具有分段支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片及制造所述轉(zhuǎn)子葉片的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片(10)，其中所述轉(zhuǎn)子葉片(10)包括轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段(11)和轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段(12)。所述轉(zhuǎn)子葉片(10)此外包括轉(zhuǎn)子葉片縱向方向(13)，其中所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向(13)從所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段(11)延伸到所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段(12)。所述支撐結(jié)構(gòu)包括用于支撐所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段(11)的第一支撐部分(20)以及用于支撐所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段(12)的至少第二支撐部分(30)。本發(fā)明還涉及一種用于制造所述轉(zhuǎn)子葉片(10)的方法。本發(fā)明非常適于風(fēng)力發(fā)動機(jī)，尤其適于風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片(10)。
【專利說明】具有分段支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片及制造所述轉(zhuǎn)子葉片的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片。此外，本發(fā)明涉及一種制造該轉(zhuǎn)子葉 片的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 轉(zhuǎn)子葉片例如包括包層、支撐結(jié)構(gòu)和填充材料。包層代表轉(zhuǎn)子葉片的外殼（圍 帶）。換句話說，包層代表轉(zhuǎn)子葉片的表面。支撐結(jié)構(gòu)支撐轉(zhuǎn)子葉片的重量并且給予轉(zhuǎn)子葉 片抵抗施加到所述轉(zhuǎn)子葉片的負(fù)載或力的穩(wěn)定性。包層限定轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部。所述內(nèi)部包 括支撐結(jié)構(gòu)并且例如包括填充材料。
[0003] 轉(zhuǎn)子可基本上限定為機(jī)械裝置的旋轉(zhuǎn)部分。轉(zhuǎn)子葉片（它是轉(zhuǎn)子的一部分）例如 用于渦輪發(fā)動機(jī)，例如風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)、氣體渦輪發(fā)動機(jī)或水力渦輪發(fā)動機(jī)。
[0004] 轉(zhuǎn)子葉片可相對于轉(zhuǎn)子葉片的縱向方向具有直的形狀。轉(zhuǎn)子葉片還可具有彎曲 (或掃掠）形狀。
[0005] 彎曲轉(zhuǎn)子葉片（即具有彎曲形狀的轉(zhuǎn)子葉片，例如風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)）例如通過專 利申請US 2007/0025859 A1已知?，F(xiàn)有技術(shù)彎曲轉(zhuǎn)子葉片關(guān)于支撐結(jié)構(gòu)的一個問題是，支 撐結(jié)構(gòu)遵循彎曲轉(zhuǎn)子葉片的曲率。例如，如果支撐結(jié)構(gòu)包括纖維材料，那么由纖維材料制成 的彎曲支撐機(jī)構(gòu)的問題是纖維材料可以形成皺或褶。這可能弱化支撐結(jié)構(gòu)并因此而存在轉(zhuǎn) 子葉片破壞的風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此存在迫切的需要以提供一種轉(zhuǎn)子葉片的改進(jìn)支撐結(jié)構(gòu)，所述改進(jìn)的支撐結(jié)構(gòu) 非常適于彎曲（即，掃掠）形狀的轉(zhuǎn)子葉片。
[0007] 該目的是通過獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的有利發(fā)展和改 型。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片，其中所述轉(zhuǎn)子葉片包括轉(zhuǎn)子 葉片基部區(qū)段和轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段。此外，所述轉(zhuǎn)子葉片包括轉(zhuǎn)子葉片縱向方向，其中所述 轉(zhuǎn)子葉片縱向方向從所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段延伸到所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段。此外，所述支 撐結(jié)構(gòu)包括用于支撐所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段的第一支撐部分以及用于支撐所述轉(zhuǎn)子葉片 末端區(qū)段的至少第二支撐部分。所述支撐結(jié)構(gòu)包括沿著所述縱向方向的第一支撐部分和第 二支撐部分。另外，所述第一支撐部分在支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段中結(jié)合到所述第二支撐部分，其 中所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段定位在所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段與所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段之間中。 最后，所述第一支撐部分和/或所述第二支撐部分包括纖維材料。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片的重要特征是，所述轉(zhuǎn)子葉片包括分段的支撐結(jié)構(gòu)。與現(xiàn) 有技術(shù)相比，分段支撐結(jié)構(gòu)提供關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造的多個新的可能性和優(yōu)點(diǎn)。分段支撐結(jié) 構(gòu)的一個優(yōu)點(diǎn)是例如改進(jìn)了彎曲轉(zhuǎn)子葉片的構(gòu)造。更詳細(xì)地，分段支撐結(jié)構(gòu)能夠提供成角 度的支撐結(jié)構(gòu)，所述成角度的支撐結(jié)構(gòu)包括例如一個在其他每個上地成角度布置的第一直 的支撐部分和第二直的支撐部分。分段支撐結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點(diǎn)是，可有助于大的（即長的） 轉(zhuǎn)子葉片的構(gòu)造。更具體地，該構(gòu)造是有利的，因?yàn)殚L的總支撐結(jié)構(gòu)可以通過多個獨(dú)立支撐 部分組裝，所述單獨(dú)支撐部分每個都比長的總支撐結(jié)構(gòu)更短并且因此更容易構(gòu)造和操縱。 [0010] 所述轉(zhuǎn)子葉片包括轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段和轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段。所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū) 段可包括凸緣，以便將所述轉(zhuǎn)子葉片連接或附接到例如風(fēng)力渦輪機(jī)的轂。所述凸緣可包括 單行孔或雙行孔。此外，所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段可包括鋼。所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段可包括 轉(zhuǎn)子葉片總體積的高達(dá)10%。
[0011] 所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段包括環(huán)繞所述轉(zhuǎn)子葉片的末端的區(qū)段。所述轉(zhuǎn)子葉片末端 區(qū)段也可包括轉(zhuǎn)子葉片總體積的高達(dá)10%。
[0012] 所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向是所述轉(zhuǎn)子葉片的縱向方向。換句話說，所述轉(zhuǎn)子葉片縱 向方向沿著所述轉(zhuǎn)子葉片的縱向方向延伸。
[0013] 例如，如果所述轉(zhuǎn)子葉片關(guān)于對稱軸線鏡像對稱，那么所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向等 同于所述對稱軸線。換句話說，所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向位于從所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段延伸 到所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段的虛擬線上。
