[go: up one dir, main page]

CN119173375A - 用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴 - Google Patents

用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴 Download PDF

Info

Publication number
CN119173375A
CN119173375A CN202380039414.2A CN202380039414A CN119173375A CN 119173375 A CN119173375 A CN 119173375A CN 202380039414 A CN202380039414 A CN 202380039414A CN 119173375 A CN119173375 A CN 119173375A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mandrel
outer layer
core
component
hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202380039414.2A
Other languages
English (en)
Inventor
L·龙德奥
陈旭
S·I·施利希
A·R·科利尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LM Wind Power AS
Original Assignee
LM Wind Power AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LM Wind Power AS filed Critical LM Wind Power AS
Publication of CN119173375A publication Critical patent/CN119173375A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/82—Cores or mandrels
    • B29C53/821—Mandrels especially adapted for winding and joining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/461—Rigid movable compressing mould parts acting independently from opening or closing action of the main mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/462—Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/56—Tensioning reinforcements before or during shaping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0025—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings
    • B29D99/0028—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings hollow blades
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

提供了一种用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴，该心轴包括第一材料的芯体(110)；布置在芯体(110)的径向外侧的第二材料的外层(120)，第二材料比第一材料更可压缩；以及用于加强铺层的第一内部区域上的压力的第一加强物部件(130)，第一加强物部件(130)至少部分地布置在芯体(110)的径向外侧，其中第一加强物部件(130)的第一外表面(135)和外层(120)的第二外表面(125)一起形成与中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状。

Description

用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴
技术领域
本公开总体上涉及用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴、用于使用心轴生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的方法，以及使用心轴制造的风力涡轮机转子叶片的中空复合构件。
背景技术
大体上，风力涡轮机包括具有转子的涡轮机，转子包括具有多个叶片的可旋转毂组件。叶片将风能转变成机械旋转扭矩，旋转扭矩经由转子驱动一个或多个发电机。发电机有时但并非总是通过变速箱旋转地联接到转子。变速箱逐步提升发电机的转子的固有低转速，以将旋转机械能有效地转换成电能，电能经由至少一个电连接馈送到公用电网中。还存在无齿轮的直接驱动式风力涡轮机。转子、发电机、变速箱和其它构件通常安装在壳体或机舱内，该壳体或机舱定位于可为桁架或管状塔架的基座的顶部上。
