用于在风力涡轮机叶片上建立抗腐蚀表面部件的方法、用于创建抗腐蚀涂层的方法、在叶片尤其是暴露于腐蚀损害的区域内及周围具有改型涂层的风力涡轮机叶片、用于安装在风力涡轮机叶片的前边缘上的涂层与流程

文档序号:15361628发布日期:2018-09-05 00:50阅读:280来源:国知局

众所周知的是,人们可以通过升举篮子将人员送至风力涡轮机叶片来在该叶片上建立新的涂层,然后直接施加或喷涂可能包括纤维增强的各种硬化聚合物涂层。该过程既危险又复杂,而且它也对天气提出了要求,这对于许多风力涡轮机而言每年只能有几天来实现此事。

还众所周知的是,取下风力涡轮机叶片,然后在适合的工厂车间利用根据玻璃纤维技术获知的传统技术建立新的且更加抗腐蚀的表面。然而,这是高要求的,并且类似手工匠的过程可能容易导致出现错误,然后这些错误在叶片结束修整后投入使用后首先显现出来。

因此,本发明的一个目的是示出一种没有上述缺点的、用于在风力涡轮机叶片上建立抗腐蚀表面部件的方法。

这利用如权利要求1所述的方法实现。该方法的特定特征在于,涂层通过在风力涡轮机叶片的表面部分的模型(所谓的母模(plug,印模毛坯))上模制而成,其中该母模被布置成使得其具有相当于向上的叶片前边缘,使得涂层从母模排出并随后进行处理,并且使得自涂层上的前缘线与风力涡轮机叶片上的前缘线对准之后,将涂层胶合在实际的风力涡轮机叶片上。这样,可以确保完全控制制造过程期间的所有浇铸参数。还可以建立质量控制的经修整的模制涂层,并且如果在过程期间中出现了缺陷,容易模制新的涂层。如果如所知的在风力涡轮机叶片上直接进行浇铸,这是绝不可能的,因为在这里在一定程度上难以对新建立的表面进行质量测试,并且如果发现错误,则去除有缺陷的涂层的过程将非常困难。谈及最初制备母模,要么必须制造母模,要么如果它已被制造,则必须针对可能的先前浇铸的剩余物进行清洁,并且正确地向上安置。

众所周知,旧的风力涡轮机叶片必须在使新表面部件胶合固定到其上之前彻底清洁,而且如权利要求2所述,现在已出人意料地发现,用固体颗粒形状的co2进行喷吹确保了从表面去除所有异物和松动(loose,松散)元件。

通过这种类型的新涂层,尤其重要的是,在具有涂层的区域和不具有涂层的区域之间的过渡部逐渐出现,使得不会出现可能破坏叶片轮廓件周围的气流的边缘或珠状部。这里,尤其有利的是在母模上进行浇铸,因为它例如提供了从内侧对浇铸涂层进行修整的可能性。这用于通过在内侧上进行抛光来对边沿区域进行修整,该内侧是朝向风力涡轮机叶片的表面的侧部。这意味着背向风力涡轮机叶片的表面的侧保持未加工,在此优点在于,由于聚合物的浮动特性而非常均匀的自由浇铸的表面不受处理的影响或不因处理而改变。

根据本发明的方法,如权利要求4和5所述,可以在一个工作程序中将整个涂层放置在风力涡轮机叶片的表面上,或者可以在叶片的表面上实行彼此独立地安装的预定长度的涂层。如果取下涡轮机叶片并且使之处在受控的环境中,例如在装配厅中,可以合理地容易地在一个并且是同一个工作程序中进行整个新形成的涂层胶合,但是如果在例如用于将叶片升举至机舱中的篮子中进行,则十分容易实行预定长度的涂层,例如长度为1至5米,但优选地长度为2至4米的涂层。然后将这些片段涂层以它们通过浇铸而布局成的相同的顺序一个接一个地胶合在适当位置,使得可以完全精确地形成连接而没有裂缝或双涂层。在端部在预定长度上建立特定重叠,在每个端部具有逐渐缩减部,其中在一个端部的逐渐缩减部来自背向风力涡轮机叶片的表面,而在相对端部的逐渐缩减部来自面向风力涡轮机叶片的表面。这样的两个逐渐缩减部可以相互叠置而不会在该位置上出现珠状部,并且它还将产生改善的耐久性,尤其是因为在一个接一个之后在长度之间不会有任何裂缝,而裂缝可能存在尤其对腐蚀敏感的风险。

通过模制工艺,可以适当地设置涂层的纤维增强,尤其是在风力涡轮机叶片的轮廓件的最遭受腐蚀的部件中。在实践中,如权利要求6所示,在母模上沿着前缘线放置内聚性(cohesive,有结合力的,粘结的)纤维毡片,该内聚性纤维毡片从前缘线行进并沿着每个侧部向下行进一适合距离。混合聚合物(在双组分聚合物的情况下)随即沿着前缘线在纤维毡片中向下浇注,自此大量施用以使纤维毡片浸透并且聚合物也从每侧上的纤维毡片中流出并沿着母模的侧部向下流动。必须通过该过程在每个侧部形成与纤维毡片相关的聚合物内聚性层,并且该内聚性层必须沿着母模的侧部向下延展一适合的距离。当液体聚合物被施用时,在每个侧部沿着纤维毡片的末端边沿区域的区域必须用工具抛光,诸如刮刀,使得可以获得没有滴状部的均匀过渡部,否则滴状部可能在此形成。纤维毡片相对于前边缘的适合宽度可以取决于前边缘的宽度以及在工作的风力涡轮机叶片上经受的腐蚀的位置,但是从毡片的边沿到前缘线之间的距离为5cm和10cm之间将适合大多数情况。在纤维增强的宽度上形成的内聚性无纤维聚合物膜必须具有从沿着轮廓件的侧部测量的前缘线的10至25cm的最大长度。重复在母模顶部浇注自硬化聚合物的过程,直到实现适合的层厚度,并且通常在约4层后实现约1300μm的层厚度。

权利要求7陈述了可以建立涂层的比例缩小的预定长度的端部的方法步骤。通过在母模上安装纤维毡片之后,将横向塑料薄膜放置在母模上来完成。塑料薄膜必须成形为相同的宽度条带,宽度条带不能通过浇铸附接至所使用的聚合物,并且薄膜也必须具有非常低的材料厚度。通过随后的浇铸,利用薄膜条带建立了纤维层和没有纤维的覆盖层之间的可分离连接。然后通过沿着塑料条带的两个边缘进行切割,来进行切割预定块,使得沿着一个边缘切割通过涂层的纤维增强部分,并且上面的聚合物层没有损坏,而沿着相对的边缘从相对侧切割并且仅切割铸造的聚合物层而不损坏纤维增强层。该过程在每个端部中提供了逐渐缩减部,并且通过在风力涡轮机叶片上的最终位置上胶合涂层,逐渐缩减部可以用于创建从一个预定长度到下一个预定长度的重叠。然后,重叠区域的厚度与涂层的其余部分的厚度相同,并且在涂层部分之间将不会发现可能对腐蚀效应敏感的裂缝。

如权利要求8所示,风力涡轮机叶片上的胶合应该从尖端端部的下方起向上面向根端部发生,自此预定的涂层块被安置,使得其具有逐渐缩减部,其中仅纤维增强部分朝向根端部。然后,该纤维增强涂层使纤维涂层通过下一涂层块的流入施加到叶片,自此其被安装成使得其聚合物边缘逐渐缩进部(phase-out)与前一块的纤维增强逐渐缩进部重叠。

如权利要求9所述,通过在涂层的面向风力涡轮机叶片的表面和风力涡轮机叶片本身两者上施加胶来进行胶合,并且此后两个部件连接,因为它必须被检查在接合处没有气眼。也可以在胶合之后立即调整涂层部分的位置以便实现正确的放置,而且这可以通过选择没有太强冲程的胶类型来容易地实现。

尖端本身就是关于自身的一连续部分(chapter),为此希望纤维增强围绕尖端整体地行进。这要求在此处缝合或组装纤维袋,该纤维袋与尖端适配,并且随后可以安装在母模的与风力涡轮机叶片相对应的尖端上。在浇铸之后,该袋可以用胶安装在风力涡轮机叶片的尖端上。因此,创建了对尖端的强大且非常安全的保护。

权利要求11至15涉及用于创建涂层所构成的产品的方法。通过实施这些方法,实现了一种涂层,该涂层在抗腐蚀性方面具有优异的特性,并且具有对风力涡轮机叶片的附着能力。特别地,延伸超出纤维增强层的聚合物层有助于确保对涂层的撕裂的抵抗力,这可能是由例如运行中风力涡轮机叶片的冰形成所生成的力产生。同时,这些涂层有助于在已经容纳涂层的风力涡轮机叶片的部分与没有涂层的部分之间提供逐渐过渡部。

权利要求16至18涉及风力涡轮机叶片本身及在该风力涡轮机叶片上安装包括沿前缘线的纤维增强聚合物层和聚合物层的涂层时该风力涡轮机叶片所实现的特殊特性,该涂层从这里延展,并沿着叶片的轮廓件的每个侧部向下延展。

权利要求19至21涉及涂层本身,以及就此而论的与此相关的特殊特性。

现在将参考附图更全面地解释本发明,其中:

图1以示意图的形式示出了穿过涂层的剖面,

图2示意性地示出了母模如何具有前缘线,该前缘线具有水平切线,以及如何可以从前缘线起沿着母模的侧部向下测量距离,

图3示出了穿过没有浇铸层的母模的剖面,

图4示出了与图3相同的剖面,但具有更多细节,

图5是涂层在脱模后的再现,

图6示出了母模段,从侧面看,母模上安装有塑料条带,

图7示出了通过涂层段的截面(cut),涂层段通过塑料条带相互切开,

图8示出了与图7中的截面类似的、但是是在两个涂层段接下来相互分离之前的截面;

图9从正面和从侧面示出了具有3个涡轮机叶片的普通风力涡轮机的略图,

图10是三维视图下的涡轮机叶片的略图,其中指示了根据本发明的涂层10,

图11是风力涡轮机叶片25和在图10中示出的类型相当的母模6的剖视图,其中指示了涂层10,以及

图12示出了图10中所示的涡轮机叶片的侧视图。

从图1可见穿过层状涂层10的示意性截面。

涂层10包括多个相互连接的聚合物层1、2、3、4,原因在于在制造商规定的时间范围内将一层铸造在下一层的顶部,以确保各个层之间的适合聚合效应。所使用的聚合物可以例如是由3m生产并以商品名3mlep4601进行销售的lep4601。该聚合物是水分硬化的,并且聚合时间则将取决于当地条件,诸如在其中浇铸层的室内的温度和湿度。最下层1与另外的层的不同之处在于包括纤维增强。纤维可以是玻璃、金属、芳族聚酰胺或碳复合物或其混合物。照例,纤维增强将是一种众所周知的一轴、两轴或三轴编织的编织产品或毡制产品。因此,纤维增强可以包括编织层和“短切毡片(choppedmat,短切垫)”类型的层。短切毡片包括在共用平面中在彼此之间随机放置的相对长的平行纤维束。在零售业中,根据名称诸如:ud650、biax600和triax900获得这样的纤维增强。

因此通过将纤维增强平放在模制表面5上,然后将聚合物向下浇铸到纤维增强中直至其饱和并且聚合物流出纤维层并流出到周围的模制表面上,来形成纤维增强层1。纤维增强层1是典型的纤维涂层,其中聚合物填料充填玻璃或其他具有高e模量和高断裂强度的材料的细长、有序或无序的纤维之间的间隙。随后的层2、3和4由相同方法在层1顶部上形成,但不添加额外的纤维材料,因为相同或类似的聚合物被浇铸在前一层上,并且在施加下一层之前在此处允许部分硬化。为了获得均匀的层厚度,层形成在其上的表面必须倾斜的,并且不得包括在其中聚合物可以自身积聚并形成浆(puddle)的腔或局部凹陷部。这样的表面例如由类似于具有前缘线21的叶片轮廓件的细长u形轮廓件形成。在前缘21上,u形剖面将具有水平切线20,但是在所有其他点上,u轮廓件上的表面切线将相对于水平线成角度,并且接近竖向、更远离顶尖或前缘线,绘制切线。因此,图1可以是穿过形成在细长的u形轮廓件上的层分开式表面部件的截面,其中截面置于u形轮廓件的纵向方向上并穿过顶点。

图2示出了从端部观察的u形轮廓件,并且在这里顶点用“0”标记,并且利用各自的箭头11、12,指示了沿着轮廓件表面测量的、从顶点向下到轮廓件外侧上的预定位置13的距离。这里示出了相同的到两个侧的距离,并且这可以在100mm和由xxxmm提供的随机距离之间变化。

根据本发明,抗腐蚀表面部件被建立在风力涡轮机叶片25上,原因在于最初形成有风力涡轮机叶片的表面部件的外部几何形状的副本,即所谓的母模6。这可以根据风力涡轮机叶片25的图纸形成,或者根据在必须容纳表面部件的叶片本身上进行的测量形成,或通过测量相应的叶片形成。母模6可以是3d打印的或者由泡沫塑料或类似的轻质材料基于用来形成用于大型纤维增强物品的浇铸模具的众所周知的技术进行制造。

在风力涡轮机叶片的前缘必须容纳涂层的情况下,母模6向上安置,使得前缘朝上,由此母模的外部几何形状看起来大致像图2所示的u形轮廓件。在图11中示出了穿过风力涡轮机叶片的截面和在相同位置处穿过此类母模的截面。在朝向上方时,风力涡轮机叶片25的/母模6的前边缘在其顶点具有水平切线20,并且从此处起,类似母模的外侧将越来越倾斜,相当于切线越来越接近竖向位置。预先假定顶点将置于叶片的前缘线21上,即使这不是绝对的事实。因此,前缘线可以例如与叶片在运行期间如何成角度有关地变化。但是如果叶片/母模竖向安置,可以将其放置成使得最常见的前缘线在运行期间得以靠近几何顶点,该顶点是在面向上的表面上的位置,其中横向切线20是水平的。如果沿着风力涡轮机叶片的侧部继续向下,将到达切线相对于水平方向的斜率变成超过90度的点,并且在这里,轮廓件开始朝向两个侧部在此再次交汇的接合后边缘29缩减自身。因此,母模6的表面创建了用于浇铸表面涂层的浇铸模具,其在几何上和大小方面类似于涡轮机叶片的前边缘和所属侧部的适合部件。

期望的是,用母模6作为模具而模制成的涂层10可以再从这里排出,因此,母模最初涂覆有脱模剂(图中未示出)。它可以是传统的分模剂或表面处理诸如例如纳米涂层的形式,或者它可以是所谓的从涂漆漆柜(booth)而闻名的“漆柜涂层”。该涂层形成连贯(coherent,一致的,紧密结合的)膜,然而,连贯膜对基底的附着能力差,使得落在其上的油漆或清漆可能容易地与漆柜涂层一起剥离,例如当形成如此厚度的层使得其变得危险或令人厌烦时。在这种情况下,漆柜涂层可用作分模剂,因为它不会附接至母模的表面,而是形成可以将其浇铸在顶部上的连贯的、机械上稳定的膜。当浇铸的物品被排出时,漆柜涂层薄膜的残留物可能置于这上面,但是由于这种情况下的物品必须经受用砂纸的处理以便确保通过随后的胶合附接至风力涡轮机叶片的表面,因此它没有任何显著重要性。

现在在漆柜涂覆的母模6上浇铸抗腐蚀涂层10,所述浇铸横贯此处的前缘线21并沿着侧部向下到距前缘线21的预定距离处,并且涂层10在硬化结束之后从母模6排出。

此后,涂层10可以胶合到风力涡轮机叶片的表面部件上,由此确保了它在实际的风力涡轮机叶片25上的放置得以与它在母模6上的放置相同。特别地,重要的是模制的涂层10在安装时将在风力涡轮机叶片25上具有的前缘线21与当它被浇铸在母模6上时具有的前缘线相同。通过在将抗腐蚀的涂层10建立在风力涡轮机叶片25上时遵循该方法,可以确保涂层在安装时是无张力的,然后它将具有最大强度。通过在母模6上铸造涂层,也实现了下述特别的优点:所有参数诸如温度、湿度和固化时间可以保持在窄范围内,这对于包括几个必须正确地相互结合的相继的硬化聚合物层的浇铸来说尤其重要。在安装到风力涡轮机叶片25上之前,必须以用砂纸工作的形式,针对涂层10的面向风力涡轮机叶片的侧部8,对其进行处理,使得该表面看起来粗糙,并由此具有更好的通过胶合的附着力。

当随后较旧的风力涡轮机叶片必须装配新的抗腐蚀涂层10时,必须首先清洁表面上的异物或通常在某种程度上被腐蚀的表面处的松动元件,风力涡轮机叶片特别是在表面多半垂直遭遇进入气流的区域具有该在某种程度上被腐蚀表面。当风力涡轮机叶片与空气之间的相对速度变成超过150公里/小时时,风力涡轮机叶片的表面遭受来自诸如土尘、昆虫、盐晶、雨水、雪和冰雹颗粒等物的明显腐蚀。清洁可以通过利用在表面处理中熟知的塑料、沙子或co2的固体颗粒的吹动来机械地进行。通常,用干冰或固体co2颗粒喷吹将是优选的,因为该技术确保风力涡轮机叶片的表面上的沉积物不仅仅是被推动成进一步远离表面,而是被吹离表面。

当涂层10模制在母模6的表面上时,如此处所述,模制物质将沿着侧部向下延伸,并且在此最终在表面5上形成滴状部7。然而,经修整的浇铸涂层通过以距前缘线21的预定距离进行切断,得以在距这些滴状部适当的距离13处被切断,如图4所示。通过切割,形成材料厚度的跳跃,如果不对此进行处理,那么在其上组装涂层10之后可能有在风力涡轮机叶片25周围的气流中产生误差的风险。因此,边缘在内侧上被锐化,即面向风力涡轮机叶片25的侧部8的边缘利用例如砂纸23锐化,或者用如图5所示的适当的手动工具进行处理。由此实现从风力涡轮机叶片25上的新涂层10和没有涂层的原始表面的平缓过渡。同时,必须强调,从内部的砂磨导致新涂层的表面在其整体上背向风力涡轮机叶片的表面9上具有相同的结构,因为这是在母模的外侧上由自由流动浇铸化合物形成的。另外,在内侧上用砂纸23修整将改善风力涡轮机叶片的表面与涂层之间的附接,使得通过胶合实现经改善的附接。

