用于制造風(fēng)力渦輪的部件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制造風(fēng)力渦輪的部件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片通過將纖維增強復(fù)合物結(jié)合諸如輕木或塑料泡沫的芯部構(gòu)件而構(gòu)造成。公知塑料泡沫的示例包括聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET )和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。輕木或塑料泡沫的目的是減輕葉片的在操作期間僅經(jīng)受低機械應(yīng)力的區(qū)域中的重量。在這些區(qū)域中，葉片包括纖維增強復(fù)合物和輕木或塑料泡沫的夾層設(shè)計。這例如在WO 2012/025165 Al中被描述。
[0003]當(dāng)用于樹脂傳遞模塑(RTM)時，這類芯部構(gòu)件需要被傳遞到模具。接下來，一個或多個芯部構(gòu)件需要被切割或以其他方式適合于芯部的所需形狀。然后，芯部構(gòu)件需要被設(shè)置在模具內(nèi)側(cè)，并且需要小心地避免在其他工藝步驟期間(例如，當(dāng)用真空袋覆蓋敷層時)芯部構(gòu)件的斷層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于制造風(fēng)力渦輪的部件的改進(jìn)方法。
[0005]因此，提供一種用于制造風(fēng)力渦輪的部件的方法。該方法包括以下步驟:a)將纖維材料鋪設(shè)在模具表面上；b)將未固化泡沫材料設(shè)置在所述纖維材料上面；c)固化所述未固化泡沫材料以形成芯部構(gòu)件；以及d)固化浸漬所述纖維材料的樹脂以形成所述部件。
[0006]該方法的有利之處在于，所述未固化泡沫材料能夠被容易地傳遞到模具。例如，所述未固化泡沫材料采取液體、膏或泡沫的形狀。這類泡沫材料可例如存儲在模具處，在罐中等。此外，未固化泡沫材料在不需要任何復(fù)雜切割操作的情況下能夠適于采取期望芯部構(gòu)件的形狀。此外，存在未固化泡沫材料在受到意外沖撞或推動時改變其形狀的小風(fēng)險。
[0007]纖維材料可包括不同形狀和成分的纖維材料。例如，纖維材料可包括纖維、纖維墊、纖維織物、紡織纖維或纖維氈的敷層。纖維可以單向地設(shè)置成雙軸構(gòu)造或任何其他構(gòu)造。纖維可包括例如玻璃纖維、碳纖維和/或聚酰胺纖維。纖維材料可以未浸狀態(tài)被供應(yīng)。在該情況下，纖維材料在步驟d)之前用樹脂進(jìn)行浸漬。例如，樹脂可在樹脂傳遞模塑(RTM)或真空輔助樹脂傳遞模塑(VARTM)工藝中被注入到纖維材料中。例如在VARTM工藝中，包括纖維材料的敷層以及至少部分地固化的泡沫材料被覆蓋在真空袋中。在另一步驟中，真空被施加在真空袋和模具之間的區(qū)域中。然后，樹脂被注入到所述區(qū)域中。在樹脂被凝固或被固化之后，真空袋和/或模具被移除，并且獲得最終部件。通常來說，模具可以是打開或關(guān)閉模具。例如，模具可包括一個或多個部分。
[0008]在步驟b)中，“在……上面/頂部”在纖維材料未被水平地設(shè)置的情況下還包括“緊鄰”或“鄰近”。此外，未固化泡沫材料可被直接施加到纖維材料。在其他實施例中，另一材料或?qū)涌稍O(shè)置在未固化泡沫材料與纖維材料(例如，輕木層)之間。由此類推，纖維材料在步驟a)中也不必直接設(shè)置在模具表面上，即便情況可能如此。例如，也稱為真空分布層的抽吸分布層可被設(shè)置在纖維材料和模具表面之間。
[0009]泡沫材料包括例如塑性材料?！拔垂袒笔侵概菽牧细緵]有或者大體上沒有硬化和/或交聯(lián)。因此，未固化泡沫材料是軟的，并且在僅需要例如可由手施加的小力的情況下就可被設(shè)置成芯部構(gòu)件的最終形狀。
[0010]“固化”或“凝固”是指所述泡沫材料被硬化和/或交聯(lián)至如下程度，在該程度下，芯部構(gòu)件的形狀在其他工藝步驟期間(例如，當(dāng)施加真空至包括纖維材料的敷層和芯部構(gòu)件上時)將不會改變或者不會顯著地改變。
[0011]可用于浸漬纖維材料的樹脂的示例是環(huán)氧樹脂、聚酯、乙烯基酯或任何其他合適的熱塑性或硬質(zhì)塑性材料。
[0012]“敷層”在本文中是指纖維材料的一層或多層。
[0013]根據(jù)實施例，在步驟b)中，所述泡沫材料以發(fā)泡狀況被施加到所述纖維材料上。
[0014]例如，可使用包括兩種或更多種成分(例如，液體)的聚合物系統(tǒng)。所述成分或液體被混合，這得到與彼此進(jìn)行反應(yīng)以產(chǎn)生處于發(fā)泡狀況的泡沫材料的成分。然后，所述發(fā)泡材料被施加到纖維材料。
[0015]在另一實施例中，在步驟b)中，所述泡沫材料以未發(fā)泡狀況被施加到所述纖維材料上，在將所述未固化泡沫材料施加到所述纖維材料上之后獲得所述發(fā)泡狀況。
[0016]例如，泡沫材料包括聚合物系統(tǒng)，所述成分或液體被單獨地施加到所述纖維材料上。因此，僅在施用之后開始發(fā)泡?；蛘吒鶕?jù)另一實施例，聚合物系統(tǒng)的成分或液體被混合，然后該混合物被施加到纖維材料上面。但是，化學(xué)反應(yīng)被定時，使得僅在施加混合物之后才大體上開始發(fā)泡。
[0017]根據(jù)另一實施例，在步驟b)中或之后，所述泡沫材料根據(jù)所述芯部構(gòu)件的期望幾何構(gòu)型來成形。
[0018]優(yōu)選地，泡沫材料在其發(fā)泡狀況下成形。但是仍可能在其未發(fā)泡狀況下成形該泡沫材料。例如，泡沫材料可被設(shè)置成膏。然后，該膏可在發(fā)生發(fā)泡之前根據(jù)期望幾何構(gòu)型來成形。
[0019]根據(jù)另一實施例，施用器移動跨過所述泡沫材料以成形所述泡沫材料，所述施用器包括與所述芯部構(gòu)件的期望幾何構(gòu)型相對應(yīng)的幾何構(gòu)型。
[0020]例如，所述施用器的幾何構(gòu)型可包括三角形切口或之字形切口?；蛘?，施用器可簡單地包括直線邊緣。在任何情況下，施用器被構(gòu)造成散布泡沫材料或者在泡沫材料上刮擦以賦予該泡沫材料以期望形狀。
[0021]根據(jù)另一實施例，所述施用器包括用于供應(yīng)所述未固化泡沫材料的開口。
[0022]例如，所述開口被構(gòu)造成噴嘴。優(yōu)選地，所述開口與供應(yīng)線路流體連通，所述供應(yīng)線路從存儲裝置(例如，從罐)供應(yīng)泡沫材料。該泡沫材料從該開口被直接地或間接地施加到纖維材料上面。
[0023]根據(jù)另一實施例，與所述施用器移動跨過已經(jīng)被施加到所述纖維材料上的泡沫材料同時地將所述泡沫材料供應(yīng)通過所述施用器的開口。
[0024]由此，泡沫材料被并行地沉積并成形，因此提供快速制造工藝。
[0025]根據(jù)另一實施例，施用器被構(gòu)造成將覆蓋層施加到泡沫材料的頂部上。
[0026]覆蓋層或頂部層可包括紙、聚丙烯(PP)、玻璃纖維、碳纖維或任何其他纖維材料。例如，施用器可包括卷軸或線軸，其在施用器向前移動經(jīng)過泡沫材料或纖維材料時將覆蓋層傳遞到所沉積的泡沫材料上面。
[0027]根據(jù)另一實施例，在步驟b)中，所述泡沫材料包括切碎纖維。
