專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的梁和用于制造這種梁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文描述的主題一般而言涉及梁(spar)，并且更具體而言，涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)子葉片的梁和用于制造這種梁的方法。
背景技術(shù)：
許多已知的風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架(tower)和通過外罩(nacelle)安裝在塔架上的 轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括有利于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能的多個(gè)葉片。轉(zhuǎn)子經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸通過齒輪箱驅(qū)動(dòng) 發(fā)電機(jī)，并且齒輪箱提高轉(zhuǎn)子軸的本來低的轉(zhuǎn)速，從而使得發(fā)電機(jī)可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。因?yàn)樵S多已知的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在操作期間經(jīng)受較大的載荷，所以至少一些已知 的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片制造有在內(nèi)部穿過其中的纖維增強(qiáng)的梁，以有利于傳遞在包圍梁的以空 氣空力學(xué)的方式成形的殼體上施加的載荷。雖然至少一些已知的梁具有提高的承載特性， 但是這些已知的梁也是使用增加數(shù)量的纖維來制造的，這導(dǎo)致梁的重量增大。就此而言，以 增大梁的重量為代價(jià)來提高梁的承載特性可降低風(fēng)力渦輪機(jī)的整體操作效率。因而，有用 的將是提供帶有具有改進(jìn)的纖維定向(alignment)的梁的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，改進(jìn)的纖維定 向有利于獲得梁的承載特性，同時(shí)降低用于制造梁的纖維的數(shù)量，從而降低風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片的重量，以及提高風(fēng)力渦輪機(jī)的整體操作效率。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的梁。梁包括支承部件和聯(lián)接到 制成部件上的梁帽(spar cap)。梁帽包括多個(gè)拉擠成型(pultruded)的異型節(jié)段(profile segment)。在另一方面，提供了一種用于制造用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的梁的方法。方法包 括提供支承部件、用多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段制造梁帽，以及將梁帽聯(lián)接到支承部件上。在又一方面，提供了 一種制造用于與風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片一起使用的梁的拉擠成 型的異型件(profile)的方法。方法包括提供多個(gè)增強(qiáng)纖維、提供多個(gè)熱塑性纖維，以及拉 擠成型多個(gè)增強(qiáng)纖維和多個(gè)熱塑性纖維以形成異型件。


圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分的透視圖；圖2沿線2-2截取的、圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片的示意性截面圖；圖3是圖2中所示的葉片的梁的透視圖；圖4是用于制造適于制造圖2和3中所示的梁的第一梁帽和/或第二梁帽的拉擠 成型的異型節(jié)段的第一拉擠成型系統(tǒng)的示意圖；圖5是用于制造適于制造圖2和3中所示的梁的第一梁帽和/或第二梁帽的拉擠 成型的異型節(jié)段的第二拉擠成型系統(tǒng)的示意圖；圖6是用于制造適于制造圖2和3中所示的梁的第一梁帽和/或第二梁帽的拉擠成型的異型節(jié)段的第三拉擠成型系統(tǒng)的示意圖；圖7是使用圖4中所示的第一拉擠成型系統(tǒng)、圖5中所示的第二拉擠成型系統(tǒng)或 圖6中所示的第三拉擠成型系統(tǒng)制成的拉擠成型的異型節(jié)段的平面圖；圖8是用于在制造圖2和3中所示的第一梁帽和/或第二梁帽時(shí)使用的拉擠成型 的異型節(jié)段的堆疊的側(cè)視圖；圖9是用于在制造圖2和3中所示的第一梁帽和/或第二梁帽時(shí)使用的真空組件 的示意性截面圖；圖10是用于制造圖2和3中所示的梁的方法的流程圖。