[发明专利]生产纤维增强结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产纤维增强结构的方法，其中纤维材料被铺设在类似于要被生产的纤维增强结构的阴翻版（negative image）的模具表面上，并且在纤维材料被铺设在模具结构上之后灌注树脂。具体而言，本发明涉及生产纤维增强风力涡轮转子叶片的方法。

背景技术

用于制造纤维增强结构（即风力涡轮转子叶片）的方法例如被公开于EP 2 133 373 A。通常，毡形式的纤维层被逐层堆叠在模具中，并且在模具闭合之后，灌注并固化树脂以便生产转子叶片。

从US 4,242,160中已知了生产纤维增强结构的另一种方法，其描述了生产风力涡轮转子叶片的方法，该方法包括使用细丝增强的复合芯棒。细丝被缠绕在芯棒上以便最终形成风力涡轮转子叶片的翼梁。

发明内容

在已知现有技术的背景下，本发明的目标是提供生产如风力涡轮转子叶片的纤维增强结构的有利方法。

在生产纤维增强结构的本发明方法中，具体地在生产纤维增强的风力涡轮转子叶片的本发明方法中，纤维材料被铺设在类似于要被生产的纤维增强结构的阴翻版的模具表面上。在纤维材料被铺设在模具表面上之后，灌注并固化树脂以便使得结构硬化。根据本发明，在模具表面上铺设纤维材料包括步骤：将纤维材料的粗纱铺设在模具表面上或者铺设在已经铺设在模具表面上的可以是粗纱/无捻粗纱（roving）或毡等形式的纤维材料上。负压（underpressure）被施加于粗纱和模具表面之间的空间。

换言之，根据本发明，至少一层纤维材料没有以毡的形式而是以粗纱的形式被铺设，即以近似一维纤维结构而不是二维纤维结构的方式被铺设。在模具表面上或在已经铺设在模具表面上的纤维材料上铺设纤维材料的粗纱允许在设定纤维增强结构中承重细丝的取向时的更大灵活性。此外，通过使用粗纱而不是使用毡，能够更容易地防止褶皱。注意到，虽然在本发明的上下文中还可能除了粗纱之外也使用毡或类似物，但是本发明同样包括所有纤维材料均以粗纱的形式被铺设在模具表面上的情况。

粗纱将由于施加的负压被吸向模具表面并且因此被保持就位。在本文中，有利的是，不透气罩被置于正被铺设在模具表面或正被铺设在已被铺设在模具表面上的纤维材料上的粗纱之上。所述罩确保当施加负压时，不仅通过将粗纱按压到下层表面，还通过将不透气罩按压到粗纱上，来约束粗纱的运动。此外，还可以通过施加负压时由罩施加的压力来压缩粗纱。

本发明优选地适用于铺设干燥粗纱，不过其还能够用于铺设潮湿粗纱。潮湿粗纱意味着在粗纱被铺设在模具中之前使用湿（且未硬化）的树脂来预浸渍粗纱，而干燥粗纱意味着当被铺设在模具中时粗纱是没有被预浸渍的。

粗纱可以被设置在卷轴上并且从卷轴展开以便铺设在模具表面上或已经铺设在模具表面上的纤维材料上。作为替代性方案，粗纱可以被设置在匣内并且当正被铺设在模具表面上或正被铺设在已经铺设在模具表面上的纤维材料上时从匣铺开。在粗纱从卷轴展开或从匣铺开时卷轴或匣可以在模具表面之上运动。

卷轴或匣可以由支撑装置保持，该支撑装置比如像例如具有辊或轮的立柱，其中当粗纱被铺设在模具表面上或已经铺设在模具表面上的纤维材料上时支撑装置在模具表面之上滚动。

作为由具有辊或轮的支撑装置所保持的卷轴或匣的替代性方案，可以通过支撑装置（比如像例如立柱）的臂来保持卷轴或匣，其中当粗纱被铺设在模具表面上或已经铺设在模具表面上的纤维材料上时支撑装置沿带有模具表面的模具运动。能够通过使用沿吊车龙门运动的吊车（例如高架吊车）或者通过使用沿模具运动的滑车来提供支撑装置的运动。

有利的是，当粗纱正被铺设在模具表面上或正被铺设在已经铺设在模具表面上的纤维材料上时卷轴或匣被置于不透气罩之下。在本文中，在铺设粗纱时使用具有在模具表面之上滚动的辊或轮的支撑装置是有利的，这是因为能够通过不透气罩来覆盖整个支撑装置。

粗纱可以以适于模具表面尺寸的长度被设置在卷轴上或在匣内，以便不需要切割。

如果限定的个体张力被应用到铺设在模具表面上或已经铺设在模具表面上的纤维材料上的每条粗纱，则能够在最终纤维增强结构的承重能力方面来优化粗纱的铺设。

为了加速在模具表面上或已经铺设在模具表面上的纤维材料上铺设粗纱，能够在模具表面上或已经铺设在模具表面上的纤维材料上同时铺设多条平行粗纱。

如果多层粗纱被铺设在模具内，则能够通过选择每层中粗纱的延伸方向来优化最终结构的载重能力。此外，在一层粗纱中或不同层粗纱中可以使用不同品质和/或不同材料的粗纱。