CN102198856A - 接片连接 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于连接翼片(37)的压力面(35)与吸力面(36)的带有两个接片底座(11，11’，12，12’)的接片(10，10’)，其中该接片(10，10’)具有横向于接片和由吸力面(36)至压力面(35)的延伸的纵向延伸(38)。此外，本发明涉及一种相应的翼片(37)和一种用于制造翼片(37)的方法。根据本发明的接片的特征在于，至少一个接片底座(11，11’，12，12’)横向于纵向延伸(38)地具有两个布置在接片(10，10’)的相反侧上的连接面(13-16’)。根据本发明的翼片(37)具有本发明的接片(10，10’)以及与接片底座相连的支承体(18-18”)。

Description

接片连接
技术领域
本发明涉及一种带有两个接片底座的接片，其中该接片设置用于连接翼片的压力面和吸力面，并且该接片具有横向于接片的由吸力面至压力面的延伸的纵向延伸。此外，本发明涉及一种带有相应接片的翼片。此外，本发明还涉及支承体在翼片中连接吸力面和压力面与接片中的应用，以及一种用于制造翼片的方法。
背景技术
在本申请的范畴中，翼片的概念包括飞机的机翼、直升飞机的螺旋桨，以及尤其是风力涡轮机的转子叶片。只要在下文中尤其是与附图描述相关地提到转子叶片，其应同样隐含指飞机的机翼或直升飞机的螺旋桨。
利用空气动力学升力的翼片、尤其是风力涡轮机的转子叶片在运行中被显著地加载。为了尤其地能够承受拉力，在翼片或转子叶片的压力面与吸力面之间引入或粘入了一个或多个接片(Steg)，其由压力面上的翼片外壳的内侧延伸至吸力面上的翼片外壳。在此，接片至少分段式地沿着翼片的纵向延伸而延伸。在此，相应的叶片外壳优选地通过带子(Gurt)来加强，其有助于翼片或转子叶片的稳定性增加。接片通常与各带子相连接，各带子布置在翼片的吸力面或压力面上，且在翼片的纵向延伸中至少分段式地延伸。为了进行连接，接片通常在带有玻璃纤维毡的侧面上与带子粘合。该粘合通常使用树脂。在此，在接片与带子的连接点处产生大致直角的角度。在翼片或转子叶片被加载时，就会产生显著的剥离应力，该剥离应力可导致接片粘合的松开，并且在外壳中引起凸起。
此外，翼片、尤其是转子叶片的制造非常费时间，这是因为尤其是接片在带子处的定位非常复杂且困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种在翼片中的较坚固的接片连接，以及一种能有效地制造该翼片的可行性方案。
该目的通过用于连接翼片的压力面与吸力面的带有两个接片底座的接片来实现，其中该接片具有横向于接片的由吸力面至压力面的延伸的纵向延伸，其中，至少一个接片底座横向于该纵向延伸地具有两个布置在接片的相反侧上的连接面。在此，接片的纵向延伸尤其沿着翼片的纵向延伸。
通过使用两个布置在接片的相反侧上的连接面(借助于该连接面可实现例如与带子的连接)，就能够获得较强的连接。在彼此之间的角度小于180°的连接面的优选布置中，加载时的剥离应力被相应地有利地降低。
在接片的两个相反侧上的连接面优选地设置在两个接片底座处。由此，既可在翼片的吸力面上又可在翼片的压力面上获得非常坚固的连接。接片或接片底座的连接面定向成尤其是不仅横向于接片的纵向延伸，而且横向于接片的由吸力面朝向压力面的延伸。优选地，接片底座的连接面在横向于纵向延伸的横截面中彼此间呈叉状。在此，优选地设置有两个叉尖。连接面尤其呈突缘状地构成，例如由玻璃纤维增强的带有相应树脂的塑料毡构成。
优选地，接片底座与在横截面中呈楔形或拱形的支承体和/或叶片外壳和/或翼片的叶片外壳的带子至少部分地形成形状互补。在此尤其优选的是，叶片外壳和/或带子同样形成为至少分段式地呈楔形或拱形。尤其是，支承体与叶片外壳和/或带子整体式地构成。优选地，接片底座与接片形成一体，或者作为连接件与接片相连。作为连接件例如可使用型材、如挤压型材。
此外，该目的通过带有根据本发明的上述接片和支承体的翼片来实现，其中该支承体布置在翼片的内部的吸力面或压力面处、尤其是在带子处，且与接片底座相连接。在此，支承体与翼片一起优选纵轴向地延伸。
优选地，既在压力面处又在吸力面处布置有支承体，其各与一个接片底座相连接。该连接在连接的范畴中尤其可理解为粘合。
优选地，该支承体构造成在横向于其纵向延伸的横截面中呈楔形或拱形，尤其是呈凸状。由此可获得形状互补的连接，即与根据本发明接片的接片底座非常良好地匹配的连接。楔形尤其同样包括带有倒圆棱边的楔形物。拱形的形状可以是多边形(尤其是优选带有倒圆棱边)，例如三角形或菱形。拱形的形状尤其是同样理解为高斯分布或相似的曲线形状。优选地，该楔形物朝向接片具有30°-120°的角度，尤其是50°-90°的角度。
优选地，该支承体具有小于200kg/m3、尤其小于100kg/m3、更好是小于35kg/m3的密度。该支承体优选由泡沫材料，由聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、轻木或玻璃纤维增强的塑料(GFK)构成。尤其是，各接片底座的连接面粘合在支承体的表面处，或者与支承体相连接。
此外，该目的通过支承体在翼片的吸力面和/或压力面处的内部用于连接吸力面和/或压力面与由吸力面延伸至压力面的接片中的应用来实现，其中，该支承体布置在带子上或与带子形成一体。支承体在带子上的布置尤其地同样包括与带子的连接。优选地，该支承体和/或每个支承体与带子相连接或与带子形成一体。在该情况中，带子具有相应的支承体，其尤其优选地纵轴向地或者至少分段式地相对于翼片纵向延伸地布置，且构造成在横向于其纵向延伸的横截面中呈楔形或拱形，尤其是呈凸状。
此处，支承体的拱形或横截面形状同样是多边形(尤其是带有倒圆棱边)，例如三角形或菱形。凸状的拱形应理解成其构造成从支承体布置在该处的侧面看去恰好呈凸状。在本发明的范畴中，纵向延伸的概念尤其优选地包括大致或完全平行于翼片的纵轴线，或者在弯曲的和/或扭转(扭曲)的翼片中沿着翼片的纵向延伸的轮廓。
此外，该目的通过用于制造带有压力面和吸力面的翼片的方法来实现，其中，在压力面和吸力面上各设置有至少一个带子，在该至少一个带子上安装有或被安装了支承体，根据本发明的上述接片与支承体粘合，使得支承体装入到接片底座的连接面之间。尤其是，支承体相应地与接片底座的连接面粘合。通过该措施可实现接片在叶片外壳或翼片外壳之间的非常快速且有效的定位。由此，同样得到了较高的工艺可靠性。此外还节省了模具占用时间，这是因为接片以无中间干燥的方式被湿压湿地粘合到两个半壳或相应的外壳部件中。此外，接片的定位通过接片的自对准来进行。由此确保了接片总是被粘合在正确的带子位置处。就此便取消了非常复杂且成本高的定位工具或定位仪器。
优选地，支承体在接片的每一侧上装入到接片底座的连接面之间。这在本发明的范畴中也可反过来理解，即，接片侧的连接面安装到支承体上，或者与支承体相应地连接。
附图说明
下面将借助实施例并参照附图来说明本发明，这并不限制本发明的通用思想，关于所有在文中未进一步说明的本发明细节可详细地参见附图。其中：
图1显示了根据本发明的接片连接的三维示意图，
图2显示了根据本发明的接片连接的示意性截面图，
图3显示了根据本发明的接片在初始的进程状态中的制造的示意性截面图，
图4显示了根据图3的接片在进一步的进程状态中的制造的示意性截面图，
图5显示了根据图4的本发明接片在更进一步的进程状态中的制造的示意性截面图，
图6显示了根据本发明的接片在相比于图5更进一步的进程状态中的制造的示意性截面图，
图7显示了带子模具的示意性截面图，
图8示意性地显示了穿过根据本发明的接片底座的截面，
图9示意性地显示了接片连接的图示的截面。
具体实施方式
在下面的图中，各相同的或同类的元件或者相应的部分用相同的附图标记来表示，从而由相应的重复标记示出。
图1以示意性的三维图示显示了根据本发明的接片连接。在带子17上安装有支承体18，其例如由轻木或玻璃纤维增强的塑料构成。作为该材料的替代，也可使用硬化的塑料泡沫。支承体18也可与带子一起来整体式地制造，且由与带子相同的材料构成。然而在该实施例中，支承体18粘贴在带子17上。支承体18具有纵向延伸38’，其大致平行于转子叶片的纵轴线，或者可能与带子和转子叶片一样被相应地扭曲、弯曲和/或折曲。支承体18沿着纵向延伸线38’的相应形状与翼片或转子叶片在装有带子17的相应叶片外壳处的形状相符。
除了支承体18的粘合之外，在带子17和支承体18的上方安装了层压板层19，以便于提供更可靠的连接。在层压板层19上安装有粘合剂20，且在该例如可以是树脂的粘合剂20上在支承体18的上方一方面粘贴了支承支座21，另一方面粘贴了连接面13，并且在另外一个被遮挡住的侧面上粘贴了连接面13’。连接面13或13’是接片10的接片底座11的组成部分。接片10具有纵向延伸38。在图1中仅示出了相应示出的部件的一部分。在翼片或转子叶片的情形中，纵向延伸38或38’自然明显大于图1中所示。
图2显示了穿过另一根据本发明的接片连接的截面，其中设置有两个布置在转子叶片37的吸力面36和压力面35的带子17与17’之间的接片10和10’。带子17装在吸力面的叶片外壳22处，而带子17’装在压力面35的叶片外壳22’处。接片10具有两个接片底座12和12’，其各具有连接面15和15’以及16和16’。连接面15和15’利用粘合剂20与支承体18”或布置在支承体18”上的层压板层相连接，在相对而置的另一侧上连接面16和16’利用粘合剂20与支承体18”’相应地连接。这同样地适用于接片10’，在其中设置有连接面13和13’与支承体18’以及连接面14和14’与支承体18的相应连接。支承体18-18”’相应地与带子17和17’相连接。
在支承体、即支承体18中显示了角度α，其是楔角。该楔角大约为60°。此处，支承体具有在横截面中带有楔角α的倒圆楔形物的形状。该横截面同样可被看作是拱形的、尤其是凸状的。这同样适用于图1中的支承体18，其在截面中显示为一种高斯分布形状，即非常调和的拱形。
图3至6示意地显示了在制造根据本发明的接片中穿过模具结构的一部分的截面图。在图3中示出了第一模具25，在其上安装有作为第一层的剥离织物23，以及相应的多个不同长度的玻璃纤维织物层24。这些玻璃纤维织物层的组合体构成剥离织物23’。
在图4所示的下一步骤中还设置有第二模具体26，其具有与相应地用于连接的支承体相应的形状，此外还设置有第三模具体27。首先，在第二模具体26与第三模具体27之间引入另一剥离织物23”，以及可能有的未示出的助流剂。然后，剥离织物23’沿箭头方向(其中该箭头在此处以虚线示出)被折叠到第二模具体26上，且部分地折叠到第三模具体27上，随后较短的层压板层24同样被相应地折叠。这些层压板层24于是在制成接片之后构成连接面。
在图5中示出了在进一步的进程阶段中的接片制造。在此期间，填充体28被引入到接片中，且另外的层压板层24被放上。放在上面的层压板层24的组合体构成了剥离织物23”’。
最后，如在图6中示出的那样安装真空薄膜29，其被密封式地放在密封带30处。此外，在第一模具体25与第三模具体27之间设置了密封带30’。为了更好的定位，在此处还使用了定位销31或定位螺栓31。
然后，该接片优选地利用模塑技术(树脂传递成型；RTM)、注入技术(树脂注入成型；RIM)和尤其是由真空支持的注入技术(真空辅助树脂注入；VAR)来制造。相应地也可使用常规的层压技术，例如在使用预浸带的情形下。在根据图3至6的实施例中，优选使用RIM方法或VAR方法。
在翼片或转子叶片的制造中，相应制成的接片可在所使用的树脂完全干燥之前置入到相应的叶片外壳中，并且与各带子或模具体(其布置在带子上或与带子形成一体)相连接。
图7显示了带子模具32，在其中已设置有相应的凹槽33，33’，其设置用于构造在带子上的或与所制造的带子形成一体的两个支承体。为此，可将相应的玻璃纤维纤网织物或玻璃纤维织物放入到凹槽33和33’中，以及相对而置的带子模具凹槽33和33’中，并且相应地以常规方式灌以树脂。备选地，同样可首先放入一对较小的玻璃纤维织物层，且作为中间步骤将由其它材料构成的支承体或预制支承体放入到凹槽33和33’中，以便于随后放上玻璃纤维织物，其在完成制造之后是单独的带子。
作为玻璃纤维织物的替代，在本中请的范畴中原则上同样可使用另外的织物，例如芳族聚酰胺纤维织物或碳纤维织物。
图8示意地显示了穿过接片10的相应接片底座的截面图，其中可相应地辨认出连接面13和13’。连接面13和13’由相应的玻璃纤维织物层24制造，其与接片的玻璃纤维织物24整体式地构成。为了将接片10支撑在一个相应的未示出的支承体上，设置有支承支座21，其例如可由玻璃纤维增强的塑料或轻木或类似的坚固且轻的材料构成，以便于提高坚固性。
图9显示了带有接片底座11的一种备选接片10，其中接片10以现有技术中的常规方式来制造，且在横截面中呈矩形。接片底座11具有底座型材34，接片10被引入到其中，例如被粘入或相应地拧入或铆接。此外，底座型材34具有连接面13和13’，其相对于支承体18为形状互补的，支承体18在该情况中与带子17整体式地构成，也就是说带子17具有相应的形状，在其中分段式地设置有相应的支承体。支承体在该情况中同样是在横截面中带有倒圆棱边的楔形。
优选地，支承体连同外层层压板与尚在带子模具中的带子一起利用RIM方法来安装。通过选择硬的支承体可使剥离负荷最小化。作为带有支承体的带子的制造的替代，同样可使用常规的带子，其具有用来安装支承体的放置装置。
图9所示的底座型材34例如可为由树脂/粉末混合物构成的挤压型材。它也可以是玻璃纤维增强的塑料型材，其被相应地层压。
本发明解决了在以外壳构造形式制造的组件、例如机翼和转子叶片中的接片粘合的问题，并对叶片外壳的抗弯强度有积极的影响。根据本发明，相应的翼片或转子叶片的制造的过程非常可靠，且能节省模具占用时间，这是因为接片以无中间干燥的方式湿压湿地粘合到两个半壳中。此外，在接片定位中可发生接片的自对准，这确保了接片总是被粘合在正确的带子位置处。就此取消了非常复杂且成本高的定位工具。
所有所提及的特征，还有仅由附图可获悉的特征，以及还有与其它特征相结合地被公开的单个特征，单独的及其组合的形式都被认为是本发明的基本。根据本发明的实施形式可由单个的特征或多个特征的组合来实现。
附图标记列表
10，10’接片；11，11’接片底座；12，12’接片底座；13，13’连接面；14，14’连接面；15，15’连接面；16，16’连接面；17，17’带子；18，18’，18”，18”’支承体；19，19’，19”，19”’层压板层；20粘合剂；21支承支座；22，22’叶片外壳；23，23’，23”，23”’剥离织物；24玻璃纤维织物；25第一模具体；26第二模具体；27第三模具体；28填充体；29真空薄膜；30，30’密封带；31定位销；32带子模具；33，33’凹槽；34底座型材；35压力面；36吸力面；37转子叶片；38，38’纵向延伸；α楔角。

Claims (18)

1.用于连接翼片(37)的压力面(35)与吸力面(36)的带有两个接片底座(11，11’，12，12’)的接片(10，10’)，其中所述接片(10，10’)具有横向于所述接片(10，10’)的由所述吸力面(36)至所述压力面(35)的延伸的纵向延伸(38)，其特征在于，至少一个接片底座(11，11’，12，12’)横向于所述纵向延伸(38)地具有两个布置在所述接片(10，10’)的相反侧上的连接面(13-16’)。
2.根据权利要求1所述的接片(10，10’)，其特征在于，所述两个接片底座(11-12’)各自具有两个连接面(13-16’)。
3.根据权利要求1所述的接片(10，10’)，其特征在于，所述接片底座(11-12’)的连接面(13-16’)在横向于所述纵向延伸(38)的横截面中彼此间呈叉状。
4.根据权利要求1所述的接片(10，10’)，其特征在于，所述接片底座(11-12’)与在横截面上呈楔形或拱形的支承体(18-18”’)和/或叶片外壳(22，22’)和/或所述翼片(37)的叶片外壳(22，22’)的带子(17，17’)至少部分地形成形状互补。
5.根据权利要求1所述的接片(10，10’)，其特征在于，所述接片底座(11-12’)与所述接片(10，10’)形成一体，或者作为连接件(34)与所述接片(10，10’)相连接。
6.带有根据权利要求1至5中任一项所述的接片(10，10’)和支承体(18-18”’)的翼片(37)，其中，所述支承体(18-18”’)在所述翼片(37)中在内部布置在所述吸力面(36)或压力面(35)处，并且与所述接片底座(11-12’)相连接。
7.根据权利要求6所述的翼片(37)，其特征在于，所述支承体(18-18”’)布置在所述带子(17，17’)处。
8.根据权利要求7所述的翼片(37)，其特征在于，既在所述压力面(35)处又在所述吸力面(36)处布置了支承体(18-18”’)，所述支承体(18-18”’)各与一个接片底座(11-12’)相连接。
9.根据权利要求6所述的翼片(37)，其特征在于，所述支承体(18-18”’)构造成在横向于其纵向延伸(38’)的横截面中呈楔形或拱形。
10.根据权利要求9所述的翼片(37)，其特征在于，所述支承体(18-18”’)构造成在横向于其纵向延伸(38’)的横截面中呈凸状。
11.根据权利要求6所述的翼片(37)，其特征在于，所述支承体(18-18”’)具有小于200kg/m3的密度。
12.根据权利要求11所述的翼片(37)，其特征在于，所述支承体(18-18”’)的密度小于100kg/m3。
13.根据权利要求12所述的翼片(37)，其特征在于，所述支承体(18-18”’)的密度小于35kg/m3。
14.支承体(18-18”’)在翼片(37)的吸力面(36)和/或压力面(35)处在内部用于连接所述吸力面(36)和所述压力面(35)与接片(10，10’)的应用，所述接片(10，10’)由所述吸力面(36)延伸至所述压力面(35)，其中，所述支承体(18-18”’)布置在带子(17，17’)上，或与所述带子(17，17’)形成一体。
15.根据权利要求14所述的应用，其特征在于，所述支承体(18-18”’)相对于所述翼片(37)纵轴向地布置，且构造成在横向于其纵向延伸(38)的横截面中呈楔形或拱形。
16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述支承体(18-18”’)构造成在横向于其纵向延伸(38)的横截面中呈凸状。
17.用于制造带有压力面(35)和吸力面(36)的翼片(37)的方法，其中在所述压力面(35)和所述吸力面(36)上各设置有至少一个带子(17，17’)，在所述至少一个带子(17，17’)上安装有或被安装了支承体(18-18”’)，其中将根据权利要求1至5中任一项所述的接片(10，10’)与支承体(18，18”’)粘合，使得所述支承体(18-18”’)装入到所述接片底座(11-12’)的连接面(13-16’)之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述支承体(18-18”’)在所述接片(10，10’)的每一侧(35，36)上装入到所述接片底座(11-12’)的连接面(13-16’)之间。
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