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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380038583.0(22)申请日 2013.05.28PA201270291 2012.05.31 DK61/653,451 2012.05.31 USB29C 70/68(2006.01)B29D 99/00(2006.01)F03D 1/06(2006.01)B29L 31/08(2006.01)(71)申请人 维斯塔斯风力系统有限公司地址 丹麦奥尔胡斯(72)发明人 S兰德尔(74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限公司 11127代理人 王小东(54) 发明名称风轮机叶片的制造(57) 摘要风轮机叶片用的结构壳体由一。
2、个或多个细长加强构件形成，每个所述细长加强构件呈定位在两个结构泡沫层 (4) 之间的拉挤成型的纤维复合带形成的层堆 (3) 的形式。所述泡沫层 (4) 的厚度大于所述层堆 (3) 的厚度。所述泡沫层 (4) 的边缘形成有空洞 (11)。在所述层堆 (3) 与所述泡沫层 (4) 定位在模具中的情况下，将预固化的玻璃纤维带 (5) 放置在所述泡沫层 (4) 的边缘与所述层堆(3)上。向所述层堆(3)与所述泡沫层(4)作用真空，从而使所述玻璃纤维带 (5) 压在所述层堆(3)与所述泡沫层(4)上并且顺应下垫面。因此，所述空洞(11)的尺寸减小，并且所述层堆(2)与所述泡沫层 (4) 的表面之间的阶梯。
3、形过渡转变成平滑过渡，从而减小所述层堆 (3) 与所述泡沫层 (4) 的抵接区域中所述玻璃纤维带 (5) 内的应力。在其它实施方式中，通过用低硬度泡沫带替换每个泡沫层 (4) 的上边缘区域而使所述阶梯形过渡平滑。(30)优先权数据(85)PCT国际申请进入国家阶段日2015.01.20(86)PCT国际申请的申请数据PCT/DK2013/050161 2013.05.28(87)PCT国际申请的公布数据WO2013/178228 EN 2013.12.05(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书4页 附图4页(10)申请公布号 CN 。
4、104470708 A(43)申请公布日 2015.03.25CN 104470708 A1/1 页21.一种使风轮机叶片的邻接的第一结构部件与第二结构部件的不连续表面之间的过渡平滑的方法，该方法包括 ：在所述第一部件与所述第二部件的边界处创建可压缩结构 ；将一材料层施加在所述可压缩结构的表面上，并施加在所述第一部件与所述第二部件的邻接表面的至少一部分上 ；以及抵靠所述可压缩结构向所述材料层施加压力，从而使所述第一结构部件的表面与所述第二结构部件的表面之间的过渡平滑。2.根据权利要求 1 所述的方法，其中，所述可压缩结构是能充分压缩的，并且施加的所述压力足以使所述第一部件的表面与所述第二部件的。
5、表面基本连续。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述材料层包括预固化的纤维树脂复合物。4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，创建可压缩结构的步骤包括使所述第一部件的边缘形成有可收缩的空洞。5.根据权利要求 4 所述的方法，其中，所述可收缩的空洞大致位于所述第一部件的厚度方向上的中途。6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述可收缩的空洞限定具有如下的剖面面积的容积，该剖面面积朝所述第一部件与所述第二部件的抵接部增大。7.根据权利要求 6 所述的方法，其中，所述可收缩的空洞呈楔形形状。8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，创建可压缩结构的步骤包括在所述第一。
6、部件与所述第二部件之间提供可压缩材料。9.根据权利要求 8 所述的方法，其中，在沿所述第一部件的侧边缘形成的凹口内设置所述可压缩材料。10.根据权利要求 8 所述的方法，其中，所述可压缩材料的未压缩厚度与所述第一部件的厚度相等。11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，借助真空装置施加所述压力。12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述结构部件之一包括细长加强结构。13.根据权利要求 12 所述的方法，其中，所述细长加强结构包括多个层形成的层堆，每个层均包括至少一条拉挤成型的纤维复合带。14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述结构部件之一包括结构泡沫层。15.根据权利要求。
7、 14 所述的方法，其中，所述第一部件包括所述结构泡沫层。16.一种结合前述任一项权利要求所述的方法制造风轮机叶片的方法。权 利 要 求 书CN 104470708 A1/4 页3风轮机叶片的制造0001 本发明涉及制造风轮机叶片的方法，尤其涉及这样的叶片的外壳体的制造，这些叶片由在壳体结构内相互抵接的不同部件形成。0002 图 1a 与图 1b 示出了制造风轮机叶片用的壳体的公知方法。参照图 1a，第一层干燥的玻璃纤维织物 1 铺设在下半模具 2 的表面上，这会形成风轮机叶片的半壳体的外蒙皮1。如附图中的箭头所示，两个拉挤成型的纤维复合带层堆 3 被引入到形成在结构泡沫层 4之间的通道中。这。
8、些层堆形成风轮机叶片的翼梁帽。0003 参照图1b，然后沿层堆3的表面放置预固化的玻璃纤维环氧树脂复合带5，使得预固化的玻璃纤维环氧树脂复合带不仅覆盖层堆 3 而且覆盖泡沫层 4 的边沿。以此方式，玻璃纤维带 5 保护层堆 3 与泡沫层 4 的界面区。然后将第二层干燥的玻璃纤维织物 6 放置在带 5 的表面上，此第二玻璃纤维层 6 会形成风轮机叶片的下半壳体的内蒙皮 6。0004 为了简练起见，下文将预固化的玻璃纤维环氧树脂复合材料简称作玻璃纤维。0005 然后将呈真空袋形式的空气密封层 7 附接至半模具 2，从而形成封装所有部件的抽空室，然后利用真空泵 8 抽空所述室。这使得第二玻璃纤维层 。
9、6 压在玻璃纤维带 5 与泡沫层 4 的上表面上。0006 在泵 8 仍通电的情况下，液体树脂的供应 9 连接至所述室以便浸渍部件以及部件之间的间隙空间。然后加热半模具 2 以便固化复合材料。也可在层堆 3 放置在模具中时将树脂膜放置在拉挤成型的纤维复合带之间以有助于带之间的粘着。0007 然后移除密封层7，相应的细长腹板(未示出)在各个层堆3上方的位置处定位于内蒙皮 6 的表面上。相应的过程应用至与半模具 2 基本相同的另一半模具内的上半壳体的部件。尽管在固化过程中降压的程度可能下降，但是泵 8 在随后的模制操作 ( 加热模具半体以便使树脂固化 ) 期间继续操作。然后将上半模具枢转至半模具 。
10、2 上方的位置中，并将两个半模具连接在一起。0008 在制造过程中，抵接的层堆3与泡沫层4的厚度公差使得不是总能使厚度匹配。这会导致沿壳体的内周表面呈阶梯式的间断。在覆盖有第二玻璃纤维层 6 的情况下，这些间断可在风轮机叶片经受疲劳负载时导致玻璃纤维带5与第二玻璃纤维层6两者的不期望破裂。0009 图 2(a) 与图 2(b) 中示出了该问题，其中，为了简练起见，省略了第二玻璃纤维层6、外蒙皮 1 以及半模具 2，并且部件不是按比例绘制的。图 2(a) 示出了泡沫层 4 的厚度小于层堆 3 的厚度的情况，相反图 2(b) 示出了泡沫层 4 的厚度大于层堆 3 的厚度的情况。0010 已经证实，。
11、层堆 3 与泡沫层 4 的厚度差异使得沿线 10 在玻璃纤维带 5 内产生不期望的应力，该应力会导致玻璃纤维带 5 断裂，并且导致风轮机叶片不稳定。第二玻璃纤维层6 中也可产生相似的应力与断裂。0011 因此期望提供一种制作克服或至少缓解此问题这样的风轮机叶片的方法。0012 因此，根据本发明，提供一种使风轮机叶片的邻接的第一结构部件与第二结构部件的不连续表面之间的过渡平滑的方法，该方法包括 ：在所述第一部件与所述第二部件的边界处创建可压缩结构 ；将一材料层施加在所述可压缩结构的表面上并施加在所述第一部说 明 书CN 104470708 A2/4 页4件与所述第二部件的邻接表面的至少一部分上 。
12、；以及抵靠所述可压缩结构向所述材料层施加压力，从而使所述第一结构部件与所述第二结构部件的表面之间的过渡平滑。0013 表述“邻接”意图表达两个部件的相对位置，并不旨在暗示两个部件必需相互物理接触。然而，在一些实施方式中，所述两个部件实际上是物理接触的。0014 以此方法能够获得更平滑的表面，其中，在一定程度上减小或完全除去了最初的阶梯形间断。0015 所述结构优选是能充分压缩的，并且施加的所述压力足以使所述第一部件的表面与所述第二部件的表面基本连续。0016 这里表述“基本连续”意图表示所述第一部件的表面与所述第二部件的表面之间不存在阶梯形间断，但是在抵接区域处可能仍存在表面梯度的间断。001。
13、7 所述材料层优选包括预固化的纤维树脂复合物。优选的是，所述材料层是预固化的玻璃纤维环氧树脂复合物。0018 在一个实施方式中，创建可压缩结构的步骤包括使所述第一部件的边缘形成有可收缩的空洞。0019 可通过切割所述第一部件而形成所述可收缩的空洞，或者另选地通过将所述第一部件模制成包括所述空洞的形状。0020 在此情况下，所述材料层覆盖所述第一部件与所述第二部件的抵接区域，并且起到提供附加抗弯刚度的作用，从而确保所述可收缩的空洞不完全封闭，因而在风轮机叶片内产生平滑的连续表面。0021 所述可收缩的空洞优选大致位于所述第一部件的厚度方向上的中途，因为这在在所述空洞两侧上的所述第一部件的余留部分。
14、产生的厚度使得所述第一部件在所述风轮机叶片的使用过程中能保持足够的强度。0022 所述可收缩的空洞优选限定具有这样的剖面面积的容积，该剖面面积朝所述第一部件与所述第二部件之间的抵接部增大。以此方式，使所述第一部件的表面与所述第二部件的表面之间的过渡变平滑。0023 所述可收缩的空洞优选呈细长槽的形状或楔形形状，例如具有大致三角形剖面，其中该三角形具有两个相对较长的长边，这两个长边从所述第一部件内的顶点延伸至底边，所述底边位于所述第一部件的与所述第二部件抵接的边缘处。0024 在一个另选的实施方式中，创建可压缩结构的步骤包括在所述第一部件与所述第二部件之间设置可压缩材料。0025 在此情况下，所。
15、述可压缩材料可设置在沿所述第一部件的侧边缘形成的凹口内。0026 另选的是，所述可压缩材料可具有与所述第一部件的厚度相等的未压缩厚度。在此情况下，所述第一结构部件与所述第二结构部件相互不抵接，而是被填充有所述可压缩材料的通道分离。0027 所述可压缩材料可包括低硬度泡沫。0028 可通过向所述材料层的下侧施加真空而将所述压力施加至所述第一部件的表面，使得大气压力作用在所述第一部件的所述表面上。0029 所述结构部件之一可包括细长加强结构。所述细长加强结构优选是结合在风轮机叶片的壳体中的翼梁帽，并且该细长加强结构提供给所述风轮机叶片足够的强度而不需要说 明 书CN 104470708 A3/4 。
16、页5单独的内部翼梁。0030 这样的细长加强结构可呈多个层形成层堆的形式，每个层均包括一条或多条拉挤成型的纤维复合带，该纤维复合带有利地包含碳纤维。0031 所形成的风轮机叶片可由两个对置的半壳体形成，每个半壳体包括内蒙皮与外蒙皮，所述细长加强结构位于优选由玻璃纤维织物制成的内蒙皮与外蒙皮之间。0032 借助此布置，可单独形成每个半壳体并通过加热而固化，然后借助粘合剂将这两个固化的半壳体连接在一起。0033 因此，所述加强结构用作所述风轮机叶片中的翼梁帽，并且所述叶片可包括位于对置的半壳体内的所述加强结构之间的至少一个细长腹板，以便在使用中传递作用在所述风轮机叶片上的剪力。0034 所述结构部。
17、件之一包括结构泡沫层。在优选的实施方式中，所述结构泡沫是在所述风轮机叶片的大部分内表面上延伸的夹层板区的一部分，该结构泡沫仅被所述加强结构中断。所述结构泡沫可以是 PET 泡沫。0035 优选的是，所述第一部件包括所述结构泡沫层，因为相对容易机加工结构泡沫从而形成所述空洞。0036 本发明延伸至结合上述方法之一制造风轮机叶片的方法。0037 现在将参照附图描述本发明的优选实施方式，在附图中 ：0038 图 1a 与图 1b 示出了根据本发明的优选实施方式制造风轮机叶片的公知方法 ；0039 图 2(a) 与图 2(b) 是利用图 1a 与图 1b 中所示的方法制造的风轮机叶片壳体的一部分的示意。
18、性剖面图，该剖面图示出了传统布置具有的破裂问题 ；0040 图 3(a) 与图 3(b) 是图 2(a) 与图 2(b) 中所示的风轮机叶片的一部分的示意性剖面图，该剖面图示出了根据本发明的第一优选实施方式的方法 ；0041 图 4(a) 与图 4(b) 是图 2(a) 与图 2(b) 中所示的风轮机叶片的一部分的示意性剖面图，该剖面图示出了根据本发明的第二优选实施方式的方法 ；0042 图 5(a) 与图 5(b) 是图 2(a) 与图 2(b) 中所示的风轮机叶片一部分的示意性剖面图，该剖面图示出了根据本发明的第三优选实施方式的方法 ；0043 图 6 是示出本发明的优选实施方式的方法的步。
19、骤流程图。0044 在适当情况下，所有附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的元件。0045 图3(a)与图3(b)中示出了根据本发明的第一优选实施方式的方法。与图2(a)与图 2(b) 中一样，为了简练起见，附图中未示出外蒙皮 1、第二玻璃纤维层 6 以及半模具 2 并且部件不是按比例绘制的。如从这些附图中可看到的，泡沫层 4 形成有充分大于层堆 3 的厚度的厚度，使得在考虑到层堆 3 的制造公差的情况下泡沫层 4 的厚度总会大于层堆 3 的厚度。0046 从泡沫层 4 的边缘切出楔形空洞 11，或者另选的是，泡沫层 4 被模制而空洞 11 已经形成在其中。与上述的传统布置相同，层堆 3 与。
20、泡沫层 4 定位成其侧边缘抵接在位于半模具 2 的上表面上的第一玻璃纤维层 1 上，然后沿层堆 3 的表面与泡沫层 4 的边缘放置玻璃纤维带 5 以便覆盖层堆 3 与泡沫层 4 的抵接区。0047 如以上参照图 1a 与图 1b 所述，然后将第二层玻璃纤维 6 铺设在玻璃纤维带 5 的表面以及泡沫 4 的裸露表面上，并将气密密封袋 7 放置在第二玻璃纤维层 6 的表面上。将说 明 书CN 104470708 A4/4 页6所产生的室抽空，从而大气压力使玻璃纤维带 5 与第二玻璃纤维层 6 两者压靠层堆 3 与泡沫层 4 的表面直至层堆 3 与泡沫层 4 的表面顺应下垫面 (underlying。
21、 surface) 的形状。如可从图 3(a) 与图 3(b) 的对照看到的，楔形空洞 11 的尺寸减小了，图 3(a) 的层堆 3 的表面与泡沫层 4 的表面之间的阶梯形过渡转变成平滑过渡，从而大幅减小了玻璃纤维复合带5 在层堆 3 与泡沫层 4 的抵接区中产生的曲率。然后通过使树脂浸渍到半模具 2 中使复合材料固化，随后的程序与上述相同。0048 图 4(a) 与图 4(b) 中示出了本发明的第二实施方式。与前述一样，为了简练起见，附图中未示出外蒙皮1、第二玻璃纤维层6以及半模具2并且部件不是按比例绘制的。与第一实施方式一样，泡沫层 4 形成有充分大于层堆 3 的厚度的厚度，使得在考虑到层。
22、堆 3 的制造公差的情况下泡沫层 4 的厚度总会大于层堆 3 的厚度。0049 从泡沫层 4 的各个边缘切割出泡沫层 4 的具有矩形剖面的区域，从而形成搁置部12。另选的是，泡沫层 4 被模制而具有已经形成的搁置部 12。层堆 3 与泡沫层 4 定位成其侧边缘抵接在位于半模具 2 的上表面上的第一玻璃纤维层 1 上，然后沿每个搁置部 12 放置相对低硬度 ( 与泡沫层 4 相比 ) 的泡沫带 13。然后沿层堆 3 的表面及其邻接的低硬度泡沫带 13 以及泡沫层 4 的边缘放置玻璃纤维带 5。0050 随后的程序与第一实施方式的程序相同。如从图4(a)和图4(b)的对照可看到的，低硬度泡沫带 1。
23、3 被压缩，使得其呈现大致梯形的剖面，并且使先前的图 4(a) 的层堆 3 的表面与泡沫带13的表面之间的阶梯形过渡变平滑，从而大幅减小了玻璃纤维复合带5在层堆3 与泡沫层 4 的抵接区中产生的曲率。0051 图 5(a) 与图 5(b) 中示出了本发明的第三实施方式。在此实施方式中，层堆 3 与泡沫层 4 不再直接相互抵接，而是被相应的通道分离，细长的低硬度泡沫带 14 插入各个通道中。通过对比图 5(a) 和图 5(b)，可看到 ：图 5(a) 的层堆 3 的表面和低硬度泡沫带 14 的表面之间的阶梯形过渡被平滑化了。0052 在上述各个实施方式中，玻璃纤维带 5 意图覆盖带 3 邻接泡沫。
24、层 4 的区域。尽管每个玻璃纤维带 5 可横跨各个层堆 3 的整个宽度在泡沫层 4 的边缘区域上延伸，但是带 5可另选地仅在每个层堆 3 的边缘区域上延伸。0053 可使用的合适的泡沫是 PET 泡沫或 PVC 泡沫。在其它实施方式中，可使用轻木替代泡沫以创建夹层结构。0054 图 6 的流程图中概括了优选实施方式的方法，在该方法中在层堆与泡沫层的边界处形成可压缩的结构。然后，在步骤 16 中，将玻璃纤维带施加至每个层堆的表面以及邻接的泡沫层的边沿区域。最后，在步骤 17 中将层堆与泡沫层抽空以便使玻璃纤维带在大气压力下顺应层堆与泡沫层的下垫面。说 明 书CN 104470708 A1/4 页7图 1a图 1b图 2(a)说 明 书 附 图CN 104470708 A2/4 页8图 2(b)图 3(a)图 3(b)图 4(a)说 明 书 附 图CN 104470708 A3/4 页9图 4(b)图 5(a)图 5(b)说 明 书 附 图CN 104470708 A4/4 页10图6说 明 书 附 图CN 104470708 A。