專利名稱：包括復合材料的風輪機葉片的制造方法
包括復合材料的M^機葉片的偉隨方法
駄領域
本發(fā)明涉及一種包括復合材料的m機葉片的制造方法，包括以下步驟 選擇夕卜模具部件；選擇內模具部件，其中內模具部件的至少一部，面包括由 氣密膜覆蓋的可壓縮層；將待粘結的材料定位在外模具部件禾吶模具部件之間 的 內；對模腔進行抽空并粘結(bond)該材料。
背景技術：
為了制造轉子葉片，例如風車式葉片或K^機葉片，公知的是用風力粗紗 帶^l且紗束繞芯。在專利US4242160和US4381960中描述的系統(tǒng)鵬了這種方 法。為了滿足風輪機應用所期望的表面特性并防itt加工的復合材料的表面呈 現(xiàn)為夕卜表面，額外的精加工處理是必須的。
允許以確保令人滿意的表面特性和對該材料的粘結、并且同時在旨葉片 上提供恒定材料特性的另一方法是真空輔助樹脂傳遞模塑法。在專利 EP1310351B1中提出的方法中，材料定位挱卜模具部件和內模具部件之間的模 腔內，并且，在抽空模腔后，允許樹臘流入和粘結該材料。
然而，如果在樹臘注射階段期間或在其中柳旨仍然是液體的固化繊的早 期階段期間空氣泄漏進填充樹脂的腔內，那么空氣會留在該^M件內并因此降 低葉片的3艘。該空氣的泄漏典型地發(fā)生在覆蓋內模具部件的氣密膜具有小孔 或鵬的時候。
為了確保氣密膜的完整性，以使空氣不能泄漏進保持在真空下的模腔內， ^ffi包含有由多個不同層組成的膜。這樣，增加膜的冗余，并且這些層中的其 中一個層的氣密性的缺陷不損害該膜的，氣密性。
然而，^ffl該多層膜導致更高的材料消耗和整體^t上更高努力。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種包括復合材料組成的M^機葉片的審隨方法，該材料 個葉片上提供恒定的材料性質，同時避免了使用多層氣密膜。
該目的ffi3i權利要求i所述的方法獲得。
權利要求i提供了一種包括復合材料的K^機葉片的制造方法，其包括以
下步驟
-選擇外模具部件，
-選擇內模具部件，其中內模具部件的至少一部，面包括由氣密膜覆蓋的 可壓縮層，
-將待粘結的材料定位砂卜模具部件和內模具部件之間的模腔內，
-對該模腔進行抽空，
鵬該材料，
其特征在于它進一步包括步驟在定位所述待粘結的材料之前對可壓縮層 進行抽空。
通過在定位待粘結的材料之綱空該可壓縮層，該可壓縮層由其外部的空 氣壓力壓縮，并且因此M^了總尺寸。當將待粘結的材料定位在外模具部件和 處于壓縮狀態(tài)的內模具部件之間的模腔內之后，空氣也從該模腔中排出，可壓 縮層再次膨脹并且擠壓該材料。
由于在該狀態(tài)下，可壓縮層和模腔都處于真空，沒有顯著的空氣壓力差可 能導致空氣M該氣密膜進行泄漏并因此損害葉片的3雖。因此，在確保葉片 材料質量的同時，可以避免i，多層氣密膜。
因此,在節(jié)約技術努力和材料消耗的同時，本發(fā)明允許可靠地制造規(guī)定材 料質量的賺機葉片。
本發(fā)明可以如弓閱權利要求1的權利要求所限定的那樣實施。
本方法的實施例可以包括檢須愾密膜中的泄漏的步驟。
這使得在將待粘結的材料定位在外模具部件和內模具部件之間的模腔內并 且同時抽空該模腔之后，i!31讓空氣流入可壓縮層而進一步增加施加到待粘結 的材料上的壓力。這樣，不僅可壓縮層的膨脹力而且可壓縮層內的空氣壓力都 向該材料衝共壓力。
該實施例特別有用的是，在存在泄漏的情況下對該可ffi^層再7娥行抽空， 使得在有泄漏實際發(fā)生時可以特別地獲得本發(fā)明的效果，同時在沒有空氣泄露 時，于該額外的壓力。在實施例中，檢測泄漏可以基于檢測離內的空氣壓力實施，稱^^于檢
測可JBi層內的空氣壓力實施?？商鎿Q地，可以例如艦測量^1A可壓縮層的 空氣量和/^131測量流出MJS的空氣l^測量空氣的^A/流出速率。
在實施例中，在粘結該材料之后可以對該可壓縮層再次進行抽空。這便于 從制造好的M^機葉片中取出內模具芯。


本發(fā)明將參照以下所描述的詳細實施例和多個附圖進"^描述
圖1示出了用于實施本方法一實施例的縫的示意性橫截面亂
圖2示出了稱法一實施例的第一部分的示意性繊圖，和 圖3示出了本方法一實施例的第二部分的流程圖(續(xù)圖2)。
具體實施例方式
圖i示出了用于實施本發(fā)明戶;^方法的模具的示范性 面圖。
在該實施例中，內模具設置為兩^H蟲立的零件。第一內模具包括剛性內芯
1A，剛性內芯1A由可壓縮材料層3A覆蓋。第一內模具進一步包括氣密膜4A, 氣密膜4A設置在可繊層3A的外表面的頂上。
同樣，第二內模具包括剛性內芯1B,剛性內芯1B由可壓縮材料層3B覆蓋。 第二內模具也進一步包括氣密膜4B，氣密膜4B設置在可壓縮層3B的外表面的 頂上。在第一和第二內模具之間體抗剪腹板2。
在氣密膜4A、 4B與外模具(即頂部外模具7和底部外模具8)的內表面6 之間的模腔內設置待粘結的材料5 (復合材料、疊合材秋lay-up materials))。該 疊合材料可包括玻璃纖維材料、碳纖維材料、巴爾沙(balsa)桶BPVC發(fā)泡材 料。
在頂部外模具7和底部外模具8這兩者中均可設置,調節(jié)系統(tǒng)9，其包括 鵬專感器和加熱元件。
氣密膜4A和4B可以實施為3妓的真空袋，其尺寸形成為使得它們分另隨 合于職fitover難內模具及其可壓縮層lA、 3A或1B、 3B上。這樣，當鵬 可壓縮層時，多余的真空袋材料將以小褶皺的形鄉(xiāng)成小的存儲區(qū)。在粘結過
程期間，這些存儲區(qū)確鵬材料不會娜出而ax該SM件(即，待粘結的材料)的小的空隙中，而是可以在沒有擠壓的情況下膨l^iSA這些空隙。繊供 了額外的安全以防雌鵬。
從圖中可以看出，內模具的整體尺寸使得當疊合材料在位且可壓縮層3A、 犯處于壓縮狀態(tài)時內模具適合于夕卜模具7、 8的微。因此，當可ffi^層未被 壓縮時，內模具將超出由具有定位好的疊合材料的內模具提供的腔的尺寸。換 句話說，可壓縮材料層的尺寸形成為使得，在它的壓縮狀態(tài)中，它的形狀和尺 寸使內模具應當適于對那些要被包括在該粘結材料(即，SM件)中的纖維進 行疊合。實際中，內模具的形狀可以類似于將位于所制造好的風輪機葉片內的 腔的微。因此，當處于其未壓縮狀態(tài)時，內模具大于將位于所偉隨好的K^ 機葉片內的腔，并且可壓縮材料在該疊層件上施加固結壓力(consolidation pressure)o
利用圖1中示出的結構進行模制的逝1M51參考圖2和3進一步說明。
圖2示出了本方法實施例的第一部分的示范性漱呈圖。在步驟100中，將 底部夕卜模具部件8方爐到位，以便定位疊合材料。在步驟110中艦將這些疊 合材料一層一層地設置 卜模具8的內表面6的頂上而定位^4合材料。
接著，在步驟120中，可臓層3A、犯被抽空，使得周圍大氣中的空氣 壓力壓縮該層，并且內模具收縮并且使其形，合處于由底部模具和已定位的 疊合材料提供的，中。
在圖1所示的實施例中，抗剪腹板2也設置在第一和第二內芯之間。如果 不包括抗剪腹板，那么可以鵬單個內模具來代替。可替換地，可以鵬兩個 互補的內模具以便于操縱該內模具。
當在步驟130中內模具已經(jīng)定位在由底部模具和已定位的疊合材料所提供 的底座中時，在步驟140中更多的疊合材料以同樣的方^位在內模具的頂上。
接著，在步驟150中，將頂部外模具放在內模具上，使得外模具閉合，并 且形成如圖l中所示的結構。
此時，在步驟160中，允許空氣在可臓層中流動，從而允許大，力來 支持對位于該模腔內的疊合材料進行壓縮。在可替換的實施例中，可壓縮層可 以保持真空，使得可以防止空氣的泄漏，因為沒有足夠的空氣壓力差讓空氣流 過繊中可能存在的孔。在這樣的實施例中，空氣泄漏的檢測可以省略。
在這兩種情況中，在步驟170中模,抽空，并且可壓縮層的膨脹力和本實施例中在可壓縮層內作用的空氣壓力都ffi^機控內的復合材料(疊合材料)， 迫艘合材料壓靠外模具。
參照圖3描述了該M^呈的進一步的步驟。在步驟180中，允許樹臘^A疊 合材料所在的該腔內。附加地或可替換地，可以施加熱S^實施該粘結過程。
在這樣做時，在步驟190中，該系統(tǒng)檢測空氣是否從可壓縮層泄漏進模腔 內。這可以利用任何魏的泄漏檢觀仿法來完成，例如M51測量離內的空氣 壓力^1測量,可壓縮層或流出模腔的空氣量來實現(xiàn)。然而，在最簡單的 例子中，可以僅僅通過傾聽是否有來自泄漏空氣的任何噪音或鳴叫聲來實施泄 漏的檢測。
