專利名稱：引導(dǎo)通路的生產(chǎn)方法及帶有引導(dǎo)通路的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在用于轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的纖維復(fù)合材料中制作引導(dǎo)通路的方法。本發(fā)明還涉及一種轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其用于風(fēng)能設(shè)施，該設(shè)施帶有穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁的引導(dǎo)通路(leadthrough)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁中的引導(dǎo)通路被用作例如安裝組成部件的通孔，所述組成部件從轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的內(nèi)部穿過(guò)外殼向外部伸出。例如，這樣的組成部件為用于風(fēng)能設(shè)施的雷電保護(hù)接收器，用于固定轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的十字螺栓，危險(xiǎn)指示裝置，傳感器和排水設(shè)備。然而，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁中的引導(dǎo)通路也可被用作開(kāi)口用于放置或移除例如象配重的物體，或者有其它任務(wù)。
從DE 103 24 166 B4可知，其在葉片根部區(qū)域提供了通孔，所述通孔橫向于沿轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的縱軸方向布置。為將良好的作用力從十字螺栓引入到轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料中，建議在葉片根部處進(jìn)行壁材料的橫截面放大。
從WO 2005/026538可知一種用于風(fēng)能設(shè)施中轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的雷電保護(hù)裝置。為此目的，雷電接收器被引導(dǎo)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片外殼中的引導(dǎo)通路并在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的內(nèi)部空間中接地，為了避免轉(zhuǎn)動(dòng)葉片中的纖維復(fù)合材料變?nèi)?，建議將用于雷電接收器的引導(dǎo)通路盡可能放置在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片頂端中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目標(biāo)是在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片中提供引導(dǎo)通路，其通過(guò)簡(jiǎn)單的方法極大地避免了對(duì)纖維復(fù)合材料的任何削弱。
依據(jù)本發(fā)明，此目標(biāo)是通過(guò)具有依據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的特征的方法解決的。所述技術(shù)目標(biāo)還是通過(guò)具有依據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求12的特征的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片解決的。有利的實(shí)現(xiàn)方法形成了所附權(quán)利要求的主旨。
在依據(jù)本發(fā)明的方法中，制作出了用于轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的纖維復(fù)合材料中的引導(dǎo)通路。特別地，例如，纖維強(qiáng)化環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料已經(jīng)成功作為輕質(zhì)但卻堅(jiān)固的材料，用于風(fēng)能設(shè)施的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的制造。在依據(jù)本發(fā)明的方法中，第一步提供了半成品纖維制品中的無(wú)纖維開(kāi)口，纖維沿開(kāi)口周圍布置。這樣，半成品纖維制品中的開(kāi)口不是通過(guò)沖掉、切割或其它方法制作的，在這些方法中，纖維在孔壁處被切斷。而在依據(jù)本發(fā)明的方法中，開(kāi)口被制作在半成品纖維制品中，纖維被從開(kāi)口擠出。
在下面的加工過(guò)程中，在纖維復(fù)合材料的制造中所述半成品纖維制品以復(fù)合材料(matrix material)澆注，并被加工成纖維復(fù)合材料。其后，通過(guò)半成品纖維制品中的開(kāi)口依靠例如鏜孔或切削，將引導(dǎo)通路放置在適當(dāng)位置。除了將引導(dǎo)通路放入纖維復(fù)合材料中，作為替代，在以復(fù)合材料澆注之前，可以將一本體插入半成品纖維制品的開(kāi)口中并與纖維復(fù)合材料相結(jié)合。依據(jù)本發(fā)明的方法的特別優(yōu)點(diǎn)是避免了引導(dǎo)通路而產(chǎn)生纖維的任何斷裂和縮短，因此不會(huì)發(fā)生材料的削弱。依據(jù)本發(fā)明制作的引導(dǎo)通路具有高強(qiáng)度的孔的面。
在依據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方法中，引導(dǎo)通路在結(jié)合的輔助體中鏜出或切削出。通常，由一種或幾種纖維制成的組織或無(wú)緯材料或纖維襯墊被以作為半成品纖維制品提供。輔助體還可以從纖維復(fù)合材料中再次去除。為此目的，實(shí)際上沿其周邊涂有隔離劑。
為了形成所期望直徑的引導(dǎo)通路，優(yōu)選地，尖刺狀的圓柱或圓錐工具被用于在半成品纖維制品中做出引導(dǎo)通路。
轉(zhuǎn)動(dòng)葉片優(yōu)選地被制成所謂的三明治結(jié)構(gòu)。其中，芯部在兩側(cè)上設(shè)置有纖維復(fù)合材料。芯部具有通孔，在可能的情況下，該通孔容納所述本體。纖維復(fù)合材料中的引導(dǎo)通路與芯部的通孔對(duì)準(zhǔn)。芯材可由例如塑料構(gòu)成。然而，其它材料也可能用于芯部，象木材等，特別是輕木。
除了用無(wú)緯材料制成三明治結(jié)構(gòu)外，型芯材料、無(wú)緯材料、全層壓材料也可以設(shè)置。全層壓材料包括數(shù)層相互層壓的無(wú)緯材料。
依據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片是供風(fēng)能工廠所使用。引導(dǎo)通路延伸穿過(guò)具有纖維復(fù)合材料的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁。依據(jù)本發(fā)明，纖維在纖維復(fù)合材料中布置從而形成無(wú)纖維的開(kāi)孔。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的壁包括芯部，在其兩側(cè)帶有纖維復(fù)合材料，芯部具有用于引導(dǎo)通路的通孔。優(yōu)選地，輔助體被插入芯部的通孔中，輔助體的材料與芯部的材料相一致。
在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方法中，在通孔區(qū)域，輔助體要比芯部厚。以這種方式，在纖維復(fù)合材料被固定時(shí)，可以確保輔助體也突出進(jìn)入半成品纖維制品的引導(dǎo)通路中。這樣，就可確保引導(dǎo)通路在與復(fù)合材料例如環(huán)氧樹(shù)脂一起運(yùn)作時(shí)保持沒(méi)有纖維。優(yōu)選地，輔助體也稍稍突出于芯部上的纖維復(fù)合材料之上。
在特別優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方法中，雷電導(dǎo)體被設(shè)置在轉(zhuǎn)輪壁中，該雷電導(dǎo)體被布置在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的引導(dǎo)通路中并與接地線導(dǎo)電連接。為防止對(duì)纖維復(fù)合材料中可能的導(dǎo)電纖維的損害，引導(dǎo)通路中的雷電導(dǎo)體被布置在絕緣體中，雷電導(dǎo)體突出至轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的內(nèi)部空間中。優(yōu)選地，雷電導(dǎo)體突出進(jìn)入雷電保護(hù)器體內(nèi)，雷電保護(hù)器體被布置在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁的內(nèi)側(cè)并具有容納雷電導(dǎo)體的裝置。雷電保護(hù)器體通過(guò)電線接地。
通過(guò)下面的示例對(duì)依據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)通路予以詳細(xì)解釋。


圖1a-f示出了在無(wú)緯材料(laid material)中纖維的不同取向，圖2示出了轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的橫截面，其帶有雷電保護(hù)設(shè)備，圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)通路中的雷電接收器，以及圖4示出了穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁的引導(dǎo)通路。
具體實(shí)施例方式
圖1在左側(cè)示出了不同的纖維組織，其中的纖維被引導(dǎo)通路10的延遲的制作所中斷。
