CN110582394B - 与风力涡轮机叶片制造相关的改进 - Google Patents

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Abstract

描述了风力涡轮机叶片和关联的制造方法。所述叶片包括由接合在一起的第一半壳体和第二半壳体形成的外壳体。抗剪腹板布置在外壳体内。抗剪腹板具有设置在纵向延伸的第一安装凸缘和第二安装凸缘之间的腹板面板。抗剪腹板经由第一安装凸缘和第一半壳体的内表面之间的第一粘合剂胶合线以及第二安装凸缘和第二半壳体的内表面之间的第二粘合剂胶合线胶合到相应半壳体的内表面。在第二胶合线和可选地第一胶合线中设置一个或更多个胶合分隔件。胶合分隔件被压缩在抗剪腹板的安装凸缘和半壳体的内表面之间并且发生塑性变形。制造抗剪腹板的方法涉及压缩胶合线中的一个或更多个胶合分隔件，使得它们承受塑性变形。这样得到了高质量的胶合线。

Description

与风力涡轮机叶片制造相关的改进
技术领域
本发明总体上涉及风力涡轮机叶片，并且更具体地，涉及制造风力涡轮机叶片的方法和用于这些方法的设备。
背景技术
现代风力涡轮机叶片通常包括由两个半壳体组成的中空壳体，这两个半壳体沿着这两个半壳体的前缘和后缘胶合在一起。在叶片的内腔内设置有一个或更多个纵向延伸的抗剪腹板。抗剪腹板包括设置在上安装凸缘和下安装凸缘之间的腹板面板。安装凸缘分别胶合到这两个半壳体的相对内表面。
制造叶片的方法通常涉及在叶片模具组件的相应半模具中由复合材料分开地形成两个半壳体。在半壳体被支撑在它们相应的半模具中的情况下，接着将抗剪腹板胶合在半壳体的相应内表面之间，并且将半壳体胶合在一起。
将各种部件胶合在一起的过程通常涉及在第一半壳体的内表面上沉积一行粘合剂。然后，将抗剪腹板抬升到第一半壳体中并且定位成使其下安装凸缘在粘合剂的顶部上。将其他粘合剂沿着第一半壳体的前缘和后缘施用于抗剪幅材的上安装凸缘。然后，将第二半模具抬升、翻转和定位在第一半模具的顶部上。这被称为“闭合模具”。第二半壳体和第二半模具的重量压在抗剪腹板和第一半壳体上。这致使粘合剂被压缩在各种部件之间。一旦粘合剂固化，就可以从模具中取出完整的叶片。
通常，以两阶段接合过程将部件接合在一起。接合的第一阶段涉及在模具敞开的同时将抗剪腹板胶合到第一半壳体。在这个阶段期间可使用夹具支撑抗剪腹板。夹具的使用允许在抗剪腹板和第一半壳体之间实现一致且高质量的胶合线。一旦第一半壳体和抗剪腹板之间的粘合剂固化，就去除夹具，然后靠近模具，以将抗剪腹板胶合到第二半壳体并且在两阶段接合的第二阶段中将第一半壳体与第二半壳体胶合在一起。
两阶段接合的缺点在于它可能是耗时的。这是因为，在第二阶段可以开始之前，粘合剂在第一阶段中需要花费一些时间来固化。为了提高风力涡轮机叶片的生产率，可以考虑一阶段接合，其中同时将抗剪腹板胶合到第一半壳体和第二半壳体。然而，一阶段接合给制造过程带来额外的挑战，因为必须在模具闭合的情况下在抗剪腹板的每个面上形成胶合线。这使得不能够使用夹具支撑抗剪腹板。因此，在抗剪腹板和半壳体之间实现高质量且一致的胶合线可能是具有挑战性的。
在一阶段接合和两阶段接合二者中，当第二半模具定位在第一半模具上时，第二半壳体往往会(在重力的作用下)部分或完全从第二半模具释放，从而导致在第二半壳体及其半模具之间有一个或更多个间隙。这可能使得难以控制胶合过程，并且可能导致在抗剪腹板的一面或两面上的粘合剂被不均匀地压缩。另外，当施加热以固化粘合剂时，热膨胀可能造成第二半壳体朝向半模具移动回来，这后续会引起胶合线中的脱胶。
本发明的目的是提供用于将叶片的各种部件接合的改进过程，以避免上述问题中的一些或全部。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种制造风力涡轮机叶片的方法，该风力涡轮机叶片具有由第一半壳体和第二半壳体形成的外壳体，该方法包括：提供由第一半模具支撑的第一半壳体；提供由第二半模具支撑的第二半壳体；提供抗剪腹板，所述抗剪腹板具有设置在纵向延伸的第一安装凸缘和第二安装凸缘之间的腹板面板；在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体的内表面之间提供粘合剂，以形成第一胶合线；在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体的内表面之间提供粘合剂，以形成第二胶合线；在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体的内表面之间提供一个或更多个胶合分隔件；将所述第二半模具和所述第二半壳体分别布置在所述第一半模具和所述第一半壳体的顶部上，以将所述第一半壳体和所述第二半壳体接合在一起，其中，所述第二半壳体和所述第二半模具的重量作用在所述抗剪腹板上并且致使所述第二胶合线中的所述粘合剂被压缩且致使所述一个或更多个胶合分隔件发生塑性变形。