[0014] 所述支撐結(jié)構(gòu)包括第一支撐部分和第二支撐部分?？赡苡幸娴氖牵鲋谓Y(jié)構(gòu) 包括一個或多個另外的支撐部分。所述第一支撐部分可直接鄰接所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段和 /或第二支撐部分可直接鄰接所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段。
[0015] 所述第一支撐部分和所述第二支撐部分沿著所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向一個在其他 每個上地（或成行地）布置。在第一示例中，如果所述轉(zhuǎn)子葉片包括直的形狀（即，所述第 一支撐部分與所述第二支撐部分形成大約180度的角度），那么所述第一支撐部分和所述 第二支撐部分可以遵循所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向。在第二示例中，如果所述轉(zhuǎn)子葉片包括彎 曲形狀（即，所述第一支撐部分和所述第二支撐部分形成小于180度的角度），那么所述第 一支撐部分和/或所述第二支撐部分的縱向方向可以偏離所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向的確切 方向。因此，所述支撐結(jié)構(gòu)沿著所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向包括多個部分的表達(dá)必須理解為使 得所述支撐結(jié)構(gòu)劃分成基本上沿著所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向延伸的支撐部分。這可包括高達(dá) 20度的偏差，尤其是1?達(dá)10度的偏差。
[0016] 所述第一支撐部分和所述第二支撐部分在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段中彼此結(jié)合 (或者附接或連接）。所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段可包括轉(zhuǎn)子葉片總體積的高達(dá)20%，尤其是高 達(dá) 10%。
[0017] 所述第一支撐部分和/或所述第二支撐部分包括纖維材料。纖維材料的優(yōu)點(diǎn)在于 并且非常適于轉(zhuǎn)子葉片的支撐結(jié)構(gòu)。纖維材料在制造期間可以是柔性的并且容易操縱的， 而在例如固化步驟之后是強(qiáng)健和堅(jiān)硬的。
[0018] 轉(zhuǎn)子葉片的支撐結(jié)構(gòu)還標(biāo)示為桁梁（spar)。桁梁還稱為所述轉(zhuǎn)子葉片的主結(jié)構(gòu)部 件。
[0019] 所述支撐結(jié)構(gòu)可以提供大部分的重量支撐和動態(tài)負(fù)載。
[0020] 在第一實(shí)施方式中，所述第一支撐部分包括纖維材料的至少第一層并且所述第二 支撐部分包括纖維材料的至少第二層。
[0021] 層是包括長度、寬度和厚度的三維物體。所述層可以是薄的，這意味著長度比厚度 大至少十倍。另外，寬度也比厚度大至少十倍。
[0022] 在另一個實(shí)施方式中，所述纖維材料包括具有纖維的織物，尤其地，具有單向性纖 維的織物。
[0023] 所述纖維材料可包括自然纖維材料和/或合成纖維材料。具有合成纖維材料的纖 維的示例是金屬纖維、碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、礦物纖維、纖維素纖維、聚合物纖維 或微纖維。纖維可包括柱狀形狀，尤其是包括例如在15微米與25微米之間直徑的圓柱狀 形狀。多個纖維可被捆束成纖維絲（或線）。所述絲可包括在5mm(毫米）與10mm之間的 直徑。
[0024] 織物包括自然和/或合成纖維的網(wǎng)狀物?？椢锟砂ū拥男螤睢Ｋ隹椢锟砂?括范圍在200mm與800mm之間的寬度。
[0025] 在有利的實(shí)施方式中，所述織物包括單向性纖維。具有單向性纖維的織物包括基 本上彼此平行的纖維。關(guān)于第一纖維的第一方向與第二纖維的第二方向，概念"基本上"在 當(dāng)前背景中包括高達(dá)10%的偏差，尤其是高達(dá)5%的偏差。如果所述織物中多于50%的纖維 是單向性的，這是有利的。尤其地，多于80%的纖維是單向性的。
[0026] 在另一個有利的實(shí)施方式中，所述織物材料包括復(fù)合材料，具體地是具有預(yù)滲入 復(fù)合材料的片材。
[0027] 復(fù)合材料（它還被稱為合成材料或復(fù)合物）是由兩種或多種組分材料制成的材 料，所述組分材料具有不同物理和/或化學(xué)特性。如果所述組分材料組合，具有不同于所述 組分材料特性的特征的復(fù)合材料被獲得。預(yù)滲入的復(fù)合材料（它還被稱為預(yù)灌注復(fù)合材 料）是包括母體材料和纖維材料的材料，其中所述母體材料可能已至少部分固化。
[0028] 有利地，所述纖維材料包括具有預(yù)滲入的復(fù)合材料的片材。片材在本專利申請的 背景中表示薄層。此外，如果具有預(yù)滲入的復(fù)合材料的片材為柔性，這是有益的，因?yàn)槿嵝?片材可能更容易操縱和制造。
[0029] 在進(jìn)一步有利的實(shí)施方式中，所述第一層和/或所述第二層包括平面形狀。
[0030] 換句話說，所述第一層和/或所述第二層是平的。當(dāng)然，任何物體（例如，所述第 一層和所述第二層）包括表面上的某種粗糙度。因此，所述層的平面形狀意味著所述層是 基本上平的。
[0031] 平的層的優(yōu)點(diǎn)是，一方面所述層的存儲方便和容易并且另一方面易于制造。
[0032] 在一個實(shí)施方式中，所述第一層包括至少第一層縱向表面區(qū)段以及至少第一層橫 向表面區(qū)段，其中所述第一層縱向表面區(qū)段大于所述第一層橫向區(qū)段。此外，所述第二層包 括至少第二層縱向表面區(qū)段和至少第二層橫向表面區(qū)段，其中所述第二層縱向表面區(qū)段大 于所述第二層橫向表面區(qū)段。所述第一層橫向區(qū)段在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段中直接結(jié)合到 所述第二層橫向表面區(qū)段。
[0033] 表面區(qū)段可以通過邊或緣（rim)界定邊界。這可以例如是如果所述第一層和/或 所述第二層是立方體（例如矩形立方體）的情況。然而，所述第一層和/或所述第二層還 可包括鈍的或圓滑的邊緣或緣。
[0034] 在所述轉(zhuǎn)子葉片過渡區(qū)段中，表面區(qū)段中的兩個彼此直接結(jié)合。直接結(jié)合意味著 使所述兩個表面區(qū)段彼此直接鄰近。然而，這不排除粘合劑位于所述第一層第一橫向表面 區(qū)段與所述第二層第一橫向表面區(qū)段之間的備選方案。
[0035] 在另一個實(shí)施方式中，所述第一層和所述第二層在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段中至少 部分重疊。
[0036] 換句話說，所述第一層和所述第二層至少部分重疊。
[0037] 兩層彼此覆蓋的概念意味著所述兩層彼此直接結(jié)合或者僅由粘性的（或凝結(jié)的） 材料間隔開。
[0038] 在另一個有利的實(shí)施方式中，所述第一支撐部分包括用于附加地支撐所述第一支 撐部分的附加層的疊層，所述第二支撐部分包括用于附加地支撐所述第二支撐部分的另外 附加層的另外疊層。所述第一層與附加層的所述疊層至少部分重合，并且所述第二層與另 外附加層的所述另外疊層至少部分重疊。此外，附加層的所述疊層在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū) 段中結(jié)合到另外附加層的所述另外疊層。
[0039] 附加層的所述疊層以及另外附加層的另外疊層分別意味著多個附加層彼此疊合 以及另外多個另外附加層彼此疊合。用于附加支撐所述第一支撐部分的附加層的疊層可有 益地增加所述第一支撐部分的剛性、剛度或耐用性。類似地，另外附加層的另外疊層可有益 地增加所述第二支撐部分的剛性、剛度或耐用性。
[0040] 有利地，附加層的疊層在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段中直接結(jié)合到另外附加層的另外 疊層。備選地或另外，附加層的所述疊層以及另外附加層的另外疊層至少部分重疊。
[0041] 作為示例，具有30m(米）的縱向尺寸的轉(zhuǎn)子葉片可包括5到10個附加層的疊層。 作為另一個示例，具有50到55m縱向尺寸的轉(zhuǎn)子葉片可包括40到60個附加層的疊層。作 為又一個示例，具有大于60m的縱向尺寸的轉(zhuǎn)子葉片可包括大于50個附加層的疊層。
[0042] 關(guān)于所述附加層與所述另外的附加層之間的接頭，存在多個備選方案。
[0043] 在第一備選方案中，第一附加層與第一另外的附加層在所述轉(zhuǎn)子葉片過渡區(qū)段中 重疊。類似地，第二附加層與第二另外的附加層在所述轉(zhuǎn)子葉片過渡區(qū)段中重疊。然而，可 以發(fā)生并且可以在所述轉(zhuǎn)子葉片過渡區(qū)段中生成過量材料的量。這可導(dǎo)致所述轉(zhuǎn)子葉片中 的鼓包。
[0044] 在第二備選方案中，所述附加層在所述轉(zhuǎn)子葉片過渡區(qū)段中逐步下降（例如，均 勻地），并且所述另外的附加層（對應(yīng)于所述附加層）以相同比率逐步上升。這種第二備選 方案的優(yōu)點(diǎn)是在所述轉(zhuǎn)子葉片過渡區(qū)段中沒有生成過量材料。然而，在所述轉(zhuǎn)子葉片過渡 區(qū)段中的破裂風(fēng)險(xiǎn)可能較高。
[0045] 第三備選方案包括第一小部分的所述附加層以及第一小部分的所述另外的附加 層，兩者都分組在一起。在該組內(nèi)，所述附加層逐步下降并且所述另外的附加層對應(yīng)地逐步 上升。通過這樣，可以形成多個組。第三備選方案的優(yōu)點(diǎn)是，與所述第一和/或第二備選方 向相比，進(jìn)一步降低所述轉(zhuǎn)子葉片過渡區(qū)段破裂的風(fēng)險(xiǎn)。另一個優(yōu)點(diǎn)是，與所述第二備選方 案相比，所述附加層與所述另外的附加層之間的接頭更緊湊。
[0046] 最后，在第四備選方向中，所述第一備選方案與所述第三備選方向組合。因此，在 所述附加層與所述另外的附加層之間生成接頭，所述接頭包括重疊層以及逐步下降和逐步 上升的層，以及成組的層。與例如所述第三備選方向相比，所述第四備選方案甚至可以進(jìn)一 步降低破裂的風(fēng)險(xiǎn)。
[0047] 如果所述附加層逐步上升（或下降），那么步進(jìn)比率可以是均勻的，即，它對于每 一步可包括類似的步進(jìn)高度和步進(jìn)寬度。備選地，所述步高度和步寬度可以在所述步之間 改變。
[0048] 對于所述附加層中的每個以及所述另外的附加層中的每個，所述附加層和/或所 述另外的附加層之間的厚度分別可以是類似的。備選地，所述厚度可以在所述層之間改變。 [0049] 在另一個實(shí)施方式中，所述第一支撐部分和/或所述第二支撐元件基本上包括立 方體的形狀。
[0050] 立方體意味著由六個四邊形面界定的凸多面體。立方體的示例是平行六面體或正 方平截頭體，所述正方平截頭體是具有被截頂點(diǎn)的正方棱錐。具體地，所述立方體可以是矩 形立方體，其中所述六個面中的至少一個包括矩形的形狀。
[0051] 術(shù)語"基本上"在當(dāng)前背景中涉及下述事實(shí)：所述第一支撐部分和/或所述第二支 撐元件實(shí)際上可潛在地不包括嚴(yán)格幾何學(xué)意義上立方體的理想形狀。因此，還應(yīng)包括理想 立方體的形狀的偏差。
[0052] 在另一個實(shí)施方式中，所述第一支撐部分的縱向方向以及所述第二支撐部分的縱 向方向形成小于175度的角，尤其是小于170度的角。
[0053] 所述第一支撐部分的縱向方向與所述第二支撐部分的縱向方向限定為類似于所 述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向。換句話說，它們分別涉及所述第一支撐部分和所述第二支撐部分的 縱向尺寸或縱向延伸。
[0054] 尤其地，對于具有彎曲形狀的轉(zhuǎn)子葉片，所述第一支撐部分和所述第二支撐部分 以成角度方式布置是高度有利的。尤其地，對于強(qiáng)烈地彎曲的轉(zhuǎn)子葉片，所述角度小于160 度是有利的。
[0055] 轉(zhuǎn)子葉片的分段、成角度支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，可以使用已知且良好檢驗(yàn)過的直的 支撐部分。然而，可以實(shí)現(xiàn)整個支撐結(jié)構(gòu)的彎曲形狀。例如主要專注于生產(chǎn)非彎曲轉(zhuǎn)子葉 片的風(fēng)渦輪轉(zhuǎn)子葉片制造者，因此不會被迫而重新設(shè)計(jì)和重新研發(fā)新的制造技術(shù)以便生產(chǎn) 彎曲的轉(zhuǎn)子葉片。
[0056] 具有彎曲形狀的轉(zhuǎn)子葉片還被稱為具有阿拉伯劍形狀的轉(zhuǎn)子葉片。
[0057] 在另一個實(shí)施方式中，所述第一支撐部分包括增補(bǔ)性第一支撐部分，所述增補(bǔ)性 第一支撐部分用于附加地支撐所述轉(zhuǎn)子葉片。此外，所述第二轉(zhuǎn)子部分包括增補(bǔ)性第二支 撐部分，所述增補(bǔ)性第二支撐部分用于附加地支撐所述轉(zhuǎn)子葉片。所述第一支撐部分通過 第一接合部件結(jié)合到所述增補(bǔ)性第一支撐部分，并且/或者所述第二支撐部分通過第二連 接部件結(jié)合到所述增補(bǔ)性第二支撐部分。
[0058] 在一種轉(zhuǎn)子葉片中，具有增補(bǔ)性支撐結(jié)構(gòu)可能是有益的。所述支撐部分和所述另 外的支撐部分可以有益地是基本上彼此平行的。有利地，所述支撐部分和所述增補(bǔ)性支撐 部分可以通過所述連接部件直接連接。所述連接部件可以尤其地垂直或基本上垂直于所述 支撐部分和/或所述增補(bǔ)性支撐部分。
[0059] 在有利的實(shí)施方式中，所述轉(zhuǎn)子葉片是風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)的一部分。
[0060] 一種風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)（它還可被稱為風(fēng)力發(fā)電站或風(fēng)力充電器或風(fēng)力渦輪機(jī)）將 風(fēng)的動能（還被稱為風(fēng)能）轉(zhuǎn)換成電能。風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)可包括塔、發(fā)動機(jī)艙、轂以及一個 或多個轉(zhuǎn)子葉片。
[0061] 本發(fā)明還涉及一種用于制造如上所述的轉(zhuǎn)子葉片的方法。所述方法包括結(jié)合所述 第一支撐部分和所述第二支撐部分。
[0062] 換句話說，所述方法包括附接或連接所述第一支撐部分和所述第二支撐部分。
[0063] 尤其地，所述方法適于制造風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片。
[0064] 在有利的實(shí)施方式中，所述方法包括在模具中布置所述第一層和所述第二層；將 填充材料，尤其是液體填充材料，施加到所述模具中，并且因此獲得復(fù)合物，所述復(fù)合物包 括所述支撐結(jié)構(gòu)和所述填充材料；以及固化所述復(fù)合物。
[0065] 尤其地，所述填充材料注入到所述模具中。
[0066] 為了制造所述整個轉(zhuǎn)子葉片，有益的是，提供一種另外的模具。通過所述模具，可 以制造所述轉(zhuǎn)子葉片的第一半體；通過所述另外的模具，可以制造所述轉(zhuǎn)子葉片的第二半 體。此外，有利的是，使用真空技術(shù)以用于將所述填充材料漏斗地進(jìn)入到所述模具中。有利 的液體填充材料的示例是樹脂，尤其地是環(huán)氧樹脂。用于固化所述復(fù)合物的固化條件的示 例是，將所述復(fù)合物在60攝氏度加熱五到七個小時。
[0067] 上面限定的方面以及本發(fā)明的另外方面通過下文描述的實(shí)施方式的示例而變得 顯而易見，并且參照實(shí)施方式的所述示例來解釋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0068] 現(xiàn)通過示例并參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0069] 圖1示出了轉(zhuǎn)子葉片； 圖2示出了具有支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片，所述支撐結(jié)構(gòu)包括第一支撐部分和第二支撐部 分； 圖3示出了第一支撐部分的第一層； 圖4示出了第一支撐部分的第一層，所述第一層包括多個單向性纖維； 圖5示出了第一支撐部分的第一層，所述第一層直接結(jié)合到第二支撐部分的第二層； 圖6示出了第一支撐部分的第一層，所述第一層與第二支撐部分的第二層部分重疊； 圖7示出了與第二支撐部分結(jié)合的第一支撐部分的第一實(shí)施方式； 圖8示出了與第二支撐部分結(jié)合的第一支撐部分的第二實(shí)施方式； 圖9示出了與第二支撐部分結(jié)合的第一支撐部分的第三實(shí)施方式；以及 圖10示出了第一支撐部分和增補(bǔ)性第一支撐部分，它們通過第一連接部件彼此結(jié)合。
[0070] 附圖是示意性的。

【具體實(shí)施方式】
[0071] 現(xiàn)參閱圖1，示出了包括彎曲形狀的轉(zhuǎn)子葉片10。轉(zhuǎn)子葉片10包括轉(zhuǎn)子葉片基部 區(qū)段11和轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段12。另外，在圖1中描繪了轉(zhuǎn)子葉片10的轉(zhuǎn)子葉片縱向方向 13。轉(zhuǎn)子葉片縱向方向13從轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段11延伸（或者交會或橫穿）到轉(zhuǎn)子葉片末 端區(qū)段12。
[0072] 在圖2中，示出了支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子葉片10的第一支撐部分20和 第二支撐部分30。同樣，轉(zhuǎn)子葉片10包括轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段11和轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段12。 包括第一支撐部分的縱向方向25的第一支撐部分20以及包括第二支撐部分的縱向方向 35的第二支撐部分30在支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段40中彼此結(jié)合。因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片10包括彎曲形 狀，所以第一支撐部分的縱向方向25和第二支撐部分的縱向方向35形成大約170度的角 度41。這對于轉(zhuǎn)子葉片10的支撐結(jié)構(gòu)是非常有益的。
[0073] 圖3示出了第一支撐部分20的第一層21。第一層21包括矩形立方體的形狀。第 一層21包括六個面，也就是說四個縱向表面區(qū)段和兩個橫向表面區(qū)段。具體地，第一層21 包括第一層第一縱向表面區(qū)段210、第一層第二縱向表面區(qū)段211、第一層第三縱向表面區(qū) 段212和第一層第四縱向表面區(qū)段213。另外，第一層21包括第一層第一橫向表面區(qū)段214 和第一層第二橫向表面區(qū)段215。可以看到，兩個橫向表面區(qū)段中的每個都具有小于四個縱 向表面區(qū)段中的每個的另一個區(qū)域的區(qū)域。有利地，第一層第一橫向表面區(qū)段214與第二 層31的類似橫向表面區(qū)段結(jié)合。
[0074] 圖4示出了第一支撐部分20的第一層21，所述第一層21包括多個單向性纖維26。 可以看到，單向性纖維26基本上彼此平行。
[0075] 圖5和圖6不出了第一層21可如何結(jié)合到第二層31的兩個備選方案。
[0076] 在圖5中，第一支撐部分20的第一層21直接結(jié)合到第二支撐部分30的第二層 31。直接結(jié)合發(fā)生在支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段40中。示例性地，所述兩層通過諸如環(huán)氧樹脂的粘 性（或凝結(jié)）材料結(jié)合。
[0077] 在圖6中，第一層21與第二層31在支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段40中部分重疊。
[0078] 最后，圖7到圖9示出了第一支撐部分20與第二支撐部分30結(jié)合的三個實(shí)施方 式。在每個實(shí)施方式中，第一支撐部分20包括第一層21和附加層的疊層24。附加層的疊 層24包括七個獨(dú)立層。七個獨(dú)立層一個在其他每個上地堆疊。另外，第一層21與附加層 的疊層24彼此結(jié)合。類似地，第二支撐部分30包括第二層31以及進(jìn)一步附加層的進(jìn)一步 疊層34。另外附加層的另外疊層34包括七個另外的獨(dú)立層（它們一個在其他每個上地堆 疊）。另外的附加層的另外的疊層34與第二層31結(jié)合。
[0079] 在圖7所示的第一實(shí)施方式中，第一支撐部分20的層均勻地逐步下降。對應(yīng)地， 第二支撐部分30的層以相同比率均勻地逐步上升。第一支撐部分20的層與第二支撐部分 30的層結(jié)合使得對應(yīng)的層彼此匹配。然而，接頭破裂的風(fēng)險(xiǎn)相對地高。
[0080] 在圖8所述的第二實(shí)施方式中，兩個支撐部分（即，第一支撐部分20和第二支撐 部分30)的層分組成兩組，每組有四層。一個支撐部分中的每組都在另一個支撐部分中具 有對應(yīng)的組，其與所述對應(yīng)的組形成例如在第一實(shí)施方式中的接頭。然而，兩個組相對于彼 此替換或切換。因此，在第二實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式相比接頭破裂的風(fēng)險(xiǎn)降低。
[0081] 在圖9中，示出了第三實(shí)施方式。第三實(shí)施方式類似于第二實(shí)施方式，然而，每層 都與其他支撐部分中的對應(yīng)層重疊。因此，與第一和第二實(shí)施方式相比接頭破裂的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn) 一步降低。另外，支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段40中的過量材料保持在低水平。
[0082] 最后，在圖10中，示出了支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)包括第一支撐部分20和增補(bǔ)性 第一支撐部分50(其通過第一連接部件51彼此直接結(jié)合)。所述支撐結(jié)構(gòu)包括"H"的形狀。 備選地，"C"形或箱形也是有益的。
【權(quán)利要求】
1. 具有支撐結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子葉片（10)， 其中： -所述轉(zhuǎn)子葉片（10)包括轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段（11)和轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段（12); -所述轉(zhuǎn)子葉片（10)包括轉(zhuǎn)子葉片縱向方向（13)，其中所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向（13) 從所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段（11)延伸到所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段（12); -所述支撐結(jié)構(gòu)包括用于支撐所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段（11)的第一支撐部分（20)以及 用于支撐所述轉(zhuǎn)子葉片末端區(qū)段（12)的至少第二支撐部分（30); -所述支撐結(jié)構(gòu)沿著所述轉(zhuǎn)子葉片縱向方向（13)包括第一支撐部分（20)和第二支撐 部分（30); -所述第一支撐部分（20)在支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段（40)中結(jié)合到所述第二支撐部分 (30)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段（40)定位在所述轉(zhuǎn)子葉片基部區(qū)段（11)與所述轉(zhuǎn)子葉 片末端區(qū)段（12)之間中；以及 -所述第一支撐部分（20)和/或所述第二支撐部分（30)包括纖維材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述第一支撐部分（20)包括纖維材料 的至少第一層（21)，并且所述第二支撐部分（30)包括纖維材料的至少第二層（31)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述纖維材料包括具有纖維的織 物，尤其地包括具有單向性纖維（26)的織物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述織物材料包括復(fù)合 材料，尤其地包括具有預(yù)滲入復(fù)合材料的片材。