TW202103901A - 用於製造風力渦輪機葉片的方法及風力渦輪機 - Google Patents

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Abstract

一種用於製造一風力渦輪機葉片的方法，包含以下步驟： 在相鄰葉片部分內配置(S2、S3)包含一纖維疊層的一接合部分(8)； 用一真空袋至少部分地覆蓋(S4)該接合部分(8)及該等相鄰葉片部分；及 對該真空袋(19、38)所覆蓋的一空間(54)施加真空，用一樹脂(43)至少灌注該纖維疊層(12、13、14、15、16、17)，及固化(S5)該樹脂(43)，以在內部獲得接合該等葉片部分(20、24)的一固化接合部分(44)。 提供輕量且同時堅固的葉片部分接頭。尤其，藉由真空灌注形成的此積層接頭的強度可以與原始積層體的強度相比。與使用黏著劑的連接相比，藉由真空灌注形成的積層接頭可以提供更輕且更堅固的葉片部分接頭，尤其是具有更佳的重量強度性能。

Description

用於製造風力渦輪機葉片的方法及風力渦輪機
本發明係有關一種用於製造風力渦輪機葉片的方法以及一種風力渦輪機葉片。
在給定的風力條件下使用風力渦輪機產生更多功率的方法之一在於增加葉片的尺寸。然而，為了增加葉片的尺寸，製造風力渦輪機葉片以及將其運輸到風收集場所變得越來越困難。因此，風力渦輪機葉片係例如分段式製造的且在現場接合。所期望的是，保持用於接合葉片部分所需的處理步驟的數量儘可能少。此外，接頭必須構造成足夠堅固以承受操作風力渦輪機之期間作用在葉片上的力。葉片部分藉由黏合(使用黏著劑或積層體)、螺栓連接或藉由兩者的組合而彼此連接。
WO 2016 198 075 A1揭示一種包含第一葉片模組及第二葉片模組的模組化風力渦輪機葉片，該第一葉片模組及第二葉片模組具有埋入其外殼內的橫梁蓋。橫梁蓋在厚度上逐漸縮小，使得隨著厚度的減小，橫梁蓋從葉片外表面到葉片內表面逐漸縮小，導致在外殼中界定向內漸縮的凹部。第一及第二葉片模組中的漸縮凹部係當該等模組端對端置放時而對準，以形成連續的雙漸縮通道。具有雙漸縮結構的連接構件係黏合在通道中以將模組連接在一起。較佳的是，使用黏著劑將連接構件黏合在雙漸縮通道中。由於向內漸縮的凹部，必須從葉片外部執行此黏合製程。
為了避免膠合接頭的問題，諸如膠合線中的裂縫，EP 1 310 351 A1提出一種藉由真空灌注將主要係為一件式複合材料的模組化風力渦輪機葉片接合的方法，避免任何的膠合接頭。
本發明的目的之一在於提供一種用於製造風力渦輪機葉片的改良方法及一種改良的風力渦輪機葉片。
因此，提出一種用於製造一風力渦輪機葉片的方法。該方法包含以下步驟： 在相鄰葉片部分內配置包含一纖維疊層的一接合部分； 用一真空袋至少部分地覆蓋該接合部分及該等相鄰葉片部分；及 對該真空袋所覆蓋的一空間施加真空，用一樹脂至少灌注該纖維疊層，及固化該樹脂，以在內部獲得接合該等葉片部分的一固化接合部分。
因此，提供輕量且同時堅固的葉片部分接頭。尤其，藉由真空灌注(vacuum infusion)形成的此積層接頭的強度可以與原始積層體的強度相比。與使用黏著劑的連接相比，藉由真空灌注形成的積層接頭可以提供更輕且更堅固的葉片部分接頭，尤其是具有更佳的重量強度性能。此是因為在黏著劑之情況下，黏著劑的重量增加在黏合線中，且隨著黏合線厚度的增加，層間剪切強度降低。另外，藉由真空灌注形成的積層接頭避免膠合接頭的問題，在膠中具有與葉片的其餘部分不同的材料。
此外，所提出的用於製造風力渦輪機葉片的方法係允許從葉片腔室內部執行葉片部分的接合製程。由於存在諸如腹板連接的接合製程，無論如何只能從葉片腔室內部執行接合，此有助於製造方法。
風力渦輪機葉片通常在其內部腔室中包含(剪切)腹板。只能從葉片腔室內部來完成將一個葉片部分的腹板連接至另一個葉片部分的腹板。此外，隨著風力渦輪機葉片的尺寸增大，葉片部分的橫截面的尺寸也增大。尤其，葉片部分的內部腔室係足夠大，以允許工人從葉片內部執行諸如接合製程的工作。
再者，利用所提出的使用配置在葉片部分內的接合模組的接合方法及真空灌注製程，可以以減少的濕製程及固化步驟的數量來實現兩個葉片部分的接合。例如，可能僅需要一個濕製程，亦即樹脂灌注，且僅需要一個固化週期。
風力渦輪機葉片係為風力渦輪機的轉子的一部分。風力渦輪機係為將風的動能轉換成電能的設備。風力渦輪機係例如包含轉子，轉子具有分別連接至輪轂的一個以上的葉片；包括發電機的機艙；以及在其頂端處保持機艙的塔架。風力渦輪機的塔架可以經由過渡件連接至風力渦輪機的基座，諸如海底中的單樁。
風力渦輪機葉片包含在長度方向上劃分葉片之兩個以上的葉片部分。尤其，相鄰葉片部分在葉片的長度方向上係彼此相鄰地配置。相鄰葉片部分中的第一葉片部分係例如內側葉片部分。內側葉片部分係例如包含連接至轉子的輪轂的根部部分。相鄰葉片部分中的第二葉片部分係例如外側葉片部分。外側葉片部分係例如包含葉片尖端。除了所敘述的第一及第二葉片部分之外，風力渦輪機葉片也可以包含一個以上的其他葉片部分。一個以上的其他葉片部分可以藉由相同的接合製程彼此接合及/或與所敘述的第一及/或第二葉片部分接合，藉由該接合製程，第一葉片部分係與第二葉片部分接合。
風力渦輪機葉片(例如根部部分)係例如固定地連接至輪轂。風力渦輪機葉片係例如直接螺栓連接至輪轂。
替代性地，風力渦輪機葉片(例如根部部分)係可旋轉地連接至輪轂。例如，風力渦輪機葉片係連接至風力渦輪機的變槳軸承(pitch bearing)，且變槳軸承係連接至輪轂。變槳軸承係構造成根據風速來調整葉片的攻角，以控制葉片的旋轉速度。
除了連接至輪轂的(圓柱形)根部部分以外，風力渦輪機葉片也採用空氣動力學之方式形成。風力渦輪機葉片，亦即其葉片部分中的每一者，係例如包含壓力側(上風側)及吸力側(下風側)。壓力側及吸力側在前緣及後緣處彼此連接。壓力側及吸力側以及前緣及後緣係界定風力渦輪機葉片的內部腔室。
兩個相鄰葉片部分可以彼此相鄰地配置，使得葉片部分係彼此抵接。替代性地，在相鄰葉片部分之間可能存在小的間隙，該間隙可以被(固化的)接合部分填充。間隙可以是最小的。
將接合部分配置在相鄰葉片部分內尤其包括在葉片部分的接合區域中使接合部分的纖維疊層與葉片部分重疊。
從風力渦輪機葉片腔室內部灌注及固化樹脂。在灌注及固化樹脂之前，將真空袋密封，且在密封真空袋內產生真空。樹脂係例如藉由加熱而固化。
埋入灌注及固化樹脂中的纖維疊層係形成固化接合部分。固化接合部分尤其是纖維強化樹脂積層體。
用語「在內部接合葉片部分的固化接合部分」係指固化接合部分接合或連接在其內表面上(亦即，葉片部分中面對每個葉片部分內的打開腔室或閉合腔室的表面)的葉片部分。
根據一個實施例，每個相鄰葉片部分包含一向外漸縮部分，使得該等向外漸縮部分形成一共用凹部。另外，藉由將接合部分配置在共用凹部中，將接合部分配置在相鄰葉片部分內。
藉由具有相鄰葉片部分的向外漸縮部分，可以在接合製程之前對葉片部分的外表面作精加工。尤其，在接合製程之後，不需要對葉片的外表面作另外的填充、塗覆及/或塗漆。
尤其，每個相鄰葉片部分在其端部部分處包含向外漸縮部分。尤其，每個葉片部分係朝向與另一葉片部分的接合界面向外地漸縮。另外，每個葉片部分係向外地漸縮，使得每個葉片部分形成內凹部。當葉片部分彼此相鄰配置時，葉片部分的內凹部形成共用凹部。共用的內凹部係由接合部分的纖維疊層填充。
尤其，首先藉由將接合部分配置在葉片部分中的第一葉片部分的內凹部，將接合部分配置在共用凹部內。接著，將葉片部分中的第二葉片部分配置成與葉片部分中的第一葉片部分相鄰，使得葉片部分中的第二葉片部分的內凹部收容接合部分。
尤其，葉片殼、梁及/或腹板的厚度朝向與另一葉片部分的界面減小，以形成向外漸縮部分。向外漸縮部分可以例如構造成使得其葉片殼、梁及/或腹板的厚度朝向與另一葉片部分的界面線性地減小。向外漸縮部分可以例如構造成使得其葉片殼、梁及/或腹板的厚度朝向與另一葉片部分的界面逐步減小或彎曲。
在實施例中，每個葉片部分可以在其某一端部部分包含兩個以上的向外漸縮部分。尤其，第一葉片部分的兩個以上的向外漸縮部分中的每一者係對應於第二葉片部分的向外漸縮部分。另外，第一及第二葉片部分的兩個以上的向外漸縮部分中的每一者係形成共用凹部。另外，在此情況下，藉由將接合部分配置在兩個以上的共用凹部中，將接合部分配置在相鄰葉片部分內。
根據另一個實施例，該接合部分係設置在一心軸上。另外，藉由將該心軸及該接合部分配置在該等相鄰葉片部分內，將該接合部分配置在該等相鄰葉片部分內。
使用心軸係允許將纖維疊層預封裝在心軸上。例如，纖維疊層可以在場外預封裝在心軸上，且運輸到組裝現場。例如，在離岸風力渦輪機之情況下，組裝場所係為港口場所，在陸上風力渦輪機之情況下，組裝場所係為安裝場所。另外，纖維疊層可以與製造葉片部分平行地預封裝在心軸上。因此，可以減少葉片的製造時間。
另外，藉由使用心軸作為模具，心軸允許在固化期間更佳地形成灌注有樹脂的纖維疊層。
心軸可以包含兩個以上的心軸部分。
在將纖維疊層封裝到心軸上之前，可以在心軸上配置真空袋。接著，可以將纖維疊層配置在真空袋上。
在實施例中，該方法可以包含在灌注及固化樹脂之後移除真空袋及/或心軸的步驟。例如，經由葉片根部部分移除心軸及/或真空袋。
根據另一個實施例，該纖維疊層包含一旦固化就形成一個以上的梁接頭的一纖維疊層，該一個以上的梁接頭將該等相鄰葉片部分中的第一葉片部分的一個以上的梁與該等相鄰葉片中的第二葉片部分的一個以上的相對應的梁接合。
具有包含形成一個以上的梁接頭的纖維疊層的接合部分係允許以更有效的製造方法提供輕量且堅固的葉片部分接頭，該葉片部分接頭包括一個以上的梁接頭。
根據另一個實施例，該一個以上的梁包含一壓力側梁、一吸力側梁、一前緣梁或強化件、及/或一後緣梁或強化件。
壓力側梁尤其是在風力渦輪機葉片的壓力側上的梁。吸力側梁尤其是在風力渦輪機葉片的吸力側上的梁。前緣梁或強化件尤其是在風力渦輪機葉片的前緣上的梁及/或強化件。後緣梁或加強件尤其是在風力渦輪機葉片的後緣上的梁及/或加強件。
具有包含用於壓力側梁、吸力側梁、前緣梁、及/或後緣梁的纖維疊層的接合部分係允許提供輕量且堅固的葉片部分接頭，該葉片部分接頭包括壓力側梁接頭、吸力側梁接頭、前緣梁接頭、及/或後緣梁接頭。尤其，接合部分可以包括形成多個或所有的這些梁的纖維疊層。因此，可以藉由灌注及固化樹脂在單個處理步驟中將多個或所有的這些梁接合。
根據另一個實施例，該纖維疊層包含一旦固化就形成一殼接頭的一纖維疊層，該殼接頭將該等相鄰葉片部分中的第一葉片部分的一殼與該等相鄰葉片部分中的第二葉片部分的一殼接合。
具有包含用於殼的纖維疊層的接合部分係允許以更有效的製造方法提供包括殼接頭的輕量且堅固的葉片部分接頭。尤其，可以藉由灌注及固化樹脂而在單個處理步驟中將殼及多個或所有的梁接合。
根據另一個實施例，該纖維疊層包含一旦固化就形成一腹板接頭的一纖維疊層，該腹板接頭將該等相鄰葉片部分中的第一葉片部分的一腹板與該等相鄰葉片部分中的第二葉片部分的一腹板接合。
(剪切)腹板係尤其在葉片的內部腔室中連接壓力側及吸力側的葉片殼。腹板提供剪切強度給葉片。
具有包含用於腹板的纖維疊層的接合部分係允許提供包括腹板接頭的輕量且堅固的葉片部分接頭。尤其，可以藉由灌注及固化樹脂而在單個處理步驟中將腹板及殼及/或多個或所有的梁接合。
根據另一個實施例，藉由下述將該接合部分配置在該等相鄰葉片部分內，該等相鄰葉片部分係包含該等葉片部分中的第一葉片部分及該等葉片部分中的第二葉片部分： 將該接合部分部分地插入至該等葉片部分中的第一葉片部分，使得該接合部分的一部分從該等葉片部分中的第一葉片部分突伸；及 將該等葉片部分中的第二葉片部分配置成與該等葉片部分中的第一葉片部分相鄰，使得該等葉片部分中的第二葉片部分收容該接合部分中從該等葉片部分中的第一葉片部分突伸的該部分。
將該接合部分部分地插入至該等葉片部分中的第一葉片部分且將該等葉片部分中的第二葉片部分配置在該接合部分的突伸部分上係允許更容易地配置接合部分。另外，它允許將葉片部分中的第二葉片部分更佳地定位成與葉片部分中的第一葉片部分相鄰。
根據另一個實施例，該接合部分藉由一升降工具配置在該等相鄰葉片部分內。
升降工具尤其是起重機或升降車輛。具有升降工具係允許更佳地配置及定位接合部分。
根據另一個實施例，該纖維疊層包括玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚醯胺纖維、及/或天然纖維。
根據另一個實施例，該纖維疊層包含處於乾燥狀態的纖維。
處於乾燥狀態的纖維尤其是不含樹脂的纖維。與具有樹脂的纖維相比，諸如澆鑄在樹脂中的纖維或預浸漬的纖維(預浸料)，處於乾燥狀態的纖維係為更可撓的。因此，將處於乾燥狀態的纖維使用於接合部分且僅在將接合部分配置在葉片部分內之後才灌注及固化樹脂，係允許接合部分的形狀與相鄰葉片部分的形狀更佳地匹配。因此，減低製造具有與接合部分匹配的幾何形狀的相鄰葉片部分的要求。
根據另一個實施例，該纖維疊層包括一芯材料，諸如木材、輕木、PET發泡體、及/或PVC發泡體。
當用樹脂將包括芯材料的纖維疊層灌注及固化時，獲得具有由芯材料製成的芯結構的纖維強化樹脂積層體。例如，可以獲得夾心結構的纖維強化樹脂積層體，其中芯材料層係配置在纖維強化樹脂層之間。
具有芯材料係允許減少最終的纖維強化樹脂積層體的重量，且同時保持葉片的足夠的剛性及/或強度。
根據另一個實施例，該樹脂包括熱固性樹脂、熱塑性樹脂、環氧樹脂、聚氨酯、乙烯基酯、及/或聚酯。
根據另一個實施例，該方法包含：在灌注及固化該樹脂之後，從外部施加一密封帶的步驟，該密封帶係覆蓋該等相鄰葉片部分之間的一分離線。
施加密封帶係允許覆蓋相鄰葉片部分之間的小間隙。
根據另一個態樣，提供一種風力渦輪機葉片。該風力渦輪機葉片包含：相鄰葉片部分、及配置在該等相鄰葉片部分內部的一接合部分。另外，該接合部分包含埋入固化樹脂中的一纖維疊層，且在內部接合該等相鄰葉片部分。
參考本發明的方法敘述的實施例及特徵在細節上作必要修改後應用於本發明的風力渦輪機葉片。
本發明的其他可行的實施方式或替代性解決方案也包含以上或以下關於實施例敘述的特徵的組合，在此未明確地提及。熟習此技藝之人士也可以對本發明的最基本形式添加個別的或單獨的態樣及特徵。
圖1係顯示根據一個實施例的風力渦輪機1。風力渦輪機1包含轉子2，轉子2具有連接至輪轂4的一個以上的葉片3。輪轂4係連接至配置在機艙5內的發電機(未顯示)。在操作風力渦輪機1之期間，葉片3係由風驅動旋轉，且風的動能藉由機艙5中的發電機轉換為電能。機艙5係配置在風力渦輪機1的塔架6的上端處。塔架6豎立在諸如單樁或三樁的基座7上。基座7係連接至及/或打入至地面或海床。
在下述中，相關於圖2至圖18敘述一種用於製造包含兩個以上的葉片部分20、24的風力渦輪機葉片3的改良方法。
在該方法的步驟S1中，如圖2所示，在心軸9上設置接合部分8。心軸9包含第一心軸部分10及第二心軸部分11。接合部分8包含用於壓力側梁接頭的纖維疊層12及用於吸力側梁接頭的纖維疊層13。另外，接合部分8包含用於前緣梁接頭的纖維疊層14及用於後緣梁接頭的纖維疊層15。此外，接合部分8包含用於腹板接頭的纖維疊層16。用於腹板接頭的纖維疊層16係配置在第一及第二心軸部分10及11之間。接合部分8另外包含用於殼接頭的纖維疊層17。
在所敘述的例子中，用於梁及殼的纖維疊層12、13、14、15及17係包含處於乾燥狀態的纖維，亦即沒有樹脂。另外，在所敘述的例子中，用於腹板接頭的纖維疊層16係包含處於乾燥狀態的纖維及預澆鑄的纖維。
為了說明之目的，圖3係顯示圖2中沒有心軸9的接合部分8。
為了如圖2所示預封裝接合部分8，首先設置模具18。在模具18上設置用於吸力側梁接頭的纖維疊層13及用於殼接頭的纖維疊層17的一部分。接著，在纖維疊層13、17上設置真空袋19。在下一步驟中，配置心軸9，亦即配置心軸部分10及11。真空袋19在前緣及後緣側處纏繞在心軸部分10及11周圍。也配置用於腹板接頭的纖維疊層16。之後，設置用於壓力側梁接頭的纖維疊層12、用於前緣梁接頭的纖維疊層14、用於後緣梁接頭的纖維疊層15、及其餘用於殼接頭的纖維疊層17。最後，配置真空袋19，使得所有的纖維疊層12、13、14、15、16及17在其一側上被真空袋19覆蓋。當使用包含超過一個的心軸部分10、11的心軸9時，可能需要超過一個的真空袋19。
在該方法的步驟S2中，將包含用於梁接頭、殼接頭及腹板接頭的纖維疊層12、13、14、15、16及17的接合部分8與心軸9一起部分地插入至第一葉片部分20中。
圖4係顯示將接合部分8配置在風力渦輪機1的第一葉片部分20中的步驟S2。第一葉片部分20係尤其已經使用纖維強化樹脂製造。第一葉片部分20已經例如與預封裝接合部分8的步驟S1同時製造。在此例子中，第一葉片部分20係為葉片3的內側部分。然而，接合部分8也可以插入至葉片3的外側部分中。
在圖4中，藉由對準夾具21將第一葉片部分20固定在適當的位置。藉由升降工具22將接合部分8插入至第一葉片部分20中。在此例子中，升降工具22係為起重卡車。如圖5所示，尤其是將接合部分8部分地插入至第一葉片部分20中，使得接合部分8的部分23係從第一葉片部分20突伸。
將接合部分8插入至第一葉片部分20中係包括使接合部分8的纖維疊層12、13、14、15、16、17與第一葉片部分20的相對應層匹配。
為了更容易地將接合部分8插入至第一葉片部分20中，可以暫時地縮小接合部分8的橫截面尺寸。此可以藉由暫時地彎曲用於梁的纖維疊層12、13、14、15中的一者以上來完成。另一個選項或附加的選項係為在沒有存在用於梁的纖維疊層12、13、14、15的區域將中空的心軸9向內地折疊。在將接合部分8插入至第一葉片部分20中之後，可以重新建立接合部分8的橫截面的原始尺寸。
在該方法的步驟S3中，將葉片3的第二葉片部分24配置成與第一葉片部分20相鄰。尤其，將第二葉片部分24配置成與第一葉片部分20相鄰，使得其容納接合部分8中從第一葉片部分20突伸的部分23，如圖5所示。尤其，第二葉片部分24被推到接合部分8的部分23上，直到第二葉片部分24抵接第一葉片部分20。藉由對準夾具26將第二葉片部分24配置成與第一葉片部分20相鄰。對準夾具26係例如安裝成使得相鄰葉片部分20、24可以例如在軌道27上移動。元件符號A係表示葉片3的縱軸。
將第二葉片部分24配置成與第一葉片部分20相鄰係包括使接合部分8的纖維疊層12、13、14、15、16、17與第二葉片部分24的相對應層匹配。
在此例子中，第二葉片部分24係為外側葉片部分。另外，在此例子中，第二葉片部分24包含葉片尖端25。然而，第二葉片部分24也可以是內側葉片部分。
圖6係顯示葉片3的一部分沿著圖5的B線所得的橫截面圖。在圖6中係顯示彼此相鄰配置的第一葉片部分20及第二葉片部分24以及配置在第一及第二葉片部分20及24內的接合部分8。橫截面係經由葉片3的壓力側梁及吸力側梁所得。在圖6的上部係以橫截面來顯示第一葉片部分20的壓力側梁28、接合部分8的壓力側梁接頭12、及第二葉片部分24的壓力側梁29。在圖6的下部係顯示第一葉片部分20的吸力側梁30、接合部分8的吸力側梁接頭13、及第二葉片部分24的吸力側梁31。
壓力側梁28及29以及吸力側梁30及31中的每一者係包含向外漸縮部分32、33、34、35。第一及第二葉片部分20、24的壓力側梁28及29的向外漸縮部分32及33係形成共用凹部36。用於接合部分8的壓力側梁接頭的纖維疊層12係配置在共用凹部36中。同樣地，第一及第二葉片部分20、24的吸力側梁30及31的向外漸縮部分34及35係形成共用凹部37。用於接合部分8的吸力側梁接頭的纖維疊層13係配置在共用凹部37中。
在該方法的步驟S4中，用真空袋19、38至少部分地覆蓋接合部分8及相鄰的第一及第二葉片部分20、24。在此例子中，在預封裝心軸9之期間，在步驟S1中已經設置一個以上的第一真空袋19。在步驟S4中，將第二真空袋38設置在第一及第二葉片部分20、24的外表面39、40處。在步驟S4中，圍繞第一及第二葉片部分20、24的內表面41、42以及外表面39、40，將真空袋19、38密封。圖6係顯示覆蓋用於壓力側梁接頭的纖維疊層12及用於吸力側梁接頭的纖維疊層13的真空袋19、38的密封。密封係由圖6中的密封點42示意性及例示性地顯示。可以藉由施加密封帶或任何其他適合的方法來完成真空袋19、38的密封。儘管在圖6中未顯示，也圍繞用於前緣及後緣梁接頭、腹板接頭、及殼接頭的纖維疊層14、15、16、17的周圍，將真空袋19及38密封。
在該方法的步驟S5中，在由密封真空袋19、38界定的腔室54內產生真空。接著，將樹脂43灌注到由密封真空袋19、38界定的腔室54中。圖6係顯示樹脂43開始填充由密封真空袋19、38界定的腔室54，且埋入用於壓力側梁接頭的纖維疊層12。所灌注的樹脂43係完全地埋入接合部分8的纖維疊層12、13、14、15、16、17。接著使樹脂43固化以獲得固化接合部分。在圖6中，元件符號44係表示當將用於壓力側梁接頭及吸力側梁接頭的纖維疊層12、13完全地埋入灌注及固化的樹脂43中時所形成的固化接合部分。儘管在圖6中未顯示，當埋入灌注及固化的樹脂43中時，固化接合部分44也包含纖維疊層14、15、16、17。真空灌注製程可以是真空輔助樹脂轉移模造(VARTM)製程。對於產生真空、灌注及固化樹脂43的更多細節，參考EP 1 310 351 A1。
圖7至圖10係顯示該方法的步驟S1至S5的另外且更詳細的示意圖。圖7至圖10係顯示藉由包括用於壓力側梁接頭的纖維疊層12的接合部分8來接合葉片3的壓力側梁。然而，圖7至圖10的梁接頭可以是壓力側梁接頭12、吸力側梁接頭13、前緣梁接頭14、或後緣梁接頭15中的任何一者。
圖7係顯示將真空袋19及接合部分8預封裝在心軸9上的步驟S1(僅在圖2中顯示心軸9)。首先，在心軸9上配置真空袋19，接著將用於內殼接頭的纖維疊層17、用於壓力側梁接頭的纖維疊層12、及用於外殼接頭的纖維疊層17配置在真空袋19上。
圖8係顯示將預封裝的接合部分8部分地插入至第一葉片部分20中的步驟S2。第一葉片部分20包含用於壓力側梁28的層以及用於內殼及外殼的層45。接合部分8係插入至第一葉片部分20中，使得接合部分8的纖維疊層12、17係與第一葉片部分20的相對應層45、28匹配。
圖9係顯示將第二葉片部分24推到接合部分8上以使得第二葉片部分24抵接第一葉片部分20且形成共用凹部36的步驟S3。
圖10係顯示施加第二真空袋38且密封真空袋19、38的步驟S4。在下一步驟S5中，在由密封真空袋19、38界定的腔室內產生真空，以便灌注及固化樹脂43。
圖11至圖14係顯示該方法的步驟S1至S5的另外示意圖，以顯示在沒有梁的區域中殼的接合。圖11至圖14係分別顯示沿著圖5的C線所得的橫截面圖。
圖11係顯示將真空袋19及接合部分8預封裝在心軸9上的步驟S1(僅在圖2中顯示心軸9)。首先，在心軸9上配置真空袋19，且在真空袋19上配置用於內殼接頭的纖維疊層17。接著，在用於內殼接頭的纖維疊層17上配置諸如輕木的芯材料46。最後，用於外殼接頭的纖維疊層17係配置在芯材料46上。
圖12係顯示將來自圖11的預封裝接合部分8部分地插入至第一葉片部分20中的步驟S2。第一葉片部分20包含用於殼的相對應層47及相對應的芯材料48。接合部分8係插入至第一葉片部分20中，使得接合部分8的纖維疊層17及芯材料46係與第一葉片部分20的相對應層47及相對應的芯材料48匹配。
圖13係顯示將第二葉片部分24推到接合部分8上以使得第二葉片部分24抵接第一葉片部分20且形成共用凹部49的步驟S3。
圖14係顯示施加第二真空袋38及密封真空袋19、38的步驟S4。在下一步驟S5中，在由密封真空袋19、38界定的腔室內產生真空，以便灌注及固化樹脂43。
圖15及圖16係顯示藉由用於腹板接頭的纖維疊層16來接合葉片3的腹板。圖15至圖16係分別顯示沿著圖2的D線所得的橫截面圖。在圖15及圖16的例子中，用於腹板接頭的纖維疊層16包含乾纖維疊層部分49及預澆鑄的纖維疊層部分50。乾纖維疊層部分49係由不含樹脂的乾纖維組成。預澆鑄的纖維疊層部分50尤其係由埋入固化樹脂中的纖維組成。
在圖15的左部，係顯示對於腹板接頭16之情況在步驟S1中將接合部分8預封裝。首先，將真空袋19配置在心軸9上(僅在圖2中顯示)，尤其是在心軸9的第一及第二部分10、11上。接著，用於腹板接頭的纖維疊層16係配置在真空袋19之間。在步驟2中，將接合部分8插入至第一葉片部分20中(圖4)。藉此，用於腹板接頭的纖維疊層16的乾燥部分49係容納第一葉片部分20的相對應腹板元件51。
在步驟S3中，第二葉片部分24(在圖15及圖16中未顯示)係配置成與第一葉片部分20相鄰。藉此，用於接合部分8的腹板接頭的纖維疊層16係以類似方式與第二葉片部分24的相對應腹板元件(未顯示)接合，如同接合部分8的纖維疊層16與第一葉片部分20的腹板元件51所述的接合。
在步驟S4(圖16)中，真空袋19被密封(圖16中的密封點42)。在步驟S5中，將真空施加到由密封真空袋19所界定的腔室中。另外，將樹脂43插入至該腔室中且使其固化。
如圖17所示，在該方法的步驟S6中，諸如黏著帶的密封帶52被施加到第一葉片部分20及第二葉片部分24的外表面39、40。密封帶52可以在第一葉片部分20及第二葉片部分24之間的邊界線處覆蓋任何剩餘的間隙。
在步驟S7中，例如經由葉片3的根部部分，從葉片3移除心軸9及真空袋19、38。
利用所敘述的方法，將兩個葉片部分20、24接合的整個接合製程可以在單個製程中從葉片3的腔室內部執行。此外，除了最終施加密封帶52之外，不需要對葉片3的外表面39、40作精加工處理。
儘管已經根據較佳實施例來敘述本發明，但對於熟習此技藝之人士顯而易見的是，在所有的實施例中都可以作修改。
A:縱軸 B:線 C:線 D:線 1:風力渦輪機 2:轉子 3:葉片 4:輪轂 5:機艙 6:塔架 7:基座 8:接合部分 9:心軸 10:第一心軸部分 11:第二心軸部分 12:纖維疊層 13:纖維疊層 14:纖維疊層 15:纖維疊層 16:纖維疊層 17:纖維疊層 18:模具 19:真空袋 20:葉片部分 21:對準夾具 22:升降工具 23:部分 24:葉片部分 25:葉片尖端 26:對準夾具 27:軌道 28:壓力側梁 29:壓力側梁 30:吸力側梁 31:吸力側梁 32:向外漸縮部分 33:向外漸縮部分 34:向外漸縮部分 35:向外漸縮部分 36:共用凹部 37:共用凹部 38:真空袋 39:外表面 40:外表面 41:內表面 42:內表面 43:樹脂 44:固化接合部分 45:層 46:芯材料 47:層 48:芯材料 49:乾纖維疊層部分 50:預澆鑄的纖維疊層部分 51:腹板元件 52:密封帶 53:分離線 54:腔室
藉由以下結合附圖的敘述及附屬項，本發明的其他實施例、特徵及優點將變得顯而易見，其中： 圖1係顯示根據一個實施例的風力渦輪機； 圖2係顯示根據一個實施例在心軸上的接合部分的透視圖，該接合部分係構造成用於接合圖1的風力渦輪機的葉片的兩個葉片部分； 圖3係顯示圖2中沒有心軸的接合部分； 圖4係顯示在將它插入至第一葉片部分之期間圖2的接合部分的透視圖； 圖5係顯示在將它配置成與圖4的第一葉片部分相鄰之期間第二葉片部分的透視圖； 圖6係顯示彼此相鄰配置的圖5的第一葉片部分及第二葉片部分的橫截面圖，該橫截面係沿著圖5的B線所得； 圖7係顯示用於圖2的接合部分的梁接頭的纖維疊層沿著圖5的B線所得的橫截面； 圖8係顯示與圖7相類似的視圖，但接合部分係插入至第一葉片部分中； 圖9係顯示與圖8相類似的視圖，但第二葉片部分係配置成與第一葉片部分相鄰； 圖10係顯示與圖9相類似的視圖，但具有附接且密封的真空袋； 圖11係顯示用於圖2的接合部分的殼接頭的纖維疊層沿著圖5的C線所得的橫截面； 圖12是表示與圖11相類似的視圖，但接合部分係插入至第一葉片部分中； 圖13係顯示與圖12相類似的視圖，但第二葉片部分係配置成與第一葉片部分相鄰； 圖14係顯示與圖13相類似的視圖，但具有附接且密封的真空袋； 圖15係顯示用於圖2的接合部分的腹板接頭的纖維疊層及第一葉片部分沿著圖2的D線所得的橫截面； 圖16係顯示與圖15相類似的視圖，但接合部分係插入至第一葉片部分中； 圖17係顯示藉由接合部分而彼此接合的第一葉片部分及第二葉片部分的外觀圖；及 圖18係顯示敘述用於製造圖1的風力渦輪機的風力渦輪機葉片之方法的流程圖， 在附圖中，除非另外指出，否則相同的元件符號係表示相同或功能上均等的元件。
3:葉片
8:接合部分
12:纖維疊層
20:葉片部分
21:對準夾具
22:升降工具
23:部分
24:葉片部分
25:葉片尖端
26:對準夾具
27:軌道

Claims (15)

  1. 一種用於製造一風力渦輪機葉片(1)的方法，包含以下步驟： 在相鄰葉片部分(20、24)內配置(S2、S3)包含一纖維疊層(12、13、14、15、16、17)的一接合部分(8)； 用一真空袋(19、38)至少部分地覆蓋(S4)該接合部分(8)及該等相鄰葉片部分(20、24)；及 對該真空袋(19、38)所覆蓋的一空間(54)施加真空，用一樹脂(43)至少灌注該纖維疊層(12、13、14、15、16、17)，及固化(S5)該樹脂(43)，以在內部獲得接合該等葉片部分(20、24)的一固化接合部分(44)。
  2. 如請求項1之方法，其中該等相鄰葉片部分(20、24)中的每一者包含一向外漸縮部分(32、33、34、35)，使得該等向外漸縮部分(32、33、34、35)形成一共用凹部(36、37)，且藉由將該接合部分(8)配置在該共用凹部(36、37)中，將該接合部分(8)配置(S2、S3)在該等相鄰葉片部分(20、24)內。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該接合部分(8)係設置在一心軸(9)上，且藉由將該心軸(9)及該接合部分(8)配置在該等相鄰葉片部分(20、24)內，將該接合部分(8)配置(S2，S3)在該等相鄰葉片部分(20、24)內。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該纖維疊層(12、13、14、15)包含一旦固化就形成一個以上的梁接頭(44)的一纖維疊層(12、13、14、15)，該一個以上的梁接頭(44)將該等相鄰葉片部分中的第一葉片部分(20)的一個以上的梁(28、30)與該等相鄰葉片中的第二葉片部分(24)的一個以上的相對應的梁(29、31)接合。
  5. 如請求項4之方法，其中該一個以上的梁(28、29、30、31)包含一壓力側梁(28、29)、一吸力側梁(29、31)、一前緣梁或強化件、及/或一後緣梁或強化件。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其中該纖維疊層(17)包含一旦固化就形成一殼接頭(44)的一纖維疊層(17)，該殼接頭(44)將該等相鄰葉片部分中的第一葉片部分(20)的一殼(47)與該等相鄰葉片部分中的第二葉片部分(24)的一殼接合。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中該纖維疊層(16)包含一旦固化就形成一腹板接頭(44)的一纖維疊層(16)，該腹板接頭(44)將該等相鄰葉片部分中的第一葉片部分(20)的一腹板(51)與該等相鄰葉片部分中的第二葉片部分(24)的一腹板接合。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中藉由下述將該接合部分(8)配置(S2，S3)在該等相鄰葉片部分(20、24)內，該等相鄰葉片部分(20、24)係包含該等葉片部分中的第一葉片部分(20)及該等葉片部分(20)中的第二葉片部分(24)： 將該接合部分(8)部分地插入(S2)至該等葉片部分中的第一葉片部分(20)，使得該接合部分(8)的一部分(23)從該等葉片部分中的第一葉片部分(20)突伸；及 將該等葉片部分中的第二葉片部分(24)配置成(S3)與該等葉片部分中的第一葉片部分(20)相鄰，使得該等葉片部分中的第二葉片部分(24)收容該接合部分(8)中從該等葉片部分中的第一葉片部分(20)突伸的該部分(23)。
  9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中該接合部分(8)藉由一升降工具(22)配置(S2)在該等相鄰葉片部分(20、24)內。
  10. 如請求項1至9中任一項之方法，其中該纖維疊層(12、13、14、15、16、17)包括玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚醯胺纖維、及/或天然纖維。
  11. 如請求項1至10中任一項之方法，其中該纖維疊層(12、13、14、15、16、17)包含處於乾燥狀態的纖維。
  12. 如請求項1至11中任一項之方法，其中該纖維疊層(12、13、14、15、16、17)包括一芯材料(46)，諸如木材、輕木、PET發泡體、及/或PVC發泡體。
  13. 如請求項1至12中任一項之方法，其中該樹脂(43)包括熱固性樹脂、熱塑性樹脂、環氧樹脂、聚氨酯、乙烯基酯、及/或聚酯。
  14. 如請求項1至13中任一項之方法，包含：在灌注及固化(S5)該樹脂(43)之後，從外部(39、40)施加(S6)一密封帶(52)的步驟，該密封帶(52)係覆蓋該等相鄰葉片部分(20、24)之間的一分離線(53)。
  15. 一種風力渦輪機葉片(1)，包含：相鄰葉片部分(20、24)、及配置在該等相鄰葉片部分(20、24)內的一接合部分(44)，其中該接合部分包含埋入固化樹脂(43)中一纖維疊層(12、13、14、15、16、17)，且在內部接合該等相鄰葉片部分(20、24)。
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