风轮机叶片及制造风轮机叶片的方法技术

公开了一种风轮机叶片及制造风轮机叶片的方法。风轮机叶片包括仿形轮廓，其具有前缘和后缘以及在前缘与后缘之间延伸的翼弦，具有压力侧和吸力侧叶片壳，整体结合到叶片壳的压力侧中的第一主翼梁帽，整体结合到叶片壳的吸力侧中的第二主翼梁帽，以及连接在第一主翼梁帽与第二主翼梁帽之间的一个或更多抗剪腹板，其中叶片壳至少包括布置在前缘或后缘处的第一承载结构，其中第一承载结构具有第一延伸部分，其包括翼弦的第一侧上的第一主延伸部分，其中第一主延伸部分是第一延伸部分的至少60%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风轮机叶片及制造风轮机叶片的方法
本公开内容关于风轮机叶片领域。具体而言，本公开内容涉及一种具有期望的动力学性能的风轮机叶片及制造风轮机叶片的方法。
技术介绍
纤维增强聚合物的风轮机叶片，且具体是风轮机叶片的空气动力壳通常在模具中制造，其中通过将玻璃纤维垫和/或其它纤维增强材料如碳纤维布置在两个模具部分中的每个中来单独地制造叶片的压力侧和吸力侧。然后，两个半部通常借助于内部凸缘部分胶合在一起。胶水在上叶片半部落在下叶片半部上之前施加至下叶片半部的内面上。此外，一个或两个增强型面(梁)通常在胶合至上叶片半部之前附接至下叶片半部内侧。空气动力壳部分通常通过使用真空辅助的树脂传递模制(VARTM)来制作，其中多个纤维垫布置在刚性模具部分顶上，且也可能在芯材上，以提供具有夹层结构的部分。当纤维垫堆起且重叠以便形成风轮机叶片壳部分的最终形状时，柔性真空袋布置在纤维垫的顶上，且相对于刚性模具部分密封，从而形成包含纤维垫的模腔。树脂入口和真空出口连接至模腔。首先，模腔经由真空出口抽空，以便在模腔中形成低压(underpressure)，此后经由树脂入口供应液体树脂的供料。树脂由于压差而被迫进入模腔中，且浸渍纤维垫的纤维材料。当纤维材料完全浸渍时，树脂固化，以便形成最终复合结构，即，叶片壳部分。风轮机叶片多年来变得日益更长，且现在市场上销售的叶片具有大于70米的长度。这也意味着对风轮机叶片的机械强度的要求显著提高。由于大尺寸，制造具有期望机械强度的风轮机叶片且具体是提供具有令人满意的动力学性能的风轮机叶片变得日益复杂。US2015/0151390公开了风轮机转子叶片构件和用于储存、使逐渐变尖、切割和分配材料的预成型层的设备，包括用于储存材料的预成型层的卷曲长度的装置和用于接收材料的预成型层的卷曲长度的机构。因此，存在对具有改善的动力学性能的风轮机叶片的需求。
技术实现思路
因此，提供了一种风轮机叶片，包括仿形轮廓，仿形轮廓具有前缘和后缘以及在前缘与后缘之间延伸的翼弦，具有压力侧和吸力侧的叶片壳，整体结合在叶片壳的压力侧中的第一主翼梁帽(sparcap)，整体结合在叶片壳的吸力侧中的第二主翼梁帽，以及连接在压力侧与吸力侧之间，例如，第一主翼梁帽与第二主翼梁帽之间的一个或更多抗剪腹板。叶片壳至少包括布置在风轮机叶片的前缘或后缘处的第一承载结构。第一承载结构可选地具有第一延伸部分，其包括在翼弦的第一侧上，或风轮机叶片的胶合接合处的第一侧上，或风轮机叶片的第一叶片壳部分上的第一主延伸部分。第一主延伸部分可为第一延伸部分的至少60%。还提供了一种制造风轮机叶片的方法，叶片包括仿形轮廓，仿形轮廓具有前缘和后缘以及在前缘与后缘之间延伸的翼弦，具有压力侧和吸力侧的叶片壳，整体结合在叶片壳的压力侧中的第一主翼梁帽，整体结合在叶片壳的吸力侧中的第二主翼梁帽，以及连接在第一主翼梁帽与第二主翼梁帽之间的一个或更多抗剪腹板。该方法包括将第一增强纤维接合部(layup)布置在前缘或后缘处，其中第一增强纤维接合部具有第一延伸部分，第一延伸部分包括翼弦的第一侧上或第一叶片壳部分上的第一主延伸部分，其中第一主延伸部分是第一延伸部分的至少60%。风轮机叶片沿纵轴线从根部端延伸至末梢端，且包括根部区域、过渡区域和翼型件区域。