[发明专利]一种制备预成型件的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备包含至少一层纤维束的预成型件的设备和方 法，该纤维束至少部分地被树脂固定。

背景技术

在制备大型风轮机叶片时，实际中已经开始使用具有在树脂层中的纤 维，即复合材料，的半成品部件。这些半成品元件称为预成型件。这些部 件可以依赖于它们的结构来提供主要在一个方向上的强度，因此可以用作 风轮机叶片的加强元件。

传统上来说，已经将由在树脂中的单层纤维构成的“环形”片材制备 成纺织品。随后，将这些片材切割为具有所需形状和尺寸的较小部分。将 这些部分堆积和层叠以得到成品加强元件，即预成型件。

由于在将片材切割为所需形状和尺寸的较小部分时，不可能将整个片 材都用掉，因此传统方法会产生废料。由于片材的造价高，传统方法由于 损耗的产品大小引起很高的价值浪费。另外，切割造成时间的消耗和造价 的增加。

在传统方法中，片材是在纤维于树脂中浸湿后被切割的，这有时会引 起树脂粘附于切割装置的问题，这进一步增加了对切割湿润且坚硬的片材 的切割工具的特殊设计需要。

在堆积较小的部分时，在层中间可能会夹杂空气。由于这些层是具有 在树脂层中的纤维的半成品部件，因此去除层间的夹杂空气是困难的。

发明内容

本发明的实施例的一个目的是提供制备预成型件的改进设备和方法。

在第一方面，本发明提供一种制备预成型件的设备，该预成型件包含 至少一层由树脂至少部分地固定的纤维束，其中该设备包括：

工作表面；

纤维束分布装置，其包括多个分布通道，每个分布通道适于接收和传 送一纤维束，所述通道设置成在所传送的纤维束之间提供分布间隔(间距)；

适于保持多个纤维束的纤维束保持装置；和

操纵装置，其适于相对于纤维束保持装置移动纤维束分布装置；

其中，该设备布置成使得能将纤维束的自由端从纤维束分布装置传送 向纤维束保持装置，纤维束保持装置用于以所述分布间隔保持所述自由端， 从而纤维束分布装置和纤维束保持装置的彼此远离的相对运动使得纤维束 被拉伸通过分布通道并且将纤维束分布到工作表面上。

该设备可用于制备半成品元件，例如，包含至少一层被树脂至少部分 地固定的纤维束的预成型件。这些纤维束可基本平行地分布并且被树脂固 定。因此，预成型件可提供主要在一个方向上的强度。

根据预成型件的最终应用，可以使用不同类型的纤维，例如玻璃纤维、 碳纤维、合成纤维、生物纤维、矿物纤维和金属纤维。预成型件包括以纤 维束形式存在的纤维，该纤维束是大量单个纤维的集束。

树脂可以是有机聚合液体，该液体当将转换成最终使用状态时会变成 固体。作为一个实施例，树脂可以是环氧基树脂或聚酯基树脂，当然也可 使用其它树脂类型。此外，也可将一种或多种不同类型的树脂应用到预成 型件的制备中。但如果使用不同类型的树脂，则有利地使用同族树脂以确 保它们之间的相容性。

工作表面可为在其上制备预成型件的工作台。或者，工作表面可以是 在其上制备预成型件的衬层或载体层。在后一种情况下，该设备可进一步 包括工作台。

纤维束分布装置适于接收和传送多个纤维束。纤维束可以是卷绕的， 并且这些卷可定位成在向纤维束分布装置传送纤维束时展开。作为一个示 例，可将卷定位在分布装置的上方。

纤维束的数量可以是可变的，以便能分布不同数量的纤维束。这可允 许制备包含不同纤维束数量的预成型件，由此允许制备不同尺寸和形状的 预成型件。

分布装置包括多个分布通道，每个分布通道适于接收和传送一纤维束。 通过设置分布通道以提供纤维束间的分布间隔，可保证纤维束以预定的间 隔被传送，从而可更准确地分布纤维束。此外，可以确保纤维束不缠绕在 一起，因此使得该设备能在停顿数量有限的情况下运行。

因为要制备的预成型件的尺寸和形状是变化的，不是总使用所有分布 通道。在某些阶段，仅有一些分布通道可接收和传送纤维束。

分布间隔可以是变化的，以便适用于传送到纤维束保持装置的纤维束 间的要求的距离以及/或者适用于在工作表面上分布纤维束时要求的纤维 束间的距离。