專利名稱：制造復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造包括嵌入固化樹脂(即，固化聚合物材料)中的增強(qiáng)纖維材料的復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
用于制造復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的方法涉及將包括一定數(shù)目纖維層的纖維材料布置在模具中、封閉模具來(lái)形成模腔，以及固化提供在模腔中的樹脂。通過將樹脂注入腔體中，例如，通過樹脂轉(zhuǎn)移模制(resin transfer moulding, RTM)或通過真空協(xié)助的樹脂轉(zhuǎn)移模制(vacuum-assisted resin transfer moulding, VARTM),或通過在布置于模具中時(shí)提供帶有樹脂的纖維材料，即通過使用預(yù)浸潰纖維材料，所謂的預(yù)浸料坯，可在封閉模具之后將樹脂供給至模腔。
尤其是對(duì)于大型殼體結(jié)構(gòu)，如用于船體和用于風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的殼體，相比于用于在使用RTM/VARTM時(shí)注入/浸潰和固化樹脂和在使用預(yù)浸料坯時(shí)加熱和固化樹脂的時(shí)間，用于將纖維材料布置在模具中的時(shí)間相當(dāng)多。從US 4，992，228和US 5，080, 851知道了形成纖維材料的預(yù)制件和將該預(yù)制件轉(zhuǎn)
移至在其中形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的模具中。W089/05717公開了ー種將塑料材料和增強(qiáng)纖維的混合物施加至半型的模具表面上的方法，所述方法包括以下步驟例如通過噴灑將結(jié)合纖維的液體塑料混合物置于預(yù)制件成形件上，預(yù)制件成形件的形狀與半型的模具表面互補(bǔ)，在模具表面上下倒轉(zhuǎn)的情況下將半型置于預(yù)制件成形件上，共同地翻轉(zhuǎn)預(yù)制件成形件和半型，以便使半型位于預(yù)制件成形件的下方，且然后除去預(yù)制件成形件。EP0271263公開了ー種借助于轉(zhuǎn)移工具將預(yù)浸潰纖維增強(qiáng)材料板轉(zhuǎn)移至模具的方法，該轉(zhuǎn)移工具設(shè)有撓性可充脹隔膜，且具有定形為符合模具的表面的形狀的表面。W02007/039085公開了ー種將材料層如預(yù)浸料坯層置于模具中的方法，且該方法包括以下步驟將能彈性可逆地變形的本體的表面壓靠材料層、產(chǎn)生暫時(shí)地將材料層固定到表面上的保持力，以及借助于該本體將材料層布置在模具中。EP O 577 505 Al公開了ー種裝備，該裝備用于拾取預(yù)切纖維層(如預(yù)浸料坯)將纖維層定形為預(yù)制件，以及將預(yù)制件轉(zhuǎn)移至模制工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于獲得制造復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的新方法，且該方法尤其適用于制造大型復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)，如船體和用于風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的殼件。根據(jù)本發(fā)明，這通過包括以下步驟的方法達(dá)到
A提供第一模具件，其具有優(yōu)選為實(shí)質(zhì)上凹入的模具件模制表面，該表面帶有限定復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的外表面的輪廓；
B提供預(yù)制件成形件，其具有優(yōu)選為實(shí)質(zhì)上凸出的且實(shí)質(zhì)上面向上方的表面，該表面定形為與模具件模制表面的至少一部分基本上互補(bǔ)；
C通過將包括一定數(shù)目的纖維層的纖維材料布置在預(yù)制件成形表面上來(lái)形成預(yù)制件；D將第一模具件和預(yù)制件成形件合至組裝位置，以便模具件模制表面面對(duì)預(yù)制件成形表面，且腔體限定在所述表面之間，且實(shí)質(zhì)上容納布置在預(yù)制件成形表面上的纖維材料；
E通過從預(yù)制件成形表面釋放纖維材料來(lái)將預(yù)制件轉(zhuǎn)移至第一模具件，以便使預(yù)制件收納在第一模具件的模制表面上；
F從第一模具件除去預(yù)制件成形件；
G借助于布置在纖維材料的頂上的第二模具件來(lái)形成模腔，
H固化和/或允許樹脂固化，以及
其中將樹脂當(dāng)在步驟C中將纖維材料布置在預(yù)制件成形表面上時(shí)預(yù)先供給或供給至·纖維材料或在步驟G之后供給至模腔。通過在單獨(dú)的預(yù)制件成形件中形成纖維材料的預(yù)制件且然后將預(yù)制件轉(zhuǎn)移至第ー模具件，相比于纖維材料的放置也出現(xiàn)在模具中的公知方法，就可顯著地縮短所謂的成形時(shí)間，即，占用模具來(lái)用于制造單個(gè)復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)期間的時(shí)間。換言之，由于在相同時(shí)間能在模具中進(jìn)行模制井能在預(yù)制件成形件中制備新預(yù)制件，所以可縮短制造時(shí)間。這在制造大型殼體結(jié)構(gòu)時(shí)尤其有利，因?yàn)橛糜诓贾美w維材料的時(shí)間比模制時(shí)間長(zhǎng)，模制時(shí)間即在使用RTM/VARTM時(shí)用于注入/浸潰樹脂和固化樹脂的時(shí)間和使用預(yù)浸料坯時(shí)用于加熱且因而液化樹脂和固化樹脂的時(shí)間。該方法特別適用于形成具有凸出外表面的殼體結(jié)構(gòu)，如用于船體的殼體和用于風(fēng)カ渦輪機(jī)的殼體。在公知的方法中，將纖維墊形式的纖維材料放置在第一模具件的凹入表面上。然而，在放置期間，纖維墊趨于在模具表面上在其陡峭地傾斜的區(qū)域中滑動(dòng)，由此在ー些部分中形成皺褶，而在放置纖維材料的其他部分缺失纖維材料。為了避免此問題，必須采取用以將纖維材料保持在預(yù)計(jì)位置上的措施。此種措施很耗時(shí)，且增加了制造時(shí)間。通過將纖維材料放置于具有凸出的預(yù)制件成形表面的預(yù)制件成形件上，就可減小或消除纖維墊滑動(dòng)和皺褶的問題。纖維材料可包括玻璃纖維、碳纖維、聚合物纖維、植物纖維、金屬纖維、如鋼纖維，以及所述纖維的組合。纖維材料可僅包括干纖維材料。根據(jù)本方法的實(shí)施例，纖維材料包括樹脂浸潰材料，即，所謂的預(yù)浸料坯材料。纖維材料可僅包括預(yù)浸料坯材料。然而，還有可能在預(yù)制件中使用干纖維材料和預(yù)浸料坯纖維材料及注入或灌注附加的樹脂到模腔中。在預(yù)浸料坯模制中，用預(yù)先催化的樹脂預(yù)浸潰增強(qiáng)纖維。樹脂在室溫下通常為固體或接近固體。將提供在模腔中的預(yù)浸料坯材料加熱至一定溫度，在該溫度下，允許樹脂流動(dòng)，且在浸潰纖維材料之后固化樹脂。在預(yù)浸料坯方法的改進(jìn)版本中，纖維材料設(shè)有未催化的樹脂，且將包含催化劑的樹脂供給至模腔。在本發(fā)明的另ー實(shí)施例中，將樹脂供給至模腔。當(dāng)使用預(yù)浸料坯和/或?qū)渲┙o至預(yù)制件成形表面時(shí)，可能需要在隨后的預(yù)制件的成形之間清潔所述表面，以便防止樹脂在預(yù)制件成形表面上固化。通過僅使用干纖維材料和僅將樹脂供給至模腔，即，未將樹脂供給至預(yù)制件成形件，就消除了清潔預(yù)制件成形表面的需要。如前文所述，可通過VARTM供給樹脂，由此將液體樹脂供給至設(shè)有預(yù)制件的模腔中，且其中在模腔中生成真空，因而吸入聚合物。通過生成通常是80%至95%的模腔中的總真空，將液體聚合物吸入和填充帶有纖維材料的模腔。RTM類似于VARTM。然而，液體樹脂不會(huì)由于模腔中生成的真空而被吸入模腔中。作為替代，借助于超壓來(lái)迫使液體樹脂進(jìn)入模腔中。不論使用什么模制方法，樹脂都可為熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂、こ烯基酯和聚酷。樹脂還可為熱塑性塑料，如PA、PVC、ABS、PP或PE。此外，樹脂可為現(xiàn)場(chǎng)可聚合的熱塑性材料?，F(xiàn)場(chǎng)可聚合的熱塑性材料可有利地選自以下的預(yù)聚物構(gòu)成的集合聚對(duì)苯ニ甲酸
丁ニ醇酯(PBT)、聚酰胺_6 (預(yù)聚物為己內(nèi)酰胺)、聚酰胺_12(預(yù)聚物為十二內(nèi)酰胺)，聚酰胺-6和聚酰胺-12的混合物；聚氨基甲酸酯(TPU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘ニ甲酸こニ酯(PEN)、聚丁烯萘亞甲基酯(PBN)、環(huán)狀對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯(CBT)和/或它們的組合?，F(xiàn)場(chǎng)可聚合的熱塑性材料具有的優(yōu)點(diǎn)在于其在其預(yù)聚物狀態(tài)下可作為液體、粉末或顆粒進(jìn)行處理。因此，材料可用于預(yù)浸潰纖維材料，即，在預(yù)浸料坯中。作為備選，材料可以以粉末形式噴灑到纖維材料上，或作為分隔層布置在模具件中?，F(xiàn)場(chǎng)可聚合的熱塑性材料(如CBT)具有的優(yōu)點(diǎn)在于，它們?cè)诩訜嶂链蠹s150攝氏度的溫度時(shí)獲得類似于水的粘性。因此，有可能很快地浸潰將模制的很大復(fù)合結(jié)構(gòu)的纖維材料，且隨后在很短的循環(huán)時(shí)間中固化樹脂。CTB可用作單一部分體系，其中將催化劑預(yù)混合至樹脂中，且其中例如通過加熱來(lái)活化催化劑，且可用作兩部分體系，其中単獨(dú)地保存催化劑和樹脂，直到剛好在使用之前，此時(shí)將它們混合和供給至模腔。在一些情形中，可能有利的是將附加的現(xiàn)場(chǎng)可聚合的熱塑性材料供給至模腔中，以便浸潰全部纖維材料。在此種情形中，可能有利的是使用單一部分體系來(lái)用于預(yù)先供給的樹脂，以及使用兩部分體系來(lái)用于附加的樹脂。用語(yǔ)可聚合的熱塑性材料意思是材料一旦處于制造地點(diǎn)就可聚合。根據(jù)有利的實(shí)施例，模腔被抽空。此外，在使用除VARTM之外的其他模制方法吋，有利的是抽空模腔，因?yàn)橛纱讼驕p小完成的復(fù)合結(jié)構(gòu)中攜帯空氣或氣體的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)另ー實(shí)施例，第二模具件為由撓性材料形成撓性模具件，撓性材料優(yōu)選為聚合物膜。通過使用也稱為真空袋的撓性聚合物膜作為第二模具件且抽空模腔，有可能獲得所期望的“纖維對(duì)樹脂”的比率，因?yàn)槭┘拥恼婵赵斐墒咕酆衔锬嚎坷w維材料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟C之前，將撓性模具件布置在預(yù)制件成形表面上。換言之，在放置纖維材料之前將撓性模具件布置在預(yù)制件成形件的預(yù)制件成形表面上，且隨后與成形的預(yù)制件一起轉(zhuǎn)移至第一模具件。預(yù)制件成形件的預(yù)制件成形表面可定形為與第一模具件的整個(gè)模具表面基本上互補(bǔ)。然而，還有可能在將預(yù)制件轉(zhuǎn)移至第一模具件之前和/或之后將附加纖維材料布置在第一模具件中。
此外，兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的子預(yù)制件可形成在單獨(dú)的子預(yù)制件成形件上，子預(yù)制件成形件具有預(yù)制件成形表面，該表面定形為與模具件模制表面的部分或區(qū)段實(shí)質(zhì)上互補(bǔ)，此后，將單獨(dú)地成形的子預(yù)制件轉(zhuǎn)移至第一模具件模制表面的相應(yīng)部分或區(qū)段。根據(jù)另ー實(shí)施例，在步驟C中，將芯材、如輕木或泡沫芯材加至纖維材料中且因而加至預(yù)制件中。有利的是將芯材布置在纖維層之間。例如，可通過縫紉、縫合或粘合來(lái)將芯材附接到纖維層上，以便將芯材保持在所期望的位置。在實(shí)施例中，在步驟C之后，將ー個(gè)或多個(gè)聚合物箔布置在預(yù)制件的頂上，以便在至少ー個(gè)聚合物箔與預(yù)制件成形表面之間形成腔體?？沙榭罩辽侃`個(gè)聚合物箔與預(yù)制件成形表面之間的腔體，以便在步驟D期間將預(yù)制件保持在預(yù)制件成形表面上。預(yù)制件成形件可設(shè)有用于提供上述抽空的抽吸器件。聚合物箔優(yōu)選為撓性箔，且由與樹脂相容的材料制成，且在樹脂固化期間熔化或 溶解。聚合物箔還可形成完成的復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的外表面。根據(jù)另ー實(shí)施例，纖維層在步驟C中例如通過縫紉、縫合或粘合(例如，通過使用粘性成分)而附接到彼此上，以便由此將纖維層保持在所期望的位置上。此外，在步驟C中，可將粘合材料如液體粘性粘合劑或粉末粘合劑施加到纖維材料上來(lái)硬化預(yù)制件。根據(jù)另ー實(shí)施例，通過將第一模具件移到與預(yù)制件成形件的組裝位置且然后將第一模具件和預(yù)制件成形件上下倒轉(zhuǎn)來(lái)執(zhí)行步驟D。根據(jù)另ー實(shí)施例，通過翻轉(zhuǎn)預(yù)制件成形件且將其移到與第一模具件的組裝位置，同時(shí)將預(yù)制件保持在預(yù)制件成形件中來(lái)執(zhí)行步驟D?？赏ㄟ^將聚合物箔布置在預(yù)制件頂上來(lái)將預(yù)制件保持在預(yù)制件成形件中，以便在聚合物箔與預(yù)制件成形表面之間形成腔體，且抽空所述腔體。然后，可通過釋放真空來(lái)執(zhí)行步驟E。如果在將纖維材料布置在預(yù)制件成形表面上之前將聚合物膜(即，真空袋)設(shè)在預(yù)制件成形表面上，可按以下執(zhí)行步驟D、步驟E或步驟F
步驟D :使第一模具件移到與預(yù)制件成形件的組裝位置，
步驟E :抽空形成在聚合物膜與第一模具件之間的腔體，以便將預(yù)制件和聚合物膜轉(zhuǎn)移至第一模具件，以及
步驟F :將第一模具件從預(yù)制件部分的預(yù)制件成形表面卸下。在第一模具件處于預(yù)制件面向下的位置和第一模具件翻轉(zhuǎn)180°且預(yù)制件面向上的位置，或第一模具件的任何其他位置的情況下，可發(fā)生樹脂的供給和固化。可通過使用分別形成葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)的兩個(gè)單獨(dú)地制造的殼件來(lái)制造風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片，隨后將所述殼件膠合在一起。本發(fā)明可用于形成各個(gè)所述殼件。因此，通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片在保護(hù)范圍內(nèi)。殼件可具有至少30m的長(zhǎng)度，作為備選至少40m的長(zhǎng)度，作為備選至少50m的長(zhǎng)度。然而，本發(fā)明還可用于借助于所謂的封閉中空模制來(lái)按下述成整塊地制造風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片-通過執(zhí)行步驟A — F來(lái)提供用于形成葉片的壓カ側(cè)的第一預(yù)制件；
-通過執(zhí)行步驟A — F通過使用附加的模具件及附加的預(yù)制件成形件來(lái)提供用于形成葉片的吸力側(cè)的附加預(yù)制件，該附加的模具件具有帶有限定葉片的吸力側(cè)的外表面的輪廓的模具件模制表面，該附加的預(yù)制件成形件具有定形為與附加模具件模制表面實(shí)質(zhì)上互補(bǔ)的預(yù)制件成形表面；
-合起且組裝兩個(gè)成形的預(yù)制件，同時(shí)保持在其相應(yīng)模具件中，以便由此形成中空預(yù)制件，該中空預(yù)制件具有限定中空內(nèi)部的內(nèi)表面且由外封閉模具包繞，外封閉模具由第一模具件和附加模具件形成，且其中通過將至少ー個(gè)聚合物膜(即，真空袋)布置在中空預(yù)制件的內(nèi)表面上來(lái)形成模腔；
-抽空模腔；
-固化樹脂和/或允許樹脂固化，以及 其中將樹脂當(dāng)在步驟C中將纖維材料布置在預(yù)制件成形表面上時(shí)預(yù)先供給或供給至纖維材料或在步驟G之后供給至模腔。因此，本發(fā)明的范圍還涵蓋借助于封閉中空模制通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。


下文參照附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)闡述了本發(fā)明，在附圖中
圖I為包括分別形成葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)且沿葉片的弦平面膠合在一起的兩個(gè)殼件的風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的示意圖，
圖2為用于形成葉片的壓力側(cè)殼件的第一模具件的截面示意圖，
圖3為用于形成纖維材料的預(yù)制件的預(yù)制件成形件的截面示意圖，在圖3中也顯示成形的預(yù)制件，
圖4為ー個(gè)步驟的截面示意圖，在該步驟中，第一模具件上下倒轉(zhuǎn)，且與預(yù)制件成形件一起被合至組裝位置，
圖5為ー個(gè)步驟的截面示意圖，在該步驟中，將預(yù)制件轉(zhuǎn)移至第一模具件，且從第一模具件除去預(yù)制件成形件，
圖6為對(duì)應(yīng)于圖5中所示的截面示意圖，然而第一模具件和轉(zhuǎn)移至第一模具件的預(yù)制件在所謂的封閉中空模制中使用，其中成整塊地制造風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片，
圖7為附加的預(yù)制件成形件的截面示意圖，在其預(yù)制件成形表面上形成附加預(yù)制件，所述預(yù)制件成形表面定形為與帶有限定葉片的吸力側(cè)的輪廓的附加模具件模制表面實(shí)質(zhì)上互補(bǔ)，
圖8為附加模具件的截面示意圖，附加預(yù)制件轉(zhuǎn)移至附加模具件的模制表面，以及圖9為ー個(gè)步驟的截面示意圖，在該步驟中，圖8中所示的附加模具件上下倒轉(zhuǎn)，同時(shí)將附加預(yù)制件保持于其中，且與圖6中所示的第一模具件和預(yù)制件合到一起，以便形成由第一模具件和附加模具件形成的外封閉模具包繞的中空預(yù)制件。
具體實(shí)施例方式圖I為風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片I的示意圖，風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片I具有常規(guī)渦輪葉片的形狀，且包括根區(qū)2、輪廓區(qū)或翼型區(qū)3，以及根區(qū)2與翼型區(qū)3之間的過渡區(qū)4。葉片I包括前緣5和后緣6。弦平面7在前緣5與后緣6之間延伸，限定葉片的吸カ側(cè)8與壓カ側(cè)9之間的過渡部。借助于點(diǎn)劃線示出了弦平面。如上文所述，可通過使用兩個(gè)單獨(dú)地制造的殼件來(lái)制造葉片1，即，葉片的壓力側(cè)殼件和吸カ側(cè)殼件，且隨后將兩個(gè)殼件膠合在一起。作為備選，葉片可制造為單件。如下文將闡述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的方法可用于制造葉片的單獨(dú)殼件，或用于將葉片制造為單件?，F(xiàn)在將借助于用于制造由膠合在一起的兩個(gè)單獨(dú)地制造的殼件制成的葉片的壓力側(cè)殼件的實(shí)施例來(lái)闡述本發(fā)明。圖2公開了ー種用于制造葉片的壓力側(cè)殼件的第一模具件10。第一模具件10包括帶有一定輪廓的模具件模制表面11，該輪廓實(shí)質(zhì)上限定葉片I的壓カ側(cè)9的外表面。圖3為穿過具有實(shí)質(zhì)上凸出的且實(shí)質(zhì)上面向上的預(yù)制件成形表面13的預(yù)制件成·形件12的截面視圖。預(yù)制件成形表面13定形為與第一模具件10的第一模具件模制表面11實(shí)質(zhì)上互補(bǔ)。通過在預(yù)制件成形件12上布置纖維層和芯材部分來(lái)形成預(yù)制件14，將纖維層和芯材部分包括在風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的完成的殼件中。下纖維層15布置在預(yù)制件成形表面13上。為了提供所謂的主疊層16，在預(yù)制件成形件12的上部區(qū)域在下纖維層15上布置多個(gè)纖維層。此外，在分別對(duì)應(yīng)于要形成的葉片殼件的相應(yīng)前緣和后緣區(qū)域的區(qū)域在下纖維層15上布置多個(gè)纖維層，以便分別提供前緣纖維增強(qiáng)部17和后緣纖維增強(qiáng)部18。在主疊層16與前緣纖維增強(qiáng)部17之間布置第一芯材料19，并在主疊層16與后緣纖維增強(qiáng)部18之間布置第二芯材料20。在主疊層16、前緣纖維增強(qiáng)部17、后緣纖維增強(qiáng)部18、第一芯材料19和第二芯材料20的頂上布置一個(gè)或多個(gè)上纖維層。如圖3中所示，現(xiàn)在形成了預(yù)制件14。應(yīng)當(dāng)注意的是，在一些實(shí)施例中，可省略形成主疊層16的多個(gè)纖維層和/或形成前緣纖維增強(qiáng)部17和/或后緣纖維增強(qiáng)部18的纖維層，且也可省略第一芯材料19和第二芯材料20。