风轮机叶片的过渡区域包括限定风轮机叶片的最大翼弦的肩部。本公开内容有利地涉及风轮机叶片和风轮机叶片的制造，例如，具有至少40米或至少45米或甚至至少50米的叶片长度。风轮机叶片可预弯曲，以便在以无负载状态下安装在逆风构造的水平风轮机上时，它们将向前弯出转子平面，以便增大末梢与塔架的间隙。风轮机叶片具有前缘和后缘，具有内表面和外表面。风轮机叶片的内表面是未暴露于周围环境的表面。风轮机叶片的外表面是暴露于周围环境的表面。风轮机叶片包括仿形轮廓，其具有前缘和后缘以及在前缘与后缘之间延伸的翼弦。前缘上的翼弦的接触点(touchingpoints)形成前缘弦线且后缘上的翼弦的接触点形成后缘弦线。风轮机叶片包括整体结合在叶片壳的压力侧中的第一主翼梁帽以及整体结合在叶片壳的吸力侧中的第二主翼梁帽。一个或更多抗剪腹板，如，第一抗剪腹板和/或第二抗剪腹板，连接在第一主翼梁帽与第二主翼梁帽之间。风轮机叶片可包括整体结合在叶片壳的压力侧中的第一副翼梁帽。风轮机叶片可包括整体结合在叶片壳的吸力侧中的第二副翼梁帽。叶片壳包括一个或更多承载结构，如，第一承载结构和/或第二承载结构。承载结构，如第一承载结构和/或第二承载结构，包括增强材料，例如，一层或更多层增强材料。增强材料层可具有沿第一方向的第一弹性模量E1和沿垂直于第一方向的第二方向的第二弹性模量E2。在一个或更多示例性风轮机叶片中，E1/E2＞2.0，例如，E1/E2＞2.3，或E1/E2＞2.6。在一个或更多有利的风轮机叶片中，E1/E2＞3.0。增强材料可包括适用于增强大复合结构的任何类型的增强纤维，如，玻璃纤维、碳纤维和/或聚酰胺纤维。增强材料或(多个)增强材料层可包括单向纤维、双轴纤维、三轴纤维或随机定向的纤维。在一个或更多有利的风轮机叶片中，承载结构如第一承载结构和/或第二承载结构包括一个或更多单向纤维层。单向纤维或单向纤维层可具有沿一个方向(±15度)的至少75%的纤维(重量或体积)，如，沿一个方向(±15度)的至少90%的纤维。承载结构如第一承载结构和/或第二承载结构可具有至少5m的长度，如，至少7m。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一承载结构和/或第二承载结构具有至少10m的长度。承载结构如第一承载结构/或第二承载结构可具有至少0.1*L的长度，其中L是风轮机叶片的长度。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一承载结构和/或第二承载结构可具有至少0.15*L或至少0.2*L的长度，其中L是风轮机叶片的长度。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一承载结构和/或第二承载结构可具有至少0.3*L或至少0.5*L的长度，其中L是风轮机叶片的长度。第一承载结构和/或第二承载结构允许叶片设计者改变和调整风轮机叶片的动力学行为。叶片壳至少包括布置在前缘或后缘处的第一承载结构。承载结构可布置在前缘处，同时承载结构沿翼弦在离前缘小于0.2*c的距离内至少部分地延伸，其中c是弦长。在一个或更多示例性风轮机叶片中，承载结构布置在前缘处，同时承载结构沿翼弦在离前缘小于0.1*c的距离内至少部分地延伸，其中c是弦长。承载结构可布置在后缘处，同时承载结构沿翼弦在离后缘小于0.3*c的距离内至少部分地延伸，其中c是弦长。在一个或更多示例性风轮机叶片中，承载结构布置在后缘处，同时承载结构沿翼弦在离后缘小于0.1*c的距离内延伸，其中c是弦长。第一承载结构可关于前缘弦线或后缘弦线非对称。在一个或更多示例性风轮机叶片中，第一承载结构在前缘处相对于翼弦或相对于胶合接合处非对称。翼弦的不同侧上，或胶合接合处的不同侧上，或不同叶片壳部分上的不同数量和/或分布的增强材料层可采用非对称承载结构。