部件列表100風(fēng)力渦輪機(jī)102 塔架104 外罩108 轉(zhuǎn)子110 輪轂112多個(gè)葉片114 第一葉片116 第二葉片118第三葉片120 蒙皮(skin)122壓力側(cè)124吸力側(cè)126 前緣128 后緣200 梁202 第一梁帽204 第二梁帽206支承部件208 第一端210 第一側(cè)212 第二端214 第二側(cè)300第一拉擠成型系統(tǒng)302 第一工位304 第二工位306第三工位308第四工位310第五工位312增強(qiáng)纖維314 多個(gè)經(jīng)軸架(creel)
316 第一組織板(organizing panel)318樹脂浴糟320 滾動(dòng)桿(rolling bar)322樹脂浸漬增強(qiáng)纖維324第二組織板326 模具328拉擠成型的異型件330拉拔機(jī)構(gòu)332切割機(jī)構(gòu)400第二拉擠成型系統(tǒng)402 第二工位404第三工位406樹脂泵500第三拉擠成型系統(tǒng)502 第二工位504第三工位506 第一工位508熱塑性纖維600拉擠成型的異型節(jié)段700 堆疊702第一拉擠成型的異型節(jié)段704第二拉擠成型的異型節(jié)段706中間拉擠成型的異型節(jié)段708 片層(sheet)800 真空組件(vacuum assembly)802 模子804 袋(bag)806 離型膜(release film)808真空腔室810 通氣月空室(breathing chamber)812 通氣孑L 口 (breathing aperture)814 凹口900 方法902提供支承部件904用多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段制造梁帽906將梁帽聯(lián)接到支承部件上
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)描述以實(shí)例而非限制的方式對(duì)梁和用于制造梁的方法進(jìn)行了描述。該描述使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本公開，并且該描述對(duì)本公開的多個(gè)實(shí)施例進(jìn) 行了描述，包括目前認(rèn)為是執(zhí)行本公開的最佳模式的實(shí)施例。在本文中將本公開描述成應(yīng) 用于示例性實(shí)施例，即用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的梁。但是，構(gòu)想到本公開可一般地應(yīng)用于寬范 圍的系統(tǒng)中的梁，而且除了風(fēng)力渦輪機(jī)之外具有各種各樣的應(yīng)用。圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)100的一部分的透視圖。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪 機(jī)100是水平軸線式風(fēng)力渦輪機(jī)。備選地，風(fēng)力渦輪機(jī)100可為豎直軸線式風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng) 力渦輪機(jī)100包括從基座(未顯示)直立起來的塔架102、安裝在塔架102上的外罩104， 以及可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到外罩104上的轉(zhuǎn)子108。轉(zhuǎn)子108包括可旋轉(zhuǎn)的輪轂110，以及聯(lián)接到 輪轂110上且從輪轂110向外延伸的多個(gè)葉片112。在示例性實(shí)施例中，葉片112包括第一 葉片114、第二葉片116及第三葉片118。