由单独的纤维垫制造连续纤维加强层的方法技术

描述了一种制造单个组装的纵向延伸纤维层的方法，该纤维层在后续的制造纤维加强复合结构的树脂灌注工艺中使用。所述方法包括以下步骤：a）提供第一纤维垫，第一纤维垫包括在第一纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维；b）提供第二纤维垫，第二纤维垫包括在第二纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维；c）布置第一纤维垫和第二纤维垫，使得第一纤维垫的一端的单向纤维在公共边界处的单个平面内邻接第二纤维垫的一端；以及d）将第一纤维垫的所述一端处的第一纤维垫的单向纤维拼接到第二纤维垫的所述一端处的第二纤维垫的单向纤维，以形成拼接接头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造单个组装的纵向延伸纤维层的方法，该纤维层在后续的制造纤维加强复合结构的树脂灌注工艺中使用。本专利技术另外涉及一种通过至少一个这种组装的纤维层制造风力涡轮机叶片部件的方法。本专利技术还涉及一种组装的纵向延伸的纤维加强层，该纤维加强层在后续的制造纤维加强复合结构的树脂灌注工艺中使用。
技术介绍
风力涡轮机叶片通常根据两种结构设计中的一种来制造，即薄的空气动力学壳体被胶结到翼梁上的设计，或者翼梁帽（也称为主层压体）被集成在空气动力学壳体中的设计。在第一种设计中，翼梁构成叶片的承载结构。翼梁以及空气动力学壳体或壳体部分被单独地制造。空气动力学壳体通常制造成两个壳体部分，一般为压力侧壳体部分和吸入侧壳体部分。这两个壳体部分被胶结或以其他方式连接至翼梁并且沿着壳体部分的前缘和后缘进一步彼此胶结。这种设计具有如下优点，即：关键的承载结构可以单独地制造，并且因此较容易控制。另外，这种设计允许使用各种不同的制造方法（例如模制和丝卷绕制工艺）来制造梁。在第二种设计中，翼梁帽或主层压体被集成到壳体中并且与空气动力学壳体模制在一起。主层压体与叶片的剩余部分相比一般包括较高数量的纤维层，并且可以形成风力涡轮机壳体的局部加厚——至少在纤维层的数量方面而言是这样的。因此，主层压体可以形成叶片中的纤维嵌件。在这种设计中，主层压体构成承载结构。叶片壳体一般设计成具有集成在压力侧壳体部分中的第一主层压体和集成在吸入侧壳体部分中的第二主层压体。第一主层压体和第二主层压体一般通过一个或多个剪切腹板连接，所述剪切腹板可以例如是C形或I形。对于非常长的叶片，叶片壳体沿着纵向延伸部的至少一部分进一步包括位于压力侧壳体中的附加的第一主层压体和位于吸入侧壳体中的附加的第二主层压体。这些附加的主层压体也可以通过一个或多个剪切腹板连接。这种设计具有如下优点：更容易通过叶片壳体部分的模制来控制叶片的空气动力学形状。真空灌注或真空辅助树脂转移模制（VARTM）是通常用于制造复合结构、例如包括纤维加强基质材料的风力涡轮机叶片的一种方法。在填充模具的过程中，通过模腔中的真空出口产生真空（这里的所述真空被理解为压力不足或负压），由此液体聚合物经由入口通道被吸入模腔中以填充所述模腔。当前面的聚合物流朝向真空通道移动时，由于负压，聚合物从入口通道沿所有方向分散在模腔中。因此，重要的是最优地定位入口通道和真空通道，以便获得模腔的完全填充。然而，确保聚合物在整个模腔中的完全分布通常是困难的，因此这常常导致所谓的干点，即具有未被树脂充分灌注的纤维材料的区域。因此，干点是这样的区域，即：在该区域中，纤维材料未被灌注，并且可能存在通过控制真空压力和在入口侧的可能的超压而难以消除或不可能消除的气穴。在使用真空袋形式的刚性模具部件和弹性模具部件的真空注入技术中，可以在填充模具的工序之后通过在相应的位置刺穿真空袋并且通过例如用注射器针头抽出空气而对干点进行修理。可选地，液体聚合物可以在相应的位置注射，这也可以例如通过注射器针头进行。这是一个耗时且繁琐的过程。在大型模具部件的情况下，工作人员必须站在真空袋上。这是不理想的，特别是当聚合物还没有硬化时，因为这可能导致插入的纤维材料的变形，并因此导致结构的局部弱化，从而可能导致例如弯曲效应。树脂转移模制（RTM）是一种类似于VARTM的制造方法。在RTM中，由于在模腔中产生的真空，液体树脂不被吸入到模腔中。替代地，液体树脂通过入口侧的过压被迫进入模腔中。在大多数情况下，所施用的聚合物或树脂是聚酯、乙烯基酯或环氧树脂，但也可以是聚氨酯（PUR）或聚二环戊二烯（pDCPD），并且纤维加强通常基于玻璃纤维或碳纤维。环氧树脂在各种性能方面具有优点，例如在固化期间的收缩（在一些情况下可导致层压体中较少的褶皱）、电气特性以及机械和疲劳强度方面。聚酯和乙烯基酯具有的优点是它们对凝胶涂层提供更好的粘合性能。由此，在将纤维加强材料布置在模具中之前，通过将凝胶涂层施用到模具，可以在壳体的制造期间将凝胶涂层施用到壳体的外表面。因此，可以避免各种模制后操作，例如对叶片进行涂覆。此外，聚酯和乙烯基酯比环氧树脂便宜。因此，可以简化制造工艺，并且可以降低成本。通常，复合结构包括用纤维加强材料、例如一个或多个纤维加强聚合物层覆盖的芯材料。芯材料可以用作这些层之间的间隔物以形成夹层结构，并且通常由刚性的轻质材料制成以减小复合结构的重量。为了确保在浸渍过程中液体树脂的高效分布，芯材料可以设置有树脂分布网络，例如通过在芯材料的表面中设置通道或凹槽来实现。随着例如用于风力涡轮机的叶片在时间过程中变得越来越大，并且当今可能超过70米长，纤维加强材料的量也增加。当制造具有翼梁帽的叶片时，包括单向纤维的纤维垫被铺设为沿着主层压体的整个长度的多个层，以便为主层压体提供刚度。纤维垫通常从卷材施加并切割至所需长度。许多玻璃纤维增​​强叶片使用H-玻璃（H-glass）。虽然允许包含层片递减（plydrops）的层片接头用于E-玻璃（E-glass），但是这种层片接头不允许用于H-玻璃，因为重叠的接头导致不可接受的褶皱并因此降低强度。这实际上意味着如果纤维垫卷材以比主层压体短的长度结束，则该尾端件必须被丢弃并且开始新的卷材。例如，如果对于47.6米的叶片，H玻璃卷从距离根部25米处结束，则25米的H玻璃将不得不废弃。造成的过量的纤维加强材料的浪费是显著的。然而，即使对于E-玻璃，来自纤维垫卷材的尾端件的使用也可能带来问题，因为研究已经表明内部层片重叠部分在重叠处强度降低了32%。此外，在这种重叠部分中经常观察到褶皱。这种褶皱导致风力涡轮机叶片中的刚度和机械弱点的变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于制造风力涡轮机叶片和中间产品的部件的新方法，其克服或改善了现有技术的至少一个缺点或提供了有用的替代方案。根据第一方面，本专利技术提供了一种制造单个组装的纵向延伸纤维层的方法，该纤维层在后续的制造纤维加强复合结构的树脂灌注工艺中使用，所述方法包括以下步骤：a）提供第一纤维垫，第一纤维垫包括在第一纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维，b）提供第二纤维垫，第二纤维垫包括在第二纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维，c）布置第一纤维垫和第二纤维垫，使得第一纤维垫的一端的单向纤维在公共边界处的单个平面内邻接第二纤维垫的一端，d）将第一纤维垫的所述一端处的第一纤维垫的单向纤维拼接到第二纤维垫的所述一端处的第二纤维垫的单向纤维，以形成拼接接头。这在最终复合结构中提供了比在灌注过程之前通过两个或更多个非拼接纤维垫制造的常规层压体层更强的层压体层。此外，可以减少层压体中的褶皱的数量，从而更进一步减少最终复合结构中的机械弱点。这特别地由于拼接接头确保了两个垫在铺设过程期间（例如当附加的纤维层布置在组装的纤维层的上方时，或者当纤维加强材料随后被真空装袋和灌注时）不移动而得以实现。此外，该方法的优点在于，例如来自卷材的过多的纤维加强垫可以用于形成最终复合结构中的单层而不损害复合结构的机械强度。这对于通常不允许接头的H-玻璃可能特别有用。这显著减少了废弃量并降低了制造成本。纤维垫是干纤维垫，即未浸渍的纤维垫。因此，可以看出，本专利技术涉及包括多个单独的纤维垫的单个纤维加强层的制造，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造单个组装的纵向延伸的纤维层的方法，所述纤维层在后续的制造纤维加强复合结构的树脂灌注工艺中使用，所述方法包括以下步骤：a）提供第一纤维垫，所述第一纤维垫包括在所述第一纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维，b）提供第二纤维垫，所述第二纤维垫包括在所述第二纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维，c）布置所述第一纤维垫和所述第二纤维垫，使得所述第一纤维垫的一端的单向纤维在公共边界处的单个平面内邻接所述第二纤维垫的一端，d）将所述第一纤维垫的所述一端处的所述第一纤维垫的单向纤维拼接到所述第二纤维垫的所述一端处的所述第二纤维垫的单向纤维，以形成拼接接头。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造单个组装的纵向延伸的纤维层的方法，所述纤维层在后续的制造纤维加强复合结构的树脂灌注工艺中使用，所述方法包括以下步骤：a）提供第一纤维垫，所述第一纤维垫包括在所述第一纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维，b）提供第二纤维垫，所述第二纤维垫包括在所述第二纤维垫的纵向方向上在两端之间定向的单向加强纤维，c）布置所述第一纤维垫和所述第二纤维垫，使得所述第一纤维垫的一端的单向纤维在公共边界处的单个平面内邻接所述第二纤维垫的一端，d）将所述第一纤维垫的所述一端处的所述第一纤维垫的单向纤维拼接到所述第二纤维垫的所述一端处的所述第二纤维垫的单向纤维，以形成拼接接头。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一纤维层的所述一端和所述第二纤维层的所述一端被锥形地切割，其中步骤c）中的所述纤维层布置成使得所述公共边界在单个连续的纵向延伸的纤维层的纵向方向上形成所述第一纤维垫的单向纤维与所述第二纤维垫的单向纤维之间的锥形过渡。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述锥形过渡具有1：50至1：5之间的厚度-长度比，例如约1：30的厚度-长度比。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d）包括使用粘合剂以提供所述拼接。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述粘合剂是粉末基的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述拼接接头被加热，例如通过熨烫被加热。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d）包括将所述第一纤维垫和所述第二纤维垫缝合在一起以提供所述拼接的步骤。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一纤维垫的单向纤维压靠所述第二纤维垫的单向纤维，以在所述单向纤维之间形成摩擦连接。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤d）包括使...

【专利技术属性】
技术研发人员：D拉马钱兰，S塔达塔兹哈斯，S马杜赖，R苏斯，R艾塔，H普里亚达斯尼巴，MI巴沙，C伦德斯加德拉森，RC奥斯特加亚德，TK贾科布森，
申请(专利权)人：LMWP专利控股有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK