[发明专利]制造复合件的方法和风力涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及制造复合件的方法并且涉及风力涡轮机叶片。本发明尤其涉及制造风力涡轮机叶片的方法。

背景技术

现代的风力涡轮机叶片通常用真空辅助的树脂传递模塑方法制造，该方法通过在真空条件下将树脂注入到压紧的加强材料内而产生强度强、重量轻的复合件。大部分的加强材料通常是玻璃或碳纤维织物垫。

对于模具的内表面的深凹形状来说，可能会有如下风险：在叠合(lay-up)过程中，纤维垫不会相对于模具牢固地保持就位。在某些情况下，纤维垫不贴合模具的实际曲率，而可能倾向于具有悬链形状(类似于悬挂的链)，在模具的内表面和纤维垫之间留下空隙(“悬停玻璃”)。如果若干个纤维垫层被放置在彼此的顶部上，那么在施加真空时，各层之间的摩擦力可能足以阻止纤维垫被压向模具。在后续的模塑过程中，模具的表面和纤维垫之间的空隙将填充没有被任何纤维材料加强的树脂。结果，在“悬停玻璃”区域中的叶片的结构特点可能不像所期望的那样。

另外，如果在施加真空后，玻璃被部分地或全部地压出并进入空隙中，那么这可能会导致纤维垫的褶皱和折叠，如果该褶皱和折叠在注入树脂前没有被弄平，其可能会进而导致机械方面的弱点。

在US 2003/0077965A 1中，公开了在制造纤维加强的聚合物复合件中使用的三维隔离物织物树脂注入介质和加强复合材料薄板。用作复合材料薄板的三维隔离物织物对于树脂注入率和整个叠层上的树脂均匀性两方面都有帮助。

在WO2007/038930A 1中，公开了制造纤维加强产品的树脂传递模塑方法。该方法包括以下步骤：a)在模具中放置至少一个多孔构件；b)在模具中放置一个或更多加强纤维层；c)引入树脂并通过多孔构件将树脂分布到纤维层；和d)允许树脂硬化并且允许分布构件联合以形成连续的层。

在EP1310351B1中公开了一种用于制造复合材料的风车叶片的方法，这些复合材料包括纤维加强基体材料，其中该叶片在封闭的模具中制成为单件。该方法包括以下步骤：模具型芯具有柔性的外部型芯部分和内部的、坚固的或可操作的型芯部分，而且将外模具部分布置成包围住该模具型芯以在它们之间形成模具型腔。复合材料和可能的型芯插件被放置在外模具部分上和/或模具型芯上。外模具部分包围着模具型芯并且包围着放在模具型腔内的复合材料。复合材料硬化。去除外模具部分。在去除外模具部分之前或之后，将模具型芯从永久成形的叶片中取出。在铺设复合材料时，一些所要求的基体材料与加强纤维一起使用，并且在这种情况下，在封闭了模具后再添加额外的基体材料。该方法涉及使用诸如玻璃或碳纤维加强的环氧树脂、聚酯、乙烯基酯或热塑性塑料之类的复合材料。

发明内容

本发明的第一目的是提供用于制造复合件的方法，其中避免在深凹模具中制造复合件的过程中出现“悬停玻璃”和折叠。本发明的第二目的是提供有利的风力涡轮机叶片。

第一目的由如权利要求1所述的用于制造复合件的方法实现。第二目的由如权利要求14所述的风力涡轮机叶片实现。从属权利要求进一步限定了本发明的发展。

用于制造复合件的创造性方法包括以下步骤：在模具的内表面上放置至少一个纤维垫；在模具的所述内表面和所述至少一个纤维垫之间施加抽吸；用至少一个真空包覆盖所述至少一个纤维垫的最外侧纤维垫；在所述真空包和所述模具之间的区域引入真空；在真空条件下将树脂注入到所述真空包和所述模具之间的区域中；让所述树脂固化；和去除所述模具。

本发明的想法是在叠合过程中在所述模具的内表面和所述纤维垫之间进行抽吸。这意味着，在所述至少一个纤维垫的最外侧纤维垫被至少一个真空包覆盖前在模具的内表面之间进行抽吸。抽吸将迫使纤维垫抵靠模具的内表面而变平坦。通过这种方式，有效地避免了在复合件的制造过程(尤其是在深凹模具中的制造过程)中出现的“悬停玻璃”和折叠。

所述至少一个纤维垫的所述最外侧纤维垫可由模具型芯覆盖，该模具型芯由至少一个真空包覆盖，使得所述真空包被放置在所述最外侧纤维垫上。在向真空包和模具之间的区域引入真空之前可有利地进行此操作。