圖1a示出了纖維的單向(UD)橫列(course)，其中纖維大致平行布置。圖1b示出了雙軸向布置，其中纖維沿兩個(gè)優(yōu)先方向布置，所述兩個(gè)方向相互垂直。圖1c示出了三軸的取向(triaxial orientation)的纖維，其中纖維沿三個(gè)方向布置。對(duì)于所有這三種取向的纖維常見(jiàn)的是，孔壁中的纖維被引導(dǎo)通路10所中斷。因此，被中斷的纖維不能再承載引導(dǎo)通路區(qū)域內(nèi)的力，通過(guò)引導(dǎo)通路在材料中發(fā)生作用力的局部過(guò)度增加。在發(fā)展中，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片材料的這種增加的機(jī)械應(yīng)力會(huì)縮短轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的預(yù)期壽命。相反，在依據(jù)圖1d-f的實(shí)現(xiàn)方法中，纖維14、16、18僅是被擠出開(kāi)口，纖維圍繞通孔12布置，而沒(méi)有突入其內(nèi)。在纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中，被代表的纖維橫列導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁中孔的表面的顯著改善的強(qiáng)度。
圖1d再次示出了與圖1a相對(duì)應(yīng)的纖維無(wú)緯材料，其中纖維基本沿一個(gè)方向單向布置。圖1e與圖1b相對(duì)應(yīng)，以示范性的方式示出了在引導(dǎo)通路12周圍被壓實(shí)的纖維16。圖1f示出了組織中纖維中的三軸的取向，其導(dǎo)致纖維18的進(jìn)一步增強(qiáng)的壓實(shí)。
圖2以示范性的方式示出了貫穿轉(zhuǎn)動(dòng)葉片20的橫截面，帶有頂殼22和底殼24。兩個(gè)半殼22、24在葉片鼻部26的區(qū)域內(nèi)和在葉片后緣28上相互連接。在半殼22和24之間布置有橋接件23，其可使轉(zhuǎn)動(dòng)葉片穩(wěn)定。
在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的后部區(qū)域，雷電保護(hù)器盒被放置在半殼22和半殼24之間。雷電保護(hù)器盒30由金屬制成并通過(guò)電線(未示出)接地。
雷電保護(hù)器盒30在葉片的上側(cè)及其下側(cè)與雷電接收器32相接。圖3示出了在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片底殼中的雷電接收器32的詳細(xì)視圖。由金屬制成的雷電接收器，具有圓柱體部分34和直徑比第一圓柱體部分小的第二圓柱體部分36。第一和第二圓柱體部分通過(guò)圓錐形部分38相互連接。雷電接收器32被鑄造成在絕緣材料40中并且在其第二圓柱部分36中與雷電保護(hù)器體30相接。絕緣材料40被鑄造成在圓柱套筒體42中。圓柱套筒體42通過(guò)被穿通的輔助體形成。芯部44在兩個(gè)側(cè)部設(shè)置有纖維強(qiáng)化塑性材料46。所述纖維強(qiáng)化塑性材料包括環(huán)氧樹(shù)脂，其通過(guò)纖維無(wú)緯材料加強(qiáng)。在此，纖維無(wú)緯材料具有引導(dǎo)通路，圓柱套筒體42和雷電接收器32通過(guò)該引導(dǎo)通路伸出。
為便于更好理解，圖4以詳細(xì)視圖示出了在雷電接收器32插入前轉(zhuǎn)子壁的組裝。轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁具有芯材44，其在兩側(cè)上被纖維強(qiáng)化復(fù)合材料所覆蓋。芯部44具有通孔，輔助體48被插入其中。優(yōu)選地，輔助體48由與芯材料相同的材料制成。當(dāng)木材被用作芯部的材料時(shí)，由塑性材料制成的一本體被優(yōu)選地用作輔助體48。輔助體48被結(jié)合到纖維強(qiáng)化復(fù)合材料46中。
其后為了將絕緣材料40和放雷電接收器32放置入位，在被結(jié)合的輔助體48中做出鉆孔，從而圓柱套筒體42保留在芯材料的通孔中?？商娲兀部梢瞥o助體48。
權(quán)利要求
1.一種在用于轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的纖維復(fù)合材料中生產(chǎn)引導(dǎo)通路的方法，具有如下工序步驟·無(wú)纖維的開(kāi)口(12)被設(shè)置在半成品的纖維產(chǎn)品中，使得纖維繞開(kāi)口(12)布置，·通過(guò)添加復(fù)合材料將半成品纖維制品加工成纖維復(fù)合材料，以及·通過(guò)半成品纖維制品中的開(kāi)口將引導(dǎo)通路放置就位。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在添加復(fù)合材料前一本體被插入到空的開(kāi)口中。
3.依據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述本體結(jié)合在纖維復(fù)合材料中。
4.依據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，一輔助體被作為所述本體設(shè)置，通過(guò)該輔助體鏜出或切削出引導(dǎo)通路。
5.依據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，一輔助體被作為本體設(shè)置，在添加復(fù)合材料后，該輔助體被從纖維復(fù)合材料中移除。
6.依據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述本體周邊上設(shè)置有隔離劑。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，空的開(kāi)口與復(fù)合材料一起鑄造，并且引導(dǎo)通路被鏜孔或切削穿過(guò)所述復(fù)合材料。
8.依據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由一種或幾種纖維制成的組織或無(wú)緯材料或纖維襯墊被作為半成品纖維制品而設(shè)置。
9.依據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將圓錐形工具放入半成品纖維制品中，以便產(chǎn)生用于輔助體的開(kāi)口。
10.依據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，芯部在兩側(cè)上設(shè)置有纖維復(fù)合材料，半成品纖維制品中的開(kāi)口在芯部的兩側(cè)上相互完全重疊。
11.依據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，半成品纖維制品被加工成全層壓制品。
12.一種轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其用于帶有穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁的引導(dǎo)通路的風(fēng)能設(shè)施，該轉(zhuǎn)動(dòng)葉片具有纖維復(fù)合材料，其特征在于，纖維復(fù)合材料中的纖維的布置使得無(wú)纖維的開(kāi)口被布置為用于引導(dǎo)通路。
13.依據(jù)權(quán)利要求12所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的壁具有芯部，所述芯部在兩側(cè)帶有纖維復(fù)合材料，所述芯部具有用于引導(dǎo)通路的通孔，所述通孔與半成品纖維制品中的開(kāi)口完全重合。
14.依據(jù)權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，一本體被插入芯部的通孔中。
15.依據(jù)權(quán)利要求14所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，引導(dǎo)通路作為鉆孔穿過(guò)本體。
16.依據(jù)權(quán)利要求12所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁由半成品纖維制品制成全層壓制品。
17.依據(jù)權(quán)利要求12至16中任何一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，至少一個(gè)雷電導(dǎo)體(32)被設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁中，所述雷電導(dǎo)體(32)被布置在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的引導(dǎo)通路中并且與接地線(30)導(dǎo)電連接。
18.依據(jù)權(quán)利要求17所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，所述雷電導(dǎo)體被布置在絕緣材料(40)內(nèi)，雷電導(dǎo)體伸入轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的內(nèi)部空間。
19.依據(jù)權(quán)利要求17或18所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，雷電導(dǎo)體伸出進(jìn)入雷電保護(hù)器體中，所述雷電保護(hù)器體被布置在轉(zhuǎn)動(dòng)葉片壁的內(nèi)側(cè)并具有容納雷電導(dǎo)體(32)的裝置，該雷電導(dǎo)體(32)伸入內(nèi)部空間。
20.依據(jù)權(quán)利要求19所述的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片，其特征在于，雷電保護(hù)器體(30)通過(guò)電線接地。
全文摘要
一種在用于轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的纖維復(fù)合材料中制作引導(dǎo)通路的方法，具有如下工序步驟·無(wú)纖維的開(kāi)口(12)被設(shè)置在半成品纖維制品中，使得纖維圍繞開(kāi)口(12)布置，·通過(guò)添加復(fù)合材料將半成品纖維制品加工成纖維復(fù)合材料，以及·通過(guò)半成品纖維制品中的開(kāi)口將引導(dǎo)通路放置就位。
文檔編號(hào)B29C39/12GK1944025SQ20061015957
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月6日
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