CN116669934A - 用于风力涡轮机叶片的传导性翼梁帽的混合拉挤板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造风力涡轮机叶片壳体构件(38)的方法，该方法包括以下步骤：提供具有磨蚀边缘的多个磨蚀拉挤板(64)，将磨蚀拉挤板(64)以层布置在用于叶片壳体构件的模具(77)中的叶片壳体材料(89)上，层由导电夹层分开，以及将磨蚀拉挤板(64)与叶片壳体材料结合以形成叶片壳体构件，其中每个拉挤板(64)由包括玻璃纤维和碳纤维的拉挤纤维材料形成。本发明还涉及用于风力涡轮机叶片的增强结构，增强结构包括根据本发明的多个拉挤板。

Description

用于风力涡轮机叶片的传导性翼梁帽的混合拉挤板
技术领域
本发明涉及制造风力涡轮机叶片壳体构件的方法，并且涉及用于风力涡轮机叶片的增强结构，诸如翼梁帽，该增强结构包括多个拉挤板。
背景技术
风能提供清洁且环境友好的能量源。风力涡轮机通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。风力涡轮机叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。现代风力涡轮机可以具有在长度方面超过90米的转子叶片。
风力涡轮机叶片通常通过由编织织物或纤维的层和树脂形成两个壳体部分或壳体半部而制造。翼梁帽或主层压体被放置或集成在壳体半部中并且可以与抗剪腹板或翼梁桁杆组合以形成结构支撑构件。翼梁帽或主层压体可以接合到壳体的吸力半部和压力半部的内部，或集成在壳体的吸力半部和压力半部的内部内。
随着风力涡轮机叶片的大小增加，由于叶片在操作期间经受增加的力而出现各种挑战，从而需要改进的增强结构。在一些已知的解决方案中，材料的拉挤纤维条带被用来设计翼梁帽。拉挤是连续过程，其中纤维被牵拉通过液体树脂的供应源并且然后在腔室(树脂在其中被固化)中加热。这种拉挤条带能够被切割成任何期望的长度。因此，拉挤过程典型地由产生具有恒定的横截面的复合物部分的连续过程表征。因此，多个拉挤件能够在模具中被真空灌注在一起以形成翼梁帽。
典型地，风力涡轮机叶片中的翼梁帽由碳拉挤件或玻璃拉挤件制成。碳纤维典型地按体积比玻璃纤维更轻，并且具有改进的拉伸和压缩强度。风力涡轮机叶片制造的挑战之一是，叶片的雷电保护系统通常需要至少一些叶片构件具有贯穿构件(诸如像翼梁帽的增强区段)的厚度的足够高的导电性。因此对于改进的拉挤翼梁帽和用于将这种翼梁帽并入风力涡轮机叶片中的方法存在持续的需求。
因此本发明的一目的是向风力涡轮机叶片提供改进的增强结构(诸如翼梁帽)。
本发明的另一目的是提供翼梁帽的制造中使用的材料的优化的布置方式。
本发明的另一目的是提供用于风力涡轮机叶片的增强结构，其是成本有效的结构并且具有用于在叶片的雷电保护系统中使用的优化的材料特点。
本发明的另一目的是提供用于风力涡轮机叶片的合适的增强结构，其能够被有效地制造。
发明内容
已经发现，前述目的中的一个或多个能够通过提供制造风力涡轮机叶片壳体构件(诸如风力涡轮机壳体半部)的方法达到，该方法包括以下步骤
提供由第一多个拉挤板获得的多个磨蚀拉挤板，其中第一多个拉挤板中的每个拉挤板包括顶部表面、相对的底部表面、第一侧向表面和相对的第二侧向表面，其中获得多个磨蚀拉挤板包括通过移除顶部表面与侧向表面相遇处的边缘以及底部表面与侧向表面相遇处的边缘中的每个的至少部分而磨蚀第一多个拉挤板中的每个，
将磨蚀拉挤板的第一层布置在模具中的叶片壳体材料上，
将第一导电夹层布置在磨蚀拉挤板的第一层上，
将磨蚀拉挤板的第二层布置在第一夹层上，第二层通过第一夹层与第一层分开
将磨蚀拉挤板的第一层和第二层与叶片壳体材料结合以形成叶片壳体构件，
其中第一多个拉挤板中的每个拉挤板由包括多个碳纤维材料束的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着拉挤板的侧向表面提供。
在一些实施例中，拉挤板全部由碳纤维束制成。在一些实施例中，拉挤板进一步包括与碳束一起的多个玻璃纤维材料束。
磨蚀拉挤板可以提前被磨蚀，而不作为本发明的方面的部分。在该情况下，术语“包括”指的是提前执行的磨蚀步骤，而不主动地作为本发明的方面的部分。即，磨蚀步骤作为提前获得磨蚀拉挤板的过程的部分被包括。在一些实施例中，磨蚀作为本发明的方面的部分被执行。
本发明人已经发现，此方法允许定制用于在风力涡轮机叶片翼梁帽中使用的混合玻璃/碳拉挤件的构造，使得碳纤维材料以最佳的可能的方式被利用，特别是用来增强叶片的雷电保护特性和结构性能。磨蚀边缘导致夹层和磨蚀拉挤板的层之间的改进的电连接。发现本解决方案降低拉挤翼梁桁杆上外倾的风险。因此，能够以最小的材料成本增强结构和雷电保护性能。碳纤维通常具有单位重量的高导电性和高刚度。这些特性在风力涡轮机叶片的翼梁帽中是期望的。然而，碳纤维的缺点包括相对低的失效应变和每千克相对高的价格。玻璃纤维典型地较便宜并且具有较高的失效应变。然而，玻璃纤维的导电性是极小的并且单位重量的刚度显著较低。
在优选的实施例中，磨蚀拉挤板中的碳纤维材料与玻璃纤维材料的比率在1/5至1/1、优选地1/4至1/1之间。发现就导电性和总体刚度而言这提供磨蚀拉挤板的优化的特性。
导电夹层可以例如是碳双轴层、碳遮蔽物或玻璃/碳混合织物或玻璃/碳混合遮蔽物。布置在磨蚀拉挤板条的第一层和磨蚀拉挤板条的第二层之间，不同磨蚀拉挤板中的碳纤维材料电连接，从而允许雷电电流以较少的电阻以及因此较少的发热被传导到地。
在一些实施例中，移除顶部表面与侧向表面相遇处的边缘中的每个的至少部分使顶部表面的宽度减小达6-30mm、诸如达10-30mm、诸如达10-20mm。典型地，在顶部表面与两个侧向表面相遇处的两个边缘处移除相同量的材料。即，通过在两个边缘中的每个处移除3-15mm、诸如5-15mm、诸如5-10mm而减短顶部表面。
在一些实施例中，移除底部表面与侧向表面相遇处的边缘中的每个的至少部分使底部表面的宽度减小达6-30mm、诸如达10-30mm、诸如达10-20mm。典型地，在底部表面与两个侧向表面相遇处的两个边缘处移除相同量的材料。即，通过在两个边缘中的每个处移除3-15mm、诸如5-15mm、诸如5-10mm而减短底部表面。
在一些实施例中，风力涡轮机叶片壳体构件除磨蚀拉挤板的第一层和第二层之外包括一个或多个层。夹层可以包括在每对邻近层之间或仅在层中的一些之间。在每对邻近层之间包括夹层导致在灌注期间的树脂的较好的分布和在雷电袭击期间的较好的雷电电流传导。
在一些实施例中，移除边缘中的每个的至少部分的步骤包括以下步骤：
磨蚀顶部表面的第一区域内的顶部表面的第一部分，顶部表面的第一区域从第一侧向表面朝向第二侧向表面延伸，
磨蚀顶部表面的第二区域内的顶部表面的第二部分，顶部表面的第二区域从第二侧向表面朝向第一侧向表面延伸，
磨蚀底部表面的第一区域内的底部表面的第一部分，底部表面的第一区域从第一侧向表面朝向第二侧向表面延伸，
磨蚀底部表面的第二区域内的底部表面的第二部分，底部表面的第二区域从第二侧向表面朝向第一侧向表面延伸。
典型地，第一多个拉挤板包括具有矩形竖直横截面的拉挤板。
将磨蚀拉挤板布置在用于叶片壳体构件的模具中的叶片壳体材料上的步骤优选地包括将磨蚀拉挤板布置成磨蚀拉挤板的邻近堆，其中邻近指的是基本上弦向方向。这些堆通常沿壳体半部的基本上展向方向延伸，而由邻近堆中的拉挤板形成的层在它们布置在其上的表面是弯曲的情况下可以是弯曲。这意指层中的两个或更多个板关于彼此以一角度布置而不是形成平面的层。
将磨蚀拉挤板与叶片壳体材料结合以形成叶片壳体构件的步骤通常包括(例如在VARTM过程中的)其中用树脂灌注磨蚀拉挤板和叶片壳体材料的树脂灌注步骤。夹层辅助树脂在磨蚀拉挤板的层之间的传输。
每个磨蚀拉挤板包括碳纤维材料束或纱束，并且在一些实施例中还包括玻璃纤维材料束或纱束。术语束和纱束在本文可互换地使用。在一些实施例中，每个束包括多个碳丝或玻璃纤维丝，其中每个丝包括上浆(sizing)的外层。此外，每个磨蚀拉挤板优选地包括树脂或粘结剂，其在拉挤过程中使用以用于将各种纤维束接合成单个拉挤带。优选地，每个磨蚀拉挤板包括以列和行布置的纤维束的矩阵，如在板的竖直横截面中看到的。因此，拉挤纤维材料可以包括玻璃纤维、碳纤维、树脂或粘结剂，并且可选地另外的增强材料。典型地，磨蚀拉挤板具有沿着其长度的恒定的横截面。板条可以沿着它们的纵向轴线被预弯或预弯扭。
邻接的碳纤维材料束沿着磨蚀拉挤板的整个侧向表面提供，即，从顶部表面到底部表面。因此特别优选的是，磨蚀拉挤板的侧向表面没有玻璃纤维材料。
以上方法中使用的磨蚀拉挤板典型地基于具有矩形竖直横截面的拉挤板制成。它们通常在分开的设备处制造，但是也可以在执行以上方法的地方制造。
磨蚀拉挤板的每个堆可以包括依次布置在彼此的顶部上的2-30个、诸如5-20个磨蚀拉挤板。因此，每个堆将通常沿叶片的展向方向延伸。在根部端部和末梢端部之间的中间区段中，每个堆可以包括8-15个磨蚀拉挤板的层，而朝向根部端部和朝向末梢端部层叠的磨蚀拉挤板的数量可以降低到1-3。因此，磨蚀拉挤板的堆优选地朝向根部端部和远端端部两者渐缩。这种配置有利地允许与壳体的厚度轮廓一致的轮廓。典型地，磨蚀拉挤板的两个或更多个、或者三个或更多个堆紧邻彼此布置，沿基本上弦向方向邻近于彼此。典型地，树脂将被灌注在磨蚀拉挤板的堆中。这能够例如使用真空辅助树脂转移模制完成。
叶片壳体构件通常是叶片壳体半部，诸如具有增强结构(诸如翼梁帽)的壳体半部。叶片壳体材料可以包括一个或多个纤维层和/或凝胶涂层。多个磨蚀拉挤板将典型地沿壳体半部的或叶片的展向方向延伸。因此，磨蚀拉挤板中的至少一些优选地具有对应于叶片长度的60-95％的长度。在铺设到壳体半部中之后，聚合物树脂典型地被灌注在磨蚀拉挤板之间。
在优选的实施例中，拉挤纤维材料包括多个玻璃纤维材料束和多个碳纤维材料束。因此，磨蚀拉挤板中的碳纤维束的数量与玻璃纤维束的数量的比率优选地在1/5至1/1、诸如1/4至1/1之间。在优选的实施例中，每个束包括玻璃纤维或碳纤维的10000至100000根丝，优选地20000至60000根丝。在一些实施例中，每个玻璃纤维束包括玻璃纤维的1000至10000根丝。
在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束在磨蚀拉挤板内基本上平行于彼此延伸。在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束以束的行和列的阵列、优选地规则阵列布置，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。行将典型地沿基本上水平或弦向方向延伸，而列将典型地沿基本上竖直或摆振向方向延伸。束的行和列的阵列将典型地在磨蚀拉挤板的长度上是恒定的。
在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束以束的多个行以及可选地束的多个列布置，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。
在优选的实施例中，每个磨蚀拉挤板的侧向表面优选地通过沿着磨蚀拉挤板的侧向边缘提供邻接的碳纤维材料束的连续路径而没有玻璃纤维，邻接的碳纤维材料束的连续路径从磨蚀拉挤板的顶部表面延伸到相对的底部表面。在一些实施例中，邻接的碳纤维材料束在2-25mm、优选地2-12mm的弦向或水平距离上从每个侧向表面向内延伸。在一些实施例中，所述弦向或水平距离较长，例如在磨蚀拉挤板的顶部表面和底部表面处8-12mm，并且朝向每个侧向表面的中点较短，诸如1-4mm。
在优选的实施例中，多个玻璃纤维材料束和多个碳纤维材料束形成非随机的图案，优选地对称图案，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。典型地，图案在磨蚀拉挤板的长度上是恒定的。在一个实施例中，图案是方格盘/方格盘状的图案，例如磨蚀拉挤板的每个列和每个行中具有交替的玻璃纤维束和碳纤维束。发现这种图案相对易于制造。在另一优选的实施例中，图案包括从磨蚀拉挤板的顶部表面延伸到底部表面的碳纤维束的一个或多个竖直的列，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。优选的是，图案具有如在磨蚀拉挤板的竖直横截面上呈现的反射对称性或双侧向对称性，使得左侧部和右侧部是彼此的镜像图像。
在优选的实施例中，磨蚀拉挤板布置成磨蚀拉挤板的邻近堆，并且邻接的碳纤维材料束的连续路径从磨蚀拉挤板的每个堆的最靠上的磨蚀拉挤板的顶部表面延伸到最靠下的磨蚀拉挤板的底部表面。堆内的邻接的碳纤维材料束的所述连续路径优选地是导电路径。因此，整个堆与导电夹层组合可以优选地沿基本上竖直或摆振向方向将雷电电流从堆的顶部表面传导到堆的底部表面，并且还可以包括横跨堆的包括若干磨蚀拉挤板的若干侧部(侧向表面)的电平行路径。
特别优选的是，磨蚀拉挤板以及包括磨蚀拉挤板的增强结构，不包括任何绝缘碳纤维材料束，诸如未电耦合到另一碳纤维材料束的碳纤维材料束。因此，在特别优选的实施例中，磨蚀拉挤板内的所有碳纤维材料束均被电耦合，即在碳纤维材料束之间提供用于电能、诸如雷电电流的传导性路径。发现这有效地防止当叶片被雷电袭击击中时翼梁帽内部的闪络，因此防止对磨蚀拉挤板和对增强结构(诸如翼梁帽)的损坏。
在一些实施例中，堆叠的磨蚀拉挤板在结合到叶片壳体之前被预结合在一起，其具有如以上描述的层之间导电层。可替代地，堆叠的磨蚀拉挤板与叶片壳体材料共同结合。在优选的实施例中，堆叠的磨蚀拉挤板使用粘合剂或在真空辅助树脂转移模制(VARTM)过程中与叶片壳体材料结合。
通常，拉挤板的顶部和底部表面面向相反的摆振向方向，而侧向表面典型地分别面朝向叶片半部的后边缘和朝向前边缘。本发明人已经发现，有效的雷电保护系统受益于贯穿增强结构沿着堆叠的磨蚀拉挤板的侧向边缘(特别是沿竖直或摆振向方向)电学地和/或物理地连接的传导性的碳纤维材料。这确保当叶片由雷电袭击击中时闪络不在翼梁帽内部发生，并且减少每个拉挤板的中心中的发热。因此，有利的是，贯穿磨蚀拉挤板的厚度的导电性相对高。因此，从磨蚀拉挤板的顶部表面延伸到相对的底部表面的邻接的碳纤维材料束的连续路径可以有利地提供贯穿拉挤板的竖直方向并且穿过夹层的、特别是用于雷电袭击的导电路径。在优选的实施例中，邻接的碳纤维材料束的连续路径在磨蚀拉挤板内基本上竖直地延伸或包括若干电平行路径。
在优选的实施例中，邻接的碳纤维材料束意指由不多于100μm、诸如不多于50μm、优选地不多于30μm、诸如不多于20μm、优选地不多于10μm的距离间隔开的邻近碳纤维材料束。发现这种最大距离在邻接的碳纤维材料束之间提供足够电传导性的路径。
在特别优选的实施例中，邻接的碳纤维材料束之间的距离小于100μm、优选地小于50μm、更优选地小于20μm、最优选地小于10μm。在一些实施例中，邻接的碳纤维材料束之间的距离是零。
在优选的实施例中，邻接的碳纤维材料束沿着每个磨蚀拉挤板的顶部表面提供。在另一优选的实施例中，邻接的碳纤维材料束沿着每个磨蚀拉挤板的底部表面提供。邻接的碳纤维材料束可以分别从顶部和从底部表面沿着1-3mm、诸如1.5-2.0mm的竖直距离向内延伸。
在优选的实施例中，邻接的碳纤维材料束的若干邻近列沿着磨蚀拉挤板的整个侧向表面提供。这提供单独的拉挤板的侧向表面之间的另外的电路径并且可以提供夹层和拉挤板之间的另外的电接触。
在优选的实施例中，邻接的碳纤维材料束的连续的、优选地基本上水平的行在侧向表面之间延伸，所述连续行与磨蚀拉挤板的顶部表面以及与磨蚀拉挤板的底部表面间隔开在优选的实施例中，磨蚀拉挤板在磨蚀拉挤板的中心区域中包括碳纤维材料束和玻璃纤维材料束的方格盘/方格盘状的图案，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。
在另一方面，本发明涉及包括顶部表面、相对的底部表面、第一侧向表面和相对的第二侧向表面的磨蚀拉挤板，其中磨蚀拉挤板具有磨蚀边缘，并且其中磨蚀拉挤板由包括多个玻璃纤维材料束和多个碳纤维材料束的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着磨蚀拉挤板的整个侧向表面提供。
在一些实施例中，磨蚀拉挤板已通过磨蚀第一拉挤板(诸如具有矩形竖直横截面的拉挤板)获得，第一拉挤板包括顶部表面、相对的底部表面、第一侧向表面和相对的第二侧向表面，其中第一拉挤板由多个碳纤维材料束形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着拉挤板的整个侧向表面提供，并且其中磨蚀第一拉挤板以获得磨蚀拉挤板包括移除顶部表面与侧向表面相遇处的边缘以及底部表面与侧向表面相遇处的边缘中的每个的至少部分。
典型地，第一拉挤板具有矩形竖直横截面。
在一些实施例中，移除边缘中的每个的至少部分的步骤包括以下步骤：
磨蚀顶部表面的第一区域内的顶部表面的第一部分，顶部表面的第一区域从第一侧向表面朝向第二侧向表面延伸，
磨蚀顶部表面的第二区域内的顶部表面的第二部分，顶部表面的第二区域从第二侧向表面朝向第一侧向表面延伸，
磨蚀底部表面的第一区域内的底部表面的第一部分，底部表面的第一区域从第一侧向表面朝向第二侧向表面延伸，
磨蚀底部表面的第二区域内的底部表面的第二部分，底部表面的第二区域从第二侧向表面朝向第一侧向表面延伸。
在一些实施例中，磨蚀部分中的每个的总纵向长度在[Lp-2000mm，Lp,]的范围中，诸如在[Lp-1500mm，Lp,-100mm]的范围中，其中Lp是磨蚀拉挤板的纵向长度。磨蚀拉挤板的一个或两个纵向端部可以倒角并且可以不需要磨蚀，或磨蚀甚至可能降低倒角端部的强度并且因此必须避免磨蚀。
移除材料可例如导致将顶部表面和底部表面与侧向表面连接的圆化的边缘或另外的面。
在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束以束的多个行、以及可选地束的多个列布置，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。
在优选的实施例中，磨蚀拉挤板的侧向表面优选地通过沿着磨蚀拉挤板的侧向边缘提供邻接的碳纤维材料束的连续路径而没有玻璃纤维，邻接的碳纤维材料束的连续路径从磨蚀拉挤板的顶部表面延伸到相对的底部表面。
在优选的实施例中，多个玻璃纤维材料束和多个碳纤维材料束形成非随机的图案，优选地对称图案，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。
在另一方面，本发明涉及用于风力涡轮机叶片的增强结构，增强结构包括根据本发明的多个磨蚀拉挤板。
在另一方面，本发明涉及一种磨蚀拉挤板。磨蚀拉挤板已通过磨蚀具有顶部表面、相对的底部表面、第一侧向表面和相对的第二侧向表面的第一拉挤板获得，其中第一拉挤板由包括多个碳纤维材料束(以及可选地多个玻璃纤维材料束)的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着第一拉挤板的整个侧向表面提供。此外，磨蚀第一拉挤板以获得磨蚀拉挤板具有包括移除第一拉挤板中的顶部表面与侧向表面相遇处的边缘以及底部表面与侧向表面相遇处的边缘中的每个的至少部分，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着拉挤板的整个顶部表面和/或沿着拉挤板的整个底部表面提供。本发明还涉及制造风力涡轮机叶片壳体构件的方法，方法包括以下步骤：提供多个磨蚀拉挤板，其中每个磨蚀拉挤板包括顶部表面、相对的底部表面和两个侧向表面，将拉挤板布置在用于叶片壳体构件的模具中的叶片壳体材料上，以及将拉挤板与叶片壳体材料结合以形成叶片壳体构件，其中每个磨蚀拉挤板由包括多个玻璃纤维材料束和多个碳纤维材料束的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着拉挤板的整个顶部表面以及沿着拉挤板的整个底部表面提供。磨蚀拉挤板可以例如由如以上描述的矩形拉挤板获得。
拉挤板的顶部表面和底部表面可以由剥离片层覆盖。
在优选的实施例中，磨蚀拉挤板具有对应于用于风力涡轮机叶片壳体的翼梁帽的整个长度的纵向长度。在优选的实施例中，拉挤板在树脂灌注过程中与叶片壳体材料结合。
在一些实施例中，磨蚀部分中的每个的总纵向长度是磨蚀拉挤板的纵向长度Lp的至少一半。
在一些实施例中，磨蚀部分中的每个的总纵向长度在[Lp-2000mm，Lp,]的范围中，诸如在[Lp-1500mm，Lp,-100mm]的范围中，其中Lp是磨蚀拉挤板的纵向长度。磨蚀拉挤板的一个或两个纵向端部可以倒角并且可以不需要磨蚀，或磨蚀甚至可能降低倒角端部的强度并且因此必须避免磨蚀。
移除材料可例如导致将顶部表面和底部表面与侧向表面连接的圆化的边缘或另外的面。
在一个方面，本发明涉及通过本发明的方法之一可获得的风力涡轮机叶片壳体构件，诸如壳体半部。