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述第一層（21)和/或 所述第二層（31)包括平面形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)， 其中： -所述第一層（21)包括至少第一層縱向表面區(qū)段（210)以及至少第一層橫向表面區(qū)段 (214)，其中所述第一層縱向表面區(qū)段（210)大于所述第一層橫向區(qū)段（214); -所述第二層（31)包括至少第二層縱向表面區(qū)段和至少第二層橫向表面區(qū)段，其中所 述第二層縱向表面區(qū)段大于所述第二層橫向表面區(qū)段；以及 -所述第一層橫向區(qū)段（214)在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段（40)中直接結(jié)合到所述第二層 橫向表面區(qū)段。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2到6中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述第一層（21)和所述 第二層（31)在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段（40)中至少部分重疊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2到7中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)， 其中： -所述第一支撐部分（20)包括用于附加地支撐所述第一支撐部分（20)的附加層的疊 層（24)， -所述第二支撐部分（30)包括用于附加地支撐所述第二支撐部分（30)的另外附加層 的另外疊層（34)， -所述第一層（21)與附加層的疊層（24)至少部分重合， -所述第二層（31)與另外附加層的另外疊層（34)至少部分重疊，以及 -附加層的疊層（24)在所述支撐結(jié)構(gòu)過渡區(qū)段（40)中結(jié)合到另外附加層的另外疊層 (34)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述第一支撐部分（20) 和/或所述第二支撐元件基本上包括立方體的形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述第一支撐部分的 縱向方向（25)以及所述第二支撐部分的縱向方向（35)形成小于175度的角（41)，尤其地 小于170度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)， 其中： -所述第一支撐部分（20)包括增補(bǔ)性第一支撐部分（50)，所述增補(bǔ)性第一支撐部分 (50)用于附加地支撐所述轉(zhuǎn)子葉片（10)， -所述第二轉(zhuǎn)子部分（30)包括增補(bǔ)性第二支撐部分，所述增補(bǔ)性第二支撐部分用于附 加地支撐所述轉(zhuǎn)子葉片（10)，以及 -所述第一支撐部分通過第一接合部件（51)結(jié)合到所述增補(bǔ)性第一支撐部分（50)，并 且/或者所述第二支撐部分通過第二連接部件結(jié)合到所述增補(bǔ)性第二支撐部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片（10) 是風(fēng)力渦輪發(fā)動機(jī)的一部分。
13. -種用于制造根據(jù)權(quán)利要求2到12中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片（10)的方法，其中， 所述方法包括結(jié)合所述第一支撐部分（20)和所述第二支撐部分（30)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述方法包括： a) 在模具中布置所述第一層（21)和所述第二層（31); b) 將填充材料，尤其是液體填充材料，施加到所述模具中，并且因此獲得復(fù)合物，所述 復(fù)合物包括所述支撐結(jié)構(gòu)和所述填充材料；以及 c) 固化所述復(fù)合物。
【文檔編號】F03D11/00GK104061134SQ201410104221
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月20日
【發(fā)明者】S.W.托爾加爾德 申請人:西門子公司