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CN106286114A - 用于风力涡轮转子叶片的具有不同面积重量纤维增强层的结构支承部件 - Google Patents

用于风力涡轮转子叶片的具有不同面积重量纤维增强层的结构支承部件 Download PDF

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CN106286114A
CN106286114A CN201610475575.8A CN201610475575A CN106286114A CN 106286114 A CN106286114 A CN 106286114A CN 201610475575 A CN201610475575 A CN 201610475575A CN 106286114 A CN106286114 A CN 106286114A
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CN
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reinforced
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Application number
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A.A.亚布鲁
A.里亚希
C.D.卡鲁索
B.阿尔伯特
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Original Assignee
General Electric Co
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Abstract

结构支承部件包括定位在彼此的顶部上的多个纤维增强层,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与第一面积重量不同的第二面积重量。结构支承部件还包括遍及该多个纤维增强层地灌注的树脂。

Description

用于风力涡轮转子叶片的具有不同面积重量纤维增强层的结 构支承部件
技术领域
本文中公开的主题涉及风力涡轮转子叶片,且更具体而言,涉及具有不同重量纤维增强层的结构支承部件。
背景技术
风力被认为是目前可获得的最清洁、最环境友好的能源中的一种,且风力涡轮在这一点上得到越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱、和直接地或是通过桨距轴承而连接到毂的一个或更多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理来获得风的动能。转子叶片以旋转能的形式传送动能,以便使将转子叶片联接到变速箱(或如果未使用变速箱,则直接地联接到发电机)的轴转动。发电机然后将机械能转换成电能,该电能可被调度至公用电网。
转子叶片大体上在尺寸方面增大,以便变得能够获得增大的动能。然而,在转子叶片的尺寸继续增大时,转子叶片的重量可变为一个因素。而且,这些构件必须以牢固且可持续的方式连接到转子叶片。而且,包括纤维增强层且用于支承这些构件的结构支承部件可经历额外的树脂灌注(resin infusion)考虑。
因此,具有结构支承部件的备选风力涡轮转子叶片在本领域中将是受欢迎的,该转子叶片具有不同面积重量(areal weight)纤维增强层。
发明内容
在一个实施例中,公开了用于风力涡轮转子叶片的结构支承部件。结构支承部件包括定位在彼此的顶部上的多个纤维增强层,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与第一面积重量不同的第二面积重量。结构支承部件还包括遍及多个纤维增强层灌注的树脂。
在另一实施例中,公开了一种风力涡轮转子叶片。风力涡轮转子叶片包括配置在转子叶片内的翼梁缘条(spar cap),该翼梁缘条延伸转子叶片翼展长度的至少一部分,翼梁缘条包括定位在彼此的顶部上的多个纤维增强层,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与第一面积重量不同的第二面积重量,和遍及多个纤维增强层地灌注的树脂。风力涡轮转子叶片还包括至少部分地由翼梁缘条支承的翼型件结构。
在又一实施例中,公开了一种用于制造结构支承部件的方法。该方法包括将多个纤维增强层定位在彼此的顶部上,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与第一面积重量不同的第二面积重量。该方法还包括遍及多个纤维增强层地灌注树脂。
技术方案1:一种用于风力涡轮转子叶片的结构支承部件,所述结构支承部件包括:
多个纤维增强层,其定位在彼此的顶部上,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量不同的第二面积重量;和,
树脂,其被遍及所述多个纤维增强层地灌注。
技术方案2:根据技术方案1所述的结构支承部件,其中,所述顶部纤维增强层和所述底部纤维增强层包括所述第一面积重量,且所述多个中间纤维增强层中的至少一个包括所述第二面积重量。
技术方案3:根据技术方案2所述的结构支承部件,其中,所述第一面积重量大于所述第二面积重量。
技术方案4:根据技术方案1所述的结构支承部件,其中,所述多个纤维增强层中的大约百分之25到大约百分之75包括所述第一面积重量,且其中,所述多个纤维增强层中的大约百分之75到大约百分之25包括所述第二面积重量。
技术方案5:根据技术方案1所述的结构支承部件,其中,所述多个中间纤维增强层基本上在所述第一面积重量和所述第二面积重量之间交替。
技术方案6:根据技术方案1所述的结构支承部件,其中,所述多个纤维增强层中的所有都包括基本上沿共同的方向定向的单向纤维增强层。
技术方案7:根据技术方案1所述的结构支承部件,其中,所述多个纤维增强层包括玻璃纤维。
技术方案8:根据技术方案1所述的结构支承部件,其中,所述第一面积重量为至少大约1800 g/m2,且所述第二面积重量为至少大约1000 g/m2
技术方案9:根据技术方案1所述的结构支承部件,其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量和所述第二面积重量不同的第三面积重量。
技术方案10:一种风力涡轮转子叶片,其包括:
翼梁缘条,其配置在所述转子叶片内,其延伸转子叶片翼展长度的至少一部分,所述翼梁缘条的至少一部分包括:
多个纤维增强层,其定位在彼此的顶部上,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量不同的第二面积重量;和,
树脂,其被遍及所述多个纤维增强层地灌注;和,
翼型件结构,其至少部分地由所述翼梁缘条支承。
技术方案11:根据技术方案10所述的风力涡轮转子叶片,其中,包括所述第一面积重量的纤维增强层的量和包括所述第二面积重量的纤维增强层的量沿所述转子叶片翼展长度变化。
技术方案12:根据技术方案11所述的风力涡轮转子叶片,其中,所述第一面积重量大于所述第二面积重量,且其中,较高比例的纤维增强层相比于邻近所述风力涡轮转子叶片的末梢,邻近所述风力涡轮转子叶片的根部包括所述第一面积重量。
技术方案13:根据技术方案11所述的风力涡轮转子叶片,其中,所述第一面积重量大于所述第二面积重量,且其中,较高比例的纤维增强层相比于在所述风力涡轮转子叶片的最大翼弦长度远处的位置,邻近所述风力涡轮转子叶片的最大翼弦长度包括所述第一面积重量。
技术方案14:根据技术方案10所述的风力涡轮转子叶片,其中,所述顶部纤维增强层和所述底部纤维增强层包括所述第一面积重量,且所述多个中间纤维增强层中的至少一个包括所述第二面积重量。
技术方案15:根据技术方案14所述的风力涡轮转子叶片,其中,所述第一面积重量大于所述第二面积重量。
技术方案16:根据技术方案10所述的风力涡轮转子叶片,其中,所述多个纤维增强层中的所有都包括基本上沿共同的方向定向的单向纤维增强层。
技术方案17:根据技术方案10所述的风力涡轮转子叶片,其中,所述多个纤维增强层包括玻璃纤维。
技术方案18:根据技术方案10所述的风力涡轮转子叶片,其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量和所述第二面积重量不同的第三面积重量。
技术方案19:一种用于制造结构支承部件的方法,所述方法包括:
将多个纤维增强层定位在彼此的顶部上,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量不同的第二面积重量;和,
遍及所述多个纤维增强层灌注树脂。
技术方案20:根据技术方案19所述的方法,其中,所述结构支承部件为用于风力涡轮转子叶片的翼梁缘条。
鉴于结合附图的以下详细描述,将更完整地理解由本文中论述的实施例提供的这些和额外的特征。
附图说明
附图中阐述的实施例在性质上为例示性和示范性的,且不旨在限制由权利要求限定的发明。在结合以下附图阅读时,可理解例示性实施例的以下详细描述,其中相似的结构用相似的参考标号指示,且在附图中:
图1为具有一个或更多个转子叶片的风力涡轮的透视图,该一个或更多个转子叶片可包括根据所示或所述的一个或更多个实施例的空气动力根部适配器;
图2为根据本文中所示或所述的一个或更多个实施例的图1中例示的风力涡轮的转子叶片的透视图;
图3为根据本文中所示或所述的一个或更多个实施例的转子叶片的截面图;
图4为根据本文中所示或所述的一个或更多个实施例的包括多个纤维增强层的用于转子叶片的结构支承部件的截面图;
图5为根据本文中所示或所述的一个或更多个实施例的包括多个纤维增强层的用于转子叶片的另一结构支承部件的截面图;
图6为根据本文中所示或所述的一个或更多个实施例的包括多个纤维增强层的用于转子叶片的又一结构支承部件的截面图;
图7为根据本文中所示或所述的一个或更多个实施例的包括多个纤维增强层的用于转子叶片的又一结构支承部件的截面图;且,
图8示出了根据本文中所示或所述的一个或更多个实施例的制造结构支承部件的示范方法。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简要描述,可不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当认识到的是,在任何此类实际实现方式的开发中,如在任何工程或设计项目中一样,必须进行许多实现方式特定的决定来实现开发者的特定目标,诸如符合系统相关和业务相关的约束,这可从一个实现方式到另一个不同。而且,应当认识到的是,此种开发努力可能是复杂且耗时的,但对于受益于本公开的那些技术人员而言仍是设计、制造和生产的例行任务。
当介绍本发明的各种实施例的元件时,冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在指存在一个或更多个元件。用语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包含性的,且意思是可存在除所列元件之外的额外元件。
现在参看图1,例示出常规构造的风力涡轮10。风力涡轮10包括塔架12,塔架12具有安装在其上的机舱14。多个转子叶片16安装到转子毂18,转子毂18又连接到主凸缘,主凸缘使主转子轴转动。取决于风力涡轮10的构造,多个转子叶片16可例如通过桨距轴承(未示出)或任何其他可操作的连接技术来间接地安装到转子毂18。风力涡轮功率生成和控制构件收纳在机舱14内。图1的视图仅是出于例示目的而提供的,以将本发明置于示范的使用领域中。应认识到的是,本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。
现在参看图2,示出了转子叶片16的透视图。转子叶片16可包括用于将转子叶片16安装到风力涡轮毂18(图1中例示)安装凸缘(未示出)的根部端部20,和与根部端部20相反地配置的末梢端部22。转子叶片16可包括在前缘28与后缘30之间延伸的压力侧24和吸力侧26。此外,转子叶片16可包括翼展32,翼展32限定根部端部20与末梢端部22之间的总长度。转子叶片16还可包括翼弦34,翼弦34限定前缘28与后缘30之间的总长度。应当认识到的是,翼弦34可在转子叶片16从根部端部20延伸至末梢端部22时关于翼展32改变长度。
转子叶片16可限定任何适合的空气动力轮廓。因此,在一些实施例中,转子叶片16可限定翼型件形截面。例如,转子叶片16也可被气动弹性地修整。转子叶片16的气动弹性修整可能需要大体上沿翼弦方向x并且/或者沿大体上翼展方向z弯曲叶片16。如所例示的,翼弦方向x大体上对应于与限定在转子叶片16的前缘28和后缘30之间的翼弦34平行的方向。此外,翼展方向z大体上对应于与转子叶片16的翼展32平行的方向。在一些实施例中,转子叶片16的气动弹性修整可额外地或备选地包括扭转转子叶片16,诸如通过大体上沿翼弦方向x和/或翼展方向z扭转转子叶片16。
现在还参看图3,转子叶片16大体上包括结构支承部件60和翼型件结构50。结构支承部件50配置在转子叶片16内且延伸转子叶片16翼展长度32(即,沿翼展方向z)的一部分。结构支承部件60可包括任何支承性部件,其直接地或间接地连接到翼型件结构50且支承其,如将在本文中认识到的那样,且可包括一种或更多种不同材料。
例如,如图3中例示的,在一些实施例中,结构支承部件60可包括抗剪腹板61和一个或更多个翼梁缘条62(例如,上翼梁缘条62和下翼梁缘条62)。抗剪腹板61和一个或更多个翼梁缘条62可延伸足以支承整个风力涡轮转子叶片16的转子叶片翼展长度32的任何长度。例如,在一些实施例中,抗剪腹板61和一个或更多个翼梁缘条62可从根部20到末梢22延伸转子叶片翼展长度32的基本上整个长度。在一些实施例中,抗剪腹板61和一个或更多个翼梁缘条62可仅延伸转子叶片翼展长度32的一部分。甚至在一些实施例中,抗剪腹板61和一个或更多个翼梁缘条62可与彼此独立地延伸不同的长度,诸如当翼梁缘条62朝末梢22延伸为超过抗剪腹板61一定长度。而且,尽管已在本文中提出了包括抗剪腹板61和一个或更多个翼梁缘条62的实施例,但应当认识到的是,也可提供其他实施例以用于结构支承部件60,诸如包括这些元件中的仅一个,并且/或者包括本文中尚未描述的额外元件。
现在参看图4-7,结构支承部件60的至少一部分可大体上包括定位(例如,配置、堆叠或以其他方式层叠)在彼此顶部上的多个纤维增强层70。结构支承部件60还可包括遍及多个纤维增强层70灌注以形成用于翼型件结构50的支承件的树脂。包括多个纤维增强层70的结构支承部件60可包括一个或更多个翼梁缘条62、抗剪腹板61、它们的组合,或实现结构支承部件60的任何其他构件。而且,纤维增强层70的组合可针对特定的结构支承部件60、其沿转子叶片16的位置来修整。在一些实施例中,结构支承部件60的整个长度可包括包含不同的面积重量的纤维增强层70。在其他实施例中,结构支承部件60的仅一个或更多个部分可包括具有不同面积重量的纤维增强层70,而结构支承部件60的其他部分可包括具有相同面积重量的纤维增强层70。