如圖4中所示，然后通過將第一模具件10上下倒轉(zhuǎn)來(lái)將第一模具件10和預(yù)制件成形件12合到組裝位置，以便第一模具件模制表面11面對(duì)預(yù)制件成形表面13，且在所述表面之間限定腔體。腔體的形狀和尺寸實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于布置在預(yù)制件成形件12的預(yù)制件成形表面13上的纖維材料的形狀和尺寸，以便實(shí)質(zhì)上容納預(yù)制件14。然后，通過從預(yù)制件成形表面13釋放包括纖維材料的預(yù)制件14來(lái)將預(yù)制件14轉(zhuǎn)移至第一模具件10，使得將預(yù)制件14收納在模具件的模制表面11上。在本實(shí)施例中，這通過將第一模具件10和預(yù)制件成形件12上下倒轉(zhuǎn)來(lái)執(zhí)行，且隨后從第一模具件10除去預(yù)制件成形件12。如圖5中所示，由此將預(yù)制件14轉(zhuǎn)移至第一模具件模制表面11。如果布置在預(yù)制件成形件12的預(yù)制件成形表面13上的纖維材料為浸潰有樹脂的預(yù)浸潰材料，則可通過將真空袋布置在下纖維層15的頂上來(lái)執(zhí)行纖維材料的浸潰，現(xiàn)在下纖維層15為預(yù)制件14的上纖維層，從而將真空袋密封至第一模具件10，在真空袋與第一模具件模制表面11之間形成的腔體中提供真空，加熱預(yù)浸潰樹脂，以便液化樹脂且樹脂浸潰纖維材料，且樹脂隨后固化來(lái)形成殼件，在本實(shí)施例中是風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的壓カ側(cè)殼件。作為備選，當(dāng)使用VARTM來(lái)形成殼件時(shí)，將真空袋布置在預(yù)制件14的頂上，且將真空袋密封至第一模具件10，以便形成模腔。然后，抽空模腔，且借助于提供的真空供給樹脂至模腔，以便浸潰預(yù)制件14的纖維材料。預(yù)制件14的纖維材料可為干纖維材料或干纖維材料和浸潰有與VARTM期間灌注的樹脂相容的樹脂的預(yù)浸潰纖維材料的組合。下文中闡述了使用根據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)借助于所謂封閉中空模制成整塊地制造風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片的方法。如上文參照?qǐng)D2至圖5所述，預(yù)制件14形成在預(yù)制件成形件12的預(yù)制件成形表面13上，且轉(zhuǎn)移至第一模具件10的模制表面11。預(yù)制件14適于結(jié)合在成整塊地形成的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的殼件中，該殼件形成葉片的壓カ側(cè)。圖6示出了轉(zhuǎn)移至第一模具件10的模制表面11的預(yù)制件14。如圖7中所示，適于結(jié)合到葉片的吸力側(cè)殼件中的附加預(yù)制件22形成在附加預(yù)制件成形件24的預(yù)制件成形表面23上。附加預(yù)制件形成部分24的預(yù)制件成形表面23定形為與圖8中所示的附加模具件26的模具件模制表面25基本上互補(bǔ)。類似于預(yù)制件14，如圖7中所示，附加預(yù)制件22包括下纖維層27、形成主疊層28的多個(gè)纖維層、形成前緣纖維增強(qiáng)部29的多個(gè)纖維層、形成后緣纖維增強(qiáng)部30的多個(gè)纖維層、布置在前緣纖維增強(qiáng)部29 與主疊層28之間的第一芯材料31、布置在后緣纖維增強(qiáng)部30與主疊層28之間的第二芯材料，以及布置在主疊層28、前緣纖維增強(qiáng)部29、后緣纖維增強(qiáng)部30、第一芯材料31和第二芯材料32的頂上的一個(gè)或多個(gè)其他纖維層33。在形成于附加預(yù)制件成形件24的預(yù)制件成形表面23上之后，如圖8中所示，將附加預(yù)制件22轉(zhuǎn)移至附加模具件26的模具件模制表面25。在本實(shí)施例中，通過使附加預(yù)制件部分24從圖7中所示的位置上下倒轉(zhuǎn)來(lái)將附加預(yù)制件22轉(zhuǎn)移至附加模具件26，同時(shí)將附加預(yù)制件22保持在附加預(yù)制件成形件24中，且然后從附加預(yù)制件形成部分24釋放預(yù)制件22，以便將預(yù)制件收納在附加模具件26的模制表面25上。然后，從附加模具件26除去附加預(yù)制件成形件24。在本實(shí)施例中，通過將聚合物箔布置在附加預(yù)制件22的頂上來(lái)將附加預(yù)制件22保持在附加預(yù)制件成形件24中，以便形成聚合物箔與預(yù)制件成形表面23之間的腔體且抽空所述腔體。如圖9中所示，在兩個(gè)預(yù)制件14、22形成和轉(zhuǎn)移至其相應(yīng)的模具件10、26之后，合起且組裝預(yù)制件，同時(shí)將預(yù)制件保持在其相應(yīng)的模具件中，以便形成具有限定中空內(nèi)部的內(nèi)表面的中空預(yù)制件，且中空預(yù)制件由第一模具件10和附加模具件26形成的外封閉模具包繞。通過將至少ー個(gè)聚合物膜34(即，真空袋)布置在中空預(yù)制件的內(nèi)表面上來(lái)形成模腔，且隨后抽空模腔。當(dāng)用于形成預(yù)制件14、22的纖維材料預(yù)浸潰有樹脂時(shí)，加熱模具件10、26來(lái)液化樹脂，隨后固化樹脂來(lái)提供形成為單件的葉片。如果用于形成預(yù)制件的纖維材料為干纖維材料，則通過借助于提供的真空將液體樹脂灌注到腔體中且允許樹脂固化來(lái)將葉片形成為單件。參照有利實(shí)施例已描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明的范圍不限于所述的實(shí)施例，且在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可實(shí)現(xiàn)變動(dòng)和改迸。參考數(shù)字清單
I風(fēng)カ渦輪機(jī)葉片2根區(qū)
3翼型區(qū)
4過渡區(qū)
5前緣
6后緣
7弦平面
8吸カ側(cè) 9壓カ側(cè)
10第一模具件
11第一模具件模制表面
12預(yù)制件成形件
13預(yù)制件成形表面
14預(yù)制件
15下纖維層
16主疊層
17前緣纖維增強(qiáng)部
18后緣纖維增強(qiáng)部
19第一芯材料
20第二芯材料
21上纖維層
22附加預(yù)制件
23預(yù)制件成形表面
24附加預(yù)制件成形件
25模具件模制表面
26附加模具件
27下纖維層
28主疊層
29前緣纖維增強(qiáng)部
30后緣纖維增強(qiáng)部
31第一芯材料
32第二芯材料
33上纖維層
34聚合物膜
權(quán)利要求
1.制造呈包括嵌入在固化樹脂中的增強(qiáng)纖維材料的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片殼件形式的復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的方法，且所述方法包括以下步驟 A提供第一模具件，其具有優(yōu)選為實(shí)質(zhì)上凹入的模具件模制表面，所述表面帶有限定所述復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的外表面的輪廓； B提供預(yù)制件成形件，其具有優(yōu)選為實(shí)質(zhì)上凸出的且實(shí)質(zhì)上面向上的預(yù)制件成形表面，所述預(yù)制件成形表面定形為與所述第一模具件模制表面的至少一部分基本上互補(bǔ)； C通過將包括一定數(shù)目的干纖維層的干纖維材料布置在所述預(yù)制件成形表面上來(lái)形成預(yù)制件； D將所述第一模具件和所述預(yù)制件成形件合至組裝位置，以便所述第一模具件模制表面面對(duì)所述預(yù)制件成形表面，且腔體限定在所述表面之間，且實(shí)質(zhì)上容納布置在所述預(yù)制件成形件的預(yù)制件成形表面上的所述纖維材料； E通過從所述預(yù)制件成形表面釋放所述纖維材料來(lái)將所述預(yù)制件轉(zhuǎn)移至所述第一模具件，以便使所述預(yù)制件收納在所述第一模具件的模制表面上； F從所述第一模具件除去所述預(yù)制件成形件； G借助于布置在所述纖維材料的頂上的第二模具件來(lái)形成模腔； H固化和/或允許所述樹脂固化；以及 其中在步驟G之后將樹脂供給至所述模腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述纖維材料僅包括干纖維材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中將所述樹脂僅供給至所述模腔。