[发明专利]制造具有流动加强垫的风力涡轮机叶片部分的方法、流动加强垫以及通过所述方法获得的翼梁帽

说明书

描述了一种制造诸如翼梁帽(41、45)的风力涡轮机叶片部分的方法，该方法借助于树脂转移模制，优选地借助于真空辅助树脂转移模制，其中在模具腔体中用液体树脂浸渍纤维增强材料，其中该模具腔体包括刚性模具部分，该刚性模具部分具有限定风力涡轮机叶片部分的表面的模具表面。该方法包括以下步骤：a)将多个纤维增强层堆叠在刚性模具部分上，从而形成纤维增强堆叠结构，b)在纤维增强堆叠结构中提供至少一个流动加强垫(70)，c)将第二模具部分，例如真空袋，抵靠刚性模具部分密封，以形成模具腔体，d)可选地排空模具腔体，e)将树脂供应到模具腔体，以及f)将树脂固化或硬化以便形成风力涡轮机叶片部分，其中至少一个流动加强垫具有纵向方向和横向方向，该纵向方向具有在第一纵向端部与第二纵向端部之间的纵向延伸范围，该横向方向具有在第一侧部与第二侧部之间的横向延伸范围。流动加强垫包括沿经向方向平行布置的纤维纺纱(72)，以及以相互的丝线间距离布置并且沿纬向方向定向的多个单独的单丝线(73)。

技术领域

本发明涉及制造风力涡轮机叶片部分的方法、根据该方法制造的翼梁帽以及用于在制造风力涡轮机叶片部分的方法中使用的流动加强垫。

背景技术

风力涡轮机叶片通常根据两种构造设计之一制造，即其中薄的空气动力学壳体胶合到翼梁桁杆上的设计，或其中翼梁帽(也称为主层压体)集成到空气动力学壳体中的设计。

在第一种设计中，翼梁桁杆构成叶片的负荷支承结构。翼梁桁杆以及空气动力学壳体或壳体部分被分开地制造。空气动力学壳体通常作为两个壳体部分制造，典型地作为压力侧壳体部分和吸力侧壳体部分制造。两个壳体部分胶合或以其他方式连接到翼梁桁杆并且进一步沿着壳体部分的前边缘和后边缘胶合到彼此。这种设计具有的优点是，关键的负荷承载结构可以分开地制造并且因此更易于控制。此外，这种设计允许用于生产桁杆的各种不同的制造方法，诸如模制和绕线。

在第二种设计中，翼梁帽或主层压体集成到壳体中，并且与空气动力学壳体模制在一起。至少关于纤维层的数量，主层压体相比于叶片的其余部分典型地包括大量的纤维层，并且可以形成风力涡轮机壳体的局部增厚。因此，主层压体可以形成叶片中的纤维插入物。在这种设计中，主层压体构成负荷承载结构。叶片壳体典型地设计有集成在压力侧壳体部分中的第一主层压体以及集成在吸力侧壳体部分中的第二主层压体。第一主层压体和第二主层压体典型地经由一个或多个抗剪腹板(其例如可以是C形或I形的)连接。对于非常长的叶片，进一步沿着纵向延伸范围的至少部分的叶片壳体包括压力侧壳体中的附加第一主层压体以及吸力侧壳体中的附加第二主层压体。这些附加主层压体也可以经由一个或多个抗剪腹板连接。这种设计具有的优点是，更易于经由叶片壳体部分的模制控制叶片的空气动力学形状。

真空灌注或VARTM(真空辅助树脂转移模制)是一种方法，其典型地被采用以制造复合物结构，诸如包括纤维增强基质材料的风力涡轮机叶片。

在填充模具的过程期间，真空(所述真空就此而言被理解为欠压或负压)在模具腔体中经由真空出口产生，由此液体聚合物经由入口通道被抽吸到模具腔体中，以便填充所述模具腔体。聚合物由于负压从入口通道在模具腔体中沿所有方向分散以及此外还朝向真空通道分散。因此，重要的是最优地定位入口通道和真空通道，以便获得模具腔体的完全填充。然而，确保聚合物在整个模具腔体中的完全的散布通常是困难的，并且因此这通常导致所谓的干斑，即具有未用树脂充分浸渍的纤维材料的区域。因此，干斑是其中纤维材料未被浸渍并且其中可能存在气穴(其难以或不可能通过控制真空压力和入口侧部处的可能的超压去除)的区域。在采用刚性模具部分以及以真空袋的形式的弹性模具部分的真空灌注技术中，在填充模具的过程之后通过例如借助于注射器针在相应位置中刺穿该袋以及通过将空气抽吸出来能够修复干斑。液体聚合物能够可选地注射在相应位置中，并且这也能够例如借助于注射器针完成。这是耗时且吃力的过程。在大型模具部分的情况下，工作人员必须站在真空袋上。这是不期望的，尤其是当聚合物还未硬化时，因为其可能导致插入的纤维材料中的变形，并且因此导致结构的局部弱化，这可能引起例如屈曲效应。