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特表2023-529231風力タービンブレードを製造するための方法およびマンドレル工具
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-07
(54)【発明の名称】風力タービンブレードを製造するための方法およびマンドレル工具
(51)【国際特許分類】
B29C 70/34 20060101AFI20230630BHJP
F03D 1/06 20060101ALI20230630BHJP
【ＦＩ】
B29C70/34
F03D1/06 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022577162
(86)(22)【出願日】2021-06-08
(85)【翻訳文提出日】2023-02-14
(86)【国際出願番号】 EP2021065232
(87)【国際公開番号】W WO2021254817
(87)【国際公開日】2021-12-23
(31)【優先権主張番号】20180028.1
(32)【優先日】2020-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519081710
【氏名又は名称】シーメンス ガメサ リニューアブル エナジー エー／エス
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｇａｍｅｓａ Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ａ／Ｓ
【住所又は居所原語表記】Ｂｏｒｕｐｖｅｊ １６， ７３３０ Ｂｒａｎｄｅ， Ｄｅｎｍａｒｋ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】エレン ビーゲル
(72)【発明者】
【氏名】ガブリエレ キエズーラ
(72)【発明者】
【氏名】エレン フールプ
(72)【発明者】
【氏名】カーステン クラルプ
(72)【発明者】
【氏名】スィモン ヴェストフェール ルセック
(72)【発明者】
【氏名】ステフェン ステフェンセン
【テーマコード（参考）】
3H178
4F205
【Ｆターム（参考）】
3H178AA03
3H178AA40
3H178AA43
3H178BB71
3H178BB75
3H178CC02
4F205AD06
4F205AD16
4F205AD17
4F205AG03
4F205AG07
4F205AH04
4F205AJ08
4F205AM28
4F205HA06
4F205HA09
4F205HA23
4F205HA37
4F205HB01
4F205HB11
4F205HK03
4F205HK04
4F205HK31
4F205HT16
4F205HT26
(57)【要約】
風力タービンブレードを製造するための方法は、ａ）マンドレル工具（１１）に繊維積層体（１０）を配置するステップ（Ｓ１）であって、マンドレル工具（１１）は、フレーム（１２）と、断面で見て、フレーム（１２）に接続された少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）とを備え、繊維積層体（１０）の少なくとも一部は、少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）の外面（１９）によって支持されている、配置するステップ（Ｓ１）と、ｂ）フレーム（１２）に向かってマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）のうちの少なくとも１つを引き込むことによって、マンドレル工具（１１）の断面サイズ（Ｓ）を減少させるステップ（Ｓ３）と、ｃ）マンドレル工具（１１）を互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の内部に配置するステップ（Ｓ６，Ｓ７）と、ｄ）マンドレル部分（１３，１４，１５，１６）のうちの少なくとも１つをフレーム（１２）から離れる方向に伸長させることによって、マンドレル工具（１１）の断面サイズ（Ｓ）を増大させるステップ（Ｓ８）と、ｅ）繊維積層体（１０）の少なくとも一部に樹脂（７０）を浸透させるステップ（Ｓ９）であって、樹脂（７０）を硬化させて、ブレードセクション（８，９）同士を内部で接合する硬化した接合部分（７１）を得る、浸透させるステップ（Ｓ９）とを含む。マンドレル工具の断面サイズを減少させることにより、内側のブレードセクションの外側の端部を通してマンドレル工具をより良好に挿入することが可能になる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
風力タービンブレードを製造するための方法であって、ａ）マンドレル工具（１１）に繊維積層体（１０）を配置するステップ（Ｓ１）であって、前記マンドレル工具（１１）は、フレーム（１２）と、断面で見て、前記フレーム（１２）に接続された少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）とを備え、前記繊維積層体（１０）の少なくとも一部は、前記少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）の外面（１９）によって支持されている、配置するステップ（Ｓ１）と、
ｂ）前記フレーム（１２）に向かって前記マンドレル部分（１３，１４，１５，１６）のうちの少なくとも１つを引き込むことによって、前記マンドレル工具（１１）の断面サイズ（Ｓ）を減少させるステップ（Ｓ３）と、
ｃ）前記マンドレル工具（１１）を互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の内部に配置するステップ（Ｓ６，Ｓ７）と、
ｄ）前記マンドレル部分（１３，１４，１５，１６）のうちの少なくとも１つを前記フレーム（１２）から離れる方向に伸長させることによって、前記マンドレル工具（１１）の前記断面サイズ（Ｓ）を増大させるステップ（Ｓ８）と、
ｅ）前記繊維積層体（１０）の少なくとも一部に樹脂（７０）を浸透させるステップ（Ｓ９）であって、前記樹脂（７０）を硬化させて、前記ブレードセクション（８，９）同士を内部で接合する硬化した接合部分（７１）を得る、浸透させるステップ（Ｓ９）と
を含む、方法。
【請求項2】
前記マンドレル工具（１１）の前記断面サイズ（Ｓ）を、前記マンドレル工具（１１）の高さ（Ｈ）および／または前記マンドレル工具（１１）の幅（Ｗ）を減少させることによって減少させる（Ｓ３）、請求項１記載の方法。
【請求項3】
ステップｂ）中またはステップｂ）とステップｃ）との間に前記繊維積層体（１０）を内向きに折り曲げるステップ（Ｓ４）を含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項4】
前記マンドレル工具（１１）は、前記マンドレル工具（１１）の長手方向（Ｌ）に沿って延在する少なくとも１つの間隙（２５，２６，２９）であって、断面で見て、互いに隣り合う２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）の間に配置された少なくとも１つの間隙（２５，２６，２９）を備え、前記繊維積層体（１０）を前記少なくとも１つの間隙（２５，２６，２９）内に内向きに折り曲げる（Ｓ４）、請求項３記載の方法。
【請求項5】
内向きへの前記繊維積層体（１０）の折曲げ（Ｓ４）中および／または折曲げ（Ｓ４）後に前記繊維積層体（１０）を引っ張る、請求項３または４記載の方法。
【請求項6】
ステップａ）よりは後でステップｂ）よりは前に、少なくとも１つの可動の長手方向部材（２１）が前記マンドレル工具（１１）の前記長手方向（Ｌ）に沿って前記少なくとも１つの間隙（２５，２６）の外側に配置されるように、前記少なくとも１つの可動の長手方向部材（２１）を前記マンドレル工具（１１）に固定するステップ（Ｓ２）を含み、前記少なくとも１つの長手方向部材（２１）を前記少なくとも１つの間隙（２５，２６）内に移動させることにより、前記繊維積層体（１０）を内向きに折り曲げる（Ｓ４）、請求項４および５記載の方法。
【請求項7】
前記少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）は、少なくとも２つの上側のマンドレル部分（１３）と、少なくとも２つの下側のマンドレル部分（１４）とを備え、前記方法は、ステップａ）中に前記少なくとも２つの上側のマンドレル部分（１３）の間および前記少なくとも２つの下側のマンドレル部分（１４）の間にウェブ要素（３０）を配置するステップを含み、
前記ウェブ要素（３０）は、第１の部分（４０）と、第２の部分（４１）と、前記第１の部分（４０）と前記第２の部分（４１）との間に配置された中間部分（４２）とを含み、
前記方法は、ステップｂ）前に前記中間部分（４２）を取り除くステップを含み、
前記方法は、ステップｄ）後に前記ウェブ要素（３０）の前記第１の部分（４０）と前記第２の部分（４１）との間に前記中間部分（４２）を再配置するステップを含む、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項8】
ステップｂ）よりは後でステップｃ）よりは前に、前記繊維積層体（１０）を前記マンドレル工具（１１）に結束するステップ（Ｓ５）を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項9】
前記繊維積層体（１０）は、いったん浸透して硬化すると、前記互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の第１のブレードセクション（８）のシェルと、前記互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の第２のブレードセクション（９）のシェルとを接合するシェル接合部（７１）を形成する繊維積層体（３７）を備え、前記繊維積層体（１０）は、いったん浸透して硬化すると、前記互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の第１のブレードセクション（８）の１つ以上のビーム（５２，５４）と、前記互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の第２のブレードセクション（９）の１つ以上の対応するビーム（５３，５５）とを接合する１つ以上のビーム接合部（７１）を形成する繊維積層体（３３，３４，３５，３６）を備え、かつ／または、
前記繊維積層体（１０）は、いったん浸透して硬化すると、前記互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の第１のブレードセクション（８）のウェブと、前記互いに隣り合うブレードセクション（８，９）の第２のブレードセクション（９）のウェブとを接合するウェブ接合部（７１）を形成する繊維積層体（３０’）を備える、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項10】
前記マンドレル工具（１１）を、前記マンドレル工具（１１）の一部（４８）が前記ブレードセクション（８，９）の第１のブレードセクション（８）から突出するように、前記ブレードセクション（８，９）の前記第１のブレードセクション（８）の内部に部分的に配置し（Ｓ６）、前記ブレードセクション（８，９）の第２のブレードセクション（９）を、前記ブレードセクション（８，９）の前記第２のブレードセクション（９）が、前記ブレードセクション（８，９）の前記第１のブレードセクション（８）から突出した前記マンドレル工具（１１）の前記一部（４８）を収容するように、前記ブレードセクション（８，９）の前記第１のブレードセクション（８）に互いに隣り合うように配置する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項11】
風力タービンブレード（３）の２つのブレードセクション（８，９）同士を接合するためのマンドレル工具（１１）であって、前記マンドレル工具は、互いに隣り合う前記ブレードセクション（８，９）の内部に配置されるように構成されており、前記マンドレル工具は、フレーム（１２）と、断面で見て、前記フレーム（１２）に接続された少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）とを備え、前記マンドレル部分（１３，１４，１５，１６）のうちの少なくとも１つは、前記マンドレル部分（１３，１４，１５，１６）を前記フレーム（１２）に向かって引き込みかつ／または前記フレーム（１２）から離れる方向に伸長させるように構成されたアクチュエータ手段（１７，１８）によって前記フレーム（１２）に接続されており、前記少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）の外面（１９）が、接合部分（７１）のための繊維積層体（１０）を少なくとも部分的に支持するように構成されている、マンドレル工具（１１）。
【請求項12】
前記アクチュエータ手段（１７，１８）は、１つ以上の昇降ジャッキ（１７）および／または１つ以上の引込みロッド（１８）を備える、請求項１１記載のマンドレル工具。
【請求項13】
前記マンドレル工具の長手方向（Ｌ）に沿って配置された少なくとも１つの長手方向部材（２１）と、前記マンドレル工具の前記長手方向（Ｌ）に沿って延在する少なくとも１つの間隙（２５，２６）であって、互いに隣り合う２つの前記マンドレル部分（１３，１４，１５，１６）の間に配置された少なくとも１つの間隙（２５，２６）と
を備え、
前記少なくとも１つの長手方向部材（２１）は、前記少なくとも１つの間隙（２５，２６）の外側に配置されていて、各々の前記間隙（２５，２６）内に可動であるように構成されている、
請求項１１または１２記載のマンドレル工具。
【請求項14】
前記フレーム（１２）に接続されていて、前記互いに隣り合うブレードセクション（８，９）内への前記マンドレル工具の配置中に前記マンドレル工具を案内するように構成された案内ロッド（３１）を含む、請求項１１から１３までのいずれか１項記載のマンドレル工具。
【請求項15】
前記少なくとも２つのマンドレル部分（１３，１４，１５，１６）は、少なくとも１つの上側のマンドレル部分（１３）、少なくとも１つの下側のマンドレル部分（１４）、少なくとも１つの前縁側のマンドレル部分（１５）および／または少なくとも１つの後縁側のマンドレル部分（１６）を含む、請求項１１から１４までのいずれか１項記載のマンドレル工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、風力タービンブレードを製造するための方法およびその方法に使用されるマンドレル工具に関する。
【0002】
所与の風条件下で風力タービンを使用して、より多くの電力を発生させることは、ブレードのサイズを増大させることで実現することができる。しかしながら、風力タービンブレードの製造において、ブレードのサイズを大きくすることは、ますます困難になってきている。
【0003】
繊維強化材料とは別に長さ方向ブレードセクション（内側のブレードセクションおよび外側のブレードセクションなど）を事前に製造し、セクション同士を互いに接着することが周知である。しかしながら、接着プロセスは、幾つかの制限を有している。これは、例えば、接着剤を表面に塗布して結合する開放プロセスであり、そのため、開放プロセスは作業者にとって危険である可能性がある。加えて、接着線の品質を制御することは困難である。
【0004】
例えば、国際公開第２０１６／１９８０７５号は、第１の長さ方向ブレードセクションと第２の長さ方向ブレードセクションとを備えるモジュール式の風力タービンブレードを開示している。第１の長さ方向ブレードセクションと第２の長さ方向ブレードセクションとは、接続部材を接着剤によってブレードの外側に結合することにより、互いに接続されている。
【0005】
本発明の１つの目的は、風力タービンブレードを製造するための改良された方法と、風力タービンブレードの２つのブレードセクション同士を接合するための改良されたマンドレル工具とを提供することである。
【0006】
したがって、風力タービンブレードを製造するための方法が提案される。この方法は、
ａ）マンドレル工具に繊維積層体を配置するステップであって、マンドレル工具は、フレームと、断面で見て、フレームに接続された少なくとも２つのマンドレル部分とを備え、繊維積層体の少なくとも一部は、少なくとも２つのマンドレル部分の外面によって支持されている、配置するステップと、
ｂ）フレームに向かってマンドレル部分のうちの少なくとも１つを引き込むことによって、マンドレル工具の断面サイズを減少させるステップと、
ｃ）マンドレル工具を互いに隣り合うブレードセクションの内部に配置するステップと、
ｄ）マンドレル部分のうちの少なくとも１つをフレームから離れる方向に伸長させることによって、マンドレル工具の断面サイズを増大させるステップと、
ｅ）繊維積層体の少なくとも一部に樹脂を浸透させるステップであって、樹脂を硬化させて、ブレードセクション同士を内部で接合する硬化した接合部分を得る、浸透させるステップと
を含む。
ａ）マンドレル工具に繊維積層体を配置するステップであって、マンドレル工具は、フレームと、断面で見て、フレームに接続された少なくとも２つのマンドレル部分とを備え、繊維積層体の少なくとも一部は、少なくとも２つのマンドレル部分の外面によって支持されている、配置するステップと、
ｂ）フレームに向かってマンドレル部分のうちの少なくとも１つを引き込むことによって、マンドレル工具の断面サイズを減少させるステップと、
ｃ）マンドレル工具を互いに隣り合うブレードセクションの内部に配置するステップと、
ｄ）マンドレル部分のうちの少なくとも１つをフレームから離れる方向に伸長させることによって、マンドレル工具の断面サイズを増大させるステップと、
ｅ）繊維積層体の少なくとも一部に樹脂を浸透させるステップであって、樹脂を硬化させて、ブレードセクション同士を内部で接合する硬化した接合部分を得る、浸透させるステップと
を含む。
【0007】
したがって、軽量であると同時に強力なブレードセクションの接合部が提供される。特に、樹脂の浸透によって形成されたこのラミネート接合部の強度は、元のラミネートの強度に匹敵する。接着剤を使用した接続に比べて、樹脂の浸透によるラミネート接合部は、より軽量かつ強力なブレードセクションの接合部を提供し、特に、良好な重量対強度の性能を提供する。これは、接着剤の場合、接着剤の重量が接着線に加わり、接着線の厚みが増すと、層間剪断強度が低下するからである。さらに、樹脂の浸透によって形成されるラミネート接合部は、接着剤がブレードの残りの部分とは異なる材料を有するという接着接合部の問題を回避する。
【0008】
さらに、風力タービンブレードを製造するための提案された方法は、ブレードの空洞の内部からブレードセクションの接合プロセスを実施することを可能にする。これにより、ブレードの空洞内からのみ実施することができるウェブ接続などの接合プロセスが存在するため、製造プロセスが容易になる。
【0009】
さらに、マンドレル工具の断面サイズを減少させることにより、互いに隣り合うブレードセクションの内部により良好かつより簡単にマンドレル工具を配置することが可能になる。特に、マンドレル工具の断面サイズを減少させることにより、マンドレル工具を各々のブレードセクションの空洞内により良好に形状適合させることができる。特に、マンドレル工具は、マンドレル工具の外面と各々のブレードセクションの内面との間に十分な空間が存在するように、各々のブレードセクションの空洞内に配置することができる。例えば、マンドレル工具を各々のブレードセクションの空洞の内部でより良好に操作して位置決めするために提供される十分な空間が存在する。さらに、例えば、各々のブレードセクション（例えば、ブレードセクションの開口縁部および／またはブレードセクションの内面）が、マンドレル工具に配置された繊維積層体と挿入プロセス中に干渉しないように提供される十分な空間が存在する。
【0010】
さらに、ブレード断面積は、ブレードの付け根に向かって増加している。したがって、マンドレル工具が、マンドレル工具の伸長状態にあるとき、ブレードセクションの内面でマンドレル工具に配置された繊維積層体を位置決めするために、マンドレル工具の断面積もまたマンドレル工具の内側の端部に向かって増加している。マンドレル工具を（部分的に）内側のブレードセクションに配置し、（部分的に）互いに隣り合う外側のブレードセクションに配置する場合、マンドレル工具を内側のブレードセクションの外側の端部を通して（かつ内側のブレードセクションの内側の端部／付け根部分を通さずに）挿入することが有利な場合がある。これは、内側のセクションが極めて長い場合に特に当てはまる。マンドレル工具の断面サイズを減少させることにより、内側のセクションの外側の端部がマンドレル工具の元の伸長状態にあるマンドレル工具の内側の端部よりも小さい断面を有するという事実にもかかわらず、内側のブレードセクションの外側の端部を通してマンドレル工具をより良好に挿入することが可能になる。
【0011】
風力タービンブレードは、風力タービンのロータの一部である。風力タービンは、風の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置である。風力タービンは、例えば、それぞれハブに接続された１つ以上のブレードを有するロータと、発電機を含むナセルと、頂端部でナセルを保持するタワーとを備える。風力タービンのタワーは、移行部品を介して、海底のモノパイルなどの風力タービンの基礎に接続することができる。
【0012】
風力タービンブレードは、ブレードを長さ方向に分割する２つ以上のブレードセクションを備える。特に、互いに隣り合うブレードセクションは、ブレードの長さ方向に互いに隣り合うように配置される。互いに隣り合うブレードセクションの第１のブレードセクションは、例えば、内側のブレードセクションである。内側のブレードセクションは、例えば、ロータのハブに接続された付け根セクションを含む。互いに隣り合うブレードセクションの第２のブレードセクションは、例えば、外側のブレードセクションである。外側のブレードセクションは、例えば、ブレード先端を備える。上述した第１のブレードセクションおよび第２のブレードセクションに加えて、風力タービンブレードはまた、１つ以上の更なるブレードセクションを備えることができる。１つ以上の更なるブレードセクションは、第１のブレードセクションが第２のブレードセクションと接合されるのと同一の接合プロセスによって、更なるブレードセクション同士で互いに接合することができ、かつ／または上述の第１のブレードセクションおよび／または第２のブレードセクションと接合することができる。
【0013】
風力タービンブレード、例えば付け根セクションは、例えば、ハブに固定して接続される。風力タービンブレードは、例えば、ハブに直接的にボルト固定されている。
【0014】
代替的に、風力タービンブレード、例えば付け根セクションは、ハブに回転可能に接続される。例えば、風力タービンブレードは風力タービンのピッチベアリングに接続されており、ピッチベアリングはハブに接続される。ピッチベアリングは、風速に応じてブレードの迎角を調整してブレードの回転速度を制御するように構成されている。
【0015】
ハブに接続された（円筒形の）付け根セクションとは別に、風力タービンブレードは、空気力学的に成形された断面（翼形）を備えている。風力タービンブレード、すなわち風力タービンブレードのブレードセクションの各々は、例えば、正圧側（風上側）と負圧側（風下側）とを備える。正圧側と負圧側とは、前縁部と後縁部とで互いに接続されている。正圧側および負圧側と、前縁部および後縁部とは、風力タービンブレードの内側の空洞を画定する。
【0016】
互いに隣り合う２つのブレードセクションは、互いに隣り合うように配置されており、その結果、ブレードセクションは互いに隣接する。代替的に、（硬化した）接合部分によって充填することができる、互いに隣り合うブレードセクションの間の小さな間隙が存在してもよい。
【0017】
マンドレル工具は、例えば、昇降工具によって互いに隣り合うブレードセクションの内部に配置される。昇降工具は、例えば、クレーンまたは昇降用の乗物であり、昇降工具は、マンドレル工具をより良好に配置して位置決めすることを可能にする。
【0018】
繊維積層体を備えるマンドレル工具を、互いに隣り合うブレードセクションの内部に配置し、次にマンドレル工具の断面サイズを増大させる場合、繊維積層体は、特に、互いに隣り合うブレードセクションの内面に配置される。例えば、繊維積層体は、互いに隣り合うブレードセクションの内面に配置されており、その結果、繊維積層体は、ブレードセクション同士の接合領域でブレードセクションと重畳する。
【0019】
例えば、マンドレル工具の外面は、ブレードセクションの接合領域にわたって互いに隣り合うブレードセクションの内面を再現する（すなわち内面と一致する）ことができる。
【0020】
繊維積層体は、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維および／または天然繊維を含む。繊維積層体は、例えば、乾燥状態の繊維、すなわち樹脂および／または予備含浸繊維（プリプレグ）を含まない繊維を含む。繊維積層体は、例えば、木材、バルサ、ＰＥＴ発泡体および／またはＰＶＣ発泡体などのコア材料を含む。コア材料は、ブレードの十分な剛性および／または強度を維持しながら、最終的な繊維強化樹脂ラミネートの重量を低減することを可能にする。
【0021】
樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エポキシ、ポリウレタン、ビニルエステルおよび／またはポリエステルを含む。
【0022】
樹脂は、風力タービンブレードの空洞の内部から浸透して硬化する。樹脂は、例えば、熱を加えることにより硬化する。
【0023】
繊維積層体は、いったん樹脂が浸透して硬化すると、ブレードセクション同士を内部で接合する接合部分を形成する。硬化した接合部分は、特に繊維強化樹脂積層体である。
【0024】
「ブレードセクション同士を内部で接合する硬化した接合部分」という言い回しは、硬化した接合部分が、ブレードセクション同士の内部表面上で、すなわち、各ブレードセクション内の、開放された空洞または閉鎖された空洞に面するブレードセクション同士の表面上で、ブレードセクション同士を接合または接続することを意味する。
【0025】
この方法のステップｂ）では、マンドレル工具の断面サイズは、例えば、元の断面サイズから、より小さい断面サイズに減少させられる。この方法のステップｄ）では、例えば、マンドレル工具の元の断面サイズが再び確立される。
【0026】
マンドレル工具の（例えば、少なくとも２つのマンドレル部分の外面の）包絡面は、例えば翼形断面を有する。特に、マンドレル工具がマンドレル工具の元の伸長状態にあるとき、すなわち、ステップｂ）前およびステップｄ）後、マンドレル工具の包絡面は翼形断面を有する。
【0027】
したがって、マンドレル工具の元の伸長状態にあるマンドレル工具の断面は、特に翼形断面である。ブレードの長手方向の長さに対する特定の位置において、マンドレル工具の断面サイズは、製造されたブレードの断面サイズよりわずかに小さい。
【0028】
マンドレル工具の包絡面の翼形断面は、前縁部と、後縁部と、負圧側と、正圧側とを含む。翼形断面の翼弦長は、前縁部と後縁部との間の距離である。翼形断面の厚さは、翼形断面の上面と下面（翼形断面の負圧側と正圧側）との間の最大距離である。
【0029】
マンドレル工具は、例えば、マンドレル部分のうちの少なくとも１つを引き込みかつ／または伸長させるためのアクチュエータ手段を備える。
【0030】
実施形態では、この方法は、ステップｅ）前に繊維積層体および互いに隣り合うブレードセクションを真空バッグで少なくとも部分的に覆うステップと、真空バッグによって覆われた空間に真空を適用するステップとを含み、ステップｅ）では、発生させられた真空により樹脂が浸透する。
【0031】
実施形態では、互いに隣り合うブレードセクションの各々は、外向きに先細りにされた部分を備えており、外向きに先細りにされた部分同士が、共通の凹部を形成している。さらに、マンドレル工具は、互いに隣り合うブレードセクションの内部に配置され、その結果、マンドレル工具の断面サイズが増大したときに、繊維積層体は、共通の凹部に配置される。
【0032】
互いに隣り合うブレードセクションの外向きに先細りにされた部分を有することにより、ブレードセクションの外面は、接合プロセスの前に仕上げることができる。
【0033】
特に、互いに隣り合うブレードセクションの各々は、ブレードセクションの端部に外向きに先細りにされた部分を備える。特に、ブレードセクションの各々は、他方のブレードセクションとの接合境界面に向かって外向きに先細りになっている。さらに、ブレードセクションの各々は外向きに先細りになっており、その結果、ブレードセクションの各々が内側の凹部を形成している。ブレードセクション同士が互いに隣り合うように配置されるとき、ブレードセクションの内側の凹部同士は、共通の凹部を形成する。マンドレル工具の断面サイズが増大すると、共通の内側の凹部は、繊維積層体によって充填される。
【0034】
特に、ブレードシェルの厚さ、ビームの厚さおよび／またはウェブの厚さは、他方のブレードセクションとの境界面に向かって減少し、外向きに先細りにされた部分を形成する。外向きに先細りにされた部分は、例えば、一方のブレードシェルの厚さ、ビームの厚さおよび／またはウェブの厚さが、他方のブレードセクションとの境界面に向かって線形に減少するように構成することができる。外向きに先細りにされた部分は、例えば、一方のブレードセクションのブレードシェルの厚さ、ビームの厚さおよび／またはウェブの厚さが、他方のブレードセクションとの境界面に向かって段階的に減少するかまたは湾曲するように構成することができる。
【0035】
実施形態では、各ブレードセクションは、ブレードセクションの特定の端部に、２つ以上の外向きに先細りにされた部分を備えることができる。特に、第１のブレードセクションの２つ以上の外向きに先細りにされた部分の各々は、第２のブレードセクションの外向きに先細りにされた部分に対応する。さらに、第１のブレードセクションおよび第２のブレードセクションの、２つ以上の外向きに先細りにされた部分の各々は、共通の凹部を形成する。
【0036】
実施形態によれば、マンドレル工具の断面サイズは、マンドレル工具の高さおよび／またはマンドレル工具の幅を減少させることによって減少させられる。
【0037】
マンドレル工具の高さは、例えば、マンドレル工具の翼形断面の厚さである。マンドレル工具の幅は、例えば、マンドレル工具の翼形断面の翼弦長である。
【0038】
例えば、少なくとも２つのマンドレル部分は、少なくとも１つの上側のマンドレル部分を備える。さらに、マンドレル工具の高さは、少なくとも１つの上側のマンドレル部分をフレームに向かって（および下側のマンドレル部分に向かって）引き込むことによって減少させられる。
【0039】
例えば、少なくとも２つのマンドレル部分は、少なくとも１つの後縁側のマンドレル部分を備える。さらに、マンドレル工具の幅は、少なくとも１つの後縁側のマンドレル部分をフレームに向かって（および前縁側のマンドレル部分に向かって）引き込むことによって減少させられる。
【0040】
更なる実施形態によれば、この方法は、ステップｂ）中またはステップｂ）とステップｃ）との間に繊維積層体を内向きに折り曲げるステップを含む。
【0041】
繊維積層体を内向きに折り曲げることにより、マンドレル工具の断面サイズを減少させ、マンドレル工具を挿入し、マンドレル工具の断面サイズを再び増大させる際の繊維積層体の挙動をより良好に制御することができる。例えば、マンドレル工具の長手方向に沿って延在する繊維積層体の１つ以上の折曲げ部は、制御されて形成することができる。したがって、マンドレル工具の断面サイズの減少中または減少後の繊維積層体の望ましくない折曲げおよび転位を回避することができる。さらに、マンドレル工具を挿入する際のブレードセクションと繊維積層体との干渉が減少する。
【0042】
繊維積層体は、例えば、マンドレル工具の前縁部、後縁部または上側（正圧側）で内向きに折り曲げられる。
【0043】
更なる実施形態によれば、マンドレル工具は、マンドレル工具の長手方向に沿って延在する少なくとも１つの間隙であって、断面で見て、互いに隣り合う２つのマンドレル部分の間に配置された少なくとも１つの間隙を備え、繊維積層体は、少なくとも１つの間隙内に内向きに折り曲げられる。
【0044】
間隙を有し、繊維積層体を間隙内に内向きに折り曲げることにより、マンドレル工具を引き込みかつ伸長させる際に繊維積層体の配置をより良好に制御することが可能になる。
【0045】
更なる実施形態によれば、内向きへの繊維積層体の折曲げ中および／または折曲げ後に繊維積層体は引っ張られる。
【0046】
内向きへの繊維積層体の折曲げ中および／または折曲げ後に繊維積層体を引っ張ることにより、マンドレル工具の引込み、挿入および伸長中に繊維積層体の配置をより良好に制御することが可能になる。
【0047】
繊維積層体は、例えば、ステップｂ）中、ステップｃ）中および／またはステップｄ）中に引っ張られる。
【0048】
繊維積層体は、例えば、重力および／または加えられた引張力によって引っ張られる。
【0049】
例えば、マンドレル工具の高さが減少すると、繊維積層体の折曲げ部が、２つの上側のマンドレル部分の間の間隙内に垂れ下がる可能性があり、重力によって引っ張られる。
【0050】
例えば、マンドレル工具の高さおよび／または幅が減少するとき、繊維積層体をフレームに向かって内向きに押圧する押圧力／または引っ張る引張力を繊維積層体に加えることができる。
【0051】
更なる実施形態によれば、この方法は、ステップａ）よりは後でステップｂ）よりは前に、少なくとも１つの可動の長手方向部材がマンドレル工具の長手方向に沿って少なくとも１つの間隙の外側に配置されるように、少なくとも１つの可動の長手方向部材をマンドレル工具に固定するステップを含み、少なくとも１つの長手方向部材を少なくとも１つの間隙内に移動させることにより、繊維積層体は内向きに折り曲げられる。
【0052】
少なくとも１つの長手方向部材は、例えばバーである。１つ以上の長手方向部材は、例えば、前縁部および／または後縁部でマンドレル工具に固定される。
【0053】
少なくとも１つの長手方向部材は、繊維積層体を内向きに押圧することにより、繊維積層体を引っ張るために使用することができる。
【0054】
実施形態では、この方法は、ステップｃ）後、マンドレル工具から少なくとも１つの可動の長手方向部材を取り外して取り除くステップを含む。
【0055】
更なる実施形態によれば、少なくとも２つのマンドレル部分は、少なくとも２つの上側のマンドレル部分と、少なくとも２つの下側のマンドレル部分とを備える。さらに、この方法は、ステップａ）中に少なくとも２つの上側のマンドレル部分の間および少なくとも２つの下側のマンドレル部分の間にウェブ要素を配置するステップを含む。ウェブ要素は、第１の部分と、第２の部分と、第１の部分と第２の部分との間に配置された中間部分とを含む。さらに、この方法は、ステップｂ）前に中間部分を取り除くステップを含む。この方法はまた、ステップｄ）後にウェブ要素の第１の部分と第２の部分との間に中間部分を再配置するステップを含む。
【0056】
ウェブ要素の中間部分を取り除いて再配置するステップにより、プレキャストウェブ要素を使用する場合でも、マンドレル工具の高さをより簡単に減少させることが可能になる。
【0057】
マンドレル工具は、中間部分が存在しない間に、ウェブ要素の第１の部分および／または第２の部分を固定するための１つ以上のクランプを備えることができる。
【0058】
更なる実施形態によれば、この方法は、ステップｂ）よりは後でステップｃ）よりは前に、繊維積層体をマンドレル工具に結束するステップを含む。
【0059】
繊維積層体をマンドレル工具に結束することにより、マンドレル工具を互いに隣り合うブレードセクションの内部に配置する際に、繊維積層体をマンドレル工具に固定することができる。
【0060】
例えば、マンドレル工具の長手方向に沿って分布した幾つかのストラップが、マンドレル工具に固定されてよい。さらに、ステップｂ）よりは後でステップｃ）よりは前にかつ１つ以上のストラップを適用する前に、繊維積層体を有するマンドレル工具はまた、フォイルに包まれてよい。
【0061】
更なる実施形態によれば、繊維積層体は、いったん浸透して硬化すると、互いに隣り合うブレードセクションの第１のブレードセクションのシェルと、互いに隣り合うブレードセクションの第２のブレードセクションのシェルとを接合するシェル接合部を形成する繊維積層体を備える。付加的または代替的に、繊維積層体は、いったん浸透して硬化すると、互いに隣り合うブレードセクションの第１のブレードセクションの１つ以上のビームと、互いに隣り合うブレードセクションの第２のブレードセクションの１つ以上の対応するビームとを接合する１つ以上のビーム接合部を形成する繊維積層体を備える。付加的または代替的に、繊維積層体は、いったん浸透して硬化すると、互いに隣り合うブレードセクションの第１のブレードセクションのウェブと、互いに隣り合うブレードセクションの第２のブレードセクションのウェブとを接合するウェブ接合部を形成する繊維積層体を備える。
【0062】
マンドレル工具に前記繊維積層体の１つ、幾つかもしくは全てを配置することにより、シェル接合部、１つ以上のビーム接合部および／またはウェブ接合部を含む軽量かつ強力なブレードセクションの接合部をより効率的な製造プロセスで提供することが可能になる。特に、シェル、（１つ以上の）ビームおよび／またはウェブの幾つかもしくは全ては、樹脂を浸透させて硬化させることにより単一のプロセスステップで接合することができる。
【0063】
１つ以上のビームは、例えば、正圧側のビーム、負圧側のビーム、前縁部ビームおよび／または後縁部ビームを含む。
【0064】
例えばシェル接合部用の繊維積層体は、例えば周方向に配置された層を含む。
【0065】
（剪断）ウェブは、特に、製造されたブレードの内側の空洞内の正圧側のブレードシェルと負圧側のブレードシェルとを接続する。ウェブはブレードに剪断強度を提供する。
【0066】
ステップａ）でマンドレル工具に配置されるウェブ要素は、プレキャストウェブ要素と、さらに、ウェブ要素と上側のシェル用の繊維積層体および下側のシェル用の繊維積層体との間の接続領域の繊維積層体（乾式繊維積層体および／またはプリプレグ）とを備えることができる。
【0067】
代替的に、ステップａ）でマンドレル工具に配置されるウェブ要素は、繊維積層体（乾式繊維積層体および／またはプリプレグ）のみを備えており、プレキャストウェブ要素を備えていない。
【0068】
更なる実施形態によれば、マンドレル工具は、マンドレル工具の一部がブレードセクションの第１のブレードセクションから突出するように、ブレードセクションの第１のブレードセクションの内部に部分的に配置され、ブレードセクションの第２のブレードセクションは、ブレードセクションの第２のブレードセクションが、ブレードセクションの第１のブレードセクションから突出したマンドレル工具の一部を収容するように、ブレードセクションの第１のブレードセクションに互いに隣り合うように配置される。
【0069】
ブレードセクションの第１のブレードセクションにマンドレル工具を部分的に挿入し、マンドレル工具の突出部分にブレードセクションの第２のブレードセクションを配置することにより、マンドレル工具をより容易に配置することが可能になる。さらに、上述のように挿入して配置することにより、ブレードセクションの第２のブレードセクションを、ブレードセクションの第１のブレードセクションに互いに隣り合うように、より良好に位置決めすることが可能になる。
【0070】
実施形態によれば、マンドレル工具は、マンドレル部分同士の間に内側の空洞を備える。内側の空洞を有することにより、作業者のためのアクセスが提供される。作業者は、例えば、マンドレル工具が互いに隣り合うブレードセクションに挿入されると、内側の空洞を通して外側のブレードセクションにアクセスすることができる。さらに、作業者は、例えば、空洞内から真空バッグを密閉しかつ／または真空ホースおよび樹脂入口ホースを接続することができる。
【0071】
実施形態によれば、マンドレル工具は、１つ以上の樹脂入口ホースおよび／または１つ以上の真空ホースを備える。樹脂入口ホースおよび／または真空ホースは、例えば、真空バッグによって覆われた空間に接続可能であり、真空バッグは、繊維積層体と、互いに隣り合うブレードセクションとを少なくとも部分的に覆う。
【0072】
実施形態によれば、マンドレル工具は加熱システムを備える。加熱システムは、樹脂を例えば摂氏７０℃まで加熱し、樹脂を硬化させることを可能にする。
【0073】
実施形態によれば、マンドレル工具は、ブレードセクション同士を接合した後、ブレードの付け根端部を通してマンドレル工具を取り除くように構成されている。例えば、マンドレル工具は、付け根端部から部分的に取り除くことができる。
【0074】
実施形態によれば、マンドレル工具は、電気接地用の１つ以上の端子を備える。例えば、マンドレル工具は、マンドレル工具の２つの端部の各々に電気接地用の１つの端子を備える。
【0075】
実施形態によれば、マンドレル工具は、繊維積層体を配置した後に繊維積層体を視覚的に検査するための検査ゲートを備える。
【0076】
更なる態様によれば、風力タービンブレードの２つのブレードセクション同士を接合するためのマンドレル工具が提供される。マンドレル工具は、互いに隣り合うブレードセクションの内部に配置されるように構成されている。マンドレル工具は、フレームと、断面で見て、フレームに接続された少なくとも２つのマンドレル部分とを備える。マンドレル部分のうちの少なくとも１つは、マンドレル部分をフレームに向かって引き込みかつ／またはフレームから離れる方向に伸長させるように構成されたアクチュエータ手段によってフレームに接続されており、少なくとも２つのマンドレル部分の外面が、接合部分のための繊維積層体を少なくとも部分的に支持するように構成されている。
【0077】
更なる態様の一実施形態によれば、アクチュエータ手段は、１つ以上の昇降ジャッキおよび／または１つ以上の引込みロッドを備える。
【0078】
更なる態様の更なる実施形態によれば、マンドレルは、
マンドレル工具の長手方向に沿って配置された少なくとも１つの長手方向部材と、
マンドレル工具の長手方向に沿って延在する少なくとも１つの間隙であって、互いに隣り合う２つのマンドレル部分の間に配置された少なくとも１つの間隙と
を備え、
少なくとも１つの長手方向部材は、少なくとも１つの間隙の外側に配置されていて、各々の間隙内に可動であるように構成されている。
マンドレル工具の長手方向に沿って配置された少なくとも１つの長手方向部材と、
マンドレル工具の長手方向に沿って延在する少なくとも１つの間隙であって、互いに隣り合う２つのマンドレル部分の間に配置された少なくとも１つの間隙と
を備え、
少なくとも１つの長手方向部材は、少なくとも１つの間隙の外側に配置されていて、各々の間隙内に可動であるように構成されている。
【0079】
更なる態様の更なる実施形態によれば、マンドレル工具は、フレームに接続されていて、互いに隣り合うブレードセクション内へのマンドレル工具の配置中にマンドレル工具を案内するように構成された案内ロッドを含む。
【0080】
更なる態様の更なる実施形態によれば、少なくとも２つのマンドレル部分は、少なくとも１つの上側のマンドレル部分、少なくとも１つの下側のマンドレル部分、少なくとも１つの前縁側のマンドレル部分および／または少なくとも１つの後縁側のマンドレル部分を含む。
【0081】
本発明の方法を参照して説明された実施形態および特徴は、必要な変更を加えて、本発明のマンドレル工具に適用される。
【0082】
本発明の更なる可能な実現形態または代替的な解決策は、実施形態に関して上述または以下で説明される特徴の組み合わせ（本明細書では明示的に言及されていない）も包含する。当業者はまた、個々のもしくは独立した態様および特徴を、本発明の最も基本的な形態に付加することができる。
【図面の簡単な説明】
【0083】
本発明の更なる実施形態、特徴、および利点は、添付の図面と併せて解釈される、以下の説明および従属請求項から明らかになる。
【図1】一実施形態による風力タービンを示す図である。
【図9】マンドレル工具を第１のブレードセクションに挿入するプロセスを示す図である。
【0084】
図面では、同様の参照番号は、別段の指示がない限り、同様の要素または機能的に同等の要素を示す。
【0085】
図１は、一実施形態による風力タービン１を示す。風力タービン１は、ハブ４に接続された１つ以上のブレード３を有するロータ２を備える。ハブ４は、ナセル５の内部に配置された発電機（図示せず）に接続されている。風力タービン１の動作中、ブレード３は風によって駆動されて回転し、風の運動エネルギーは、ナセル５内の発電機によって電気エネルギーに変換される。ナセル５は、風力タービン１のタワー６の上側の端部に配置される。タワー６は、地中または海底に打ち込まれたモノパイルなどの基礎７に立設される。
【0086】
図２に示すように、風力タービン１のブレード３は、２つ以上の長さ方向ブレードセクション８，９から製造される。長さ方向ブレードセクション８，９は、以下に説明するように、マンドレル工具１１に配置された繊維積層体１０を使用することによって接合される。
【0087】
図３は、マンドレル工具１１の後縁側ＴＥから見たマンドレル工具１１の斜視図を示す。図４は、マンドレル工具１１の前縁側ＬＥから見たマンドレル工具１１の斜視図を示す。図５、図６および図７は、それぞれ図３および図４の線Ｖ、線ＶＩおよび線ＶＩＩに沿ったマンドレル工具１１の断面図を示す。
【0088】
図３～図７に示されるように、マンドレル工具１１は、フレーム１２を備える。さらに、マンドレル工具１１は、フレーム１２に接続された少なくとも２つのマンドレル部分１３，１４，１５，１６を備える。図示の例では、マンドレル工具１１は、２つの上側のマンドレル部分１３と、２つの下側のマンドレル部分１４と、２つの前縁側のマンドレル部分１５と、１つの後縁側のマンドレル部分１６とを備える（図５）。
【0089】
【0090】
図３、図４および図７に見られるように、２つの上側のマンドレル部分１３は、フレーム１２の下側の部分と、下側のマンドレル部分１４とにアクチュエータ手段１７によって接続される。アクチュエータ手段１７は、例えば、昇降ジャッキ１７である。昇降ジャッキ１７を使用することにより、上側のマンドレル部分１３を、下側のマンドレル部分１４に向かって下降させることができる。このようにして、マンドレル工具１１の高さＨ（図７）を減少させることができる。
【0091】
加えて、後縁側のマンドレル部分１６は、図３および図６に示されるように、アクチュエータ手段１８によってフレーム１２に接続される。アクチュエータ手段１８は、例えば、引込みロッド１８である。引込みロッド１８を使用することにより、後縁側のマンドレル部分１６をフレーム１２に向かって方向Ｒに引き込むことができる。このようにして、マンドレル工具１１の幅Ｗ（図６）を減少させることができる。
【0092】
マンドレル部分１３，１４，１５，１６の外面１９（図５）は、マンドレル工具１１の包絡面２０（図５～図７）を規定する。少なくともマンドレル工具１１がマンドレル工具１１の元の伸長状態にあるとき、包絡面２０は翼形断面を有する。
【0093】
【0094】
マンドレル工具１１は、図５～図７に示されるように、マンドレル部分１３，１４，１５，１６の間に内側の空洞２４を備える。マンドレル工具１１が、互いに隣り合うブレードセクション８，９に挿入されると、作業者は、例えば、内側の空洞２４を通して外側のブレードセクション９にアクセスすることができる。さらに、作業者は、例えば、空洞２４から真空バッグを密閉しかつ／または真空ホースおよび樹脂入口ホースを接続することができる。
【0095】
マンドレル工具１１は、マンドレル工具１１の長手方向Ｌに沿って配置された少なくとも１つの可動の長手方向部材２１をさらに備える。図示の例では、マンドレル工具１１は、前縁部ＬＥの１つの長手方向部材２１（図４）と、後縁部ＴＥの２つの長手方向部材２１（図３）とを備える。図示の例における長手方向部材２１はバーである。バー２１は、マンドレル工具１１の断面サイズＳ（例えば、幅Ｗおよび高さＨ）が減少するときに、繊維積層体１０をマンドレル工具１１の内部２４（図５）の中へ内向きに／マンドレル工具１１の内部２４に向かって能動的に折り曲げるように構成される。バー２１は、マンドレル工具１１に、例えばフレーム１２にかつ／またはマンドレル部分１３，１４，１５のうちの１つ以上に解離可能に取り付けられる。
【0096】
図８は、後縁部ＴＥでフレーム１２に取り付けられた２つのバー２１を示す図６の部分ＶＩＩＩを示す。各バー２１は、アーム２２に接続されている。各アーム２２は、フレーム１２に枢動可能に接続されており、その結果、各アーム２２は、軸線Ａを中心として枢動して各々のバー２１を移動させることができる。図３に見られるように、各バー２１の隣に配置された更なる長手方向部材（バー）２３が存在してよい。
【0097】
さらに、マンドレル工具１１は、マンドレル工具１１の長手方向Ｌに沿って延在する少なくとも１つの間隙２５，２６を備える。図示の例では、マンドレル工具１１は、互いに隣り合う２つのマンドレル部分１５の間に配置された間隙２５（図４および図５）を備える。さらに、マンドレル工具１１は、互いに隣り合う２つのマンドレル部分１３，１６の間および互いに隣り合う２つのマンドレル部分１４，１６の間にそれぞれ配置された２つの間隙２６（図３および図５）を備える。間隙２５，２６は、バー２１が間隙２５，２６内に移動することによって繊維積層体１０が内向きに折り曲げられるときに、繊維積層体１０の折曲げ部２７（図１２）を収容するように構成される。
【0098】
特に、前縁部ＬＥのバー２１（図４）は、間隙２５の外側に配置されており、間隙２５内に移動して繊維積層体１０を間隙２５内に折り曲げるように構成される。さらに、後縁部ＴＥの２つのバー２１（図３および図８）は、２つの間隙２６の外側に配置されており、間隙２６内に移動して、繊維積層体１０を間隙２６内にそれぞれ折り曲げるように構成される。
【0099】
マンドレル工具１１は、図６に示すように、２つの上側のマンドレル部分１３の間の間隙２９に接続されたクランプ２８をさらに備えることができる。クランプ２８は、マンドレル工具１１の高さＨを減少させる間および減少させた後にウェブ要素３０（の一部）（図１１）を一時的に固定するように構成されている。ウェブ要素３０（の一部）は、プレキャスト要素であってよく、かつ／または（乾式もしくはプリプレグの）繊維積層体を備えてよい。クランプ２８には、任意の適切なクランプまたはクランプ機構を使用することができる。
【0100】
図９に示すように、マンドレル工具１１はまた、フレーム１２に接続された案内ロッド３１を含むことができる。案内ロッド３１は、マンドレル工具１１を互いに隣り合うブレードセクション８，９内に配置する際にマンドレル工具１１を案内するように構成されている。図示の例では、マンドレル工具１１は４つの案内ロッド３１を備えている。しかしながら、マンドレル工具はまた、異なる数の案内ロッド３１を含んでもよい。
【0101】
【0102】
以下に、マンドレル工具１１によって２つのブレードセクション８，９（図２）を接合する方法を説明する。
【0103】
この方法の第１のステップＳ１では、繊維積層体１０がマンドレル工具１１に配置される。
【0104】
図１０は、明確にするためにマンドレル工具１１のない繊維積層体１０を示す。繊維積層体１０は、正圧側のビーム接合部用の繊維積層体３３と、負圧側のビーム接合部用の繊維積層体３４とを備える。さらに、繊維積層体１０は、前縁側のビーム接合部用の繊維積層体３５と、後縁側のビーム接合部用の繊維積層体３６とを備える。さらに、繊維積層体１０は、シェル接合部用の繊維積層体３７を備える。
【0105】
図１０には、ウェブ要素３０，３０’も示されている。ウェブ要素３０は、例えば、プレキャストウェブ要素３０である。別の実施形態では、繊維積層体１０はまた、ウェブ接合部用の繊維積層体３０’を備えることができる。
【0106】
図１１は、この例ではプレキャストウェブ要素であるウェブ要素３０の詳細図を示す。ウェブ要素３０は、第１の部分４０と第２の部分４１とを備える。さらに、ウェブ要素３０は、第１の部分４０と第２の部分４１との間に配置された中間部分４２を備える。中間部分４２は、矢印Ｍおよび矢印Ｎによって示されるように、ウェブ要素３０から取り除くことができる。図示の例では、中間部分４２は、左側（方向Ｍ）および右側（方向Ｎ）に取り除くことができる２つの部分を備える。別の例では、中間部分は、方向Ｍおよび／または方向Ｎに取り除くことができる単一の要素であってよい。
【0107】
繊維積層体１０をマンドレル工具１１に事前装着するために、まず、型枠または装着台（図示せず）が提供される。型枠または装着台には、負圧側のビーム接合部用の繊維積層体３４（図１０）と、シェル接合部用の繊維積層体３７の一部とが提供される。その後、真空バッグ（図１３にのみ示されており、参照符号は６２）が、繊維積層体３４と、繊維積層体３７の下側の部分とに設けられる。次に、例えば、全ての部分４０，４１，４２を備えるウェブ要素３０（図１１）が配置される。
【0108】
次のステップでは、マンドレル工具１１が配置される。特に、マンドレル工具１１は、図４に示すように、前縁部マンドレル工具部分３８と後縁部マンドレル工具部分３９とに分割することができる。前縁部マンドレル工具部分３８と後縁側のマンドレル部分３９との両方は、繊維積層体３４，３７に配置され、ウェブ要素３０が前縁部マンドレル工具部分３８と後縁側のマンドレル部分３９との間に配置される。ウェブ要素３０（例えば、ウェブ要素３０の第２の部分４１）は、上側のマンドレル部分１３でクランプ２８（図６）によって挟持することができる。
【0109】
さらに、真空バッグ（６２、図１３）は、マンドレル工具１１の前縁部マンドレル工具部分３８および後縁側のマンドレル部分３９の周りに巻き付けられる。
【0110】
次に、正圧側のビーム接合部用の繊維積層体３３と、前縁側のビーム接合部用の繊維積層体３５と、後縁側のビーム接合部用の繊維積層体３６と、シェル接合部用の残りの繊維積層体３７が提供される。最後に、真空バッグ（６２、図１３）は、全ての繊維積層体３３，３４，３５，３６，３７とウェブ要素３０とがそれらの片側で真空バッグ（６２、図１３）によって覆われるように配置される。
【0111】
この方法のステップＳ２では、バー２１は、図３、図４および図８に示されるように、マンドレル工具１１のフレーム１２に固定される。バー２１は、バー２１が前縁部ＬＥの間隙２５の外側（図４）および後縁部の２つの間隙２６の外側（図３および図８）に配置されるように、マンドレル工具１１に固定される。
【0112】
バー２１をマンドレル工具１１に固定するステップ（ステップＳ２）のとき、繊維積層体１０は、すでにマンドレル工具１１に配置されている（ステップＳ１）。したがって、バー２１は、繊維積層体１０の外側、特にシェル接合部用の繊維積層体３７（図１２）の外側に配置される。
【0113】
この方法のステップＳ３では、マンドレル工具１１の断面サイズＳが減少させられる。特に、マンドレル工具１１の高さＨは、昇降ジャッキ１７を引き込むことによって減少させられ、その結果、上側のマンドレル部分１３は下降する（図７）。
【0114】
さらに、マンドレル工具１１の幅Ｗもまた、方向Ｒに引込みロッド１８を引き込むことによって減少させられ、その結果、前縁側のマンドレル部分１６は、フレーム１２とマンドレル工具１１の内側２４とに向かって引き込まれる（図６）。
【0115】
ステップＳ３の開始時で、マンドレル工具の高さＨを減少させる前に、図１１に示すように、ウェブ要素３０の中間部分４２は、ウェブ要素３０から取り除くことができる。
【0116】
この方法のステップＳ４では、繊維積層体１１が内向きに折り曲げられ、引っ張られる。好ましくは、ステップＳ４はステップＳ３と同時に実施される。繊維積層体１１を内向きに折り曲げる場合、特に、シェル接合部用の繊維積層体３７と、正圧側のビーム接合部用の繊維積層体３３とが、内向きに折り曲げられる（図１０）。
【0117】
図１２は、後縁側のマンドレル部分１６が内向きに引き込まれ、同時に繊維積層体１０（特に、シェル接合部用の繊維積層体３７）がバー２１によって内向きに折り曲げられるプロセスを概略的に示している。図１２の左側のパネルは、マンドレル工具１１がマンドレル工具１１の元の伸長状態にあり、繊維積層体１０，３７がすでにマンドレル工具１１に配置されており、バー２１がすでにマンドレル工具１１に固定された初期状態を示している。図１２の右側のパネルでは、２つのバー２１が、軸線Ａを中心として枢動し、２つの間隙２６内にそれぞれ移動した。バー２１が間隙２６内に移動すると、バー２１は、繊維積層体１０，３７の外面４３に押圧力を加える。さらに、各バー２１は、繊維積層体１０，３７を折り曲げて、各々の折曲げ部２７を形成する。それによって、繊維積層体１０，３７は引っ張られる。
【0118】
さらに、昇降ジャッキ１７によってマンドレル工具１１の高さＨが減少するとき、繊維積層体１０，３３（図１０）を２つの上側のマンドレル部分１３（図７）の間の間隙２９内へ折り曲げることができる。特に、昇降ジャッキ１７を使用して、上側のマンドレル部分１３はゆっくりと下降する。これにより、上側のマンドレル部分１３に配置された繊維積層体１０は、重力により折り曲げられた形態（図示せず）で間隙２９内にゆっくりと下降する。さらに、折り曲げられた形態（図示せず）で間隙２９内に下降した繊維積層体１０に作用する重力も、繊維積層体１０を引っ張る。
【0119】
記載された折曲げプロセスおよび引張プロセスによって、マンドレル工具１１のサイズの減少中に、繊維積層体１０が望ましくない形で配置されかつ／または折り曲げられることを回避することができる。
【0120】
この方法のステップＳ５では、繊維積層体１０は、マンドレル工具１１の長手方向Ｌに沿って分布した幾つかのストラップ（図示せず）を使用することによって、マンドレル工具１１に結束されている。ストラップ（図示せず）を適用する前に、繊維積層体１０は、フォイル（図示せず）に包まれてよい。ステップＳ５により、続けてマンドレル工具１１を互いに隣り合うブレードセクション８，９の内部に配置する間に、繊維積層体１０をマンドレル工具１１に固定しておくことができる。
【0121】
この方法のステップＳ６では、減少させられた断面サイズＳ（すなわち、減少させられた高さＨおよび幅Ｗ）を有し、繊維積層体１０を備えるマンドレル工具１１は、外側のブレードセクション８（図２）などの第１のブレードセクションに部分的に挿入される。
【0122】
マンドレル工具１１をブレードセクション８に挿入するプロセスも示す図９では、前縁側のマンドレル部分１５、後縁側のマンドレル部分１６およびバー２１は、便宜上省略されていることに留意されたい。さらに、図９では、繊維積層体１０およびウェブ要素３０も、便宜上省略されている。
【0123】
特に、第１のブレードセクション８は、繊維強化樹脂を使用して製造されている。第１のブレードセクション８は、例えば、マンドレル工具１１に繊維積層体１０を事前に装着するステップＳ１と同時に製造されている。
【0124】
この例では、第１のブレードセクション８は、付け根端部４５（図２）を備えているブレード３の内側のセクションである。しかしながら、マンドレル工具１１は、最初にブレード３の外側のセクションに挿入することもできる。さらに、図示の例では、ブレード３は、２つの長さ方向セクション８，９から製造される。しかしながら、別の例では、ブレード３は、３つ以上の長さ方向ブレードセクションから製造することもできる。そのような場合、記載されたプロセスは、ブレードの互いに隣り合う２つのブレードセクションのいずれかを接合するために適用することができる。
【0125】
図２では、第１のブレードセクション８は整列治具４６により所定の位置に固定されている。マンドレル工具１１は、昇降工具４７によって第１のブレードセクション８に挿入される。この例では、昇降工具４７は、昇降トラックである。しかしながら、昇降工具は、例えばクレーンであってもよい。マンドレル工具１１は、特に、図２に示すように、第１のブレードセクション８に部分的に挿入され、その結果、マンドレル工具１１の部分４８は、第１のブレードセクション８から突出している。
【0126】
この方法のステップＳ７では、ブレード３の第２のブレードセクション９が、第１のブレードセクション８に互いに隣り合うように配置される。特に、第２のブレードセクション９は、図２に示すように、第１のブレードセクション８に互いに隣り合うように配置されており、その結果、第２のブレードセクション９は、第１のブレードセクション８から突出するマンドレル工具１１の部分４８を収容する。第２のブレードセクション９は、整列治具４９によって第１のブレードセクション８に互いに隣り合うように配置される。整列治具４９は、例えばレール５０上で第２のブレードセクション９を移動させることができるように取り付けられている。
【0127】
特に、第２のブレードセクション９は、繊維強化樹脂を使用して製造されている。第２のブレードセクション９は、例えば、マンドレル工具１１に繊維積層体１０を事前に装着するステップＳ１と同時に製造されている。
【0128】
この例では、第２のブレードセクション９は、外側のブレードセクションである。さらに、この例では、第２のブレードセクション９は、ブレード先端５１を備える。しかしながら、第２のブレードセクション９が、内側のブレードセクションであってもよい。
【0129】
第２のブレードセクション９を第１のブレードセクション８に互いに隣り合うように配置するステップは、例えば、案内ロッド３１（図９）を使用して、第２のブレードセクション９を第１のブレードセクション８に整列させるステップを含む。
【0130】
この方法のステップＳ８では、マンドレル工具１１の断面サイズＳ（すなわち、マンドレル工具１１の高さＨおよび幅Ｗ）は、マンドレル工具１１の初期サイズまで増大させられる。特に、昇降ジャッキ１７および引込みロッド１８が伸長し、その結果、上側のマンドレル部分１３および後縁側のマンドレル部分１６が、上側のマンドレル部分１３および後縁側のマンドレル部分１６の元の位置に移動する。
【0131】
バー２１を使用することにより、間隙２５，２６内に折り曲げられた繊維積層体１０は、マンドレル工具１１のサイズを増大させる間ひいては繊維積層体１０を間隙２５，２６から出るように広げる間に引っ張られる。さらに、重力により、上側の間隙２９内に折り曲げられた繊維積層体１０もまた、マンドレル工具１１のサイズを増大させる間ひいては繊維積層体１０を間隙２９から出るように広げる間に引っ張られる。
【0132】
ステップＳ８の終わりに、ウェブ要素３０の中間部分４２は、ウェブ要素３０の第１の部分４０と第２の部分４１との間に再配置される（図１１）。
【0133】
マンドレル工具１１を第１のブレードセクション８に挿入するステップ（ステップＳ６）、第２のブレードセクション９を第１のブレードセクション８に互いに隣り合うように配置するステップ（ステップＳ７）および／またはマンドレル工具１１のサイズＳを増大させるステップ（ステップＳ８）は、繊維積層体３３，３４，３５，３６，３７とマンドレル工具１１に配置されたウェブ要素３０，３０’（図１０）とを第１のブレードセクション８と第２のブレードセクション９との対応する層に一致させるステップを含む。
【0134】
図１３は、図２の平面位置Ｂに沿ったブレード３の一部の断面図を示す。図１３に示されているのは、互いに隣り合って配置された第１のブレードセクション８および第２のブレードセクション９と、第１のブレードセクション８と第２のブレードセクション９との内部に配置された繊維積層体１０とである。断面は、ブレード３の正圧側のビームと負圧側のビームとを通っている。図１３の上側の部分では、第１のブレードセクション８の正圧側のビーム５２と、繊維積層体１０の正圧側のビーム接合部３３と、第２のブレードセクション９の正圧側のビーム５３とが断面で示されている。図１３の下側の部分では、第１のブレードセクション８の負圧側のビーム５４と、繊維積層体１０の負圧側のビーム接合部３４と、第２のブレードセクション９の負圧側のビーム５５とが示されている。
【0135】
正圧側のビーム５２，５３の各々ならびに負圧側のビーム５４，５５の各々は、外向きに先細りにされた部分５６，５７，５８，５９を備える。第１のブレードセクション８および第２のブレードセクション９の、正圧側のビーム５２，５３の外向きに先細りにされた部分５６，５７は、共通の凹部６０を形成する。繊維積層体１０の正圧側のビーム接合部用の繊維積層体３３は、共通の凹部６０に配置される。同様に、第１のブレードセクション８および第２のブレードセクション９の、負圧側のビーム５４，５５の外向きに先細りにされた部分５８，５９は、共通の凹部６１を形成する。繊維積層体１０の負圧側のビーム接合部用の繊維積層体３４は、共通の凹部６１に配置される。
【0136】
この方法のステップＳ９では、繊維積層体１０と、互いに隣り合う第１のブレードセクション８および第２のブレードセクション９とが、真空バッグ６２，６３で少なくとも部分的に覆われる。この例では、真空バッグ６２は、マンドレル工具１１の事前装着中にすでにステップＳ１で提供されている。ステップＳ９では、第２の真空バッグ６３が、第１のブレードセクション８および第２のブレードセクション９の外面６４，６５に提供される。ステップＳ９では、真空バッグ６２，６３は、第１のブレードセクション８および第２のブレードセクション９の内面６６，６７と外面６４，６５との周りで密封される。図１３は、正圧側のビーム接合部用の繊維積層体３３および負圧側のビーム接合部用の繊維積層体３４を覆う真空バッグ６２，６３のシーリングを示す。シーリングは、図１３のシーリング点６８によって概略的かつ例示的に示されている。真空バッグ６２，６３のシーリングは、シーリングテープまたは他のあらゆる適切な方法を適用することによって行うことができる。図１３には示されていないが、真空バッグ６２，６３はまた、前縁側のビーム接合部用の繊維積層体３５の周囲、後縁側のビーム接合部用の繊維積層体３６の周囲、シェル接合部用の繊維積層体３７の周囲およびウェブ要素３０，３０’の周囲で密閉される。
【0137】
次に、密閉された真空バッグ６２，６３によって画定された空洞６９内に真空が発生させられる。さらに、樹脂７０が空洞６９に浸透する。図１３は、樹脂７０が空洞６９を充填し始め、正圧側のビーム接合部用の繊維積層体３３を埋め込み始めていることを示している。浸透プロセスの完了後、浸透した樹脂７０は、マンドレル工具１１に配置された繊維積層体１０全体を完全に埋め込んでいる。その後、樹脂７０を硬化させて、硬化した接合部分が得られる。図１３では、参照符号７１は、繊維積層体１０（図１３に示されているのは１０の、３３および３４である）が、浸透して硬化した樹脂４３に完全に埋め込まれたときに形成される硬化した接合部分を示す。
【0138】
硬化した接合部分７１は、内部から２つのブレードセクション８，９を接合し、軽量であると同時に強力なブレードセクションの接合部を提供する。
【0139】
この方法のステップＳ１０では、マンドレル工具１１、すなわちマンドレル工具１１の前縁部部分３８およびマンドレル工具１１の後縁部部分３９が、ブレード３の付け根端部４５を通して取り外される（図２）。
【0140】
本発明を好ましい実施形態に従って説明してきたが、全ての実施形態において変更が可能であることは当業者には明らかである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】