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中抽空所述模腔。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二模具件為由撓性材料形成的撓性模具件，優(yōu)選為由聚合物膜形成的撓性模具件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在步驟C之前，將所述撓性模具件布置在所述預(yù)制件成形表面上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述預(yù)制件成形表面定形為與所述整個(gè)第一模具件模制表面實(shí)質(zhì)上互補(bǔ)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟C中，將芯材、如輕木或泡沫芯材加至所述纖維材料且由此加至所述預(yù)制件。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟C之后，將一個(gè)或多個(gè)聚合物箔布置在所述預(yù)制件的頂上。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述預(yù)制件成形件設(shè)有抽吸器件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述至少一個(gè)聚合物箔由與所述樹脂相容的材料制成，且在所述樹脂固化期間熔化或溶解。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟C中，至少一些所述纖維層如通過縫紉、縫合或例如通過使用粘性成分粘合來(lái)附接到彼此上。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過將所述第一模具件移到與所述預(yù)制件成形件的所述組裝位置且然后將所述第一模具件和所述預(yù)制件成形件上下倒轉(zhuǎn)來(lái)執(zhí)行步驟D。
14.根據(jù)權(quán)利要求I一 12中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過將所述預(yù)制件成形件上下倒轉(zhuǎn)且將所述預(yù)制件成形件移到與所述第一模具件的所述組裝位置來(lái)執(zhí)行步驟D，同時(shí)將所述預(yù)制件保持在所述預(yù)制件成形件中。
15.通過根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法制造的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的殼件或風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
全文摘要
一種制造呈包括嵌入在固化樹脂中的增強(qiáng)纖維材料的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片殼件形式的復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的方法，且該方法包括以下步驟提供模具件(10)，其具有帶有限定復(fù)合殼體結(jié)構(gòu)的外表面的輪廓的模具件模制表面(11)；提供預(yù)制件成形件(12)，其具有定形為與模具件模制表面(11)互補(bǔ)的預(yù)制件成形表面(13)；在預(yù)制件成形表面(13)上形成包括干纖維材料的預(yù)制件(14)；將模具件(10)和預(yù)制件成形件(12)合至組裝位置，以便模具件模制表面(11)面對(duì)預(yù)制件成形表面(13)，通過從預(yù)制件成形表面(13)釋放預(yù)制件(14)來(lái)將預(yù)制件(14)轉(zhuǎn)移至模具件(10)，以便將預(yù)制件(14)收納在模制表面(11)上，從模具件(10)除去預(yù)制件成形件(12)，借助于布置在預(yù)制件(14)上的第二模具件來(lái)形成模腔，將樹脂提供到模腔中，且固化和/或允許樹脂固化。
文檔編號(hào)B29B11/16GK102834247SQ201080064550
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者H.弗雷德里克森 申請(qǐng)人:Lm 玻璃纖維制品有限公司