具有叶片的夹层面板附近的连结线的风轮机叶片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风轮机叶片，特别是具有布置在叶片的夹层面板附近的结构连结线(bond line)的风轮机叶片。
【背景技术】
[0002]风轮机叶片大体上通过由层合且随后在适合的成形模具中灌注具有纤维材料(例如，玻璃纤维和/或碳纤维)的树脂形成第一叶片壳体和第二叶片壳体构成。通常定形为形成风轮机叶片的互补的压力侧轮廓和吸力侧轮廓的叶片壳体然后可通过将结构粘合剂施加到壳体的边缘之间来沿壳体的前缘和后缘连结在一起，以形成风轮机叶片。
[0003]用于风轮机叶片的已知构造技术中的一种为在叶片本体中使用夹层面板构造。在此叶片中，风轮机叶片的壳体包括如下区段，其中例如轻木或泡沫的轻量内核材料位于纤维增强材料的内层与外层之间。此构造的使用提供了相对廉价且轻量的结构，其相比于单独由纤维增强材料形成的壳体，具有提高的刚度和抗弯性。
[0004]风轮机叶片制造的一个持续的挑战在于开发具有特别在叶片抗剪腹板与叶片的后缘之间的增大的叶片抗弯曲性的风轮机叶片。提出的系统包括改善叶片后缘处的结构粘合剂的安置，以提供叶片壳体之间的相对较强的连结。然而，此解决方案可导致用于叶片中的增加的结构粘合剂量，其因此可提高最终叶片的成本和重量。美国专利8，047，800描述了一种解决方案，其中过量的结构粘合剂施加在一对叶片壳体的后缘之间，但这需要使用特殊工具来在固化之前经由叶片壳体之间的后缘间隙吸出过量的粘合剂。
[0005]本发明的目的在于提供一种具有改善的结构连结的风轮机叶片，以及相关联的制造方法。
【发明内容】
[0006]因此，提供了一种风轮机叶片，其由压力侧叶片壳体和吸力侧叶片壳体形成，所述压力侧叶片壳体和吸力侧叶片壳体被连结来形成具有带前缘和后缘的翼型轮廓的叶片本体，
所述叶片包括在所述叶片壳体中的至少一个夹层面板构造，其中内核设置在所述叶片壳体的内表皮与外表皮之间，
其中结构连结线布置在所述至少一个夹层面板构造附近，以连结所述压力侧叶片壳体的一部分和所述吸力侧叶片壳体的一部分，其中所述结构连结线与风轮机叶片的前缘和后缘间隔开。
[0007]通过将结构连结线布置在叶片的夹层面板附近，叶片结构的抗弯强度提高，因为由连结线经受的力直接地传递到相对较硬的夹层面板中，这减小了叶片壳体之间的连结线的粘合剂接合处裂纹发生的可能性。此外，由于粘合剂直接地设在夹层面板附近，故壳体之间的连结的有效性提高，这意味着叶片构造中需要较少粘合剂。作为优选，没有结构粘合剂设在叶片的前缘和/或后缘处，因为叶片壳体之间的结构连结线移动到夹层面板构造附近或之间的更有效的位置。
[0008]将理解的是，所述至少一个夹层面板构造包括布置在风轮机叶片壳体的表皮材料层之间的内核。例如，夹层面板构造不包括抗剪腹板或梁盒结构部件。作为优选，结构连结线包括粘合剂连结线。将理解的是，结构连结线优选仅包括布置在叶片壳体之间的粘合剂，且不包括附加的结构插入件。
[0009]作为优选，所述结构连结线布置在一对夹层面板构造之间，以将所述压力侧叶片壳体连结到所述吸力侧叶壳体上。
[0010]作为优选，提供了一种风轮机叶片，其由压力侧叶片壳体和吸力侧叶片壳体形成，所述压力侧叶片壳体和吸力侧叶片壳体被连结来形成具有带前缘和后缘的翼型轮廓的叶片本体，
所述叶片包括在所述叶片壳体中的至少一个后缘夹层面板构造，其中内核设置在所述叶片壳体的内表皮与外表皮之间，所述后缘夹层面板构造位于风轮机叶片的后缘侧中，