此外或备选地，具有不同尺寸(延伸部分)的增强材料层可提供非对称的承载结构。例如，在垂直于纵轴线的一个或更多横截面中，如，第一横截面和/或第二横截面，第一承载结构具有第一延伸部分，第一延伸部分包括翼弦的第一侧上或胶合接合处(如，前缘处的前缘胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风轮机叶片(10)，包括：仿形轮廓，其具有前缘(56)和后缘(58)以及在所述前缘与所述后缘之间延伸的翼弦(60)，具有压力侧和吸力侧的叶片壳(64)，整体结合在所述叶片壳的压力侧中的第一主翼梁帽(70)，整体结合在所述叶片壳的吸力侧中的第二主翼梁帽(72)，以及连接在所述第一主翼梁帽与所述第二主翼梁帽之间的一个或更多抗剪腹板(74,76)，其中所述叶片壳至少包括第一承载结构(78)，所述第一承载结构(78)包括一个或更多单向纤维层且布置在所述前缘处，其中所述第一承载结构具有第一延伸部分，所述第一延伸部分包括在所述翼弦的第一侧上的第一主延伸部分(E1,1)，其中所述第一主延伸部分是所述第一延伸部分的至少70%。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.24 EP 16176180.41.一种风轮机叶片(10)，包括：仿形轮廓，其具有前缘(56)和后缘(58)以及在所述前缘与所述后缘之间延伸的翼弦(60)，具有压力侧和吸力侧的叶片壳(64)，整体结合在所述叶片壳的压力侧中的第一主翼梁帽(70)，整体结合在所述叶片壳的吸力侧中的第二主翼梁帽(72)，以及连接在所述第一主翼梁帽与所述第二主翼梁帽之间的一个或更多抗剪腹板(74,76)，其中所述叶片壳至少包括第一承载结构(78)，所述第一承载结构(78)包括一个或更多单向纤维层且布置在所述前缘处，其中所述第一承载结构具有第一延伸部分，所述第一延伸部分包括在所述翼弦的第一侧上的第一主延伸部分(E1,1)，其中所述第一主延伸部分是所述第一延伸部分的至少70%。2.根据权利要求1所述的风轮机叶片，其特征在于，所述第一承载结构设计成调整所述风轮机叶片的边缘阻尼。3.根据权利要求1至2中任一项所述的风轮机叶片，其特征在于，所述第一承载结构的第一延伸部分包括所述翼弦的第二侧上的第一副延伸部分(E1,2)，其中所述第一副延伸部分小于所述第一延伸部分的20%。4.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其特征在于，所述第一承载结构布置在所述前缘处，其中所述翼弦的第一侧是所述压力侧，以及其中所述第一主延伸部分是所述第一延伸部分的至少80%。5.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其特征在于，所述第一承载结构包括至少10层增强材料。6.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机叶片，其特征在于，所述叶片壳包括布置在所述后缘处的第二承载结构(90)，其中所述第二承载结构具有第二延伸部分，所述第二延伸部分包括所述翼弦的第二侧上的第二主延伸部分(E2,1)，其中所述第二主延伸部分是所述第二延伸部分的至少60%。7.根据权利要求6所述的风轮机叶片，其特征在于，所述第二承载结构的第二延伸部分包括所述翼弦的第一侧上的第二副延伸部分(E2,2)，其中所述第二副延伸部分小于所述第二延伸部分的25%。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：M拉文，P汉森，S伯格博杰森，C斯科弗比，M多辛，P波克，CF安德森，M科利加德，MO斯洛特，
申请(专利权)人：LM风力发电国际技术有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK