用于制造风力涡轮的部件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于制造风力涡轮的部件的方法。
【背景技术】
[0002]现代风力涡轮转子叶片通过将纤维增强复合物结合诸如轻木或塑料泡沫的芯部构件而构造成。公知塑料泡沫的示例包括聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET )和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。轻木或塑料泡沫的目的是减轻叶片的在操作期间仅经受低机械应力的区域中的重量。在这些区域中，叶片包括纤维增强复合物和轻木或塑料泡沫的夹层设计。这例如在WO 2012/025165 Al中被描述。
[0003]当用于树脂传递模塑(RTM)时，这类芯部构件需要被传递到模具。接下来，一个或多个芯部构件需要被切割或以其他方式适合于芯部的所需形状。然后，芯部构件需要被设置在模具内侧，并且需要小心地避免在其他工艺步骤期间(例如，当用真空袋覆盖敷层时)芯部构件的断层。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的在于提供一种用于制造风力涡轮的部件的改进方法。
[0005]因此，提供一种用于制造风力涡轮的部件的方法。该方法包括以下步骤:a)将纤维材料铺设在模具表面上；b)将未固化泡沫材料设置在所述纤维材料上面；c)固化所述未固化泡沫材料以形成芯部构件；以及d)固化浸渍所述纤维材料的树脂以形成所述部件。
[0006]该方法的有利之处在于，所述未固化泡沫材料能够被容易地传递到模具。例如，所述未固化泡沫材料采取液体、膏或泡沫的形状。这类泡沫材料可例如存储在模具处，在罐中等。此外，未固化泡沫材料在不需要任何复杂切割操作的情况下能够适于采取期望芯部构件的形状。此外，存在未固化泡沫材料在受到意外冲撞或推动时改变其形状的小风险。
[0007]纤维材料可包括不同形状和成分的纤维材料。例如，纤维材料可包括纤维、纤维垫、纤维织物、纺织纤维或纤维毡的敷层。纤维可以单向地设置成双轴构造或任何其他构造。纤维可包括例如玻璃纤维、碳纤维和/或聚酰胺纤维。纤维材料可以未浸状态被供应。在该情况下，纤维材料在步骤d)之前用树脂进行浸渍。例如，树脂可在树脂传递模塑(RTM)或真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺中被注入到纤维材料中。例如在VARTM工艺中，包括纤维材料的敷层以及至少部分地固化的泡沫材料被覆盖在真空袋中。在另一步骤中，真空被施加在真空袋和模具之间的区域中。然后，树脂被注入到所述区域中。在树脂被凝固或被固化之后，真空袋和/或模具被移除，并且获得最终部件。通常来说，模具可以是打开或关闭模具。例如，模具可包括一个或多个部分。
[0008]在步骤b)中，“在……上面/顶部”在纤维材料未被水平地设置的情况下还包括“紧邻”或“邻近”。此外，未固化泡沫材料可被直接施加到纤维材料。在其他实施例中，另一材料或层可设置在未固化泡沫材料与纤维材料(例如，轻木层)之间。由此类推，纤维材料在步骤a)中也不必直接设置在模具表面上，即便情况可能如此。例如，也称为真空分布层的抽吸分布层可被设置在纤维材料和模具表面之间。
[0009]泡沫材料包括例如塑性材料。“未固化”是指泡沫材料根本没有或者大体上没有硬化和/或交联。因此，未固化泡沫材料是软的，并且在仅需要例如可由手施加的小力的情况下就可被设置成芯部构件的最终形状。
[0010]“固化”或“凝固”是指所述泡沫材料被硬化和/或交联至如下程度，在该程度下，芯部构件的形状在其他工艺步骤期间(例如，当施加真空至包括纤维材料的敷层和芯部构件上时)将不会改变或者不会显著地改变。
[0011]可用于浸渍纤维材料的树脂的示例是环氧树脂、聚酯、乙烯基酯或任何其他合适的热塑性或硬质塑性材料。
[0012]“敷层”在本文中是指纤维材料的一层或多层。
[0013]根据实施例，在步骤b)中，所述泡沫材料以发泡状况被施加到所述纤维材料上。
[0014]例如，可使用包括两种或更多种成分(例如，液体)的聚合物系统。所述成分或液体被混合，这得到与彼此进行反应以产生处于发泡状况的泡沫材料的成分。然后，所述发泡材料被施加到纤维材料。
[0015]在另一实施例中，在步骤b)中，所述泡沫材料以未发泡状况被施加到所述纤维材料上，在将所述未固化泡沫材料施加到所述纤维材料上之后获得所述发泡状况。
[0016]例如，泡沫材料包括聚合物系统，所述成分或液体被单独地施加到所述纤维材料上。因此，仅在施用之后开始发泡。或者根据另一实施例，聚合物系统的成分或液体被混合，然后该混合物被施加到纤维材料上面。但是，化学反应被定时，使得仅在施加混合物之后才大体上开始发泡。
[0017]根据另一实施例，在步骤b)中或之后，所述泡沫材料根据所述芯部构件的期望几何构型来成形。
[0018]优选地，泡沫材料在其发泡状况下成形。但是仍可能在其未发泡状况下成形该泡沫材料。例如，泡沫材料可被设置成膏。然后，该膏可在发生发泡之前根据期望几何构型来成形。
[0019]根据另一实施例，施用器移动跨过所述泡沫材料以成形所述泡沫材料，所述施用器包括与所述芯部构件的期望几何构型相对应的几何构型。
[0020]例如，所述施用器的几何构型可包括三角形切口或之字形切口。或者，施用器可简单地包括直线边缘。在任何情况下，施用器被构造成散布泡沫材料或者在泡沫材料上刮擦以赋予该泡沫材料以期望形状。
[0021]根据另一实施例，所述施用器包括用于供应所述未固化泡沫材料的开口。
[0022]例如，所述开口被构造成喷嘴。优选地，所述开口与供应线路流体连通，所述供应线路从存储装置(例如，从罐)供应泡沫材料。该泡沫材料从该开口被直接地或间接地施加到纤维材料上面。
[0023]根据另一实施例，与所述施用器移动跨过已经被施加到所述纤维材料上的泡沫材料同时地将所述泡沫材料供应通过所述施用器的开口。
[0024]由此，泡沫材料被并行地沉积并成形，因此提供快速制造工艺。
[0025]根据另一实施例，施用器被构造成将覆盖层施加到泡沫材料的顶部上。
[0026]覆盖层或顶部层可包括纸、聚丙烯(PP)、玻璃纤维、碳纤维或任何其他纤维材料。例如，施用器可包括卷轴或线轴，其在施用器向前移动经过泡沫材料或纤维材料时将覆盖层传递到所沉积的泡沫材料上面。
[0027]根据另一实施例，在步骤b)中，所述泡沫材料包括切碎纤维。
[0028]所述切碎纤维可具有范围在几个毫米至几个厘米的长度。在包括切碎纤维的泡沫材料被施加到纤维材料之前，该切碎纤维被混合到泡沫材料中。例如，切碎纤维和泡沫材料在施用器中被混合。例如，施用器包括两个供应线路，第一供应线路供应切碎纤维，且第二供应线路供应泡沫材料。通过将切碎纤维添加到泡沫材料，所形成的芯部构件被增强。具体地，所形成的芯部构件具有增强的压缩属性。
[0029]根据另一实施例，切碎纤维中的至少一些均具有比所形成的芯部构件的高度更短的长度。
[0030]切碎纤维中的一些或全部可具有所提及的长度。
[0031]根据另一实施例，所述切碎纤维中的至少一些均具有与所形成的芯部构件的高度相等或更大的长度。
[0032]切碎纤维中的一些或全部可具有所提及的长度。
[0033]根据另一实施例，所述切碎纤维中的至少一些与所述纤维材料垂直地取向。
[0034]在本文中，“垂直(地)”优选地包括与法向方向直至10°、优选地直至3°且进一步优选地直至1°的偏离。
[0035]根据另一实施例，所述切碎纤维中的至少一些与所述纤维材料非垂直地取向。
[0036]例如，切碎纤维可相对于纤维材料的平面以45°取向。此外，泡沫材料的层或杆可包括处于不同角度的切碎纤维。例如，泡沫材料的第一层或杆可包括相对于纤维材料的层以+45°取向的切碎纤维，而泡沫材料的第二层或杆可包括相对于纤维材料的层以-45°取向的切碎纤维。第一和第二层或杆可被设置在相对于彼此的同一平面中或不同平面中。
[0037]根据另一实施例，在步骤b)中，在所述泡沫材料的层的相邻边缘之间设置纤维材料的条带。
[0038]例如，纤维材料的条带可以是双轴条子或包括单向纤维的条子。例如，施用器可构造成在泡沫材料的层的两个边缘之间提供条带。
[0039]根据另一实施例，泡沫材料是聚亚安酯(PU)。
[0040]作为替代方式，泡沫材料可包括聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
[0041]“风力涡轮”目前指代将风的动能转换为旋转能量的设备，该旋转能量可通过该设备再次被转换为电能。
[0042]本发明的进一步可能的实施方式或替代性方案还包括针对所述实施例在上文或下文描述的特征的组合，这种组合在本文未被明确地提出。本领域技术人员还可将单个或孤立的方面和特征添加到本发明的最基本形式。
【附图说明】
[0043]本发明的进一步目的、特征和优势从后述说明和所附权利要求书结合附图将显而易见，在附图中:
图1是根据一个实施例的风力涡轮的透视图； 图2示出了根据用于制造风力涡轮的部件的方法的实施例的VARTM工艺的截面图；
图3示出了根据用于制造风力涡轮的部件的方法的实施例的流程图；
图4示出了根据用于制造风力涡轮的部件的方法的实施例的工艺步骤的截面图；
图5A至5C示出了与图4的方法相比具有一些修改的方法；
图6示出了与图4相比具有一些其他修改的方法；
图7示出了泡沫材料的相邻杆或层的透视图；以及图8示出了泡沫材料的杆或层中的相邻杆以及纤维条带或条子的透视图。
[0044]在附图中，相同的附图标记指代相同或功能等同的元件，除非另有指明。
【具体实施方式】
[0045]图1示出了根据实施例的风力涡轮I。
[0046]风力涡轮I包括连接到发电机(未示出)