[发明专利]用于风力涡轮机叶片的结构梁及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及以基于玻璃纤维、碳纤维和合成树脂的合成材料制造的结构梁，尤其涉及风力涡轮机叶片的结构梁及其制造方法。

背景技术

风力涡轮机叶片的结构件必须设计为能承受由其连续运转产生的应力，并且重量尽可能的轻。这是其制造使用合成材料的原因。

但是，具有适于高效机械化制造方法的特别设计的结构件的风力涡轮机叶片还是未知的。关于这一点，航空界的先辈们有所了解，如下所述。

PCT文献WO 84/04905描述了以合成材料覆盖飞机机翼的制造方法，其中通过向为该目的提供的气囊中施加气压进行脱模，最终的覆层在高温固化之后形成。本发明解决了该方法的复杂性和在模具上应用气压必需的控制的问题，如在此所示。

PCT文献WO 96/06776描述了形成直升飞机的转动叶片的合成材料涂层的制造方法。在该方法中，脱模也是通过在膨胀芯模上施加气压实现的。

文献US 5632602描述了用于转动叶片的纤维加强合成树脂涂层的方法。该方法不需脱模而是通过直接层压进行。

文献JP 6074142同样描述了在梁元件上缠绕纤维和树脂的手工方法，从而加强其纵向抵抗力。

最后，文献US 4273601描述了用纤维细丝缠绕加强树脂的方法，不需要脱模过程。

发明内容

首先，本发明提出了风力涡轮机叶片的结构梁的具体设计方案，其次所述叶片的制造方法显而易见能以高度自动化的机械化生产实现。

作为现有技术，所提出的结构梁由第一梁体或体根和第二梁体构成，第一梁体或体根具有靠近风力涡轮机轮毂的第一圆柱形部分、第三方形部分和具有渐变形状的第二部分，第二梁体还将称为体干。

根据本发明，在第一点中，体干是方形的且横截面向叶尖方向逐渐减小，体干包括位于上、下部上的许多叠片，每一叠片由浸渍了合成树脂的许多碳纤维层构成，叠片插入在沿周围布置的、浸渍了合成树脂的多层玻璃纤维层之间。体干还包括在每一个侧面上的加强材料层和套封上述组成的树脂薄膜。

根据本发明，在其第二点中，梁的制造方法包括以下阶段：

a)准备中空为梁形的模具，提供方便下列操作和装置；

b)向模具中插入体根；

c)对体干的模具表面连续施加：

-浸渍了合成树脂的多层玻璃纤维层像绷带一样覆盖整个模具表面，形成最初的层，其上随后将施加碳；

-在模具的上半部分的浸渍了合成树脂的多层碳纤维层；

-浸渍了合成树脂的不同玻璃纤维层像绷带一样覆盖整个模具表面，同时避免碳层未粘牢和随后转动时脱落；

d)模具转动180°；

e)对模具的底部重复步骤c)；

f)在模具的每一侧放置一些用以垂直固定加强材料层的树脂薄片并随后以粘性树脂薄膜包裹之后，在这些区域施加加强材料层；

g)多次重复步骤c)和e)；

h)通过对梁的外表面和模具的内部施加热空气流对梁进行固化；

i)冷却到脱模温度，脱模和将梁冷却到室温。

该制造方法，如更详细所示，允许以专用的机器执行上述合成材料层的施加，如玻璃纤维绕线机和用于碳纤维材料的自动上带机。

本发明的其他特征和优点通过以下的详细说明和附图将变得显而易见。

附图说明

图1是包括风力涡轮机叶片的不同部分的示意图。

图2是风力涡轮机叶片的纵向剖面图。

图3是根据本发明的风力涡轮机叶片的结构梁的构造示意图。

图4是用于实施制造方法的元件的示意图，其制造根据本发明的风力涡轮机叶片的结构梁。

图5是用于实施制造方法的模具的示意图，其制造根据本发明的风力涡轮机叶片的结构梁。

图6是应用于模具的玻璃纤维织物的构造图。

图7是层叠在模具上下表面上的碳纤维织物的构造图。

图8是绕线机应用方法的示意图。

图9是用于实施制造方法的玻璃纤维绕线机的示意图，其制造根据本发明的风力涡轮机叶片的结构梁。

图10是用于固化处理的元件。

图11是在固化过程中模具内的热空气的流动示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，现有技术中的风力涡轮机的叶片由结构梁1、上外壳或拱背44和下外壳或拱腹45构成。

结构梁由第一梁体或体根2和第二梁体或体干3组成。

体根2由圆柱形的第一部分4、渐变的第二部分5和方形的第三部分6构成。