如果發(fā)生空氣泄漏，在步驟200中，可壓縮層再次被抽空，使得可壓縮層 和模腔之間的任何空氣流動快艦消失。由于可臓層的膨脹力，作用在待粘 結的材料上的壓力得以保持，雖然強度可能降低。為了獲得該效果，可壓縮層 可包括或由合適的泡沫橡膠或任何其他的發(fā)泡的可壓縮材料組成。該可壓縮材 料也可以是一種具有夕剛面或外殼和內側面或內殼的墊，該夕剛面或外殼和內 側面或內殼由處于中間的中間層分開，該中間層包括細肋，當加載負荷時該細 肋彎曲，并且在釋放負荷時該細肋又再次伸展。它也可以包括設置在芯和外殼 之間的彈簧，袋 該外殼。
接著， 一旦樹脂凝固，該粘結鵬就結束(步驟210)。在打幵模具之前，
允許空氣ax外模具和內模具之間的空間，使得該模具部件可以拆下。為了方
便取出這樣庫i臘的M^機葉片，可臓層可以被再次抽空以 >內模具的尺寸。 因此，所提出的方法適合制造高質量的K^機葉片，并且同時艦制微 程的穩(wěn)定性并減少材料的消耗。在所提出的方法中，粘結娘呈即使在氣密膜出 現(xiàn)孔的情況下仍然可以繼續(xù)而不會損害偉i臘的葉片的材料特性，并且避免高成 本地使用多層氣密膜或具有特別防泄漏的其他膜。
權利要求
1.一種包括復合材料的風輪機葉片的制造方法，其包括以下步驟-選擇外模具部件，-選擇內模具部件，其中內模具部件的表面的至少一部分包括由氣密膜覆蓋的可壓縮層，-將待粘結的材料定位在外模具部件和內模具部件之間的模腔內，-對該模腔進行抽空，-粘結該材料，其特征在于它進一步包括步驟在定位所述待粘結的材料之前對所述可壓縮層進行抽空。
2. 如權利要求1戶腿的方法，期寺征在于，包蹄驟檢測氣密膜中的泄漏。
3. 如權利要求2所述的方法，辦征在于，所述檢測泄漏是基于檢觀蝶腔 內的空氣壓力來實施的。
4. 如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述檢測泄漏是基于檢測所述可壓縮層內的空氣壓力和/或測量流進所述可壓縮層的空氣量和/或觀懂流出戶;f^模腔的空氣量來實施的。
5. 如權利要求24中任一權禾腰求所述的方法，其特征在于，在出現(xiàn)泄漏 的情況下對所述可壓縮層迸行抽空。
6. 如權利要求1-5中任一權利要求所述的方法，^T征在于，在抽空所述 可^^層的同時允許空氣 所述可壓縮層。
7. 如權利要求1-6中任一權利要求所述的方法，其特征在于，在^M材料 已經(jīng)粘結之后對所述可壓縮層進行抽空。
8. 如權利要求1-7中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述內模具 部件選擇成包括具有由真空袋覆蓋的可壓縮凃層的剛性芯部件。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述真空袋的尺寸設置,合 于配裝在所述剛性芯部件及其處于未被ra狀態(tài)下的可壓輸凃層上。
10. 如權利要求1-9中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述內模具部件選擇成使得戶，可ra層的膨脹力提供足夠的用于所述粘結的壓力。
11.如權利要求i-io中任一權利要求所述的方法，辦征在于，戶腐內模具部件選擇成使得當所述可壓縮層未被壓縮時，所述內模具部件超出由所粉卜模具部^Hf共的中空空間。
全文摘要
一種包括復合材料的風輪機葉片的制造方法，其包括以下步驟選擇外模具部件；選擇內模具部件，其中該內模具部件表面的至少一部分包括由氣密膜覆蓋的可壓縮層；將該材料定位在外模具部件和內模具部件之間的模腔內；對該模腔進行抽空；并且粘結該復合材料，其進一步包括在定位復合材料之前對該可壓縮層進行抽空的步驟。
文檔編號B29L31/08GK101590698SQ20091014975
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權日2008年5月5日
發(fā)明者H·斯蒂斯達爾 申請人:西門子公司