本发明还涉及具有压力侧壳体和吸力侧壳体的风力涡轮机叶片，其中吸力侧壳体和压力侧壳体沿着叶片的前边缘和后边缘接合。吸力侧壳体构件和压力侧壳体构件中的一个或两个进一步包括增强结构，诸如结合到壳体的内部表面的翼梁帽，其中翼梁帽包括根据本发明的多个磨蚀拉挤板。磨蚀拉挤板可以沿着翼梁帽的整个长度具有连续不断开的长度。
在优选的实施例中，除了如以上描述的已从顶部表面与侧向表面相遇处的边缘以及底部表面与侧向表面相遇处的边缘中的每个的至少部分移除的部分外，磨蚀拉挤板具有几乎矩形的横截面。
在优选的实施例中，除了如以上描述的已从顶部表面与侧向表面相遇处的边缘以及底部表面与侧向表面相遇处的边缘中的每个的至少部分移除的部分外，拉挤板具有矩形立方体的形状。
磨蚀拉挤板具有当拉挤板布置在叶片壳体中时典型地沿基本上展向方向延伸的长度。拉挤板还具有当磨蚀拉挤板布置在叶片壳体中时典型地沿基本上弦向方向延伸的宽度。磨蚀拉挤板还具有当磨蚀拉挤板布置在叶片壳体中时典型地沿基本上摆振向方向延伸的高度或厚度。磨蚀拉挤板的厚度优选地在3mm和10mm之间，更优选地在4mm和7mm之间。板的长度典型地是其最大尺寸。板的长度沿与其纵向轴线相同的方向延伸。
磨蚀拉挤板的长度典型地在50米和150米之间，优选地在50米和100米之间，更优选地在70米和100米之间。磨蚀拉挤板的高度/厚度优选地在2毫米和10毫米之间，优选地在3毫米和7毫米之间，最优选地在4毫米和6毫米之间。板的宽度优选地在20毫米和300毫米之间，最优选地在80毫米和150毫米之间。在优选的实施例中，增强结构(诸如翼梁帽)包括紧邻彼此布置的磨蚀拉挤板的1个和15个之间的堆、更优选地3个和9个之间的堆。每个堆可以包括布置在彼此的顶部上的上至20个磨蚀拉挤板，诸如2-20个磨蚀拉挤板或2-10个磨蚀拉挤板。因此，每个增强区段，诸如每个翼梁帽，可以包括10至200个磨蚀拉挤板。
拉挤纤维材料包括多个碳纤维材料束或纱束以及可选地多个玻璃纤维材料束或纱束。因此，每个磨蚀拉挤板可以包括总共50-300个纤维材料束，优选地25-180个纤维材料束。优选的是，纤维材料束的25-50％是碳纤维材料束。因此，碳纤维材料束可以占磨蚀拉挤板中的所有束的25-50％，而玻璃纤维材料束可以占所有纤维材料束的50-75％。束将通常沿磨蚀拉挤板的长度方向(即基本上平行于其纵向轴线，或当布置在叶片壳体中时平行于展向方向)延伸。
在优选的实施例中，玻璃纤维材料束和碳纤维材料束以束的行和列的规则的阵列或规则的网格布置，如在磨蚀拉挤板的竖直横截面中看到的。磨蚀拉挤板优选地包括束的至少10个行和至少10个列。
以上关于制造风力涡轮机叶片壳体构件的方法讨论的所有特征和实施例同样适用于本发明的磨蚀拉挤板或增强结构，并且反之亦然。
在另一方面，本发明涉及用于风力涡轮机叶片的增强结构，增强结构包括布置在由导电夹层分开的层中的根据本发明的多个磨蚀拉挤板。增强结构将典型地是翼梁帽或主层压体。在一些实施例中，增强结构包括盒形翼梁。在其他实施例中，增强结构包括翼梁桁杆。在优选的实施例中，长形增强结构是翼梁结构，诸如翼梁帽、翼梁桁杆或盒形翼梁。优选的是增强结构沿着叶片沿展向方向延伸。典型地，增强结构将在叶片长度的60-95％上延伸。风力涡轮机叶片通常由两个壳体半部(压力侧壳体半部和吸力侧壳体半部)制造。优选地，两个壳体半部都包括根据本发明的长形增强结构，诸如翼梁帽或主层压体。
在另一方面，本发明涉及包括根据本发明的增强结构的风力涡轮机叶片或风力涡轮机叶片构件，或涉及通过前述的制造风力涡轮机叶片壳体构件的方法能够获得的风力涡轮机叶片壳体构件。在另一方面，本发明涉及包括以由导电夹层分开的层布置的根据本发明的多个磨蚀拉挤板的风力涡轮机叶片壳体构件。
本发明还涉及用于风力涡轮机叶片的雷电保护系统，雷电保护系统包括至少部分地设置在叶片的内部中的雷电导体(诸如线缆，例如铜线缆)、设置在叶片的表面中的一个或多个上的一个或多个导电雷电接收器，其中一个或多个导电雷电接收器电连接到以由导电夹层分开的层布置的根据本发明的多个磨蚀拉挤板，或电连接到本发明的增强结构，诸如翼梁帽。在另一方面，本发明涉及包括如以上描述的雷电保护系统的风力涡轮机叶片，即雷电保护系统包括至少部分地设置在叶片的内部中的雷电导体(诸如线缆，例如铜线缆)、设置在叶片的表面中的一个或多个上的一个或多个导电雷电接收器，其中一个或多个导电雷电接收器电连接到根据本发明的多个磨蚀拉挤板，或电连接到本发明的增强结构，诸如翼梁帽。
壳体半部将典型地通过用树脂(诸如环氧树脂、聚酯或乙烯基脂)灌注纤维材料的纤维铺设件产生。通常使用叶片模具制造压力侧壳体半部和吸力侧壳体半部。壳体半部中的每个可以包括作为增强结构的沿着相应压力侧壳体构件和吸力侧壳体构件提供的翼梁帽或主层压体。翼梁帽或主层压体可以固连到壳体半部的内面。
翼梁结构优选地是纵向延伸的负荷承载结构，优选地包括桁杆或翼梁盒以用于连接和稳定壳体半部。翼梁结构可以适配成承载叶片上的大部分的负荷。在一些实施例中，增强结构布置在压力侧壳体半部内。在其他实施例中，增强结构布置在吸力侧壳体半部内。
在优选的实施例中，叶片的压力侧壳体半部和吸力侧壳体半部在相应的模具半部中制造，优选地通过真空辅助树脂转移模制制造。根据一些实施例，压力侧壳体半部和吸力侧壳体半部各自具有50-110m、优选地60-90m的纵向延伸范围L。
根据一些实施例，方法进一步包括在壳体半部中的至少一个中、通常在增强结构的位置处布置一个或多个抗剪腹板的步骤。每个抗剪腹板可以包括腹板本体、腹板本体的第一端部处的第一腹板脚部凸缘以及腹板本体的第二端部处的第二腹板脚部凸缘。在一些实施例中，抗剪腹板是基本上I形的。可替代地，抗剪腹板可以是基本上C形的。
在另一方面，本发明涉及用于制造本发明的磨蚀拉挤板的拉挤过程，并且涉及通过所述拉挤过程和以上描述的对边缘的磨蚀能够获得的磨蚀拉挤板。所述拉挤过程优选地包括提供承载相应碳纤维材料束的多个线轴。每个束有利地由牵拉机构牵拉通过引导板、树脂池和受热模。在一些实施例中，过程进一步包括提供承载与碳纤维材料组合的相应玻璃纤维材料束的多个线轴。连续的拉挤带能够由切割器切割成具有在30-200米、优选地50-100米之间的长度的单独的拉挤板。成形的浸渍的板然后被有利地固化。引导板和/或模可以采用包括多个孔口的铺展器或入口的形式，每个孔口接收相应的碳纤维束或玻璃纤维束。孔口能够被间隔并且它们被定位以便引导纤维束以在拉挤板中形成玻璃纤维束和碳纤维束的期望图案。
如本文使用的，术语“拉挤板的竖直横截面”指的是垂直于拉挤板纵向轴线(即沿着拉挤板的长度方向的轴线，其通常是拉挤板具有其最大延伸度的方向)的平面上的拉挤板的横截面。当布置在叶片壳体中时，磨蚀拉挤板的纵向轴线或长度延伸度将通常基本上与叶片的展向方向相符。沿着纵向轴线的长度也称为纵向长度。
如本文使用的，术语“展向”被用来描述沿着叶片从其根部端部到其末梢端部的测量量或元件的取向。在一些实施例中，展向是沿着风力涡轮机叶片的纵向轴线和纵向延伸范围的方向。
如本文使用的，术语“水平”指的是当磨蚀拉挤板布置在叶片壳体中时基本上平行于叶片的弦的方向。竖直方向基本上垂直于水平方向，沿叶片的基本上摆振向方向延伸。
附图说明
下面参考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示出风力涡轮机叶片的横截面的示意图，
图4是根据本发明的风力涡轮机叶片的壳体半部的示意顶部视图，
图5是通过具有本发明的增强结构的壳体半部的部分的示意竖直横截面，
图6图示用于制造本发明的拉挤板的拉挤过程，图7a-7f是本发明的拉挤板的不同实施例的示意竖直横截面视图，
图8是本发明的增强结构的竖直横截面视图，
图9是根据本发明的另一方面的拉挤板的示意竖直横截面视图，
图10是本发明的拉挤板的另外的实施例的示意竖直横截面视图，
图11是本发明的雷电保护系统的示意图示，
图12a-12e图示提供磨蚀拉挤板，
图13a-13c图示提供来自多个磨蚀拉挤板的翼梁帽结构，
图14a-14c图示提供来自多个磨蚀拉挤板的翼梁帽结构，
图15图示由多个磨蚀拉挤板制成的翼梁帽，
图16图示由多个磨蚀拉挤板制成的翼梁帽。
具体实施方式
图1图示根据所谓的“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以及具有基本上水平转子轴的转子。转子包括毂部8和从毂部8径向地延伸的三个叶片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的叶片末梢14。转子具有标记为R的半径。
图2示出风力涡轮机叶片10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包括当叶片安装在毂部上时面向叶片10的旋转方向的前边缘18以及面向前边缘18的相反方向的后边缘20。
翼型区域34(也称为成型区域)具有关于产生升力的理想或几乎理想的叶片形状，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，这例如使得将叶片10安装到毂部更容易且更安全。根部区域30的直径(或弦)可以沿着整个根部区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逐渐变化到翼型区域34的翼型轮廓的过渡轮廓。过渡区域32的弦长度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，该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。弦的宽度随着距毂部的增加的距离r而减小。
叶片10的肩部40限定为叶片10在该处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。图2还图示叶片的纵向延伸范围L、长度或纵向轴线。
应当注意，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面中，因为叶片可能被弯扭和/或弯曲(即预弯)，因此向弦平面提供对应地弯扭和/或弯曲的路线，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。
叶片典型地由沿着在叶片20的前边缘18和后边缘20处的结合线胶合到彼此的压力侧壳体部分36和吸力侧壳体部分38制成。
图3示出沿着图2中示出的线I-I的叶片的横截面的示意图。如先前提到的，叶片10包括压力侧壳体部分36和吸力侧壳体部分38。压力侧壳体部分36包括翼梁帽41，也称为主层压体，其构成压力侧壳体部分36的负荷支承部分。翼梁帽41包括多个纤维层42，该多个纤维层42主要包括沿着叶片的纵向方向对准的单向纤维，以便向叶片提供刚度。吸力侧壳体部分38还包括翼梁帽45，翼梁帽45包括多个纤维层46。压力侧壳体部分36可以还包括夹层芯材料43，该夹层芯材料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蒙皮层之间。夹层芯材料43被用来向壳体提供刚度，以便确保壳体在叶片的旋转期间基本上维持其空气动力学轮廓。类似地，吸力侧壳体部分38也可以包括夹层芯材料47。
压力侧壳体部分36的翼梁帽41和吸力侧壳体部分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。抗剪腹板50、55在示出的实施例中成形为基本上I形的腹板。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蒙皮层52(其由数个纤维层制成)覆盖的夹层芯材料51，诸如轻木或泡沫聚合物。叶片壳体36、38可以在前边缘和后边缘处包括另外的纤维增强物。典型地，壳体部分36、38经由胶合凸缘结合到彼此。
图4是根据本发明的风力涡轮机叶片的壳体半部38的示意顶部视图，其图示具有展向延伸范围Se的增强结构62的位置。在图示的实施例中，增强结构62包括拉挤板的三个邻近堆66a、66b、66c。如在图4中看到的，长形增强结构62沿叶片的基本上展向方向延伸，具有拉挤板的邻近堆66a、66b、66c。长形增强结构62具有最靠近叶片的末梢端部的末梢端部74，和最靠近叶片的根部端部的根部端部76。长形增强结构还包括最靠近叶片的前边缘18的展向延伸的前部边缘78，和最靠近叶片的后边缘20的展向延伸的后部边缘80。
图5是通过具有本发明的增强结构62的壳体半部的部分的示意竖直横截面，如从叶片的根部端部看到的。增强结构62，诸如翼梁帽，包括以邻近堆66a-e布置的根据本发明的多个拉挤板64，拉挤板64布置在用于叶片壳体构件(诸如壳体半部)的模具77中的叶片壳体材料89上。堆叠的拉挤板64然后与叶片壳体材料89结合以形成叶片壳体构件，诸如具有翼梁帽的壳体半部。芯材料85布置在增强结构62的任一弦向侧上。第一抗剪腹板50和第二抗剪腹板55经由相应结合线88放置在翼梁帽62上。堆66a-e可以由朝向雷电保护系统的电流连接端子87延伸的碳双轴层86或碳遮蔽物(veil)或玻璃/碳混合织物或玻璃/碳混合遮蔽物覆盖。
图6图示用于制造本发明的拉挤板64的拉挤过程。拉挤过程利用拉挤系统90，拉挤系统90包括用于从筒子架91接收多个线轴92(多个线轴92每个供应玻璃纤维材料束70)和多个线轴93(多个线轴93每个供应碳纤维材料束68)的部分。可以提供另外的增强材料94。束68、70由牵拉机构98牵拉通过引导板95、树脂池96和受热模97。拉挤带100由切割器99切割成单独的拉挤板64。成形的浸渍的纤维固化并且能够可选地缠绕到滚子上。引导板和/或模可以采用包括多个孔口的铺展器或入口的形式，每个孔口接收相应碳纤维束或玻璃纤维束。孔口能够间隔并且它们被定位以便引导纤维束以在拉挤板64中形成玻璃纤维束和碳纤维束的期望图案。图6中的拉挤板64的放大图还图示其纵向轴线La和其长度l。拉挤板的高度/厚度h和宽度w在图8中图示，见板64f。
图7中图示本发明的图案中的各种图案，其是沿着图6中的线a-a’截取的本发明的拉挤板64的不同实施例的示意竖直横截面视图。图7a-f中图示的各种实施例中的每个拉挤板64包括标示为白色椭圆形形状的多个玻璃纤维材料束70和标示为黑色椭圆形形状的多个碳纤维材料束68。如图7a中图示的，玻璃纤维材料束70和碳纤维材料束68以束的行71和列72的阵列布置，如在拉挤板的竖直横截面中看到的。
如在图7a中图示的，每个拉挤板包括顶部表面81、相对的底部表面82和两个侧向表面83、84，其中邻接的碳纤维材料束沿着侧向表面83、84提供。这沿着侧向表面提供从拉挤板64的顶部表面81延伸到相对的底部表面82的邻接的碳纤维材料束的相应的连续路径67a、67b。
如在图7的各种实施例中看到的，多个玻璃纤维材料束70和多个碳纤维材料束68形成非随机的图案，优选地对称图案，如在拉挤板64的竖直横截面中看到的。图7a示出一实施例，其中邻接的碳纤维材料束仅沿着侧向表面83、84提供。在图7b中，碳束另外沿着上表面和表面81、82的部分从侧向表面83、84朝向中心延伸至某延伸范围。在图7c的实施例中，碳束另外沿着上表面和表面81、82横跨拉挤板的整个宽度延伸。图7d中图示的实施例包括在拉挤板内沿着侧向表面的邻接的碳束68的若干行，以及在侧向边缘之间延伸的碳束的连续排。图7e中示出类似的配置，其中中心线某种程度更分散。最后，图7f图示一实施例，其中邻接的碳束68的若干行沿着侧向表面提供，并且此外方格盘图案提供在拉挤板64的中心区域中。
图8是本发明的增强结构62的示意竖直横截面视图，诸如包括每堆四个拉挤板64的三个弦向邻近堆66a-c的翼梁帽。邻接的碳纤维材料束的若干连续路径从增强结构62的顶部表面延伸到其底部表面，如在67a处以单独的板64的侧向边缘处提供的邻接的碳束的形式图示的。Ce是增强结构的弦向延伸范围。
图9是根据本发明的另一方面的拉挤板64的横截面视图。在此，邻接的碳纤维材料束68沿着拉挤板的顶部表面81和底部表面82提供，而侧向边缘83、84包括碳纤维束和玻璃纤维束两者。因此，邻接的碳纤维束的传导性路径沿水平方向提供。
图10是本发明的拉挤板的又另外的实施例的示意竖直横截面视图。同样，多个玻璃纤维材料束70和多个碳纤维材料束68形成非随机的图案，如在拉挤板64的竖直横截面中看到的。在图10a-d的每个中，邻接的碳纤维材料束沿着侧向表面83、84提供。另外，碳束的连续排在拉挤板的侧向边缘之间延伸通过中心。此外，邻接的碳纤维材料束的一个或多个竖直延伸的列较靠近拉挤板的中部提供，其中的一些从顶部表面一直延伸到底部表面，见图10a、图10d，并且其中的一些仅延伸到顶部表面而不延伸到底部表面，见图10c。图10b示出一实施例，其中竖直的列在板的中心处延伸，然而，没有一直延伸到顶部表面或延伸到底部表面。
图11是本发明的雷电保护系统的示意图示。雷电保护系统102包括至少部分地设置在叶片10的内部中的雷电导体104，优选地下导体。末梢雷电接收器106和两个侧部雷电接收器107、108设置在叶片10的外表面中的一个或多个上或设置在叶片10的外表面中的一个或多个中，其中导电雷电接收器106、107、108电连接到本发明的翼梁帽62。
图12a-12e图示从未磨蚀的拉挤板获得磨蚀拉挤板。图12a图示类似于图7d中示出的拉挤板64的拉挤板64的透视图。为了简单起见，未示出单独的束。图12b是图12a中的拉挤板的竖直横截面，其示出处于黑色的碳纤维材料68和画阴影的玻璃纤维材料70。
图12a-12b中示出的拉挤板是未磨蚀的并且具有矩形竖直横截面。顶部表面81与侧向表面83和84相遇，从而形成两个对应的边缘121和122。类似地，底部表面82与侧向表面83和84相遇，从而形成两个对应的边缘123和124。顶部表面81(和底部表面(82))的宽度W1在图12b中图示。
图12c示出由磨蚀边缘121-124导致的磨蚀拉挤板164a。在此示例中，磨蚀导致如图12c中示出的圆化的边缘121a-124a。边缘的部分的移除减短顶部表面81和底部表面82和侧向表面83、84，如通过将图12b与图12c相比能够看到的。
磨蚀可以可替代地导致平坦化的边缘，在某种意义上在每个边缘处创建另外的面或另外的表面121b-124b，如在图12d中的磨蚀拉挤件165a上示出的。如上，通过移除边缘的部分，顶部表面81和底部表面82的宽度被减短。
平坦化的边缘可能生产起来较简单，因为它们能够通过使用例如沿着边缘中的每个行进的旋转刀片切割而制成。还可能的是例如通过研磨、刨削或砂磨来磨蚀。
磨蚀边缘使得较易于例如以邻近堆布置拉挤板，尤其当表面倾斜时，在这种情况下，邻近拉挤板的边缘可以与彼此进行接触。
图12e图示磨蚀拉挤板165a的上部部分并且示出磨蚀之前的顶部表面81和底部表面82的宽度W1以及磨蚀之后的顶部表面81和底部表面82的宽度W2。典型地，磨蚀使宽度减小达10-20mm，即，W1-W2在10-20mm的范围中。典型地，该减小均匀地分布在两个边缘121、122之间(见图12b)，即从每个边缘移除5-10mm。同样适用于底部表面。
移除边缘中的每个的部分典型地分开地执行并且可以已通过以下步骤执行：
磨蚀顶部表面81的第一区域内的顶部表面81的第一部分，顶部表面81的第一区域从第一侧向表面(83朝向第二侧向表面84延伸，
磨蚀顶部表面81的第二区域内的顶部表面81的第二部分，顶部表面81的第二区域从第二侧向表面84朝向第一侧向表面83延伸，
磨蚀底部表面82的第一区域内的底部表面82的第一部分，底部表面82的第一区域从第一侧向表面83朝向第二侧向表面84延伸，
磨蚀底部表面82的第二区域内的底部表面82的第二部分，底部表面82的第二区域从第二侧向表面84朝向第一侧向表面83延伸。
在一些实施例中，磨蚀具有拉挤板的长度的至少一半的总纵向长度或延伸范围。在一些实施例中，边缘已沿着拉挤板的整个长度磨蚀。在一些实施例中，在自拉挤板的端部上至自所述端部的100-1000mm范围中的距离不执行磨蚀，特别是在拉挤板在该一个端部或多个端部处被倒角或将被倒角的情况下。磨蚀端部可能折损经倒角端部的强度。
图13a-13c图示用于铺设用于风力涡轮机叶片壳体构件、诸如翼梁帽的磨蚀拉挤板的方法。首先，如图13a中示出的，一个或多个磨蚀拉挤板的第一层布置在表面上，诸如布置在模具中的叶片壳体材料上。在此情况下，第一层包含单个磨蚀拉挤板164a。然后导电夹层131放置在第一层上，如图13b中示出的。接下来，一个或多个磨蚀拉挤板的第二层放置在夹层131上，在此情况下是单个磨蚀拉挤板164b。继而，根据需要可以布置另外的材料，并且层然后与表面结合在一起，由此形成风力涡轮机叶片壳体构件。
夹层131将两个层分开，但是通过与两个磨蚀拉挤板中的碳纤维材料电接触而提供磨蚀拉挤板164a和164b之间的电接触。
翼梁帽可以包括另外的磨蚀拉挤板，如图14a-14c中示出的。图14a图示将彼此邻近的两个磨蚀拉挤板164a和164c布置在第一层中。导电夹层131布置在磨蚀拉挤板的第一层的顶部上，如图14b中示出的。接下来，磨蚀拉挤板164b和164d的第二层布置在夹层131上，从而形成第二层。
图14c中的夹层131将两个层分开，但是通过与磨蚀拉挤板中的碳纤维材料电接触而提供所有磨蚀拉挤板164a-164d之间的电接触。
图15图示图14c中的结构具有放置在磨蚀拉挤板的第二层上的另外的夹层132和布置在第二夹层132上的蚀拉挤板的第三层164e和164f，从而导致三个磨蚀拉挤板的两个堆。
夹层131和132通过将一个层中的拉挤件(诸如164b和164d)的底部表面与下面的层中的拉挤件(诸如163a和164c)的顶部表面电连接而提供翼梁帽结构中的所有磨蚀拉挤板之间的电连接。此外，层之间的电连接通过夹层131、132建立。这由通过夹层131和132的穿过包括在拉挤件164c、164b、164d、164e、164f中的碳纤维材料的箭头图示。
图16图示具有三个磨蚀拉挤板的四个堆的结构，其具有将如从铺设表面数的第三层和第四层分开的另外的导电夹层133。
本发明不限于本文描述的实施例并且可以在不脱离本发明的范围的情况下修改或适配。
参考标记列表
4塔架
6机舱
8毂部
10叶片
14叶片末梢
16叶片根部
18前边缘
20后边缘
30根部区域
32过渡区域
34翼型区域
36压力侧壳体部分
38吸力侧壳体部分
40肩部
41翼梁帽
42纤维层
43夹层芯材料
45翼梁帽
46纤维层
47夹层芯材料
50第一抗剪腹板
51芯构件
52蒙皮层
55第二抗剪腹板
56第二抗剪腹板的夹层芯材料
57第二抗剪腹板的蒙皮层
60填充物绳
62增强结构
64拉挤板
66拉挤板的堆
67路径
68碳纤维材料束
70玻璃纤维材料束
71束的行
72束的列
74增强结构的末梢端部
76增强结构的根部端部
77模具
78增强结构的前部边缘
80增强结构的后部边缘
81拉挤板的顶部表面
82拉挤板的底部表面
83拉挤板的第一侧向表面
84拉挤板的第二侧向表面
85芯材料
86碳双轴层
87电流连接端子
88结合线
89壳体材料
90拉挤系统
91筒子架
92具有玻璃纤维材料束的线轴
93具有碳纤维材料束的线轴
94另外的增强材料
95引导板
96树脂池
97受热模
98牵拉机构
99切割器
100拉挤带
102雷电保护系统
104下导体
106末梢接收器
107侧部接收器
108侧部接收器
121-124：拉挤板边缘
121a-124a：由于磨蚀的圆化的边缘
121b-124b：由于磨蚀的平坦化的边缘/另外的表面
131-132：导电夹层
164a-164f：磨蚀拉挤板
165a：具有平坦化边缘/另外的表面的磨蚀拉挤板
L长度
l拉挤板的长度
w拉挤板的宽度
h拉挤板的高度
La拉挤板的纵向轴线
r距毂部的距离
R转子半径
Se增强结构的展向延伸范围
Ce增强结构的弦向延伸范围

Claims (34)

1.一种用于风力涡轮机叶片的雷电保护系统(102)，所述雷电保护系统包括至少部分地设置在所述叶片的内部中的雷电导体(104)、设置在所述叶片的表面中的一个或多个上的一个或多个导电雷电接收器(106、107、108)，其中所述一个或多个导电雷电接收器电连接到翼梁帽，
其中所述翼梁帽包括多个磨蚀拉挤板(64)，所述多个磨蚀拉挤板(64)已通过磨蚀第一多个拉挤板中的每个而获得，其中所述第一多个拉挤板中的每个拉挤板(64)包括顶部表面(81)、相对的底部表面(82)、第一侧向表面(83)和相对的第二侧向表面(84)，其中所述拉挤板由多个碳纤维材料束(68)形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着所述拉挤板的整个侧向表面(83、84)提供，并且其中磨蚀所述第一多个拉挤板中的每个以获得所述多个磨蚀拉挤板包括移除所述顶部表面(81)与所述侧向表面(83、84)相遇处的边缘以及所述底部表面(82)与所述侧向表面(83、84)相遇处的边缘中的每个的至少部分，并且其中所述磨蚀拉挤板布置成磨蚀拉挤板的邻近堆，其中每个堆中的磨蚀拉挤板的每对邻近层由导电夹层分开。
2.根据权利要求1所述的雷电保护系统，其中所述磨蚀拉挤板中的每个进一步包括多个玻璃纤维材料束(70)。
3.根据权利要求1或2所述的雷电保护系统，其中移除所述边缘中的每个的至少部分包括以下步骤：
磨蚀所述顶部表面(81)的第一区域内的所述顶部表面(81)的第一部分，所述顶部表面(81)的所述第一区域从所述第一侧向表面(83)朝向所述第二侧向表面(84)延伸，
磨蚀所述顶部表面(81)的第二区域内的所述顶部表面(81)的第二部分，所述顶部表面(81)的所述第二区域从所述第二侧向表面(84)朝向所述第一侧向表面(83)延伸，
磨蚀所述底部表面(82)的第一区域内的所述底部表面(82)的第一部分，所述底部表面(82)的所述第一区域从所述第一侧向表面(83)朝向所述第二侧向表面(84)延伸，
磨蚀所述底部表面(82)的第二区域内的所述底部表面(82)的第二部分，所述底部表面(82)的所述第二区域从所述第二侧向表面(84)朝向所述第一侧向表面(83)延伸。
4.一种制造风力涡轮机叶片壳体构件(38)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供由第一多个拉挤板(64)获得的多个磨蚀拉挤板(64a-64f)，其中所述第一多个拉挤板中的每个拉挤板(64)包括顶部表面(81)、相对的底部表面(82)、第一侧向表面(83)和相对的第二侧向表面(84)，其中获得所述多个磨蚀拉挤板包括通过移除所述顶部表面(81)与所述侧向表面(83、84)相遇处的边缘以及所述底部表面(82)与所述侧向表面(83、84)相遇处的边缘中的每个的至少部分而磨蚀所述第一多个拉挤板中的每个，将磨蚀拉挤板(164a、164c)的第一层布置在模具(77)中的叶片壳体材料(89)上，将第一导电夹层(131)布置在所述磨蚀拉挤板的第一层上，
将磨蚀拉挤板(164b、164d)的第二层布置在所述第一夹层(131)上，
将磨蚀拉挤板(164a-164d)的所述第一层和所述第二层与所述叶片壳体材料结合以形成所述叶片壳体构件，
其中所述第一多个拉挤板中的每个拉挤板(64)由包括多个碳纤维材料束(68)的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着所述拉挤板的所述侧向表面(83、84)提供。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述拉挤板中的每个进一步包括多个玻璃纤维材料束(70)。
6.根据权利要求4-5中任一项所述的方法，其中移除所述顶部表面(81)与所述侧向表面(83、84)相遇处的所述边缘中的每个的至少部分使所述顶部表面的宽度减小达6-30mm、诸如达10-30mm、诸如达10-20mm。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中移除所述底部表面(82)与所述侧向表面(83、84)相遇处的所述边缘中的每个的至少部分使所述底部表面的宽度减小达6-30mm、诸如达10-30mm、诸如达10-20mm。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其中移除所述边缘中的每个的至少部分包括以下步骤：
磨蚀所述顶部表面(81)的第一区域内的所述顶部表面(81)的第一部分，所述顶部表面(81)的所述第一区域从所述第一侧向表面(83)朝向所述第二侧向表面(84)延伸，
磨蚀所述顶部表面(81)的第二区域内的所述顶部表面(81)的第二部分，所述顶部表面(81)的所述第二区域从所述第二侧向表面(84)朝向所述第一侧向表面(83)延伸，
磨蚀所述底部表面(82)的第一区域内的所述底部表面(82)的第一部分，所述底部表面(82)的所述第一区域从所述第一侧向表面(83)朝向所述第二侧向表面(84)延伸，
磨蚀所述底部表面(82)的第二区域内的所述底部表面(82)的第二部分，所述底部表面(82)的所述第二区域从所述第二侧向表面(84)朝向所述第一侧向表面(83)延伸。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的方法，其中所述磨蚀部分中的每个的总纵向长度是所述磨蚀拉挤板的纵向长度Lp的至少一半。
10.根据权利要求4-8中任一项所述的方法，其中所述磨蚀部分中的每个的总纵向长度在[Lp-2000mm，Lp,]的范围中，其中Lp是所述磨蚀拉挤板的纵向长度。
11.根据权利要求4-10中任一项所述的方法，其中玻璃纤维材料束(70)和所述碳纤维材料束(68)以束的多个行(71)以及可选地束的多个列(72)布置，如在所述拉挤板的竖直横截面视图中看到的。
12.根据权利要求4-11中任一项所述的方法，其中所述拉挤板包括至少10行和至少10列的束。
13.根据权利要求4-12中任一项所述的方法，其中每个拉挤板的所述侧向表面优选地通过沿着所述拉挤板的所述侧向边缘提供邻接的碳纤维材料束的连续路径而没有玻璃纤维，邻接的碳纤维材料束的所述连续路径从所述拉挤板的所述顶部表面延伸到所述相对的底部表面。
14.根据权利要求13所述的方法，其中邻接的碳纤维材料束的所述连续路径提供从所述顶部表面到所述底部表面的贯穿所述拉挤板的竖直方向的导电路径。
15.根据权利要求4-14中任一项所述的方法，其中每个磨蚀拉挤板内的所有碳纤维材料束被电耦合到彼此。
16.根据权利要求4-15中任一项所述的方法，其中邻接的碳纤维材料束之间的距离小于50μm。
17.根据权利要求4-16中任一项所述的方法，其中所述多个玻璃纤维材料束和所述多个碳纤维材料束形成非随机的图案，优选地对称图案，如在所述拉挤板的竖直横截面视图中看到的。
18.根据权利要求4-17中任一项所述的方法，其中所述磨蚀拉挤板布置成磨蚀拉挤板的邻近堆，并且其中邻接的碳纤维材料束与布置在所述堆的层之间、诸如所述堆的所有层之间的所述夹层一起，提供从拉挤板的所述邻近堆的第一堆的所述最靠上的磨蚀拉挤板的所述顶部表面到所述第一堆中的所述最靠下的磨蚀拉挤板的所述底部表面的传导性路径。
19.根据权利要求4-18中任一项所述的方法，其中邻接的碳纤维材料束沿着每个拉挤板的所述顶部表面(81)提供。
20.根据权利要求4-19中任一项所述的方法，其中邻接的碳纤维材料束沿着每个拉挤板的所述底部表面(82)提供。
21.根据权利要求4-20中任一项所述的方法，其中邻接的碳纤维材料束的若干邻近的列沿着每个拉挤板的整个侧向表面提供。
22.根据权利要求4-21中任一项所述的方法，其中邻接的碳纤维材料束的连续行在所述侧向表面之间延伸，所述连续行与每个拉挤板的所述顶部表面以及与每个拉挤板的所述底部表面间隔开。
23.根据权利要求4-22中任一项所述的方法，其中每个拉挤板在所述拉挤板的中心区域中包括碳纤维材料束和玻璃纤维材料束的方格盘图案，如在所述拉挤板的竖直横截面视图中看到的。
24.根据权利要求4-23中任一项所述的方法，其中每个拉挤板包括在所述拉挤板内沿着其侧向表面的邻接的碳纤维材料束的若干行以及在所述侧向边缘之间延伸的碳束的连续排。
25.根据权利要求4-24中任一项所述的方法，其中每个拉挤板包括沿着其侧向表面的邻接的碳纤维材料束的若干行，其中方格盘图案提供在所述拉挤板的中心区域中。
26.一种磨蚀拉挤板(164a-164f、165a)，所述磨蚀拉挤板已通过磨蚀具有顶部表面(81)、相对的底部表面(82)、第一侧向表面(83)和相对的第二侧向表面(84)的第一拉挤板而获得，其中所述第一拉挤板由包括多个碳纤维材料束(68)的拉挤纤维材料形成，并且其中邻接的碳纤维材料束沿着所述第一拉挤板的整个侧向表面(83、84)提供，并且其中磨蚀所述第一拉挤板以获得所述磨蚀拉挤板包括移除所述第一拉挤板中的所述顶部表面(81)与所述侧向表面(83、84)相遇处的边缘以及所述底部表面(82)与所述侧向表面(83、84)相遇处的边缘中的每个的至少部分。
27.根据权利要求26所述的磨蚀拉挤板，其中所述磨蚀拉挤板进一步包括多个玻璃纤维材料束(70)。
28.根据权利要求26或27所述的磨蚀拉挤板，其中移除所述边缘中的每个的至少部分包括以下步骤：
磨蚀所述顶部表面(81)的第一区域内的所述顶部表面(81)的第一部分，所述顶部表面(81)的所述第一区域从所述第一侧向表面(83)朝向所述第二侧向表面(84)延伸，
磨蚀所述顶部表面(81)的第二区域内的所述顶部表面(81)的第二部分，所述顶部表面(81)的所述第二区域从所述第二侧向表面(84)朝向所述第一侧向表面(83)延伸，
磨蚀所述底部表面(82)的第一区域内的所述底部表面(82)的第一部分，所述底部表面(82)的所述第一区域从所述第一侧向表面(83)朝向所述第二侧向表面(84)延伸，
磨蚀所述底部表面(82)的第二区域内的所述底部表面(82)的第二部分，所述底部表面(82)的所述第二区域从所述第二侧向表面(84)朝向所述第一侧向表面(83)延伸。
29.根据权利要求26-28中任一项所述的磨蚀拉挤板，其中所述玻璃纤维材料束(70)和所述碳纤维材料束(68)以束的多个行(71)以及可选地束的多个列(72)布置，如在所述拉挤板的竖直横截面中看到的。
30.根据权利要求26-29中任一项所述的磨蚀拉挤板，其中所述拉挤板的所述侧向表面优选地通过沿着所述拉挤板的所述侧向边缘提供邻接的碳纤维材料束的连续路径而没有玻璃纤维，邻接的碳纤维材料束的所述连续路径从所述拉挤板的所述顶部表面延伸到所述相对的底部表面。
31.根据权利要求26-30中任一项所述的磨蚀拉挤板，其中所述多个玻璃纤维材料束和所述多个碳纤维材料束形成非随机的图案，优选地对称图案，如在所述拉挤板的竖直横截面中看到的。
32.一种用于风力涡轮机叶片的增强结构，所述增强结构包括根据权利要求26-31中任一项所述的磨蚀拉挤板(164a-164f、165a)的层，每个堆中的磨蚀拉挤板的每对层由导电夹层(131、132)分开。
33.根据权利要求32所述的增强结构，其中所述碳纤维材料贯穿所述增强结构电连接。
34.一种风力涡轮机叶片壳体构件，包括根据权利要求32-33中任一项所述的增强结构。
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