制造用于风轮机叶片的空气动力外壳部分的方法与流程

本发明涉及一种制造用于风轮机叶片的空气动力外壳部分的方法。本发明还涉及一种用于制造空气动力外壳部分的套件。

背景技术：
风轮机叶片通常根据两种常规设计之一来制造，即，其一为薄空气动力外壳胶合到翼梁上的设计，或另一为也称为主叠层的翼梁帽(sparcap)整体结合到空气动力外壳上的设计。在第一设计中，翼梁构成叶片的承载结构。翼梁以及空气动力外壳或外壳部分单独地制成。空气动力外壳通常制造为两个外壳部分，通常作为压力侧外壳部分和吸力侧外壳部分。两个外壳部分胶合或以其它方式连接到翼梁上，且沿外壳部分的前缘和后缘进一步胶合到彼此上。该设计具有的优点在于，关键的承载结构可单独地制造，且因此容易控制。此外，该设计允许各种不同的制造方法来生产梁，如，模制和纤维缠绕。在第二设计中，翼梁帽或主叠层整体结合到外壳中，且与空气动力外壳模制在一起。主叠层通常包括相比于叶片的其余部分数目较高的纤维层，且可形成至少相对于纤维层数目局部变厚的风轮机外壳。因此，主叠层可形成叶片中的纤维插入。在该设计中，主叠层构成承载结构。叶片外壳通常设计有整体结合到压力侧外壳部分中的第一主叠层，以及整体结合到吸力侧外壳部分中的第二主叠层。第一主叠层和第二主叠层通常经由一个或更多抗剪腹板(shearweb)连接，例如，抗剪腹板可为C形或I形。对于很长的叶片，进一步沿纵向范围的至少一部分的叶片外壳包括压力侧外壳中的附加第一主叠层，以及吸力侧外壳中的附加第二主叠层。这些附加主叠层也可经由一个或更多抗剪腹板连接。该设计具有的优点在于其容易通过叶片外壳部分的模制来控制叶片的空气动力形状。真空灌注或VARTM(真空辅助树脂传递模制)是一种方法，其通常用于制造复合结构，如，包括纤维增强基质材料的风轮机叶片。在填充模具的过程期间，真空(所述真空在此上下文中应理解为气压下或负压)通过模腔中的真空出口生成，由此液体聚合物经由入口通道吸入模腔中，以便填充所述模腔。当流锋朝真空通道移动时，聚合物由于负压从入口通道向模腔中的所有方向扩散。因此，重要的是最佳地定位入口通道和真空通道，以便获得模腔的完全填充。然而，确保整个模腔中的聚合物的完全分布通常很困难，且因此，这通常会导致所谓的干燥点，即，具有纤维材料的区域并未充分地由树脂浸渍。因此，干燥点是纤维材料并未浸渍且可存在气穴的区域，其很难或不可能通过控制入口侧的真空压力和可能的超压来除去。在使用刚性模具部分和真空袋形式的回弹性模具部分的真空灌注技术中，干燥点可在填充模具的过程之后通过在相应位置击穿袋和通过例如借助于注射器针吸出空气来修复。液体聚合物可选地在相应位置注射，且这例如也可借助于注射器针来完成。这是耗时且麻烦的过程。在大型模具部分的情况中，人员必须站在真空袋上。这不是期望的，尤其在聚合物并未硬化时不是期望的，因为其可导致插入的纤维材料的变形，且因此导致结构的局部变弱，这例如可引起屈曲效应。在大多数情况中，施加的聚合物或树脂为聚酯、乙烯基酯或环氧树脂，但还可为PUR或pDCPD，且纤维增强最常基于玻璃纤维或碳纤维。环氧树脂具有关于各种性能方面的优点，如，在固化期间的收缩(继而又可能导致叠层中的较少褶皱)、电性质和机械和疲劳强度。聚酯和乙烯基酯具有的优点在于它们对凝胶涂层提供良好的连结性能。因此，凝胶涂层可在外壳的制造期间通过在纤维增强材料布置在模具中之前将凝胶涂层施加到模具上来施加到外壳的外表面上。因此，可避免各种模制后操作，如，叶片的喷漆。此外，聚酯和乙烯基酯比环氧树脂廉价。因此，制造过程可简化，且成本可降低。通常，复合结构包括以纤维增强材料如一个或更多纤维增强聚合物层覆盖的内核材料。内核材料可用作这些层之间的间隔物，以形成夹层结构，且通常由刚性的重量轻的材料制成，以便降低复合结构的重量。为了在浸渍过程期间确保液体树脂的有效分布，内核材料可设有树脂分布网，例如，通过在核心材料的表面中提供通道或凹槽。举例来说，风轮机的叶片随着时间推移变得越来越大，且现在可长60米以上，与制造此叶片相关的浸渍时间增加，因为更多纤维材料必须由聚合物浸渍。此外，灌注过程变得更复杂，因为大的外壳部件(如叶片)的浸渍需要控制流锋来避免干燥点，所述控制例如可包括入口通道和真空通道的时间相关的控制。这增加了吸入或注入聚合物所需的时间。结果，聚合物必须在较长时间保持为液体，一般还导致固化时间的增加。树脂传递模制(RTM)是类似于VARTM的制造方法。在RTM中，液体树脂并未由于模腔中生成的真空而吸入模腔中。作为替代，通过入口侧处的超压来迫使液体树脂进入模腔中。预浸料坯模制是利用预催化树脂来预先浸渍增强纤维的方法。树脂通常在室温下为固体或接近固体。预浸料坯用手或机器布置在模具表面上，加载真空袋，且然后加热至一定温度，其中允许树脂回流且最终固化。该方法具有的主要优点在于，纤维材料中的树脂含量准确地预先设置。预浸料坯容易处理且清洁，且使得自动化和节省劳力变得可行。预浸料坯的缺点在于材料成本高于非浸渍纤维。此外，内核材料需要由能够经得起使树脂回流所需的处理温度的材料制成。预浸料坯模具可连同RTM和VARTM过程两者一起使用。此外，有可能的是通过使用外模具部分和模芯来将中空模具制造成一件。此方法例如在EP1310351中描述，且可容易地与RTM、VARTM和预浸料坯模制组合。

技术实现要素：
本发明的部分目的在于获得新叶片设计和该设计的中间产物，以及用于制造此风轮机叶片和中间产物的新方法，且其克服或改善了现有技术的至少一个缺点，或其提供了有用的备选方案。根据第一方面，本发明提供了一种用于制造具有凹口的上述空气动力外壳的方法。因此，本发明提供了一种制造用于风轮机的空气动力外壳部分的方法，空气动力外壳部分包括用于布置和连接所述凹口内的翼梁帽的凹口，所述方法包括以下步骤：a)提供具有限定空气动力外壳部分的外部的一部分的第一形成表面的第一模具部分，b)铺设纤维增强材料且可选还将内核材料夹第一模具中第一形成表面上，c)布置具有至少对应于空气动力外壳部分的凹口的侧部的外部形状的一个或更多插入件，d)将树脂供应至所述纤维增强材料和可选夹层内核材料，e)固化或预先固结树脂，以及f)除去一个或更多插入件。树脂在步骤d)中经由预浸料坯供应至纤维材料，即，与纤维增强材料的铺设同时，或随后供应。还有可能使用预浸料坯和供应至纤维材料的附加树脂的组合。树脂优选在一个或更多插入件除去之前固化，在空气动力外壳部分中留下印记或凹口。该制造方法提供了形成具有在正确位置处的凹口的空气动力外壳和将翼梁帽在正确位置处连接到叶片外壳上的简单方式。此外，插入件确保了纤维材料和夹层内核材料不会从模具的侧部滑下并引起铺设中的褶皱。一个或更多插入件例如可定形为仿形件，其至少对应于将插入且连接到凹口上的翼梁帽的外部形状。这提供了确保凹口形状大致对应于翼梁帽形状的简单方式。因此，一个或更多插入件具有至少对应于翼梁帽的外表面的外部形状。仿形插入件可形成为对应于整个凹口的单个元件。作为备选，其可由一定数目的单独的插入件构成，插入件分别形成凹口的单独的纵向区段。因此，一个或更多插入件可包括形成凹口的第一侧的至少一部分的第一插入件，以及形成凹口的第二侧的至少一部分的第二插入件。类似于仿形件，第一插入件和第二插入件可分别形成凹口的整个第一侧和第二侧。作为备选，它们可由一定数目的第一侧插入件和第二侧插入件形成，第一侧插入件和第二侧插入件分别形成凹口的第一侧和第二侧的纵向区段。独立的插入件还可以以相互间隔在纵向区段中分开，因此仅沿凹口的部分布置。在此实施例中，独立部分仍将用于确保凹口的位置很准确地形成，且确保纤维材料和夹层内核部分不会从模制表面的侧部滑下。有利的是，脱模材料如蜡物质施加到所述一个或更多插入件上，以便防止所述一个或更多插入件粘合到空气动力外壳的材料上。如前文所述，该方法可包括使用真空灌注，如，真空辅助的树脂传递模制(VARTM)。在一个实施例中，真空袋施加到纤维增强材料和可选的夹层内核材料以及一个或更多插入件上，且密封到第一模具部分。模腔因此形成在第一(有利为刚性的)模具部分与第一真空袋之间。纤维增强材料、可选的夹层内核材料和一个或更多插入件因此布置在模腔中。模腔附接到首先抽空模腔的真空源上。因此，布置在模腔中的材料由于从真空袋施加的力而被压缩。这还确保了一个或更多插入件压靠在纤维增强材料上，从而提供了依照意图获得的凹口的印记。在另一个实施例中，第一真空袋施加在纤维增强材料和可选的夹层内核材料上，且其中一个或更多插入件布置在第一真空袋的顶部上，且其中第二真空袋布置在一个或更多插入件的顶部上。第一真空袋和第二真空袋密封，以便形成第一模腔和第二模腔。两个模腔首先被抽空。然后，树脂被引导流入和/或注入第一模腔中，从而润湿纤维材料。随后，树脂预先固结或固化，且插入件可连同真空袋除去。该实施例具有的优点在于插入件容易除去，而不必将脱模材料或涂层施加到一个或更多插入件上。一个或更多插入件可沿凹口的整个纵向范围延伸。一个或更多插入件可形成凹口的单独的纵向区段。一个或更多插入件布置成以便它们邻接彼此，作为备选，它们可沿纵向方向相互间隔地布置。本发明还提供了一种用于制造风轮机叶片的空气动力外壳部分的套件，空气动力外壳部分包括用于布置和连接所述凹口内的翼梁帽的凹口，其中套件包括：第一模具，第一模具部分，其具有限定空气动力外壳部分的外部的一部分的第一形成表面，以及具有至少对应于空气动力外壳部分的凹口的侧部的外部形状的一个或更多插入件。第一模具部分可包括对齐器件，如标记，以用于将一个或更多插入件布置在第一形成表面上并使其对齐。第一模具表面和一个或更多插入件可设有匹配连接器件，以便一个或更多插入件可连接到第一模具部分的第一模具表面上。第一模具表面设有开口，如孔，且一个或更多插入件可设有附接器件，如，销，其可与第一模具表面中的开口接合。因此，一个或更多插入件可固定到第一模具部分上，以便它们能承载纤维材料和夹层内核材料的重量，以便所述材料不会在铺设期间从第一形成表面的侧部滑下。当真空施加到模腔时，模具部分的形成表面中的开口可设有真空泵来施加真空。开口可设有阀，其可在树脂随后注入模腔中时闭合。阀可在固化之后再开启，以便插入件可又容易地除去。插入件可由铝或聚丙烯材料或树脂不会附连到其上的另一材料制成。插入件可由蜡或防滑材料处理来使插入件容易除去。然而，同样被构想出的是，插入件可在不需要将插入件机械地固定到模具部分的形成表面上的情况下使用。在此情形中，模具部分可仅设有标记。另外，有可能使来自光源(如，红外光源)的踪迹线射入模具中，以便有助于布置和对齐插入件。根据另一方面，本发明提供了一种风轮机叶片，其包括承载结构，该承载结构至少包括第一翼梁帽，以及具有形成风轮机叶片的外表面的至少一部分的外表面和内表面的空气动力外壳，其中承载结构连接到空气动力外壳上，且其中空气动力外壳包括叶片外壳的内表面处的第一凹口，且第一翼梁帽布置并连接在空气动力外壳的第一凹口中。空气动力外壳包括第一凹口的第一侧处的第一加厚部分，以及第一凹口的第二侧处的第二加厚部分。第一凹口朝凹口的第一侧成斜角，且朝凹口的第二侧成斜角。第一翼梁帽朝翼梁帽的第一侧成斜角，且朝翼梁帽的第二侧成斜角。翼梁帽的第一侧基本抵接或邻接凹口的第一侧，且翼梁帽的第二侧基本抵接或邻接凹口的第二侧。因此，看到的是，第一加厚部分可朝凹口(的第一侧)成斜角，且第二加厚部分可朝凹口(的第二侧)成斜角，且翼梁帽的侧部对应地成斜角，使得翼梁帽在布置在凹口中时抵接凹口的侧部。因此，翼梁帽与在凹口处的外壳结构之间的平缓过渡可以以较低刚性的过渡来获得，从而降低最终风轮机叶片的应力集中。凹口的侧部的斜角例如可在10度到80度之间。类似地，翼梁帽的侧部的斜角可在10度到80度之间。通过单独地制造空气动力外壳和翼梁帽，且随后将翼梁帽附接到空气动力外壳的凹口上，确保了承载结构可很准确地定位在最终的叶片上，且平缓的刚性过渡在翼梁帽与空气动力外壳的斜切部分之间实现。将清楚的是，风轮机叶片形成为具有纵向方向的长形结构。空气动力外壳和承载结构两者因此还形成为沿叶片的纵向方向延伸的连接表面连接到彼此上的长形结构。因此，还清楚的是，凹口沿叶片和空气动力外壳的纵向方向延伸。具有设在叶片外壳中的凹口和附接到凹口上的翼梁帽的设计允许了如下的制造过程，其中翼梁帽和空气动力外壳可单独地制造，且其中翼梁帽可在正确位置很准确地附接到叶片外壳上。根据有利实施例，承载结构还包括第二翼梁帽，且空气动力外壳还包括叶片外壳的内表面处的第二凹口，且其中第二翼梁帽布置并连接在空气动力外壳的第二凹口中。第一凹口可形成在空气动力外壳的压力侧外壳部分中，且第二凹口可形成在空气动力外壳的吸力侧外壳部分中。因此，清楚的是，第一翼梁帽形成附接到叶片的压力侧上的承载结构部分，且第二翼梁帽形成附接到叶片的吸力侧上的承载结构部分。第一加厚部分和/或第二加厚部分可形成为夹层结构，其包括一定数目的外皮层、一定数目的内皮层和中间的夹层内核材料。因此，凹口可通过具有第一加厚部分与第二加厚部分之间的非加厚部分(或凹口外壳部分)来形成。凹口外壳部分可仅包括一定数目的纤维层，例如，对应于并置的加厚部分的内皮和外皮。中间夹层内核材料可为软木。中间内核材料还可为泡沫聚合物。关于第一翼梁帽和第一凹口描述的所有实施例当然还可应用于第二凹口和第二翼梁帽。翼梁帽例如可根据与侧部处的夹层内核楔形物一起描述的任何实施例形成。根据有利实施例，(多个)翼梁帽的夹层内核材料为泡沫聚合物，且空气动力外壳的夹层内核材料为软木。这提供了其中叶片外壳可以以廉价的软木制成的实施例。然而，软木可导电。通过在翼梁帽的侧部处提供泡沫聚合物材料，有可能的是使主叠层与软木电隔离，这对于防雷目的来说可能是有利的，尤其是在翼梁帽包括碳纤维的情况中。根据另一个有利实施例，第一翼梁帽包括沿第一翼梁帽的第一侧布置的第一唇部或翼，以及沿第一翼梁帽的第二侧布置的第二唇部或翼。第一唇部(或翼)和第二唇部(或翼)形成为沿第一翼梁帽的第一侧和第二侧延伸且由其凸起。第一唇部和第二唇部可形成为纤维增强结构。在一个实施例中，第一纤维唇部附接到空气动力外壳的第一加厚部分的内表面上，且其中第二纤维唇部附接到空气动力外壳的第二加厚部分的内表面上。在另一个实施例中，腔形成在凹口的内表面和翼梁帽的第一表面之间。腔可通过翼梁帽和凹口的斜切侧部形成，和/或其可由第一纤维唇部和第二纤维唇部形成。此外，唇部或凸起元件可用作胶隔层，以便仅所需的胶可注入到腔中，或多余的胶可通过将胶从腔的一个纵向端注入且在腔的第二端处收集所述多余的胶来除去。翼梁帽可借助于填充在腔中的粘合剂来连接到外壳的凹口上。实际上，粘合剂可在翼梁帽布置在凹口中之前施加，或其可注入形成在翼梁帽与凹口之间的腔中。本发明还提供了一种制造风轮机叶片的方法，其中该方法包括以下步骤：a)制造具有第一凹口的空气动力外壳，空气动力外壳制造成以便其包括第一凹口的第一侧处的第一加厚部分和第一凹口的第二侧处的第二加厚部分，且以便第一凹口朝凹口的第一侧成斜角且朝凹口的第二侧成斜角，b)制造承载结构，其至少包括第一翼梁帽，第一翼梁帽制造成以便其朝翼梁帽的第一侧成斜角，且进一步朝翼梁帽的第二侧成斜角，c)将第一翼梁帽布置在空气动力外壳的第一凹口中，以便翼梁帽的第一侧基本抵接或邻接凹口的第一侧，且翼梁帽的第二侧基本抵接或邻接凹口的第二侧，以及d)将第一翼梁帽连接到空气动力外壳上。有利的是，在步骤d)中，第一翼梁帽胶合到空气动力外壳上。根据又一方面，本发明提供了一种风轮机叶片，包括：承载结构，承载结构至少包括第一翼梁帽，且其中第一翼梁帽预先制造为包括第一纤维增强材料和第一基质材料的纤维增强物体，且空气动力外壳由包括第二纤维增强材料和第二基质的纤维增强材料制成，其中承载结构连接到空气动力外壳上，且其中第二基质材料为聚酯或乙烯基酯，且第一基质材料为除聚酯或乙烯基酯之外的聚合物材料。空气动力外壳为薄外壳，其限定风轮机叶片的外部轮廓，且因此限定叶片的空气动力形状。第二基质材料可有利地为基于环氧树脂的树脂。在一个实施例中，第二基质材料(例如，基于环氧树脂的树脂)为热固化树脂，其与通过催化化学反应(例如，产生放出热量)来固化的那种相反。热固化树脂可有利地为热固性树脂，但理论上也可为热塑性的。因此，根据很有利的实施例，外壳通过树脂制成，树脂通过催化化学反应固化，例如，放热化学反应。另一方面，翼梁帽通过热活化树脂如环氧树脂制成和固化。因此，空气动力外壳可通过相对廉价的材料和模具制造，而翼梁帽可以在受热模具和基质材料中制成，其具有尤其关于收缩(继而又导致叠层中的较少褶皱)、电学性能和机械和疲劳强度方面的优点。此外，外壳的制造和关键承载结构的制造与彼此分开，意味着容易具有对独立结构的制造的控制。因此，提出了用于制造叶片外壳的成本优化的制造途径，同时确保了叶片的承载结构的最关键部分的最佳机械性能，即，翼梁帽。此外，翼梁帽可通过更窄的模具制造。因此，如果需要，则随后的修复可更容易执行，而不必在纤维增强材料上行走。根据有利实施例，第一基质材料为基于环氧树脂的树脂。根据另一个有利实施例，第一纤维增强材料包括碳纤维。因此，承载结构可相比于用于承载结构的纤维增强材料的重量和量制造成相对更刚性。因此，叶片可制造成较轻和/或较小弹性，从而减小了传递至毂和风轮机的其余部分的力矩，且降低了叶片偏转至其可在转子旋转期间碰撞风轮机的塔架的程度的风险。此外，碳纤维与环氧树脂相容，因此提供了基质材料中的良好机械连结。总体上，碳纤维的使用使得易于制造相比于例如玻璃纤维增强叶片更长或更轻的叶片而不会使叶片预弯曲，使得在其无应力状态下远离塔架弯曲。将清楚的是，风轮机叶片形成为具有纵向方向的长形结构。空气动力外壳和承载结构两者因此还形成为沿叶片的纵向方向延伸的连接表面连接到彼此上的长形结构。空气动力外壳可有利地形成为薄或相对较薄的外壳。第一纤维增强材料可基本由碳纤维构成。然而，翼梁帽还可包括由碳纤维和玻璃纤维两者构成的混合垫(hybridmat)。根据有利实施例，翼梁帽的增强纤维包括至少25%，或至少30%，或至少35%，或至少40%，或至少50%，或至少60%，或至少70%，或至少80%，或至少90%的碳纤维。增强纤维甚至可完全由碳纤维构成。在有利实施例中，使用了包括玻璃纤维和碳纤维两者的混合垫，其中纤维总量的体积的大约35%为碳纤维。根据一个实施例，第二纤维增强材料为玻璃纤维。玻璃纤维与基于聚酯的树脂相容，因此提供了基质材料中的良好机械连结。因此，空气动力外壳可由相比于例如碳纤维和基于环氧树脂的树脂相对廉价的材料形成。根据很有利的实施例，空气动力外壳的外表面涂布有凝胶涂层。凝胶涂层可容易地施加到基于聚酯或乙烯基酯的复合物上，因为聚酯和乙烯基酯可与凝胶涂层的苯乙烯化学结合。因此，包括作为基质材料的基于聚酯或乙烯基酯的树脂的空气动力外壳具有凝胶涂层可在外壳制造期间施加到外壳的外表面上的优点，例如，通过在铺设纤维增强材料之前将凝胶涂层施加到模具表面上。因此，可避免各种模制后操作，如，叶片的喷漆，由此制造过程可简化且成本可降低。因此，看到了碳纤维增强的翼梁帽连接到有利地以玻璃纤维增强聚酯制成且由凝胶涂层覆盖的薄空气动力外壳上的组合提供了制造相对刚性且较长的叶片的可能性，其中模制后操作可简化。根据一个实施例，第一翼梁帽附连到空气动力外壳上，有利地通过基于环氧树脂的粘合剂。根据另一个实施例，承载结构还包括第二翼梁帽。在一个有利实施例中，第一翼梁帽和第二翼梁帽经由至少第一抗剪腹板(有利的是还有第二抗剪腹板)连接。第一抗剪腹板和/或第二抗剪腹板可有利地为C形腹板或I形腹板。因此，清楚的是，翼梁帽和腹板可单独地制造，且然后连接到彼此上，例如，通过将部分胶合到彼此上，以便形成承载结构。空气动力外壳然后可连接到承载结构上。根据又一个实施例，空气动力外壳至少由第一外壳部分(例如，吸力侧外壳部分)和第二外壳部分(例如，压力侧外壳部分)构成。第一外壳部分和第二外壳部分例如可沿风轮机叶片的前缘和后缘的连结线连接到彼此上。有可能单独地制造第一翼梁帽且将它们连接或粘合到外壳部分上。因此，第一翼梁帽可连接到第一外壳部分上，且第二翼梁帽可连接到第二外壳部分上。随后，包括翼梁帽的外壳部分可附连到彼此上，其中抗剪腹板布置在翼梁帽之间。在备选实施例中，承载结构为翼梁或梁。这提供了备选实施例，其中承载结构可形成为单个一体的结构，例如，盒形或圆柱形翼梁，且薄空气动力外壳随后附连到承载结构上。本发明还提供了一种制造风轮机叶片的方法，其中该方法包括以下步骤：a)将至少包括第一翼梁帽的承载结构制造成为包括第一纤维增强材料和第一基质材料的纤维增强物体，b)将空气动力外壳制造为包括第二纤维增强材料和第二基质材料的纤维增强材料，以及c)将承载结构连接到空气动力外壳上，其中第二基质材料为聚酯或乙烯基酯，且第一基质材料为除聚酯或乙烯基酯之外的聚合物材料。根据本方法的有利实施例，步骤a)包括供应和固化第一树脂以便形成承载结构的步骤。在另一个有利实施例中，步骤b)包括供应和固化聚酯或乙烯基酯以便形成空气动力外壳的步骤。在又一个有利实施例中，步骤c)包括将承载结构附连到空气动力外壳上的步骤，例如，通过基于环氧树脂的粘合剂。第一翼梁帽和/或空气动力外壳可有利地通过真空辅助树脂传递模制(VARTM)过程制造。空气动力外壳可在第一模具部分中制造。第一翼梁帽可在第二模具部分中制造。如果空气动力外壳制造为单独的外壳部分，如，压力侧外壳部分和吸力侧外壳部分，其随后沿叶片的前缘和后缘附连到彼此上，则单独的外壳部分当然可在单独的第一模具部分中制造。此外，清楚的是，VARTM方法中的各种复合结构可使用包括刚性模具部分和密封到刚性模具部分上的真空袋的模具结构，以便在其间形成模腔。纤维增强材料布置在模腔中，且基质材料(即，树脂)供应至模腔。树脂也可与纤维增强材料组合提供为预浸料坯。作为备选，纤维增强材料可以以干形式布置，且树脂随后供应。还有可能的是使用预浸料坯和供应至纤维增强材料的附加树脂的组合来改善润湿。在一个实施例中，步骤a)还包括制造第二翼梁帽和一个或更多抗剪腹板且将所述一个或更多抗剪腹板连接在第一翼梁帽和第二翼梁帽之间的步骤。在另一个实施例中，步骤b)包括将凝胶涂层提供至空气动力外壳的外表面上的步骤。通常，凝胶涂层将在纤维增强材料铺设在模具中之前施加到模具的形成表面上。根据另一方面，本发明还提供了用于连接到空气动力外壳上的预先制造的翼梁帽，翼梁帽包括沿纵轴线定向的长形结构，且具有用于连接到空气动力外壳上的第一表面、背对第一表面的第二表面、第一侧和与第一侧相对的第二侧，其中翼梁帽包括主叠层，其包括第一表面与第二表面之间且嵌入聚合物基质中的一定数目的纤维增强层，且其中翼梁帽还包括在翼梁帽的第一侧处且邻接主叠层的第一夹层内核材料，第一夹层内核材料沿朝主叠层的方向成斜角，以便提供第一内核材料与主叠层之间的平缓过渡。该预先制造的翼梁帽在其附接到空气动力外壳上时提供了改善的刚性过渡和应力过渡。这具体涉及附接到具有夹层内核材料的夹层构造的空气动力外壳上，例如，将预先制造的翼梁帽结合至最终风轮机叶片中。第一夹层内核材料可夹在内皮与外皮之间。用语"内"和"外"将理解成相对于成品风轮机叶片。因此，内皮为在附接到空气动力外壳上时面朝叶片内部的一侧，而外皮为面朝空气动力外壳的一侧。根据有利实施例，预先制造的翼梁帽还可包括翼梁帽的第二侧处且邻接主叠层的第二夹层内核材料，第二夹层内核材料沿朝主叠层的方向成斜角，以便提供第二内核材料与主叠层之间的平缓过渡。因此，将看到的是，翼梁帽可制造有布置在中心的主叠层且在翼梁帽的两侧处的夹层内核材料。主叠层意思是优选包括多个纤维增强层的纤维插入物，其形成成品风轮机叶片的承载结构。第一内核材料还可朝翼梁帽的第一侧成斜角。第二内核材料也可朝翼梁帽的第二侧成斜角。因此，将看到的是内核材料在截面中可为楔形或双楔形。主叠层也可朝第一侧和/或第二侧成斜角。例如，这可通过使纤维增强层的侧缘相互转移和/或使各层的宽度沿主叠层的厚度变化来实现。这提供了特别有利的实施例，其中平缓的刚性过渡在夹层内核材料与主叠层之间实现。此外，独立层的侧部可成斜角或斜面。夹层内核材料例如可为软木或泡沫聚合物。主叠层与第一夹层内核材料和/或第二夹层内核材料之间的过渡可以成10到80度的斜角。用语预先制造意思是翼梁帽在连接(例如，通过粘合到空气动力外壳上)之前单独制造。预先制造的翼梁帽可预先固结或优选预先固化。将清楚的是，设有唇部或翼的翼梁帽的中间产物自身是新的且创造性的。因此，根据又一个方面，本发明提供了一种用于连接到空气动力外壳上的预先制造的翼梁帽，翼梁帽包括沿纵轴线定向的长形结构，且具有用于连接到空气动力外壳上的第一表面、背对第一表面的第二表面、第一侧、与第一侧相对的第二侧，其中第一翼梁帽包括沿第一翼梁帽的第一侧布置的第一唇部，以及沿第一翼梁帽的第二侧布置的第二唇部。第一唇部和第二唇部形成为沿第一翼梁帽的第一侧和第二侧延伸且从其凸起。第一唇部和第二唇部可形成为纤维增强结构。将清楚的是，本发明的前述方面可以以任何方式组合，且由空气动力外壳和承载结构的分开制造的常见方面来联结。还清楚的是，第三、第四和第五实施例还通过在空气动力外壳中提供凹口来用于插入和附接翼梁帽和特别适于该设计的中间产物形成叶片的普通发明构想来联结。将清楚的是，本发明特别适用于大型结构。因此，本发明优选涉及具有至少30米、40米、45米或50米的总长度的风轮机叶片和中间结构。本发明还构想出了一种根据任何前述方面和实施例的包括一定数目的叶片(例如，两个或三个)的风轮机叶片。