[发明专利]主层压结构

说明书

一种形成用于风力涡轮机叶片的载荷承载结构的主层压结构，所述主层压结构在展向方向上从近侧端经由过渡区域延伸到远侧端，其中，所述主层压结构包括：‑顶部侧、底部侧和在顶部侧与底部侧之间延伸的厚度方向；‑拉挤部分，其包括底部拉挤元件，所述底部拉挤元件延伸到位于主层压结构的过渡区域中的过渡部分的过渡端；‑多个堆叠的纤维增强元件，包括底部纤维增强元件和顶部纤维增强元件，底部纤维增强元件和顶部纤维增强元件延伸到位于过渡区域中的过渡部分的过渡端，其中，拉挤部分和多个纤维增强元件通过接头在主层压结构的过渡区域中连接。

技术领域

本公开涉及一种用于风力涡轮机叶片的主层压结构（laminate）以及一种制造此类主层压结构的方法。

背景技术

纤维增强聚合物的风力涡轮机叶片，并且特别地，风力涡轮机叶片的空气动力学壳体通常在模具中制造，其中叶片的压力侧和吸力侧通过将玻璃纤维垫和/或其他纤维增强材料（如，碳纤维）布置在两个模具中的每个中而分别制造。然后，将两个半部（half）中的一个翻转过来，并定位在两个半部中另一个的顶部上，并将两个半部粘附在一起。通过转动和重新定位整个半部模具，叶片部件可以定位在彼此的顶部上。

风力涡轮机叶片和/或风力涡轮机叶片的零件，如，腹板（web）和/或壳体，可以通过将树脂（如，聚酯或环氧树脂）注入纤维（如，玻璃纤维垫和/或碳纤维垫）来制造。可以通过真空辅助树脂转移模制（VARTM）来提供纤维的注入。

叶片的零件具有不同的功能，例如，主层压结构或翼梁帽（spar cap）提供叶片的载荷承载能力，并且壳体或皮提供叶片的外部空气动力学形状。主层压结构的最近发展已经引入典型地预制的拉挤（pultrusion）元件，拉挤元件在强度和重量上是可靠的。

随着风力涡轮机和风力涡轮机叶片在尺寸、叶片载荷，即，应变、弯矩、剥离载荷等上的增大，制造上的难度增大。出于此原因和其他原因，叶片有时被分成两个或更多个段，这些段通过需要空间的接头来连接，以在这些段之间适当地转移载荷。

发明内容

在此背景下，可以将本公开的一个目的视为提供一种用于风力涡轮机叶片的改进的主层压结构，其在重量和强度上是可靠的，同时是柔性的，并且提供一种用于制造此类主层压结构的方法。

可以通过如下所述的本公开的方面来满足这些目的中的一个或多个。

此公开的第一方面涉及一种形成用于风力涡轮机叶片的载荷承载结构的主层压结构，主层压结构在展向方向上从近侧端经由过渡区域延伸到远侧端，其中，主层压结构包括：

- 构造为面向风力涡轮机叶片的内部的顶部侧、与顶部侧相对的底部侧、以及在顶部侧与底部侧之间延伸的厚度方向；

- 拉挤部分，其包括底部拉挤元件，所述底部拉挤元件在展向方向上从近侧端延伸到位于主层压结构的过渡区域中的过渡端，拉挤部分在过渡端处具有过渡部分，底部拉挤元件形成主层压结构的底部侧的第一部分；

- 多个纤维增强元件，包括底部纤维增强元件和顶部纤维增强元件，底部纤维增强元件和顶部纤维增强元件在展向方向上从远侧端延伸到位于主层压结构的过渡区域中的过渡端，多个纤维增强元件在过渡端处具有过渡部分，底部纤维增强元件形成主层压结构的底部侧的第二部分，多个纤维增强元件在厚度方向上从底部纤维增强元件堆叠到顶部纤维增强元件；

其中，拉挤部分的过渡部分和多个纤维增强元件的过渡部分通过接头在主层压结构的过渡区域中连接。

通过提供此类主层压结构，可以组合拉挤元件和纤维增强元件的优点。拉挤元件具有强度和重量上可靠并且易于批量生产的优点。然而，由于拉挤元件典型地具有一维形状，即具有沿拉挤元件的长度的恒定横截面，因此拉挤部分可以沿展向方向在某些位置处超尺寸，以确保实现所期望的强度。为了增加设计灵活性，拉挤元件与纤维增强元件（如纤维板或预制件元件）组合，因为纤维增强元件的横截面可以定制来在给定位置处实现所期望的强度。

主层压结构也可以被称为翼梁帽。