制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法技术

本发明专利技术总的涉及制造大型纤维增强结构元件(208)的技术，特别是涉及使螺栓固定装置或螺栓(10)固定在纤维增强结构元件中的技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法
本专利技术总的涉及制造大型纤维增强结构元件的技术，特别是涉及使螺栓固定装置或螺栓固定在纤维增强结构元件中的技术。
技术介绍
在本文中，术语纤维增强结构元件被解释为通用术语，其包括借助纤维而纤维增强的树脂或塑料基材料制造的任何结构元件，例如由树脂材料(如聚酯、乙烯基酯、苯酚、环氧树脂或聚氨酯)制造的玻璃纤维、碳纤维或凯芙拉(kevlar)纤维增强的结构元件。进一步地，结构元件本身可以构成承载元件或支撑元件，如建筑结构的元件、建筑物立面元件、桥、风车的部件、船的部件(如甲板部件)。在本文中，术语螺栓固定装置、螺栓和配件应被解释为包括诸如螺栓、螺栓的轴、螺母、钩、带外螺纹的销、止动元件(例如压配合或搭扣配合封闭元件)等等的任何元件的通用术语，其用于与另一固定元件例如相合的或配合的固定元件合作以便固定结构元件，其中结构元件支撑螺栓固定装置、螺栓或配件，或包括内螺纹的配件，或包括突出的外螺纹部分或用于接收螺栓的螺纹的内螺纹的不同地构造的主体。行业内，纤维增强结构元件的使用已在过去的几十年中迅速增加，这基本上是由在风车行业内成功地使用这些元件所引起。除了风车部件如风车的叶片之外，纤维增强结构元件还在房屋建筑业和造船业内甚至在传统上使用金属结构的某些
中获得了成功。作为例子，在化学工业或镀锌和锌涂层工业中，由于过度的腐蚀影响，传统的金属结构常常具有比较短的使用寿命，而包括容器、楼梯、支撑元件等等的纤维增强结构元件可以经受暴露于腐蚀性环境而没有任何显著程度的劣化或毁坏。在下面的专利申请和专利中描述了结构元件和使各种部件固定在结构元件内的技术的例子，参考这些专利申请和专利并且其中的美国专利在此并入本申请中作为参考。参考文献包括：EP0170886，EP1467853，US4892462，US4339230，US4278401，FR2758594，FR2670956，US5664820，US3372073，US7357725，GB2119472和DE19625426。申请人公司已经认识到，使螺栓固定装置、螺栓和/或配件嵌入和固定在纤维增强元件内的技术可能施加某些问题，特别是就螺栓固定装置、螺栓或配件的正确和精确的定位而言。尽管常规技术已经涉及螺栓固定装置、螺栓或配件在纤维增强结构元件内的简单定位以在生产过程中被机加工、挤压或拉挤，但申请人公司已经认识到这个常规的和简单的技术不容许螺栓固定装置、螺栓或配件以业界内所需的必要精度定位并且对用于结构元件制造的纤维增强技术的进一步的商业开发存在强制性规定。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新颖技术，其容许螺栓、螺栓固定装置或配件在预定位置或地方且以行业内可接受的精度简单且精确地定位在纤维增强结构元件内，所述行业包括房屋建筑、造船和风车行业，所述精度例如为特定螺栓、螺栓固定装置或配件的位置的+/-1mm偏差或甚至更低的偏差，如+/-0.5毫米的偏差。本专利技术的一个特征是，根据本专利技术的新颖技术改善了通过螺栓固定装置、螺栓或配件朝向和来自纤维增强结构元件的力和冲击的传递，从而容许减小纤维增强结构的尺寸，即减少了纤维增强结构的重量或在替代方案中减少了用于纤维增强结构元件的材料。本专利技术的另一特征是，根据本专利技术的方法和技术容许将螺栓固定装置、螺栓或配件位于特定位置且固定在坚固且高承载的壳体中的纤维增强结构元件内。本专利技术的一个特别优点是，将螺栓固定装置、螺栓或配件定位和固定在纤维增强结构元件内的新技术容许使用高承载壳体以定位螺栓固定装置、螺栓或配件，并使螺栓固定装置、螺栓或配件容易地定位在通过对支撑螺栓固定装置、螺栓或固定装置的承载壳体特别地进行构形而产生的特定几何构形或形状内。关于已知的螺栓固定装置组件和螺栓组件，其包括芯部、附接到芯部的螺栓或螺栓固定装置和覆盖芯部和螺栓或螺栓固定装置的纤维增强材料的壳体，申请人公司已经注意到，非常高的应力发生在芯部和螺栓或螺栓固定装置之间的最外径向交界面处。因此，本专利技术的另一目标是提供一种用于制造纤维增强螺栓固定装置组件的新颖技术，其在应力最高的位置处具有增大的结构强度。此外，申请人公司是用于其中一些已在上面提到的许多不同行业中的无数应用的螺栓固定装置组件或螺栓组件的制造者。通常，每个不同的应用都需要大量的螺栓固定装置组件，其形成具有不同形状的固定组件以便配合将会接收螺栓固定装置的纤维增强结构元件的特定外形，例如，风力发电设备的叶片可能需要具有翼型(aerofoil)形状的固定组件。这种不标准的形状需要经常调换挤出机头等等，其是非常昂贵的。因此本专利技术的又一个目标是提供一种容许通过使用多个标准组件构造特定的不标准的固定组件的新颖技术。