[发明专利]通过嵌入预固化纤维增强树脂层制造风轮机叶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造风轮机叶片或风轮机叶片的部件的方法，并且尤其涉及一种包括使用树脂预浸渍纤维层的制造方法。

背景技术

风轮机叶片及其部件通常由称为预浸渍坯的树脂预浸渍纤维层制造，树脂预浸渍纤维层布置于模型表面上并且经受真空和热以引起树脂的熔融或软化，随后对其进行固化(cure)。

关于使用预浸渍坯的一个缺点在于材料通常卷曲地输送，并且材料的形状保持性会在敷层(lay-up)过程期间由于形成纤维的折皱而引起问题。在产品厚度较大的情况下尤其如此，下层中的折皱甚至比由各个层的形状保持性单独所引起的折皱更恶化上层中的扭曲。

而且，预浸渍坯仅具有有限的侧向稳定性，并且必须小心以避免在敷层期间纤维的失准。在较大尺寸的预浸渍坯在一个工作表面上切割为期望形状并且随后不得不移动并布置于模型表面上时，预浸渍坯的操纵会特别困难。

另一个缺点在于固化是发热过程并且因此可导致最终产品中不利的内生热应力和变形，尤其对于具有较大厚度的产品。与发热固化过程相关的又一个缺点在于热可引起材料性能退化，其不能经受在固化过程期间升高的实际温度。

因此，改进的制造方法将是有利的，并且尤其是克服上述缺点的制造方法将是有利的。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种由预浸渍坯制造风轮机叶片或风轮机叶片的部件的方法，通过该方法，在树脂固化期间整个给定截面的平均温度增大低于相应已知方法。

本发明的另一个目标是提供一种由预浸渍坯制造风轮机叶片或风轮机叶片的部件的方法，通过该方法，与相应已知方法相比，能更容易防止纤维在敷层过程期间的失准。这种失准会出现在被制造元件的厚度方向上和侧向上。

本发明的另一个目标是提供一种由预浸渍坯制造风轮机叶片或风轮机叶片的部件的方法，通过该方法，更容易在敷层过程期间操纵各层。

本发明的又一目标是提供对于现有技术的一种替代方案。

因而，上述目标和几个其他目标将在本发明的第一方面通过提供一种制造风轮机叶片或风轮机叶片的部件的方法来获得，该方法包括：

—以至少部分重叠的关系布置至少一层未固化树脂预浸渍纤维和至少一层已固化纤维增强树脂；以及

—固化包含未固化树脂的所述至少一层中的所述树脂，其中所述至少一层已固化纤维增强树脂在放置于模塑表面上之前与至少一层未固化树脂预浸渍纤维组装在一起。

“已固化”优选地意味着已完全固化。

通过所述层的这种预组装，材料可以由于由所述已固化层引起的较大刚性而更易于操纵，并且因为所述未固化层的纤维至少部分地由所述已固化层支撑因此更易于避免纤维的失准。这在较大尺寸的层在一个工作表面处切割为期望形状并且随后必须移动并且布置于模塑表面上时是特别有利的。这种预组装的层在下文被称为预制坯(pre-form)；它们还可以称为板坯(slabs)。

与未固化层相比具有更大刚性的已固化层的结合还抑制了未固化材料交付卷筒由于材料的形状保持性而形成折皱的倾向。

在本发明的一个实施例中，已固化纤维增强树脂层布置于每层树脂预浸渍纤维的两侧上，这使得更易于在敷层期间操纵材料而无需接触未固化树脂。而且，已固化层不像未固化层那样粘着，因此变得更容易将层推压至期望的相互位置同时将预制坯布置于模塑表面上。替代地，多层树脂预浸渍纤维布置为彼此叠置，并且已固化纤维增强树脂层布置于树脂预浸渍层的每个外层的外表面上。

在本发明的另一个实施例中，未固化树脂预浸渍纤维层布置于每个已固化纤维增强树脂层的两侧上。因此，未固化树脂的粘合效果可使得更易于确保层在敷层过程期间保持就位。

在另一个实施例中，所述层布置为使得所述组装后的层的一个外侧表面包括已固化树脂，并且另一个外表面包括未固化树脂。因此，能获得上述后两个实施例之间的折衷。所述未固化树脂能作为粘合剂以保持所述层的相互位置。

该方法可还包括步骤：

—将所述至少一层树脂预浸渍纤维和所述至少一层已固化纤维增强树脂放置在模塑表面上，

—在所述至少一层树脂预浸渍纤维和所述至少一层已固化纤维增强树脂上方提供气密且柔软的封罩，

—基本上排出存在于所述封罩中的空气，以及

—加热所述封罩中的所述层预定的时间。

因此仅需要一个模塑表面，并且所制造元件的厚度能简单地通过改变所使用层的数量来调节。

在本发明的一些实施例中，所述层的所述组装可包括在所述层上施加压力的步骤。因此，获得更强的粘合力。