所述方法可包括将一个或更多个其他胶合分隔件布置在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体的所述内表面之间。所述第二半壳体和所述第二半模具的重量作用在所述抗剪腹板上可致使所述第一胶合线中的所述粘合剂被压缩且致使所述一个或更多个其他胶合分隔件发生塑性变形。
所述方法可包括在将所述第一半壳体与所述第二半壳体接合在一起的同时，同时地形成所述第一胶合线和所述第二胶合线。所述方法可包括同时地固化所述第一胶合线和所述第二胶合线中的所述粘合剂。因此，胶合分隔件可用于一阶段接合过程中。
所述方法可包括将多个第一胶合分隔件布置在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体之间。所述方法还可包括将多个第二胶合分隔件布置在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体之间。
所述方法可包括以基本相等的程度同时地压缩所述多个第一胶合分隔件和所述多个第二胶合分隔件，使得所述第一胶合线和所述第二胶合线具有基本相等的厚度。
所述方法可包括在形成所述第二胶合线之前以及在将所述第一半壳体与所述第二半壳体接合在一起之前，形成所述第一胶合线。所述方法可包括在将所述第二半模具和所述第二半壳体布置在所述第一半模具和所述第一半壳体的顶部上之前，固化所述第一胶合线中的所述粘合剂。因此，胶合分隔件可用于两阶段接合过程中。
根据本发明的第二方面，提供了一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括：外壳体，该外壳体由接合在一起的第一半壳体和第二半壳体形成；抗剪腹板，该抗剪腹板布置在所述外壳体内，所述抗剪腹板具有设置在纵向延伸的第一安装凸缘和第二安装凸缘之间的腹板面板；第一粘合剂胶合线，该第一粘合剂胶合线在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体的内表面之间；第二粘合剂胶合线，该第二粘合剂胶合线在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体的内表面之间；以及一个或更多个塑性变形的胶合分隔件，所述一个或更多个塑性变形的胶合分隔件位于所述第二胶合线中。
所述风力涡轮机叶片还可包括位于所述第一胶合线中的一个或更多个塑性变形的胶合分隔件。
所述一个或更多个胶合分隔件可包括块，例如，泡沫块。优选地，所述一个或更多个胶合分隔件由闭孔聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。
所述风力涡轮机叶片可包括沿着所述第一胶合线和/或所述第二胶合线间隔地布置的多个塑性变形的胶合分隔件。
所述一个或更多个胶合分隔件可在所述抗剪腹板的安装凸缘和半壳体的所述内表面之间受到压缩。
所述一个或更多个胶合分隔件可包括设置在所述第一胶合线中的多个第一胶合分隔件。所述一个或更多个胶合分隔件可包括设置在所述第二胶合线中的多个第二胶合分隔件。所述多个第一胶合分隔件和所述多个第二胶合分隔件可受到基本相等程度的压缩，使得所述第一胶合线和所述第二胶合线的厚度基本相等。因此，抗剪腹板可在第一半壳体和第二半壳体之间基本上居中。
上述的或针对本发明的第一方面宣称的可选特征同等地应用于本发明的第二方面，反之亦然。纯粹出于简洁的原因，避免这些特征的重复。
附图说明
现在，将参照附图以非限制示例的方式描述本发明，在附图中：
图1是包括第一半壳体和第二半壳体以及抗剪腹板的风力涡轮机叶片的分解图；
图2示出了被支撑在相应的第一半模具和第二半模具中的第一半壳体和第二半壳体以及沉积在第一半壳体的内表面上的一行粘合剂；
图3示出了定位在第一半壳体中且在图2中示出的所述一行粘合剂的顶部上的抗剪腹板；
图4示出了施加于抗剪腹板的上安装凸缘和第一半壳体的前缘和后缘的其他粘合剂；
图5示出了为了将叶片的各种部件接合在一起而定位在第一半模具和第一半壳体的顶部上的第二半模具和第二半壳体；
图6是风力涡轮机叶片的剖视图，该剖视图示出了抗剪腹板和半壳体之间的理想胶合，其中上胶合线和下胶合线具有相等厚度；
图7是风力涡轮机叶片的剖视图，该剖视图示出了次佳胶合，其中上胶合线中的粘合剂过度压缩而下胶合线中的粘合剂压缩不足；
图8是风力涡轮机叶片的剖视图，该剖视图示出了上胶合线中的脱胶；
图9示出了按照本发明的实施方式的包括在抗剪腹板和半壳体之间的胶合线中的胶合分隔件；
图10示出了被支撑在相应的第一半模具和第二半模具中的第一半壳体和第二半壳体以及沉积在第一半壳体的内表面上的一行粘合剂，其中多个第一胶合分隔件设置在粘合剂中；
图11示出了抗剪腹板的一部分，其中，一行粘合剂和多个第二胶合分隔件设置在抗剪腹板的上安装凸缘上；
图12a至图12d是通过叶片和模具组件的示意性剖视图，所述剖视图示出了在一阶段叶片接合过程期间胶合分隔件的功能；以及
图13a至图13d是通过叶片和模具组件的示意性剖视图，所述剖视图示出了在两阶段叶片接合过程期间胶合分隔件的功能。
具体实施方式
图1是风力涡轮机叶片10的分解图。叶片10包括由第一半壳体12和第二半壳体14(例如，迎风面半壳体和背风面半壳体)形成的外壳体以及单个抗剪腹板16。半壳体12、14均在叶展方向S上从根端18延伸到顶端20，并且在弦向C上在前缘22和后缘24之间延伸。
抗剪腹板16是纵向延伸结构，在所例示示例中，其包括设置在第一安装凸缘28和第二安装凸缘30之间的腹板面板26。在图中示出的抗剪腹板16的定向中，第一安装凸缘28是“下”安装凸缘，并且第二安装凸缘30是“上”安装凸缘。安装凸缘28、30横向于腹板面板26布置，并且每个凸缘28、30具有用于胶合到相应半壳体12、14的内表面32、34的外“安装”表面28a，30a，。
在该示例中，抗剪腹板16的横截面为大体I形。在其他实施方式中，抗剪腹板16可以具有不同形状(例如，C形)。另外，在该示例中，抗剪腹板16的高度从根端移动到顶端逐渐地渐缩，从而对应于叶片10朝向顶端20渐缩的厚度。
叶片10的各种部件通常由复合材料(例如，玻璃纤维增强塑料(GFRP)和/或碳纤维增强塑料(CFRP))制成。叶片壳体12、14形成在叶片模具组件的单独半模具中，而抗剪腹板通常形成在专用抗剪腹板模具中。一旦已形成了各种部件，就接着在接合过程中将它们接合在一起，以形成完整叶片10。这通常涉及将第一半壳体12和第二半壳体14胶合在一起，其中在叶片10内部的抗剪腹板16胶合到半壳体12、14的相应内表面32、34。
如以背景技术的方式讨论的，可使用一阶段或两阶段接合过程将抗剪腹板16胶合到相应的半壳体12、14。在一阶段接合中，将抗剪腹板16同时胶合到第一半壳体12和第二半壳体14，而在两阶段接合中，首先在第一阶段将抗剪腹板16胶合到第一半壳体12，然后在第二阶段中将抗剪腹板16胶合到第二半壳体14。
在讨论本发明之前，将参照图2至图5更详细地讨论基本的一阶段接合过程。
参照图2，该图示出了叶片模具组件36，叶片模具组件36包括一对并排的半模具，即，第一半模具38和第二半模具40。如所示出的，半模具38、40已经用于形成叶片壳体的两个半部。因此，第一半模具38被示出为正支撑第一半壳体12，而第二半模具40正支撑第二半壳体14。
在接合之前，在半壳体12之一的内表面32上沉积粘合剂珠42。如图2所示，在该示例中，在第一半壳体12的内表面32上沉积粘合剂珠42。将使用粘合剂将(图1中示出的)抗剪腹板胶合到第一半壳体12。粘合剂可按沿着叶片壳体12的大部分长度延伸的直线沉积。粘合剂珠42的长度通常对应于抗剪腹板16的长度。
参照图3，将抗剪腹板16定位在前一阶段中沉积的粘合剂42的顶部上。在该示例中，将抗剪腹板抬升到第一半壳体12中并且定位成使其下安装凸缘在粘合剂珠42的顶部上。
参照图4，向抗剪腹板16的上安装凸缘30施用粘合剂珠44，并且沿着第一半壳体12的前缘22和后缘24施用其他粘合剂46。如图4中所示，粘合剂42在抗剪腹板16的重量的作用下被部分压缩。
另外参照图5，接合过程涉及将各种部件胶合在一起，即，将两个半壳体12、14胶合在一起，以及将抗剪腹板16胶合在两个半壳体12、14之间。在该示例中，该过程涉及将第二半壳体14定位在第一半壳体12的顶部上。这是通过抬升并翻转第二半模具40并将其放置在第一半模具38的顶部来实现的——该过程被称为“闭合模具”。
在模具36被闭合的情况下，各种部件之间的粘合剂42、44、46(图4中示出)在第二半壳体14和第二半模具40的重量的作用下被压缩。具体地，沉积在第一半壳体12上的粘合剂42被挤压在第一半壳体12的内表面32和抗剪腹板16的下安装凸缘28之间，以形成第一或“下”胶合线48(图6中示出)；施用到抗剪腹板16的上安装凸缘30的粘合剂44被挤压在第二半壳体14的内表面34和抗剪腹板16的上安装凸缘30之间，以形成第二或“上”胶合线50(图6中示出)；并且施用到第一半壳体12的前缘和后缘的粘合剂46被挤压贴靠在第二半壳体14的对应前缘和后缘上。
图6是通过风力涡轮机叶片10a的示意性横截面，并且示出了抗剪腹板16和叶片壳体12、14之间的理想胶合，其中抗剪腹板16的上胶合线48和下胶合线50中的粘合剂42、44被同等压缩。因此，上胶合线48和下胶合线50具有基本上相等的厚度。因此，抗剪腹板16位于两个半壳体12、14之间的中央位置。
实际上，可能难以在接合期间在抗剪腹板16的两侧(例如，如图中所示的抗剪腹板16的上方和下方)实现粘合剂42、44的均匀压缩。一个问题在于，在接合期间，上半壳体14往往会从上半模具40(图5中示出)部分释放。上半壳体14的被释放部分会致使粘合剂42、44被不均匀压缩，例如，在抗剪腹板16下方和/或上方的粘合剂42、44被局部过度压缩。这会导致抗剪腹板16下方和/或上方的胶合线48、50的部分具有不相等的厚度。
参照图7，例如，该图示出了抗剪腹板16的上模具凸缘30上的粘合剂44被过度压缩的情形。如图7中所示，抗剪腹板16上方的粘合剂44被过度压缩进而会导致抗剪腹板下方的粘合剂42被压缩不足。那么，上胶合线50比下胶合线48薄，并且抗剪腹板16不是位于两个半壳体12、14之间的中央位置，而是与靠近第一半壳体12相比替代地更靠近第二半壳体14。
另外，如以背景技术的方式讨论的，在粘合剂42、44固化期间，因上半壳体14被抬升，可能造成脱胶。特别地，如果在接合过程期间上半壳体14从上半模具40(图5中示出)释放，则在上半壳体14和上半模具40之间会留有间隙。当施加热以固化粘合剂42、44时，上半壳体14的热膨胀会致使其朝向上半模具40向回抬升，从而造成上胶合线50中的脱胶。在图8中以示例的方式示出了上胶合线50中的脱胶52。
本发明通过在抗剪腹板16和半壳体12、14之间的胶合线48、50中设置胶合分隔件来解决这些问题，如现在将参照其余附图描述的。
参照图9，这是示出根据本发明的实施方式的胶合分隔件54的示例的立体图。在该示例中，胶合分隔件54包括由可压缩材料制成的块。在该示例中，胶合分隔件54由泡沫制成。胶合分隔件54可以具有任何合适的尺寸，但是在该示例中，块具有大致60mm的纵向尺寸(l)、大致15mm的横向尺寸(w)和大致12mm的高度尺寸(h)(也被称为“厚度”)。
优选地，胶合分隔件54的高度/厚度(h)大于抗剪腹板16和叶片壳体12、14之间的胶合线48、50中需要的固化粘合剂42、44(参见图6)的厚度。以这种方式，胶合分隔件54防止粘合剂42、44被过度压缩。如随后更详细描述的，胶合分隔件54被设计成当它们承受超过预定量的载荷时经历塑性变形。
在示例中，胶合分隔件54由闭孔聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料制成。在该示例中，这具有60MPa的压缩模量和1.5MPa的压缩强度。当胶合分隔件54承受压缩载荷时，它们将经受弹性变形直到达到屈服点，此后材料将经历塑性变形并且胶合分隔件54的任何形状改变将是不可逆的。在屈服点，该示例中的材料的屈服强度为1.2MPa。使用偏移屈服强度方法在0.2％的应变处定义屈服强度。
参照图10，该图对应于图2，但是另外还示出了多个第一“下”胶合分隔件54a，多个第一“下”胶合分隔件54a设置在施用到第一半壳体12的内表面32的所述一行粘合剂42中。胶合分隔件54a对应于图9中示意性示出的胶合分隔件。胶合分隔件54a在纵向方向或叶展方向S上彼此间隔开。优选地，胶合分隔件54a沿着所述一行粘合剂42以规则的纵向间隔间隔开。在该示例中，胶合分隔件54a大致每隔一米地布置，但可使用其他合适的间隔。在该示例中，胶合分隔件54a被定向成其长度尺寸(l)大体平行于半壳体12的弦向C，而其宽度尺寸(w)大体平行于半壳体12的纵向方向S。
可例如在沉积了粘合剂42之后用手将胶合分隔件54a定位在粘合剂42中。另选地，胶合分隔件54a可被预先定位，例如，被胶合到第一半壳体12的内表面32，并且所述一行粘合剂42可被沉积在胶合分隔件54a的顶部上。作为其他替代形式，胶合分隔件54a可被附接到(图1中示出的)抗剪腹板16的下安装凸缘28。
胶合分隔件54a定位在粘合剂42中，因此它们以一定间隔中断所述一行粘合剂42。胶合分隔件54a的宽度尺寸(w)不能太大，否则它将对粘合剂胶合线的强度产生不利影响。
参照图11，该图示出了孤立的抗剪腹板16的一部分。粘合剂44已被施用到抗剪腹板16的上安装凸缘30，并且多个第二“上”胶合分隔件54b已被***粘合剂44中。在该示例中，第二胶合分隔件54b与第一胶合分隔件54a相同。胶合分隔件54b相互间隔开。优选地，胶合分隔件54b沿着上安装凸缘30以规则的间隔间隔开。在该示例中，胶合分隔件54b大致每隔一米地布置，但可使用其他合适的间隔。在该示例中，胶合分隔件54b被定向成其长度尺寸(l)大体平行于上安装凸缘30的宽度，而其宽度尺寸(w)大体平行于上安装凸缘30的长度。
可例如在将粘合剂44施用到上安装凸缘30之后用手将胶合分隔件54b定位在粘合剂44中。另选地，胶合分隔件54b可被预先定位，例如，被胶合到上安装凸缘30，并且所述一行粘合剂44可被沉积在顶部上。作为其他替代形式，上胶合分隔件54b可被附接到第二半壳体14的内表面34。
优选地，胶合分隔件被定位成使得下胶合分隔件54a和上胶合分隔件54b相互对准。
以与先前参照图4和图5描述相同的方式，在胶合分隔件54a、54b就位时，将抗剪腹板16抬升到第一半壳体12中并且将其定位在第一半壳体12中的粘合剂42和第一胶合分隔件54a的顶部上。然后，闭合模具36，以将第一半壳体12和第二半壳体14胶合在一起并且将抗剪腹板16胶合到相应半壳体12、14的内表面32、34。胶合分隔件54a，54b在接合期间保持在抗剪腹板的安装凸缘28、30和半壳体12、14之间的大体固定的间隔，并且被设计成在承受足够的载荷时经受塑性变形，如以下将更详细讨论的。
现在，将参照图12a至图12d更详细地描述在一阶段接合过程中的胶合分隔件54a、54b的功能。
参照图12a，这是支撑第一或“下”半壳体12的第一或“下”半模具38的示意性剖视图。抗剪腹板16布置在第一半壳体12中，并且被示出为被支撑在第一“下”胶合分隔件54a的顶部上。如以上针对图11讨论的，第二“上”胶合分隔件54b设置在抗剪腹板16的上安装凸缘30上。抗剪腹板16的质量低于下胶合分隔件54a的屈服强度。因此，在此阶段下胶合分隔件54a不发生塑性变形。
参照图12b，通过将第二或“上”半模具40降低到下半模具38上来闭合模具组件36。如图12b中所示，当将模具40上下翻转时，第二或“上”半壳体14会从上半模具40释放，从而导致在上半壳体14和上半模具40之间的间隙56，如所示出的。应当注意，间隙56不是按比例的，并且实际上将更小。
被释放的半壳体14由上胶合分隔件54b支撑。上壳体14的质量小于上胶合分隔件54b的屈服强度，并且上胶合分隔件54b保持壳体14，一直到上半模具40再次与壳体14接触。胶合分隔件54a、54b比胶合线48、50(在图6中示出)中需要的固化粘合剂42、44(也在图6中示出)的厚度厚，从而当上半壳体14从上半模具40释放时防止粘合剂42、44被过度压缩。
参照图12c，上半模具40被进一步降低并再次与上半壳体14接触。在发生粘合剂42、44(参加图6)被大幅压缩之前，上胶合分隔件54b迫使上半壳体14回到上半模具40中。此时，模具40的质量也作用在胶合分隔件54a、54b上。上半模具40和上半壳体14作用在胶合分隔件54a、54b上的组合载荷超过胶合分隔件54a、54b的屈服强度。因此，胶合分隔件54a、54b开始经受弹性变形。因为胶合分隔件54a、54b将上壳体14牢固地推入其模具40中，所以粘合剂42、44(参见图6)沿着抗剪腹板16的长度被均匀地压缩。
参照图12d，进一步降低上半模具40，以使第一半壳体12和第二半壳体14合在一起。胶合分隔件54a、54b一直压缩，直到到达模具36上的端部止挡。在上半壳体14被牢固地向上推入上半模具40中的情况下，上胶合分隔件54a和下胶合分隔件54b上的压缩应力相同。随之而来的是，抗剪腹板16上方和下方的胶合线48、50(图6中示出)中的粘合剂42、44的压缩是相等的。这导致抗剪腹板16在下半壳体12和上半壳体14之间居中。
因此，上胶合线48和下胶合线50中的压缩粘合剂42、44的厚度也相等，从而得到抗剪腹板16和两个叶片壳体12、14之间的理想胶合，如以上针对图6讨论的。此时，可施加热以固化粘合剂42、44。在将上半壳体14牢固推入上半模具40中的情况下，上半壳体14和上半模具40之间的间隙基本上被消除，因此上半壳体14不能在固化过程期间升起并造成脱胶。
根据图12a至图12d中将理解，在闭合模具36之前抗剪腹板16和胶合分隔件54a、54b的组合高度(h1)(参见图12a)大于在完整的叶片中的第一半壳体12的内表面32和第二半壳体14的内表面34之间限定的内腔58的高度(h2)(参见图12d)。胶合分隔件54a、54b在第二半壳体14和第二半模具40的重量的作用下被压缩并且经受塑性变形(如图12d中所示)，使得抗剪幅材16与被压缩的胶合分隔件54a、54b的组合高度等于完成的叶片中的内腔58的高度(h2)。
胶合分隔件54a、54b的使用当用在一阶段接合中时具有多个优点。总之，胶合分隔件54a、54b确保在粘合剂42、44发生大幅压缩之前，将第二半壳体14牢固地推入第二半模具40中。这避免了在固化过程期间壳体14和模具40之间有间隙56(参见图12b)，因此防止上半壳体14有抬升并造成脱胶的可能性。更一般地，胶合分隔件54a、54b用于防止在胶合过程期间壳体12、14和腹板16之间有移动。在第二半壳体14被牢固安置在其模具40中的情况下，沿着抗剪腹板16的长度实现粘合剂42、44的均匀压缩。这避免了粘合剂42、44被过度压缩，过度压缩也会造成脱胶。此外，当用在一阶段接合中时，胶合分隔件54a、54b用于使抗剪腹板16在第一半壳体12和第二半壳体14之间居中，从而造成抗剪腹板16两侧的粘合剂42、44大体相等地压缩，因此使胶合线48、50具有大体相等的厚度。
还可在两阶段接合期间利用胶合分隔件，如此时将参照图13a至图13d描述的。图13a至图13d对应于图12a至图12d，但是应当记得，在两阶段接合中，抗剪腹板16胶合到第一半壳体12，之后再胶合到第二半壳体14。
参照图13a，该图示出了根据两阶段接合过程的第一阶段已经借助粘合剂42胶合到下半壳体12的抗剪腹板16。在该示例中，下胶合线48中未使用下胶合分隔件。然而，在其他示例中，可在两阶段接合中使用下胶合分隔件。可利用夹具(未示出)以在接合的第一阶段期间支撑抗剪腹板16，从而允许对下胶合线48的厚度进行精确控制。如图13a中所示，上胶合分隔件54b设置在抗剪腹板16的上安装凸缘30的顶部上。
参照图13b，通过将上半模具40降低到下半模具38上来闭合模具组件36。如图13b中所示，上半壳体14从上半模具38释放并且由上胶合分隔件54b支撑。上半壳体14的质量小于上胶合分隔件54b的屈服强度，因此上胶合分隔件54b在没有塑性变形的情况下支撑上壳体14。
参照图13c，上半模具40被进一步降低并且再次与上半壳体14接触。如先前示例一样，在发生粘合剂42、44(可在例如图6中看到上安装凸缘30上的粘合剂44)被大幅压缩之前，上胶合分隔件54b迫使上半壳体14回到上半模具40中。此时，模具40的质量也作用在胶合分隔件54b上。上半模具40和上半壳体14作用在胶合分隔件54b上的组合载荷超过胶合分隔件54b的屈服强度。因此，胶合分隔件54b开始经受塑性变形。当胶合分隔件54b将上壳体14牢固地推入其半模具40中时，粘合剂44(图6中示出)沿着抗剪腹板16的长度被均匀地压缩。
参照图13d，进一步降低上半模具40，以使第一半壳体12和第二半壳体14合在一起。胶合分隔件54b一直压缩，直到到达模具36上的端部止挡。因为上半壳体14被牢固地推入上半模具40中，确保了在上胶合线50(在图6中示出)中的粘合剂44(也在图6中示出)沿着抗剪腹板16的长度被均匀地压缩。此时，可施加热以固化粘合剂44。在上半壳体14被牢固地推入上半模具40中的情况下，防止了上半壳体14在固化过程期间抬升并造成脱胶。
因此，胶合分隔件54的使用当在两阶段接合中使用时也具有多个优点。总之，胶合分隔件54b确保在粘合剂44发生大幅压缩之前，将第二半壳体14牢固地推入第二半模具40中。这避免了在固化过程期间壳体14和模具40之间有间隙，因此防止上半壳体14抬升并造成脱胶的可能性。更一般地，胶合分隔件54b用于防止在胶合过程期间壳体14和腹板16之间有移动。在第二半壳体14被牢固安置在其模具40中的情况下，沿着抗剪腹板16的长度实现粘合剂44的均匀压缩。这避免了粘合剂44被过度压缩，过度压缩也会造成脱胶。
上述的胶合分隔件54、54a、54b具有材料特性，使得当它们在足够的载荷下被压缩时，它们保持其变形形状(即，它们承受塑性变形)。如果分隔件54、54a、54b没有保持其压缩形状(例如，如果它们仅经受了弹性变形)，则它们可充当抗剪腹板16和壳体12、14之间的弹簧，并且可以将腹板凸缘推离壳体12、14并致使粘合剂42、44中的脱胶。因此，使用经受塑性变形的胶合分隔件54、54a、54b避免了分隔件块54、54a、54b自身致使在抗剪腹板16和半壳体12、14之间的胶合线48、50中的脱胶的可能性。胶合分隔件54、54a、54b也相对质轻，因此没有为叶片10增加可观的重量。
如上所述，沿着抗剪腹板16的长度在上侧和下侧使用多个胶合分隔件54。当以上描述提到上半模具40和上半壳体14的质量超过胶合分隔件54a、54b的屈服强度时，应该理解，上半模具40的质量将被分配到多个胶合分隔件54a、54b。
仔细地选择胶合分隔件54a、54b的压缩模量和屈服强度。如果材料太硬(高压缩模量)，则胶合分隔件54a、54b将没有充分压缩并且会造成腹板凸缘28、30和/或半壳体12、14或甚至半模具38、40受损。例如，如果胶合分隔件材料具有高压缩模量，则当上半壳体14和上半模具40抵靠胶合分隔件54a、54b时，胶合分隔件54a、54b不会被压缩。这会致使腹板16弯折，或者致使壳体12、14受损，或者致使半模具38、40受损。
所使用的上胶合分隔件54b的数目与上半壳体14的硬度和上半壳体14的重量有关系。上半壳体14往往会在胶合分隔件54b之间垂下(即，下垂)，即，它将在叶展方向S(图1中示出)上采用波状形状。因此，与具有相对高硬度的第二半壳体14相比，具有相对低硬度的第二半壳体14将需要采用更近间隔的胶合分隔件54b。所使用的上胶合分隔件54b的数目还与分隔件54b的最大可允许大小(因为分隔件54不能太大，否则它们会对胶合线50产生负面影响)以及上半模具40上的最大可允许点载荷有关系。
在示例中，根据上叶片壳体14的硬度，确定胶合分隔件54b应该以3米的间隔布置。然后，使胶合分隔件54b承受在胶合分隔件54b的每侧达1.5米的上半壳体14和上半模具40的重量。因此，胶合分隔件54b将承受上半壳体14和上半模具40的3米长的重量。如果上半壳体14和上半模具40的该3米长的重量为1500N(仅作为示例)，则选择胶合分隔件54b的材料和尺寸，使得胶合分隔件的压缩屈服强度为1500N或更小。另外，胶合分隔件54b的压缩断裂强度必须大于1500N。
当选择第一(下)胶合分隔件54a的数目、间隔和材料时，这些相同的原理适用。优选地，第一胶合分隔件54a与第二胶合分隔件54b相同。
可在不脱离本发明的范围的情况下对以上示例进行许多修改。例如，粘合剂42可另选地直接施用到抗剪腹板16的下安装凸缘28上，而非施用到第一半壳体12。另选地或另外地，“下”胶合分隔件54a可按与以上针对上安装凸缘30描述的方式相近的方式施用到下安装凸缘28。另外，在其他实施方式中，粘合剂44可被施用到第二半壳体14的内表面34，而非施用到抗剪腹板16的上安装凸缘30。另选地或另外地，“上”胶合分隔件54b可按与以上针对施用到第一半壳体12的粘合剂42描述的方式相似的方式施用到第二半壳体14的内表面34。
在以上描述中，为了方便起见使用术语“上”和“下”来表示图中所示方位的各种部件。这些术语不旨在限制本发明的范围。

Claims (15)

1.一种制造风力涡轮机叶片的方法，该风力涡轮机叶片具有由第一半壳体和第二半壳体形成的外壳体，该方法包括：
提供由第一半模具支撑的第一半壳体；
提供由第二半模具支撑的第二半壳体；
提供抗剪腹板，所述抗剪腹板具有设置在纵向延伸的第一安装凸缘和第二安装凸缘之间的腹板面板；
在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体的内表面之间提供粘合剂，以形成第一胶合线；
在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体的内表面之间提供粘合剂，以形成第二胶合线；
在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体的所述内表面之间提供一个或更多个胶合分隔件；
将所述第二半模具和所述第二半壳体分别布置在所述第一半模具和所述第一半壳体的顶部上，以将所述第一半壳体和所述第二半壳体接合在一起，
其中，所述第二半壳体和所述第二半模具的重量作用在所述抗剪腹板上并且致使所述第二胶合线中的所述粘合剂被压缩且致使所述一个或更多个胶合分隔件发生塑性变形。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将一个或更多个其他胶合分隔件布置在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体的所述内表面之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二半壳体和所述第二半模具的重量作用在所述抗剪腹板上致使所述第一胶合线中的所述粘合剂被压缩且致使所述一个或更多个其他胶合分隔件发生塑性变形。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括在将所述第一半壳体与所述第二半壳体接合在一起的同时，同时地形成所述第一胶合线和所述第二胶合线。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述方法包括同时地固化所述第一胶合线和所述第二胶合线中的所述粘合剂。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述方法包括将多个第一胶合分隔件布置在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体之间并且将多个第二胶合分隔件布置在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体之间。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法包括以基本相等程度同时地压缩所述多个第一胶合分隔件和所述多个第二胶合分隔件，使得所述第一胶合线和所述第二胶合线具有基本相等的厚度。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，所述方法包括在形成所述第二胶合线之前以及在将所述第一半壳体与所述第二半壳体接合在一起之前，形成所述第一胶合线。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，所述方法包括在将所述第二半模具和所述第二半壳体布置在所述第一半模具和所述第一半壳体的顶部上之前，固化所述第一胶合线中的所述粘合剂。
10.一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括：
外壳体，该外壳体由接合在一起的第一半壳体和第二半壳体形成；
抗剪腹板，该抗剪腹板布置在所述外壳体内，所述抗剪腹板具有设置在纵向延伸的第一安装凸缘和第二安装凸缘之间的腹板面板；
第一粘合剂胶合线，该第一粘合剂胶合线在所述第一安装凸缘和所述第一半壳体的内表面之间；
第二粘合剂胶合线，该第二粘合剂胶合线在所述第二安装凸缘和所述第二半壳体的内表面之间；以及
一个或更多个塑性变形的胶合分隔件，所述一个或更多个塑性变形的胶合分隔件位于所述第二粘合剂胶合线中。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片还包括位于所述第一粘合剂胶合线中的一个或更多个塑性变形的胶合分隔件。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的风力涡轮机叶片，其中，所述一个或更多个分隔件包括泡沫块。
13.根据权利要求10或11所述的风力涡轮机叶片，其中，所述叶片包括沿着所述第一粘合剂胶合线和/或所述第二粘合剂胶合线间隔地布置的多个塑性变形的胶合分隔件。
14.根据权利要求10或11所述的风力涡轮机叶片，其中，所述一个或更多个胶合分隔件在安装凸缘和半壳体的所述内表面之间受到压缩。
15.根据权利要求10或11所述的风力涡轮机叶片，其中，所述一个或更多个胶合分隔件包括设置在所述第一粘合剂胶合线中的多个第一胶合分隔件和设置在所述第二粘合剂胶合线中的多个第二胶合分隔件，并且其中，所述多个第一胶合分隔件和所述多个第二胶合分隔件受到基本相等程度的压缩，使得所述第一粘合剂胶合线和所述第二粘合剂胶合线的厚度基本相等。
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