在风力涡轮机中，转子叶片是大型整体混合结构。它们大部分由复合物制成，具有螺栓连接的叶片-毂连接和整体结合的防雷装置，并且包括各种类型的复合结构材料和元件。每个转子叶片可包括多个中空复合构件，例如，诸如箱形翼梁或D形翼梁的中空翼梁。
在用于制造中空复合结构的常规过程中，使用心轴来限定中空空间。纤维材料或片材(诸如预浸玻璃纤维材料)铺设在第一模具部分内的心轴上，其中纤维材料在心轴上的位置和形状基本上限定复合零件。第二模具部分使模具完整，并且纤维材料可在常规的真空树脂固化过程中进行固化。该过程可用于生产风力涡轮机转子叶片的坚固且轻质的复合结构。
EP3894194A1描述了一种用于生产中空复合结构(诸如用于风力涡轮机叶片中的翼梁横梁)的方法，其包括将纤维增强材料围绕心轴放置在模具内，以及固化该纤维增强材料。心轴由具有刚性中性状态的可压缩材料形成，该材料具有一定的刚性，以在纤维增强材料的铺设和固化期间保持心轴的限定形状。在固化之后，在心轴上抽真空以压缩可压缩材料，使得压缩的心轴可通过复合结构中的开口拉出，该开口具有使得心轴在心轴的刚性中性状态下不能通过开口拉出的大小。
因此，需要一种用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的改进的心轴。
发明内容
本发明由所附权利要求书限定。
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地提出，或可从描述中是明显的的，或可通过实施本发明学习到。
根据一个方面，提供了一种用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴，该心轴包括第一材料的芯体、布置在芯体的径向外侧的第二材料的外层，第二材料比第一材料更可压缩，以及用于加强铺层的第一内部区域上的压力的第一加强物部件，第一加强物部件至少部分地布置在芯体的径向外侧，其中第一加强物部件的第一外表面和外层的第二外表面一起形成与中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状。
根据另外的方面，提供了一种用于使用如本文中描述的心轴生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的方法，该方法包括将铺层围绕心轴放置在模具内，以及执行模内固化过程。
根据另一方面，提供了一种使用如本文中所述的心轴制造的风力涡轮机转子叶片的中空复合构件。
参照以下描述和所附的权利要求书，本发明的这些和其它方面、实施例、实例和优点将变得更好理解。
附图说明
包括针对本领域中的技术人员的其最佳模式的完整并且能够实现的公开内容在参照附图的说明书中提出，在附图中：
图1是根据本文中所述的方面的心轴的示意性横截面；
图2A是根据本文中所述实施例的处于非扩张状态的第一加强物部件的示意性横截面；
图2B是根据本文中所述实施例的处于扩张状态的第一加强物部件的示意性横截面；
图3是根据本文中所述实施例的中空部分的示意性横截面；
图4是根据本文中所述实施例的芯体的示意性横截面；
图5是根据本文中所述实施例的芯体和加强物部件的示意性横截面；
图6是根据本文中所述实施例的芯体、加强物部件和外层的示意性横截面；
图7是根据本文中所述实施例的心轴的示意性横截面；
图8是根据本文中所述方面的用于生产中空复合构件的方法的示意图；
图9是根据本文中所述实施例的用于生产中空复合构件的方法的示意图；
图10是风力涡轮机转子叶片的示意性横截面；以及
图11是中空复合构件的示意性横截面。
具体实施方式
现在将详细参照实施例，其中的一个或多个实例在附图中示出。每个实例均用于阐释本公开。作为一个实例或实施例的一部分示出或描述的特征可与另一个实例或实施例一起使用。
如上所述，本发明针对一种用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件(诸如翼梁)的改进心轴。
复合材料大体上包括嵌入基质材料(诸如聚合物或陶瓷材料)中的纤维增强材料。增强材料通常充当复合材料的承载成分，而基质材料则保护增强材料，维持其纤维的定向，并用于将负载分散到增强材料。聚合物基质复合(PMC)材料通常通过用树脂浸渍织物，然后固化来制造。在浸渍之前，织物可称为“干”织物，并且通常包括两个或更多个纤维层(层片或片材)的叠层。取决于预期应用和所使用的基质材料，纤维层可由多种材料形成，例如碳(例如，石墨)、玻璃(例如，玻璃纤维)、聚合物(例如，)和陶瓷(例如，)纤维。
在复合物制造中，有益的是生产具有规定的树脂与纤维比并且无空隙或瑕疵的良好压紧的层压板。常见的挑战包括表面孔隙率、空隙、富集树脂的区域和桥接。
包括可压缩材料的心轴容易发生桥接。桥接是指初始或第一织物层片从限定的特征(例如角部)拉开并跨越，而不是保持紧密粘附于该特征。桥接可导致树脂富集，这是第一织物层片下面过量树脂的非期望聚集，这会可能会局部削弱层压板。
因此，在生产中空复合构件时，桥接可能是一个问题。例如在内角部中，半径的大小是重要的。例如，在内角部半径较小的情况下，可能会更困难。
桥接问题(诸如内角部中的桥接问题)导致树脂积聚和玻璃桥接分离。由于树脂重，这会导致附加的重量，并且由于树脂积聚导致放热增加，因此会增加开裂的风险。由于风力涡轮机转子叶片对重量敏感，因此不期望附加的重量。另外，不达标的构件(例如由于树脂开裂或固化不达标而导致)通常无法修复，并导致零件报废。树脂积聚至少可导致零件热退化，并进一步不利地影响安全温度极限，例如缓升、循环。
因此，期望提供一种包括可压缩材料的心轴，该心轴用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件，其中该心轴在具有限定特征(例如，角部)的中空复合构件的期望形状方面进行了改进。
根据一个方面，提供了一种用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴，该心轴包括第一材料的芯体、布置在芯体的径向外侧的第二材料的外层，第二材料比第一材料更可压缩，以及用于加强铺层的第一内部区域上的压力的第一加强物部件，第一加强物部件至少部分地布置在芯体的径向外侧，其中第一加强物部件的第一外表面和外层的第二外表面一起形成与中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图1来理解。
心轴包括第一材料的芯体110和第二材料的外层120。第一材料和第二材料是可压缩材料。第二材料比第一材料更可压缩。可压缩材料可理解为具有非压缩状态和压缩状态的材料。
可压缩材料可理解为能够处于非压缩状态的材料，其中可压缩材料形成限定形状。可压缩材料可理解为能够处于非压缩状态的材料，其中可压缩材料具有足够的刚性以在围绕心轴放置的纤维增强材料的铺设和固化期间保持限定形状。
可压缩材料可理解为在对其施加真空时能够转变为压缩状态的材料。可压缩材料可理解为具有足够的弹性以在释放施加在其上的真空时返回到非压缩状态的材料。
第一加强物部件130的第一外表面135和外层120的第二外表面125一起形成与中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状。
铺层的第一内部区域上的压力可理解为铺层上的压缩力。可理解的是，围绕心轴和铺层的模具或模具的一部分与施加到铺层的真空相结合使得能够对铺层的第一内部区域施加压力或压缩力。可理解的是，芯体110的凹陷或开口充当筒体壁。
“铺层”可理解为形成或用于形成中空复合构件的至少一部分的(一种或多种)材料。特别地，“铺层”可理解为纤维织物和/或复合材料。在实例中，中空复合构件为翼梁横梁构件的一部分、翼梁横梁构件、翼梁横梁的一部分或翼梁横梁。中空复合构件，特别是本文中所述的翼梁横梁，可理解为制造成为风力涡轮机转子叶片的内部部分。
“铺层”可理解为包括或包含处于最终或完全固化之前的状态的材料，例如包括或包含未固化材料、预固化材料和/或部分固化材料。
“铺层”可理解为材料层。特别地，“铺层”可理解为包括层片，例如矿物层片、聚合物层片、玻璃层片、金属层片、碳层片)。“铺层”可理解为包括纤维，例如矿物纤维、聚合物纤维、玻璃纤维、金属纤维、碳纤维。
可理解的是，聚合物纤维可包括芳香族聚酰胺、聚乙烯、聚氨酯和/或芳族聚酰胺纤维。可理解的是，纤维可为单向或多向纤维、预浸料、纤维板或纤维垫的形式。
在实例中，“铺层”包括干玻璃/碳纤维织物和/或预浸料。
在实例中，“铺层”包括(一种或多种)预制材料。
表述“用于加强压力的第一加强物部件”可理解为用于提供比当第一加强物部件由第二材料的部件替换时所提供的压力或力更高的压力或更大的力的第一加强物部件130。
例如，在外层120也布置在第一加强物部件130原本布置的位置的情况下，由延伸的外层在第一加强物部件130原本布置的位置处提供的压力或力小于由第一加强物部件130在所述位置处提供的压力或力。
第一加强物部件130的第一外表面135和外层120的第二外表面125一起形成与中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状。
在实例中，第一加强物部件130的第一外表面135是构造成靠近铺层的第一内部区域的表面。在实例中，第一加强物部件130的第一外表面135布置成(最)远离芯体。
在实例中，外层120的第二外表面125是构造成靠近铺层的第二内部区域的表面。可理解的是，铺层的第二内部区域靠近铺层的第一内部区域。
可理解的是，第一加强物部件130的第一外表面135和外层120的第二外表面125具有共同边缘。
可理解的是，具有处于扩张状态的中空部分210的第一加强物部件130和处于非压缩状态的外层120一起形成与中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状。
可理解的是，限定形状(由第一加强物部件130的第一外表面135和外层120的第二外表面125一起形成)和(中空复合构件的至少一部分的)期望形状是在铺层铺设在心轴上时，特别是在(模内)固化过程期间。
在实例中，(心轴的)限定形状和(中空复合构件的)期望形状分别是在(模内)固化过程期间的心轴和中空复合构件的形状。
可理解的是，铺层的第二内部区域和铺层的第一内部区域具有共同的边缘。
可理解的是，铺设在心轴上的包括第一加强物部件130的第一外表面135和外层120的第二外表面125的铺层固化以形成中空复合构件的至少一部分，其中中空复合构件的至少一部分具有与由第一加强物部件130的第一外表面135和外层120的第二外表面125形成的限定形状相对应的期望内部形状。
因此，在具有限定特征(例如角部)的中空复合构件的期望形状方面，心轴的性能得到改善。因此，可更好地实现中空复合构件的期望形状。因此，可更好地避免诸如桥接的非期望影响。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图2A和图2B来理解。
根据实施例，第一加强物部件130包括可通过加压流体扩张的中空部分210。
在实例中，中空部分210是可充胀的。在实例中，中空部分210可理解为可充胀部分。在实例中，加压流体是气体(例如空气、氮气)或液体(例如水)。
根据实施例，中空部分210布置成靠近芯体110，和/或其中中空部分210至少部分地由芯体110围绕。
在实例中，中空部分布置在第一加强物部件130的第一端处，靠近芯体110。
在实例中，芯体110包括凹陷或开口，例如凹部、腔、槽、凹槽或通道。
