TWI481495B - 製作風力發電裝置轉子葉片之方法及風力發電裝置轉子葉片 - Google Patents

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Description

製作風力發電裝置轉子葉片之方法及風力發電裝置轉子葉片
本發明係關於一種製作風力發電裝置轉子葉片之方法及風力發電裝置轉子葉片。
由於常呈纖維複合物組件之形式的風力發電裝置之轉子葉片係經常性地常年暴露於天氣及極端天氣條件下，所以其等亦必須能承受該等天氣。在一方面，此係轉子葉片設計的一個問題。另一方面，轉子葉片於是亦必須確實具有合適的材料性質。此係源於以下之事實：正是纖維複合物結構使得能製作出能承受負載且耐用的組件。因此用於風力發電裝置之轉子葉片係通常以一真空注入方法製作。在該情況中，玻璃纖維墊以及硬質發泡體或輕木可作為芯體佈而置於轉子葉片之一模具中並藉由一幫浦或一軟管系統在真空下用樹脂使其填滿。因此，轉子葉片還包括一芯體元件及位於一夾層結構中之芯體之兩個側面上的玻璃纖維強化環氧樹脂。
在該情況中，該樹脂係通常以一真空注入或真空注射方法注入或注射。在該情況中，可提供一薄膜以在該薄膜下方形成一真空。該真空係尤其有利的，這是因為其導致該樹脂之散佈得到改良。一助流劑通常係置於芯體與分層結構之其他層之間。提供該助流劑有助於該樹脂快速散佈使得該轉子葉片之材料均勻地填滿。
WO 2009/003477 A1描述一種製作轉子葉片之方法。其 涉及使用在其之一側或兩側具有凹槽的一芯體。該芯體中之該等凹槽係意以有助於使該芯體更好地彎曲。
本發明之一目的係提供一種製作複合纖維組件，尤其是製作風力發電裝置的轉子葉片之方法，其容許在均勻地高品質下進行更經濟的製造。
此目的係藉由如技術方案1之方法及藉由如技術方案3之風力發電裝置轉子葉片而實現。
因此，提供一種製作風力發電裝置轉子葉片或纖維複合物組件的方法。在該情況中提供至少一模具及置於該至少一模具中之具有至少一芯體的一分層纖維複合物。該芯體具有一頂面及一底面(該頂面具有第一通道部分且該底面具有一第二通道部分)及位於該第一通道部分與該第二通道部分之間之連接部分。該等第一及第二通道部分係相互交替。樹脂可(特定言之)通過該第一通道部分及/或該第二通道部分饋給直到該分層纖維複合物充分填滿。
因此提供一種製作風力發電裝置轉子葉片的方法，其中無需助流劑。
在本發明之一態樣中，樹脂之饋給係可以一真空注射方法實現。
本發明亦係關於一種風力發電裝置轉子葉片或一纖維複合物組件，其具有至少一芯體，該至少一芯體具有一第一側面及一第二側面。在該第一側面中設置有至少一第一通道部分而在該第二側面中設置有至少一第二通道部分。在 該等第一及第二通道區域之間之過渡區域處亦有連接部分。
在本發明之一態樣中，該等第一及第二通道部分沿著該芯體之長度交替。
在本發明之另一態樣中，該等第一及第二通道部分係銑削至該芯體中。
本發明係關於設置至少一通道於該芯體中或一風力發電裝置轉子葉片或一纖維複合物組件之芯體材料之概念。在該情況中，一通道係至少部分製作於該頂面上且至少一通道係至少部分製作於該底面上，其中在該頂面之該通道部分與該底面上之該通道之間有一連接部分。此可(例如)藉由該頂面及該底面之該等通道之一重疊區域中的一通孔實現。然而，此亦可(例如)藉由調整該通道之深度而實現。若該通道之深度被設定為稍大於該材料厚度之一半，則直通開口(即，兩個通道之間之連通)將自動地出現於該頂面及該底面中之該等通道之該重疊區域中。該樹脂現在可被饋給至該(該等)通道中。通過該頂面及該底面處之該等通道之該重疊處之連接，該樹脂可均勻地散佈至該通道之整個長度並由此沿著整個芯體材料或整個分層纖維複合物散佈。
一進料口(即，用於饋給該樹脂之一連接)可被設置於該頂面及該底面兩者上以饋給該樹脂。在該情況中該等進料口可被設置於(例如)該等通道之外端處。
若在該纖維複合物組件中有具有通道的複數個芯體，則 在該等芯體之間之接面處進行一橫向銑削以使得該等通道彼此連通。
在本發明之一態樣中，該等通道係藉由在該等芯體中銑削而成。如此可利用已知及可靠的管理及反復嘗試與試驗的工序來製作該等通道。就此而言，該等通道在製造該等芯體時已被製作使得當該等芯體置於該模具中時其等係呈半成品之形式。
另外，當使用去氣樹脂時，具有一高強度水準之一轉子可藉由不含氣泡(諸如(例如)空氣包含物)之樹脂而具體實施。
本發明之另外組態係附屬技術方案之標的。
本發明之諸優點及諸實施例係經由本發明之實例並參考圖式更加詳細地描述於下文中。
圖1顯示諸如根據一第一實施例之一風力發電裝置轉子葉片之一纖維複合物組件之一芯體之一圖解透視圖。芯體100具有一頂面(第一側面)101及一底面(第二側面)102。在頂面101中(例如)藉由銑削製作複數個第一通道部分110，及在底面102上(例如)藉由銑削而設置複數個第二通道部分120。連接部分130(例如呈通孔之形式)可被設置於第一通道部分110與第二通道部分120之間之過度或重疊區域處。因此有包括第一通道部分110、第二通道部分120及連接部分130之一連續通道。若通道部分110、120比該材料厚度之一半稍深，則在此等通道部分110、120之該重疊區域中 會自動地提供一連接。該芯體可呈一固定板形式。
該通道因此部分延伸於頂面101處並部分延伸於底面102處。特定言之，該通道係交替地延伸於頂面及底面101、102上，但藉由連接部分130，其亦可為一連續組態。例如可使用一真空注入方法將諸如(例如)一玻璃纖維強化環氧樹脂之一樹脂引入此通道中，則該樹脂從該通道進一步散佈直到該芯體元件係被一預定厚度的樹脂完全覆蓋。
為了完成根據本發明之一纖維複合物組件，及特定言之為了完成一風力發電裝置轉子葉片，該芯體或芯體元件100及(例如)玻璃纖維墊可置於一模具中(例如，一半殼配置)。接著該樹脂可以一真空注入方法被饋給至通道部分110、120，在這種情況下，該樹脂首先充滿該通道並接著均勻地散佈於芯體元件100上或下之分層纖維複合物或非捲曲織物中。在該情況中，樹脂量係達到該分層纖維複合物係充分填滿的程度。
以此方式，具有第一及第二通道部分110、120之該通道可用於運輸該環氧樹脂。該環氧樹脂可經由該頂面處及該底面處之通道部分110、120兩者之端處之一進料口而被饋給以通過根據本發明之該通道快速並均勻地散佈至該模具中並且從而完全填滿該分層纖維複合物。
該環氧樹脂可視情況經由在該頂面處及該底面處之一進料口直接饋給或經由該等通道間接饋給。
當複數個芯體係設置於一轉子葉片中時，則可於該等接面處提供橫向銑削或橫向通道以便在個別芯體中之諸通道 之間提供一連接並由此促進該樹脂散佈於整個纖維複合物組件或整個模具。
圖2顯示根據本發明之一芯體之一部分或用於諸如一風力發電裝置轉子葉片之一纖維複合物組件之一芯體元件100之一圖解視圖，其中樹脂500係(例如)以一真空注射方法饋給。如從圖2中所見，樹脂500已部分散佈開。就此而言，從圖2中可見該樹脂沿著通道部分110、120及連接部分130散佈開。該樹脂之散佈前緣(顯示於此圖中)為簡潔起見被稱為樹脂前緣510，顯示該樹脂之均勻散佈並由此顯示該分層纖維複合物亦係均勻填滿。
藉由根據本發明之用於製作一纖維複合物組件或一風力發電裝置轉子葉片之方法可減少一風力發電裝置轉子葉片之製作時間。另外，不再需要助流劑。
利用根據本發明之用於製作一風力發電裝置轉子葉片之方法可簡化一轉子葉片之一件式製作。
根據本發明之該風力發電裝置轉子葉片可(例如)以一夾層法製作。出於此目的(例如)係提供諸如PVC發泡體、輕木等等之夾層材料作為一轉子葉片芯體。如上文所描述，一通道可銑削於該芯體中。可通過此通道運輸該樹脂或加速該樹脂之運輸。在該頂面及該底面處之該等銑削區域之間提供連接位置或磨除部分意謂著該樹脂或該基質可散佈於整個通道中。樹脂之饋給可經由該頂面或底面上之一進料口直接實現或經由該組件中或該芯體中之通道間接實現。若該芯體包括複數個部件，則在此等部件之接面處亦 可進行橫向銑削以確保該通道連接。
該樹脂在該通道內比在該通道外散佈更快。因此，當使用該樹脂通道時可省略該等助流劑。該樹脂通道較佳係以該芯體元件之縱向方向設置使得該樹脂可沿著該縱向方向穿過該樹脂通道快速地散佈並接著超越該通道進一步散佈。這會導致該樹脂更均勻地散佈，因為該樹脂之散佈在該樹脂通道內比在該樹脂通道外可更快地發生。
圖3顯示根據本發明之一風力發電裝置之一圖解視圖。風力發電裝置1具有一塔架10，在塔架10之上端處具有一吊艙20。例如在吊艙20上配置有三個轉子葉片30。轉子葉片30具有一轉子葉尖32及一轉子葉根31。轉子葉片30係固定至(例如)轉子葉根31處之轉子轂21。轉子葉片30之螺距角可根據目前盛行之風速加以較佳控制。
圖3中之風力發電裝置轉子葉片30可根據該第一實施例製作。
10‧‧‧塔架
20‧‧‧吊艙
21‧‧‧轉子轂
30‧‧‧轉子葉片
31‧‧‧轉子葉根
32‧‧‧轉子葉尖
100‧‧‧芯體
101‧‧‧頂面
102‧‧‧底面
110‧‧‧第一通道部分
120‧‧‧第二通道部分
130‧‧‧連接部分
500‧‧‧樹脂
510‧‧‧樹脂前緣
圖1顯示根據一第一實施例之一風力發電裝置轉子葉片之一芯體元件之一圖解透視圖，圖2顯示此一芯體元件之一簡化平面圖，及圖3顯示根據本發明之一風力發電裝置之一圖解視圖。
100‧‧‧芯體
101‧‧‧頂面
102‧‧‧底面
110‧‧‧第一通道部分
120‧‧‧第二通道部分
130‧‧‧連接部分

Claims (5)

  1. 一種風力發電裝置轉子葉片，其包括：具有一頂面(101)及一底面(102)之至少一芯體(100)，其中在該頂面(101)中設置有至少一第一通道部分(110)且在該底面(102)中設置有至少一第二通道部分(120)，其中在該第一通道部分(110)與該第二通道部分(120)之重疊區域處係設置有連接部分(130)，其中第一及第二通道部分(110、120)係銑削至該芯體(100)中，且該等通道沿著該芯體(100)之長度部分地且交替地分別延伸於該頂面及底面(101、102)上；及其中該第一及第二通道部分(110、120)比該芯體(100)厚度之一半深，以在該第一及第二通道部分(110、120)之一重疊區域中自動地提供一連接。
  2. 如請求項1之轉子葉片，其中該芯體(100)代表一穩定板。
  3. 一種風力發電裝置，其具有如請求項1或2之至少一風力發電裝置轉子葉片。
  4. 一種製作如請求項1或2之轉子葉片，尤其是製作風力發電裝置轉子葉片之方法，其包括以下步驟：提供至少一模具，在該至少一模具中放置具有該至少一個芯體(100)之一分層纖維複合物，及饋給樹脂，特定言之，通過該等第一及/或第二通道部分(110、120)直到該分層纖維複合物充分填滿。
  5. 如請求項4之方法，其中樹脂之該饋給係以一真空注射方法實現。
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