附图说明下文参照附图中所示的实施例详细论述了本发明，在附图中：图1示出了风轮机，图2示出了根据本发明的风轮机叶片的示意图，图3示出了布置在模具中的空气动力外壳部分和翼梁帽，图4示出了根据本发明的用于制造空气动力外壳部分的第一实施例，图5示出了根据本发明的用于制造空气动力外壳部分的第二实施例，图6示出了根据本发明的用于制造翼梁帽的实施例，图7示出了根据本发明的翼梁帽的第一实施例，图8a和8b示出了根据本发明的翼梁帽的第二和第三实施例，图9示出了根据本发明的用于制造风轮机叶片的另一个实施例，图10a,10b,10c示出了用于制造空气动力外壳部分的套件的第一实施例，图11a,11b,11c示出了用于制造空气动力外壳部分的套件的第二实施例，图12示出了用于制造空气动力外壳部分的套件的第三实施例，以及图13示出了用于制造空气动力外壳部分的套件的第四实施例。零件清单2风轮机4塔架6机舱8毂10叶片14叶片末梢16叶片根部18前缘20后缘22桨距轴线30根部区32过渡区34翼型区36,136压力侧外壳38吸力侧外壳40肩部150第一模具部分160第一翼梁帽161翼梁帽模具162第一翼梁帽的第一侧163真空袋164第一翼梁帽的第二侧165模腔166第一唇部/第一翼/第一凸起167第一夹层内核材料168第二唇部/第二翼/第二凸起169第二夹层内核材料170第一空气动力外壳部分/压力侧外壳部分172第一加厚部分174第二加厚部分176第一凹口178外皮层180内皮层182第一中间夹层内核材料184第二中间夹层内核材料186第一翼梁帽与第一空气动力外壳的凹口之间的腔188真空袋190仿形插入件192前缘增强部194后缘增强部196第一侧插入件197第一抗剪腹板198第二侧插入件199第二抗剪腹板250,250’,350,350’第一模具部分252,293,295,352,393,395引导孔260第二翼梁帽290,390仿形插入件296,396第一侧插入件298,398第二侧插入件。具体实施方式图1示出了根据所谓"丹麦构想"的常规现代逆风风轮机，其具有塔架4、机舱6和具有大致水平的转子轴的转子。转子包括毂8和从毂8沿径向延伸的三个叶片10，各个叶片均具有最接近毂的叶片根部16和距毂8最远的叶片末梢14。转子具有以R表示的半径。图2示出了根据本发明的风轮机叶片10的第一实施例的示意图。风轮机叶片10具有常规风轮机叶片的形状，且包括最接近毂的根部区30、最远离毂的成型或翼型区34，以及根部区30与翼型区34之间的过渡区32。叶片10包括在叶片安装在毂上时面对叶片10的旋转方向的前缘18，以及面对前缘18的相反方向的后缘20。翼型区34(也称为成型区)具有相对于生成升力理想或几乎理想的叶片形状，而根部区30由于结构考虑而具有大致圆形或椭圆形的截面，其例如，使得将叶片10安装到毂上更容易且更安全。根部区30的直径(或弦)可沿整个根部区域30恒定。过渡区32具有从根部区30的圆形或椭圆形逐渐地变为翼型区34的翼型外形的过渡外形。过渡区32的弦长通常随离毂距离r增大而增加。翼型区34具有翼型外形，其具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随离毂距离r增大而减小。叶片10的肩部40限定叶片10具有其最大弦长的位置。肩部40通常设在过渡区32与翼型区34之间的边界处。应当注意的是，叶片的不同区段的弦一般不在同一平面中，因为叶片可扭曲和/或弯曲(即，预弯曲)，因此提供了具有对应扭曲和或弯曲行程的弦平面，这最常是此情况，以便补偿取决于距毂的半径的叶片的局部速度。叶片通常由沿叶片的前缘18和后缘20的连结线胶合在一起的压力侧外壳部分36和吸力侧外壳部分38制成。图3示出了穿过用于制造风轮机叶片的方法的第一模具部分150的截面视图。第一模具部分150包括第一模具表面，其限定成品风轮机叶片的外表面，这里示为叶片的压力侧。一定数目的第一纤维层、内核部分和增强区段布置在形成表面处，这些部分包括在风轮机叶片的第一空气动力外壳部分(或压力侧外壳部分)136中。空气动力外壳部分136例如可通过如下来制造：首先将蜡物质施加到模制表面上以便能够在模制之后除去外壳部分。然后，胶合涂层可在例如纤维玻璃层制成的一定数目的外皮层178布置在模具中之后施加到该表面上。第一中间夹层内核材料182和第二中间夹层内核材料184如软木布置在外皮层178的顶部上，以便分别形成第一空气动力外壳部分136的第一加厚部分172和第二加厚部分174。实际上，第一凹口176形成在两个加厚部分172,174之间。随后，一定数目的内皮层180，例如，玻璃纤维，布置在外皮层178和第一中间夹层内核材料182和第二中间夹层内核材料184的顶部上。此外，一定数目的纤维层，例如，玻璃纤维，可夹在外皮层178与内皮层180之间，以便形成前缘增强部192和/或后缘增强部194。最后，真空袋(未示出)施加到纤维材料和夹层材料的顶部上，且相对于第一形成部分150密封，以便形成第一模具部分150与真空袋之间的模腔。模腔然后通过使用真空源(未示出)抽真空，且树脂经由树脂入口(未示出)供应至模腔，以便完全润湿纤维材料。最后，树脂固化，以便形成第一空气动力外壳部分136。在制造好第一空气动力外壳部分136之后，预先制造的第一翼梁帽160布置在第一空气动力外壳部分136的第一凹口176中。预先制造的第一翼梁帽160可有利地制造有从第一翼梁帽160的第一侧162突出的第一唇部或翼166，以及从第一翼梁帽160的第二侧164突出的第二唇部或翼168。第一翼166和第二翼168分别抵接第一空气动力外壳部分136的第一加厚部分172和第二加厚部分174的内表面。第一翼梁帽160和第一翼166和第二翼168可有利地尺寸定成使得小腔186在第一翼梁帽160与凹口176的内表面之间产生。粘合剂如基于环氧树脂的胶可在将第一翼梁帽160布置在凹口176中之前施加到凹口176的表面上。作为备选，粘合剂可注入腔中，且然后固化，以便将第一翼梁帽160附接到第一空气动力外壳部分136的凹口176上。翼166,168可用作胶隔层，以便仅所需的胶可注入腔中，且多余的胶可通过将胶从腔186的一个纵向端注入且在腔的第二端处收集所述多余的胶来除去。将清楚的是，翼166,168不必沿翼梁帽的整个纵向范围延伸，而仅需要定位在翼梁帽的各个区段处。第一翼梁帽160沿叶片的纵向方向延伸，且形成成品叶片的承载结构。如图3中所示，第一空气动力外壳部分136的第一加厚部分182和第二加厚部分184的侧部朝第一凹口176渐小。同样地，翼梁帽160的厚度朝翼梁帽160的第一侧162和第二侧164渐小。作为优选，凹口176和翼梁帽160形成为以便其侧部大致抵接彼此，以便获得两个结构之间的平缓过渡。还清楚的是，翼梁帽160可提供成没有翼166,168。翼梁帽与凹口之间的腔仍可由翼梁帽的成斜角的侧部和凹口形成，例如，通过使翼梁帽的底面略微宽于凹口的底面。图3相对于压力侧外壳部分136和第一翼梁帽160描述。等同地，吸力侧外壳部分和第二翼梁帽单独地制造且通过粘合附连到彼此上。吸力侧外壳也包括凹口，且第二翼梁帽布置在吸力侧外壳部分的凹口中。两个外壳部分(具有附接的翼梁帽)然后连接到彼此上，例如，通过沿外壳部分的前缘和后缘形成连结线，且将它们附连到彼此上。此外，抗剪腹板可布置在翼梁帽之间，以例如I形或C形腹板的形式。在此机构中，在附接到抗剪腹板上之前，翼梁帽然后附连到外壳部分上。用于形成空气动力外壳部分的树脂优选为基于乙烯基酯或聚酯的树脂，因为这允许使用凝胶涂层，由此可避免一定数目的模制后操作，如喷漆。图4示出了形成第一空气动力外壳部分136的第一凹口176的第一方法。在该实施例中，仿形插入件(dummyinsert)190布置在两个加厚部分172,174之间。仿形插入件大致具有对应于第一翼梁帽160的形状。作为优选，仿形插入件略大于翼梁帽160，以便确保翼梁帽160实际上可随后配合在凹口176中。当制造第一空气动力外壳部分136时，真空袋施加到纤维材料、夹层内核材料和仿形插入件190的顶部上。通过将真空施加到形成在真空袋188与第一模具部分150之间的真空腔上，仿形插入件190压抵纤维材料，因此留下期望的印记。通过使用仿形插入件190，确保了凹口176适当地对齐，且纤维材料和夹层内核材料在铺设期间不会下滑。仿形插入件190当然随后且在附接第一翼梁帽160之前除去。图5示出了第一空气动力外壳部分136的第一凹口176的第二形成方法。在该实施例中，第一侧插入件196和第二侧插入件198改为用于分别形成第一凹口176的第一侧和第二侧。第一空气动力外壳部分可如关于其它实施例所述那样通过将真空袋布置在纤维材料、夹层内核材料和侧部插入件的顶部上，通过真空辅助树脂传递模制(VARTM)来制造。图10-13示出了根据本发明的用于制造空气动力外壳的套件的各种实施例。图10a-c示出了根据本发明的套件的第一实施例。套件包括第一模制部分250和一定数目的仿形插入件290。仿形插入件290设有引导销291，其可与设在第一模具部分250的第一形成表面中的孔252机械地接合。在铺设形成空气动力外壳的表皮层的纤维层之后，仿形插入件290如图10b和10c中所示通过将仿形插入件290的引导销291插入第一模具部分250的孔252中来附接到第一模具部分上。随后，构成空气动力外壳的其余部分可布置在第一模具部分250的第一形成表面上。仿形插入件290作用为以便将材料保持在模具部分250的侧部处，使得所述材料不会下滑，且引起成品结构中的褶皱。此外，它们作用以便很准确地控制成品空气动力外壳部分中的凹口的位置。仿形插入件290可如图10a中所示那样提供为单独的模块，其分别沿凹口的不同纵向部分延伸。仿形插入件还可布置有如图10a中所示的相互间距。图11a-c示出了根据本发明的套件的第二实施例。第二实施例类似于第一实施例，且相似的数字表示相似的部分。然而，在该实施例中，一定数目的第一侧插入件296和第二侧插入件298改为用于形成第一凹口的第一侧和第二侧。各个插入件部分可经由导销或杆293附接到形成表面上，以接合第一模具部分250'的形成表面中的孔。图12示出了根据本发明的套件的第三实施例的透视图。第三实施例类似于第一实施例，且相似的数字表示相似的部分。第三实施例与第一实施例的差别在于，分段的插入件390邻接彼此，以便它们一起对应于成品空气动力外壳部分中的整个凹口。在所示的实施例中，插入件仅具有对应于插入空气动力外壳部分中的翼梁帽的下部的形状。然而，可使用各种形状。当然，还有可能的是通过使一些插入件邻接彼此且另一些插入件布置成具有它们之间的相互间距来施用第一实施例和第二实施例的组合。图13示出了根据本发明的套件的第四实施例的透视图，其类似于第二实施例，且其中相似的数字表示相似的部分。第四实施例的差别在于独立的第一侧插入件396布置成邻接彼此，且一起形成凹口的第一侧，而独立的第二侧插入件398布置成邻接彼此，且一起形成凹口的第二侧。当真空施加到模腔上时，第一到第四实施例的形成表面中的孔可设有真空泵来施加真空。孔可设有阀，其可在树脂随后注入模腔中时闭合。阀可在固化之后再开启，以便插入件可容易地又除去。插入件可由铝或聚丙烯材料或树脂不会附连到其上的其他材料制成。插入件可由蜡或防滑材料处理以便易于除去插入件。引导孔的使用将使孔留在空气动力外壳部分中。然而，当翼梁帽随后插入且连结到空气动力外壳部分上时，该孔将由树脂或粘合剂填充。可能需要在脱膜之后执行轻微修复，例如，仅通过使用凝胶涂层修复。此外，图10和11中所示的实施例的插入区段可通过柔性材料连接，例如，在分段插入件的侧部之间，以便柔性材料连同插入件区段一起形成连续的侧部。这些连续的侧部可有助于提供边界，这将有助于纤维材料和夹层内核材料的铺设，从而便于凹口的很准确的定位。具有插入区段和互连柔性材料的组合单元可类似于定位在床框中的板条那样布置在模具中。图6示出了穿过用于制造第一翼梁帽160的方法的翼梁帽模具部分161的截面视图。翼梁帽模具部分161包括对应于第一翼梁帽160的外表面的形成表面。一定数目的纤维增强层(未示出)布置在形成表面的顶部上，此后，真空袋163施加到纤维增强层的顶部上，以便在有利地为刚性的第二模具部分161与真空袋163之间形成模腔165。模腔165然后使用真空源(未示出)抽空，此后树脂经由树脂入口(未示出)供应至模腔165，以便润湿纤维增强材料。最后，树脂固化或至少预先固结，以便形成预先制造的第一翼梁帽160。图7示出了根据本发明的翼梁帽的第一实施例。在该实施例中，整个翼梁帽由纤维增强的聚合物构成，其有利地为嵌入环氧树脂基质材料中的碳纤维。因此，整个翼梁帽结构构成了连接到叶片的空气动力外壳部分上的承载结构(或主叠层)。图8a示出了根据本发明的翼梁帽的第二实施例。该实施例与第一实施例的差别在于第一夹层内核材料167设在翼梁帽160的第一侧162处，且第二夹层内核材料169设在翼梁帽的第二侧164处。因此，包括多个堆叠的纤维增强层(优选包括碳纤维)的翼梁帽160的中心部分构成连接到叶片的空气动力外壳部分上的承载结构(或主叠层)。在有利实施例中，第一夹层内核材料167和第二夹层内核材料169为泡沫聚合物。这提供了空气动力外壳的加厚部分的软木可与翼梁帽的主叠层的碳纤维电性隔离的优点。空气动力外壳的加厚部分至少在最接近凹口和翼梁帽的区中可还包括泡沫聚合物，以便确保电绝缘。图8b示出了根据本发明的翼梁帽的第三实施例。该实施例对应于第二实施例，其中相似的数字表示相似的部分。第三实施例与第二实施例的差别在于侧部162',164'处的夹层内核材料167',169'成斜面(tapered)，以便它们延伸到主叠层中，其中纤维层布置在斜尖(tapered)材料的内侧和外侧。图9示出了根据本发明的用于制造风轮机叶片的另一个实施例，该实施例对应于关于图3描述的实施例，但差别在于承载结构在附接到第一外壳部分上之前组装。因此，包括第一翼梁帽160、第二翼梁帽260和第一抗剪腹板197和第二抗剪腹板199的承载结构在附连到第一空气动力外壳部分上之前单独地组装。随后，第二空气动力外壳部分(未示出)布置在承载结构和第一空气动力外壳部分的顶部上，以便第二翼梁帽260附连到第二空气动力外壳部分的凹口上，且第一外壳部分和第二外壳部分沿外壳部分的前缘和后缘处的连结线附连到彼此上。已经参照有利实施例描述了本发明。然而，本发明的范围不限于所示实施例，且变型和改型可在不脱离本发明的范围的情况下执行。风轮机叶片例如仅相对于叶片的各侧处的单个凹口和翼梁帽描述。然而，具体对于很大的叶片，叶片可包括附加的承载结构(或主叠层)。因此，具有纵向区段的实施例也可由本发明构想出，其中空气动力外壳包括各侧上的两个或多个凹口，其中单独制造的翼梁帽布置在凹口中且附接到凹口上。在描述中，翼梁帽与空气动力外壳之间的连结描述为基于环氧树脂的粘合。然而，在备选实施例中，翼梁帽涂布在布置在空气动力外壳的凹口中之前涂布底漆。底漆可提供与空气动力外壳的乙烯基酯或聚酯的化学结合。因此，叶片外壳的固化可在翼梁帽已经布置成提供与翼梁帽的附接之后执行。另外，有可能随后灌注聚酯或乙烯基酯，且然后固化该结构。