[发明专利]风力涡轮机叶片翼梁结构及其制造方法

说明书

提供了一种在翼展方向上纵向延伸且在翼弦方向上横向延伸的风力涡轮机叶片模具，并且翼梁帽(134、136)放置在所述模具中。翼梁帽包括在翼展方向上纵向延伸且在翼弦方向上并排布置的多个条带(138)，所述条带包括布置在相对于中间条带倾斜的外围条带(160、162)之间的一个或多个中间条带(158)。提供了一种抗剪腹板(126)，所述抗剪腹板包括在翼展方向上纵向延伸的凸缘(130a)，该凸缘包括限定主结合表面(164)的基部(144)。主结合表面的翼弦宽度基本上对应于翼梁帽的中间条带的翼弦宽度。凸缘的主结合表面结合到翼梁帽的一个或多个中间条带。

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机叶片，并且更具体地涉及具有改进的翼梁结构的风力涡轮机叶片以及制造该改进的翼梁结构的方法。

背景技术

现代风力涡轮机叶片包括限定叶片的空气动力学轮廓的壳体和用作叶片的主要承载结构的一个或多个纵向延伸的翼梁。翼梁通常包括连接在相对的翼梁帽之间的抗剪腹板。翼梁帽分别设置在叶片的迎风侧和背风侧上，并且通常结合到叶片壳体或与叶片壳体成一体。抗剪腹板通常是纵向延伸的结构，包括布置在迎风凸缘和背风凸缘之间的腹板面板。这些凸缘在叶片的制造期间分别结合到相对的翼梁帽。

已知抗剪腹板凸缘的示例在申请人的PCT申请WO2016/177375A1中有所描述。凸缘的横截面为T形，并包括横向于基部延伸的竖柱。竖柱与抗剪腹板面板成一体，而基部限定用于结合到翼梁帽的结合表面。

已知的是，由若干增强材料(例如碳纤维增强塑料(CFRP))的条带形成翼梁帽。条带通常通过拉挤成型而形成。典型的翼梁帽包括彼此上下堆叠的多个条带。在一些叶片中，条带可并排布置，例如堆叠，以形成翼梁帽。特别地，已知使用拉挤条带的两个并排的叠层来形成翼梁帽。这允许使用较窄的条带形成相对宽的翼梁帽，这与较宽的条带相比制造起来更便宜，并且允许翼梁帽更好地符合叶片壳体的翼弦曲率。

然而，由于条带通常为平坦的平面结构，因此它们并不精确地符合叶片模具的翼弦曲率，而替代地在叶片的制造期间当被布置在叶片模具中时形成V形。因此，在条带和叶片壳体的外蒙皮之间限定了间隙，该间隙在条带的中心处最大。这种效应被称为“铺板”。在叶片的制造期间，间隙填充有树脂，但导致翼梁帽与蒙皮之间的富含树脂的区域。在基部的中心与翼梁帽之间出现相对大的间隙的情况下，在抗剪腹板凸缘的基部与翼梁帽之间出现进一步的铺板。这导致抗剪腹板与翼梁帽之间的粘合剂结合线厚度在凸缘的宽度上不均匀，从而需要过量的粘合剂来填充基部与翼梁帽之间的大间隙。

本发明的目的在于提供一种改进的翼梁结构和制造该翼梁结构的相关方法，其中降低了铺板并且可以实现更均匀的结合线。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种制造风力涡轮机叶片翼梁结构的方法，该翼梁结构具有结合在相对的翼梁帽之间的抗剪腹板。该方法包括提供在翼展方向上纵向延伸且在翼弦方向上横向延伸的风力涡轮机叶片模具，将翼梁帽放置在模具中，该翼梁帽包括在翼展方向上纵向延伸的多个条带，条带在翼弦方向上并排布置且包括布置在相应外围条带之间的一个或多个中间条带，并且外围条带相对于一个或多个中间条带倾斜。该方法还包括提供抗剪腹板，该抗剪腹板包括在翼展方向上纵向延伸的凸缘，该凸缘包括限定主结合表面的基部，将主结合表面的翼弦宽度选择成基本上对应于翼梁帽的一个或多个中间条带的翼弦宽度或组合翼弦宽度，以及将凸缘的主结合表面结合到翼梁帽的一个或多个中间条带。

主结合表面的翼弦宽度基本上对应于翼梁帽的一个或多个中间条带的翼弦宽度或组合翼弦宽度。“基本上对应”意味着主结合表面的翼弦宽度不必精确地与翼梁帽的一个或多个中间条带的翼弦宽度或组合翼弦宽度匹配。特别地，可以有+/-20％的公差，或更优选+/-10％，或甚至+/-5％的公差。主结合表面的翼弦宽度可与翼梁帽的一个或多个中间条带的翼弦宽度或组合翼弦宽度精确匹配。

主结合表面可基本上平行于翼梁帽的一个或多个中间条带。