在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子108可包括任何適當(dāng)數(shù)量 的葉片112。在示例性實(shí)施例中，葉片112繞著輪轂110等距隔開，以有利于使得風(fēng)的動(dòng)能 能夠轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能，并隨后轉(zhuǎn)換成電能。備選地，葉片112可繞著輪轂110彼此隔開任何適 當(dāng)?shù)木嚯x。圖2是沿著線2-2截取的、葉片112的示意性截面圖。在示例性實(shí)施例中，葉片112 包括梁200和蒙皮120，蒙皮120包圍梁200，以限定葉片112的壓力側(cè)122、吸力側(cè)124、前 緣126及后緣128。在示例性實(shí)施例中，梁200包括第一梁帽202、第二梁帽204，以及在第 一梁帽202和第二梁帽204之間延伸的支承部件206 (例如抗剪腹板材料)。梁200具有 類似I形梁的截面形狀(即支承部件206在第一梁帽202和第二梁帽204之間且基本垂直 于它們延伸)。在其它實(shí)施例中，梁200可具有基本正方形或長(zhǎng)方形的截面形狀。例如，梁 200可包括兩個(gè)基本平行的支承部件206，這兩個(gè)支承部件206彼此隔開，并且在第一梁帽 202和/或第二梁帽204之間且基本垂直于它們延伸，從而使得梁200形成空心的中央部 分。備選地，梁200可具有有利于使得梁200能夠如本文所述的那樣起作用的任何適當(dāng)?shù)?截面形狀。在示例性實(shí)施例中，使用拉擠成型過程(pultrusion process)來制造第一梁帽 202和/或第二梁帽204，如下面所描述的那樣。在另外的實(shí)施例中，可使用任何適當(dāng)?shù)倪^ 程(包括但不限于拉擠成型過程)來制造支承部件206。在特定的實(shí)施例中，使用拉擠成 型過程來制造第一梁帽202和/或第二梁帽204，并且使用不包括拉擠成型的過程來制造 支承部件206。在示例性實(shí)施例中，第一梁帽202和第二梁帽204是基本相同的，并且使用 任何適當(dāng)?shù)恼澈喜牧蟻斫Y(jié)合到支承部件206上。在此實(shí)施例中，第一梁帽202和第二梁帽 204與支承部件206分開地形成，并且結(jié)合到支承部件206上。備選地，第一梁帽202和/ 或第二梁帽204可為基本不相同，并且可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞街圃旌?或聯(lián)接到支承部件 206 上。圖3是梁200的透視圖。在示例性實(shí)施例中，第一梁帽202具有第一端208、第一 側(cè)210、與第一端208相對(duì)的第二端212，以及與第一側(cè)210相對(duì)的第二側(cè)214，并且第一梁 帽202由拉擠成型的異型節(jié)段的堆疊制成，如在下面所描述的那樣。在一個(gè)實(shí)施例中，第一 梁帽202具有從第一側(cè)210至第二側(cè)214的寬度W，該寬度W從第一端208至第二端212基 本一致。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一梁帽202具有從第一端208至第二端212變化的厚度T。 在一些實(shí)施例中，厚度T可從第一側(cè)210到第二側(cè)214變化。在另一個(gè)實(shí)施例中，寬度W和 /或厚度T可或不可以任何適當(dāng)?shù)姆绞阶兓?。如本文所用，術(shù)語“拉擠成型的異型節(jié)段，，指 的是使用拉擠成型過程制造的單獨(dú)的異型件。
圖4是用于制造適于制造第一梁帽202和/或第二梁帽204的拉擠成型的異型節(jié) 段的第一拉擠成型系統(tǒng)300的示意圖。在示例性實(shí)施例中，第一拉擠成型系統(tǒng)300包括第 一工位302、第二工位304、第三工位306、第四工位308及第五工位310。在第一工位302 處，從多個(gè)經(jīng)軸架314拉出多個(gè)增強(qiáng)纖維312，以有利于將增強(qiáng)纖維312連續(xù)地供給到第二 工位304。在示例性實(shí)施例中，增強(qiáng)纖維312是碳纖維。在另一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)纖維312 可為玻璃纖維。在其它實(shí)施例中，增強(qiáng)纖維312可為用于制造第一梁帽202和/或第二梁 帽204的任何適當(dāng)?shù)睦w維。在第二工位304處，增強(qiáng)纖維312被引導(dǎo)通過第一組織板316， 以有利于諸如例如以預(yù)先限定的型式排列增強(qiáng)纖維312。在排列好之后，增強(qiáng)纖維312前 進(jìn)通過樹脂浴槽318，以有利于利用樹脂浸漬增強(qiáng)纖維312。在樹脂浴槽318附近，增強(qiáng)纖 維312在滾動(dòng)桿320之上和/或之下經(jīng)過，以有利于提高樹脂與增強(qiáng)纖維312的結(jié)合。在 示例性實(shí)施例中，樹脂浴槽318包含熱固樹脂(下文稱為“熱固性”樹脂)。備選地，樹脂浴 槽318可包含有利于結(jié)合或聯(lián)接增強(qiáng)纖維312的任何適當(dāng)?shù)臉渲Ｔ谑纠詫?shí)施例中，增強(qiáng)纖維312作為樹脂浸漬增強(qiáng)纖維322離開樹脂浴槽318， 并且被引導(dǎo)通過第二組織板324。在穿過第二組織板324之后，樹脂浸漬增強(qiáng)纖維322前 進(jìn)到第三工位306且進(jìn)入模具326中，在該模具326中，放熱反應(yīng)有利于使樹脂浸漬增強(qiáng) 纖維322固化成具有基本恒定的截面的固態(tài)的拉擠成型的異型件328，如下面所描述的那 樣。在離開模具326之后，使用任何適當(dāng)?shù)睦鋮s過程(諸如例如環(huán)境空氣冷卻、強(qiáng)制空氣冷 卻或液體流冷卻)來冷卻拉擠成型的異型件328，從而強(qiáng)化拉擠成型的異型件328。一旦拉 擠成型的異型件328得到了充分的冷卻，拉擠成型的異型件328就前進(jìn)通過第四工位308， 在該第四工位308處，拉拔機(jī)構(gòu)330夾持且拉拔拉擠成型的異型件328，從而將樹脂浸漬增 強(qiáng)纖維322拉拔通過模具326。在示例性實(shí)施例中，拉拔機(jī)構(gòu)330可為任何適當(dāng)?shù)难b置，諸 如例如間歇性拉拔往復(fù)夾具、連續(xù)性拉拔往復(fù)夾具、傳動(dòng)皮帶(continuous belt)或蓋板鏈 (cleated chain)。拉擠成型的異型件328從第四工位308進(jìn)入第五工位310，在該第五工 位310處，切割機(jī)構(gòu)332將拉擠成型的異型件328切割成期望長(zhǎng)度的拉擠成型的異型節(jié)段。 在示例性實(shí)施例中，切割機(jī)構(gòu)332可為任何適當(dāng)?shù)那懈钛b置，諸如例如干鋸(dry saw)或濕 鋸(wet draw) 0在備選實(shí)施例中，第一拉擠成型系統(tǒng)300可包括可以有利于制造如本文所 述的拉擠成型的異型節(jié)段的任何適當(dāng)?shù)姆绞讲僮鞯娜魏芜m當(dāng)?shù)臉?gòu)件。圖5是用于制造適于制造第一梁帽202和/或第二梁帽204的拉擠成型的異型節(jié) 段的第二拉擠成型系統(tǒng)400的示意圖。在示例性實(shí)施例中，第二拉擠成型系統(tǒng)400類似于 第一拉擠成型系統(tǒng)300，并且使用圖4中使用的相同參考標(biāo)號(hào)來指示類似的構(gòu)件。在示例性 實(shí)施例中，第二拉擠成型系統(tǒng)400具有不包括樹脂浴槽318或第二組織板324的第二工位 402和包括以流連通的方式與模具326聯(lián)接的樹脂泵406的第三工位404。樹脂泵406有 利于將樹脂(例如成低聚物形式的熱塑性樹脂或其它液體樹脂，包括熱固性樹脂)輸送到 模具326，從而使得在增強(qiáng)纖維312從第一組織板316前進(jìn)到模具326中之后，利用樹脂浸 漬增強(qiáng)纖維312，而且如果使用了熱塑性樹脂，則使增強(qiáng)纖維312在模具326內(nèi)冷卻成拉擠 成型的異型件328。在其它實(shí)施例中，第三工位404可包括用于熱塑性樹脂的注射成型機(jī)， 而非樹脂泵406。在備選實(shí)施例中，第二拉擠成型系統(tǒng)400可包括可以有利于制造如本文所 述的拉擠成型的異型節(jié)段的任何適當(dāng)?shù)姆绞絹聿僮鞯娜魏芜m當(dāng)?shù)臉?gòu)件。圖6是用于制造適于制造第一梁帽202和/或第二梁帽204的拉擠成型的異型節(jié)段的第三拉擠成型系統(tǒng)500的示意圖。在示例性實(shí)施例中，第三拉擠成型系統(tǒng)500類似于 第一拉擠成型系統(tǒng)300和第二拉擠成型系統(tǒng)400，并且使用圖4和5中使用的相同參考標(biāo)號(hào) 來指示類似的構(gòu)件。在示例性實(shí)施例中，第三拉擠成型系統(tǒng)500具有不包括樹脂浴槽318 或第二組織板324的第二工位502和不包括樹脂泵406的第三工位504。相反，第三拉擠 成型系統(tǒng)500具有這樣的第一工位506，即，除增強(qiáng)纖維312之外，該第一工位506還包括 熱塑性纖維508 (例如聚丙烯纖維或尼龍纖維)，從而使得從經(jīng)軸架314上拉拔熱塑性纖維 508和增強(qiáng)纖維312，以有利于連續(xù)地將熱塑性纖維508和增強(qiáng)纖維312供給通過第二工位 502的第一組織板316。因此，當(dāng)熱塑性纖維508和增強(qiáng)纖維312被引導(dǎo)到第三工位504的 模具326中時(shí)，熱塑性纖維508在模具326內(nèi)被加熱，以有利于利用熱塑樹脂浸漬增強(qiáng)纖維 312，以及形成得到隨后冷卻的拉擠成型的異型件328。在備選實(shí)施例中，第三拉擠成型系統(tǒng) 500可包括可以有利于制造如本文所述的拉擠成型的異型節(jié)段的任何適當(dāng)?shù)姆绞絹聿僮鞯?任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)件。圖7是使用第一拉擠成型系統(tǒng)300、第二拉擠成型系統(tǒng)400或第三拉擠成型系統(tǒng) 500制造的拉擠成型的異型節(jié)段600的平面圖。圖8是用于制造第一梁帽202和/或第二 梁帽204的拉擠成型的異型節(jié)段600的堆疊700的側(cè)視圖。在示例性實(shí)施例中，堆疊700 包括層疊在彼此的頂上的多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段600。在一些實(shí)施例中，堆疊700的拉擠 成型的異型節(jié)段600可并排布置，或者以任何其它適當(dāng)?shù)男螒B(tài)布置。在其它實(shí)施例中，堆疊 700可包括具有有利于制造第一梁帽202和/或第二梁帽204的任何適當(dāng)厚度的任何適當(dāng) 數(shù)量的拉擠成型的異型節(jié)段600。在示例性實(shí)施例中，堆疊700的各個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段600具有大體長(zhǎng)方形的 平面形狀。在其它實(shí)施例中，各個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段600可具有有利于使得第一梁帽202 和/或第二梁帽204能夠如本文所述的那樣起作用的任何適當(dāng)?shù)钠矫嫘螤睢Ｈ缰八U述 的那樣，使用利用熱固性樹脂或熱塑性樹脂浸漬過的增強(qiáng)纖維312 (例如碳纖維、玻璃纖維 等)來制造各個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段600。在一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段600 包括沿相對(duì)于拉擠成型的異型節(jié)段600的軸線Y基本相同的方向取向(oriented)的增強(qiáng) 纖維312 (下文稱為拉擠成型的異型節(jié)段600的“單向纖維取向”)。在示例性實(shí)施例中，單 向纖維取向基本平行于軸線Y。在一些實(shí)施例中，單向纖維取向可具有相對(duì)軸線Y的任何適 當(dāng)?shù)娜∠?。在其它?shí)施例中，增強(qiáng)纖維312可不沿相對(duì)于軸線Y基本相同的方向取向(例 如增強(qiáng)纖維312可編織在一起)。備選地，增強(qiáng)纖維312可沿相對(duì)于軸線Y的任何適當(dāng)?shù)姆?向取向。在示例性實(shí)施例中，堆疊700的拉擠成型的異型節(jié)段600包括第一拉擠成型的異 型節(jié)段702、第二拉擠成型的異型節(jié)段704，以及在第一拉擠成型的異型節(jié)段702和第二拉 擠成型的異型節(jié)段704之間的多個(gè)中間的拉擠成型的異型節(jié)段706。在一個(gè)實(shí)施例中，第 一拉擠成型的異型節(jié)段702具有第一長(zhǎng)度L1，第二拉擠成型的異型節(jié)段704具有小于第一 長(zhǎng)度L1的第二長(zhǎng)度L2,并且各個(gè)中間的拉擠成型的異型節(jié)段706具有小于第一長(zhǎng)度L1且大 于第一長(zhǎng)度L2的中間長(zhǎng)度L3,從而使得堆疊700具有第一高度H1和不同于第一高度H1的 第二高度H2。在一些實(shí)施例中，當(dāng)中間的拉擠成型的異型節(jié)段706從第一拉擠成型的異型 節(jié)段702依次繼續(xù)到第二拉擠成型的異型節(jié)段704時(shí)，從一個(gè)中間的拉擠成型的異型節(jié)段 706到下一個(gè)中間的拉擠成型的異型節(jié)段706中間長(zhǎng)度L3按順序減小。在其它實(shí)施例中，中間的拉擠成型的異型節(jié)段706可具有以有利于使得第一梁帽202和/或第二梁帽204能 夠如本文所述的那樣起作用的任何適當(dāng)?shù)姆绞讲贾玫娜魏芜m當(dāng)?shù)闹虚g長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施例 中，單向纖維取向在第一拉擠成型的異型節(jié)段702、第二拉擠成型的異型節(jié)段704以及中間 的拉擠成型的異型節(jié)段706中的至少一個(gè)之中變化(例如第一拉擠成型的異型節(jié)段702可 具有相對(duì)于軸線Y以約45°取向的增強(qiáng)纖維312，而至少一個(gè)中間拉擠成型的異型節(jié)段706 可具有相對(duì)于軸線Y以約-45°取向的增強(qiáng)纖維312)。在另一個(gè)實(shí)施例中，單向纖維取向在 整個(gè)堆疊700中可不改變。在備選實(shí)施例中，堆疊700可包括不具有單向纖維取向的至少 一個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段600，如上文所述。在一些實(shí)施例中，可使用焊接工具使堆疊700 的拉擠成型的異型節(jié)段600在特定點(diǎn)處熔合在一起，以有利于在隨后的制造階段期間保持 堆疊700的定向。在示例性實(shí)施例中，如果使用第一拉擠成型系統(tǒng)300來制造堆疊700的拉擠成型 的異型節(jié)段600(例如，如果拉擠成型的異型節(jié)段600由熱固性樹脂制成)，則各個(gè)拉擠成型 的異型節(jié)段600通過粘合材料片層708結(jié)合到相鄰的拉擠成型的異型節(jié)段600上，粘合材 料片層708置于它們之間。在一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)片層708具有基本為長(zhǎng)方形的形狀(例 如，基本類似于由片層708結(jié)合在一起的拉擠成型的異型節(jié)段600中的至少一個(gè)的形狀的 形狀)。在另一個(gè)實(shí)施例中，任何片層708可具有有利于結(jié)合相鄰的拉擠成型的異型節(jié)段 600的任何適當(dāng)?shù)男螤?。在其它?shí)施例中，可使用任何適當(dāng)?shù)恼澈蟿?例如，成液體形式的 粘合劑、成漿糊形式的粘合劑、成帶狀形式的粘合劑等)來將拉擠成型的異型節(jié)段600結(jié)合 在一起。在示例性實(shí)施例中，如果使用第二拉擠成型系統(tǒng)400或第三拉擠成型系統(tǒng)500來 制造堆疊700的拉擠成型的異型節(jié)段600 (例如，如果拉擠成型的異型節(jié)段600由熱塑性樹 脂制成)，則拉擠成型的異型節(jié)段600未必需要通過粘合劑來結(jié)合在一起。相反，使用第二 拉擠成型系統(tǒng)400或第三拉擠成型系統(tǒng)500制成的拉擠成型的異型節(jié)段600可通過真空組 件800內(nèi)的熱成形操作結(jié)合在一起，如下面所描述的那樣。在備選實(shí)施例中，可以任何適當(dāng) 的方式使用任何適當(dāng)?shù)恼澈喜牧虾?或適當(dāng)?shù)木o固機(jī)構(gòu)來將使用第一拉擠成型系統(tǒng)300、 第二拉擠成型系統(tǒng)400和/或第三拉擠成型系統(tǒng)500制造的拉擠成型的異型節(jié)段600聯(lián)接 在一起。圖9是真空組件800的示意性截面圖。在示例性實(shí)施例中，真空組件800包括模 子802、聯(lián)接到模子802上的袋804，以及離型膜806，該離型膜806設(shè)置在袋804和模子802 之間，從而使得在離型膜806和模子802之間限定真空腔室808，并且使得在袋804和離型 膜806之間限定通氣腔室810。在示例性實(shí)施例中，袋804包括有利于流體(例如空氣)進(jìn) 入通氣腔室810中的多個(gè)通氣孔口 812，并且模子802具有大小設(shè)置成容納堆疊700的凹 口 814，如下面所描述的那樣。在一個(gè)實(shí)施例中，凹口 814具有與第一梁帽202和/或第二 梁帽204的輪廓基本匹配的輪廓。