本发明专利技术涉及一种用于风力叶片制造和修复的UV‑IR组合固化系统和方法。更具体而言，本发明专利技术涉及一种用于复合部件的制造和修复，诸如风力叶片制造和修复的UV‑IR组合固化系统和方法。该系统和方法使用UV和IR双辐射源来固化包含光引发剂的玻璃纤维增强层压件。UV和IR双辐射源可被构造为以并排构型使用的分立的独立式UV和IR灯、具有热IR辐射的多个UV灯、组合UV/IR灯、或提供UV和IR辐射两者的其它形式的光源。为了实现厚层压件的高玻璃转化和完全固化，在开启UV辐射源之前，IR辐射源初始地开启以将层压件加热到接近40℃至100℃。在启用UV辐射源之后，可关闭IR辐射源。
【技术实现步骤摘要】
本文所提供的实施例大体上涉及用于复合材料的固化技术，并且更具体而言，涉及用于在诸如风力涡轮转子叶片层压件的结构性复合材料产品的制造和缺损修复中使用的固化技术。
技术介绍
作为环保且相对低成本的替代能源，风力涡轮已受到越来越多的关注。随着这种兴趣的增加，已经投入大量的努力来开发用于风力涡轮的可靠且有效的制造和修复技术。通常，风力涡轮包括具有多个叶片的转子。转子安装到壳体或机舱，壳体或机舱定位在桁架(truss)或管状塔架的顶部上。公用级风力涡轮(即，设计用于向公用电网提供电能的风力涡轮)可具有大型转子(例如，长度30米或更大)，并且通常具有长度24米至47米(80至155英尺)的平均风力涡轮转子叶片尺寸。此外，风力涡轮通常安装在高度至少60米的塔架上。这些转子上的叶片将风能转变成驱动一个或多个发电机的旋转扭矩或力。风力涡轮转子叶片设计已变得日益复杂，以便最大化空气动力学性质并且经受多种环境和条件。没有风力涡轮转子叶片，风力涡轮就不能发电。通常，风力涡轮转子叶片由多个层或层片所构成的复合纤维材料和基质制成。在许多情况下，如果在风力涡轮转子叶片中出现某种材料失效，则风力涡轮可能要脱机，并且必须更换或修复风力涡轮转子叶片。与运输替换叶片和安装替换叶片相关联的成本和时间是非常高的。用来修复风力涡轮转子叶片的现有方法是时间和劳动密集型的，并且需要专门的修复方法和设施，因此，风力涡轮转子叶片的加工和修复是困难且昂贵的。在风力涡轮叶片的制造和修复两者中采用的一种常规方法涉及固化多个层，其中所有层一起在高压釜或烘箱中同时固化。换句话讲，该过程涉及层层叠置地施加各个层，并且然后接着对所有层进行固化。层间粘合通常是良好的，但其它缺点有时使这种方法不实用。例如，在制造或修复风力涡轮叶片的根部分段的过程中，在固化循环期间可能发生下垂和尺寸变化以及在压制期间的纤维起皱。另外，来自较厚部件的过多的反应放热可能带来问题。用于固化这些多个层的另一种方法涉及利用单一固化机理逐一地顺序施加和完全固化各层。换句话讲，在铺设第二复合层之前，完全固化第一复合层。然后在铺设第三复合层之前，完全固化第二复合层。该过程利用单一固化机理以相同的顺序的方式添加额外的复合层。遗憾的是，这种制成技术在复合层之间形成相对弱的二次结合。这种二次结合导致不希望的低层间强度。在备选情形中，包括塔上修复在内的现场修复是可行的。在这些情况中，可以使用热毯加热工艺，这需要新的(green)固化和延长的固化后处理，以便实现所需的物理和机械性质。长热固化工艺所需的塔上时间使风力叶片修复过程的人工时数成本显著增加。作为一种高效的现场修复工艺，UV固化可提供更快速的层压件固化，然而，UV固化工艺本身仅限于薄层压件固化。众所周知，UV固化工艺不能单独实现高的玻璃转化和厚复合材料层压件的完全固化。因此，需要开发一种改进的技术来解决上述制造和修复过程中的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种制造或修复系统包括第一辐射源，其构造成贯穿复合结构的多个层的厚度加热复合结构的该多个层以形成复合结构的多个预热层；和第二辐射源，其构造成贯穿复合结构的厚度固化复合结构的该多个预热层。根据本专利技术的另一方面，一种制造或修复系统包括复合结构，其包括第一层，其包括具有反应性基团(group)和光引发剂的增强树脂；和多个后续层，其包括具有反应性基团和光引发剂的增强树脂。第一层和多个后续层构造成叠堆。该系统还包括第一辐射源，其构造成贯穿复合结构的多个层的厚度加热复合结构的第一层和多个后续层以形成复合结构的多个预热层；和第二辐射源，其构造成贯穿复合结构的多个预热层的厚度固化复合结构的多个预热层并且形成跨第一层和相邻后续层的界面上的共价键以及跨多个后续层的附加界面上的多个附加的共价键。根据本专利技术的另一方面，一种方法包括提供具有包括在其中的反应性基团和光引发剂的增强树脂的第一层。接着，在第一层的顶部上提供具有反应性基团和光引发剂的增强树脂的附加的后续层。提供并施加第一辐射源以贯穿各层的厚度预热第一层和附加的后续层。接着施加第二辐射源以贯穿各层的厚度同时地固化预热后的第一层和多个附加的后续层。以上所指特征的各种改进相对于本专利技术的各个方面而存在。也可将其它特征并入这样的各个方面中。这些改进和附加特征可单独地或以任何组合存在。例如，下文关于图示实施例中的一个或多个而讨论的各种特征可单独地或以任何组合并入本专利技术的上述方面的任一个中。同样，以上提出的概述仅意图使读者熟悉本专利技术的某些方面和背景，而不限制要求保护的主题。附图说明当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中类似的标记表示类似的部件，在附图中 图1是根据本文所公开的实施例的组合紫外(UV)-红外(IR)制造和修复系统的示例性实施例的示意 图2是根据本文所公开的实施例的组合UV-1R制造和修复系统的另一个示例性实施例的不意 图3是根据本文所公开的实施例的组合UV-1R制造和修复系统的又一个示例性实施例的不意 图4示出了沿根据本文所公开的实施例的组合辐射源，备选UV-1R灯构型截取的示意性首lJ视图; 图5示出了沿根据本文所公开的实施例的组合辐射源，备选UV-1R灯系统截取的示意性首lJ视图; 图6是流程图，其示出了使用根据本文所公开的某些实施例的组合UV-1R制造和修复系统修复复合结构的方法的示例性步骤； 图7提供了数据表，其示出了当在UV制造和修复系统中使用UV固化源时用于复合层的对比玻璃转化温度分布； 图8提供了数据表，示出了当在UV制造和修复系统中使用高强度UV固化源时用于复合层的对比玻璃转化温度分布； 图9提供了数据表，示出了当在根据本文所公开的某些实施例的组合UV-1R制造和修复系统中使用组合UV-1R固化源时用于复合层的对比玻璃转化温度分布； 图10是在包括根据本文所公开的实施例制造或修复的叶片的风力涡轮系统中使用的复合结构的示例性实施例的示意图；以及 图11是在根据本文所公开的某些实施例制造或修复的例如图7中所示的风力涡轮系统中的叶片的示意图。 部件列表 100组合紫外(UV)-红外(IR)制造和修复系统 101支撑基底 110 复合结构 112 多个层或层片 114 层之间的界面 116 玻璃纤维增强复合材料 118第一辐射源 119环形辐射 120最上层 121多个IR灯 122第二辐射源 123多个UV灯 125 组合紫外(UV)-红外(IR)制造和修复系统 130 组合紫外(UV)-红外(IR)制造和修复系统 132 组合辐射源 134 组合辐射源 136 组合辐射源 150 固化复合结构的方法 152 提供包括第一层的复合材料，该复合材料包括具有反应性基团和光引发剂的纤维增强树脂 154 提供具有反应性基团的纤维增强树脂的一个或多个后续层 156 响应于第一辐射源加热复合材料的多个层或层片 158 响应于第二辐射源激活复合材料的多个层中的树脂的反应性基团并且从而完全固化复合结构200 复合结构300 风力涡轮系统302 叶片 304塔架 306顶部表皮 308抗剪腹板 310翼梁缘条 312管筒 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造或修复系统(100,?125,?130)，包括：第一辐射源(118)，其构造成贯穿复合结构(110)的多个层(112)的厚度加热所述复合结构(110)的多个层(112)以形成复合结构(110)的多个预热层(112)；和第二辐射源(122)，其构造成贯穿所述复合结构(110)的厚度固化所述复合结构(110)的多个预热层(112)。
【技术特征摘要】
2011.09.29 US 13/2481441.一种制造或修复系统(100，125，130)，包括 第一辐射源(118)，其构造成贯穿复合结构(110)的多个层(112)的厚度加热所述复合结构(110)的多个层(112)以形成复合结构(110)的多个预热层(112);和 第二辐射源(122)，其构造成贯穿所述复合结构(110)的厚度固化所述复合结构(110)的多个预热层(112)。2.根据权利要求1所述的制造或修复系统，其特征在于，所述第一辐射源(118)包括红外辐射。3.根据权利要求2所述的制造或修复系统，其特征在于，所述第一辐射源(118)构造成发射具有在700nm至IMm的范围内的波长的辐射。4.根据权利要求2所述的制造或修复系统，其特征在于，所述第二辐射源(122)包括紫外频率辐射。5.根据权利要求4所述的制造或修复系统，其特征在于，所述第二辐射源(122)构造成发射具有在IOOnm至400nm的范围内的波长的辐射。6.根据权利要求4所述的制造或修复...
【专利技术属性】
技术研发人员：方笑梅，T米巴赫，D西蒙，JP西格，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。