具体而言,多个纤维增强层70可包括配置在顶部纤维增强层74与底部纤维增强层78之间的多个中间纤维增强层76。而且,多个纤维增强层70可包括多个不同的面积重量(即,单独的纤维增强层70的每单位面积质量),其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与第一面积重量不同的第二面积重量。包括较大面积重量的纤维增强层70可对整个结构支承部件60提供额外的强度和/或刚度。然而,包括较低面积重量的纤维增强层70可通过提供用于树脂流的较不密集的通路来有助于较快的树脂灌注过程,并且/或者可对结构支承部件60提供较大的可挠性。总体上,通过并入包括不同面积重量的不同纤维增强层70,可在用于风力涡轮转子叶片16的结构支承部件60中实现强度和树脂可灌注性的至少各种组合。在一些实施例中,结构支承部件60的整个长度可包括包含不同面积重量的纤维增强层70。在其他实施例中,结构支承部件60的仅一个或更多个部分可包括具有不同面积重量的纤维增强层70,而结构支承部件60的其他部分可包括具有相同面积重量的纤维增强层70。
例如,至少第一纤维增强层71可包括第一面积重量,且至少第二纤维增强层72可包括与第一面积重量不同的第二面积重量。甚至在一些实施例中,多个纤维增强层70可包括甚至更多的不同面积重量,诸如包括第三不同面积重量的至少第三纤维增强层73,或甚至包括额外不同面积重量的额外纤维增强层70。只要结构支承部件60包括具有第一面积重量的至少第一纤维增强层71和具有与第一面积重量不同的第二面积重量的至少第二纤维增强层72,则相应的纤维增强层70的特定面积重量、面积重量的比例、和其他参数可变化。
在一些实施例中,多个纤维增强层70中的大约百分之10到大约百分之90可包括第一面积重量。同样,多个纤维增强层70中的大约百分之90到大约百分之10可包括第二面积重量。在一些实施例中,多个纤维增强层70中的大约百分之25到大约百分之75可包括第一面积重量。同样,多个纤维增强层70中的大约百分之75到大约百分之25可包括第二面积重量。在一些实施例中,多个纤维增强层70中的大约百分之40到大约百分之60可包括第一面积重量。同样,多个纤维增强层70中的大约百分之60到大约百分之40可包括第二面积重量。
在一些实施例中,第一面积重量可包括至少大约1800 g/m2。在一些实施例中,第二面积重量可包括至少大约1000 g/m2。然而,在一些实施例中,第一面积重量和/或第二面积重量可包括甚至更大或更小的面积重量。例如,多个纤维增强层70中的一个或更多个可包括至少大约2400 g/m2。甚至在一些实施例中,多个纤维增强层70中的一个或更多个可包括至少大约3200 g/m2。而且,尽管已在本文中公开了特定重量和比率,但应当认识到的是,它们仅是示范且非限制性的实施例。例如,甚至在一些实施例中,结构支承部件60可包括具有第三不同面积重量或任何更大数目的不同面积重量的一个或更多个纤维增强层70。
包括两个或更多个不同面积重量的多个纤维增强层70因此可包括多种不同的构造(例如,层叠顺序)。例如,如图4中例示的,在一些实施例中,顶部纤维增强层74和底部纤维增强层78可包括第一面积重量。而且,多个中间纤维增强层76中的至少一个可包括第二面积重量。在此种实施例中,第一面积重量可大于第二面积重量,使得顶部纤维增强层74和底部纤维增强层78包括较强的材料,而多个中间纤维增强层76中的至少一个提供了较大的树脂可灌注性。甚至在这些实施例中的一些中,所有的中间纤维增强层都可包括第二面积重量或与第一面积重量不同的至少一种面积重量。
现在参看图5,在一些实施例中,多个纤维增强层70可基本上在第一面积重量和第二面积重量之间交替。例如,顶部纤维增强层74和底部纤维增强层78可包括第一面积重量,且中间纤维增强层76可在第一面积重量和第二面积重量之间交替。交替可包括如图5中例示的第一和第二面积重量的1:1的重复,或可包括提供第一面积重量和第二面积重量之间的周期重复的另一交错样式。
例如,如图6中例示的,多个纤维增强层70可包括第一和第二面积重量的2:1的重复。具体而言,包括第二面积重量的两个纤维增强层72可后接包括第一面积重量的单个纤维增强层71。此种样式可贯穿整个结构支承部件60或结构支承部件60的仅一部分反复。此外或备选地,包括不同面积重量的纤维增强层70的其他更有变化的或复杂的重复可用于结构支承部件60中。
现在参看图7,甚至在一些实施例中,多个纤维增强层70可包括多于两种的不同面积重量。例如,多个纤维增强层70可包括:包括第一面积重量的一个或更多个第一纤维增强层71、包括第二面积重量的一个或更多个第二纤维增强层72,和包括第三面积重量的一个或更多个第三纤维增强层73。第一、第二、和第三面积重量可不同,使得各相应的纤维增强层71,72和73可例如有助于树脂可灌注性和机械性能的特定平衡。还应认识到的是,多个纤维增强层70不限于仅两种或三种不同的面积重量,而是可包括多个纤维增强层70之间的任何量的不同面积重量。
包括多个纤维增强层70的结构支承部件60还可包括多个其他特征或构造。例如,在一些实施例中,纤维增强层中的纤维的对准可受控。具体而言,在一些实施例中,多个纤维增强层70中的一些或所有可包括单向纤维增强层70。单向纤维增强层70包括所有的或基本上所有的纤维沿共同的方向定向的纤维增强层。甚至在这些实施例中的一些中,单向纤维增强层70可基本上沿共同的方向定向。例如,单向纤维增强层70可沿转子叶片16的翼展方向z定向。
甚至在一些实施例中,结构支承部件60可关于沿转子叶片翼展长度32的位置来被修整。例如,包括第一面积重量的纤维增强层70的量和包括第二面积重量的纤维增强层70的量可沿转子叶片翼展长度32变化。在这些实施例中的一些中,第一面积重量可大于第二面积重量,且较高比例的纤维增强层70相比于邻近风力涡轮转子叶片16的末梢22,邻近风力涡轮转子叶片16的根部20包括第一面积重量。此种实施例可允许朝风力涡轮转子叶片16的根部20的更大强度,同时可能降低在风力涡轮转子叶片16的其他部分处的材料和生产成本。甚至在一些实施例中,最高比例的包括较大面积重量的纤维增强层70可配置在包括最大翼弦长度(即,翼弦方向x上的最大长度)的沿风力涡轮转子叶片16的位置处或周围。例如,如果第一面积重量大于第二面积重量,则结构支承部件60(例如,翼梁缘条62)可包括相比于在风力涡轮转子叶片的最大翼弦长度远处的位置邻近风力涡轮转子叶片的最大翼弦长度包括第一面积重量的较高比例的纤维增强层。
多个纤维增强层70因此可以以包括至少两种不同面积重量的纤维增强层70的多个不同构造的形式配置。在一些实施例中,这些纤维增强层70中的一个或更多个可包括玻璃纤维。在此种实施例中,结构支承部件60可包括连接到至少一个翼梁缘条62的至少一个抗剪腹板61。例如,结构支承部件60可包括由抗剪腹板61连接的两个翼梁缘条62,诸如在工字梁构造中,或可包括由两个抗剪腹板61连接的两个翼梁缘条62,诸如在盒形构造中。抗剪腹板61和翼梁缘条62可从根部20到末梢22延伸转子叶片16翼展长度32的任何长度。在一些实施例中,这些纤维增强层70中的一个或更多个可包括碳纤维。在此种实施例中,结构支承部件60可包括单个翼梁体(即,没有分开的翼梁缘条和抗剪腹板元件),该翼梁体包括碳纤维材料,诸如在盒形构造中。尽管已在本文中提出了包括单个翼梁体的实施例,但应当认识到的是,也可提供其他实施例以用于结构支承部件60,该其他实施例包括碳纤维诸如包括上翼梁缘条、下翼梁缘条和/或本文中尚未描述的额外元件。
而且,一种或更多种树脂可遍及纤维增强层70灌注,且随后固化。例如,在一些实施例中,上覆的树脂可用作包括较低重量的纤维增强层70,这也可有助于较快的树脂灌注,使得存在很少到没有上覆树脂的过早固化,过早固化仅在使用较重的增强层70的情况下发生。在一些实施例中,可操纵的树脂可额外地或备选地用于通过需要在固化发生之前的温度变化来进一步控制固化。
回头参看图1-3,包括多个纤维增强层70的结构支承部件60可用于至少部分地支承翼型件结构50。由结构支承部件60至少部分地支承的翼型件结构50可包括空气动力轮廓,该空气动力轮廓包括与后缘30相反的前缘28和与吸力侧26相反的压力侧24。翼型件结构可包括有助于获得到来的风的任何一种或更多种材料。而且,通过在结构支承部件60中使用包括不同面积重量的多个纤维增强层70,当灌注和固化结构支承部件60以适应此种翼型件结构50时,可使用较重或不同的翼型件结构50,而对制造考虑没有影响或有限的影响。
现在额外地参看图8,示出了用于制造用于风力涡轮转子叶片16的结构支承部件60(诸如翼梁缘条62)的示范方法100。方法100可首先包括在步骤102中将多个纤维增强层70定位在彼此的顶部上,其中,多个中间纤维增强层76配置在顶部纤维增强层74与底部纤维增强层78之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与第一面积重量不同的第二面积重量。方法100可随后和/或同时地包括在步骤104中将遍及多个纤维增强层70灌注树脂。灌注树脂可通过任何适合的技术来实现,诸如在多个纤维增强层70周围抽真空,以在其中分布树脂。在一些实施例中,诸如取决于所使用的树脂的类型,方法100还可包括步骤106中的单独的固化动作,诸如通过对多个纤维增强层70中的全部或一部分施加升高温度。还应当认识到的是,方法100可用于包括不同面积重量的纤维增强层70的任何种类的构造,包括本文所述和所示的那些。
尽管已结合了仅有限数目的实施例详细地描述了本发明,但应当理解的是,本发明不限于此种公开的实施例。相反,本发明可被修改,以并入迄今未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数目的变型、改型、置换或等同布置。此外,尽管已经描述了本发明的各种实施例,但应理解的是,本发明的方面可包括所述实施例中的仅一些。因此,本发明不应看作由前述描述限制,而是仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种用于风力涡轮转子叶片的结构支承部件,所述结构支承部件包括:
多个纤维增强层,其定位在彼此的顶部上,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量不同的第二面积重量;和,
树脂,其被遍及所述多个纤维增强层地灌注。
2.根据权利要求1所述的结构支承部件,其中,所述顶部纤维增强层和所述底部纤维增强层包括所述第一面积重量,且所述多个中间纤维增强层中的至少一个包括所述第二面积重量。
3.根据权利要求2所述的结构支承部件,其中,所述第一面积重量大于所述第二面积重量。
4.根据权利要求1所述的结构支承部件,其中,所述多个纤维增强层中的大约百分之25到大约百分之75包括所述第一面积重量,且其中,所述多个纤维增强层中的大约百分之75到大约百分之25包括所述第二面积重量。
5.根据权利要求1所述的结构支承部件,其中,所述多个中间纤维增强层基本上在所述第一面积重量和所述第二面积重量之间交替。
6.根据权利要求1所述的结构支承部件,其中,所述多个纤维增强层中的所有都包括基本上沿共同的方向定向的单向纤维增强层。
7.根据权利要求1所述的结构支承部件,其中,所述多个纤维增强层包括玻璃纤维。
8. 根据权利要求1所述的结构支承部件,其中,所述第一面积重量为至少大约1800 g/m2,且所述第二面积重量为至少大约1000 g/m2
9.根据权利要求1所述的结构支承部件,其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量和所述第二面积重量不同的第三面积重量。
10.一种风力涡轮转子叶片,其包括:
翼梁缘条,其配置在所述转子叶片内,其延伸转子叶片翼展长度的至少一部分,所述翼梁缘条的至少一部分包括:
多个纤维增强层,其定位在彼此的顶部上,其中,多个中间纤维增强层配置在顶部纤维增强层与底部纤维增强层之间,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括第一面积重量,且其中,所述纤维增强层中的至少一个包括与所述第一面积重量不同的第二面积重量;和,
树脂,其被遍及所述多个纤维增强层地灌注;和,
翼型件结构,其至少部分地由所述翼梁缘条支承。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110809515A (zh) * 2017-07-05 2020-02-18 通用电气公司 用于风力涡轮复合层压体的增强式全厚度树脂注入
CN113167217A (zh) * 2018-12-19 2021-07-23 通用电气公司 具有带有用于销增强的不同的纤维取向的内部支承结构的连结式转子叶片

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11248582B2 (en) * 2017-11-21 2022-02-15 General Electric Company Multiple material combinations for printed reinforcement structures of rotor blades
CN113167216A (zh) * 2018-12-19 2021-07-23 通用电气公司 带有不同纤维类型的风力涡轮转子叶片壳
EP4143014A1 (en) * 2020-04-28 2023-03-08 LM Wind Power A/S Optimized interlayer for a spar cap for a wind turbine blade
GB202019488D0 (en) 2020-11-20 2021-01-27 Lm Wind Power Blades India Pvt Ltd Aeroelastic stable wind turbine blade

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080277053A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing fibre reinforced laminated structures
CN101387263A (zh) * 2008-10-24 2009-03-18 常州伯龙三维复合材料有限公司 采用间隔结构机织工艺制备的风力机叶片及其方法
CN101581269A (zh) * 2009-03-12 2009-11-18 嘉兴瑞洋复合材料有限公司 一种风力发电叶片及其制造技术
CN101903161A (zh) * 2007-12-20 2010-12-01 维斯塔斯风力系统集团公司 由树脂预浸渍纤维制造复合部件的方法
US20120114899A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 Hexcel Composites, Ltd. Composite materials
US20140178204A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 General Electric Company Wind turbine rotor blades with fiber reinforced portions and methods for making the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050186081A1 (en) * 2004-02-24 2005-08-25 Mohamed Mansour H. Wind blade spar cap and method of making
US7427189B2 (en) * 2006-02-13 2008-09-23 General Electric Company Wind turbine rotor blade
EP1880833A1 (en) * 2006-07-19 2008-01-23 National University of Ireland, Galway Composite articles comprising in-situ-polymerisable thermoplastic material and processes for their construction
US20090196756A1 (en) * 2008-02-05 2009-08-06 General Electric Company Wind turbine blades and method for forming same
CN102022254B (zh) * 2009-09-23 2014-12-17 固瑞特模具(太仓)有限公司 风轮机叶片及其生产方法
GB2519566A (en) * 2013-10-25 2015-04-29 Vestas Wind Sys As Wind turbine blades

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080277053A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for producing fibre reinforced laminated structures
CN101903161A (zh) * 2007-12-20 2010-12-01 维斯塔斯风力系统集团公司 由树脂预浸渍纤维制造复合部件的方法
CN101387263A (zh) * 2008-10-24 2009-03-18 常州伯龙三维复合材料有限公司 采用间隔结构机织工艺制备的风力机叶片及其方法
CN101581269A (zh) * 2009-03-12 2009-11-18 嘉兴瑞洋复合材料有限公司 一种风力发电叶片及其制造技术
US20120114899A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 Hexcel Composites, Ltd. Composite materials
US20140178204A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 General Electric Company Wind turbine rotor blades with fiber reinforced portions and methods for making the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110809515A (zh) * 2017-07-05 2020-02-18 通用电气公司 用于风力涡轮复合层压体的增强式全厚度树脂注入
CN113167217A (zh) * 2018-12-19 2021-07-23 通用电气公司 具有带有用于销增强的不同的纤维取向的内部支承结构的连结式转子叶片
CN113167217B (zh) * 2018-12-19 2024-06-07 Lm风力发电公司 具有带有用于销增强的不同的纤维取向的内部支承结构的连结式转子叶片

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