用于制造型坯的方法和设备 |
|||||||
| 申请号 | CN201680015361.0 | 申请日 | 2016-03-09 | 公开(公告)号 | CN107405795A | 公开(公告)日 | 2017-11-28 |
| 申请人 | 乌本产权有限公司; | 发明人 | 亚历山大·霍夫曼; 彼得·弗里德; 本杰明·泰勒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于制造 风 能 设备的 转子 叶片 的型坯(15，35)的方法和设备。所述方法包括如下步骤：在至少一个滚筒(11，31)上提供至少一个纺织的半成品(12，32)；将 粘合剂 (13，33)施加到纺织的半成品(12，32)上和/或加热纺织的半成品(12，32)；将至少一个纺织的半成品(12，32)从至少一个滚筒(11，31) 覆盖 到芯(10，30)上；以及在覆盖在芯(10，30)上之后将纺织的半成品(12，32)硬化。在此，借助于芯(10，30)的旋转进行覆盖。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于制造风能设备转子叶片的型坯(15，35)的方法，所述方法具有如下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 用于制造型坯的方法和设备技术领域背景技术[0002] 用于产生电流的风能设备通常是已知的，并且例如像在图1中那样构成。通常，这种风能设备的转子叶片大部分地由纤维复合材料制造。为此，使用近似最终轮廓的型坯，所述型坯在下文中也称作预制件。型坯或预制件对从初始材料直至制成的转子叶片的生产线具有大的影响。在此，预制件应尽可能良好地模仿转子叶片的几何形状。通常已知的是，这种预制件或这种型坯能在半壳中借助于手动的方法制造。这种手动的方法例如在图2中示出。 [0003] 图2示出模1，纺织的半成品2装入到所述模中。纺织的半成品2借助于粘合剂粘合，即略微粘贴。接着，纺织的半成品2的另一层覆盖到设有粘合剂的第一层上。第二层然后同样被粘合。这重复多次，直至达到所需数量的层。在此，模1构成为半壳。为了制造转子叶片，因此对于每个转子叶片还须使用至少两个半壳。在此，这种方法是非常耗时的并且纺织的半成品的粘合存在质量波动。此外，纺织的半成品的纤维取向通常通过在覆盖过程期间的折叠而被干扰，使得在预制件中不能维持事先确定的机械特性。 [0004] 在基于优先权的德国专利申请中，德国专利和商标局检索出如下文献：US 2007/0 125 488 A1；GB 2 485 248 A；US 4 247 258 A；US 4 273 601 A；DE 102 51 580 A1；DE 10 2007 049 347 A1；；JPS54-159 476 A；EP 2 319 682 B1和WO 2013/091 635 A1。 发明内容[0005] 因此，本发明基于的目的是，解决至少一个提到的问题。尤其，应实现如下解决方案，其在质量好且耗时少的同时确保简单地制造风能设备的转子叶片的型坯。至少应提出替选的解决方案。 [0007] 根据本发明，为了实现所述目的，提出一种用于制造风能设备的转子叶片的型坯的方法。在此，所述方法包括如下步骤：：在至少一个滚筒上提供至少一个干燥的纺织的半成品；将粘合剂施加到纺织的半成品上和/或加热纺织的半成品；将至少一个纺织的半成品从至少一个滚筒覆盖到芯上；以及在覆盖在芯上之后将纺织的半成品硬化。