专利名称：具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件的方法。风力涡轮机转子叶片或其部件例如半壳体通常由纤维强化塑料材料制造出。通常采用玻璃纤维与聚酯树脂或环氧树脂的组合。
背景技术：
公开文献EP0525263A1披露了一种用于制造纤维强化塑料部件的真空导入工艺。在该已知工艺中，将多层纤维材料插入到模具中。在这些纤维材料层的下方和上方，分别设有通过多层由被称为剥离层片的层片制成的其它层与那些纤维材料层分开的分配介质。在 模具的底面，在下分配介质下方设有注入道，并且在上分配介质上方设有抽吸道。通过抽吸道将气密模具抽空，并且通过注入道吸入液体塑料材料。该材料通过下分配介质分配在模具的整个区域上，并且完全渗透那些纤维材料层。在塑料材料硬化之后，从纤维强化塑料中去除分配介质和剥离层片。文献W02007/038931A1披露了另一种制造纤维强化塑料部件的方法。在所述已知的方法中，采用多孔材料作为分配介质，并且该多孔材料可以与注入的塑料材料粘接。一旦塑料硬化，则分配介质保留在成品部件中。具体地说，它能够形成该部件的表面。公开文献EP2153964A1披露了一种制造风力涡轮机转子叶片的半壳体的方法。该方法同样涉及采用真空导入工艺。具体的特征在于，所采用的纤维材料至少构成金属线材体积的20%。金属线材的直径大于也采用的玻璃纤维或碳纤维的直径，并且该特征用来加速纤维材料浸透液体塑料材料。在所提到的所有这些方法中，对于纤维强化部件的理想强度的一个重要因素在于，纤维材料完全浸透液体塑料材料，并且没有形成任何空气夹杂。尤其在采用其直径通常明显小于例如玻璃纤维的直径的碳纤维时，这带来了相当大的实际困难，并且往往需要采用低粘性塑料材料作为基体材料。这在单个部件中组合有不同纤维材料的时候尤其在具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件中尤其如此，在该情况下这些部件还具有非常大的尺寸。因此现有技术已经披露了，用于这些风力涡轮机转子叶片的碳纤维强化主横梁盖能够在第一次真空导入工艺中制造出，然后与例如由玻璃纤维强化塑料材料构成的相关转子叶片半壳体粘接。因此，能够更好地控制碳纤维材料的完全浸透。但是，该工艺比较复杂，并且另外在将主横梁盖粘接在半壳体上会出现困难。
发明内容
在这基础上，本发明的目的在于提供一种制造具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件的方法，该方法方便进行，而且能够实现碳纤维材料的完全浸透并且完全令人满意地粘接到风力涡轮机转子叶片部件的其它组成部件上。
该目的是通过具有权利要求I的技术特征的方法来实现的。所附的从属权利要求给出了优选实施方案。该方法用于制造具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件，并且包括其顺序能够至少在一定程度上改变的以下步骤提供模具；将至少一层第一纤维材料插入到所述模具中，其中所述至少一层第一纤维材料在第一宽度上延伸；
将第一分配介质插入到所述模具中；在所述第一分配介质上方将多层碳纤维材料插入到所述模具中，其中所述多层碳纤维材料层在小于所述第一宽度的第二宽度上延伸，从而所述至少一层第一纤维材料的连接部分在所述多层碳纤维材料的两侧上伸出超过所述多层碳纤维材料；插入第二分配介质，并且在所述多层碳纤维材料上方布置至少一条抽吸道；在所述连接部分的区域中布置注入道；将所述模具闭合；通过所述至少一条抽吸道从所述模具中抽出空气；并且通过所述注入道供给会硬化的液体塑料材料。所提供的模具其内表面形成所述风力涡轮机转子叶片部件的外表面。所述模具的长度和宽度实际上分别对应于所述风力涡轮机转子叶片部件的长度和宽度，或者稍微更大。所述模具的长度例如可以为20m，并且所述宽度例如可以为50cm或更大。插入到所述模具中的所述至少一层第一纤维材料例如可以为玻璃纤维材料。所述至少一层第一纤维材料可以与所述碳纤维材料不同，并且特别在构成所述纤维的材料、所述纤维的直径和/或长度和/或所述纤维的取向方面不同。该第一纤维材料延伸基本上对应于所述模具宽度的第一宽度。所述至少一层第一纤维材料形成风力涡轮机转子叶片的外表面，并且具体而言可以形成所述风力涡轮机转子叶片的外壳体的一部分。在所述第一纤维材料和所述模具之间还可以布置其它材料，并且具体地说所述模具可以上蜡或者可以包括另一种脱模部件，这使得一旦塑料材料已硬化则可以将所述风力涡轮机转子叶片部件脱模。还可以采用凝胶涂层或另一种材料，该材料涂覆所述至少一层第一纤维材料和/或以所期望的方式影响所述风力涡轮机转子叶片的表面性能。除了所述至少一层第一纤维材料之外，将第一分配介质插入到所述模具中。该分配介质可以包括多孔和/或开孔状和/或形成空腔或通道的结构，尤其是单轴或多轴结构，该结构促进了液体塑料材料在由所述分配介质形成的层中的快速均匀分配。一旦塑料材料已硬化，则第一分配介质可以留在风力涡轮机转子叶片部件中。它能够由所述液体塑料材料渗透润湿并且按照这样一种方式与之粘接，从而一旦塑料材料已硬化，则与所述分配介质相邻的材料层相互牢固粘接在一起。在所述第一分配介质上方，将多层碳纤维材料插入到所述模具中。这些可以紧挨着所述第一分配介质上方插入。还可以布置其它材料层，尤其是至少一层第一纤维材料层，其紧挨着位于所述多层碳纤维材料层下方并且因此位于所述第一分配介质和所述多层碳纤维材料层之间。一旦塑料材料已硬化，则整个碳纤维材料层可以形成风力涡轮机转子叶片部件的碳纤维强化主横梁盖。这些碳纤维材料层在小于第一宽度的第二宽度上延伸。换句话说，由碳纤维材料形成的主横梁盖的宽度小于布置在其下面的第一纤维材料层的宽度。所述材料的布置使得第一纤维材料的连接部分分别在碳纤维材料或者由它形成的主横梁盖的两侧伸出。这些连接部分用来将风力涡轮机转子叶片部件粘接在转子叶片的其它部件上，尤其是粘接在相对于主横梁盖横向布置的外壳体的其它部分上。在所述多层碳纤维材料上方，插入第二分配介质并且布置至少一条抽吸道。与所述第一分配介质相反，一旦塑料材料已硬化，则可以任选从风力涡轮机转子叶片部件中将该分配介质去除。为此，例如可以在所述多层碳纤维材料和所述第二分配介质之间布置剥离层片。可选的是，可以将所述第二分配介质封装在半透膜(VAP膜)中。该半透膜是自脱离的，从而一旦塑料材料已硬化，则可以将第二分配介质与所述半透膜一起去除。在连接部分的区域中，布置有注入道，尤其布置有与模具的纵向轴线平行的注入道。液体塑料材料通过注入道在这些连接部分的区域中尤其在碳纤维材料的两侧上注入。利用真空膜将模具闭合成不透气。为此，可以用真空膜覆盖整个装置，并且可以按 照气密的方式将所述模具的边缘与真空膜粘接。然后通过所述至少一条抽吸道从模具中将空气抽出，从而在模具中产生真空或明显低压。同时或随后，按照这样一种方式通过注入道供给会硬化的液体塑料材料，从而它在连接部分的区域中注入到所述抽真空模具中。液体塑料材料例如可以包括聚酯树脂和/或环氧树脂。供料例如可以通过例如用软管将所述注入道连接至装有液体塑料材料的容器上来实现。该连接和在模具内形成的低压然后使得塑料材料通过注入道吸入并且通入到模具内部中。采用根据本发明的各个材料层的布置，尤其是采用布置在碳纤维材料层下方的第一分配介质的布置，从而液体材料变得相对快速地在碳纤维材料下方分配。从那里开始，它采用向上流动的方向浸透碳纤维材料直到它到达第二分配介质。因此促进了碳纤维材料的完全浸透，同时还去除了已经夹杂在碳纤维材料中的所有空气夹杂。在碳纤维材料内实现了大面积流动前沿，并且在碳纤维材料内横向的流道沿着与碳纤维强化主横梁盖的厚度对应的碳纤维材料厚度的方向穿过。在这些主横梁盖中的厚度通常明显小于主横梁盖的宽度，该宽度例如为40cm或更大。该流动方向使得碳纤维材料完全浸透所需的时间最少。通过短流道以及所得到的更小的流阻，从而有效地消除了空气夹杂。根据本发明的方法同时必然在主横梁盖和位于下面的第一纤维材料层之间形成优化粘接，因为两者都在单个方法步骤中浸溃有塑料材料。而且因为这样可以采用单次导入工艺来制造主横梁盖以及转子叶片外壳体的由第一纤维材料层形成的那些部件，所以缩短了制造时间。所述的制造方法步骤的顺序当然可以至少在一定程度上改变，并且在各个步骤之间当然可以执行其它步骤。例如，可以将其它材料层插入到模具中。在第一分配介质上方将多层碳纤维材料层插入到模具中的事实不必意味着，该碳纤维材料直接位于第一分配材料上。相反，在所述层之间还可以布置其它层。这样的考虑同样适用于第二分配介质和抽吸道在碳纤维材料上方的布置。在一个实施方案中，插入到所述模具中的所述第一分配介质至少在所述第二宽度上延伸。尤其可以推断它在其两侧与碳纤维材料齐平，或者可以在一侧或两侧伸出到碳纤维材料之外。因此，实现液体塑料材料迅速且均匀地分配在碳纤维材料的整个宽度下方。在一个实施方案中，在所述至少一层纤维材料上方将所述第一分配介质插入到所述模具中。因此，它相对靠近所述多层碳纤维材料。尤其是它可以插入到模具中作为底层，任选位于凝胶涂层、剥离层片和/或其它脱离部件上方。这允许在不损害在结构上重要的层的情况下在硬化的风力涡轮机转子叶片部件上作业。例如，可以在不接触任一层第一纤维材料层的情况下通过研磨去除在表面中的杂质。在一个实施方案中，在所述多层碳纤维材料内针对碳纤维材料的流阻适当地选择并且调整由第一纤维材料和第一分配介质相对于液体塑料材料施加的流阻以便形成在第二宽度上基本上平坦水平延伸的流动前沿。流阻决定了塑料材料尤其是由塑料材料形成的 流动前沿在其扩散时的扩散速度。流阻由第一纤维材料的结构尤其是所采用的纤维的直径和这些纤维的布置以及第一分配介质的结构所决定。分配介质的厚度也影响了所得到的流速。第一分配介质专门用来分配所述液体塑料材料，因此限定为具有相对较低的流阻。例如在采用具有相对较大直径的玻璃纤维的情况下和/或在例如采用纺织或编织双向或多向布置的情况下，第一纤维材料同样可以具有相对较低的流阻。上述这些相关的因素按照这样的方式选择，从而在布置在碳纤维材料下方的层中建立相对较小的流阻，并且这些层因此在相对较短的时间内浸透塑料材料。因为这些碳纤维所通常采用的直径更小和/或因为这些纤维的取向在主横梁盖的纵向方向上基本上是单向的，所以碳纤维的流阻通常明显大于在其它材料的区域中的流阻。流动前沿因此在碳纤维材料内扩散速度明显更低。在如所要求保护的一样相对于彼此适当地调节流阻时，结果是从碳纤维材料的整个底面开始的碳纤维材料浸溃基本上同时开始。在碳纤维材料内，随后形成基本上平坦并且在第二宽度上水平延伸的流动前沿。因此促进了碳纤维材料的均匀完全浸溃。在一个实施方案中，由第一纤维材料和第一分配介质相对于液体塑料材料施加的流阻和液体塑料材料的粘性相互进行了适当调节，从而在液体塑料材料从注入道第一次排出之后在60秒或更少的时间内所述第一分配介质和至少一层第一纤维材料层已经完全浸溃液体塑料材料。这些材料层的浸溃优选可以甚至更快速地进行，例如在30秒、20秒、10秒或更少的时间内进行。与这些短时期相反，碳纤维材料的浸溃需要的时间明显更长，例如超过5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟或更长。碳纤维材料的这种相对缓慢的浸溃在碳纤维材料的底面中部开始，在那里在浸溃在碳纤维材料的底面边缘处开始之后它只是最迟在短时间内开始。在该短时间内，流动前沿只是在碳纤维材料内向上前进一点，例如前进小于5_、小于2mm或小于1_。在该实施方案中在碳纤维材料内形成的流动前沿因此基本上平坦并且在第二宽度上水平延伸。因此也促进了碳纤维材料的均匀浸溃。在一个实施方案中，碳纤维材料没有横向伸出超过第一分配介质。为此，第一分配介质至少具有第二宽度。例如，它可以居中布置在碳纤维材料下方。第一分配介质的这种布置有助于让液体塑料材料形成从碳纤维材料整个底面基本上同时开始的流动前沿。在一个实施方案中，在连接部分区域中布置注入道时，在连接部分上方或相对于它横向布置有注入道的出口。这些出口可以与碳纤维材料间隔开布置。因此，实现了液体塑料材料从连接部分流向碳纤维材料。抑制了流动前沿尤其在碳纤维材料的横向区域中的过早形成。在一个实施方案中，在连接部分上方布置有与第一分配介质延伸一样远的第三分配介质，并且在连接部分的区域中布置注入道时，注入道的出口紧挨着第三分配介质布置。可以按照这样的方式在第三分配介质下面布置剥离层片，从而一旦液体塑料材料已硬化，则可以从风力涡轮机部件中将第三分配介质去除。借助第三分配介质，液体塑料材料在连接部分的区域中的注入更加均匀并且覆盖着更大的面积。该方法进一步促进了风力涡轮机叶片部件尤其是第一分配介质和至少一层第一纤维材料层由液体塑料材料快速均匀浸溃。在一个实施方案中，多层碳纤维材料层的厚度为20_或更 大。这至少在风力涡轮机转子叶片部件的纵向剖面中是这样，并且对应于主横梁盖的厚度，其中该厚度可以在主横梁盖的长度上变化。在其它纵向剖面中，厚度例如可以小于1mm，或者大约为40mm或更大。该方法尤其适用于制造具有相对较厚的主横梁盖的风力涡轮机部件。该厚度也可以为45mm或更大或者50mm或更大。在一个实施方案中，在所述第二分配介质上方将压板插入到模具中。压板的底面可以具有优选基本上平坦的平滑表面。通过在模具中产生出的真空将该压板均匀地压到不同纤维材料和分配介质的布置上。压板可以为结合有至少一条抽吸道和/或第二分配介质的压力件的一部分。该压力件或压板尤其可以具有多层合成纤维材料的第二宽度或者可以更窄。在液体塑料材料硬化之后，例如可以通过采用布置在压板或压力件和多层碳纤维材料层之间的剥离层片或者通过采用半透膜(VAT膜)从风力涡轮机部件中将压板或压力件去除。压板的使用在主横梁盖的上侧上实现了光滑表面，并且抑制了在碳纤维材料中形成折皱或折痕。这对于主横梁盖的强度尤其对于主横梁盖无问题地粘接在布置在主横梁盖上方的支柱上并且沿着转子叶片的纵向方向延伸而言是重要的。在一个实施方案中，在插入至少一层第一纤维材料的步骤中，插入多层第一纤维材料，其中至少一层具有第一宽度，并且布置在所述层上方的至少一层其它层具有小于第一宽度并且大于第二宽度的第三宽度，从而至少一个连接部分具有台阶部。具体地说，两个连接部分可以具有这样形成的台阶部。这些连接部分的台阶状结构在连接部分的区域中能够便于将风力涡轮机转子叶片部件粘接在相对于它横向布置的外壳部分上。所粘接的外壳部分同样可以由多层材料层构成，它们按照互补的方式与台阶状连接部分重叠。在一个实施方案中，第一分配介质包括织物分配介质。术语织物分配介质指的是由多根纤维尤其是玻璃纤维复合体构成的柔性材料。它尤其可以是纺织、编织或乱纤维毡。由玻璃纤维制成的乱纤维毡也被称为CSM毡(玻璃纤维短切毡)。因为相对较短的纤维的随机取向，所以这种类型的毡在纤维之间具有相对较大的空穴，并且因此可以很容易沿着不同流动方向浸溃并且使得液体塑料材料的分配最佳。同时，尤其在采用玻璃纤维时，这种乱纤维毡按照最佳的方式粘接在液体塑料材料上，从而实现了相邻材料层的牢固粘接。在一个实施方案中，第一分配介质包括导电材料。该导电材料尤其可以是金属，例如由钢丝和/或铜丝制成的编织物，或者可以为铜网。第一分配介质也可以组合有多种材料，例如由具有结合在其中的金属丝或者具有尤其由铜制成的相邻布置的金属网的玻璃纤维制成的乱纤维毡。第一分配介质还可以专门由导电材料构成，因为例如铜网或由金属纤维制成的编织物通过其结构可以为液体塑料材料提供足够的分配效果，尤其在采用具有相对较大直径的金属丝的情况下。通过导电材料在风力涡轮机转子叶片部件中结合了有效防电击效果。这是紧接着在风力涡轮机转子叶片部件的制造上完成，并且因此不必进行任何单独的操作。另外，电击防护不会损害部件的强度，并且电击防护不可分开地连接在风力涡轮机转子叶片部件上。在一个实施方案中，在导电材料和碳纤维材料之间布置有至少一层不导电纤维材料。例如，这里可以涉及另一层第一纤维材料，尤其是由玻璃纤维制成的层。在导电材料和同样导电的碳横梁盖之间实现了有效的电绝缘。因此可以避免在电击情况下对碳横梁盖造成损坏。在一个实施方案中，到目前为止所披露的方法用于制造风力涡轮机转子叶片的半壳体。该方法具有以下步骤通过如权利要求I至12中任一项所述的制造方法制造出具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件；从所述模具中取出所述风力涡轮机转子叶片部件；将所述风力涡轮机转子叶片部件插入到半壳体模具中；在所述风力涡轮机转子叶片部件的两侧处将多层纤维材料插入到所述半壳体模具中，并且至少部分插入到所述连接部分上；·用真空膜封闭所述半壳体模具；在真空导入工艺中注入会硬化的液体塑料材料。在第一步骤中，通过上述方法制造出风力涡轮机转子叶片部件。在这方面参考上面的说明。然后从所述模具中将这样制造出的所述风力涡轮机转子叶片部件取出并且插入到半壳体模具中。半壳体模具可以为常规模具，其中制造出用于风力涡轮机转子叶片的半壳体。这种半壳体模具用于在压力侧上制造出下壳体并且在风力涡轮机转子叶片的抽气侧上制造出上壳体。半壳体模具的内部区域的细长截面其形状可以与用于制造风力涡轮机转子叶片部件的模具相同，从而具有碳纤维强化主横梁盖的预制风力涡轮机转子叶片能够精确配合插入到半壳体模具中。然后风力涡轮机转子叶片部件的至少一层第一层形成所要制造的半壳体的外部区域的一部分，并且基本上与所述半壳体模具的内侧相邻。在其它方法步骤中，在风力涡轮机转子叶片部件的两侧处将多层纤维材料插入到半壳体模具中，并且至少部分插入到连接部分上。为此优选采用纤维材料尤其是玻璃纤维，因此制造出与连接部分或由风力涡轮机转子叶片部件形成的外壳体的那些部分连接的单材料连接部。插入到半壳体模具中的多层纤维材料还形成了所要制造的半壳体的其它部分，并且这些部分基本上沿着转子叶片或半壳体模具的纵向方向延伸。然后将半壳体模具闭合，尤其是用真空膜封闭。该真空膜按照气密的方式与半壳体模具的边缘粘接，并且同样粘接在预制风力涡轮机转子叶片部件的上边缘或横向边缘上。作为可选方案，可以用真空膜覆盖整个风力涡轮机转子叶片部件。在最后的步骤中，在真空导入工艺中注入会硬化的液体塑料材料。合适的工艺原则上例如为在开始所述的真空导入工艺。优选与用于制造风力涡轮机转子叶片的塑料材料相同的会硬化的液体塑料材料因此在模具中均匀分配，并且使得插入到半壳体模具中的纤维材料层均匀浸溃。具体地说，它直接到达风力涡轮机转子叶片部件的连接部分附近，并且插入到半壳体模具中的这些纤维材料层因此牢固耐久地粘接到风力涡轮机转子叶片部件上。用于风力涡轮机转子叶片的半壳体可以按照所述方式特别牢固并且可靠地制造出。该工艺便于控制，并且实际上可以采用传统的制造技术和制造设备来完成半壳体和之后的制造。
下面将基于在两幅附图中所描绘的实施方案对本发明进行更详细说明。图I为在插入到半壳体模具中的、由根据本发明的方法制造出的风力涡轮机转子叶片部件的极简化示意图。图2为在模具中的风力涡轮机转子叶片部件的横截面的简化示意图。
具体实施例方式在图I中，可以看到具有位于叶片末端处的端部12和位于叶片根部处的端部14的半壳体模具10。在叶片根部处的半壳体模具10的端部14的横截面形成半圆。半壳体模具10的总长度例如为40m或更大、50m或更大或甚至60m或更大。在这些风力涡轮机转子叶片中，由于强度和重量的原因，通常合理的是，采用碳纤维强化主横梁盖。
该图说明了如何将根据本发明方法制造的风力涡轮机转子叶片部件16安放到半壳体模具10。风力涡轮机转子叶片部件16大致在半壳体模具10的整个长度上延伸，但是具有更小的宽度，该宽度在外轮廓的深度方向上测量出。沿着在纵向方向上延伸的其前缘和后缘，风力涡轮机转子叶片部件16具有在图I中未示出的层状连接部分。这些连接部分还可以位于风力涡轮机转子叶片部件16面向着位于在半壳体模具10中的叶片末端处的端部12的那个端部处，即沿着在图I的右上侧处所示的弯曲边缘，并且还位于风力涡轮机转子叶片16的面向位于在半壳体模具10中的叶片根部处的端部14的、由面向观察者的边缘形成的类似弯曲状端部处。从图2中可以更容易看到风力涡轮机转子叶片部件16的其它细节。该图显示出在为此所采用的模具18中的风力涡轮机转子叶片部件16的横截面。图2依然显示出所述模具18，但是实际上它具有与所要制造的风力涡轮机转子叶片部件16的外部形状对应的曲面。该图显示出在液体塑料材料供给之前一旦已经将不同材料层插入到模具中、用真空膜20覆盖模具并且已经通过抽吸道52将模具抽真空时风力涡轮机转子叶片部件16的状况。在这样的状况下，在模具18中有以下单独元件。在模具18中的叶片外侧上设有总共四个第一纤维材料层，在该实施例中为双向玻璃纤维织物，这些层显示为连续的线。在将这些第一纤维材料层插入之前，该模具18设有脱模部件，这样一旦塑料材料已硬化，使得成品风力涡轮机转子叶片部件可以方便地从模具18中取出。第一纤维材料的底层24具有第一宽度26,该宽度在该实施例中为60cm。布置在其上的第一纤维材料的第二层28稍窄。第一纤维材料的第三层30和第四层32布置在其上面。第三层和第四层30、32每个都具有第三宽度34，其小于第一宽度26和第二层28的没有由任一个附图标记表示的宽度。因此，在第三/第四层32、34和第二层28之间并且也在第二层28和第一层24之间形成台阶部，因此在每个情况下都有台阶部。第一分配介质36布置在第一纤维材料的第四层32上方。第一分配介质36包括以由玻璃纤维制成的乱纤维毡38形式的织物分配介质，它在第一分配介质36的整个宽度上即在第三宽度34上延伸。而且第一分配介质36包括导电材料，例如采用布置在乱纤维毡38上方的铜网40形式。铜网40具有第二宽度42，其小于第三宽度34并且在该实施例中大约为40cm。
布置在铜网40上方的第一纤维材料的两个其它层44也具有第二宽度42。这些层44形成在铜网40和布置在第一纤维材料的这两层44上方的多层碳纤维材料层46之间的绝缘层。碳纤维材料46同样具有第二宽度42。它由其直径小于第一纤维材料的玻璃纤维的碳纤维构成，并且具有基本上沿着风力涡轮机转子叶片部件16的纵向方向取向的单向纤维。碳纤维材料46的总厚度大约为50mm。在碳纤维材料46上方设有压力件48。这包括基本上平坦的、具有更低面积的压板50。压板50和压力件48的宽度稍小于第二宽度42。而且压力件48具有布置在压板50上方的抽吸道。在抽吸道52下方，压板50具有未示出的开口，这些开口将抽吸道52与布置在压板50下方的第二分配介质54连接。第二分配介质54同样与压力件48相联系，并且实际上位于碳纤维材料46上，但是在第二分配介质54和碳纤维材料46之间布置有合适的脱模部件例如剥离层片和/或半透膜。该图没有显示出这个部件。可以通过半透膜将压力件完全包围。在未示出的第二变型中，该半透膜也可以覆盖整个结构。该半透膜比真空膜20更窄。横向伸出超过碳纤维材料46的第二宽度42并且属于底层24、第二层28、第三层··32和第四层34的第一纤维材料的这些部分形成连接部分56。连接部分56布置在由碳纤维材料46形成的主横梁盖的两侧处，并且每个具有大约10厘米的宽度并且基本上在其整个长度上沿着风力涡轮机转子叶片部件16的纵向方向延伸。这些连接部分56部分地由在该图中显示为虚线的第三分配介质58部分覆盖并且在连接部分58上方且相对于其横向布置。它与第一分配介质36延伸一样远,并且与第一分配介质36的乱纤维毡38部分重叠。而且，它在由第一纤维材料的不同层24、28、30、32形成的连接部分56的台阶部上延伸，并且横向延伸超过第一纤维材料的底层24的第一宽度26，在那里它基本上直接位于模具18上。可以将合适的脱模部件尤其是剥离层片布置在第三分配介质58下方。该图没有显示出这种情况。它使得一旦液体塑料材料已硬化就能够将第三分配介质去除。为了注入液体塑料材料，在模具18的两侧上在第三分配介质58上方设有注入道60，并且这些注入道具有出口 62。这些出口 62在该图中朝下，从而从所述出口 62出来的液体塑料材料由此直接流到第三分配介质58上并且在其中扩散。上述真空膜20覆盖着包括压力件48和注入道60在内的整个结构，并且按照气密的方式在两侧分别通过密封件64粘接在模具18上。在由真空膜20封闭的模具18内，通过利用抽吸道52抽去空气产生出真空或明显低气压。而且通过第二分配介质54在压力件48的分配，抽吸在相对较大的区域上进行。通过注入道60来进行液体塑料材料的注入。从那里开始,液体塑料材料通过出口62流入到第三分配介质58中，并且进一步分配在第一纤维材料的不同层24、28、30、32内并且分配在第一分配介质36的乱纤维毡38和铜网40内。这种分配过程非常迅速地进行，例如在20秒或更少的时间内进行，因为这些材料层的流阻相对较小。布置在第一分配介质36上方的第一塑料材料的两层44也非常迅速地浸溃。所形成的流动前沿因此实际上是平坦水平布置的，并且采用向上的流动方向均匀浸溃碳纤维材料46。该浸溃过程所需的时间更长，例如15分钟或更长时间。所用的附图标记列表
10半壳体模具12位于叶片末端处的端部14位于叶片根部处的端部16风力涡轮机转子叶片部件18 模具20真空膜24第一纤维材料的底层
26第一宽度28第一纤维材料的第二层30第一纤维材料的第三层32第一纤维材料的第四层34第三宽度36第一分配介质38乱纤维毡40 铜网42第二宽度44第一纤维材料的其它层46碳纤维材料48压力件50 压板52抽吸道54第二分配介质56连接部分58第三分配介质60注入道62 出口64密封件
权利要求
1.一种具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件(16)的制造方法，该制造方法包括以下步骤 提供1 具(18); 将至少一层第一纤维材料(24)插入到所述模具(18)中，其中所述至少一层第一纤维材料在第一宽度(26)上延伸； 将第一分配介质(36)插入到所述模具(18)中； 将多层碳纤维材料(46)插入到所述模具(18)中位于所述第一分配介质(36)上方，其中所述多层碳纤维材料(46)在小于所述第一宽度(26)的第二宽度(42)上延伸，使得所述至少一层第一纤维材料的连接部分(56)在所述多层碳纤维材料(46)的两侧上伸出超过所述多层碳纤维材料(46)； 插入第二分配介质(54)，并且在所述多层碳纤维材料(46)上方布置至少一条抽吸道(60)； 在所述连接部分(56)的区域中布置注入道(60)； 将所述模具(18)闭合； 通过所述至少一条抽吸道(52)从所述模具(18)中抽出空气； 以及 通过所述注入道(60)供给会硬化的液体塑料材料。
2.如权利要求I所述的制造方法，其中插入到所述模具(18)中的所述第一分配介质(36)至少在所述第二宽度(42)上延伸。
3.如权利要求I或2所述的制造方法，其中将所述第一分配介质(36)插入到所述模具(18)中位于所述至少一层第一纤维材料(24)上方。
4.如权利要求I或2所述的制造方法，其中将所述第一分配介质(36)插入到所述模具(18)中位于所述至少一层第一纤维材料(24)下方。
5.如权利要求I至4中任一项所述的制造方法，其中在所述多层碳纤维材料(46)内，针对所述多层碳纤维材料(46)的流阻适当地选择并且调整由所述至少一层第一纤维材料和所述第一分配介质(36 )相对于所述液体塑料材料所施加的流阻，以便形成在所述第二宽度(42)上基本上平坦且水平延伸的流动前沿。
6.如权利要求I至5中任一项所述的制造方法，其中由所述至少一层第一纤维材料和所述第一分配介质(36)相对于所述液体塑料材料施加的流阻和所述液体塑料材料的粘性彼此进行了适当调节，从而在所述液体塑料材料从所述注入道(60)第一次排出之后，所述第一分配介质(36)和所述至少一层第一纤维材料(24)在60秒或更少的时间内已经完全浸溃了液体塑料材料。
7.如权利要求I至6中任一项所述的制造方法，其中所述多层碳纤维材料(46)没有横向伸出超过所述第一分配介质(36)。
8.如权利要求I至7中任一项所述的制造方法，其中在所述连接部分(56)的区域中布置所述注入道(60 )时，在所述连接部分(56 )上方或相对于所述连接部分(56 )横向布置有所述注入道(60)的出口(62)。
9.如权利要求I至8中任一项所述的制造方法，其中在所述连接部分(56)上方布置有与所述第一分配介质(36)延伸一样远的第三分配介质(58)，并且在所述连接部分(56)的区域中布置所述注入道(60)时，所述注入道(60)的出口(62)紧邻着所述第三分配介质(58)布置。
10.如权利要求I至9中任一项所述的制造方法，其中所述多层碳纤维材料层(46)的厚度为20mm或者更大。
11.如权利要求I至10中任一项所述的制造方法，其中将压板(50)插入到所述模具(18)中位于所述第二分配介质(54)上方。
12.如权利要求I至11中任一项所述的制造方法，其中在插入所述至少一层第一纤维材料(24)时，插入多层第一纤维材料(24，28，30，32)，其中所述多层第一纤维材料中的至少一层具有第一宽度(26)，并且布置在所述至少一层上方的至少一个另一层(30，32)具有小于所述第一宽度(26)并且大于所述第二宽度(42)的第三宽度(34)，从而至少一个所述连接部分(56)具有台阶部。
13.如权利要求I至12中任一项所述的制造方法，其中所述第一分配介质(36)包括织物分配介质(38)。
14.如权利要求I至13中任一项所述的制造方法，其中所述第一分配介质(36)包括导电材料。
15.如权利要求14所述的制造方法，其中在所述导电材料和所述多层碳纤维材料(46)之间布置有至少一层不导电纤维材料(44)。
16.一种风力涡轮机转子叶片的半壳体的制造方法，该制造方法具有以下步骤 通过如权利要求I至12中任一项所述的制造方法制造出具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件(16)； 从所述模具(18)中取出所述风力涡轮机转子叶片部件(16)； 将所述风力涡轮机转子叶片部件(16)插入到半壳体模具(10)中； 将多层纤维材料插入到所述半壳体模具(10)中位于所述风力涡轮机转子叶片部件(16)的两侧，并且至少部分插入到所述连接部分(56)上； 将所述半壳体模具(10)闭合； 在真空导入工艺中注入会硬化的液体塑料材料。
全文摘要
一种制造具有碳纤维强化主横梁盖的风力涡轮机转子叶片部件的方法，该方法包括以下步骤提供模具；将至少一层第一纤维材料插入到模具中，其中至少一层第一纤维材料在第一宽度上延伸；将第一分配介质插入到模具中；在第一分配介质上方将多层碳纤维材料插入到模具中，其中多层碳纤维材料层在小于第一宽度的第二宽度上延伸，从而至少一层第一纤维材料的连接部分在多层碳纤维材料的两侧上伸出超过多层碳纤维材料；插入第二分配介质并且在多层碳纤维材料上方布置至少一条抽吸道；在连接部分的区域中布置注入道；将模具闭合；通过至少一条抽吸道从模具中抽出空气；通过注入道供给会硬化的液体塑料材料。
文档编号B29C70/34GK102950773SQ201210294849
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月17日 优先权日2011年8月24日
发明者M·弗兰科斯基, D·奥斯蒂纳特 申请人:德国恩德能源有限公司