转子叶片、转子叶片元件及制造方法

专利名称：转子叶片、转子叶片元件及制造方法
转子叶片、转子叶片元件及制造方法本发明涉及用于风力设备的转子叶片及转子叶片元件、转子叶片自身、及用于所述转子叶片元件及所述转子叶片的制造方法，包括修复方法。用于风力设备的转子叶片长期以来众所周知，且在例如DE 10 2004 007 487 Al 及DE 103 19 246 Al中已描述过。在上述转子叶片的操作中，转子叶片因风压、侵蚀、温度波动、UV(紫外线)照射及降水而经受高程度的载荷。然而，同时，转子叶片应尽可能轻，以降低作用于风力设备的可能提供的转子叶片轮毂以及关联轴承及塔架上的弯曲载荷。已证实期望由单独元件制造转子叶片且使这些元件互连以形成中空腔室状的转子叶片。所使用的转子叶片元件通常为转子叶片压力侧、转子叶片吸力侧、及用于连接且加固转子叶片压力侧与转子叶片吸力侧的一个或多个连接翼部(limb)。也已证实期望将转子叶片压力侧与转子叶片吸力侧制造成一件式、且在此制造中已经将翼部设置于其所需位置处。通常在成形工艺中制造转子叶片及转子叶片元件，在所述成形工艺中，将纤维材料和/或芯部材料(core material)，特别为巴尔沙木(balsa wood)，引入转子叶片元件模具中、且利用硬化树脂对这些材料进行作用，以形成可承受上文所指示意义上的载荷的复合材料。在此方面，期望在真空浸渍工艺中将树脂用作浸渍树脂。用于这些复合元件的生产方法例如在DE 103 44 379 Al中描述过，其内容经引用完全地并入本文中。在此浸渍工艺中，首先将诸如脱模膜或分离剂等脱模剂引入制造模具中。将诸如玻璃纤维层等纤维材料沉积于脱模剂上，且用真空膜覆盖纤维材料。沿着制造模具的边缘密封真空膜。通过从纤维材料中吸出空气，而在真空膜与制造模具之间产生减压，有时也称作“真空”。同时，将能硬化的浸渍树脂从供应源吸至经受减压的区域中，以便浸透纤维材料且均勻地散布于所述区域中。在此方面，必须特别认真，以确保尽可能完全地浸透纤维材料，以避免引起稳定性降低的夹杂气体及微孔。通常试图通过用于能硬化浸渍树脂的多个进给管道而促进浸渍树脂均勻地浸透纤维材料。能硬化浸渍树脂在制造模具中也经受硬化反应，以与纤维材料结合，从而提供坚固复合元件。可选地，在从制造模具移出之后可进一步硬化复合元件。已知类似上文中所述的成形工艺等已知成形工艺的缺点在于为了自模具移出模制件必需采取特定预防措施，以防止已硬化的复合元件黏附至模具、或在对已模塑复合元件的表面无严重损害的情况下容许复合元件自模具分离。在本发明之前，举例而言，为此目的必需将脱模涂层用于所使用的模具上，和/或在插入纤维材料之前，必需将模具内衬脱模膜或其类似物，脱模膜或其类似物在模塑操作之后必需从已模塑复合元件分离且抛弃。脱模膜及其用途在例如手册“Faserverbundbauweisen :Fertigungsverfahren mit duroplastischer Matrix，，，Springer Verlay, 1999，关键词为“Trennfolien"中描述过。 另外，膜要求为真空膜。这些膜覆盖纤维材料，且在硬化树脂浸渍步骤期间防止空气进入。 在浸渍工艺之后真空膜也必需自转子叶片或转子叶片元件移除。另外，在真空浸渍工艺中所制造的复合元件在其表面处及在其内部中具有微孔。特别地，在转子叶片或转子叶片元件的表面处的微孔是有害的，因为它们产生不均勻性，所述不均勻性可形成受气候影响的侵袭位置且因此降低表面的耐用性。类似地，在转子叶片元件或转子叶片的内部中的微孔也可降低转子叶片或转子叶片元件的耐用性和/或稳定性。因此，经常必需在能硬化浸渍树脂完全硬化之前，借助于孔隙填充剂来封闭微孔。也经常必需对表面进行后期加工，以封闭配置于表面处的微孔。为了形成尽可能耐用且抵抗气候影响及侵蚀的表面，已试图使用借助于胶衣工艺 (gel coat process)制造的表面层，如DE 103 44 379 Al中所描述的。此方面的缺点在于在利用此工艺的情况下，必需观测最大处理时间，直至胶衣混合物已充分地反应至使得胶衣混合物可涂布了纤维材料的程度为止。这导致用于转子叶片或转子叶片元件的生产方法的速度非期望地降低。另外，在引入胶衣混合物之后，必需毫不迟延地实施进一步地操作，以容许浸渍树脂与已部分硬化的胶衣混合物反应。如果罐装时间(Topfzeit)结束后的等待时期过长，则浸渍树脂与胶衣表面层未充分地接合在一起，使得以此方式制造的转子叶片元件或转子叶片的耐用性降低。因此，在使用胶衣工艺时不可能根据期望中断转子叶片元件或转子叶片的制造；因此，转子叶片元件或转子叶片的制造变得非期望地不灵活。也存在以下缺点视所使用的胶衣混合物而定，对脱模剂的选择受到限制。如果脱模剂与胶衣混合物彼此不兼容，则会形成表面瑕疵。另外，在胶衣混合物的制造中，不可能排除其组份被不适当地混合的可能性。这导致具有瑕疵的不均勻结构化表面，例如涂料或油漆不能充分地黏附于所述不均勻结构化表面处。必须用手修整这些瑕疵，这是为了避免在早期出现涂料分离现象的复杂且昂贵的工艺。此外，存在以下事实胶衣混合物为流体，使得在将其引入制造模具中后，胶衣混合物随即具有在制造模具中向下流动的趋势。为了确保使用胶衣工艺所制造的表面层在各位置处具有足够的厚度，因此，必需使用过量的胶衣混合物。然而，使用胶衣工艺所制造的表面层不能在转子叶片或转子叶片元件上的每个位置处具有均勻厚度。上述生产方法非常耗时，且因其中所使用的材料、尤其是用作一次性物品的表面涂层及脱模膜，导致环境污染。此外，对复合元件的表面、尤其是转子叶片或转子叶片元件的表面的后处理经常是必要的，以例如将由脱模膜导致的表面边缘及凹槽修平、或修复在从具有有缺陷脱模层的模具移出复合元件时出现的表面损害。在复杂且昂贵的工艺中，转子叶片或转子叶片元件的表面上的脱模剂的残余物——这可特别地在不使用脱模膜而使用脱模涂层时出现——也必需用手移除，且必须修复所产生的表面瑕疵。针对此背景技术，本发明用来消除或减缓上述缺点。本发明的其它优点将在包括示例的以下描述中进行明确地描述，或对于本领域技术人员显见。因此，根据本发明，提供一种具有表面膜及能硬化树脂的转子叶片及转子叶片元件，其中所述树脂与所述表面膜已彼此反应。公认地，表面上配置有膜的转子叶片或转子叶片元件基本上众所周知。然而，这些膜，诸如真空膜或脱模膜，可自转子叶片或转子叶片元件移除，或这些膜未与树脂起反应来形成转子叶片元件，而是像侵蚀防护膜一样黏上转子叶片或转子叶片元件、或以后可能以某种其它方式可释放地固定至转子叶片或转子叶片元件。然而，根据本发明，有可能免除用于将表面膜分别接合至树脂或接合至纤维材料的粘合剂。根据经验，因为粘合剂在风力设备的转子叶片或转子叶片元件的操作期间可失效，且侵蚀防护膜于是自转子叶片或转子叶片元件部分地或完全地分离，所以本发明使得有可能消除此缺陷来源。此外，存在以下事实被黏上的膜像侵蚀防护膜一样具有边缘，在所述边缘处，膜终止且转子叶片或转子叶片元件的其余部分曝露。气候影响可容易地在这些边缘处侵袭，且导致损害膜及减少其使用寿命。此外，侵蚀防护膜也不用于使转子叶片或转子叶片元件成形，而是关于磨损而提供的，且不必满足对转子叶片及转子叶片元件所作出的上述需求。因此，为了使转子叶片或转子叶片元件成形，本领域技术人员不会关注这些膜，这些膜以后在转子叶片或转子叶片元件处于成品成形条件下时胶粘至转子叶片或转子叶片元件上。根据本发明，术语“表面膜” 用以表示如下这种膜在能硬化树脂至少部分硬化之后，所述膜已以使得不破坏所述膜和 /或所述树脂、所述膜能不再从所述树脂移除的方式与所述树脂起反应；根据本发明，所述膜然后不可释放地(“一体地”)接合至所述树脂。优选地，这可借助于通过测定如在下文中所描述的黏附拉脱值(adhesion pull-off value)进行检查。理想地，表面膜不具有阻碍或防止树脂与膜反应的任何涂层。根据本发明的转子叶片或转子叶片元件特别地在其制造中具有一系列优点。特别地，通过对膜材料的合适选择，可以使用于可用于转子叶片或转子叶片元件的制造的模具免除使用特殊脱模膜或分离剂。本发明进一步使得可以在转子叶片及转子叶片元件的制造中免除使用真空膜。这使得在模塑转子叶片及转子叶片元件时，节省很多步骤，特别是在引入且检查所插入的真空膜和/或脱模膜，以及真空膜和/或脱模膜从已模塑过的转子叶片或转子叶片元件分离及抛弃，以及另外可必需的表面后处理，例如为了处理诸如由脱模膜导致的凹槽或边缘的表面瑕疵所必需的表面后处理，节省很多步骤。因此，惊讶的是，本发明容许加速用于转子叶片及转子叶片元件的生产工艺、以及降低制造成本。此外，根据本发明的转子叶片元件或转子叶片可以在其设置有表面膜的表面处以无微孔的方式加以制造， 而无需为此目的使用孔隙填充剂。与传统转子叶片元件及转子叶片相比较，没有微孔会导致有利地改善对风化及侵蚀的抵抗性。另外，根据本发明的转子叶片元件或转子叶片具有如下表面层，所述表面层具有均勻厚度且借助于表面膜形成，且如在下文中更详细地所描述的，所述表面层的厚度在小区域上不会极大地波动，所述极大的波动如关联在胶衣工艺中所施加的液体而将会重复地观测到。特别惊讶的是，可以找到满足在本说明书的开头部分中关于转子叶片及转子叶片元件所描述的高要求、且同时可与能硬化树脂反应以形成转子叶片元件或转子叶片的任何膜。这特别出乎意料，因为迄今为止，本发明的技术领域仅使用一次性的、以及关联转子叶片或转子叶片元件的总使用寿命而言所测得的具有低耐用性的耐磨损膜，特别是真空膜、 脱模膜及侵蚀防护膜。另外，本领域技术人员必需考虑到，表面膜的材料性质因树脂与表面膜的反应而改变。考虑到转子叶片或转子叶片元件的期望的长使用寿命，在本领域技术人员看来，以任何方式更详细地研究用于模塑成的转子叶片或转子叶片元件的制造的表面膜的使用，似乎是极具风险的且成功机会太小。表面膜与树脂以化学方式彼此反应，而不仅仅借助于诸如黏附等物理作用、或借助于减压而接合在一起。所述反应优选地涉及在膜材料与已硬化或能硬化树脂之间形成共价键。表面膜借助于上述反应而不可释放地连接(“一体地”)至转子叶片。在下文中更详细地描述用于表面膜及树脂的合适材料。在本发明的特别优选实施例中，转子叶片或转子叶片元件包括用树脂浸透的纤维材料，所述树脂是能硬化的或在成品转子叶片元件或转子叶片中已硬化了。优选纤维材料为玻璃纤维和/或碳纤维。除了纤维材料以外，转子叶片或转子叶片元件也可包括其它的芯部材料作为结构主体，例如桦木和/或巴尔沙木元件和/或泡沫体。在上下文未另有明确指示的范围内，在该描述、示例及权利要求范围中参考转子叶片或转子叶片元件的范围内， 其意思表示包括纤维材料且用树脂浸透的转子叶片或转子叶片元件。这些承载有纤维材料的转子叶片及转子叶片元件的优点为其稳定性与低重量。这些承载有纤维材料的转子叶片及转子叶片元件在树脂硬化之前的良好可模塑性，也是有利的。用于风力设备的根据本发明的转子叶片元件优选地为翼部、转子叶片外壳及其部分，尤其是用于压力侧(也称作转子叶片压力侧)或吸力侧(也称作转子叶片吸力侧)的半部壳体、转子叶片前边缘、转子叶片后边缘、转子叶片末端、翼梁凸缘(spar flange)、黏附角度构件(adhesive angle)、凸缘加强件、用于支座装置的内部加强件、压载腔室或平衡腔室。根据本发明为特别优选的转子叶片元件为吸力侧及压力侧的半部壳体。这些转子叶片元件部分地具有大尺寸。这给了表面膜附加要求，因为很多膜材料通常不能购得适当尺寸的。对于转子叶片元件及转子叶片的特别优选尺寸如下外壳体，其包括转子叶片压力侧和/或转子叶片吸力侧、翼梁凸缘、黏附角构件 长度为Im至150m，优选地为1. 8m至80m，特别优选地为自:3m至60m ；最大宽度为0. 05m至 20m,优选地为0. Im至12m，特别优选地为0. ^ii至7m ；翼部，长度为0. an至150m，优选地为0.5m至80m，特别优选地为Im至50m;最大宽度为0. Olm至20m，优选地为0. 03m至12m，特别优选地为0. 05m至7m。对应优选的为如下转子叶片或转子叶片元件，其中表面膜的面积为0.001m2至 3000m2，优选地为0. 003m2至1300m2，特别优选地为0. 005m2至500m2。在此方面，如果转子叶片或转子叶片元件的表面膜是一体的、而非由多个分离的膜部分构成，则是极特别优选的。因此，在对包括示例的该描述和权利要求中参考表面膜的范围内，它也总是表示至少一个一体表面膜，除非另有详细说明。然而，本发明的另一优选实施例是，提供可焊接表面膜，使得转子叶片或转子叶片元件具有借助于焊接而接合在一起的多个初始单独表面膜。在根据本发明的转子叶片或转子叶片元件的表面膜具有以下各项时是优选的a)平均厚度为20μπι至2500μ ，优选地为30 μ m至1600 μ m，且特别优选地为 50μπι至 1000 μ m;禾口 / 或b)最小厚度为至少5 μ m,优选地为至少10 μ m。这些细节与在树脂已与表面膜反应以形成一体转子叶片或转子叶片元件之后的表面膜的厚度有关。如果将深拉工艺(de印drawing process)用于制造根据本发明的转子叶片元件或转子叶片，这根据本发明为特别优选的且在下文中更详细地描述，则在与树脂反应之前的表面膜可具有较大平均厚度或较大最小厚度，以补偿由深拉操作导致的厚度损失。优选地，在这种深拉操作之前的表面膜的厚度为20 μ m至2500 μ m，优选地为30 μ m 至1600 μ m,且特别优选地为50 μ m至1000 μ m。根据本发明，平均厚度为位置的随机样本处——其表示转子叶片或转子叶片元件——的表面膜的厚度的算术平均值。最小厚度又为根据本发明的各转子叶片元件或转子叶片的表面膜的最薄尺寸。适于深拉的表面膜的优选特性在于可拉伸性为0%至1000%，优选地为50%至 650%。可以了解，为制造非弯曲的转子叶片元件，表面膜不一定具有任何深拉能力。表面膜(至少在与树脂反应之前)优选地为热塑性聚合物膜。特别优选者为以下聚合物的膜(根据德国工业标准DIN 7728 Tl的简要识别)ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、AMMA(丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物)、ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物)、CA(乙酸纤维素)、CAB(乙酸-丁酸纤维素)、EP (环氧树脂)、EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、UF (脲醛树脂)、CF (甲酚-甲醛树脂)、MF (三聚氰胺-甲醛树脂)、MPF (三聚氰胺-酚甲醛树脂)、PF(酚醛树脂)、PAN(聚丙烯腈)、PA(酰胺)、PE(聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (线型低密度聚乙烯)、PC (聚碳酸酯)、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、SB(苯乙烯-丁二烯塑料)、PUR (聚氨酯)、PVC (聚氯乙烯)、RF (甲苯二酚-甲醛树脂)、SAN (苯乙烯-丙烯腈共聚物)、PBT (聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PPE (聚苯醚)、Ρ0Μ(聚甲醛)、 PP-EPDM(聚丙烯-乙丙橡胶)及UP (不胞和聚酯树脂)。特别优选地，表面膜为聚氨酯膜， 聚氨酯-醚膜是特别优选的。聚氨酯且特别对应的醚膜使得可以为表面膜以及成品转子叶片或转子叶片元件设定特别良好的性质。特别地，这些膜可很好地拉伸，且可以以对应方式很好地用在待用于转子叶片及转子叶片元件的深拉生产方法中。另外，可以无微孔的方式来制造这些表面膜，且这些表面膜即使在用于转子叶片及转子叶片元件的深拉步骤之后也保持无微孔。这延长设置有表面膜的转子叶片或转子叶片元件的使用寿命。脂肪族表面膜也有利地抵抗气候及冷凝水；就其本身而言，这些选定材料也抗UV，所以它们也可保护下层材料——尤其是至少部分硬化的树脂——不受UV辐射。表面膜也可特别地为很好焊接的，且因此在转子叶片或转子叶片元件的操作时间或制造期间便利于较小修复操作，这偶尔例如因小石头或雹块的撞击而不可避免。在此方面，如果这些表面膜可为用传统工艺能焊接的，则特别有利。代替能焊接膜，选定的转子叶片及转子叶片元件也可以使用管状表面膜。对于风力设备而言也特别有利的是，聚氨酯膜可被印刷、可在膜中着色或可耐久地具备颜色，使得例如可施加因为空中交通飞行安全而需要的信号标记。在下文中进一步描述对应标记。具有这些膜材料的表面膜，特别是聚氨酯表面膜，具有良好耐温性及耐气候性，它们有利地没有溶剂和/或增塑剂，且它们优选地对磨蚀及刺穿具有高程度的抵抗性。优选地，用于根据本发明的转子叶片元件或转子叶片的表面膜不完全地交联，或在与树脂起反应之前为预聚合物。不完全交联表示表面膜有利地适于与能硬化树脂反应、 且适于与能硬化树脂形成特别的共价键，以用于形成根据本发明为一体的转子叶片或转子叶片元件。这可优选地例如借助于等离子处理，使表面膜设置有附加的反应性基团，尤其是 OH基，得到帮助。借助于等离子处理及附加的反应性基团，可以实现表面膜与树脂的特别密切反应，以形成根据本发明为一体的转子叶片或转子叶片元件。用于根据本发明的转子叶片元件或根据本发明的转子叶片的能硬化树脂理想地为反应树脂，且优选地为环氧树脂。无溶剂或填充剂的低黏度环氧树脂是特别优选的。这些环氧树脂系统可优选地用于处理玻璃纤维、碳纤维和/或芳族聚酰胺纤维，且适于制造静态地及动态地高度负载的元件，例如转子叶片及转子叶片元件。可以了解，在与表面膜反应之后，为了形成一体的转子叶片或转子叶片元件，能硬化树脂不再必需是能硬化的，或不再必需是实质继续能硬化的。本领域技术人员结合本发明将表达术语“能硬化树脂”解释为指明是树脂的基本性质，而非实际上仍存在于转子叶片或转子叶片元件中的材料性质。在树脂与表面膜反应以形成转子叶片或转子叶片元件之
8后，树脂因此可将理解为相对于表面膜已硬化，除非另有详细阐述，因为树脂与表面膜已彼此反应，使得它们以根据本发明的方式不可释放地接合在一起，如本说明书的开头部分中所描述的。因此，树脂可在与表面膜产生根据本发明的不可释放连接——例如，在树脂的内部中——之后，也可能进一步硬化。这使得可以在在制造模具中刚模塑成的转子叶片元件或转子叶片的树脂完全地硬化之前，使根据本发明的转子叶片元件或转子叶片已经从制造模具移出，且使模具被装载以制造新的转子叶片元件或转子叶片。对于本领域技术人员不言而喻，可以各种方式，特别地使用硬化剂，来实现硬化。在该描述、示例及权利要求范围中未阐述任何不同内容的范围内，表达术语“能硬化树脂”优选地总是表示树脂-硬化剂系统。本领域技术人员可按照该描述及示例来选择表面膜材料及树脂的合适组合。在此方面，本领域技术人员自己可特别参照DE 10 2006 051 897 Al, DE 10 2006 051 897 Al 的内容经引用完全地并入本发明的描述中。特别优选地，树脂的材料与表面膜的材料彼此匹配，以实现根据德国标准DIN EN ISO 46 为至少IMI^a的黏附拉脱力值，优选地为至少的黏附拉脱力值。可特别借助于环氧树脂及聚氨酯膜来实现这些黏附拉脱值。树脂及表面膜的这些材料也使得有可能实现根据DIN EN ISO 46沘-4为O(SO)的裂纹及根据DIN EN ISO 46沘_5为0 (SO)的剥落。在测试这些性质之前，必须将所使用的各测试主体在根据DIN EN 23270的标准条件(23°C， 50%相对空气湿度)下存储7天。如果表面膜在其远离树脂的侧面上在至少12. 5mm的测量距离处具有根据DIN EN ISO 42087及4288为最大8 μ m的粗糙度Rz，也是优选的。聚氨酯膜的另一优点为其没有孔隙。这使得可以制造特别平滑且坚固的转子叶片及转子叶片元件。表面膜可为透明的或着色的。透明膜使得较易于检测连接在表面膜与能硬化树脂之间的瑕疵。所述膜可在与树脂反应之前已经着色，所述膜可因所述反应或在所述反应期间改变其颜色，或所述膜可以后被着色，例如借助于涂漆。另外，在反应之后，膜可为缠结 (使表面无光)的或可使膜缠结。特别优选的为具有根据DIN 67530为不超过30GE的光泽的表面膜。优选地，以颜色玛瑙灰RAL 7038、交通红RAL 3020、交通橙RAL 2009、交通白RAL 9016及火焰红RAL 3000中的一或多个，将已着色的转子叶片元件或表面膜着色。另外，可将转子叶片或转子叶片元件喷漆或涂漆于表面膜上。优选的转子叶片或转子叶片元件为其末端设置有信号喷漆或涂漆——特别优选地，以交通红RAL 3020、交通橙RAL 2009或火焰红RAL 3000的信号涂漆——的转子叶片或转子叶片元件。根据本发明，进一步提供一种具有根据本发明的转子叶片元件的转子叶片，以及一种具有根据本发明的转子叶片或转子叶片元件的风力设备。所述风力设备具有可借助于根据本发明的转子叶片或转子叶片元件实现的优点。根据本发明的另一方面，进一步提供一种用于制造风力设备的转子叶片或转子叶片元件的方法，其包括以下步骤a)提供模具；b)将表面膜引入所述模具中，可选地在将脱模剂提供于所述模具中之后；
c)将模塑本体引入所述模具中，优选地将纤维材料引入所述模具中，可选地引入所述转子叶片或转子叶片元件的其它部件，和/或可选地对能硬化树脂施加助流剂；d)可选地施加表面膜作为真空膜，其中在步骤b)及步骤d)中的至少一个中引入或施加表面膜；及e)用能硬化树脂浸渍所述模塑本体，优选地浸渍所述纤维材料，且使所述树脂硬化以使所述表面膜与所述树脂起反应以形成转子叶片或转子叶片元件，其中树脂与表面膜在根据本发明的意义上不可释放地连接在一起。本发明使得可以实现用于风力设备的根据本发明的转子叶片及转子叶片元件的上述优点。在步骤d)中所施加的表面膜可执行传统真空膜的功能，但不同于真空膜，不再必需在所述生产方法结束之后被移除，因为所述表面膜已与浸渍树脂反应且一体地连接至转子叶片或转子叶片元件。根据本发明，进一步提供一种用于风力设备的转子叶片元件或转子叶片的修复方法，其包括以下步骤a)将纤维材料设置于转子叶片元件或转子叶片上；b)用表面膜覆盖所述纤维材料；c)可选地为用所述表面膜覆盖的所述纤维材料提供模塑本体；d)利用能硬化树脂作用于所述纤维材料上；以及e)使所述能硬化树脂与所述表面膜反应。在反应步骤之后，能硬化树脂与表面膜在根据本发明的意义上彼此不可释放地连接在一起，至少在它们彼此反应的部分中不可释放地连接在一起。在反应步骤之后，可切除可能突出且尚未起反应的表面膜。因此，修复方法也具有根据本发明的上述生产方法的优
点ο在一优选修复方法中，可在步骤a)之前执行步骤d)，使得在步骤a)中提供设置有能硬化树脂的纤维材料。在另一优选修复方法中，借助于施加减压，在步骤b)之后和/ 或——如果存在——在步骤c)之后，用能硬化树脂来浸渍纤维材料。在一优选修复方法中，在步骤e)之前为表面膜和/或模塑本体提供真空膜。真空膜不与树脂反应以实现不可释放连接。相反地，真空膜用来覆盖在转子叶片元件或转子叶片上的尽可能大的区域，以支持维持因从纤维材料中吸出气体而产生的减压、或容许从纤维材料中吸出气体而产生减压。有利地，借助于使用真空膜可以减少维持减压所需要的表面膜的量，且以此方式来节省材料。已在上文中参考用于风力设备的转子叶片及对应的转子叶片元件描述了本发明； 然而，本发明的发明性内容不限于这些主题及所描述的生产方法。替代地，也可以借助于根据本发明的方法来制造和/或修复作为优选地纤维加强型本体的风力设备吊舱。在下文中参考示例来更详细地描述本发明。示例1 具有作为真空膜的表面膜的转子叶片在根据本发明的风力设备转子叶片及其生产方法的一实施例中，提供两部分式可封闭转子叶片模具。将脱模涂层引入转子叶片模具中。将玻璃纤维层以及如果需要还有巴尔沙木成形本体以及其它芯部材料和插入部件施加至脱模涂层。然后，施加另一玻璃纤维层，且设置用于便利于树脂浸渍进玻璃纤维层及芯部材料中的助流剂。最后，施加作为真空膜的聚氨酯表面膜。真空膜用来在用浸渍树脂进行浸渍的操作期间维持真空。然后，封闭模具，且借助于施加合适真空来抽空模具(试验及测试0. 5毫巴绝对压力)以用于吸入无填充剂的承载有硬化剂的环氧树脂。树脂被吸入且浸渍纤维材料层， 优选地在约45°C的树脂温度下进行。在浸渍步骤之后，将树脂硬化约4小时。然后打开模具，且移出转子叶片。表面膜已与树脂起反应，且在不损害表面膜和/或能硬化树脂的情况下，可不再与转子叶片的其余部分分离。然后，如果需要，可对转子叶片进行表面处理，例如借助于在转子叶片上设置空中交通飞行安全标记。示例2 具有表面膜而非脱模涂层的转子叶片在另一实施例中，提供实质上如示例1中所描述的转子叶片。然而，可以注意到， 在提供两部分式可封闭转子叶片模具之后，不将脱模涂层引入上述转子叶片模具中。替代地，将表面膜放置于转子叶片模具中。然后，将玻璃纤维层施加至如示例1中所描述的表面膜，如果需要，将巴尔沙木成形本体以及其它芯部材料及插入元件也施加至如示例1中所描述的表面膜。在施加另一玻璃纤维层之后且在施加助流剂之后，施加作为真空膜的聚氨酯表面膜。然后，如示例1中所描述，浸渍环氧浸渍树脂、硬化环氧浸渍树脂，且移出转子叶片，且可选地使转子叶片经受表面处理。表面膜已与树脂反应，且在不损害表面膜和/或能硬化树脂的情况下，可不再与转子叶片的其余部分分离。示例3 借助于树脂浸渍的修复方法提供具有受损表面区域的转子叶片。移除受损表面区域，使得代替受损表面区域在转子叶片中产生凹槽。将玻璃纤维层引入凹槽中。然后，设置用于便于纤维材料层浸渍的助流剂。用聚氨酯表面膜来覆盖纤维材料层。将成形本体施加至表面膜，以在受损表面区域中重新产生转子叶片的初始未受损表面轮廓，且提供平滑表面。将真空膜施加至表面膜及成形本体，以帮助在浸渍操作中维持减压且使成形本体抵压转子叶片表面。借助于施加减压且借助于从玻璃纤维层中吸出气体，将环氧树脂浸渍进玻璃纤维层中。使树脂至少部分地硬化，使得树脂在树脂与表面膜彼此接触之处与表面膜起反应，以便在此处在表面膜与能硬化树脂之间提供连接，所述连接在根据本发明的意义上是不可释放的。然后，移出真空膜及成形本体，且如果必需，则切除未接合至树脂的表面膜。这提供已借助于准确轮廓而恢复为初始未受损表面的且如果需要可被涂漆的转子叶片表面。示例4 借助于树脂吸力移除的修复方法如示例3中所描述，在转子叶片中的受损位置处产生凹槽以移除受损部位。不同于示例3，将玻璃纤维层引入树脂中，玻璃纤维已用过量能硬化树脂浸透。然后，以下工序如示例3中所描述的，使得在施加减压时，从玻璃纤维层排出过量树脂。在树脂至少部分硬化之后，给出了借助于正确轮廓恢复为初始未受损表面的且如果需要可被涂漆的转子叶片表
权利要求
1.一种用于风力设备的转子叶片或转子叶片元件，包括表面膜；及能硬化树脂，其中，所述表面膜与所述树脂反应。
2.如权利要求1所述的转子叶片或转子叶片元件，进一步包括用所述能硬化树脂浸透的纤维材料。
3.如权利要求1或2所述的转子叶片元件，其中，所述转子叶片元件选自翼部；转子叶片外壳及其部分，尤其关于压力侧或吸力侧的半部壳体；转子叶片前边缘；转子叶片后边缘；转子叶片末端；翼梁凸缘；黏附角构件；凸缘加强件；用于支座构件的内部加强件； 压载腔室；及平衡腔室。
4.如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件，包括以下尺寸外壳体，优选地，转子叶片压力侧和/或转子叶片吸力侧、翼梁凸缘、黏附角构件长度为Im至150m，优选地为1. 8m至80m，特别优选地为:3m至60m ；最大宽度0. 05m至20m，优选地为0. Im至12m，特别优选地为0. 至7m ；翼部，长度为0. 2m至150m，优选地为0. 5m至80m，特别优选地为Im至50m ；最大宽度为0. Olm至20m，优选地为0. 03m至12m，特别优选地为0. 05m至7m。
5.如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件，其中，所述表面膜的面积为 0. OOlm2 至 3000m2，优选地为 0. 003m2 至 1300m2，特别优选地为 0. 005m2 至 500m2。
6.如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件，其中，所述表面膜具有a)平均厚度，平均厚度为20μ m至2500 μ m,优选地为30 μ m至1600 μ m,特别优选地为 50μπι至 1000 μ m;禾口 / 或b)有效厚度，有效厚度为3μ m至2500 μ m,优选地为5 μ m至1600 μ m,特别优选地为 IOymM 1000 μ m0
7.如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件，其中，所述表面膜为深拉膜。
8.如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件，其中，所述表面膜为聚合勿 ABS、AMMA, ASA、CA、CAB、EP、EVA、UF、CF、MF、MPF, PF、PAN、PA、PE、HDPE, LDPE, LLDPE, PC、 PET, PMMA, PP、PS、SB、PUR、PVC, RF、SAN、PBT、PPE、POM、PP-EPDM 及 UP 中的一种或多种的聚合物膜，且优选地为聚氨酯膜。
9.如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件，其中，所述树脂为反应树脂， 且优选地为环氧树脂。
10.如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件，其中，所述表面膜在其远离所述纤维材料的侧面上设置有脱模涂层。
11.一种转子叶片，其具有如前述权利要求之一所述的转子叶片元件。
12.—种风力设备，其包括如前述权利要求之一所述的转子叶片或转子叶片元件。
13.一种用于制造风力设备的转子叶片或转子叶片元件的方法，包括步骤a)提供模具；b)将表面膜引入所述模具中，或提供脱模剂；c)将模塑本体引入所述模具中，优选地将纤维材料引入所述模具中，可选地引入所述转子叶片或所述转子叶片元件的其它部件，和/或可选地对能硬化树脂施加助流剂；d)可选地施加表面膜，其中在步骤b)及步骤d)中的至少一个中引入或施加表面膜；及e)用能硬化树脂浸渍所述模塑本体，优选地浸渍所述纤维材料，且使所述树脂硬化以使所述表面膜与所述树脂起反应以形成一体的转子叶片或转子叶片元件。
14.一种用于风力设备的转子叶片元件的修复方法，包括步骤a)将纤维材料设置于转子叶片元件处；b)用表面膜覆盖所述纤维材料；c)可选地为用所述表面膜覆盖的所述纤维材料提供模塑本体；d)从所述纤维材料中吸出气体；e)利用能硬化树脂作用于所述纤维材料上；以及f)使所述能硬化树脂与所述表面膜反应。
15.如权利要求14所述的修复方法，其中，在步骤e)之前为所述表面膜和/或所述模塑本体提供真空膜。
全文摘要
本发明涉及一种用于风力设备的转子叶片元件、转子叶片、以及用于该转子叶片元件和该转子叶片的制造方法及修复方法。本发明进一步涉及一种包括对应转子叶片或转子叶片元件的风力设备。
文档编号F03D1/06GK102439292SQ201080017443
公开日2012年5月2日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月20日
发明者托斯滕·里克, 斯文·穆施克 申请人:艾劳埃斯·乌本