在一些實(shí)施例中，真空組件800可不包括袋804、離型膜 806和/或通氣孔口 812。在其它實(shí)施例中，真空組件800可包括有利于制造第一梁帽202 和/或第二梁帽204的任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)件。在示例性實(shí)施例中，堆疊700插入到真空腔室808中，從而使得第二拉擠成型的異 型節(jié)段704在凹口 814內(nèi)鄰近模子802。在堆疊700至少部分地在模子802的凹口 814內(nèi) 的情況下，堆疊700經(jīng)受熱成形操作，在熱成形操作中，對(duì)堆疊700施加熱量，從而使得熱塑 性樹脂在拉擠成型的異型節(jié)段600之間流動(dòng)，以將拉擠成型的異型節(jié)段600結(jié)合在一起。但是，在加熱期間，對(duì)堆疊700施加壓力(例如大氣壓或更高的壓力)，以有利于在熱塑性樹 脂在相鄰的拉擠成型的異型節(jié)段600之間流動(dòng)時(shí)保持增強(qiáng)纖維312的張力(例如以有利于 保持增強(qiáng)纖維312的單向纖維取向)。在加熱之后，使用任何適當(dāng)?shù)睦鋮s過程來使堆疊700 冷卻成基本固態(tài)的結(jié)構(gòu)，并且從模子802中移除該基本固態(tài)的結(jié)構(gòu)且隨后將其用于第一梁 帽202和第二梁帽204中。在一些實(shí)施例中，在冷卻之后，該基本固態(tài)的機(jī)構(gòu)可精加工成用 作第一梁帽202或第二梁帽204的期望的形狀。在其它實(shí)施例中，真空組件800還可用來 將使用第一拉擠成型系統(tǒng)300制成的拉擠成型的異型節(jié)段600結(jié)合在一起(例如，真空組 件800可用來加熱由熱固性樹脂制成的相鄰的拉擠成型的異型節(jié)段600之間的粘合劑，以 有利于將相鄰的拉擠成型的異型節(jié)段600結(jié)合在一起)。圖10是用于制造如本文所述的梁的方法900的流程圖。在示例性實(shí)施例中，方 法900包括提供902支承部件、用多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段制造904梁帽，以及將梁帽聯(lián)接 906到支承部件上。本文所述的方法和系統(tǒng)有利于獲得梁帽的異型節(jié)段的均勻的厚度，以及限制/防 止沿著異型節(jié)段的增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度的波狀起伏(undulation)，從而提高梁帽中的增強(qiáng)纖維 的定向。本文所述的方法和系統(tǒng)還有利于提高梁帽中的單獨(dú)的增強(qiáng)纖維的承載特性，從而 使得使用更少的增強(qiáng)纖維以及降低梁帽的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)梁帽的給定的承載特性。另 外，本文所述的方法和系統(tǒng)有利于在制造梁帽時(shí)使用較不昂貴的增強(qiáng)纖維，例如碳纖維，從 而降低與制造梁帽相關(guān)聯(lián)的材料成本和勞動(dòng)成本。因而，本文所述的方法和系統(tǒng)有利于降 低與制造風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)聯(lián)的成本，同時(shí)增加了風(fēng)力渦輪機(jī)的使用壽命。上面詳細(xì)描述了梁和用于制造梁的方法的示例性實(shí)施例。本文所述的方法和系統(tǒng) 不限于本文所述的具體實(shí)施例，而是相反，可獨(dú)立地且與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟 分開來使用系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方法的步驟。例如，本文所述的方法和系統(tǒng)可具有不限于如 本文所述與風(fēng)力渦輪機(jī)一起實(shí)踐的其它應(yīng)用。相反，本文所述的方法和系統(tǒng)可結(jié)合各種其 它工業(yè)來實(shí)現(xiàn)和使用。本書面描述使用實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括實(shí)現(xiàn)和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授 予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這種 其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這種其它實(shí)例包括與權(quán) 利要求書的字面語言無實(shí)質(zhì)性差異的等同結(jié)構(gòu)元素，則這種其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求書 的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(112)的梁(200)，所述梁包括支承部件(206)；以及聯(lián)接到所述支承部件上的梁帽(202，204)，所述梁帽包括多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段 (600)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁(200)，其特征在于，所述梁帽(202，204)具有第一側(cè) (210)和與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)(214)，所述梁帽的厚度在所述第一側(cè)和所述第二側(cè) 之間變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁(200)，其特征在于，所述梁帽(202，204)與所述支承部件 (206)分開形成，所述梁帽結(jié)合到所述支承部件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁(200)，其特征在于，所述支承部件(206)包括抗剪腹板材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁(200)，其特征在于，所述多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段(600) 包括具有第一長(zhǎng)度的第一拉擠成型的異型節(jié)段(702)和具有不同于所述第一長(zhǎng)度的第二 長(zhǎng)度的第二拉擠成型的異型節(jié)段(704)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梁(200)，其特征在于，所述多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段(600) 的各個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段包括多個(gè)增強(qiáng)纖維(312)，所述多個(gè)增強(qiáng)纖維包括碳增強(qiáng)纖維 和玻璃增強(qiáng)纖維中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的梁(200)，其特征在于，所述多個(gè)增強(qiáng)纖維(312)具有單向纖 維取向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的梁(200)，其特征在于，利用熱固性樹脂浸漬所述多個(gè)增強(qiáng)纖 維(312)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的梁(200)，其特征在于，所述梁(200)還包括將所述多個(gè)拉擠 成型的異型節(jié)段(600)的相鄰的拉擠成型的異型節(jié)段結(jié)合在一起的粘合劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的梁(200)，其特征在于，利用熱塑性樹脂浸漬所述多個(gè)增強(qiáng) 纖維(312)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的梁和用于制造這種梁的方法，具體而言，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(112)的梁(200)。梁包括支承部件(206)和聯(lián)接到支承部件上的梁帽(202，204)，梁帽包括多個(gè)拉擠成型的異型節(jié)段(600)。
文檔編號(hào)F03D1/06GK102116253SQ20101062467
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者王京 申請(qǐng)人:通用電氣公司