[发明专利]风轮机叶片的制造

说明书

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。

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。这些层堆形成风轮机叶片的翼梁帽。

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。

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。

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6压在玻璃纤维带5与泡沫层4的上表面上。

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。

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2上方的位置中，并将两个半模具连接在一起。

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。

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。

已经证实，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。

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。

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与所述第二结构部件的表面之间的过渡平滑。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。