在实例中，芯体110的凹陷或芯体110的开口构造成用于保持第一加强物部件130。
在实例中，芯体110的凹陷或开口具有与第一加强物部件130的一部分的形状互补的内部形状。
在实例中，凹陷或开口沿要向铺层的第一内部区域施加加强压力的方向定向。
在实例中，凹陷或开口沿铺层的第一内部区域的方向定向。
在实例中，芯体110的凹陷或开口的轴线沿铺层的第一内部区域的方向定向，该轴线位于芯体110的横截面平面中，该轴线优选地是凹陷或开口的对称轴线。
根据实施例，中空部分210与芯体110以及第一加强物部件130的其余部分流体隔离。在实例中，中空部分210与第一加强物部件130的其余部分和/或与芯体110和/或外层120流体隔离。
在实例中，除端口之外，中空部分形成流体密封的容积。
可理解的是，端口可处于打开状态(例如以允许加压流体通过端口)和处于关闭状态(例如以阻止加压流体通过端口)。
在实例中，第一加强物部件130相对于外层120具有更小的压缩性或更大的刚性。在实例中，第一加强物部件包括比外层120的第二材料压缩性更小的材料。
因此，在固化过程(例如，在高压釜中固化)期间，作用于靠近第一加强物部件130的铺层的第一内部区域上的压力相对于作用于靠近外层120的铺层的第二内部区域上的压力加强(或更大)。
因此，在具有限定特征(例如角部)的中空复合构件的期望形状方面，心轴的性能得到改善。因此，可更好地实现中空复合构件的期望形状。因此，可更好地避免诸如桥接的非期望影响。
作为示范性实例，中空部分210是提供1.25英寸的径向扩张的2英寸厚的排放软管。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图3来理解。
根据实施例，中空部分210包括以下组中的至少一者：漏针缝合部(drop stitch)410；420、连续纤维和增强物，以用于限定扩张状态320下的中空部分210的形状。
在实例中，处于扩张状态320的中空部分210具有限定形状，以用于加强铺层的第一内部区域上的压力。在实例中，铺层的第一内部区域包括限定的特征，例如角部。
在实例中，中空部分210具有例如横截面为圆形或三角形的形状，和/或布置成使得当处于扩张状态320时，在限定特征的最小半径的点处或沿限定特征的轴线(例如在角部的顶点处)加强铺层的第一内部区域上的压力。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图4来理解。
芯体110的第一材料可为泡沫材料，例如闭孔泡沫。
大体上，芯体110的第一材料可为(进一步包括)不可压缩材料，诸如塑料或木质芯体。例如，芯体110可为刚性的。在另一个实例中，芯体110可为中空的，例如具有外部(刚性)结构、具有空的内部部分或具有填充有流体(特别是空气)的内部部分。例如，空的内部部分可占芯体110的体积的50％以上。
第一材料可为以下中的至少一种：聚合物、橡胶、聚乙烯(EPE、XLPE)、EVA、聚丙烯、聚苯乙烯、闭孔EPDM泡沫橡胶，优选交联聚乙烯；密度至少为1磅/立方英尺，优选至少为2磅/立方英尺；密度最多为4磅/立方英尺，优选最多为3磅/立方英尺；作为特定实例：L200或交联聚乙烯。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图5来理解。
根据实施例，第一加强物部件130包括第三材料的第一中间部分220，该第三材料比外层120的第二材料压缩性更小，优选地，其中第一中间部分220包括闭孔泡沫。
可理解的是，相对于外层120和/或相对于芯体110，第一中间部分220的压缩性更小或刚性更大。
因此，第一中间部分220使得能够将压力加强传递到铺层的第一内部区域。
根据实施例，第一加强物部件130包括比第一中间部分220压缩性更小的第二中间部分230，第二中间部分230布置成靠近第一外表面135或具有形成第一外表面135的表面。
在实例中，第二中间部分230是不可压缩的或刚性的。可理解的是，相对于第一中间部分、相对于芯体110和/或相对于外层120，第二中间部分230的压缩性更小或刚性更大。
在实例中，第二中间部分230具有与中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状的外表面。
因此，第二中间部分230能够使得铺层的第一内部区域上的压力加强。
在实例中，可存在多个第一加强物部件130。在实例中，第一加强物部件130和至少一个另外的加强物部件布置在相应的位置。在实例中，至少一个另外的加强物部件可以是根据如本文中所述的第一加强物部件130的实施例和实例的。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图6来理解。
根据实施例，芯体110包括闭孔泡沫，和/或其中外层120包括开孔泡沫。
外层120的第二材料可为泡沫材料，例如开孔泡沫。第二材料比第一材料更可压缩。
第二材料可具有比第一材料更低的密度。第二材料的刚性可能比第一材料的刚性更小。
第二材料可为以下中的至少一种：聚合物、橡胶、聚氨酯、网状聚氨酯、PVC、腈、EPDM；密度至少为1磅/立方英尺，优选至少为2磅/立方英尺；密度最多为4磅/立方英尺，优选最多为3磅/立方英尺；作为特定实例：或泡沫。
在实例中，可存在多个外层120。在实例中，外层120和至少一个另外的外层布置在相应的位置。在实例中，至少一个另外的外层可以使根据如本文中所述的外层120的实施例和实例的。
芯体110可理解为外层120和/或第一加强物部件130的支承件(或基部)。在实例中，外层120和/或第一加强物部件130布置在芯体110的径向外侧。在实例中，外层120和/或第一加强物部件130布置在芯体110上。
在实例中，外层120和/或第一加强物部件130结合到芯体110，例如使用橡胶胶粘剂。在实例中，外层120和第一加强物部件130例如使用橡胶胶粘剂结合到彼此。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图7来理解。
可理解的是，第一加强物部件130构造成用于加强铺层的第一内部区域上的压力。
例如，第一加强物部件130至少部分地布置在芯体的径向外侧。例如，第一加强物部件130具有位于芯体的径向范围内的内径向位置。
在实例中，第一加强物部件130布置成从芯体的径向范围内的径向位置延伸，或从芯体110的外表面延伸。
因此，芯体作用为约束物，以控制由第一加强物部件130在铺层(铺层的第一内部区域)上施加的力的方向。
根据实施例，形成第一外表面135的第一加强物部件130的外皮部分260比第一加强物部件130的第一中间部分220刚性更大。
根据实施例，形成第一外表面135的第一加强物部件130的外皮部分260比形成外层120的第二外表面125的外层120的部分刚性更大。
在实例中，外皮部分260所具有的刚性模量至少比第一中间部分220、芯体110和/或外层120的刚性模量大一个数量级。
在实例中，外皮部分260由刚性材料制成，例如纤维增强塑料。在实例中，外皮部分260是不可压缩的或刚性的。
在实例中，外皮部分260具有限定形状的外表面，该限定形状对应于中空复合构件的至少一部分的期望内部形状。
因此，外皮部分260实现铺层的第一内部区域上的压力加强。
根据实施例，第一加强物部件130的第一外表面135包括半径小于外层120的第二外表面125的任何特征的半径的特征。
在实例中，第一加强物部件130的第一外表面135是不连续的表面或非平坦的表面。
因此，在具有限定特征(例如具有小半径的特征，例如角部)的中空复合构件的期望形状方面，心轴的性能得到改善。因此，可更好地实现中空复合构件的期望形状。因此，可更好地避免诸如桥接的非期望影响。
在实例中，第一刚性表面部分240布置在中空部分210的径向近侧上。在实例中，第二刚性表面部分250布置在中空部分210的径向远侧上。
因此，第一刚性表面部分240和第二刚性表面部分250使得能够将压力加强定向传递到铺层的第一内部区域上。
用语“径向近侧”可理解为在径向方向上靠近(芯体110的)中心，或在径向方向上靠近芯体110。用语“径向远侧”可理解为在径向方向上远离(芯体110的)中心，或在径向方向上远离芯体110。
用语“径向方向”可理解为在芯体110的横截面平面或心轴的横截面平面上从芯体110的中心或心轴的中心向外延伸的方向。
用语“径向”可理解为沿在芯体110的横截面平面或心轴的横截面平面上从芯体110的中心或从心轴的中心向外延伸的方向。
根据实施例，外层120的厚度尺寸构造成使得能够从中空复合构件中取出心轴，和/或其中外层120的厚度尺寸基于外层120的第二材料的压缩性和中空复合构件的几何形状构造。
因此，具有减小的横截面大小(特别是由于外层120的压缩)的压缩的心轴可从中空复合结构中取出来进行后固化。可理解的是，当心轴未受压缩时，即当心轴处于非压缩状态时，心轴不可从中空复合结构中取出来进行后固化。
因此，如本文中所述，可压缩心轴可理解为使得能够从中空复合构件中取出心轴来进行后固化。由于可压缩心轴由于其压缩性而特别是处于产生非期望影响(诸如桥接)的风险，因此设有如本文中所述的压力加强物部件的可压缩心轴使得可压缩心轴能够实现类似于刚性心轴的形状限定，但仍然具有可压缩心轴的优点。
根据一个方面，提供了一种用于使用如本文中所述的心轴生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的方法，该方法包括将铺层围绕心轴放置在模具内，以及执行模内固化过程。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图8来理解。
将铺层围绕心轴放置在模具1110内可理解为纤维材料铺层过程。在实例中，该铺层铺设在模具中或模具的一部分中。在实例中，心轴布置在铺设的铺层上。在实例中，在心轴布置在顶部的情况下，铺设铺层围绕心轴布置。
执行模内固化过程1120可理解为遵循树脂灌注过程。可理解的是，在模具中抽真空之后进行树脂灌注过程。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图9来理解。
根据实施例，用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的方法包括至少在模内固化过程期间，优选在模内固化过程之前激活第一加强物部件1210。
根据实施例，激活第一加强物部件1210包括对第一加强物部件的中空部分进行流体加压。
在实例中，气体或液体泵可流体地连接到中空部分210。在实例中，可使用气体或液体泵对中空部分加压。
在实例中，对第一加强物部件的中空部分进行流体加压包括将气体或液体泵送到第一加强物部件的中空部分中。在实例中，当中空部分中的流体的压力达到中空部分的上限压力时，中空部分处于流体加压状态或扩张状态。
根据实施例，用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的方法包括从复合构件中取出心轴1240。
根据实施例，取出心轴1240包括停用第一加强物部件1220并在心轴上抽真空1230。
根据实施例，停用第一加强物部件1220包括在模内固化过程之后将流体压力释放到第一加强物部件。
根据实施例，激活第一加强物部件1210包括通过第一加强物部件在铺层的第一内部区域上施加第一压力，该第一压力高于通过外层在铺层的靠近第一内部区域的第二内部区域上施加的第二压力。
因此，至少在铺层的固化期间，压力加强。因此，可更好地实现中空复合构件的期望形状。
根据一个方面，提供了一种使用如本文中所述的心轴制造的风力涡轮机转子叶片的中空复合构件。
下文提供了一些进一步的描述，这可参照图10和图11来理解。
在实例中，如本文中所述的风力涡轮机转子叶片的中空复合构件是翼梁横梁构件(例如，其一部分)，例如第一翼梁部件510或第三翼梁部件610。
在实例中，第一翼梁部件510是中空翼梁部件，其整体结合到风力涡轮机转子叶片530的结构中。在另一个实例中，第一翼梁部件510由包括至少一个中空复合构件在内的多个构件构成。
在实例中，第三翼梁部件610是布置在风力涡轮机转子叶片530的接收区段(例如第一翼梁部件510)内的中空翼梁部件。
在实例中，第二翼梁部件520可包括中空复合构件，例如可布置在翼梁帽之间的中空翼梁腹板。
在实例中，风力涡轮机转子叶片530可如图10中所绘。
作为示范性实例，芯体由较硬、压缩性较小的泡沫形成。作为示范性实例，将心轴切割成中空复合构件内模线的轮廓，减去胀大的铺层的偏移量。作为示范性实例，心轴也偏移以允许更可压缩的开孔层形成外层。
作为示范性实例，该外层厚度由从中空复合构件取出心轴所需的压缩量限定。作为示范性实例，该外层的厚度是根据或基于中空复合构件的几何形状的。
作为示范性实例，可加压部件设置在需要较高压缩的铺层的区域中。作为示范性实例，该可加压部件在受压时可具有受约束的形状，或其移动可约束到特定的方向，即，提供力的矢量。
作为示范性实例，芯体用于控制力的矢量并且将力的矢量定向到铺层的期望位置。
作为示范性实例，外层是可压缩的。作为示范性实例，通过抽掉心轴内的空气，泡沫受压缩，并且心轴大小减小，以允许将心轴从中空复合构件中取出，否则心轴将由模具锁定。
作为示范性实例，较小压缩性的构件构成心轴的芯体。作为示范性实例，芯体充当可压缩层的支承件，以及控制对铺层施加压缩力的方向的约束物。
作为示范性实例，芯体中的槽沿压力施加到层压板上的方向定向。作为示范性实例，芯体中的槽充当筒体壁。
作为示范性实例，芯体中的槽填充有提供定向移动和/或压力的可扩张元件。作为示范性实例，可扩张元件由较硬和/或压缩性较小的泡沫覆盖，或如果需要，甚至是由固体刚性构件覆盖，以精确定位需要压缩的区域。
作为示范性实例，外层由可压缩的开孔材料制成，其在压缩或真空下大小可大大减小，从而允许将心轴从原本模具锁定的形状中取出。
作为示范性实例，心轴包括不同硬度的泡沫。作为示范性实例，提供第一泡沫用于全方位覆盖，并提供比第一泡沫更坚固的第二泡沫用于角部。
作为示范性实例，为角部提供了开孔泡沫和闭孔泡沫的组合。
有益的是，提供一种允许制造中空模具锁定复合零件的心轴设计。可塌缩心轴有益地便于取出。结合加强物的心轴是有益的，该加强物可气动地激活，并且可提供受控的线性移动来加强特定区域(诸如角部或需要很好的限定的其它几何形状)的压力。
使用各种密度和压缩性的闭孔泡沫、各种密度和压缩性的开孔泡沫、复合刚性构件，以及以控制提供压力的移动方向的方式受约束的可充胀/可扩张构件是有益的。
有益的是，提供以限定其最终形状的方式约束和控制的加压心轴形状。可使用内部和外部增强物(诸如漏针缝合部、连续纤维和织物)来实现此最终形状。
有益的是，高度定向的移动确保零件的关键区域明确限定，同时仍允许足够的可塌缩性或压缩性以允许取出模具锁定零件。
因此，有益的是，将施加压力到零件的特定区域的能力结合，同时仍然具有足够的压缩性以允许从中空模具锁定复合结构中取出。一般来说，在可压缩心轴中，扩张是均匀的。
有益的是，控制施加压力的位置以避免玻璃织物的桥接。一般而言，充胀物不会约束扩张。因此，提供了一种心轴，其精确控制施加压力的位置，同时仍然能够充分塌缩以抵消模具锁定并允许取出。
因此，描述了一种心轴，其允许通过使用不同压缩性构件或对扩张结构的内部约束(诸如，漏针缝合部或其它增强物)来约束特定方向上的扩张，以允许精确控制所施加力的轴线。
已经发现，在为风力涡轮机的销接头模制的翼梁横梁中，内半径对于降低零件的抗疲劳性至关重要。已经发现这些半径主要受玻璃铺设方式的控制。我们发现，这极其依赖于操作者。
已发现这是造成零件报废的最重要原因之一，并且实际上一般不可能修复这种中空零件的内部。
因此，描述了一种通过加强物控制力的方向的心轴。有益的是，使用可用气体或液体加压，但在加压时会约束为最终形状的中空形状。这可有益地通过内部增强物、织物或漏针缝合部来实现，这些内部增强物、织物或漏针缝合部限定最终的加压形状，并防止在不想要或不需要压缩的方向上扩张。
已经发现，这种心轴比机械设备资源效率更高。已经发现，由于实心/刚性构件很少，因此这种心轴更加灵活。已经发现，这种心轴所需的精度要低得多，在不约束轴线方面更加宽松。
具有(机械)激活器以在特定区域施加压力的实心心轴通常非常复杂、灵活性较差并且资源效率低得多。
本书面说明书使用实施例和实例来提供能够实现的公开内容。本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1.一种用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴，所述心轴包括：
第一材料的芯体(110)；
布置在所述芯体(110)的径向外侧的第二材料的外层(120)，所述第二材料比所述第一材料更可压缩；以及
用于加强铺层的第一内部区域上的压力的第一加强物部件(130)，所述第一加强物部件(130)至少部分地布置在所述芯体(110)的径向外侧，
其中所述第一加强物部件(130)的第一外表面(135)和所述外层(120)的第二外表面(125)一起形成与所述中空复合构件的至少一部分的期望内部形状相对应的限定形状。
2.根据权利要求1所述的心轴，其中所述第一加强物部件(130)包括能够通过加压流体扩张的中空部分(210)。
3.根据权利要求2所述的心轴，其中所述中空部分(210)布置成靠近所述芯体(110)，和/或其中所述中空部分(210)至少部分地由所述芯体(110)围绕。
4.根据权利要求2至权利要求3中任一项所述的心轴，其中所述中空部分(210)与所述芯体(110)以及所述第一加强物部件(130)的其余部分流体隔离。
5.根据权利要求2至权利要求4中任一项所述的心轴，其中所述中空部分(210)包括以下组中的至少一者：漏针缝合部(410；420)、连续纤维和增强物，以用于限定扩张状态(320)下的所述中空部分(210)的形状。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的心轴，其中所述第一加强物部件(130)包括第三材料的第一中间部分(220)，所述第三材料比所述外层(120)的第二材料压缩性更小，优选地，其中所述第一中间部分(220)包括闭孔泡沫。
7.根据权利要求6所述的心轴，其中形成所述第一外表面(135)的所述第一加强物部件(130)的外皮部分(260)比所述第一加强物部件(130)的中间部分(220)刚性更大；和/或
根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的心轴，其中形成所述第一外表面(135)的第一加强物部件(130)的外皮部分(260)比形成所述外层(120)的第二外表面(125)的外层(120)的部分刚性更大；和/或
根据权利要求6所述的心轴，其中所述第一加强物部件(130)包括比所述第一中间部分(220)压缩性更小的第二中间部分(230)，所述第二中间部分(230)布置成靠近所述第一外表面(135)或具有形成所述第一外表面(135)的表面。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的心轴，其中所述第一加强物部件(130)的第一外表面(135)包括半径小于所述外层(120)的第二外表面(125)的任何特征的半径的特征。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的心轴，其中所述芯体(110)包括闭孔泡沫，和/或其中所述外层(120)包括开孔泡沫。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的心轴，其中所述外层(120)的厚度尺寸构造成使得能够从所述中空复合构件中取出所述心轴，和/或其中所述外层(120)的厚度尺寸基于所述外层(120)的第二材料的压缩性和所述中空复合构件的几何形状构造。
11.一种用于使用根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的心轴来生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的方法，所述方法包括：
将所述铺层围绕所述心轴放置在模具内(1110)；以及
执行模内固化过程(1120)。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
至少在所述模内固化过程期间，优选在所述模内固化过程之前，激活所述第一加强物部件(1210)，
其中激活所述第一加强物部件(1210)优选包括对所述第一加强物部件的中空部分进行流体加压。
13.根据权利要求11至权利要求12任一项所述的方法，进一步包括：
从所述复合构件中取出所述心轴(1240)，
其中取出所述心轴(1240)包括停用所述第一加强物部件(1220)并在所述心轴上抽真空(1230)，
其中停用所述第一加强物部件(1220)优选包括在所述模内固化过程之后将流体压力释放到所述第一加强物部件。
14.根据权利要求11至权利要求13中任一项所述的方法，其中激活所述第一加强物部件(1210)包括通过所述第一加强物部件在所述铺层的第一内部区域上施加第一压力，所述第一压力高于通过所述外层在所述铺层的靠近所述第一内部区域的第二内部区域上施加的第二压力。
15.一种使用根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的心轴制造的风力涡轮机转子叶片的中空复合构件。
CN202380039414.2A 2022-03-11 2023-03-09 用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴 Pending CN119173375A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22161665.9A EP4241963B1 (en) 2022-03-11 2022-03-11 Mandrel for producing a hollow composite component of a wind turbine rotor blade and method using the mandrel
EP22161665.9 2022-03-11
PCT/EP2023/056020 WO2023170211A1 (en) 2022-03-11 2023-03-09 Mandrel for producing a hollow composite component of a wind turbine rotor blade

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN119173375A true CN119173375A (zh) 2024-12-20

Family

ID=80775087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202380039414.2A Pending CN119173375A (zh) 2022-03-11 2023-03-09 用于生产风力涡轮机转子叶片的中空复合构件的心轴

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4241963B1 (zh)
CN (1) CN119173375A (zh)
WO (1) WO2023170211A1 (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005070668A1 (en) * 2004-01-23 2005-08-04 Covess Nv Hollow composite body of fiber reinforced thermoplastic material
JP7282889B2 (ja) 2018-12-11 2023-05-29 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 中空複合構造、とくには風力タービンロータブレード用の桁ビームを製造するための方法、および関連のマンドレル

Also Published As

Publication number Publication date
EP4241963A1 (en) 2023-09-13
EP4241963B1 (en) 2025-02-12
WO2023170211A1 (en) 2023-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101811366B (zh) 制造复合材料制品的装置和方法
EP0491646B1 (en) Tooling method and apparatus for resin transfer molding
US5968445A (en) Method and apparatus for curing large composite panels
EP3394430B1 (en) Wind turbine blades and related methods of manufacturing
EP2030763B1 (en) Evacuation process for use in a method for producing a composite structure
US20030183067A1 (en) Resin transfer molding process
KR20070099659A (ko) 대형의 벌집형 코어 강화 복합재료 구조물을 위한 저온,진공경화 제조방법
US20190315451A1 (en) Propeller blade spar
US20100196654A1 (en) Process for producing composite laminate structures and composite laminate structures formed thereby
JP7282889B2 (ja) 中空複合構造、とくには風力タービンロータブレード用の桁ビームを製造するための方法、および関連のマンドレル
US20140360665A1 (en) Reflector manufactured using multiple use precision extractable tooling
EP4241963B1 (en) Mandrel for producing a hollow composite component of a wind turbine rotor blade and method using the mandrel
EP4247625A1 (en) Wind turbine blade shear web
CN104890254B (zh) 用于制造风力涡轮的部件的方法
Musch et al. Tooling with reinforced elastomeric materials
JP2003314431A (ja) 風車翼
WO2020046166A1 (ru) Безлонжеронная лопасть винта вертолёта и способ её изготовления
WO2024040548A1 (en) A web, a wind turbine blade and a manufacturing method thereof
CA2804892C (en) Mould tools
US20230356484A1 (en) A method of manufacturing a wind turbine blade part with a flow-enhancing mat
CN113382849B (zh) 用于制造纤维增强聚合物复合梁、特别是用于风力涡轮转子叶片的翼梁式梁的方法
CN118234940A (zh) 用于风力涡轮机叶片的翼梁帽
WO2013096381A1 (en) Reflector manufactured using multiple use precision extractable tooling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination