[發明專利]具有玻璃短纖維的柔軟長形元件

有效

• 申請號: 201480007928.0
• 申請日: 2014-02-05
• 公開（公告）號: CN104956071B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: M.達爾;L.尼伊森
• 申請（專利權）人: LMWP專利控股有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;B29C70/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李建新;張昱

一種用于增強纖維增強復合結構（50，55）中的接合部的柔軟長形元件（160，260）。柔軟長形元件（160，260）包括短切增強玻璃纖維（162，262）和用于將短切纖維保持成長形形狀的保持裝置（164，264）。此外，還公開了利用這種柔軟長形元件（160，260）作為填充元件的復合結構（50，55）以及用于制造這種柔軟長形元件（160，260）的設備和方法。

技術領域

本發明涉及一種填料繩索、這種填料繩索的用途、一種制造這種填料繩索的方法以及一種制造這種填料繩索的設備。

背景技術

風力渦輪機葉片常根據兩種結構設計之一來制造，即將薄型空氣動力學殼體膠粘或以其它方式結合到主梁（spar beam）上的設計或者將梁帽（spar cap）（也稱作主層壓板）集成到空氣動力學殼體中的設計。

在第一個設計中，主梁構成葉片的承載結構。主梁與空氣動力學殼體或殼體部件分開制造。空氣動力學殼體常制造為兩個殼體部件，通常為壓力側殼體部件和吸力側殼體部件。兩個殼體部件膠粘或以其它方式連接到主梁，并且沿著殼體部件的前緣和后緣進一步地膠粘到彼此。這種設計的優點是關鍵的承載結構可單獨制造，并因此較容易控制。此外，這種設計容許多種不同制造方法來生產該梁，例如模制成型和絲狀體卷繞成型。

在第二個設計中，梁帽或主層壓板集成到殼體中并與空氣動力學殼體模制到一起。主層壓板與葉片的其余部分相比通常包括較高數量的纖維層，并且至少就該數量的纖維層而言，可形成風力渦輪機殼體的局部增厚。因此，主層壓板可形成葉片內的纖維插入部分。在這種設計中，主層壓板構成承載結構。葉片殼體通常設計有集成在壓力側殼體部件中的第一主層壓板和集成在吸力側殼體部件中的第二主層壓板。第一主層壓板和第二主層壓板通常借助于一個或多個抗剪腹板而連接，抗剪腹板例如可為C形或I形的。對于很長的葉片，葉片殼體還沿著縱向長度范圍的至少一部分包括壓力側殼體內的另外的第一主層壓板和吸力側殼體內的另外的第二主層壓板。這些另外的主層壓板也可借助于一個或多個抗剪腹板而連接。這種設計的優點是借助于葉片殼體部件的模制較容易控制葉片的空氣動力學形狀。

真空浸注（vacuum infusion）或VARTM（真空輔助樹脂傳遞模塑成型）是一種方法，其通常用來制造復合結構，例如包括纖維增強基體材料的風力渦輪機葉片。

在填充模具的過程中，借助于模具腔內的真空出口而產生真空（就此而言，所述真空可理解為欠壓或負壓），由此液體聚合物經由入口通道被抽吸到模具腔內從而充滿所述模具腔。隨著流動前沿朝真空通道移動，由于負壓，聚合物在模具腔內從入口通道沿所有方向分散。因此，為了實現模具腔的完全填充，最優地定位入口通道和真空通道是重要的。然而，確保聚合物在整個模具腔內完全分布常常是困難的，因此這經常導致所謂的干斑，即具有未被充分浸漬樹脂的纖維材料的區域。這種干斑是纖維材料未被浸漬并且能夠存在氣穴的區域，其難以或者不可能通過控制入口側處的真空壓力和可能的超壓而去除。在采用剛性模具部件和呈真空袋形式的彈性模具部件的真空浸注技術中，在填充模具的過程之后，通過在相應的位置刺穿袋并且例如借助于注射器針頭來抽出空氣能夠修復干斑。液體聚合物能夠可選地注入在相應位置，這也能夠例如借助于注射器針頭來完成。這是個耗時和令人厭倦的過程。在大模具部件的情況下，工作人員必需站在真空袋上。這是不希望的，尤其在聚合物尚未硬化時更是如此，因為這會導致已插入的纖維材料的變形以及因此導致結構的局部弱化，其可引發例如彎曲效應。

在大多數情況下所應用的聚合物或樹脂是聚酯、乙烯基酯或環氧酯，但也可為PUR或pDCPD，纖維增強最經常的是基于玻璃纖維或碳纖維。環氧酯在多個特性方面具有優點，例如固化期間的收縮性（進而潛在地導致層壓板中的較少皺褶）、電氣特性以及機械強度和疲勞強度。聚酯和乙烯基酯具備的優點是它們對凝膠漆提供了更好的粘結特性。因此，在制造殼體過程中，通過在將纖維增強材料布置在模具內之前將凝膠漆涂到模具上，可將凝膠漆涂到殼體外表面。因此，可避免各種模制后的操作，例如噴涂葉片。此外，聚酯和乙烯基酯比環氧酯便宜。因此，可以簡化制造過程并且可以降低成本。