CN117120718A - 用于风力涡轮机叶片部件的纤维增强织物 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于风力涡轮机部件的纤维增强织物，所述织物包括在经线方向上平行布置并缝合在一起的第一多个纤维束，织物具有限定平行于经线方向的第一织物边缘的第一最靠外的纤维束以及限定与第一织物边缘相对的第二织物边缘的第二最靠外的纤维束，织物具有包括第一最靠外的纤维束的第一渐缩部分，其中，第一渐缩部分中的织物的厚度在朝向第一织物边缘的方向上从第一织物厚度渐缩到第二织物厚度。本公开还涉及一种包括(一个或多个)这种织物的翼梁帽以及风力涡轮机叶片壳体部分。

Description

用于风力涡轮机叶片部件的纤维增强织物

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片部件的纤维增强织物、一种翼梁帽和一种风力涡轮机叶片壳体部分。

背景技术

风力涡轮机叶片经常根据两种结构设计中的一种来制造，即，薄的空气动力学壳体胶合到翼梁桁杆上的设计，或翼梁帽(也称为主层压体)集成到空气动力学壳体中的设计。

在第一种设计中，翼梁桁杆构成叶片的负荷承载结构。翼梁桁杆以及空气动力学壳体或壳体部分是分开制造的。空气动力学壳体经常被制造为两个壳体部分，典型地被制造为压力侧壳体部分和吸力侧壳体部分。两个壳体部分胶合或以其他方式连接到翼梁桁杆，并进一步沿壳体部分的前边缘和后边缘彼此胶合。这种设计具有的优点是关键的负荷支承结构可以分开制造，并因此较容易控制。另外，这种设计允许生产桁杆的各种不同制造方法，诸如模制和细丝缠绕。

在第二种设计中，翼梁帽或主层压体集成到壳体中，并与空气动力学壳体一起模制。与叶片的其余部分相比，主层压体典型地包括大量的纤维层，并且可以至少关于纤维层的数量形成风力涡轮机壳体的局部增厚。因此，主层压体可以在叶片中形成纤维插入件。在这种设计中，主层压体构成负荷支承结构。叶片壳体典型地被设计有集成在压力侧壳体部分中的第一主层压体和集成在吸力侧壳体部分中的第二主层压体。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，所述抗剪腹板例如可以是C形或I形。对于非常长的叶片，叶片壳体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分的模制来控制叶片的空气动力学形状。

真空灌注或VARTM(真空辅助树脂转移模制)是一种方法，其典型地用于制造复合结构，诸如包括纤维增强基体材料的风力涡轮机叶片。

在填充模具的过程期间，真空(在这方面所述真空被理解为欠压或负压)经由模具腔体中的真空出口生成，由此液体聚合物经由入口通道被抽入到模具腔体中，以填充所述模具腔体。从入口通道，聚合物由于负压而在模具腔体中的所有方向上分散，尤其是朝向真空通道。因此，为了获得模具腔体的完全填充，最佳地定位入口通道和真空通道是重要的。然而，确保聚合物在整个模具腔体中的完全分布经常是困难的，并且因此，这经常导致所谓的干斑，即，具有未被树脂充分浸渍的纤维材料的区域。因此，干斑是纤维材料未被浸渍并且可能存在气穴的区域，这是难以或不可能通过控制真空压力和入口侧处可能的过压移除的。在采用刚性模具部件和呈真空袋形式的弹性模具部件的真空灌注技术中，可以在填充模具的过程之后通过在相应位置穿刺袋和通过例如借助于注射器针抽出空气来修复干斑。液体聚合物可以可选地注射在相应的位置中，并且这也可以例如借助于注射器针来完成。这是耗时和繁琐的过程。在大型模具部件的情况下，工作人员必须站在真空袋上。这是不期望的，当聚合物没有硬化时尤其是不期望的，因为其可以导致插入的纤维材料中的变形，并且因此导致结构的局部弱化，这可以导致例如屈曲效应。

在大多数情况下，应用的聚合物或树脂是聚酯、乙烯基酯或环氧树脂，但也可以是PUR或pDCPD，并且纤维增强件最经常基于玻璃纤维或碳纤维甚至它们的混合。环氧树脂在各种性质方面具有优点，诸如固化期间的收缩(在一些情况下，这可能导致主层压体中较少的褶皱)、电性质以及机械和疲劳强度。聚酯和乙烯基酯的优点是它们提供与凝胶涂层更好的结合性质。由此，在壳体的制造期间，可以通过在将纤维增强材料布置在模具中之前将凝胶涂层施加到模具来将凝胶涂层施加到壳体的外表面。因此，可以避免各种后模制操作，诸如，给叶片涂漆。另外，聚酯和乙烯基酯比环氧树脂更便宜，并且还不需要外部设备来固化树脂。因此，可以简化制造过程，并且可以降低成本。

通常，复合结构包括用纤维增强材料(诸如一个或多个纤维增强聚合物层)覆盖的芯部材料。芯部材料可以用作这样的层之间的间隔物以形成夹层结构，并且通常由刚性、轻质材料制成，以降低复合结构的重量。为确保液体树脂在浸渍过程期间的有效分布，例如，通过在芯部材料的表面中设置通道或沟槽，芯部材料可以设置有树脂分布网络。

树脂转移模制(RTM)是一种类似于VARTM的制造方法。在RTM中，由于模具腔体中生成的真空，液体树脂不被抽入到模具腔体中。相反，液体树脂经由入口侧处的过压被迫进入到模具腔体中。

预浸料模制是一种用预催化树脂预浸渍增强纤维的方法。树脂在室温下典型地为固体或接近固体。预浸料通过手工或机器布置到模具表面上、真空装袋，然后加热到一定温度，该温度允许树脂回流并最终固化。此方法具有的主要优点是预先精确设定纤维材料中的树脂含量。预浸料使用起来容易且清洁，并且可实现自动化和节省劳动力。预浸料具有的缺点是材料成本比非浸渍纤维更高。另外，芯部材料需要由能够承受使树脂回流所需的过程温度的材料制成。预浸料模制可与RTM、VARTM过程两者组合使用。

另外，有可能通过使用外模具部件和模具芯一体地制造中空模制件。这种方法例如在EP 1 310 351中被描述，并且可以容易地与RTM、VARTM和预浸料模制组合。

例如，随着用于风力涡轮机的叶片随着时间的推移变得越来越长，现在可能超过100米长，与制造这种叶片有关的浸渍时间增加，因为必须要用聚合物浸渍更多的纤维材料。此外，灌注过程变得更加复杂，因为诸如叶片的大型壳体构件的浸渍需要控制流动前沿以避免干斑，所述控制可以例如包括入口通道和真空通道的时间相关控制。这增加抽入或注入聚合物所需的时间。结果，聚合物必须保持液态达较长时间，通常也导致在固化时间方面的增加。

如以上关于第二种设计描述的，与叶片的其余部分相比，翼梁帽或主层压体包括大量的纤维层，并且可以至少关于纤维层形的数量成风力涡轮机壳体的局部增厚。这典型地导致壳体厚度从翼梁帽区域到壳体的层数较少的邻近部分的渐缩。

纤维增强部件的厚度的渐缩是已知的具有挑战性的。渐缩涉及铺层递减，其中一个或多个铺层被终止(递减)，以减少层的数量并相应地减小厚度。铺层递减已知是层的分层的原因。这已经通过施加覆盖终止铺层的覆盖层来缓解。然而，这个过程是冗长的。递减层需要以甚至更高的精度(典型地手动)布置各个层，因为要递减的铺层的终止必须具有一致性和精度而进行。铺层递减在覆盖层与终止的层之间留下气穴。铺层终端的位置越高，气穴就越小。

发明内容

本发明的目的是缓解以上描述的关于渐缩的风力涡轮机部件(诸如用于风力涡轮机叶片壳体的翼梁帽)的问题中的一个或多个。

在第一方面，本发明提供一种用于风力涡轮机部件的纤维增强织物，所述织物包括在经线方向上平行布置并缝合在一起的第一多个纤维束，所述织物具有限定平行于经线方向的第一织物边缘的第一最靠外的纤维束以及限定与第一织物边缘相对的第二织物边缘的第二最靠外的纤维束，所述织物具有包括第一最靠外的纤维束的第一渐缩部分，其中，第一渐缩部分中的织物的厚度在朝向第一织物边缘的方向上从第一织物厚度渐缩到第二织物厚度。

这种织物缓解与渐缩纤维增强复合材料部件中的铺层递减有关的问题中的一些。如以下关于附图更详细描述的，由于缺少增强纤维材料，铺层递减不可避免地导致薄弱。因此，提供一种织物或垫子，其配置为具有朝向织物(诸如“垫子”)的侧面/边缘的固有的渐缩。通过纤维束的配置和/或纤维束的布置朝向第一织物边缘改变以便提供朝向第一织物边缘渐缩到较小厚度(第二厚度)来提供渐缩。

第一多个纤维束由干纤维组成。也就是，没有用树脂浸渍纤维束。结果，渐缩织物在经线方向上和在从第一织物边缘到第二织物边缘的方向上两者都仍然是柔韧的，类似于纺织织物。这允许员工容易地以期望的形状悬垂(drape)织物，平的或弯曲的。干纤维的使用还允许纤维束被容易地缝合在一起，因为缝合针可以容易地穿过各个纤维束或在邻近纤维束之间穿过。这也意味着可以以准确的期望的图案提供缝合。因此，在一些实施例中，至少经由穿过第一多个纤维束中的一个或多个单独纤维束的缝线将第一多个纤维束缝合在一起。

与织物和树脂的组合相比，织物的重量也更低，这对于运输目的以及对于铺设纤维材料来两者来说是另一优点。

此外，干纤维束在受到压力时(例如在树脂灌注期间)可以改变形状，这导致更坚固的复合材料。

在一些实施例中，第一多个纤维束与浸渍有树脂的一个或多个纤维束缝合在一起。在一些情况下，即使在树脂灌注之后，这也可以降低残留干斑的风险。这样的实施例对于这样的风力涡轮机部件特别有用：其中部件的部分是平的并且相邻部分需要由第一多个纤维束提供悬垂性。

在一些实施例中，第一多个纤维束包括布置在第一层中的第二多个纤维束以及布置在第一层上的第二层中的第三多个纤维束，其中，第二层终止在第一织物边缘之前。将单个织物中的多个层缝合在一起，但在终止另一层之前终止其中一层(然后限定织物的边缘)，提供更易于管理的稳固织物。层终止目前是手动完成的，这意味着布置已知的织物以在期望的点处终止。这容易不精确，并且精确地布置终止层以满足公差是耗时的。

在一些实施例中，第一渐缩部分包括具有第一横截面面积的一个或多个纤维束以及具有小于第一横截面面积的第二横截面面积的一个或多个纤维束，其被布置为以便在第一渐缩部分中提供厚度的渐缩。使用具有不同横截面面积的纤维束可以进一步缓解以上讨论的问题，因为其提供使织物的厚度更逐渐地渐缩的可能性。第二横截面面积与第一横截面面积之间的比优选地为至多95％，诸如至多90％，诸如至多80％，诸如在20％至80％的范围中，诸如在50％至80％的范围中。在一些实施例中，渐缩部分包括至少两个束，对其来说比为50％，诸如具有2400特克斯的纤维束和具有4800特克斯的纤维束。可以选择给出相同比的其他值。在一些实施例中，渐缩部分包括至少两个束，对于其来说比为75％，诸如具有3600特克斯的纤维束和具有4800特克斯的纤维束。

在一些实施例中，渐缩部分至少包括具有2400特克斯的纤维束、具有3600特克斯的纤维束和具有2400特克斯的纤维束。

在一些实施例中，通过终止层和提供具有第一横截面面积的一个或多个纤维束以及具有小于第一横截面面积的第二横截面面积的一个或多个纤维束的组合来提供渐缩。这在使织物的厚度渐缩方面提供进一步的粒度。

在一些实施例中，织物具有包括第二最靠外的纤维束的第二渐缩部分，并且第二渐缩部分中的织物的厚度在朝向第二织物边缘的方向上从第三织物厚度渐缩到第四织物厚度。在一些实施例中，第四织物厚度等于第二织物厚度。换句话说，织物的边缘具有相同的厚度。在一些实施例中，第二渐缩部分中朝向第二织物边缘的渐缩与第一渐缩区段中朝向第一织物边缘的渐缩相同。这典型地用于提供对称形状，尽管在一些实施例中，在两个边缘处的渐缩仅在边缘附近相似。这样的织物可以提供更先进的渐缩。然而，在一些实施例中，织物在沿经线方向的方向上看具有反射对称性。因此，厚度在纬线方向上从中心点朝向两个边缘表现相同。在一些实施例中，厚度在纬线方向上跨越织物是均匀的，并且在跨越织物的宽度的至少90％处，诸如在跨越织物的宽度的至少95％处，具有恒定的厚度，宽度是第一织物边缘与第二织物边缘之间的距离。在一些实施例中，朝向一个或两个边缘的渐缩出现在至少2mm的纬线向距离上，诸如在2-30mm的范围中，诸如在3-30mm的范围中。这部分取决于纤维束尺寸，但这样的渐缩距离可以显著地缓解铺层递减问题。在一些实施例中，渐缩出现在至少5mm的距离上，诸如至少10mm。在一些实施例中，宽度在10-300cm的范围中，诸如在10-240cm的范围中，诸如在10-50cm的范围中。

在一些实施例中，织物包括三个层或更多个层。具有三个层的织物显著地简化铺设过程。

在一些实施例中，织物在沿经线方向的方向上看具有旋转对称性。

在一些实施例中，第一多个纤维束包括多个玻璃纤维纺纱(即，玻璃细丝的束)。

在一些实施例中，第一多个纤维束由多个玻璃纤维纺纱(即，玻璃细丝的束)组成。

在一些实施例中，第一多个纤维束包括碳纤维丝束(即，碳细丝的束)。

在一些实施例中，第一多个纤维束由碳纤维丝束(即，碳细丝的束)组成。

玻璃纤维束和碳纤维丝束也可以包括在相同织物中。

在一些实施例中，第一多个纤维束中的一些或全部具有在300-4800范围中的特克斯值，诸如在1200-3200范围中，诸如在2400-3200范围中。

本发明的第二方面提供一种用于风力涡轮机叶片的翼梁帽。翼梁帽包括一个或多个纤维织物。例如，翼梁帽包括多个纤维层，所述多个纤维层包括根据本发明的第一方面的实施例的至少一个织物。

本发明的第三方面提供一种风力涡轮机叶片，其包括根据本发明的第一方面的实施例的一个或多个纤维织物。在一些实施例中，风力涡轮机叶片包括根据本发明的第二方面的实施例的翼梁帽。

本发明的第四方面提供一种在用于制造风力涡轮机叶片壳体部分的模具中铺设纤维材料的方法。所述方法包括：

铺设纤维材料以形成壳体部分的外蒙皮，

铺设多个纤维层以形成翼梁帽纤维叠层，多个纤维层包括根据本发明的第一方面的实施例的一个或多个织物。

在一些实施例中，所述方法进一步包括将真空袋布置在模具上，以及从铺设的材料中排出空气，以及将树脂灌注在第一多个纤维束中的一个或多个纤维束中(诸如在第一多个纤维束的每个纤维束中)的各个纤维之间，以及固化树脂。在灌注之前柔韧的织物现在形成高强度纤维增强复合材料部件的部分。

在一些实施例中，在第一多个纤维层的铺设期间模具处的环境温度和/或在第一多个纤维层的铺设期间模具的叠层表面的最高温度不超过50摄氏度。

在一些实施例中，在第一多个纤维层的铺设期间模具的铺设表面的最高温度不超过50摄氏度，与模具处的环境温度无关。

这防止预制造的纤维增强复合材料部分或用树脂浸渍的织物在树脂灌注之前在模具中相对于干纤维显著地膨胀、收缩或移动。由此获得更坚固的纤维增强风力涡轮机叶片壳体部分。

附图说明

下面参考附图中示出的实施例详细解释本发明。

图1图示风力涡轮机。

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示出风力涡轮机叶片壳体中渐缩翼梁帽部分的详细示意图。

图5示出风力涡轮机叶片壳体中渐缩翼梁帽部分的详细示意图。

图6示意性地示出单向织物的透视图。

图7示意性地示出从顶部看到的单向织物。

图8示出根据本发明的实施例的纤维织物的示意图。

图9示出根据本发明的实施例的包括纤维织物的翼梁帽的部分的示意图。

图10示出根据本发明的实施例的纤维织物的示意图。

图11示出根据本发明的实施例的包括纤维织物的翼梁帽的部分的示意图。

图12示出根据本发明的实施例的包括纤维织物的翼梁帽的部分的示意图。

图13示出根据本发明的实施例的纤维织物的示意图。

图14示出根据本发明的实施例的包括纤维织物的翼梁帽的部分的示意图。

具体实施方式

下文将参考所附附图更详细地描述本发明的实施例。在全文中相同的参考标记可以表示相同的元件。附图示出实现本发明的选定方法，并且不应被解释为是限制性的。

图1图示根据所谓的“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。

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，后边缘20面向前边缘18的相反方向。叶片10的最靠外的点是末梢端部15，其与附接到风力涡轮机毂部8的根部端部31相对。

风力涡轮机的翼型区域34(也称为成型区域)具有关于生成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，例如，使之更容易和更安全地将叶片10安装到毂部上。根部区域30的直径(或弦)可以沿整个根部区域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距离r的增加而增加。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距离的增加而减小。

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。图2还图示叶片的纵向范围L_B并且还表示叶片的纵向轴线。

叶片典型地由压力侧壳体部分36和吸力侧壳体部分38制成，压力侧壳体部分36和吸力侧壳体部分38沿叶片10的前边缘18和后边缘20处的结合线彼此胶合。

图3示出沿图2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的负荷承载部分。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齐的单向纤维，以便为叶片提供刚度。吸力侧壳体部分38也包括翼梁帽45，翼梁帽45包括多个纤维层46。压力侧壳体部分38还可以包括夹芯部材料43，夹芯部材料43通常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。夹芯部材料43用来向壳体提供刚度，以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，吸力侧壳体部分38也可以包括夹芯部材料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。在示出实施例中，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下缘凸缘。抗剪腹板本体包括由数个蒙皮层52覆盖的夹芯部材料51，如轻木或泡沫聚合物，蒙皮层52由数个纤维层制成。第二抗剪腹板55具有类似的设计，其具有抗剪腹板本体和两个腹板下缘凸缘，抗剪腹板本体包括由数个蒙皮层57覆盖的夹芯部材料56，蒙皮层57由数个纤维层制成。两个抗剪腹板50、55的夹芯部材料51、56可以在凸缘附近倒角，以便将负荷从腹板50、55传递到主层压体41、45，而没有抗剪腹板本体与腹板下缘凸缘之间的接头中的失效和断裂的风险。然而，这种设计通常将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树脂，其继而可以导致机械薄弱点。

为了对此作出补偿，数个包括玻璃纤维的填充绳60可以布置在这些接头区域处。另外，这些绳60也将有助于将负荷从抗剪腹板本体的蒙皮层传递到凸缘。然而，根据本发明，替代的结构设计是有可能的。

叶片壳体36、38可以包括在前边缘和后边缘处的另外的纤维增强件。典型地，壳体部分36、38经由附加的填充绳可以用在其中的胶合凸缘(未示出)彼此结合。此外，非常长的叶片可以包括具有附加翼梁帽的区段部分，这些附加翼梁帽经由一个或多个附加抗剪腹板连接。

所指示的部分301图示在从较厚的翼梁帽41到壳体36的未用翼梁帽增强的较薄部分的过渡处的翼梁帽41的部分。

图4示意性地图示部分301中的三层叠层中的铺层递减。铺层的递减导致朝向部分301的右侧在厚度方面减小。织物401表示最靠外的层。织物402是被终止的中间层。织物403是覆盖(至少部分301中)织物402和(至少部分301中)织物401的部分的最内层。即使其提供从第一厚度435到第二厚度436的部件厚度的期望的减小，织物402的终止(递减)留下织物403不能填充的没有纤维材料的腔体410。这样的腔体最好的情况下也只是可以在树脂的灌注期间用树脂填充；在最坏的情况下，灌注的成分内留下气穴，在固化之后气穴将必须通过用树脂对其填充来手动修复。在任一种情况下，部分301比周围部分将具有更低的强度。

图5示意性地图示相同的部分301，但具有纤维束。织物401包括缝合在一起的束511，如由缝合线521表示的。真实的缝合针脚在各个束511之间竖直地延伸或延伸穿过各个束511，但为增加特征的可见性省略这些。织物402包括通过缝合针脚522缝合在一起的各个束512。织物403包括通过缝合针脚523缝合在一起的各个束513。每个织物都是单向纤维织物，该单向纤维织物的束沿翼梁帽41(图3)的纵向轴线延伸。注意，在实际的叠层中，束511、512、513可以具有椭圆形状，甚至在由真空挤压在一起之前。为简单起见，它们用圆形横截面进行图示。

在相同类型的织物用于不同层401、402、403的情况下，纺纱511、512和513的横截面面积将是相同的，纺纱511、512和513是相同类型的纺纱。

在图6中的透视图中图示单向织物650。类似于图5中的纤维束的纤维束511通过缝合针脚660一起保持在织物中。纤维束511典型地被称为纺纱或丝束。有时，术语纺纱用于指玻璃束，并且丝束用于指碳束。为简单起见，术语纺纱将在说明书的其余部分中用于指任何种类的纤维细丝束。细丝可以例如由玻璃细丝或碳细丝或其组合制成。可以使用其他材料，诸如聚酯。

在一些情况下，单向织物将具有改变性质的背衬层。为简单起见，这样的背衬层不包括在附图中。

图7图示顶部视图中看到的单向织物，也示意性地示出将纺纱保持在一起的缝合针脚660。通常，为赋予织物一定的机械性质以及为了将背衬层保持在适当位置，缝合针脚更为复杂。

图8图示根据本发明的实施例的织物802的实施例。织物802包括纺纱512，纺纱512类似于图5中示出的作为已知织物401的部分的纺纱。然而，在织物802的第一织物边缘851处的较小但在该实施例中至关重要的纺纱812具有较小的横截面。纺纱812是限定第一织物边缘851的最靠外的纺纱(纤维束)881。缝合针脚822将纺纱512和纺纱812保持在一起作为单个的、单独的织物，所述织物可以作为纤维增强复合材料部件(诸如，特别是翼梁帽或一般的另一复合材料元件)的纤维叠层的部分单独制造、处理和铺设。

纺纱812同时是限定第一织物边缘的最靠外的纺纱。

与第一织物边缘851相对的织物802的第二织物边缘852被图示为具有与纺纱512相同的厚度，以图示出如果需要的话织物仅可以在一个边缘处被剪裁。下面的示例图示在两个边缘处进行剪裁。

织物802可以类似于已知的单向织物来制造。然而，不是使用具有相同横截面的纺纱，而是在厚度不同的地方，诸如朝向第一织物边缘851，提供具有较小横截面的纺纱。当将属于不同尺寸的纺纱512和较小的纺纱812缝合在一起时，可以使用已知的缝合方法。缝合针脚的图示是示意性的。缝合针脚通常是一种弹性材料，一旦穿过纺纱或在纺纱之间缝合，就会使其形状适应纺纱。

图9图示当使用织物802而不是如图5中的织物402的织物时，得到翼梁帽部分901而不是图5中示出的部分301。外层由与图5中的叠层相同的织物401制成，并且最内层由与图5中的叠层相同的织物403制成。如从图9看到的，当铺层递减时，具有较小横截面的较小纺纱812导致腔体的尺寸的减小。如当比较图9与图5可以看到的，当使用已知的织物402时，所得的腔体910的尺寸小于腔体410的尺寸。然而，实现相同的厚度减小，从第一厚度435下降到第二厚度436。然而，导致一定程度薄弱的腔体910较小，这转化成与图5示出的叠层相比更高的得到的部件强度。

图8中的实施例802，用于形成图9中的翼梁帽部分901，缓解递减铺层的影响，但对齐要递减的铺层的终端(边缘)的问题没有缓解。

图10图示根据本发明的实施例的织物1002的另外的实施例。织物1002包括纺纱511的阵列，其形成类似于图5中示出的单独的织物401的第一层401'。除此之外，另外的纺纱512的阵列形成第二层402'，其类似于图5中示出的单独的织物402。在织物1002中，所有纺纱在单个缝合针脚1021中缝合在一起。可以使用多于单个缝合针脚。

在此示例中，纺纱511与纺纱512相同，因为此图示中织物1002的目的是在一定程度上模拟图5中示出的已知的织物401和402，而同时缓解与使用已知的织物(诸如401和402)有关的铺层递减的问题。

如从图10看到的，渐缩部分上是通过在第一织物边缘1051之前终止第二层402'而获得的，因此该边缘由第一层401'中的最靠外的纺纱1081限定。

为进一步改进渐缩，类似于图8中较小纺纱812的两个较小纺纱1012和1013是织物1002的部分，并且重要的是，作为单个织物的部分缝合到织物中。在此示例中，朝向织物1002的第一织物边缘1051的纺纱具有与图5中的纺纱相同的厚度，从而模拟图5中示出的织物401。

为简单起见，在附图中，缝合针脚通常被示为围绕纤维束。然而，缝合针脚也可以穿过一个或多个纤维束，如图10中的纺纱1013示出的。这是有可能的，因为纤维束没有固化。这使缝合过程较简单。

仅出于示例的目的，第二织物边缘1052由两层中的纺纱形成，在这种情况下，最左面的纺纱类型511和512与图5示出的织物401和402中使用的纺纱相同。然而，在织物1002中，它们反而被缝合在一起形成单独的织物，所述单独的织物可以作为单个单元独立地处理和使用。作为多个层的组合的结果，实现织物1002朝向第一织物边缘1051的渐缩。另外，具有较小横截面的纺纱1012和1013有助于朝向第一织物边缘1051的渐缩。最后，如图10中看到的，顶层402'在第一织物边缘1051之前结束，这导致织物的进一步渐缩，因为它仅由第一织物边缘1051附近的单个层的纺纱组成。

图11图示当使用织物1002而不是如图5中的两个织物401和402，或者甚至使用改进的织物802而不是织物402(如图9中示出的)时得到的翼梁帽部分1101。来自图10的织物1002代替两个已知的层，诸如图5中的织物401和402，或者代替织物401以及图9中示出的翼梁帽部分901中使用的改进的织物实施例802。因此，实际上，当铺设与图3中示出的区段301相对应的结构时，仅使用两种织物：根据本发明的实施例的织物1002以及也在图4中的示例中使用的织物403，其中图4图示与铺层递减相关联的问题。

通过以由图10中的织物1002图示的方式剪裁织物，必须处理更少的层，这继而简化铺设过程。

此外，如图11中示出的，与使用图8-9中示出的已经改进的织物802相比，当织物1002与织物403一起使用时得到的腔体1110进一步减小。同样，实现从第一厚度435下降到第二厚度436的渐缩，但与图5和图9中示出的腔体相比，导致薄弱的腔体1110更小，并且与图9中的翼梁帽部分相比，这转化成所得到部件的更高强度，并且转化成相比于图5中的翼梁帽部分甚至更高的强度图5中的翼梁帽部分具有由已知的均匀单向织物402的终端形成的腔体。

图12以与图4相同的方式图示翼梁帽部分1101，图4图示在没有渐缩织物的情况下获得的区段301。如从图12可以看到，单个织物1002取代两个织物401和402。织物403仍然用作覆盖层。在图12中，附加部分1250示意性地图示纺纱1012和1013添加到翼梁帽部分中的部分，由此得到的腔体1110小于用已知的均匀单向织物(诸如图4中的织物402)可以获得的腔体。

在另外的实施例中，已知的织物403与织物1002的纺纱优选地在单个缝合针脚中缝合在一起，即不是通过将织物403和织物1002缝合在一起，而是通过在一个缝合过程中将织物403和织物1002中的所有纺纱缝合在一起。然而，可以使用另外的缝合针脚。在这两种情况下，最终的结果都是可以单独制造和处理的单个织物，从而进一步简化叠层，并缓解与由已知的织物的铺层递减导致的腔体相关联的问题。

图13图示根据本发明的实施例的另一织物1302。在此实施例中，渐缩朝向织物的边缘1351和1352两者。

图13中织物1302的渐缩比图8和图10中示出的织物802和1002的渐缩更先进。渐缩是通过使层数渐缩和使用具有不同尺寸的纺纱的组合来实现的，由纺纱1312和512图示。对于此示例，纺纱1312被示为与图8和图10中的纺纱802、1012和1013相同。纺纱可已在单个缝合针脚或多个缝合针脚中缝合在一起。

如图13中看到的，仅使用两种不同纺纱尺寸可以形成厚度的相对平滑的渐缩。朝向织物的中间，厚度由两层纺纱类型512提供。在朝向边缘1351和1352的方向上，通过将较小的纺纱1312与较大的纺纱512一起使用；然后使用两个较小的纺纱1312；然后使用单个较大的纺纱512；并且最后使用单个较小的纺纱1312，来提供渐缩。最靠外的纺纱1381限定第一织物边缘，并且第二最靠外的纺纱1382限定与第一织物边缘相对的第二织物边缘。织物的厚度在中心纬线向部分是恒定的，并且朝向第一织物边缘1351和朝向第二织物边缘1352两者从第一厚度1335渐缩到第二厚度1336。渐缩在两个方向上是相同的，并且使用在从织物的纬线向中心向外的方向上看到的相同的纺纱布置来获得。因此，织物1302沿着经线方向(如图中)看是对称的。

可以制成更精细的织物。例如，可以使用附加的纺纱尺寸和/或可以使用较大数量的较小的纺纱来提供甚至更平滑的渐缩。

图14图示织物1302用于制造与外蒙皮层1404组合的翼梁帽1420的用途。外蒙皮层1404典型地包括具有各种方向性的多个纤维织物层。这些被示为单个元件。类似地，翼梁帽可以包括具有不同方向性的纤维材料，包括单向纤维织物。为简单起见，图14中的示例仅图示翼梁帽1420中的单向织物。翼梁帽典型地包括许多层，而不仅仅是如图14中示出的三层，但为简单起见，示例图示三层。

翼梁帽1420由已知的单向织物401(诸如图5中的织物401，其由均匀的纺纱制成)以及根据图13中示出实施例的织物1302组成。织物401放置在外蒙皮层1404上，并且织物1302放置到织物401上。这导致三层结构1420，其朝向侧面平滑地渐缩，从而形成翼梁帽朝向外蒙皮层1404的平滑终端。

如上所述，翼梁帽层401和1302也可以制成为单个织物并作为单个织物应用。

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 叶片末梢

15 末梢端部

16 叶片根部

18 前边缘

20 后边缘

30 根部区域

31 根部端部

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负荷承载结构/翼梁帽

42 纤维增强层

43 夹芯材料

45负荷承载结构/翼梁帽

46 纤维增强层

47 夹芯材料

50 第一抗剪腹板

51 夹芯材料

52 蒙皮层

55 第二抗剪腹板

56 夹芯材料

57 蒙皮层

60 填充绳

301 翼梁帽部分

401、402、403织物

401'、402'织物层

410 腔体

435 部件的第一厚度

436 部件的第二厚度

511、512、513纺纱

521、522、523织物缝合针脚

581 第一最靠外的纤维束

650 单向织物

660 单向织物中的缝合针脚

802 织物

812较小的纺纱，第一最靠外的纤维束

822 织物缝合针脚

835 第一织物厚度

836 第二织物厚度

851 第一织物边缘

852 第二织物边缘

881 第一最靠外的纤维束

901 翼梁帽部分

910 腔体

1002 织物

1012、1013较小的纺纱

1021 缝合针脚

1035 第一织物厚度

1036 第二织物厚度

1051 第一织物边缘

1052 第二织物边缘

1081 第一最靠外的纤维束

1101 翼梁帽部分

1110 腔体

1250 附加部分

1302 织物

1312 较小的纺纱

1321 缝合针脚

1335 第一织物厚度

1336 第二织物厚度

1351 第一织物边缘

1352 第二织物边缘

1381 第一最靠外的纺纱

1382 第二最靠外的纺纱

1400 翼梁帽和外蒙皮层

1404 外蒙皮层

1420 翼梁帽

L_B叶片的长度/纵向轴线

Claims (20)

1.一种用于风力涡轮机部件的纤维增强织物(802)，所述织物包括在经线方向上平行布置并缝合在一起的第一多个纤维束(512,812)，所述织物具有限定平行于所述经线方向的第一织物边缘(851,1051,1351)的第一最靠外的纤维束(581,881,1381)以及限定与所述第一织物边缘相对的第二织物边缘(852,1052,1352)的第二最靠外的纤维束(1382)，所述织物具有包括所述第一最靠外的纤维束(581,881,1381)的第一渐缩部分，其中，所述第一渐缩部分中的所述织物的厚度在朝向所述第一织物边缘(851,1051,1351)的方向上从第一织物厚度(835,1035,1335)渐缩到第二织物厚度(836,1036,1336)。

2.根据权利要求1所述的纤维增强织物(1002,1302)，其中，所述第一多个纤维束包括布置在第一层(401')中的第二多个纤维束以及布置在所述第一层上的第二层中的第三多个纤维束(402')，其中，所述第二层终止在所述第一织物边缘之前。

3.根据权利要求1或2所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述第一渐缩部分包括具有第一横截面面积的一个或多个纤维束以及具有小于所述第一横截面面积的第二横截面面积的一个或多个纤维束，其被布置为以便在所述第一渐缩部分中提供厚度的渐缩。

4.根据权利要求3所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述第二横截面面积与所述第一横截面面积之间的比为至多95％，诸如至多90％，诸如至多80％，诸如在20％至80％的范围中。

5.根据权利要求1或2所述的纤维增强织物(1002,1302)，其中，所述第一多个纤维束与浸渍有树脂的一个或多个纤维束缝合在一起。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，进一步具有包括所述第二最靠外的纤维束(1382)的第二渐缩部分，所述第二渐缩部分中的所述织物的厚度在朝向所述第二织物边缘(852,1052,1352)的方向上从第三织物厚度渐缩到第四织物厚度。

7.根据权利要求6所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述第四织物厚度等于所述第二织物厚度。

8.根据权利要求6或7所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述第二渐缩部分中朝向所述第二织物边缘的渐缩与所述第一渐缩区段中朝向所述第一织物边缘的渐缩相同。

9.根据前述权利要求中任一项所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述织物在沿着所述经线方向的方向上看具有反射对称性。

10.根据前述权利要求中任一项所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述第一多个纤维束包括多个玻璃纤维纺纱或由多个玻璃纤维纺纱组成。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述第一多个纤维束包括碳纤维丝束或由碳纤维丝束组成。

12.根据权利要求10或11所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，所述第一多个纤维束中的一些或全部具有在300-4800范围中的特克斯值，诸如在1200-3200范围中，诸如在2400-3200范围中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，至少经由穿过所述第一多个纤维束中的一个或多个单独的纤维束的缝线将织物缝合在一起。

14.根据前述权利要求中任一项所述的纤维增强织物(802,1002,1302)，其中，朝向所述第一边缘的渐缩出现在至少2mm的纬线向距离上，诸如在2-30mm范围中，诸如在3-30mm范围中。

15.一种用于风力涡轮机叶片的翼梁帽(1420)，所述翼梁帽包括根据前述权利要求中任一项所述的一个或多个纤维织物(802,1002,1302)。

16.一种风力涡轮机叶片，其包括根据权利要求1至14中任一项所述的一个或多个纤维增强织物(802,1002,1302)和/或根据权利要求15所述的翼梁帽。

17.一种在用于制造风力涡轮机叶片壳体部分的模具中铺设纤维材料的方法，包括：

-铺设纤维材料(1404)以形成所述壳体部分的外蒙皮，

-铺设多个纤维层以形成翼梁帽纤维叠层，所述多个纤维层包括根据权利要求1至14中任一项所述的一个或多个织物(802,1002,1302)。

18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括将真空袋布置在所述模具上，以及从铺设的材料中排出空气，以及将树脂灌注在所述第一多个纤维束中的一个或多个纤维束中的各个纤维之间，诸如在所述第一多个纤维束的每个纤维束中。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，在所述第一多个纤维层的铺设期间所述模具处的环境温度和/或在所述第一多个纤维层的铺设期间所述模具的铺设表面的最高温度不超过50摄氏度。

20.根据权利要求17或18所述的方法，其中，在所述第一多个纤维层的铺设期间所述模具的铺设表面的最高温度不超过50摄氏度。