用于制造风能设施转子叶片的、以及用于制造供此用的型芯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造供一件式地制造风能设施转子叶片用的型芯的、以及用于制造供此用的型芯的方法。
【背景技术】
[0002]风能设施转子叶片是在设施运行时高负荷的构件，其中由于所述原因已经关键的是良好的结构上的整体性。在此，多年来已经证实的是，尤其在由多个构件组合的转子叶片中，在接合部位的区域中可见潜在的结构上的薄弱点，所述薄弱点可能需要提高的维护和维修耗费。
[0003]虽然已知已经能够实现转子叶片的普遍令人满意的且可靠的结构方式的叶片形状还有制造方法。尽管如此，存在下述需求:使所需要的接合部位的数量最小化，以便在用于风能设施的转子叶片中减少损坏风险。
[0004]在此，已知的方式是一件式地制造风能设施转子叶片。在此，提供型芯和多个模具部件，其中模具部件以组装的形式形成待制造的转子叶片的阴模。在模具部件和型芯之间构成容积，所述容积用转子叶片的对于结构重要的材料填充。在此，特别优选的是，使用复合材料、例如GFK或CFK材料。
[0005]当转子叶片的外部形状通过模具部件自身预设时，型芯负责限定转子叶片的内部形状，并且同时用于以层的方式设置在模具部件和型芯之间的容积中的材料精确地紧贴到由模具部件预设的外部形状上。
[0006]用于一件式地制造风能设施转子叶片的方法例如从DE 602 107 29 T2中已知。在那里描述的方法描述坚固的型芯的使用，所述型芯由有弹性的外层包围。通过结合硬质芯压缩有弹性的外层，在组装模具部件时，将纤维层按压到模具部件上。
[0007]已知的方法具有多个缺点。一方面所述方法需要构成坚固的型芯，使得所述型芯非常精确地制成。由此，用于型芯的高的制造耗费是必需的。此外，由于型芯的有弹性的外部区域存在下述风险:在将模具部件挤压在一起时，在型芯和模具部件之间的纤维材料层中出现弯曲和波纹形成，这整体上危害转子叶片的结构上的整体性。此外，由于坚固的型芯和为此所需要的生产耗费，转子叶片的几何形状限制为相对简单的几何形状。在DE 602107 29 T2中描述的结构类型的型芯不能以令人满意的质量用于制造在空气动力学方面优化的、可能具有交叠和底切的转子叶片。此外，在将转子叶片一件式地连接和硬化之后，刚性的模具本体不能够或仅能够非常难地从这样的转子叶片中取出。
【发明内容】
[0008]在此背景下，本发明基于下述目的，提出一种开始提及类型的方法，借助所述方法能够提供尽可能克服在现有技术中发现的缺点的型芯。
[0009]本发明在开始提及类型的方法中实现其所基于的目的，所述方法具有下述步骤:
[0010]-提供柔软的空心体，例如薄膜软管；
[0011]-将空心体装入至少两个模具部件之间，所述模具部件相对于彼此设置为，使得其构成待制造的转子叶片的阴模；
[0012]-在将空心体装入模具部件之间之前或之后，用松散物料填充空心体；以及
[0013]-在填充并且装入所述空心体之后，在空心体中产生负压，使得空心体凝固。
[0014]在此，本发明利用下述知识:空心体在施加负压之后保持通过模具部件预设的形状。用于此的是作用于加载有负压的空心体的环境压力。同时，将空心体用松散物料完全填充用于:在如果施加负压时，模具本体随后仅承受可忽略的容积损失。这尤其通过下述方式来确保:将空心体完全地用松散物料填充并且松散物料自身是压力稳定的。在用松散物料填充空心体时，松散物料已经将大部分的空气从空心体中挤压出来，并且仍残留的空气能够从完全填充的空心体中抽出，其中松散物料的彼此靠近的颗粒保持通过模具部件预设的形状。根据本发明的方法的特别的优点也表现在，空心体结合其在用于制造风能设施转子叶片的方法中的应用本身能够在最复杂的转子叶片几何形状的情况下简单地移除。为此，仅需要的是:通过打开空心体来减小在空心体中的负压，将所述空心体通风并且将部分量的松散物料排出，使得能够将空心体从模具部件的内部或转子叶片的内部取出。
[0015]本发明通过下述方式有利地改进:将空心体在装入的步骤之前用松散物料部分地、优选以20%至70%填充。通过在将空心体装入或放入模具部件之间之前已经将空心体部分地填充，所述空心体能够更好地在模具部件之内定位。同时，所述空心体由于仅部分的填充然而还是可移动的，使得所述空心体能够很好地再定位和成形。因此，空心体的完全的填充随后在所述空心体在模具部件之间定位之后进行。
[0016]根据本发明的一个优选的实施方式，所述方法包括下述步骤:在用松散物料填充的、装入模具部件之间的空心体中产生暂时的超压。暂时在此理解为5分钟或更少的时间段。与松散物料的流动性能相关地，在两位数的秒范围中或更小的时间段也能够是足够的。通过所述方法步骤，实现空心体填充的进一步的、明显的改进。已经证实的是，在填充模具部件之间的空心体时，尤其在底切的范围中，有时出现空心体并非百分百地紧贴到通过模具部件预设的轮廓上。通过暂时将超压施加到空心体的内部，所述空心体在一定程度上充气，由此空心体的壁精确地紧贴到周围的模具部件上，并且已经位于空心体中的松散物料如在安置过程中那样进入到现在附加地产生的空间中。
[0017]在产生超压的步骤之后，方法有利地通过下述方式改进:将松散物料再次填充到空心体中。由此，将空心体的通过安置过程所释放的空间再次用松散物料填满。因此，能够实现在模具部件之间的容积的最优的充分利用。
[0018]依照根据本发明的方法的另一个优选的实施方式，所述方法还包括下述步骤:将优选已经装入模具部件之间的空心体倾斜到与水平线成角度、优选在5°至90°的范围中的位置中。已经证实的是，模具部件和位于其中的空心体的倾斜在填充时、并且优选也在用超压加载空心体时有利地促进松散物料的跟随和安置。在松散物料的各个颗粒之间的内聚倾斜越强地构成，并且松散物料的颗粒越强地彼此卡住，那么根据本发明越大地选择倾斜角。附加地，松散物料的重力在此起促进作用。
[0019]依照根据本发明的方法的另一个优选的实施方式，所述方法还包括下述步骤:在与水平线成角度的位置中摇动空心体，优选已经装入模具部件之间的空心体。术语摇动在此理解为空心体沿不同方向的突然的运动，使得振动传播至空心体的内部。由此，更进一步加强和改进松散物料的跟随运动和安置运动。
[0020]更优选的是，为了填充空心体，提供并且使用填入接管，所述填入接管竖直地与空心体的填入开口间隔开，使得松散物料在重力的作用下运动进入到空心体中。填入接管优选高度能运动地构成并且在空心体倾斜时跟踪，使得在倾斜的空心体中也存在竖直的间距。
[0021]在根据本发明的方法的另一个有利的改进方案中，型芯是多件式的型芯，其中所述部件中的每个部件借助下述步骤制造:
[0022]-将空心体装入模具部件之间，所述模具部件相对于彼此设置为，使得其构成阴模；
[0023]-在将空心体装入模具部件之间之前或之后，用松散物料填充空心体；以及
[0024]-在填充并且装入所述空心体之后，在空心体中产生负压，其中空心体在对应于阴模的阳模中凝固。
[0025]从特定的大小起，风能设施转子叶片优选附加地借助在转子叶片的壁之间在内部伸展的连接板加固。连接板优选作为模具部件附加地在制造型芯时已经一起嵌入到模具部件之间。在多件式的型芯中，各一部分在构成转子叶片的外壁的模具部件和连接板之间延伸。在此，多件式的空心体的每部分优选根据用于一件式的空心体的在上文中描述的优选的实施方式中的一个实施方式构成，其中尤其对于每部分:
[0026]-将相应的空心体在装入的步骤之前部分地、优选以20%至70%用松散物料填充，并且在装入的步骤之后完全地用松散物料填充，并且对于每部分执行下述步骤中的一个、多个或所有的步骤:
[0027]-在用松散物料填充的、装入模具部件之间的空心体中产生短暂的超压；
[0028]-在产生超压的步骤之后再次填充松散物料；
[0029]和/ 或
[0030]-将优选已经装入模具部件之间的空心体倾斜到与水平线成角度的、优选在5°至90°的范围中的位置中，
[0031]-在与水平线成角度的位置中摇动空心体，优选是已经装入模具部件之间的空心体。
[0032]优选地，借助于加高的填入接管或分别借助于单独的填入接管对每部分进行填充。
[0033]在根据本发明的方法中优选的是，作为松散物料使用优选非内聚性的松散物料，所述松散物料尤其由球状的颗粒构成。非内聚性的单件物料在此理解为单件物料具有不受阻碍的流动性能，并且各个单件物料颗粒不由于粘附到其他颗粒上受到阻碍。在此，能够忽略由于颗粒的静电充电造成的附着过程，所述静电充电例如有时通过在流动期间的摩擦造成。松散物料的颗粒优选球形地或多面体状地构成。在球状的颗粒和具有六个或更多个面的多面体中，通常存在特别好的流动性能。
[0034]松散物料的颗粒优选构成为塑料体，优选由聚合物材料构成。聚合物的组中的大多数材料是可以考虑的，材料优选选自由聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、(膨胀的)聚苯乙烯构成的组。特别优选的是，松散物料的材料由可生物分解的聚酯构成。如果有意地将借助根据本发明的方法制造的型芯也在硬化转子叶片期间保留在模具部件之间，那么松散物料的材料优选具有足够的耐温性。只要玻璃化转变温度大于80°C、优选大于150°C，那么得到所述耐温性。由于在空心体的内部施加的负压，那么松散物料的颗粒当然也稳定地保持形状，即使所述颗粒不能承受在硬化期间的温度时也如此。玻璃化转变温度在此理解为借助于动态差式扫描量热法(DSC)