在此，借助于芯的旋转执行覆盖。型坯被分离并且能够用在风能设备的转子叶片的制造中。 [0008] 在此，将纺织的半成品尤其理解为平面的半成品例如纱布、织物或编织物以及3D半成品如3D织物或多轴纱布。尤其，，将玻璃纤维纱布用于根据本发明的方法。在滚筒上作为制成的带状制品提供所述纺织的半成品。 [0009] 在此，纺织的半成品优选是干燥的，即没有将基质引入半成品中并且仅由相应地加工的纤维构成。根据本发明，干燥的纺织的半成品是纺织的半成品，所述半成品不用树脂浸透，也就是说，干燥的纺织的半成品是不被树脂浸透的。可选地，干燥的纺织的半成品能够具有粘合剂。纺织的半成品可选地能够是预浸料。 [0010] 此外，所述纺织的半成品或者已经在滚筒上用粘合剂润湿或者在纺织的半成品从滚筒滚下和纺织的半成品覆盖到芯上之间的中间步骤中施加粘合剂。在此，粘合剂应有助于将各个层的几何结构和接合固定在芯上。为此，粘合剂或者直接作为增附剂涂覆和/或借助于热源被加热。所述粘合剂是能长时间粘附的，直至所述粘合剂再被冷却并且保持与其他层的随后构造的附着连接。由此，产生预制件，所述预制件是对于随后的工作步骤足够稳定的，所述工作步骤例如是在干燥的纺织的半成品的情况下安装用于将树脂导入到干燥的半成品中的浸渍工具。 [0011] 在纺织的半成品覆盖或卷绕到芯上之后，在干燥的半成品中可选地浸渍树脂并且接着硬化树脂。在此，粘合剂不必硬化。所述粘合剂为了涂覆而能够被加热到高于熔化温度并且在冷却到低于熔化温度之后凝固。替选地，在将型坯装入用于制造转子叶片的转子叶片壳中之后才进行树脂浸渍。 [0012] 为了使半成品到达芯上，芯旋转，尤其经由马达式的驱动器旋转。通过所述方法可行的是能够实现将纺织的半成品用粘合剂均匀地润湿，由此避免质量波动。此外，通过芯的旋转，纺织的半成品自动地覆盖在芯上，使得所述方法比相应的手动的方法耗费更少的时间。此外，由此确保这种型坯的简单的，即少耗费的制造。 [0013] 优选地，纺织的半成品具有背离芯的第一侧和朝向芯的第二侧，并且第一侧和/或第二侧在滚筒和芯之间用粘合剂润湿。因此半成品自动地在将半成品放到芯上期间用粘合剂润湿或粘合。尤其，在半成品上，从上方，即在第一侧上，或从下方，即在第二侧上涂覆和/或喷涂粘合剂，使得粘合剂均匀地分布在半成品上。这具有的优点是，减少对于所述制造过程所需的时间并且实现半成品的特别均匀的粘合进而实现各个层之间的均匀的附着连接。 [0014] 优选地，在提供纺织的半成品之前进行粘合剂的施加。因此，卷在滚筒上的纺织的半成品设有粘合剂。通过省去在将纺织的半成品覆盖到芯上期间进行的粘合的步骤，在制造型坯时节约时间。由此，减少转子叶片的制造的总时长。 [0015] 在一个优选的实施方式中，在覆盖到芯上时将按压力施加到纺织的半成品上。在此，例如能够通过沿与芯相反的方向旋转的并且在芯的整个长度上设置的按压滚筒或辊产生按压力。通过按压力，增强在纺织的半成品的各个层之间的附着连接进而确保稳定的型坯。 [0016] 在一个特别优选的实施方式中，在硬化之后将型坯例如在中间分离。也就是说穿过中点分开型坯，使得产生两个预制件。尤其，型坯在中心借助于锯分离。通过所述方法相对于手动的方法实现大的时间节约，在所述手动的方法中必须将两个预制件单独地制造。这两个预制件用于制造风能设备转子叶片。 [0017] 在一个优选的实施方式中，借助于朝向芯的纵轴线的运动对至少一个纺织的半成品进行覆盖。然后，纺织的半成品根据长度在芯上和/或在芯侧面沿着滚筒引导。滚筒连同纺织的半成品在此尤其以对应于旋转速度的速度从芯的第一端部运动至芯的第二端部。由此，确保纺织的半成品均匀地施加到芯上。此外，由此能够使用可操作的尺寸的滚筒。 [0018] 优选地，所述方法包括另一步骤：在覆盖纺织的半成品之前，设置至少一个分离元件以在型坯的所设的分离部位上产生底切。在此，这种分离元件例如构成为芯的部分或者作为单独的元件设置在芯上。分离元件尤其构成为非永久的芯，即所述芯在制造方法的最后的步骤之后不再存在。在此，分离元件尤其由沙、蜡或充气的薄膜制造。替选地，分离元件由塑料或木材构成。分离元件在此设置在分离部位上，使得在那产生底切进而使型坯分离成两个半壳变得容易。如果分离元件保留在芯上或所述分离元件可替换地设置在芯上，那么芯在通过锯等分离时不被损坏。因此所述芯能够用于另一制造过程。 [0019] 在一个优选的实施方式中，在将纺织的半成品从滚筒覆盖到芯上之前，将分离薄膜，尤其Hostaphan薄膜设置到芯上。Hostaphan薄膜在此用作分离机构。由此，所制造的型坯能在粘合剂硬化或凝固之后更容易地与芯分开。 [0020] 在一个特别优选的实施方式中，芯构成为椭圆的、长形的体部，并且通过马达运动。这具有的优点是，芯通过简单的构造实现。马达使芯置于旋转中进而提供用于将纺织的半成品卷绕到芯上的预定的推进力。在此，马达的转速是可设定的。由此确保纺织的半成品特别均匀地卷绕到芯上。 [0021] 在此，椭圆的，长形的体部形成转子叶片元件的或转子叶片的借助于制成的型坯制造的表面。通过均匀产生的型坯确保用于制造转子叶片元件或转子叶片的其他工作步骤的无摩擦的过程。整个过程时间被缩短。 [0022] 优选地，在所述方法中使用2至30个滚筒，尤其2至4个滚筒，和/或在两个滚筒上的至少两个纺织的半成品具有不同的纤维取向和/或至少两个纺织的半成品以至少一个不同的纤维取向被覆盖。在此，这种滚筒具有至少500kg的重量。通过使用多个滚筒可行的是，使用不同的纺织的半成品进而使用不同的复合材料的不同特性的最优的利用。尤其，不同的纺织的半成品的不同的纤维取向能够通过使用多个滚筒实现。在此，制成的带状制品已经在滚筒上具有不同的纤维取向或者滚筒设置为，使得半成品以不同的角施加在芯上进而相应地以不同的纤维取向卷绕到芯上。此外，由此能够容易地进行滚筒更换。 [0023] 在一个优选的实施方式中，芯以少于25秒，尤其以9秒围绕其纵轴线转动一圈。由此，第一层尤其以9秒施加到芯上。在所述时间内，各个层得到彼此间足够好的接合。尤其，在层非常多时，相对于手动的方法，时间节约是特别大的。这在必须使用多个层的区域中是特别有利的，例如在转子叶片根部的区域中，在所述区域中需要至少40层。因为纺织的半成品干燥地被覆盖，所以芯能够更快地转动(与潮湿的半成品相比)。 [0024] 此外，根据本发明提出一种用于风能设备的转子叶片的型坯。在此，所述型坯根据前述实施方式的方法制造。这种型坯在此具有的优点是，所述型坯能够以大的尺寸，如对于风能设备的转子叶片所需的尺寸制造。此外，所述型坯通过前述方法几乎没有质量波动，进而其特征在于其特别高的质量。通过使用这种型坯，减少在制造风能设备的转子叶片时的整个工艺环节的时长。 [0025] 优选地，型坯由至少一个纱布，尤其玻璃纤维纱布制造。由此，纤维取向可在广泛的区域中设定并且垫子和无纺布也能够一起作用。相对于织物，纱布还具有提高的强度。在此，玻璃纤维纱布在制造中是有利的。 [0026] 此外，为了实现所述目的提出一种用于制造风能设备的转子叶片的型坯的设备。在此，所述设备包括：至少一个滚筒，在所述滚筒上设置有至少一个纺织的半成品；至少一个芯，至少一个纺织的半成品可覆盖到所述芯上；粘合装置，所述粘合装置用于用粘合剂润湿至少一个纺织的半成品，和/或用于加热至少一个纺织的半成品的热源；；以及用于使芯置于旋转运动中的驱动装置。在此，纺织的半成品可通过芯的旋转运动覆盖到芯上。粘合装置在此尤其是喷涂装置，通过所述喷涂装置，纺织的半成品设有粘合剂。将热源尤其理解为加热器，加热装置，炉子或具有红外热辐射器的加热段或通过对流的加热装置，即如下装置，所述装置尤其加热至少一个纺织的半成品的粘合剂进而提高粘附性。如果纺织的半成品已经在滚筒上设有粘合剂，那么滚筒尤其在展开之前设置在炉子中，使得粘附性的纺织的半成品的各个层相互间良好地附着。 [0027] 设备在此以有利的方式简单地构成，使得型坯能够快速地且成本低地制造。因此，得出根据所述方法的至少一个实施方式的相互关系、阐述和优点。 [0028] 优选地，提出一种用于将至少一个滚筒朝向芯的纵轴线移动的移动装置。因此，纺织的半成品沿着纵轴线，即从优选横截面为椭圆形的或圆形的芯的第一端部运动和覆盖至第二端部。由此，确保纺织的半成品均匀地且有针对性地施加在整个芯表面上。 [0029] 优选地，在芯上设置有分离薄膜，尤其Hostaphan薄膜。由此，制造的型坯能够简单地且不复杂地与芯分离。 [0030] 在一个优选的实施方式中，在芯上在型坯的所设的分离部位处设有用于产生底切的分离元件。这种分离元件在此尤其由塑料、木材、沙或蜡构成。由此，在型坯中已经设有分离部位或者型坯能够在相应的部位处简单地分开。芯在将型坯分离成两个部件时不被损坏。 [0031] 在一个特别优选的实施方式中，在芯上设有压紧设备。这种压紧设备尤其构成为辊或挤压滚筒，所述辊或挤压滚筒在芯上伸展。在卷绕到芯上期间通过压紧设备将预定的挤压力施加到半成品上。由此，改善半成品的各个层的保持力。 [0032] 优选地，设有2至30个滚筒，尤其2至4个滚筒，并且至少两个滚筒具有两个纺织的半成品，所述半成品具有不同的纤维取向。由此，能够特别好地利用纺织的半成品的特殊的特性。 [0033] 此外，根据本发明提出一种风能设备，其具有塔、可转动地安装在塔上的吊舱、可转动地安装在吊舱上的转子和多个固定在转子上的转子叶片。转子叶片中的至少一个转子叶片借助于根据前述实施方式中的型坯制造。这具有的优点是，减少这种风能设备的总的生产时间。附图说明 [0034] 下面，参照附图根据实施例示例地阐述本发明。附图在此包含部分简化的、示意的描述。 [0035] 图1示出风能设备的立体视图； [0036] 图2示出根据现有技术的方法； [0037] 图3a示出根据本发明的方法的第一方法步骤； [0038] 图3b示出根据本发明的方法的另外的第一方法步骤； [0039] 图3c示出根据图3a或3b的方法之一的第二方法步骤； [0040] 图3d示出根据图3a或3b和3c的方法制造的、用于转子叶片的两个制成的型坯；以及 [0041] 图4示出根据本发明的风能设备转子叶片的示意剖视图。 具体实施方式[0042] 图1示出风能设备100，其具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和导流罩110。转子106在运行中通过风置于转动运动进而驱动在吊舱104中的发电机。 [0043] 图2示出根据现有技术的用于制造风能设备的转子叶片的预制件或型坯的方法步骤。在此能看到模1，纺织的半成品2装入在所述模中，并且借助于粘合剂粘合。