[0028]所述切碎纖維可具有范圍在幾個毫米至幾個厘米的長度。在包括切碎纖維的泡沫材料被施加到纖維材料之前，該切碎纖維被混合到泡沫材料中。例如，切碎纖維和泡沫材料在施用器中被混合。例如，施用器包括兩個供應(yīng)線路，第一供應(yīng)線路供應(yīng)切碎纖維，且第二供應(yīng)線路供應(yīng)泡沫材料。通過將切碎纖維添加到泡沫材料，所形成的芯部構(gòu)件被增強。具體地，所形成的芯部構(gòu)件具有增強的壓縮屬性。
[0029]根據(jù)另一實施例，切碎纖維中的至少一些均具有比所形成的芯部構(gòu)件的高度更短的長度。
[0030]切碎纖維中的一些或全部可具有所提及的長度。
[0031]根據(jù)另一實施例，所述切碎纖維中的至少一些均具有與所形成的芯部構(gòu)件的高度相等或更大的長度。
[0032]切碎纖維中的一些或全部可具有所提及的長度。
[0033]根據(jù)另一實施例，所述切碎纖維中的至少一些與所述纖維材料垂直地取向。
[0034]在本文中，“垂直(地)”優(yōu)選地包括與法向方向直至10°、優(yōu)選地直至3°且進(jìn)一步優(yōu)選地直至1°的偏離。
[0035]根據(jù)另一實施例，所述切碎纖維中的至少一些與所述纖維材料非垂直地取向。
[0036]例如，切碎纖維可相對于纖維材料的平面以45°取向。此外，泡沫材料的層或桿可包括處于不同角度的切碎纖維。例如，泡沫材料的第一層或桿可包括相對于纖維材料的層以+45°取向的切碎纖維，而泡沫材料的第二層或桿可包括相對于纖維材料的層以-45°取向的切碎纖維。第一和第二層或桿可被設(shè)置在相對于彼此的同一平面中或不同平面中。
[0037]根據(jù)另一實施例，在步驟b)中，在所述泡沫材料的層的相鄰邊緣之間設(shè)置纖維材料的條帶。
[0038]例如，纖維材料的條帶可以是雙軸條子或包括單向纖維的條子。例如，施用器可構(gòu)造成在泡沫材料的層的兩個邊緣之間提供條帶。
[0039]根據(jù)另一實施例，泡沫材料是聚亞安酯(PU)。
[0040]作為替代方式，泡沫材料可包括聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
[0041]“風(fēng)力渦輪”目前指代將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)能量的設(shè)備，該旋轉(zhuǎn)能量可通過該設(shè)備再次被轉(zhuǎn)換為電能。
[0042]本發(fā)明的進(jìn)一步可能的實施方式或替代性方案還包括針對所述實施例在上文或下文描述的特征的組合，這種組合在本文未被明確地提出。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可將單個或孤立的方面和特征添加到本發(fā)明的最基本形式。
【附圖說明】
[0043]本發(fā)明的進(jìn)一步目的、特征和優(yōu)勢從后述說明和所附權(quán)利要求書結(jié)合附圖將顯而易見，在附圖中:
圖1是根據(jù)一個實施例的風(fēng)力渦輪的透視圖； 圖2示出了根據(jù)用于制造風(fēng)力渦輪的部件的方法的實施例的VARTM工藝的截面圖；
圖3示出了根據(jù)用于制造風(fēng)力渦輪的部件的方法的實施例的流程圖；
圖4示出了根據(jù)用于制造風(fēng)力渦輪的部件的方法的實施例的工藝步驟的截面圖；
圖5A至5C示出了與圖4的方法相比具有一些修改的方法；
圖6示出了與圖4相比具有一些其他修改的方法；
圖7示出了泡沫材料的相鄰桿或?qū)拥耐敢晥D；以及圖8示出了泡沫材料的桿或?qū)又械南噜彈U以及纖維條帶或條子的透視圖。
[0044]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同或功能等同的元件，除非另有指明。
【具體實施方式】
[0045]圖1示出了根據(jù)實施例的風(fēng)力渦輪I。
[0046]風(fēng)力渦輪I包括連接到發(fā)電機(未示出)