用于制造复合成型件的方法和复合成型件的制作方法_2

文档序号:9692248阅读:来源:国知局
差范围为+/-5°的45°的纤维角朝向彼此定向。
[0023] 关于所述复合成型件,所述目的通过本发明借助于权利要求6的复合成型件实现。 本发明W如下复合成型件、尤其根据上述方法制造的、尤其用于风能设备的复合成型件为 出发点,所述复合成型件具有热塑性塑料和纤维复合件半成品。根据本发明提出:
[0024] -所述纤维复合件半成品具有柔性的、编织物状的纤维体系,
[0025] -所述热塑性塑料作为成型的忍材料分布在纤维复合件半成品的柔性的、编织物 状的纤维体系中并且与编织物状的纤维体系连接,其中
[0026] -在具有成型的忍材料的复合件中所述编织物状的纤维体系具有交叉的、朝向彼 此定向的纤维,
[0027]-所述纤维在交叉点中具有纤维角,所述纤维角在10°和90°之间、尤其所述纤维角 在30°和60°之间,优选所述纤维W公差范围为+/-5°的45°的纤维角朝向彼此定向,并且其 中
[0028] -所述编织物状的纤维体系在复合件中形成复合成型件的外部的功能层。
[0029] 编织物状的纤维体系基本上宽泛地理解为任何类型的束状物体系,所述束状物体 系在交叉的、朝向彼此定向的纤维方面具有一定可变性。优选地,运是:编织件或编织物,其 中由易弯曲的并且就此而言包括纤维材料的运种柔性材料构成的多个束状物交织;或针织 物,其中易弯曲的并且就此而言包括纤维材料的运种柔性材料自身交织,形成网眼的丝体 系如针织品也是可行的。除此之外也可行的是织物状的结构,其中束状物(虽然不那么优选 但是可行的)完全地或者部分地直角地或者近似90°地朝向彼此引导,优选在交叉点中具有 如下纤维角,所述纤维角优选在10°和90°之间,所述纤维角优选在30°和60°之间,优选纤维 W公差范围为+/-10°的45°的纤维角朝向彼此定向或者在特定的其它纤维角的情况下W +/-5°的公差范围朝向彼此定向。
[0030] 尤其是,据此运些类型的束状物体系是特别优选的,其纤维角此外可根据待引入 的成型的忍材料的尺寸和形状可变地设置,尤其自动地可变地设置。据此特别优选的是具 有可变的纤维角的柔性的和可变地成型的编织物状的纤维体系。一些纤维体系特别好地辅 助该特性,例如尤其是编织物状的纤维体系,所述编织物状的纤维体系从如下组中选择,所 述组由编织件、针织物、针织品构成。
[0031] 为了在其它的部件或者设备方面实现所述目的,本发明着重于权利要求13的夹层 构件和权利要求14的转子叶片元件W及权利要求15的风能设备。
[0032] 夹层构件包含至少一个、尤其多个复合成型件W形成忍构件。忍构件至少单侧地、 优选双侧地由至少一个覆盖层覆盖。在一个改进方案中,夹层构件的忍构件W吸收力的覆 盖层片覆盖,所述覆盖层片通过忍构件的忍材料保持间隔。当前的改进方案实现:在重量小 的情况下,将之前所提到的具有有限最大值的特性组合集成在夹层构件中,所述夹层构件 总体而言在负荷作用较高时通常耐久地抵抗额定值的线性增长。尤其地,夹层构造由于编 织物状的纤维体系而具有改进的剪切刚度和弯曲刚度,所述纤维体系在具有成型的忍材料 的复合件中具有交叉的纤维,所述纤维朝向彼此定向,并且所述纤维在交叉点中具有纤维 角,所述纤维角在30°和60°之间,尤其其中所述纤维W公差范围为+/-5°的45°的纤维角朝 向彼此定向。
[0033] 在一个优选的改进方案中,转子叶片元件包含至少一个、尤其多个复合成型件作 为忍材料。该改进方案将优化的复合成型件集成到转子叶片中、尤其在制造过程中集成到 转子叶片的半壳中;由此可W实现改进的耐久性、尤其改进的抗压强度或者改进的剪切刚 度和弯曲刚度。W运种方式,关于运行期间出现的离屯、力或重力优化转子叶片。在此,通过 使用该复合构件,由于成型的忍作为热塑性塑料而实现将裂纹最小化或者最小化的裂纹蔓 延。
[0034] 风能设备具有塔、吊舱和转子,所述转子具有转子轮穀和多个转子叶片,其中转子 叶片具有至少一个根据本发明的设计理念的转子叶片元件,和/或塔、吊舱和/或转子轮穀 具有根据本发明的设计理念的夹层构件。
[0035] 因为对于转子叶片的结构动态性而言由于转子叶片尺寸设计得越来越大也可预 期负荷越来越大,所W该负荷可W通过根据本发明的设计理念的复合构件的材料特定的特 征变量抵消。
[0036] 基本上,本发明的设计理念通常在复合成型件中予W考虑,也与制造方法无关。然 而特别是已证实如下复合成型件是有利的,所述复合成型件按照根据本发明的设计理念的 制造方法来制造。然而,基本上也可W使用其它的制造方法作为所要求的制造方法。
[0037] 本发明W如下考虑为出发点:如在现有技术中所描述的纤维复合材料能够抵抗负 荷作用。对复合构件的较高要求或者对特定的复合构件例如转子叶片的较大的几何尺寸设 计的较高要求需要针对复合构件的新方法,其中也要考虑制造方法中的资源和效率。尤其, 借助于根据本发明的编织物状的纤维体系在具有成型的忍材料的复合件中实现复合成型 件中的较高的弯曲刚度和剪切刚度,因为该纤维体系具有交叉的纤维,所述纤维朝向彼此 定向并且所述纤维在交叉点中具有纤维角,所述纤维角在30°和60°之间,优选所述纤维W 公差范围为+/-5°的45°的纤维角朝向彼此定向。
[0038] 本发明已认识到,在根据本发明的复合成型件中,根据纤维基质复合构件的类型, 沿着纤维方向的强度和刚度明显高于横向于纤维方向的强度和刚度。然而,因为负荷如牵 拉或者挤压的作用并不总是垂直于表面法线,所W不如说所述作用会由纤维复合构件中仅 仅沿着一个方向取向的纤维限制。本发明提出交叉的纤维的功能取向,所述功能取向将在 表面中作用到构件上的力或负荷作用降低到最小。为此,根据本发明提出,交叉的纤维朝向 彼此定向并且在交叉点中具有纤维角,所述纤维角在30°和60°之间,优选所述纤维W公差 范围为+/-5°的45°的纤维角朝向彼此定向。
[0039]由于可变地朝向彼此定向的纤维,用来制造运种有取向的复合成型件的方法可W 在技术上简单且成本适宜地执行。
[0040]功能定向实现:制造面向负荷的复合成型件,所述复合成型件经受分配成型的忍 材料的方法并且实现外部的层作为功能层的构成。该层的特征在于作为功能层,因为其通 过纤维的功能定向抵抗负荷作用。交叉的纤维的有取向的纤维层片设置引起机械特性在结 构上的提高并且能够满足对复合成型件的要求。
[0041]整体上,本发明W如下考虑为出发点:通过选择适当的、柔性的、编织物状的纤维 体系和其与热塑性塑料的复合实现可设置的刚度。在此,作为成型的忍材料的基质(热塑性 塑料)的延展特性与外部功能层(相连的、在功能上朝向彼此定向的编织物状的纤维体系) 的特性组合,其中所述纤维体系主要提高强度、尤其抗断强度。
[0042]本发明的有利的改进方案从从属权利要求中得出并且详细地说明如下有利的可 行性:在任务设置的范围中W及关于其它的优点实现在上文中所阐述的设计理念。
[0043] -个尤其优选的改进方案W如下考虑为出发点:通过使用纤维复合件半成品的柔 性的、编织物状的纤维体系可W提供在方向上有取向的编织物结构、网眼结构、针织物结构 或者类似的纤维结构,它们(尤其在引入基质或者类似的成型的忍材料时、尤其在制造方法 中引入基质或者类似的成型的忍材料时)能够W对应于忍材料的形状的方式和方法定向, W便由此在忍材料上相关地设置功能层。尤其,运借助于如下形状可变的、编织物状的纤维 系统是运种情况,所述纤维系统具有编织物结构、网眼结构、针织物结构或者类似的纤维结 构,其中编织物结构、网眼结构、针织物结构或者类似的纤维结构随着其形状的改变在丝的 交叉点中分别设置可变的纤维角,所述纤维角可W在10°和90°之间、尤其所述纤维角可W 在30°和60°之间,尤其所述纤维角可W在40°和50°之间,尤其其中所述纤维W公差范围为 +/-5°的45°的纤维角朝向彼此定向。尤其地,运在软管状的二维或S维的编织物状的纤维 体系中引起可扩张的、可变的横截面,使得整个结构在引入成型的忍材料时与可能易弯曲 的或者柔性的纤维材料无关是可扩张的、可拉伸和可收缩的。有利的是,尤其在编织物软管 或者织物软管中,可拉伸的开口横截面在至少2:1至6:1的范围中、尤其在4:1的范围中。
[0044]通过W保持可自设置的方式选择有取向的纤维层片设置和纤维,可W影响外部的 层的刚度或耐压性。所述改进方案尤其也实现如下方法,所述方法是成本适宜的、可控制的 并且除此之外是功能复合成型件的改进的实现方案。通过运两个部件忍材料和编织物状的 纤维体系相互的交互作用、尤其本身彼此适应的形状W及其彼此间的比例,复合构件获得 特别优化的特
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