根据本专利技术的第一方面，上述目标、上述特征及上述优点连同根据本专利技术下面的详细描述显而易见的许多其他目标、优点和特征是通过制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法而得到的，所述方法包括以下步骤：i)提供长型芯部元件，长型芯部元件包括第一材料的内芯部，和，沿圆周包围内芯部且由第二材料制成的罩套，第二材料是与纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，长型芯部元件具有端部，端部具有圆锥形的或部分圆锥形的形状，如截头圆锥形状，端部限定了露出内芯部的中心端面和包围中心端面并露出罩套的周向端面，ii)提供螺栓固定装置或螺栓，其包括具有圆锥形或部分圆锥形状例如截头圆锥形状的端部凹部，端部凹部与长型芯部元件的端部相合，ⅲ)通过关于螺栓固定装置或螺栓的端部凹部接收和定心芯部元件的端部来制造子组件，ⅳ)通过将子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖子组件和通过加热和固化树脂以使树脂和增强纤维一起提供沿周向包围子组件的壳体，使螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到芯部元件的端部，或可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的壳体而固定子组件，和ⅴ)机加工被沿周向包围在增强纤维和固化树脂的壳体内的子组件以提供包括长型芯部元件和螺栓固定装置或螺栓的组件。组件可以是螺栓固定装置组件或螺栓组件，并且通常用于将纤维增强结构元件连接到另一个结构元件，例如将纤维增强叶片连接到风力发电设备的毂。根据本专利技术的基本教导，长型芯部元件包括：内芯部，优选地由软且轻的材料构成，其预先安置在由纤维增强材料构成的罩套内，其优选地以拉挤成型工艺制成。个体螺栓固定装置或螺栓安置在螺栓固定装置组件或螺栓组件内的壳体中。组件本身包括长型芯部元件，长型芯部元件相对于螺栓固定装置或螺栓被精确地定位并且在单独的制造工艺步骤中在拉挤成型工艺中固定到螺栓固定装置或螺栓。可替代地，壳体可以是在单独的工艺中附接到长型芯部元件和螺栓或螺栓固定装置的单独部件。壳体和罩套优选地均由相同的第二材料构成，该第二材料是纤维增强材料。如将在下面更详细地描述的，使用拉挤成型工艺制造螺栓固定装置、螺栓或配件组件容许螺栓固定装置、螺栓或配件组件被以特定度量的构形制造，促进或确保了个体螺栓固定装置、螺栓或配件在最终的纤维增强结构元件内的计划定位。由于用于相对于个体螺栓固定装置、螺栓或配件组件内的芯部元件固定螺栓固定装置、螺栓或配件的拉挤成型工艺，螺栓固定装置、螺栓或配件组件的制造还确保了个体螺栓固定装置、螺栓或配件的必要的承载能力。此外，为了实现组件和纤维增强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供长型芯部元件，所述长型芯部元件包括第一材料的内芯部和沿圆周包围所述内芯部且由第二材料制成的罩套，所述第二材料是与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，所述长型芯部元件具有端部，所述端部具有圆锥形的或部分圆锥形的形状，如截头圆锥形状，所述端部限定了露出所述内芯部的中心端面和包围所述中心端面并露出所述罩套的周向端面，ii)提供螺栓固定装置或螺栓，其包括具有圆锥形或诸如截头圆锥形状的部分圆锥形状的端部凹部，所述端部凹部与所述长型芯部元件的所述端部相合，iii)通过关于所述螺栓固定装置或螺栓的所述端部凹部接收和定心所述芯部元件的所述端部来制造子组件，iv)通过将所述子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖所述子组件和通过加热并固化所述树脂以使所述树脂和所述增强纤维一起提供沿周向包围所述子组件的壳体，来使所述螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到所述芯部元件的所述端部，或者，可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的所述壳体而固定所述子组件，和v)加工沿周向被包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件，以提供包括所述长型芯部元件和所述螺栓固定装置或螺栓的所述组件。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.03 EP 12174815.61.一种制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供长型芯部元件，所述长型芯部元件包括第一材料的内芯部和沿圆周包围所述内芯部且由第二材料制成的罩套，所述第二材料是与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，所述长型芯部元件具有端部，所述端部具有圆锥形的或部分圆锥形的形状，所述端部限定了露出所述内芯部的中心端面和包围所述中心端面并露出所述罩套的周向端面，ii)提供螺栓固定装置或螺栓，其包括具有圆锥形或部分圆锥形的形状的端部凹部，所述端部凹部与所述长型芯部元件的所述端部相合，iii)通过关于所述螺栓固定装置或螺栓的所述端部凹部接收和定心所述芯部元件的所述端部来制造子组件，iv)通过将所述子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖所述子组件和通过加热并固化所述树脂以使所述树脂和所述增强纤维一起提供沿周向包围所述子组件的壳体，来使所述螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到所述芯部元件的所述端部，或者，可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的所述壳体而固定所述子组件，和v)加工沿周向被包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件，以提供包括所述长型芯部元件和所述螺栓固定装置或螺栓的所述组件。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分圆锥形的形状是截头圆锥形状。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述端部限定了轴向距离和径向距离，所述轴向距离比所述径向距离大。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述第一材料比所述第二材料软和/或轻，所述第一材料是轻木或发泡聚合物材料。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述发泡聚合物材料是发泡PU(聚氨酯)、发泡PVC(聚氯乙烯)或发泡PE(聚乙烯)。6.一种制造用于纤维增强结构元件中的固定组件的方法，所述方法包括以下步骤：i)提供长型芯部元件，其材料是与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，所述芯部元件具有端部以安装和固定螺栓固定装置或螺栓，ii)提供用于将所述结构元件固定到另一个结构元件的螺栓固定装置或螺栓，iii)通过将所述螺栓固定装置或螺栓安装在所述芯部元件的所述端部上来制造子组件，iv)通过将所述子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖所述子组件和通过加热并固化所述树脂以使所述树脂和所述增强纤维一起提供沿周向包围所述子组件的壳体，来使所述螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到所述芯部元件的所述端部，或者，可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的所述壳体而固定所述子组件，v)通过加工沿周向被包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件来制造第一组件，其包括所述芯部元件和所述螺栓固定装置或螺栓，所述第一组件沿着所述第一组件的纵向轴线限定了第一凸面，vi)重复所述步骤i-v以制造第二组件，其沿着所述第二组件的纵向轴线限定了第二凸面，vii)制造隔离件，其材料与所述纤维增强结构元件的材料相容的固体材料，所述隔离件具有对应于所述第一组件的所述第一凸面的第一凹面和对应于所述第二组件的所述第二凸面的第二凹面，和viii)通过将所述隔离件放置并附接在所述第一组件和所述第二组件之间以使得所述第一凹面接触并附接到所述第一凸面和使得所述第二凹面接触并附接到所述第二凸面，来制造固定组件。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述纤维增强材料通过拉挤成型制成。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述固体材料是纤维增强的材料。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述纤维增强的材料通过拉挤成型制造。10.根据权利要求6所述的方法，其中所述凸面和所述凹面限定了圆弧。11.根据权利要求6-10中任一项所述的方法，还包括重复所述步骤i-v以制造第三组件，其沿所述第三组件的纵向轴线限定了第三凸面，所述隔离件具有对应于所述第一组件的所述第三凸面的第三凹面，所述步骤viii)包括使所述第三凹面接触且附接到所述第三凸面，从而在所述固定组件内以三...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉瑞克·索宁，拉尔斯·蒂尔斯泰德·利勒赫登，
申请(专利权)人：纤维线公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK