除。

11.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，所述引导元件在5-200 mm、优选地5-100 mm的弦距（c2）内从所述抗剪腹板横向延伸。

12.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，所述引导元件具有相对于所述抗剪腹板的重量小于10%的总重量。

13.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，所述第一壳体半部件的所述内表面上的所述一个或多个锚固点包括胶合到所述第一壳体半部件的所述内表面的聚合物锚固件，所述聚合物锚固件包括用于接收所述支撑框架的配合销的环。

14.一种用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板组件（92），所述叶片（10）具有成轮廓的廓形，所述成轮廓的廓形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（18）和所述后缘（20）之间延伸的弦长，所述风力涡轮机叶片（10）在根部端（16）与尖部端（14）之间在展向方向上延伸，所述抗剪腹板组件包括：

一个或多个抗剪腹板（50、55），每个抗剪腹板包括在展向方向上延伸的两个相对的横向表面（66、68），

至少一个引导元件（72、74），所述至少一个引导元件紧固到所述抗剪腹板的所述横向表面中的至少一个，使得所述引导元件从所述抗剪腹板横向延伸，以在所述引导元件与所述抗剪腹板之间形成接收空间（88），

其中，所述引导元件具有相对于所述抗剪腹板的重量小于10%的总重量。

15.根据权利要求14所述的用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板组件，包括紧固到所述抗剪腹板的所述横向表面中的至少一个的2-10个、优选地4-6个引导元件，所述引导元件在所述展向方向上连续布置。

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