这重复多次，直至在模1中设置有纺织的半成品2的足够数量的层。模1在此构成为半壳。为了借助于所述方法制造完整的转子叶片，因而每个转子叶片需要至少两个半壳。因而，这种方法是非常耗时的。此外，所述方法由于手动地覆盖各个层而存在质量波动。 [0044] 图3a示出根据本发明的方法的第一方法步骤。在图3a中能看到芯10以及滚筒11，在所述滚筒上卷绕作为干燥的纺织的半成品的一个实施例的、由纤维材料优选玻璃纤维构成的纱布12。纱布12具有第一侧18和第二侧19。在滚筒11上还没有设置粘合剂。在芯10和滚筒11之间设置有粘合装置17。芯10优选经由马达可围绕其纵轴线20沿箭头14的方向旋转地设置。由此，纱布12自动地从滚筒11展开并且卷绕到芯10上。 [0045] 在图3a中，纱布12已经部分地卷到芯10上。在纱布12卷到芯10上的过程期间，将纱布12借助于粘合剂13粘合。在此，纱布12在背离芯10的第一侧18上借助于粘合剂13润湿。在指向芯10的第二侧19上，不设有粘合剂。通过所述粘合将纱布12固定。由此避免在要制造的预制件中的不期望的折叠。这样制造的预制件是稳定的并且相应地准备用于进一步的工作步骤。 [0046] 图3b示出根据本发明的方法的第一方法步骤的另一实施方式。在图3b中也能看到芯30，构成为纺织的半成品的一个实施例的纱布32以第一侧38和第二侧39部分地卷绕到所述芯上。纱布32从滚筒31卷绕到芯30上。芯30在此围绕其纵轴线40沿箭头34的方向旋转。与图3a不同，纱布32在滚筒31和芯30之间从下方经由粘合装置37借助于粘合剂33润湿。因此，在第二侧39上涂覆粘合剂33。 [0047] 对于图3a和3b替选地，已经在滚筒上的纱布能够设有粘合剂。然后，相应的粘合装置不再是必要的。此外，除了粘合装置或代替粘合装置能够设有热源如热辐射器、炉子等，通过所述热源粘结粘合剂进而增强各个层的附着。 [0048] 在另一替选方案中，粘合剂能够涂覆到滚筒上的纱布上。粘合装置在此尤其直接设置在滚筒上。 [0049] 图3c示出根据图3a或图3b的方法的第二方法步骤。在图3c中能看到芯10、30。在芯10、30上，达到纱布12、32的层的、对于要制造的预制件预定的数量。在此，各个层良好地附着在一起。在将纱布12、32覆盖在芯10、30上之后，纱布12、32在其还未设有基质时用这种基质浸湿，或也能够在将纱布12、32从滚筒11、31展开到芯10、30上之间进行所述浸湿过程。在用树脂等覆盖或必要时浸湿纱布之后，将纱布硬化。在硬化之后，将纱布在中间，即在中线 16、36处分离，使得由此产生两个预制件或型坯15、35，如其在图3d中所示出的那样。两个预制件或型坯15、35在此构成为(型坯)半壳。由此接着制造转子叶片或转子叶片元件。 [0050] 芯能够可选地以少于25s并且尤其以少于9s围绕其纵轴线转动一圈。 [0051] 在半成品之前已经设有基质的情况下，半成品在其卷绕在芯上之后直接硬化。 [0052] 图4示出根据本发明的风能设备转子叶片的示意剖视图。 [0053] 型坯半壳15、35是转子叶片108的结构的部分。换言之，型坯半壳15、35集成到转子叶片108中。尤其，型坯半壳15、35集成到转子叶片半壳中。 [0054] 根据本发明，制造风能设备转子叶片，其中在制造风能设备转子叶片时使用两个型坯半壳。 [0055] 根据本发明，风能设备转子叶片由两个转子叶片半壳组装，其中在每个半壳中使用型坯的两个分开的半部中的一个。 |
||||||