其中结构后缘连结线布置在所述至少一个后缘夹层面板构造附近，以连结所述压力侧叶片壳体和所述吸力侧叶片壳体，所述结构后缘连结线与风轮机叶片的实际后缘间隔开。
[0011]通过将叶片后缘的结构连结线定位在叶片的夹层面板附近，弯曲力更容易吸收到叶片壳体的至少一个夹层结构中。结果，风轮机叶片的后缘夹层面板具有后缘区域中的较硬的边缘支承件。这可导致使用的内核材料的节省，因为需要较薄的夹层面板来提供相同的弯曲稳定性，提供了较轻且制造成本较低的风轮机叶片。测试显示了利用以上构造，使用的内核材料量的25%的减少成为可能。
[0012]此外，通过将结构连结线移离叶片后缘，使用的粘合剂量减少是可能的，因为在后缘的区域中在连结线的结构有效性相对更差的位置上不会浪费额外的粘合剂。
[0013]作为优选，所述压力侧叶片壳体包括压力侧后缘夹层面板构造，且所述吸力侧叶片壳体包括吸力侧后缘夹层面板构造，且其中所述结构后缘连结线布置在所述压力侧和吸力侧后缘夹层面板构造的至少一部分之间。
[0014]通过提供压力侧夹层构造与吸力侧夹层构造之间的结构连结线，叶片的后缘处的弯曲力容易分配到压力侧壳体和吸力侧壳体两者的结构元件中。
[0015]作为优选，所述至少一个夹层面板构造布置成提供所述压力侧叶片壳体与所述吸力侧叶片壳体之间的平行连结表面，其中所述结构后缘连结线布置在所述平行连结表面之间。
[0016]通过将结构连结线设在具有平行连结表面的区域中，叶片壳体之间的结构连结具有比非平行连结表面之间的相当连结更好的质量。测试示出了布置在叶片的后缘处平行表面之间的连结线的能量释放速率(ERR)比非平行表面之间的类似连结的EER小20%。ERR这样减小导致了连结具有降低的连结界面处故障或开裂的可能性。
[0017]作为优选，所述至少一个夹层面板构造包括具有优选布置在所述内核的后缘侧处的锥形端部的内核，其中所述结构连结线布置在所述内核的所述锥形端部附近。
[0018]作为优选，风轮机叶片还包括设在压力侧壳体与吸力侧壳体的相对的后缘端之间的叶片的实际后缘处的非结构性密封剂。
[0019]作为优选，可仅使用密封剂，例如，Sikaflex密封剂材料的层。
[0020]作为优选，所述非结构性密封剂包括粘合剂的薄层。
[0021]在另一个实施例中，风轮机叶片包括设在所述结构后缘连结线附近的反射元件或标记，使得所述反射元件或标记布置成使用非破坏性测试工序(例如，基于磁性的扫描技术)来测量所述结构后缘连结线的厚度。
[0022]还提供了具有如上文所述的至少一个风轮机叶片的风轮机。
[0023]还提供了一种制造风轮机叶片的部分的方法，包括:
提供具有在所述第一叶片构件中的夹层面板构造的第一叶片构件，其中内核设置在所述第一叶片构件的内表皮与外表皮之间，
提供第二叶片构件，
将结构粘合剂施加到所述第一叶片构件和所述第二叶片构件中的至少一个上；
连结所述第一叶片构件和所述第二叶片构件，使得所述结构粘合剂布置在所述第一叶片构件的夹层面板构造的至少一部分附近；以及
固化所述结构粘合剂来形成风轮机叶片的一部分，其中固化的粘合剂形成结构连结线，其布置在所述至少一个夹层面板构造附近，以连结所述第一叶片构件和所述第二叶片构件，其中所述结构连结线与风轮机叶片的前缘和后缘间隔开。
[0024]作为优选，该方法包括提供具有在所述第二叶片构件中的夹层面板构造的第二叶片构件的步骤，其中内核设置在所述第二叶片构件的内表皮与外表皮之间，且其中所述结构粘合剂在夹层面板构造的至