有几种可以执行将涂层10胶合在风力涡轮机叶片的表面上的方法。可以在叶片25固定在机舱24中并且沿着涡轮机塔26面向下时进行,或者可以在拆卸的叶片上在其平放成前边缘面向上时进行。如果在风力涡轮机叶片25坐落在机舱24中时在其上进行,则可以预期将很难安全地处置很长的新涂层块并使之胶合在适当位置。因此,在这种情况下,将谈到彼此独立地安装的切断块。这些块通常具有沿前缘线的2m到4m之间的长度。从叶片尖端即尖端端部18并朝上沿着朝向根端部19的叶片进行,由此各个块可以被形成为使得可以在叶片表面上建立较小的重叠,而不会在那出现不均匀性。如果在取下的涡轮机叶片上进行,则可以在一个完整的工作程序中安置涂层。无论是在取下的叶片上进行还是在置于涡轮机机舱24中的叶片上进行,风力涡轮机叶片的表面和涂层的面向风力涡轮机叶片的表面必须最初被施加胶,然后两个胶覆盖的表面连接。它必须以形成最少的可能的封入空气(airenclosure)并且优选地没有封入空气的方式进行。然后优选的是,叶片的前缘线和涂层的相当的前缘线被最初地组装并且此后逐渐地从前边缘起向下沿着侧部在涡轮机叶片和涂层的面向风力涡轮机叶片的涂层的表面之间建立压力接触。

在将涂层10放置在母模6上期间,存在不同的重要指示,如果结果须被认可,则必须遵循这些指示:

-纤维增强必须连贯地置于前缘线21处,

-聚合物必须沿前缘线21施用,因为在那通过起始浇铸产生纤维增强的浸透,并且聚合物必须从纤维增强中流出并沿着母模的侧部在平坦的层中延伸,

-通过接下来的浇铸,在纤维涂层的顶部进行浇铸,但在相同的方法之后,因为必须在顶部浇注聚合物,并且此后必须允许从这里起沿着侧部向下自由地延伸,

-必须使其中放置有纤维增强的母模侧部的部分与其中只有聚合物的部分之间的过渡部在聚合物硬化之前变平滑,

-等待合适的聚合度,并以相同的方式浇铸下一层。

应该注意,抛光是必要的操作,因为聚合物的表面张力原本将导致该过渡部形成滴状部或球状部。通过将最下面的聚合物层用纤维增强对其自身模制,并且在浇铸没有增强的下一层之前等待该层的部分固化,进一步确保了纤维增强保持位于最接近风力涡轮机叶片的表面的层中。如果在传统的浇铸模具中在一个步骤中通过注入聚合物在配备有纤维增强的模腔中进行浇铸,则不能容易地实现这一点。增强在此有可能上浮,并且自身置于注入的聚合物中多多少少有点随机的位置,随后通过固化而限制在这里。然而,对于涂层的抗腐蚀性而言,重要的是,纤维增强要位于涂层中的预定位置,这容易通过所给定的方法实现。

聚合物的表面张力和浮动特性以及粘度可以根据批次、温度和其他参数而稍微变化,因此浇铸层的最终厚度不一定总是完全相同。通常,在建立起适合的厚度之前,在富含纤维层的顶部必须进行3次以上的浇铸,但是可以进行更多或更少的浇铸。此外,在所希望建立的厚度之间可能存在一点差异,然后通过在各自的顶部浇铸更多或更少的层来调节该差异。

当要浇铸长度较小的涂层10时,将如同制作用于在风力涡轮机叶片25位于机舱24中时安装在其上的测量长度时的情况,这可以方便地在母模6上在一个总工作程序中进行,所述母模包括要被涂覆的叶片25的整个部分。这里最初将纤维增强放置在母模6上,如前所述,此后,针对每个测量长度,用适当宽度的塑料薄膜15的横向条带覆盖纤维涂层。塑料薄膜15在母模的纵向上的宽度应为2至10cm,优选为4cm。它必须在前缘线21上延伸并沿两侧部向下延伸,并且它不得牢固地结合至聚合物。在针对每个测量长度利用塑料薄膜15涂覆之后,如前所述,继续模制。通过起始浇铸,聚合物在薄膜下面延伸并浸泡纤维增强,其中随后的模制件将沉积在薄膜涂层的顶部。

当必须分离各个测量长度时,通过沿着塑料薄膜的边沿(brim,边、边缘)切割涂层10来进行,由此通过薄膜的两个边沿16中朝向母模的尖端端部18的一个边沿,从上方起切割聚合物层,不损坏纤维增强,同时通过两个边沿17中朝向根端部19的一个边沿,从下方起或从面向叶片的表面8起进行切割,由此仅切割了纤维增强聚合物层1并且不损坏不带有纤维增强的聚合物层2、3、4。这在图8中示出。随后,如图7中的剖面图所示,可以分离两个相继长度的涂层,因为横向塑料薄膜15本身不与聚合物牢固地连接,因此可以无困难地去除。

图8示出了在执行两次切割并且如两个涂层部段在图7中被示出成该两个涂层部段已经分离之前的沿着薄膜15的边沿16、17的切割线。

从尖端端部18起向上朝向根端部19,测量长度的涂层10然后将以清洁的纤维增强聚合物层1结束,因为重叠的无纤维聚合物层被放置在为了接着进行安装而计算的接下来的测量长度的涂层10上。然后可以将两个长度相继地设置,聚合物层2、3、4与纤维增强层1重叠。由此,可以实现两个连续长度的涂层之间的重叠,而不会由此出现随后必须对其进行处理的不均匀。这是很大的优点,但显然需要保持跟踪各个测量的长度,因此它们以与它们被铸造在母模上的顺序相同的顺序安装在叶片上,使得它们之间的接合可以变得最佳,即使切割可能在长度上稍微变化。

当执行将块胶合在风力涡轮机叶片的表面上时,风力涡轮机叶片25和涂层10的面向风力涡轮机叶片的表面8均被施加胶,并且此后,两个表面汇聚在一起。在此重要的是选择一种没有太强力的胶,因为用了太强力的胶的话在施加了胶的表面之间的第一次接触之后,不可以调整在涂层上的位置。

在尖端端部18,条件有点特殊,因为在这里,涂层必须围绕叶片整体地延展,所以在这里尤其重要的是,在连接期间,可以在涂层和叶片表面之间进行某种滑行。

当必须制造如上所述的抗腐蚀涂层时,必须考虑使用哪种纤维增强,并且还必须确定最终厚度。这里,已经发现的是,可选地结合“短切毡片”类型的毡片的双轴或三轴的轴编织最有效。假设编织的格结构与纤维一起沿着盒状结构上的边缘集中有助于确保例如雨滴在撞击表面时的动能在较大区域上均匀分布,使得风力涡轮机叶片的原始纤维结构不在相同的程度上遭受点状载荷。此外,当总层厚度达到1200μm和1400μm之间时,聚合物层将防止表面腐蚀,因为聚合物具有高韧性和冲击强度。然后,各个层的厚度典型地须在100μm至400μm之间,优选为200μm。

应当注意,所选择的聚合物的双组分自硬化特性引起放热过程,多余的热量必须能够通过该放热过程排出。这对每个铸造工艺中可以浇铸的层厚度带来阻碍。如果层厚度变得太大,则热量不能足够快地逸出,并且可能产生硬化过快的区域,结果最终涂层弱化。

除了涂层的厚度之外,必须确定纤维增强的宽度,并且必须确定非增强层应该在纤维增强上方伸展的长度。这些测量可以依叶片的长度而变化,同时叶片轮廓件也会更改特征。其通常与在被布置成在10cm和15cm之间的无纤维层上从前缘线到最外面的边沿13的总长度相协调。然而如果叶片较宽,则距最外面的边沿的较长距离是可能的。

如图12所示,当从前边缘或后边缘观察时,叶片轮廓件将某种程度上弯折并且不遵循为了说明起见在图12中和在图10中示出的直线30。其是浇铸必须在遵循该弯折的母模6上执行的另一个原因。

在该阐述中,所采用的基础是基于手工完成涂层制造中的不同步骤进行制造,但涂层也可以机械制造。这里,使得母模在其中面向叶片轮廓件的前边缘的侧部指向向上的情况下与一个或多个工作站有关地相对移动,其中在每个工作站进行一部分制造过程。例如,提供以下工作站:清洁站、用于在漆柜涂层上进行喷涂的工作站、用于装配纤维毡片的工作站、多个用于施加聚合物的工作站。对于每种操作,母模和工作站相对于彼此移动,使得工作站可以处理整个母模的长度,另一方面进行时间控制使得考虑到用于包括在该过程中的物质的硬化或干燥时间。这里不包括抛光操作,因为可以通过例如在轮廓件的横向方向上非常精确地施用聚合物来完全避免抛光操作。一些工作站可以配备有包括一个、两个或更多个机器人臂的机器人设备,或其他非常灵活的设备,使得这样的工作站可以容易地重新配置成用于执行许多不同的工作过程,可选地,仅存在一个工作站,该一个工作站之后在各个工作任务之间重新配置。工作站可以例如设计成横过母模的桥,并且在其每个侧部上由各自的轨道交通工具支撑,轨道交通工具可以在轨道上推动桥梁,轨道被置于母模的在其整个长度上的每个侧部。可替换地,母模安装在轨道上,使得它可在纵向方向上移动,经过沿着轨道安装的一个或多个固定工作站。机械形成涂层的优点之一可以是工作区域可以完全保持没有人,使得没有人遭受包括在工作过程中的物质的潜在毒性作用。

当经修整的浇铸涂层首先置于风力涡轮机27中的风力涡轮机叶片25上时,首先将存在胶层,然后是纤维增强聚合物层1,然后是一个或多个非增强聚合物层2、3、4,然此后聚合物层2、3、4使自身延展经过纤维增强层1并且胶合地置于风力涡轮机叶片25上的较少遭受腐蚀的区域上。尤其重要的是,纤维增强聚合物层1恰好置于腐蚀应变最高的地方,因此,那样,实现了涂层10的最佳保护效应。在叶片25的前缘处,纤维增强将被放置在风力涡轮机叶片25运行时风垂直地撞击表面的位置处,并且该线因此形成涂层10的中心轴线28。从中心轴线28起,涂层使自身延展并沿着叶片轮廓件的侧部向下伸展。沿着轮廓件向下到每个侧部的距离,下文中涂层转到无增强聚合物涂层2、3、4。

由于通过砂磨进行修整,叶片上的无增强聚合物层的最后部分将另外地具有朝向涂层10的最终端部13向外逐渐减小的材料厚度。这个细节确保了在安装涂层10时,不会在表面出现任何明显的粗糙点,从而避免对空气在叶片周围流动的可能的中断。也可以在没有任何形式的修整的情况下设置涂层,其中,这尤其对于在没有被取下的叶片上的安装具有高度重要性,因为它确保了安装可以在尽可能少的中断风力涡轮机的运行的情况下进行,原因在于安装是以每米叶片轮廓件尽可能少的时间消耗进行的。

附图标记:

1纤维增强聚合物层

2第二聚合物层

3第三聚合物层

4第四聚合物层

5模制表面

6母模

7滴状部

8面向叶片的表面

9背向叶片的表面

10涂层

11箭头

12箭头

13外侧上的/聚合物层的边沿上的预定放置

14末端边沿区域

15横向塑料薄膜

16面向尖端端部的薄膜边沿

17面向根端部的薄膜边沿

18尖端端部

9根端部

20切线

21前缘线

22多余块

23砂纸

24机舱

25风力涡轮机叶片

26涡轮机塔

27风力涡轮机

28中心轴线

29后边缘

30直线

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