[发明专利]VARTM工艺中的树脂流控制

说明书

技术领域

本发明涉及用于在真空辅助树脂传递模制工艺期间控制封闭模腔中的树脂流的方法和设备。本发明还涉及一种制造例如风轮机转子叶片的复合结构的方法、以及一种用于真空辅助树脂传递模制的系统。

背景技术

利用真空辅助树脂传递模制（VARTM）工艺来铸造大型玻璃纤维复合结构是本技术领域公知的，并且还已知利用该工艺来制造风轮机转子叶片。这例如在文献WO 2009/103736 A2中被描述。根据该文献，附加密封容器可操作地连接到模腔的真空出口，并且该容器包括流量传感器以便测量来自所述出口的空气流。这允许测量模腔中是否可能存在泄漏以及在哪里可能存在泄漏。

在真空辅助树脂传递模制工艺中，许多纤维层被设置在第一模具外壳中。在完成纤维材料以及例如附加部件的敷设之后，形成封闭的模腔。该封闭模腔例如可借助第二模具外壳或借助真空袋来形成。然后，封闭模腔例如借助真空泵通过至少一个真空出口被排空。通过该树脂入口，未固化的流体树脂由于封闭模腔的排空导致的压差而被注入模腔中。当模腔被完全填充树脂时，树脂被固化以形成复合结构。

通常，封闭模腔内部的树脂流取决于树脂在其通过纤维材料的路途所遇到的阻力。这意味着，可能出现模腔内部的纤维材料尚未被树脂浸透的区域，而在其他区域中，树脂材料已经被树脂完全浸渍或浸透。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种用于在真空辅助树脂传递模制工艺期间控制封闭模腔中的树脂流的有益方法。本发明的第二目的在于提供一种用于制造复合结构的有益方法。本发明的第三目的在于提供一种用于在真空辅助树脂传递模制工艺期间控制封闭模腔中的树脂流的有益设备。本发明的第四目的在于提供一种用于真空辅助树脂传递模制的系统。

该第一目的借助根据权利要求1所述的用于控制封闭模腔中的树脂流的方法来解决。该第二目的借助根据权利要求6所述的用于制造复合结构的方法来解决。第三目的借助根据权利要求8所述的用于控制封闭模腔中的树脂流的设备来解决，并且第四目的借助根据权利要求11所述的用于真空辅助树脂传递模制的系统来解决。从属权利要求书限定本发明的进一步发展。

用于在真空辅助树脂传递模制工艺期间控制封闭模腔中的树脂流的本发明方法利用封闭模腔，所述封闭模腔包括至少一个树脂入口以及多个树脂出口。每个树脂出口可操作地连接到容器的入口、优选地到单独容器的入口。每个容器包括与真空泵可操作地连接的出口。

所述方法包括以下步骤：借助真空泵通过所述树脂出口来抽空所述封闭模腔，这意味着施加真空；将液态树脂注入所述封闭模腔中；在将液态树脂注入所述封闭模腔期间测量每个容器中的树脂填充水平；以及取决于具体容器中的被测量树脂填充水平来调节在每个容器出口处的被施加压力，例如真空压力。

本发明方法利用真空辅助树脂传递模制工艺来确保复合结构的最佳模制，这是因为取决于在每个容器中的树脂填充水平的在每个树脂出口处的单独压力被控制。此外，复合材料中的树脂的漂流前锋（float front）可被控制，并且可能允许复合材料的一些区域的更大浸渍。由此，具有例如过量材料和/或十分致密材料的区域能被充分地浸渍。本发明的另一优势在于，在已经被浸渍的区域处可停止树脂的灌入，但是在尚未被充分地浸渍的区域处可继续树脂的灌入。这因而是成本有效的，因为仅少量的过量树脂被抽出模腔。

此外，本发明的有利之处在于，漂流前锋的速度可至少部分地借助例如智能控制容器中的真空水平而被控制。由此，漂流前锋的所述速度可被控制，以例如适于在树脂入口处的树脂供应的可避免速率。

例如，测力传感器和/或液位传感器和/或流量传感器可被用于测量每个容器中的树脂填充水平。用于测量每个容器中的树脂填充水平的这个或这些装置可将其数据提供给压力控制装置，例如，真空控制系统装置。这意味着，本发明方法可包括步骤：从用于测量每个容器中的树脂填充水平所使用的装置提供数据给压力控制装置。

例如，在0.1巴与0.3巴之间、优选为0.2巴的压力可被施加到每个容器出口。然后，取决于在具体容器中的被测量树脂填充水平，在每个容器出口处的压力可增加例如直至在0.4巴与0.6巴之间、例如为0.5巴的水平。

此外，在每个容器出口处的压力可被调节，使得具体容器中的树脂填充水平被保持恒定在预定正值，这意味着至少最少量的树脂已经被抽吸到该容器中。