阴模中的纤维自动放置制造技术

本发明专利技术涉及阴模中的纤维自动放置。具体而言，本发明专利技术提供了一种用来形成包括纤维层的制品的系统（２８）。系统包括模子（６２），模子具有表面（７２），模子设置成绕旋转轴线（７０）旋转，该旋转提供离心力，系统还包括装置（６４），该装置包括基座（７８），和连接在基座上的头部（８６），基座设置成绕旋转轴线旋转，并且头部设置成用来施加纤维到模子的表面，以形成制品，离心力有助于保持纤维靠在模子上。

【技术实现步骤摘要】
阴模中的纤维自动放置
本专利技术所描述的主题大体上涉及纤维自动放置系统，更具体而言，本专利技术涉及用 于在阴模中自动地放置纤维以制备用于叶片根段(blade root section)的层的方法和系 统。
技术介绍
风力涡轮机(wind turbine)作为环境安全和相对廉价的可替代能源资源，已经日 渐受到关注。随着对可替代能源资源兴趣的增长，已有相当可观的努力用来发展可靠且有 效的风力涡轮机。至少一些已知的风力涡轮机包括转子，其将风能转换成转动转矩，该转动 转矩驱动一个或多个发电机。至少一些已知的转子包括多个叶片根段。一些已知的系统通过绕心轴来卷绕纤维 片，将该心轴的外表面靠着模子的内表面定位，并把卷绕的纤维片机械地压靠在模子的内 表面上，这样来制备叶片根段。其他已知的系统通过将纤维片靠在模子的内表面上解绕展 开来制备叶片根段。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种用于形成具有纤维层的制品的方法。该方法包括，绕旋转 轴线旋转具有表面的模子，绕该旋转轴线旋转包括头部的装置，并用该头部把纤维施加在 模子的表面上以形成制品。在另一个方面，提供了一种用来形成具有纤维层的制品的系统。该系统包括模子 和装置。模子具有表面，模子设置成绕旋转轴线旋转。装置包括基座和连接在基座上的头 部，基座设置成绕旋转轴线旋转，头部设置成用以施加纤维在模子的表面上以形成制品。在又一个方面，提供了一种制品。该制品使用纤维放置系统和包括内表面的阴模 形成。该制品在该内表面上形成。该制品包括至少一个层，其包括用离心力施加的至少一 根纤维。附图说明图1是一种示例性风力涡轮机的透视图2是适合与图1所示风力涡轮机一起使用的示例性转子叶片的透视图3是一种示例性纤维放置系统及适合与该纤维放置系统一起使用的示例性模 子的分解爆炸透视图4是用图3所示的纤维放置系统和模子制备的制品的截面图；和图5是使用图3所示的纤维放置系统和模子在阴模中自动地放置纤维的示例性方 法的流程图。零部件清单10 风力涡轮机12塔架(tower)14支撑面16机舱(nacelle)18转子20轮毂22旋转轴线24方向26转子叶片28控制系统30偏航轴线40叶片根段42长度44复合壳46层48核心材料60纤维放置系统62模子64装置66制品68控制器70第一旋转轴线72内表面74笛一總 弟 漸76Λ-Λ- ~·上山 弟一兄而78基座80第二旋转轴线82线轴84臂86头部88接头90切割装置92囊状物94真空袋系统96多个孔98加热装置100分模线102中段104厚度200方法 202旋转模子 204旋转机器 206施加纤维在模子上 208切割纤维 209 定位囊状物 2 lo 旋转囊状物 212 囊状物膨胀 2 14模子和囊状物减速 216 释放粘合剂 217 释放核心材料 2 18硬化粘合剂和／或核心材料 220切割层具体实施方式 本专利技术描述的方法和系统大体上涉及纤维自动放置系统，其包括纤维放置装置和模子。纤维放置装置和模子旋转以产生离心力，该纤维放置装置在该模子的内表面上施加纤维以形成层，且该模子用离心力将该层保持在内表面上。该层用合适的树脂硬化，并将该层从模子上取下。该纤维放置系统可用来制备各种纤维部件，包括风力涡轮机部件，例如，但不局限于，叶片根段。 图l是一种示例性风力涡轮机lo的透视图。本文所用的用语“风力涡轮机”旨在代表任何从风能产生旋转能量，并且更具体地讲，将风的动能转化为机械能的设备。在该示例性的实施例中，风力涡轮机lo是用来从风能产生电力的风力涡轮发电机。本文所用的用语“风力涡轮发电机”旨在代表任何风力涡轮机，其从风能产生的旋转能量中产生电力，并且更具体地讲，将从风的动能转化所得的机械能转化成电力。 在该示例性的实施例中，风力涡轮机lo包括塔架12和机舱16，该塔架12从支撑面14延伸出来，该机舱16安装在塔架12上。塔架12可以是任何合适类型的塔架，并且可用任何合适的材料制备。在该示例性的实施例中，塔架12用管状钢制备，使得在支撑面14和机舱16之间限定了空腔(未在图l中示出)。塔架12的高度可以是能让风力涡轮机lo如本文所描述运行的任何合适的高度。 在该示例性的实施例中，转子18被连接在机舱16上，且包括能绕旋转轴线22旋转的轮轂20。风力涡轮机lo和／或转子18可被定位在相对风的方向24的任何角度，以从中利用风能做动力。在该示例性的实施例中，风力涡轮机lo是水平轴线的风力涡轮机，且转子18通常朝着上风向或下风向，以利用风能做动力。 在该示例性的实施例中，转子18包括至少一个转子叶片26，其被连接在轮轂20上并且从轮轂向外延伸。本文所用的用语“叶片”旨在代表任何装置，其在与周围流体有相互运动时提供反作用力。在该示例性的实施例中，转子叶片26绕轮轂20间隔开地布置，以助于转子绕旋转轴线22旋转，使得从风传递来的动能成为可用的机械能，并随后成为电能。引(induCed)到转子叶片26上的负载被传递到轮轂20上。 在该示例性的实施例中，控制系统28被通讯式地连接在风力涡轮机lo的多个部件上，用来总体上监测和控制风力涡轮机10和/或其中一些或所有部件的操作。例如，在该 示例性的实施例中，随着方向M改变，机舱16的偏航方向可绕偏航轴线30被控制，以相对 于方向M来定位转子叶片26。此外，控制系统观可用来监测和控制整个系统，包括，但不 局限于，变桨和速度调节，高速轴和偏航制动应用，偏航和泵电动机应用，和/或故障监测。 备选的分布式或集中式控制结构可用在某些实施例中。图2是适合与风力涡轮机10 —起使用的转子叶片沈的透视图。转子叶片沈包括 叶片根段40，其跨过转子叶片沈上一段长度42。叶片根段40包括复合壳44，其包括任何 合适数量的层46和/或核心材料48 (core material)，层46和/或核心材料48跨过叶片 根段40上一段合适的长度。在该示例性的实施例中，在叶片根段40 —端跨过大约1500mm 的一段不包括核心材料48。在该示例性的实施例中，层46和核心材料48使用任何合适的 树脂而层压在一起，该合适的树脂包括，但不局限于，环氧树脂、乙烯基酯和聚酯树脂中的 一种或多种。在该示例性的实施例中，层46和核心材料48有助于加强复合壳44，以减少和/或 消除来自转子18的转矩对叶片根段40的损害，和/或由于作用在转子叶片沈上的风力负 载引起的挠曲。层46和核心材料48具有任何合适的厚度以支撑和/或加强叶片根段40。 在该示例性的实施例中，一核心材料48被定位在两个相邻的层46之间，该核心材料48的 厚度比层46的厚度要大。每个层46可包括任何合适数量的子层，该子层可用任何合适的材料制成，包括， 但不局限于，金属、塑料、木材和纤维材料中的一种或多种。核心材料48可包括任何合适的 材料，包括，但不局限于，轻质木材、聚氯乙烯(PVC)泡沫、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)泡 沫、聚乙烯(PE)泡沫、聚氨酯(PU)泡沫、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫、金属蜂窝和织 物材料中的一种或多种。图3是包括模子62和纤维放置装置64的纤维放置系统60的分解爆炸透视图。图 4是用纤维放置系统60制备的制品66的截面图。更具体地讲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来形成包括纤维层的制品的系统（２８），所述系统包括：模子（６２），其具有表面（７２），所述模子设置成绕旋转轴线（７０）旋转，所述旋转提供离心力；和，装置（６４），其包括基座（７８），和连接在所述基座上的头部（８６），所述基座设置成绕所述旋转轴线旋转，且所述头部设置成用来施加纤维在所述模子的表面上，以形成所述制品，所述离心力有助于保持纤维靠在所述模子上。

【技术特征摘要】
US 2009-9-30 12/5709011.一种用来形成包括纤维层的制品的系统(观)，所述系统包括模子(62)，其具有表面(72)，所述模子设置成绕旋转轴线(70)旋转，所述旋转提供离 心力；和，装置(64)，其包括基座(78)，和连接在所述基座上的头部(86)，所述基座设置成绕所 述旋转轴线旋转，且所述头部设置成用来施加纤维在所述模子的表面上，以形成所述制品， 所述离心力有助于保持纤维靠在所述模子上。2.根据权利要求1所述的系统( )，其特征在于，所述装置(64)还包括可操作地连接 在所述头部(86)的基座(78)，所述基座设置成用来接受至少一个用来提供纤维到所述头 部的线轴(82)，所述基座还设置成绕所述旋转轴线(80)旋转。3.根据权利要求1所述的系统( )，其特征在于，所述装置(64)还包括用来切割纤维 的装置。4.根据权利要求1所述的系统(观)，还包括囊状物(92)，其设置成当所述囊状物膨胀 时，用来保持所述制品(66)靠在所述模子的表面m上，所述囊状物还设置成绕所述旋转 轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员：S辛默尔，MJ布朗，SB约翰逊，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]