專利名稱：支承結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有如權(quán)利要求1前序部分所述特征的支承結(jié)構(gòu)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種制造纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的成形體，尤其是轉(zhuǎn)子葉片的過程，其包括以下步驟—制造形成該成形體的外部輪廓的殼體，—制造預(yù)定長度的纖維束的支承結(jié)構(gòu)，該纖維束浸漬有硬化復(fù)合材料，及—將支承結(jié)構(gòu)引入到殼體內(nèi)。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種根據(jù)該過程而制造出的轉(zhuǎn)子葉片以及一種具有這樣一種轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力設(shè)備。
背景技術(shù)：
這種過程在風(fēng)力設(shè)備領(lǐng)域中早已是公知的，使得可以在使用相同的材料的情況下，制造出在支承結(jié)構(gòu)與形成轉(zhuǎn)子葉片外殼的殼體之間具有可靠結(jié)合的轉(zhuǎn)子葉片。
在這方面，制造諸如纖維復(fù)合材料的半殼體部，該纖維復(fù)合材料例如可以是玻璃纖維和環(huán)氧樹脂，這些半殼體部確定了轉(zhuǎn)子葉片的外部形狀。由于這些轉(zhuǎn)子葉片恰好達(dá)到大于50米的長度，產(chǎn)生了必須吸收和耗散掉的負(fù)載。這是通過設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片中的支承結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。
這樣一種公知的支承結(jié)構(gòu)包括所謂的粗紡條(roving web)。這些粗紡條涉及諸如碳纖維或由于低成本而優(yōu)選地為玻璃纖維的纖維束材料。這些纖維束部分連續(xù)地在支承結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)子葉片的整個(gè)長度上延伸。條的數(shù)目也隨著越來越接近轉(zhuǎn)子葉片根部而增加，以便吸收和耗散由于較大的葉片厚度以及葉片深度而導(dǎo)致的較大負(fù)載。
為了實(shí)現(xiàn)足夠的負(fù)載支承能力，使用了適當(dāng)大數(shù)目的粗紡條。該粗紡條在裝入預(yù)制轉(zhuǎn)子葉片殼體內(nèi)之前，其浸漬有諸如環(huán)氧樹脂之類的聚合物。應(yīng)當(dāng)理解浸漬操作可通過將聚合物從外面供給的方法進(jìn)行，同樣地也可以通過注射過程來進(jìn)行。然后將浸漬過的粗紡條裝入轉(zhuǎn)子葉片的殼體內(nèi)的預(yù)定位置處。由于轉(zhuǎn)子葉片由相同材料制成，殼體和粗紡條之間的結(jié)合極佳。
由于這些粗紡條是“濕”地置入殼體中，然而由于這些濕條不是彎曲剛性的，所以在該過程中易于發(fā)生變形。這些變形也稱為“波紋”，而在硬化之后導(dǎo)致該位置上的回彈效應(yīng)。這不利地影響了支承結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)子葉片的剛度。
另外聚合物的硬化是放熱過程，其中熱量相應(yīng)地散發(fā)到外部。對(duì)于由大量粗紡條構(gòu)成的支承結(jié)構(gòu)，也需要相應(yīng)大量的環(huán)氧樹脂，以便進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。放熱反應(yīng)相應(yīng)增強(qiáng)，并且發(fā)出的熱量相應(yīng)較高。
現(xiàn)有技術(shù)的大體狀況可參照DE 4423 115 A1以及DE-AS No 1 264266。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種本說明書開始所提出的那種過程，其可限制放熱反應(yīng)以及降低出現(xiàn)波紋的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，通過一種具有如權(quán)利要求1所述特征的支承結(jié)構(gòu)以及一個(gè)具有權(quán)利要求3所述的制造成形體的過程而實(shí)現(xiàn)了該目的。從屬權(quán)利要求中提出了優(yōu)選方案。
因此根據(jù)本發(fā)明，其提出了將預(yù)制的彎曲剛性部件結(jié)合到支承結(jié)構(gòu)中。就此而言，本發(fā)明基于以下實(shí)現(xiàn)縱然預(yù)制部件也由例如碳纖維或玻璃纖維條以及聚合物的纖維復(fù)合系統(tǒng)制成，預(yù)制部件已經(jīng)硬化，因此允許進(jìn)行濕處理的材料相應(yīng)地減少了，因而導(dǎo)致放熱反應(yīng)減少。另外這些預(yù)制部件使?jié)竦慕M成部分硬化，因此導(dǎo)致波紋，即纖維束不需要的變形減少了。
應(yīng)理解這些預(yù)制部件也可由任何其它適當(dāng)材料制成。就此而言，使用預(yù)制部件的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)在于其可獨(dú)立制造并易于進(jìn)行質(zhì)量控制。
通過該方式確保的這些部件的質(zhì)量以及較低的放熱量，也使得支承結(jié)構(gòu)的質(zhì)量總體得以提高。
特別地，這些預(yù)制部件的長度優(yōu)選地與欲形成的支承結(jié)構(gòu)的長度大致相等。這實(shí)現(xiàn)了同樣允許應(yīng)力連續(xù)流動(dòng)的連續(xù)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中提出。


下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的描述，附圖中圖1示出了轉(zhuǎn)子葉片的簡化截面視圖，圖2示出了轉(zhuǎn)子葉片殼體的簡化內(nèi)視圖，圖3示出了公知的支承結(jié)構(gòu)的簡化視圖，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)的簡化視圖，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的預(yù)制部件的放大比例的截面視圖，以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)的一個(gè)可選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，其中以截面圖的形式簡化示出的是一種風(fēng)力設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片10。所述轉(zhuǎn)子葉片包括上殼體11和下殼體12。在這些殼體11和12中設(shè)置有支承結(jié)構(gòu)14、16，其吸收和耗散作用在轉(zhuǎn)子葉片10上的負(fù)載。
圖2是所述殼體11、12的簡化內(nèi)視圖。殼體11、12的預(yù)定位置上設(shè)置有支承結(jié)構(gòu)14、16，其在殼體11、12的整個(gè)長度上延伸，并在由此形成的轉(zhuǎn)子葉片的整個(gè)長度上延伸。
圖3再次示出了已知支承結(jié)構(gòu)14、16的簡化形式的結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)由纖維束20——所謂的粗紡條構(gòu)成，該纖維束由環(huán)氧樹脂22環(huán)繞。應(yīng)當(dāng)理解纖維材料可以是碳纖維、玻璃纖維或其它適當(dāng)?shù)睦w維。也應(yīng)注意該圖中所示出的粗紡網(wǎng)的圓形束20僅用于例示目的。事實(shí)上該束可以是任何期望的形狀。
在該圖中可清楚地看到條20和環(huán)氧樹脂22的這樣一種(濕)布置在相當(dāng)大的長度上易于發(fā)生變形——所謂的波紋。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)14、16的一個(gè)實(shí)施例。該支承結(jié)構(gòu)14、16也具有嵌入到環(huán)氧樹脂22內(nèi)的粗紡條20。然而應(yīng)當(dāng)注意可以清楚地看到插入到根據(jù)本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)14、16中的預(yù)制部件24。預(yù)制部件24延伸通過整個(gè)長度，并形成可以支承和支撐粗紡條20的層。
由于預(yù)制部件24已呈現(xiàn)出其良好的彎曲剛度，其形成了阻止粗紡條20變形的支撐結(jié)構(gòu)。因此，以此構(gòu)造的支承結(jié)構(gòu)14、16是高質(zhì)量的。
圖5示出了預(yù)制部件24的一個(gè)實(shí)施例的放大比例的截面視圖。如從該圖中可見，這個(gè)預(yù)制部件24也是由粗紡條20和環(huán)氧樹脂22制成的。然而應(yīng)注意預(yù)制部件24在裝入支承結(jié)構(gòu)14、16內(nèi)時(shí)其已處于完全硬化的狀態(tài)，但通過選擇其所涉及的材料，可在根據(jù)本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)14中形成緊密結(jié)合，因而確保了令人滿意的應(yīng)力流。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)14、16的第二實(shí)施例。該情況下，為了簡化的目的，該圖中未示出預(yù)制部件24之間的粗紡條20的布置。從該圖中也可看出預(yù)制部件24在此處沒有以一列在另一列的正下方的方式布置而是各行之間彼此成錯(cuò)位的關(guān)系布置。
這種布置導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)14、16甚至具有更好的強(qiáng)度。
由于采用了預(yù)制部件，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子葉片具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。該情況下，比原先的轉(zhuǎn)子葉片具有更高地吸收張力的能力。
以上借助于作為成形體的可選例子的轉(zhuǎn)子葉片而描述了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。除了轉(zhuǎn)子葉片之外，本發(fā)明還可極有利地用于機(jī)翼、船只或者其它成形體，就這些成形體而言，其需要高強(qiáng)度、高動(dòng)態(tài)負(fù)載承受能力。
權(quán)利要求
1.一種包含預(yù)定長度的纖維束的支承結(jié)構(gòu)，所述纖維束設(shè)置有硬化復(fù)合材料，優(yōu)選的是浸漬有該硬化復(fù)合材料，其特征在于，在纖維結(jié)構(gòu)(14，16)內(nèi)結(jié)合有預(yù)制的彎曲剛性部件(24)。
2.如權(quán)利要求1所述的支承結(jié)構(gòu)的用途，其在纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的成形體特別是轉(zhuǎn)子葉片的制造中用作一種負(fù)載支承部件。
3.一種纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的成形體特別是轉(zhuǎn)子葉片的制造方法，包括以下步驟制造形成該成形體外部輪廓的殼體，制造預(yù)定長度的、浸漬有硬化復(fù)合材料的纖維束的支承結(jié)構(gòu)，并且將該支承結(jié)構(gòu)引入到殼體內(nèi)，其特征在于，將預(yù)制的彎曲剛性部件(24)結(jié)合到支承結(jié)構(gòu)(14，16)中。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該預(yù)制部件(24)由纖維復(fù)合材料制成。
5.如權(quán)利要求3和4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于使用了預(yù)定長度的預(yù)制部件(24)，其中該長度優(yōu)選地取決于該部件在該成形體中的安裝位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于使用了在殼體(11，12)中與負(fù)載成適當(dāng)關(guān)系地延伸的預(yù)制部件(24)。
7.一種風(fēng)力設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片，其中該轉(zhuǎn)子葉片是纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)，并且具有形成轉(zhuǎn)子葉片的外輪廓的殼體，而在其內(nèi)部設(shè)置有包括預(yù)制的、彎曲剛性的部件(24)的支承結(jié)構(gòu)。
8.一種具有如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有如權(quán)利要求1前序部分的特征的支承結(jié)構(gòu)(14)。本發(fā)明還涉及一種纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)的成形體尤其是轉(zhuǎn)子葉片的制造過程，其包括以下步驟制造形成成形體的外部輪廓的殼體(11，12)；制造由預(yù)定長度的纖維束構(gòu)成的支承結(jié)構(gòu)，所述纖維束浸漬有硬化復(fù)合材料，以及將支承結(jié)構(gòu)引入到殼體內(nèi)。將由強(qiáng)化復(fù)合纖維制成的預(yù)制復(fù)合部件(24)結(jié)合到支承結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明的目的是以上述方式進(jìn)一步提出的一種方法，從而限制了放熱反應(yīng)并且減小了出現(xiàn)波紋的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)B29C70/86GK1829596SQ200480022050
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者艾勞埃斯·烏本 申請(qǐng)人:艾勞埃斯·烏本