用于制造用于风能设备转子叶片的半成品的设备和方法,以及借此的转子叶片和风能设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造用于风能设备转子叶片的叶片端部的设备，所述设备具有缠绕芯棒，所述缠绕芯棒为了卷起优选带状的、纤维复合材料而是可转动的。
【背景技术】
[0002]基本上，在转子叶片技术领域中，并且尤其是在风能设备的转子叶片技术领域中，对于转子叶片的毂侧的端部件提出特别的稳定性要求，因为这些端部件负责用于力从叶片导入到毂中，并且经受尤其高的静态的以及动态的负荷。因此有重要的是，用于风能设备的转子叶片的叶片端部可以高的生产精度并且在维持高的质量标准的情况下制造。
[0003]用于上述转子叶片的叶片端部通常由多个构件构成，其中至少一些由纤维复合材料制造。从现有技术中已知的是，拼接由干燥形式的纤维复合材料构成的多个模制件。这样拼接的“干燥的”纤维复合模制件迄今为止通常相对于彼此气密性地封闭、抽真空并且紧接着以所谓的真空注射法或者也可以是灌注法以流体来浸泡(此后称为“浸泡流体”)。所述流体在渗透纤维复合材料之后硬化，因此整个结构失去结合和稳定性。
[0004]在该已知的方法中，所述方法通常提供令人满意的结果，然而在特定的个别情况中会引起，浸泡流体不同样快地进入到由纤维复合材料构成的模制件的不同的结构区域中。由于不均匀的流动前沿的这种构成，在极端情况下会引起，纤维复合材料不是到处都以相同的方式借助于浸泡流体润湿。在未充分润湿的部位处因此会引起硬化状态中的构件较低的强度，这提高了失效风险。
[0005]此外，在现有技术中考虑到生产经济性被而认为不利的是:为了制造各个模制件的这样的组合，迄今为止必须插入或者提供附加的机构，所述机构仅实现浸泡流体的引导和抽真空，例如真空薄膜和流体管道。
[0006]为了构成叶片端部的基本结构，例如从DE 10 2010 026 018 Al中已知一种用于风能设备的转子叶片的缠绕技术。但是在现有技术中发现的缺点在此未被消除。
【发明内容】
[0007]以上述实施方案为背景，本发明基于下述目的，如下改进根据开始所描述的类型的用于制造叶片端部的设备，使得尽可能大程度地消除在现有技术中发现的缺点。
[0008]因此本发明尤其是基于下述目的，提出一种设备，借助于所述设备能够制造在强度中具有较低的波动的叶片端部。本发明此外尤其是基于下述目的，在开始提到类型的设备中提供提尚的生广经济性。
[0009]本发明在开始提到类型的设备中通过如下方式实现其所基于的目的，即通过所述设备具有沿着缠绕芯棒可行进的、用于在围绕缠绕芯棒卷起之前浸泡纤维复合材料的浸泡装置，和优选与浸泡装置同步地沿着缠绕芯棒可进行的、用于提供纤维复合材料的仓储装置。
[0010]本发明基于下述常识，借助于浸泡过程能够实现纤维复合材料整体上更好的润湿。该浸泡过程使得除了用于叶片端部的纤维复合材料外还不需要装入其它的结构元件、例如真空薄膜或者流体管道。
[0011]本发明此外尤其是利用浸泡装置和提供纤维复合材料的仓储装置优选同步地沿着可转动的缠绕芯棒行进，使得在连续的过程中，纤维复合材料能够卷起到缠绕芯棒上并且同时短暂地在卷起过程本身之前在浸泡装置中设有浸泡流体。通过紧接着浸泡的时间临近的卷起实现浸泡流体在纤维复合材料结构内部极其有利的均匀的分布。作为浸泡流体根据本发明例如考虑(人造)树脂。根据本发明例如考虑CFK或者GFK作为纤维复合材料。
[0012]通过缠绕芯棒能够稳定地转动并且浸泡装置和仓储装置的相对于缠绕芯棒的明显更小的结构单元沿着缠绕芯棒行进的方式，此外提供了设备方面的优化的结构。
[0013]本发明通过如下方式来改进:仓储装置具有多个可转动地安装的、用于容纳纤维复合材料辊的辊支架。这些纤维复合材料辊中的相应的主辊对于纤维复合材料开卷是有效的，其中纤维复合材料经由浸泡装置由所述设备运送到缠绕芯棒并且通过缠绕芯棒的旋转而卷起到该缠绕芯棒上。在必要的辊更换中，在上述辊完全地开卷之前，优选操作之前处于待机的(副)辊，以便能够以尽可能小的时间延迟将纤维复合材料从下一个辊馈入到运送路径中并且开卷。
[0014]在任何情况下其余的、非有效的辊用于储备纤维复合材料并且确保:用于更换辊的尽可能低的更换时间损害缠绕过程。通过提供上述类型的仓储装置能够将新的、未用过的纤维复合材料棍插到之前开卷的纤维复合材料棍的部位处，而不中断所述设备和卷起过程。
[0015]在本发明的一个优选的实施方式中，辊支架具有马达驱动器。此外优选的是，缠绕芯棒也具有马达驱动器。
[0016]尤其优选的是，辊支架的马达驱动器和缠绕芯棒的马达驱动器优选借助于电子的控制单元可彼此相关地运行。优选地，辊支架的驱动力和开卷速度被控制为，使得尽管辊直径变小但是所述驱动力和开卷速度还确保开卷的纤维复合材料的恒定的带速度。同样优选适用于缠绕芯棒，尽管连续地卷起的纤维复合材料层的直径增加，但是所述缠绕芯棒维持卷起的或者绕起的纤维复合材料的恒定的轨道速度。
[0017]优选地，电子的控制单元或者附加的电子的控制单元构建用于，相应于之前定义的规定控制浸泡装置和仓储装置沿着缠绕芯棒的行进运动的推进力。
[0018]优选地，在根据本发明的设备上设有测量机构，所述测量机构构成用于检测在仓储装置处的开卷的轨道速度和/或用于检测在缠绕芯棒处的被卷起的纤维复合材料的轨道速度。这例如能够是光学测量机构，所述测量机构测量在相应的辊处的厚度增加或者厚度减小。在与可从马达驱动器读取的转动速度的组合中，因此也可确定轨道速度。
[0019]在本发明的另一个优选的实施方式中，仓储装置具有多个辊支架的转塔式的布置。通过仓储装置构成为转塔的方式，各个辊能够在其辊支架中通过仓储器的旋转而进入到用于开卷的相应的运行位置中。优选地，当准备更换转子时，两个相邻的辊是有效的。优选地，在此由作为下一个待运行的辊支架预先馈送一定量的纤维复合材料，因此该纤维复合材料能够尽可能没有时间延迟地、必要时与之前的辊的端部部段重叠地由仓储装置沿着朝向浸泡装置的方向运送。
[0020]优选地，转塔式的布置以旋转的方式安装，并且尤其是马达驱动的。多个辊支架例如能够星形地设置在汇聚的臂或者支承环上。
[0021]转塔式的布置的可旋转性也确保了，能够以尤其低的耗费在与有效的辊相对置的一侧上实行辊更换。
[0022]根据本发明的一个尤其优选的实施方式，所述设备具有在仓储装置的区域中的、优选安置在仓储装置上的、可与辊支架的开卷方向不平行地行进的缝合机，所述缝合机用于将从第一辊支架处优选完全开卷的第一纤维复合材料辊上的部段、尤其是端部部段与从第二辊支架处优选尚未完全开卷的第二纤维复合材料辊的部段、优选起始部段连接。根据该实施方式，在运行时借助于缝合机将所用的辊的辊端部与尚未用的辊的起始处缝合，使得新的辊从旧的辊的端部通过缠绕芯棒的缠绕过程与在运送路径中沿着朝向浸泡装置的方向牵拉。此外，使用缝合机实现了辊更换的不中断的实施，这对生产经济性起尤其有利的作用。作为缝合机例如能够使用工业缝合机，也称为缝袋机。缝针脚的足够大的间距确保不以不允许的方式影响借助于浸泡流体的浸透。
[0023]在其它的优选的实施方式中，替代于或者附加于缝合机，提供装订机装置和/或粘接装置以用于将纤维复合材料的部段彼此接合。
[0024]此外优选的是，在根据本发明的设备中，在一个优选的实施方式中，浸泡装置具有多个转向辊，所述转向辊用于使从仓储装置朝向缠绕芯棒延伸的纤维复合材料的多次转向。优选地，转向辊以距浸泡盆的底部相同的或者不同的间距设置。由此，被运送经过浸泡装置的纤维复合材料多次地沿着不同的方向弯曲。这分别引起，通过远离纤维复合材料轨道的中性纤维的交替的伸展和压紧实现浸泡流体在纤维复合材料内部的更均匀的分布。优选地，在运行时，浸泡盆以流体来填充，使得纤维复合材料多次地浸入到浸泡流体中。
[0025]根据本发明的另一个优选的实施方式，浸泡装置具有多个张紧辊，所述张紧辊为了张紧纤维复合材料可与该纤维复合材料接触，其中优选在两个相邻的转向辊之间分别设置至少一个张紧辊。张紧辊优选构成为，防止纤维复合材料在浸泡装置中松弛和滑转，以便确保纤维复合材料穿过浸泡装置的尽可能均匀的穿过时间。由此改进了涂覆的均匀性和浸透的程度的波动大小。
[0026]优选地，一个、多个或者所有的张紧辊具有用于检测辊张紧力的测量机构。这例如能够是力测量装置，所述力测量装置检测垂直于纤维复合材料的轨道运动的压紧力。该测量机构优选借助于所述设备的电子控制装置来作用，或者与分开的电子控制装置和必