CN117136134A - 制造风力涡轮机叶片的壳体的方法 - Google Patents

Abstract

公开一种制造风力涡轮机叶片(28)的壳体的方法。制造的方法包括在模具的表面上铺设一个或多个纤维层以形成壳体。翼梁元件(60a)定位在一个或多个纤维层上的预限定的位置处，并且真空袋(100)围绕一个或多个纤维层和翼梁元件(60a)定位或覆盖。方法进一步包括灌注树脂通过一个或多个纤维层和翼梁元件的步骤。树脂继而被允许固化以获得风力涡轮机叶片的壳体(30a、30b)。翼梁元件因此通过树脂灌注过程粘附到壳体。

Description

制造风力涡轮机叶片的壳体的方法

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机叶片。本公开的另外的实施例公开关于制造风力涡轮机叶片的壳体的方法。此外，本发明还涉及在使用树脂灌注过程制造所述叶片期间将翼梁元件接合到叶片的壳体的方法。

背景技术

风动力被认为是当前可用的最清洁、最环境友好的能量源之一，并且风力涡轮机在这点上已获得了越来越多的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和转子，转子具有带有一个或多个转子叶片的可旋转毂部。转子叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片传递呈旋转能量的形式的动能以转动将转子叶片耦合到齿轮箱(或如果未使用齿轮箱，直接耦合到发电机)的轴。发电机然后将机械能转换成可以被部署到公用电网的电能。

转子叶片总体上包括沿着叶片的前边缘和后边缘在结合线处结合在一起的典型地使用模制过程形成的吸力侧壳体和压力侧壳体。另外，压力壳体和吸力壳体是相对轻质量的并且具有并非配置成在操作期间经受施加在转子叶片上的弯曲力矩和其他负荷的结构特性(例如，刚度、抗弯性和强度)。因此，为了增加转子叶片的刚度、抗弯性和强度，典型地使用接合壳体半部的内压力侧表面和吸力侧表面的一个或多个结构部件(例如具有配置在其之间的抗剪腹板的相对的翼梁帽)来增强主体壳体。翼梁帽典型地由各种材料(包括但不限于玻璃纤维层压体复合物和/或碳纤维层压体复合物)构造。转子叶片的壳体总体上通过在壳体模子中堆叠纤维织物层来围绕叶片的翼梁帽建造。层然后典型地(例如用热固性树脂)灌注在一起。然而，这种转子叶片不是没有问题的。诸如翼梁接收区段(例如对于区段化的叶片)、桁杆结构、抗剪腹板以及诸如此类的叶片部件按常规通过诸如粘合剂的结合糊剂粘附到壳体。这些结合糊剂将在风力涡轮机叶片的壳体上限定典型的结合线。典型的转子叶片的结合线总体上通过以壳体构件之间的最小设计结合宽度沿着结合线施加合适的结合糊剂(即粘合剂)或复合物形成。这些结合线是叶片的关键设计限制，因为大量的涡轮机叶片领域失效发生在结合线处。另外，使用结合糊剂以粘附风力涡轮机叶片的部件(诸如上面提到的翼梁元件、抗剪腹板和其他叶片部件)，导致一段时间之后叶片的毁损性失效。在叶片的接头部分处，集中的负荷传递使得连接要求更高，并且弱的粘合剂连接部的极限限制设计容量并且增加失效的风险。另外，由于高的集中负荷，在风力涡轮机的叶片之上使用这种结合糊剂减少或限制设计特征。

当将转子叶片的部件接合在一起时另外的顾虑是维持转子叶片的空气动力学廓形。在许多情况下，由于接合过程的复杂性，被接合的一个或多个部件的空气动力学廓形可能由对于该部件的期望的空气动力学廓形更改。例如，粘合剂连接部包括两个结构层(每个结构层能够承载主要负荷)和转移负荷的粘合剂。典型的粘合剂连接部为5-15mm厚，当与另外的结构组合时相比于可比较的非结合的方法可以向叶片的每个侧部增加25mm。或者内部结构空间被限制，从而导致比可能的叶片更短的叶片，或者叶片必须较厚以容纳额外的材料，从而导致降低的空气动力学性能。当前的方式中的任一个使涡轮机年度能量产生(AEP)降低2％至5％，其中典型的当代涡轮机每1％的AEP提供$100000的商业和客户价值。

因此，用于接合转子叶片的叶片部件的改进的系统和方法是被期望的。特别是，减少与接合叶片部件相关的时间和花费、以及维持转子叶片的空气动力学廓形的系统和方法将是有利的。

发明内容

常规方法的一个或多个缺点通过根据所要求保护的方法克服，并且通过提供根据本发明中要求保护的组件提供另外的优点。

另外的特征和优点通过本发明的技术实现。本公开的其他实施例和方面在本文中被详细描述并且被认为作为要求保护的公开内容的部分。

在本公开的一个非限制性的实施例中，公开一种制造风力涡轮机叶片的壳体的方法。制造的方法包括在模具的表面上铺设壳体或翼梁纤维的一个或多个层以形成叶片壳体的部分。风力涡轮机叶片的壳体包括第一壳体半部结构和第二壳体半部结构。翼梁元件定位在一个或多个纤维层上的预限定位置处。术语“预限定位置”可以解释为在第一壳体半部结构和/或第二壳体半部结构的基本上中心部分处的抗剪腹板的定位。应当理解，翼梁元件还可以定位在叶片28的根部端部节段的第二壳体半部结构上并且可以粘附到第二壳体半部结构。翼梁元件定位在第一壳体半部结构和第二壳体半部结构中的至少一者上。真空袋围绕一个或多个纤维层和翼梁元件定位或覆盖。真空袋配置成密封翼梁元件和一个或多个纤维层。树脂被灌注通过一个或多个纤维层和翼梁元件。在将树脂灌注通过真空袋以及通过一个或多个纤维层和翼梁元件后，树脂继而被允许固化以获得第一壳体半部结构和第二壳体半部结构。在将树脂灌注通过一个或多个纤维和翼梁元件以及固化树脂的过程中，翼梁元件被粘附到壳体，即第一壳体半部结构或第二壳体半部结构中的至少一者。清楚的是，壳体纤维或翼梁纤维指纤维层。壳体纤维(或壳体纤维层)可以形成空气动力学壳体的部分，并且翼梁纤维(或翼梁纤维层)可以形成翼梁构造的部分，例如翼梁帽的至少部分。还清楚的是，对一个或多个纤维层的指示指壳体纤维或翼梁纤维(或(一个或多个)壳体纤维层或(一个或多个)翼梁纤维层)。

翼梁元件优选地是预制造的部分，诸如预固化的复合物结构。

在本公开的优选实施例中，翼梁元件是翼梁桁杆接收箱或其区段。

在本公开的优选实施例中，树脂包括聚酯复合物。聚酯复合物优选地为乙烯基酯或环氧树脂中的至少一者。

在本公开的特定实施例中包括将抗剪腹板定位在壳体的基本上中心部分处。抗剪腹板沿着壳体的长度延伸直到翼梁元件的位置。靠近翼梁元件的抗剪腹板的端部连接到抗剪腹板。换句话说，主要的叶片区段的抗剪腹板连接到翼梁元件的抗剪腹板。抗剪腹板优选地是预制造的部分，诸如预固化的复合物结构。

在本公开的优选实施例中，树脂通过真空灌注过程灌注。

在本公开的另一非限制性的实施例中，公开一种用于将翼梁元件接合到风力涡轮机叶片部分(或将翼梁元件接合到叶片壳体)的方法。方法包括将风力涡轮机叶片的壳体定位在模具上。风力涡轮机叶片的壳体包括第一壳体半部结构或第二壳体半部结构中的至少一者。翼梁元件在风力涡轮机叶片的第一壳体半部结构或第二壳体半部结构或翼梁帽中的至少一者之上定位在预限定的位置处。与壳体(即第一壳体半部结构和第二壳体半部结构中的至少一者)或翼梁帽接触的翼梁元件的部分限定有流动路径。树脂被灌注在翼梁元件和壳体或翼梁帽之间。树脂被灌注通过流动路径并继而固化，由此将翼梁元件粘附到壳体或翼梁帽。

在本公开的优选实施例中，模具上的一个或多个纤维层为玻璃纤维。在另一实施例中，一个或多个纤维层为碳纤维或碳-玻璃混合层。

在本公开的另一非限制性的实施例中，公开一种用于制造风力涡轮机叶片的根部端部的方法。方法包括在模具中分开地形成第一壳体半部结构和第二壳体半部结构。翼梁元件在模具中通过树脂灌注过程接合到第一壳体半部结构和第二壳体半部结构中的至少一者。将抗剪腹板定位在第一壳体半部结构和第二壳体半部结构的基本上中心部分处。抗剪腹板沿展向方向延伸直到翼梁元件。方法进一步包括通过树脂灌注过程接合翼梁元件的端部和抗剪腹板。第一壳体半部结构和第二壳体半部结构接合和密封在一起以获得风力涡轮机叶片的根部端部。

在优选实施例中，在第一壳体半部结构和第二壳体半部结构接合之前，翼梁元件结合到第一壳体半部结构或第二壳体半部结构的其余部分。

在本公开的优选实施例中，第一壳体半部结构和第二壳体半部结构通过在模具中铺设多个纤维层以及灌注树脂并且继而固化树脂来形成。

在本公开的优选实施例中，翼梁元件的第一半部结合到第一壳体半部结构并且翼梁元件的第二半部结合到第二壳体半部结构。在接合第一壳体半部结构和第二壳体半部结构之前，翼梁元件的第一半部和第二半部结合到彼此。翼梁元件的第一半部和/或第二半部优选地是预制的部分，诸如预固化的复合物结构。

如本文中使用的，术语“展向”被用来描述测量或元件沿着叶片从其根部端部到其末梢端部的定向。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。术语“弦向”被用来描述测量或元件从其前边缘到其后边缘的定向。在一些实施例中，弦向是沿着风力涡轮机叶片的横向轴线和横向延伸范围的方向。

应理解，上文描述的本公开的方面和实施例可以以与彼此的任何组合来使用。方面和实施例中的若干可以组合以形成本公开的另外的实施例。

前述概述仅是说明性的并且不旨在以任何方式限制。除了上文描述的说明性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征通过参考附图和下面的详细描述将变得显而易见。

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图示风力涡轮机的一个实施例的透视图，

图2图示根据本公开的实施例的风力涡轮机叶片的透视图，

图3图示具有第一叶片节段和第二叶片节段的转子叶片的一个实施例的平面视图，

图4图示叶片的末梢端部的一个实施例的区段的透视图，

图5图示弦向接头处的叶片的根部端部的区段的一个实施例的透视图，

图6图示具有接合到根部端部节段的末梢端部的风力涡轮机的转子叶片的一个实施例的组件，

图7图示风力涡轮机的转子叶片的组件的多个支撑结构的一个实施例的分解透视图；

图8a至图8d图示翼梁元件的接收区段的不同横截面；

图9和图10图示通过树脂灌注过程将翼梁元件接合到风力涡轮机叶片的壳体的逐步的方法；

图11a图示根据本公开的实施例的被用来通过树脂灌注过程制造风力涡轮机叶片的壳体的模具的透视图，

图11b和图11c是根据本公开的实施例的制造风力涡轮机叶片的方法的流程图，

图12图示通过树脂灌注过程连接到风力涡轮机叶片的抗剪腹板的翼梁元件的示意图；

以及图13和图14图示用于通过树脂灌注过程将翼梁元件连接到抗剪腹板的各种配置。

具体实施例

现在将对本发明的实施例做出详细参考，附图中图示本发明的实施例中的一个或多个示例。每个示例通过解释本发明而不是限制本发明的方式提供。事实上，对本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下在本发明中可以做出各种修改和变化。例如，作为一个实施例的部分图示的或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，旨在本发明覆盖如落入所附权利要求书的范围的这种修改和变化及其等同方案。

现在参考附图，图1图示根据本发明的风力涡轮机10的一个实施例的透视图。在图示的实施例中，风力涡轮机10是水平轴风力涡轮机。可替代地，风力涡轮机10可以是竖直轴风力涡轮机。此外，如示出的，风力涡轮机10可以包括从支撑表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16、定位在机舱16内的发电机18、耦合到发电机18的齿轮箱20和具有转子轴24的旋转地耦合到齿轮箱20的转子22。另外，如示出的，转子22包括可旋转毂部26和耦合到可旋转毂部26并从其向外延伸的至少一个转子叶片28。如示出的，转子叶片28包括叶片末梢17和叶片根部19。

图2示出转子叶片28的示意图。转子叶片28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19、最远离毂部的成型区域或翼型区域34和在根部区域19和翼型区域32c之间的过渡区域32d。叶片28包括当叶片28安装在毂部上时面对叶片28的旋转方向的前边缘，和面对前边缘的相反方向的后边缘。

翼型区域32c(也称为成型区域)具有关于生成升力的理想的或几乎理想的叶片形状，而根部区域19由于结构方面的考虑具有基本上圆形或椭圆形的横截面，这例如使得更容易并且更安全地将叶片28安装到毂部。根部区域19的直径(或弦)可沿整个根部区是恒定的。过渡区域32d具有从根部区域19的圆形或椭圆形形状逐渐变化到翼型区域的翼型轮廓的过渡轮廓。过渡区域32d的弦长典型地随着距毂部的距离r的增加而增加。翼型区域具有翼型轮廓，翼型轮廓具有在叶片28的前边缘和后边缘之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的距离r的增加而减小。

叶片28的肩部32e限定为叶片28具有其最大弦长的位置。肩部典型地提供在过渡区域32d与翼型区域之间的边界处。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平面中，因为叶片可扭曲和/或弯曲(即预弯)，因此向弦平面提供对应地扭曲和/或弯曲的路线，这是为了补偿取决于距毂部的半径的叶片的局部速度的最常见情况。

叶片典型地由在叶片28的前边缘和后边缘处沿着结合线胶合到彼此的第一壳体半部结构和第二壳体半部结构制成。

现在参考图3，图1的转子叶片28中的一个的横截面的示意图被图示。在实施例中，转子叶片28可以在下文中替代地称为叶片。如示出的，转子叶片28可以包括末梢端部节段30和根部端部节段32。另外，如示出的，叶片28的末梢端部节段30和叶片28的根部端部节段32可以各自从弦向接头34沿相反方向延伸。此外，如示出的，叶片节段30、32中的每个可包括限定翼型表面的至少一个壳体构件，诸如第一壳体半部结构和第二壳体半部结构。末梢端部节段30和根部端部节段32至少由内部支撑结构36连接，以便于接合末梢端部节段30和根部端部节段32。箭头38示出图示的示例中的节段式转子叶片28包括末梢端部节段30和根部端部节段32，并且通过将内部支撑结构36插入到根部端部节段32中来接合。此外，如示出的，根部端部节段包括在长度方向上延伸以与末梢端部节段30(其在图3和图5中被更详细地示出)的桁杆结构40连接的多个翼梁结构66(本文中也被称为翼梁帽)。

现在参考图4，根据本发明的末梢端部节段30的区段的透视图被图示。如示出的，末梢端部节段30包括桁杆结构40，桁杆结构40形成内部支撑结构36的部分并且在长度方向上延伸以与根部端部节段32在结构上连接。另外，如示出的，桁杆结构40形成与吸力侧翼梁帽44和压力侧翼梁帽46连接的抗剪腹板42(即叶片的末梢端部节段上的抗剪腹板)的至少部分。此外，如示出的，末梢端部节段30可以包括桁杆结构40的接收端部54处的一个或多个第一销接头。在一个实施例中，销接头可以包括与衬套处于紧密干涉装配的销。更具体地，如示出的，(一个或多个)销接头可以包括定位在桁杆结构40的接收端部54上的至少一个销管52。因此，如示出的，销管52可以沿展向方向定向。另外，末梢端部节段30还可以包括定位在桁杆结构40上的销接头槽50。此外，如示出的，销接头槽50可以沿弦向方向定向。

现在参考图5，根据本发明的根部端部节段32的区段的透视图被图示。如示出的，根部端部节段32包括翼梁元件60a。翼梁元件60a可以限定有接收区段60。翼梁元件60a的接收区段60可以在根部端部节段32内在长度方向上延伸至预确定的长度以用于接收末梢端部节段30的桁杆结构40。另外，如示出的，接收区段60可以包括在长度方向上延伸以用于与末梢端部节段30的桁杆结构40连接的翼梁结构66。此外，如示出的，接收区段60可以包括弦向构件48[如可在图6中看到的]，弦向构件48具有通过其限定的展向销接头槽56。此外，如示出的，接收区段60可以包括通过其限定的弦向销接头槽58，弦向销接头槽58与桁杆结构40的销接头槽50对准。

现在参考图6，根据本发明的具有与根部端部节段32接合的末梢端部节段30的转子叶片28的组件70被图示。如示出的，组件70图示在转子叶片28的外部壳体构件之下的多个支撑结构，叶片转子28具有与根部端部节段32接合的末梢端部节段30。更具体地，如示出的，桁杆结构40的接收端部54的展向延伸的销52被接收在接收区段60的展向销接头槽56内，以便将第一叶片节段30和第二叶片节段32紧固在一起。现在参考图6，朝向转子叶片28的接收区段60的组件70的多个支撑结构的分解透视图被图示。如示出的，翼梁结构66配置成接收桁杆结构40并且可以包括弦向销接头槽58，该弦向销接头槽58与桁杆结构40的销接头槽50对准，弦向延伸的销62可通过销接头槽50插入。另外，如示出的，弦向延伸的销62可以配置成在对准的销接头槽50、58内保持处于紧密干涉装配，使得翼梁结构66和桁杆结构40在组装期间接合。另外，图6还图示弦向构件48，弦向构件48包括配置成用于接收桁杆结构40的销管52(本文中也称为展向延伸的销52)的销接头槽56。因此，销管52配置成形成紧密干涉装配销连接的接头。

在图8A至图8C中示出翼梁元件60a的示例性的横截面形状。图8A示出具有矩形横截面的翼梁元件60a。应当理解，方形横截面也包括在术语‘矩形’的含义内。根据图8B中示出的本发明的另一实施例，翼梁元件60a具有椭圆形横截面。应当理解，圆形横截面也包括在术语‘椭圆形’的含义内。本发明的更进一步的实施例在图8C中被示出。在此，翼梁元件60a的横截面形状调整成风力涡轮机转子叶片28的横截面形状。横截面形状是基本上矩形的，但上连接表面和下连接表面弯曲以便遵循叶片壳体的形状。尽管图8A至图8C示出翼梁元件60a的横截面形状，但应当理解，桁杆结构40的横截面形状将被选择以与接收区段60的横截面形状对应。在一些实施例中，翼梁元件60a可以是多件式接收区段。如图8D中示出的，接收区段可以预制成两个半部。在本公开的另外的实施例中，将接收区段60粘附到风力涡轮机叶片28的第一壳体半部结构或第二壳体半部结构中的至少一者的方法参考图9和图10被具体化。

现在参考图9和图10，其图示制造包括翼梁元件60a的风力涡轮机叶片28的方法。在实施例中，风力涡轮机叶片28的第一壳体半部结构和第二壳体半部结构可以通过使用模具103的模制过程制造。图11a图示用于制造风力涡轮机叶片28的壳体半部结构的模具103的示意性侧视图。除了下文中具体化的方法之外，方法还以图11b和图11c中的流程图的方式被描绘。风力涡轮机叶片28的压力侧壳体和吸力侧壳体使用如图11a中示出的模具103来制造。模具103可以限定有外部表面103a和内部表面103b。模具103的内部表面是空气动力学的。在实施例中，用于根部端部节段32和末梢端部节段30的第一壳体半部结构30a和32a和第二壳体半部结构30b和32b可以在单个模具103中制造。初始地，叶片凝胶涂层或底漆典型地施加到模具103的内部表面103b。另外，纤维增强物和/或纤维织物被放置到模具103的内部表面103b中。多个纤维层可以定位在模具103的内部表面103b上。在实施例中，多个纤维层可以包括芳纶纤维织物、玻璃纤维、碳纤维织物或由玻璃和碳制成的混合纤维织物。另外，也可以使用本领域中已知的不限于上文提到的织物的纤维织物。在一些实施例中，使用的纤维可以呈任何形式，诸如但不限于织物、预制结构，诸如拉挤的或松散纤维。

在将多个纤维层放置在模具上后，翼梁元件60a可以定位在叶片28的根部端部节段32的第一壳体半部结构32a或第二壳体半部结构32b中的至少一者上。在实施例中，翼梁元件60a可以定位成靠近弦向接头34。翼梁元件60a可以配置成接收桁杆结构40并且还可以被称为翼梁桁杆接收区段。在优选实施例中，翼梁元件60a可以是预制结构。翼梁元件60a优选地定位在根部端部节段32的第一壳体半部结构32a上。另外，真空袋100可以被用来密封和封闭包括多个纤维层和翼梁元件60a的模具。高真空泵可以被用来移除由真空袋100和模具[未示出]形成的腔体中的空气，以从腔体消除或排出空气以及加强多个纤维层和翼梁元件60a。在密封多个纤维层和翼梁元件60a后，树脂可以被灌注通过由真空袋100和模具形成的腔体。灌注的树脂可以流动通过腔体和浸润多个纤维层。另外，灌注的树脂在多个纤维层和翼梁元件60a之间流动。灌注的树脂被允许在真空袋100从模具移除之前固化。本文中该过程也称为树脂灌注过程。在优选实施例中，第一壳体半部结构32a和第二壳体半部结构32b的模具可以被封闭，并且树脂可以灌注到多个纤维层和翼梁元件60a，并且树脂被允许固化。在该情况下，模具的密封凸缘当封闭在一起时可以配置成充当真空袋以协助树脂灌注。上文描述的过程确保翼梁元件60a形成为叶片28的根部端部节段32的第一壳体半部结构32a的集成的部分。翼梁元件60a可以在不使用常规粘合剂结合的情况下粘附到叶片28的第一壳体半部结构32a。应当理解，翼梁元件60a还可以定位在叶片28的根部端部节段32的第二壳体半部结构32b上并且可以粘附到第二壳体半部结构32b。翼梁元件60a在第一壳体半部结构32a上的定位绝不应当被解释为本发明限制。

在本公开的实施例中，翼梁元件60a可以粘附到可预制的根部端部节段32上的第一壳体半部结构32a和第二壳体半部结构32b中的至少一者。将翼梁元件60a粘附到预制叶片28的方法在下文被具体化。根部端部节段28的第一壳体半部结构32a或第二壳体半部结构32b中的至少一者可以放置在模具中。翼梁元件60a定位在预制的第一壳体半部结构32a或第二壳体半部结构32b中的至少一者之上。在本发明中并且为了便于具体化，可以认为翼梁元件60a放置在叶片28的根部端部节段32的第一壳体半部结构32a上。可以与第一壳体半部结构32a进行接触的翼梁元件60a的部分可以限定有流动路径。流动路径可以配置成便于树脂在翼梁元件60a定位处的第一壳体半部结构32a的部分和翼梁元件60a之间的流动。在实施例中，流动路径可以通过使用诸如但不限于纤维垫的流体流动介质或任何其他合适的方式形成。一旦翼梁元件60a定位在第一壳体半部结构32a之上，树脂就被灌注通过限定在翼梁元件60a的部分上的流动路径并且被允许固化。翼梁元件60a可以在树脂完全固化后粘附到第一壳体半部结构32a。在实施例中，翼梁元件60a可以粘附到叶片28的翼梁帽。翼梁元件60a可以通过树脂灌注过程粘附到翼梁帽。所述过程消除导致高集中负荷的常规粘合剂结合的使用。在实施例中，树脂可以包括聚酯复合物，诸如但不限于不饱和聚酯复合物。在实施例中，本公开中用于灌注的树脂是乙烯基酯或环氧树脂中的至少一者。

在一些实施例中并且如图8D中图示的，翼梁元件60a的两个半部中的每个可以定位在风力涡轮机叶片28的第一壳体半部结构32a和第二壳体半部结构32b[以虚线图示]中的每个上。例如，翼梁元件60a的第一半部可以定位在第一壳体半部结构32a上并且翼梁元件60a的第二半部可以定位在第二壳体半部结构32b上。在实施例中，翼梁元件60a的两个半部可以在第一壳体半部结构32a和第二壳体半部结构32b上定位在预确定的位置处。本文中上文描述的预确定的位置可以在第一壳体半部结构和第二壳体半部结构32a和32b上靠近弦向接头34。在一些实施例中，预确定的位置可以是风力涡轮机叶片28中的翼梁帽区域。可以与壳体32a和32b进行接触的翼梁元件60a的两个半部的表面可以限定有流动路径。一旦翼梁元件60a的两个半部放置在相应的壳体32a和32b之上，树脂就可以灌注在壳体32a和32b与翼梁元件60a的两个半部之间。树脂可以灌注通过翼梁元件60a的两个半部中的每个上限定的流动路径。灌注的树脂可以继而被允许固化，由此将翼梁元件60a的两个半部粘附到相应的壳体32a和32b。在另一实施例中，翼梁元件60a的两个半部可以定位在翼梁帽之上。翼梁元件60a的两个半部中的每个可以通过树脂灌注过程粘附到相应的翼梁帽。一旦树脂固化并且翼梁元件60a的两个半部中的每个粘附到相应的翼梁帽，翼梁帽就在预确定的位置处定位在第一壳体半部结构32a和第二壳体半部结构32b上。翼梁帽可以通过树脂灌注过程粘附到第一壳体半部结构32a和第二壳体半部结构32b。另外，翼梁元件60a的两个半部可以通过任何常规的接合过程(包括但不限于粘合剂结合)粘附到彼此。

在实施例中，如图12中示出的，与翼梁元件60a的接收区段60相对的端部可以粘附或接合到风力涡轮机叶片28的根部端部节段32上的抗剪腹板102。抗剪腹板102可以在第一壳体半部结构32a或第二壳体半部结构32b中的至少一者上定位在基本上中心部分处。抗剪腹板102可以沿着叶片28长度从根部端部延伸并且直到翼梁元件60a。在一些实施例中，抗剪腹板102可以通过粘合剂结合或树脂灌注过程中的至少一者连接到第一壳体半部结构32a或第二壳体半部结构32b中的至少一者。如图12中描绘的，与接收区段相对的翼梁元件60a的端部可以通过树脂灌注过程连接到叶片28的抗剪腹板102。树脂可以灌注在翼梁元件60a的端部和抗剪腹板102之间的空间中。

将抗剪腹板102与翼梁元件60a接合的典型的方式在图13(a)至14(d)中被示出。根据本发明中的一些实施例，翼梁元件60a可以在与接收部分60相对的端部上限定有延伸部分。延伸部分可以配置成连接到叶片28的抗剪腹板102。图13(a)至(d)示出可以与根部端部节段32的抗剪腹板102连接的翼梁元件60a的延伸部分。如图13(a)中示出的，叶片28的根部端部节段32可以包括从叶片的根部区域平行地延伸直到翼梁元件60a的多个抗剪腹板102。平行地伸展的抗剪腹板102然后通过树脂灌注过程粘附到翼梁元件60a，因此在翼梁元件60a和抗剪腹板102之间形成共同灌注的接头。根据本发明的另一实施例，如图13(b)和13(c)中示出的，叶片28的根部端部节段32可以包括从叶片28的根部区域延伸到翼梁元件60a的单个抗剪腹板102。单个抗剪腹板可以如图13(b)中示出的通过Y形接头构件粘附到翼梁元件60a。另外，如图13c中示出的，抗剪腹板102可以延伸到翼梁元件60a的部分中。在两种情况下，即根据图13(b)和13(c)的实施例，树脂可以灌注在翼梁元件60a和抗剪腹板102之间以形成共同灌注的接头。本发明的更进一步的实施例在图13(d)中被示出，这里翼梁元件60a的端部可以抵靠抗剪腹板102并且树脂可以灌注在抗剪腹板102和翼梁元件60a之间。在一些实施例中并且如图8D中示出的，翼梁元件60a可以限定有嵌接区域。嵌接区域可以配置成通过树脂灌注过程连接到抗剪腹板102和翼梁帽。在优选实施例中，树脂可以灌注在形成在抗剪腹板102和翼梁元件60a之间的间隙中[即根据图12和图13的接合抗剪腹板和翼梁元件的过程]。诸如但不限于纤维垫的流动介质可以定位在抗剪腹板102和翼梁元件60a之间的间隙中。树脂可以然后通过流动介质灌注到间隙并且可以被允许固化。在固化后树脂将翼梁元件60a和抗剪腹板102两者结合在一起以获得树脂灌注的接头。

在一些实施例中，抗剪腹板102可以如图14(a)至(d)中示出的直接连接到翼梁元件60a的端部的端部。如图14(a)和14(b)中示出的，翼梁元件60a的端部的至少一个拐角可以倒角。翼梁元件60a上的倒角部分可以适应抗剪腹板102的端部。可连接到翼梁元件60a的抗剪腹板102的端部还可以反向倒角。树脂可以灌注在翼梁元件60a和抗剪腹板102的倒角部分之间的空间中以将抗剪腹板102粘附到翼梁元件60a。根据如图14(c)和14(d)中示出的本发明的另一实施例，根部端部节段32的抗剪腹板102可以抵靠翼梁元件60a的端部。树脂可以灌注在抗剪腹板102和翼梁元件60a之间的空间中，由此在树脂固化后将翼梁元件60a粘附到抗剪腹板102。然而，上述方法不应当被解释为对本发明的限制。

在定位翼梁元件60a后，抗剪腹板102和第一壳体半部结构32a、第二壳体半部结构32b中的至少一者上的其他叶片部件可以粘附到第一壳体半部结构32a。在实施例中，在将第二壳体半部结构32b粘附到第一壳体半部结构32a之前，翼梁元件60a的表面和面对第二壳体半部结构32b的其他叶片部件可以施加有粘合剂。继而，在将第二半部壳体结构32b下降到第一半部壳体结构32a上之前，粘合剂施加在前边缘和后边缘之上。一旦粘合剂施加在前边缘和后边缘上，第二半部壳体结构32b就可以下降在第一壳体半部结构32a之上。在将第一壳体半部结构32a和第二壳体半部结构32b结合后，可允许粘合剂固化以获得叶片28的根部端部节段32。另外，叶片28从模具移除并且可以修理多余的材料。在一些实施例中，翼梁元件60a、抗剪腹板102和其他叶片部件可以通过树脂灌注过程粘附在在操作期间承受较多压力的壳体32a和32b中的至少一者上。在实施例中，所述树脂灌注方法还可以被用来将桁杆结构40粘附在叶片30的末梢端部节段中。

在实施例中，不同于常规粘合剂结合过程，使用树脂灌注过程以用于粘附翼梁元件60a可以减少叶片28的弦向接头34处的集中负荷。弦向接头处的叶片的结构特性不由使用树脂灌注过程改变，这在常规粘合剂结合的情况下不是如此。树脂灌注的接头可以显著增加叶片28的末梢端部节段30的潜在强度。另外，消除粘合剂结合减少叶片质量、成本并且显著增加鲁棒性和可靠性。另外，不同于粘合剂结合，使用树脂灌注过程不限制设计特征。

本发明不限于本文中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调整。

在下面的项目中阐述本公开的示例性实施例：

1.一种制造风力涡轮机叶片(28)的壳体的方法，方法包括：

在模具的表面上铺设一个或多个壳体或翼梁纤维以形成叶片壳体的至少部分；

将翼梁元件(60a)定位在一个或多个纤维层上的预限定位置处；

在一个或多个纤维层和翼梁元件(60a)之上覆盖真空袋(100)以密封翼梁元件(60a)和一个或多个纤维层；以及

将树脂灌注通过一个或多个纤维层和翼梁元件(60a)并继而使其固化，以获得壳体(32a或32b)，其中在固化灌注的树脂后翼梁元件(60a)粘附到壳体(32a或32b)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中翼梁元件(60a)是翼梁桁杆接收区段或接收区段的部分。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中树脂包括聚酯复合物，优选地包括乙烯基酯或环氧树脂中的至少一者。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中模具上的一个或多个纤维层是玻璃纤维并且一个或多个纤维层呈织物、预制结构或松散纤维中的至少一者的形式。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，包括将抗剪腹板(102)定位在壳体(30和32)的基本上中心部分处，其中抗剪腹板(102)沿着壳体的长度延伸并且直到翼梁元件(60a)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中翼梁元件(60a)的端部连接到抗剪腹板(102)。

7.根据权利要求6所述的方法，包括通过树脂灌注过程接合翼梁元件(60a)的端部和抗剪腹板(102)。

8.一种用于将翼梁元件接合到风力涡轮机叶片(28)的方法，方法包括：

将翼梁元件(60a)定位在风力涡轮机叶片(28)的壳体(32a或32b)或翼梁帽上，其中与壳体或翼梁帽接触的翼梁元件(60a)的部分限定有流动路径；以及

在翼梁元件(60a)和壳体(32a或32b)或翼梁帽之间灌注树脂通过流动路径并且继而使其固化以将翼梁元件(60a)粘附到风力涡轮机叶片(10)的壳体(32a或32b)或翼梁帽。

9.根据权利要求8所述的方法，其中树脂包括聚酯复合物，优选地包括乙烯基酯或环氧树脂中的至少一者。

10.根据权利要求8-9中任一项所述的方法，包括将抗剪腹板(102)定位在基本上中心部分壳体处，其中抗剪腹板(102)沿着壳体的长度延伸并且直到翼梁元件(60a)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中翼梁元件(60a)的端部连接到抗剪腹板(102)。

12.根据权利要求11所述的方法，包括通过树脂灌注过程接合翼梁元件(60a)和风力涡轮机叶片的抗剪腹板(102)。

13.一种用于制造风力涡轮机叶片(10)的根部端部节段(32)的方法，方法包括：在模具中分开地形成第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)；

在模具中通过树脂灌注过程将翼梁元件(60a)接合到第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)中的至少一者；

将抗剪腹板(102)定位在第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)的基本上中心部分处，其中抗剪腹板(102)沿展向方向延伸直到翼梁元件(60a)；

通过树脂灌注过程接合翼梁元件(60a)的端部和抗剪腹板(102)；以及

接合和密封第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)以获得风力涡轮机叶片(10)的根部端部节段(32)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中翼梁元件(60a)的第一半部结合到第一壳体半部结构(32a)并且翼梁元件(60a)的第二半部结合到第二壳体半部结构(32b)。

15.根据权利要求13-14中任一项所述的方法，包括在接合第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)之前将翼梁元件(60a)的第一半部粘附到翼梁元件(60a)的第二半部。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中翼梁元件(60a)在与接收区段(60)相对的端部上限定有延伸部分，延伸部分配置成连接到抗剪腹板(102)。

17.根据权利要求13-16中任一项所述的方法，其中通过在模具中铺设多个纤维层、灌注树脂并且继而固化树脂来形成第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)。

18.根据权利要求13-17中任一项所述的方法，其中树脂包括聚酯复合物，优选地包括乙烯基酯或环氧树脂中的至少一者。

19.根据权利要求17-18中任一项所述的方法，其中模具上的一个或多个纤维层为玻璃纤维。

20.一种风力涡轮机叶片(10)，其包括壳体和通过如前述权利要求中的任一项中所要求保护的树脂灌注过程粘附到壳体的翼梁元件(60a)。

参考编号列表

10风力涡轮机

12塔架

14支撑表面

16机舱

17叶片末梢

18发电机

19叶片根部端部

20齿轮箱

22转子

24转子轴

26可旋转毂部

28风力涡轮机叶片或转子叶片

30末梢端部节段

32根部端部节段

32a根部端部节段的第一壳体半部结构

32b根部端部节段的第二壳体半部结构

32c翼型区域

32d过渡区域

32e肩部

34弦向接头

36内部支撑结构

38箭头

40桁杆结构

42末梢端部节段上的抗剪腹板

44和46翼梁帽

48弦向构件

50销接头槽

52展向延伸的销

54接收端部

56展向销接头槽

58弦向销接头槽

60接收区段

60a翼梁元件

60b翼梁元件的延伸部分

62弦向延伸的销

66翼梁结构

100真空袋

102用于根部端部节段的抗剪腹板和抗剪腹板的配置

103模具

103a和103b分别为模具的外部表面和内部表面。

Claims (15)

1.一种制造风力涡轮机叶片(28)的壳体的方法，所述方法包括：

在模具的表面上铺设一个或多个壳体或翼梁纤维以形成所述叶片壳体的至少部分；

将翼梁元件(60a)定位在所述一个或多个纤维层上的预限定位置处；

在所述一个或多个纤维层和所述翼梁元件(60a)之上覆盖真空袋(100)以密封所述翼梁元件(60a)和所述一个或多个纤维层；以及

将树脂灌注通过所述一个或多个纤维层和所述翼梁元件(60a)并且继而使其固化以获得所述壳体(32a或32b)，其中在固化灌注的树脂后所述翼梁元件(60a)粘附到所述壳体(32a或32b)。

2.一种用于将翼梁元件接合到风力涡轮机叶片(28)的方法，所述方法包括：

将所述翼梁元件(60a)定位在所述风力涡轮机叶片(28)的壳体(32a或32b)或翼梁帽上，其中与所述壳体或翼梁帽接触的所述翼梁元件(60a)的部分限定有流动路径；以及

在所述翼梁元件(60a)和所述壳体(32a或32b)或所述翼梁帽之间灌注树脂通过所述流动路径，并且继而使其固化以将所述翼梁元件(60a)粘附到所述风力涡轮机叶片(10)的所述壳体(32a或32b)或翼梁帽。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述翼梁元件(60a)是翼梁桁杆接收区段或接收区段的部分。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述树脂包括聚酯复合物，优选地包括乙烯基酯或环氧树脂中的至少一者。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述模具上的所述一个或多个纤维层是玻璃纤维并且所述一个或多个纤维层呈织物、预制结构或松散纤维中的至少一者的形式。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将抗剪腹板(102)定位在所述壳体(30和32)的基本上中心部分处，其中所述抗剪腹板(102)沿着所述壳体的长度延伸并且直到所述翼梁元件(60a)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述翼梁元件(60a)的端部连接到所述抗剪腹板(102)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括通过树脂灌注过程接合翼梁元件(60a)的所述端部和所述抗剪腹板(102)。

9.一种用于制造风力涡轮机叶片(10)的根部端部节段(32)的方法，所述方法包括：

在模具中分开地形成第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)；

在所述模具中通过树脂灌注过程将翼梁元件(60a)接合到所述第一壳体半部结构(32a)和所述第二壳体半部结构(32b)中的至少一者；

将抗剪腹板(102)定位在所述第一壳体半部结构(32a)和所述第二壳体半部结构(32b)的基本上中心部分处，其中所述抗剪腹板(102)沿展向方向延伸直到所述翼梁元件(60a)；

通过树脂灌注过程接合所述翼梁元件(60a)的端部和所述抗剪腹板(102)；以及

接合和密封所述第一壳体半部结构(32a)和第二壳体半部结构(32b)以获得所述风力涡轮机叶片(10)的所述根部端部节段(32)。

10.根据权利要求9中所述的方法，其中所述翼梁元件(60a)的第一半部结合到所述第一壳体半部结构(32a)，并且所述翼梁元件(60a)的第二半部结合到所述第二壳体半部结构(32b)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，包括在接合所述第一壳体半部结构(32a)和所述第二壳体半部结构(32b)之前将述翼梁元件(60a)的所述第一半部粘附到所述翼梁元件(60a)的所述第二半部。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法，其中所述翼梁元件(60a)在与接收区段(60)相对的端部上限定有延伸部分，所述延伸部分配置成连接到所述抗剪腹板(102)。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的方法，其中通过在所述模具中铺设多个纤维层、灌注树脂并且继而固化所述树脂而形成所述第一壳体半部结构(32a)和所述第二壳体半部结构(32b)。

14.根据权利要求9-13中任一项所述的方法，其中所述树脂包括聚酯复合物，优选地包括乙烯基酯或环氧树脂中的至少一者和/或

或者所述模具上的更多的纤维层是玻璃纤维。

15.一种风力涡轮机叶片(10)，其包括壳体和通过根据前述权利要求1-14中任一项中所要求保护的所述树脂灌注过程粘附到所述壳体的翼梁元件(60a)。