CN104822513B

CN104822513B - 制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法

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Publication number: CN104822513B
Application number: CN201380045842.2A
Authority: CN
Inventors: 汉瑞克·索宁; 拉尔斯·蒂尔斯泰德·利勒赫登
Original assignee: Fiberline AS
Current assignee: Fiberline AS
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2017-09-08
Anticipated expiration: 2033-07-03
Also published as: AU2013285468A1; US20150165700A1; WO2014006080A1; DK2877336T3; TR201816459T4; EP2877336B1; JP6302466B2; EP2877336A1; AU2013285468B2; BR112014033099B1; EP2682256A1; JP2015530525A; US9895850B2; BR112014033099A2; CN104822513A; CA2878211C; CA2878211A1

Abstract

本发明总的涉及制造大型纤维增强结构元件(208)的技术，特别是涉及使螺栓固定装置或螺栓(10)固定在纤维增强结构元件中的技术。

Description

制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法

技术领域

本发明总的涉及制造大型纤维增强结构元件的技术，特别是涉及使螺栓固定装置或螺栓固定在纤维增强结构元件中的技术。

背景技术

在本文中，术语纤维增强结构元件被解释为通用术语，其包括借助纤维而纤维增强的树脂或塑料基材料制造的任何结构元件，例如由树脂材料(如聚酯、乙烯基酯、苯酚、环氧树脂或聚氨酯)制造的玻璃纤维、碳纤维或凯芙拉(kevlar)纤维增强的结构元件。进一步地，结构元件本身可以构成承载元件或支撑元件，如建筑结构的元件、建筑物立面元件、桥、风车的部件、船的部件(如甲板部件)。

在本文中，术语螺栓固定装置、螺栓和配件应被解释为包括诸如螺栓、螺栓的轴、螺母、钩、带外螺纹的销、止动元件(例如压配合或搭扣配合封闭元件)等等的任何元件的通用术语，其用于与另一固定元件例如相合的或配合的固定元件合作以便固定结构元件，其中结构元件支撑螺栓固定装置、螺栓或配件，或包括内螺纹的配件，或包括突出的外螺纹部分或用于接收螺栓的螺纹的内螺纹的不同地构造的主体。

行业内，纤维增强结构元件的使用已在过去的几十年中迅速增加，这基本上是由在风车行业内成功地使用这些元件所引起。除了风车部件如风车的叶片之外，纤维增强结构元件还在房屋建筑业和造船业内甚至在传统上使用金属结构的某些技术领域中获得了成功。作为例子，在化学工业或镀锌和锌涂层工业中，由于过度的腐蚀影响，传统的金属结构常常具有比较短的使用寿命，而包括容器、楼梯、支撑元件等等的纤维增强结构元件可以经受暴露于腐蚀性环境而没有任何显著程度的劣化或毁坏。

在下面的专利申请和专利中描述了结构元件和使各种部件固定在结构元件内的技术的例子，参考这些专利申请和专利并且其中的美国专利在此并入本申请中作为参考。参考文献包括：EP0170886，EP1467853，US4892462，US4339230，US4278401，FR2758594，FR2670956，US5664820，US3372073，US7357725，GB2119472和DE 19625426。

申请人公司已经认识到，使螺栓固定装置、螺栓和/或配件嵌入和固定在纤维增强元件内的技术可能施加某些问题，特别是就螺栓固定装置、螺栓或配件的正确和精确的定位而言。尽管常规技术已经涉及螺栓固定装置、螺栓或配件在纤维增强结构元件内的简单定位以在生产过程中被机加工、挤压或拉挤，但申请人公司已经认识到这个常规的和简单的技术不容许螺栓固定装置、螺栓或配件以业界内所需的必要精度定位并且对用于结构元件制造的纤维增强技术的进一步的商业开发存在强制性规定。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖技术，其容许螺栓、螺栓固定装置或配件在预定位置或地方且以行业内可接受的精度简单且精确地定位在纤维增强结构元件内，所述行业包括房屋建筑、造船和风车行业，所述精度例如为特定螺栓、螺栓固定装置或配件的位置的+/-1mm偏差或甚至更低的偏差，如+/-0.5毫米的偏差。

本发明的一个特征是，根据本发明的新颖技术改善了通过螺栓固定装置、螺栓或配件朝向和来自纤维增强结构元件的力和冲击的传递，从而容许减小纤维增强结构的尺寸，即减少了纤维增强结构的重量或在替代方案中减少了用于纤维增强结构元件的材料。

本发明的另一特征是，根据本发明的方法和技术容许将螺栓固定装置、螺栓或配件位于特定位置且固定在坚固且高承载的壳体中的纤维增强结构元件内。

本发明的一个特别优点是，将螺栓固定装置、螺栓或配件定位和固定在纤维增强结构元件内的新技术容许使用高承载壳体以定位螺栓固定装置、螺栓或配件，并使螺栓固定装置、螺栓或配件容易地定位在通过对支撑螺栓固定装置、螺栓或固定装置的承载壳体特别地进行构形而产生的特定几何构形或形状内。

关于已知的螺栓固定装置组件和螺栓组件，其包括芯部、附接到芯部的螺栓或螺栓固定装置和覆盖芯部和螺栓或螺栓固定装置的纤维增强材料的壳体，申请人公司已经注意到，非常高的应力发生在芯部和螺栓或螺栓固定装置之间的最外径向交界面处。因此，本发明的另一目标是提供一种用于制造纤维增强螺栓固定装置组件的新颖技术，其在应力最高的位置处具有增大的结构强度。

此外，申请人公司是用于其中一些已在上面提到的许多不同行业中的无数应用的螺栓固定装置组件或螺栓组件的制造者。通常，每个不同的应用都需要大量的螺栓固定装置组件，其形成具有不同形状的固定组件以便配合将会接收螺栓固定装置的纤维增强结构元件的特定外形，例如，风力发电设备的叶片可能需要具有翼型(aerofoil)形状的固定组件。这种不标准的形状需要经常调换挤出机头等等，其是非常昂贵的。因此本发明的又一个目标是提供一种容许通过使用多个标准组件构造特定的不标准的固定组件的新颖技术。

根据本发明的第一方面，上述目标、上述特征及上述优点连同根据本发明下面的详细描述显而易见的许多其他目标、优点和特征是通过制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法而得到的，所述方法包括以下步骤：

i)提供长型芯部元件，长型芯部元件包括第一材料的内芯部，和，沿圆周包围内芯部且由第二材料制成的罩套，第二材料是与纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，长型芯部元件具有端部，端部具有圆锥形的或部分圆锥形的形状，如截头圆锥形状，端部限定了露出内芯部的中心端面和包围中心端面并露出罩套的周向端面，

ii)提供螺栓固定装置或螺栓，其包括具有圆锥形或部分圆锥形状例如截头圆锥形状的端部凹部，端部凹部与长型芯部元件的端部相合，

ⅲ)通过关于螺栓固定装置或螺栓的端部凹部接收和定心芯部元件的端部来制造子组件，

ⅳ)通过将子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖子组件和通过加热和固化树脂以使树脂和增强纤维一起提供沿周向包围子组件的壳体，使螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到芯部元件的端部，或可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的壳体而固定子组件，和

ⅴ)机加工被沿周向包围在增强纤维和固化树脂的壳体内的子组件以提供包括长型芯部元件和螺栓固定装置或螺栓的组件。

组件可以是螺栓固定装置组件或螺栓组件，并且通常用于将纤维增强结构元件连接到另一个结构元件，例如将纤维增强叶片连接到风力发电设备的毂。根据本发明的基本教导，长型芯部元件包括：内芯部，优选地由软且轻的材料构成，其预先安置在由纤维增强材料构成的罩套内，其优选地以拉挤成型工艺制成。个体螺栓固定装置或螺栓安置在螺栓固定装置组件或螺栓组件内的壳体中。组件本身包括长型芯部元件，长型芯部元件相对于螺栓固定装置或螺栓被精确地定位并且在单独的制造工艺步骤中在拉挤成型工艺中固定到螺栓固定装置或螺栓。可替代地，壳体可以是在单独的工艺中附接到长型芯部元件和螺栓或螺栓固定装置的单独部件。壳体和罩套优选地均由相同的第二材料构成，该第二材料是纤维增强材料。如将在下面更详细地描述的，使用拉挤成型工艺制造螺栓固定装置、螺栓或配件组件容许螺栓固定装置、螺栓或配件组件被以特定度量的构形制造，促进或确保了个体螺栓固定装置、螺栓或配件在最终的纤维增强结构元件内的计划定位。由于用于相对于个体螺栓固定装置、螺栓或配件组件内的芯部元件固定螺栓固定装置、螺栓或配件的拉挤成型工艺，螺栓固定装置、螺栓或配件组件的制造还确保了个体螺栓固定装置、螺栓或配件的必要的承载能力。此外，为了实现组件和纤维增强元件之间的相容的从而强的结合，组件通常优选地使用相容的树脂被模制成纤维增强元件的对应的空腔。

内芯部元件可以例如通过铸造、机加工等由与纤维增强结构元件的材料相容的材料预制，这意味着用于内芯部元件的材料和用于子组件的外壳的拉挤成型工艺的纤维和树脂可与纤维增强结构元件的材料机械地、结构地和化学地结合。螺栓固定装置组件或螺栓组件应该由与壳体和内芯部相容的材料制造，并且另外显示出改进的强度和承载能力。有利地，相同的材料可以用于螺栓固定装置组件或螺栓组件的制造和用于纤维增强结构元件的其余部分。

假如使用非预制的内芯部元件，则根据本发明的方法优选地包括提供连续的长型内芯部元件主体的步骤。然后优选地可以在单独的拉挤成型工艺中施加罩套，从而所得到的长型芯部元件可以被切割成适当的长度并被机加工以使得它显示出圆锥形端部。长型芯部元件的长度应足以容许与结构元件接触的大的接触和结合表面。

由于长型芯部元件的承载属性被提供给罩套的大部分，所以长型芯部元件的端部的圆锥形状可以是部分圆锥形的，如截头圆锥形。因而中心端面可以是基本上平坦的。因此，螺栓固定装置或螺栓的端部凹部的内表面应接触端部的周向端面以使得施加到子组件的任何弯曲力将被罩套而不是内芯部吸收。应该理解，周向端面还构成罩套的端面。因而在长型芯部和螺栓或螺栓固定装置之间的最外径向交界面位于周向端面，因而容许罩套吸收施加到最外径向交界面的高应力，其中所述最外径向交界面是应力最高的位置。

假如长型芯部元件构形成包括圆锥形端部，如构形成用于接收螺栓固定装置或螺栓的配件，则可以容易地实现将一个螺栓固定装置或螺栓定心和安装在长型芯部元件的一个端部上的技术。关于这一点，应当理解的是，术语螺栓固定装置和螺栓被用作通用术语，其包括元件如螺栓本身的轴，包括内螺纹或不同地构形的主体的配件，该主体包括突出的外螺纹部分或用于接收螺栓的螺纹的内螺纹。螺栓固定装置或螺栓具有圆锥形凹部，其对应于或匹配长型芯部的圆锥形端部以使得螺栓的螺栓固定装置可以被以稳定和可靠的方式定心和接收在圆锥形端部。

子组件，其被理解为围绕长型芯部和螺栓或螺栓固定装置，被引导通过如上所述的拉挤成型工艺以便永久地固定长型芯部和螺栓或螺栓固定装置。

根据第一方面的进一步的实施方式，端部限定了轴向距离和径向距离，轴向距离比径向距离小。通过使用限定了比径向距离大的轴向距离的端部，圆锥形端部例如通过使用部分圆锥形状(如截头圆锥形状)将呈现变平的形状。以这种方式，与使用大的轴向距离相比，内芯部将较少地暴露，所述大的轴向距离将容许在芯部的最外轴向位置具有非常尖锐的角度，然而其将会是非常脆的。

根据第一方面的进一步的实施方式，第一材料比第二材料软和/或轻，第一材料优选地是轻木(balsa wood)或发泡聚合物材料，如发泡PU(聚氨酯)，发泡PVC(聚氯乙烯)或发泡PE(聚乙烯)。为了减小组件的重量，内芯部的第一材料应当优选地是轻的。由于组件的结构强度，即特别是在螺栓或螺栓固定装置和结构元件之间的载荷力的传递，由罩套和壳体承载，所以第二材料也可以是软的。满足上述要求且另外与许多纤维和树脂相容的典型材料是轻木。

根据本发明的第二方面，上述目标、上述特征及上述优点连同根据本发明下面的详细描述显而易见的许多其他目标、优点和特征是通过制造用于纤维增强结构元件中的固定组件的方法而得到的，所述方法包括以下步骤：

i)提供与纤维增强结构元件的材料相容的材料的长型芯部元件，其优选地是纤维增强材料，更优选地通过拉挤成型制成，芯部元件具有端部用于安装和固定螺栓固定装置或螺栓，

ii)提供用于将结构元件固定到另一个结构元件的螺栓固定装置或螺栓，

iii)通过将螺栓固定装置或螺栓安装在芯部元件的端部上来制造子组件，

iv)通过将子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖子组件和通过加热和固化树脂以使树脂和增强纤维一起提供沿周向包围子组件的壳体，使螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到芯部元件的端部，或可替代地通过粘附在单独的拉挤成型工艺中制造的壳体而固定子组件，

v)通过机加工被沿周向包围在增强纤维和固化树脂的壳体内的子组件来制造第一组件，其包括芯部元件和螺栓固定装置或螺栓，第一组件沿着第一组件的纵向轴线限定了第一凸面，

vi)重复步骤i-v以制造第二组件，其沿着第二组件的纵向轴线限定了第二凸面，

vii)制造与纤维增强结构元件的材料相容的材料的隔离件，其优选地是固体材料，更优选地是纤维增强材料，最优选地通过拉挤成型制造，隔离件具有对应于第一组件的第一凸面的第一凹面和对应于第二组件的第二凸面的第二凹面，和

viii)通过将隔离件放置和优选地附接在第一组件和第二组件之间以使得第一凹面接触并优选地附接到第一凸面和使得第二凹面接触并优选地附接到第二凸面，制造固定组件。

根据第二方面的制造固定组件的方法涉及制造至少两个组件。每个组件可以优选地通过使用根据第一方面的方法来制造，但是，可替代地，也可以使用完全由纤维增强材料或较软且较轻的材料制成的单元芯部。将一个螺栓固定装置或螺栓定心和安装在长型芯部元件的一个端部上的技术可以如上面关于第一方面所述的容易地实现。

第一组件优选地制造为具有包括至少一个凸面的标准化形状，所述凸面优选地在组件的整个轴向方向上和组件的周向距离的一部分上延伸。优选地，第一和第二组件仅包括凸面，如圆柱形的组件或任何类似形状的组件，如具有圆形、椭圆形、正方形、多边形或其组合的横截面的形状。优选地，避免组件上的任何凹面。凹面通常涉及突出的边缘，与凸面或圆形表面相比，其是不耐用的且更倾向于断裂，因而对于固定组件的承载部分，即第一和第二组件，应避免凹面。

如上所述的这些组件(第一和第二组件)优选地可以用相关于第一方面描述的连续工艺制造，从而可以制造大量组件。因而可以用与第一组件相同的连续工艺制造第二组件。

隔离件可以由任何刚性材料制成，其能够填充两个组件(第一和第二组件)之间的空间。因此，隔离件将具有与组件的凸面相合的相应凹面。优选地，使用坚固且轻的材料，如塑料或纤维增强材料。隔离件的凹面应该对应于第一和第二组件的相应凸面，即凹面和凸面应至少沿着周向和纵向方向上的相当大部分相匹配。隔离件不包括任何螺栓或螺栓固定装置，因此可以做得非常刚性。此外，由于隔离件不承载，所以它不可能遭受到比得上承载的第一和第二组件所遭受到的力的过度负载力。更进一步地，即使在隔离件可能遭受与应力相关的有限损坏的情况下，它也不会是关键的，因为隔离件本身不是承载的。

通过改变隔离件的形状，将能制造具有完全偶然的形状的固定组件。通过组合具有相同形状的几个组件和具有不同形状的隔离件，可以任意选择最终的固定组件的形状，以例如对应于风力发电设备的叶片的翼型形状。

还可以预期，端部可被机加工成圆锥形或部分圆锥形状，如截头圆锥形状，以接收和定心具有端部凹部的螺栓固定装置或螺栓，所述端部凹部具有与端部相合的圆锥形或部分圆锥形状，例如截头圆锥形状。

在本文中，表述“螺栓固定装置”应被理解为包括包含孔或螺纹轴的配件。可替代地，它可以包括多个孔和多个螺纹轴。螺栓固定装置优选地由钢或任何其他极为刚性的材料制成。

根据第二方面的进一步的实施方式，凸面和凹面限定了圆弧。通过将凸面和凹面在横向方向上限定为圆弧，螺栓固定装置组件和隔离件可以具有公共的旋转中心，其容许螺栓固定装置和隔离件之间的接触面移位以便用户能够限定隔离件和螺栓固定装置组件之间的不同角度。

根据第二方面的进一步的实施方式，该方法可还包括重复步骤i-v以制造第三组件，其沿第三组件的纵向轴线限定了第三凸面，具有对应于第一组件的第三凸面的第三凹面的隔离件，步骤viii)包括使第三凹面接触且优选地附接到第三凸面，从而在固定组件内以三角形构形提供第一、第二和第三组件。

固定组件不限于“二维”结构。实际上，如上所述，通过使用具有任意形状的隔离件，固定组件的形状将是偶然的。优选地，如果分层的“三维”结构或盒形结构是所需的，则可预期具有三个凹面的隔离件。另外，具有四个、五个、六个或更多表面的更复杂的隔离件是可能的。

根据本发明的第三方面，上述目标、上述特征及上述优点连同根据本发明下面的详细描述显而易见的许多其他目标、优点和特征是通过制造纤维增强结构元件的方法而得到的，所述纤维增强结构元件包括用于将纤维增强结构元件固定到另一个结构元件的多个螺栓固定装置或螺栓，所述方法包括根据第二方面制造固定组件的步骤且还包括下列步骤：

ix)根据固定组件在最终结构元件内的计划位置来定位固定组件，和

x)以挤出、拉挤成型或纤维增强制造技术制造包括固定组件的纤维增强结构元件。

固定组件典型地通过纤维增强技术如模制而结合到纤维增强结构元件。通过将就固定组件来说材料相同或至少彼此相容的聚合物材料(树脂或塑料)用于纤维增强结构元件，可以获得很强的接合。

根据任一前述方面的进一步的实施方式，提供长型芯部元件的步骤i)包括从连续的、长型的芯部元件主体切割长型芯部元件的步骤，连续的、长型的芯部元件主体优选地具有圆形的横截面构形。

如上所述，长型芯部元件可以从优选具有圆形横截面构形的连续的、长型的芯部元件主体切割，以便获得坚固且耐用的组件。

根据任一前述方面的进一步的实施方式，长型芯部元件具有相应的端部用于在相应的端部接收相应的螺栓固定装置或螺栓，步骤ii)至iv)包括将两个螺栓固定装置或螺栓安装和固定在子组件的芯部元件的相应端部，步骤v)包括将被沿周向包围在增强纤维和固化树脂的壳体内的子组件机加工成两个半部，该两个半部均构成组件。

可以预期的是使用连续的工艺，其中多个这样的螺栓固定装置组件被先后拉挤成型，并且随后被切割成两个如上所限定的螺栓固定装置或螺栓的元件。优选地，对应于切口的宽度，小块被放入在螺栓固定装置或螺栓之间，以便避免螺栓固定装置或螺栓的损坏。

根据任一前述方面的进一步的实施方式，在步骤iv)中制造的壳体具有圆形、正方形、多边形或椭圆形的横截面构形，优选地具有圆形的横截面构形。

圆形的横截面是最典型的，因为它使得非常简单的挤压头以及具有优良刚性的最终产品成为可能。可替代地，可以使用例如椭圆形的横截面或另外的偏心横截面，以便在同一组件中包括额外的螺栓或螺栓固定装置，即孔或螺纹杆。

根据任一前述方面的进一步的实施方式，步骤v)还包括将壳体机加工成圆形或椭圆形横截面构形(优选地圆形横截面构形)的步骤。

也可以在壳体被制造之后通过在单独的步骤中机加工壳体来实现圆形或椭圆形的横截面。

根据任一前述方面的进一步的实施方式，步骤v)包括机加工组件以使得与螺栓固定装置或螺栓相对的端部表面部分相对于组件的纵向轴线限定出锐角。

如果与螺栓或螺栓固定装置相对的端部表面部分相对于纵向轴线限定了锐角而不是平的，即与纵向轴线平行，则组件的总表面积将会增加。这将在固定组件和结构元件之间提供改善的结合。

根据任一前述方面的进一步的实施方式，螺栓固定装置或螺栓具有波纹状的外表面。

通过使用螺栓或螺栓固定装置的波纹状外表面，与完全光滑的外表面相比，螺栓固定装置或螺栓与壳体之间的固定会在纵向方向上得到改善。

根据本发明的第四方面，上述目标、上述特征及上述优点连同根据本发明下面的详细描述显而易见的许多其他目标、优点和特征是通过用于纤维增强结构元件中的固定组件而得到的，所述固定组件包括：

第一组件和第二组件，第一和第二组件中的每一个都包括长型芯部元件，该长型芯部元件具有端部并且由与纤维增强结构元件的材料相容的材料制成，其优选的为纤维增强材料，更优选地通过拉挤成型制成，和，用于将结构元件固定到另一个结构元件的螺栓固定装置或螺栓，螺栓固定装置或螺栓被安装和固定到芯部元件的端部，长型芯部和螺栓固定装置或螺栓被增强纤维和固化树脂的壳体覆盖和沿周向包围，第一组件和第二组件分别沿着相应的第一和第二组件的纵向轴线限定了第一凸面和第二凸面，和

其材料与纤维增强结构元件的材料相容的隔离件，其优选地为固体材料，更优选地为纤维增强材料，最优选地通过拉挤成型制成，隔离件具有对应于第一组件的第一凸面的第一凹面和对应于第二组件的第二凸面的第二凹面，隔离件被放置在且优选地附接在第一螺栓固定装置组件和第二螺栓固定装置组件之间以使得第一凹面接触并优选地附接到第一凸面和使得第二凹面接触并优选地附接到第二凸面。

根据第四方面的固定组件优选地利用根据第二方面的方法制造。

根据本发明的第五方面，上述目标、上述特征及上述优点连同根据本发明下面的详细描述显而易见的许多其他目标、优点和特征是通过以挤出、拉挤成型或纤维增强制造技术制造的纤维增强结构元件而得到的，纤维增强结构元件包括位于结构元件内的根据第四方面的固定组件。

根据第五方面的固定组件优选地利用根据第三方面的方法制造。

根据本发明的第六方面，上述目标、上述特征及上述优点连同根据本发明下面的详细描述显而易见的许多其他目标、优点和特征是通过用于纤维增强结构元件中的组件而得到的，所述组件包括：

长型芯部元件，其包括第一材料的内芯部，和，沿圆周包围内芯部且由第二材料制成的罩套，第二材料是与纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，长型芯部元件具有端部，端部具有圆锥形的或部分圆锥形的形状，如截头圆锥形状，端部限定了露出内芯部的中心端面和包围中心端面并露出罩套的周向端面，和

用于将结构元件固定到另一个结构元件的螺栓固定装置或螺栓，螺栓固定装置或螺栓包括具有圆锥形或部分圆锥形状如截头圆锥形状的端部凹部，并且与长型芯部元件的端部相合，芯部元件的端部被接收在螺栓固定装置或螺栓的端部凹部中并关于该端部凹部被定心，长型芯部和螺栓固定装置或螺栓被增强纤维和固化树脂的壳体覆盖和沿周向包围。

根据第六方面的固定组件优选地利用根据第一方面的方法制造。

附图说明

现在将参照附图进一步描述本发明，其中

图1是组件的第一实施方式的部分剖视的、透视的和示意性的图，两个螺栓固定装置、螺栓或配件组件由该组件制造。

图2是示意透视图，表示制造图1中所示组件的方法的第一步骤，其包括将拉挤成型的主体机加工成多个芯部元件，

图3是示意透视图，表示制造图1中所示组件的方法的第二步骤，其包括将螺栓固定装置安装在在图2中所示的步骤中制造的芯部元件的相对端部，

图4是总体透视示意图，表示制造图1中所示组件的方法的第三步骤，其构成了在连续的拉挤成型工艺中提供主体的工艺，图1中所示的组件被从该主体切割，如图4的右侧部分中所示，

图5是示意图，表示将图1中和图4的右侧部分中所示的组件切割成两个螺栓固定装置组件的步骤，

图6是垂直剖视图，表示图1中所示的组件和由如图5中所示的组件制造的螺栓固定装置组件，

图7是示意图，表示将图5和6中所示的螺栓固定装置组件计划应用于制造主要的纤维增强结构，例如风车元件、桥部件、建筑元件，螺栓固定装置沿着圆的弓状曲线定位，

图8是与图7的图类似的透视示意图，表示用于制造纤维增强元件的螺栓固定装置组件的稍微修改的实施方式，螺栓固定装置沿直线轨迹位于其中，

图9是由图8中所示的组件制造的结构元件的一个节段的透视示意图，表示通过螺栓和结将纤维增强结构元件固定到I形梁，

图10是透视示意图，表示由图7中所示的组件制造的纤维增强结构元件的固定，其具有沿着圆的弓状曲线定位的螺栓固定装置，

图11a、11b和11c是透视的、示意性的和部分剖视的图，表示在拉挤成型工艺中改善螺栓固定装置的固定的三个备选实施方式，

图12a和12b是透视示意图，表示间隔元件和间隔元件在拉挤成型工艺中的使用，

图13是类似于图4的图的总体透视示意图，表示制造目前优选的具有正方形横截面构形的组件的方法，

图14a和14b是示意性的、透视的和部分剖视的图，表示固定在拉挤成型端部壳体内的不同构形的螺栓固定装置，

图15是组件的两个相邻部分的透视的、示意性的和部分剖视的图，两个具有突出的螺栓销的组件由端部制造，

图16a和16b是根据本发明的组件的进一步实施方式的类似于图15的图的透视的、示意性的和部分剖视的图，在该实施方式中，配件被嵌在拉挤成型外壳内用于产生拉挤成型壳体内的内螺纹，

图17是根据本发明的组件被用作滚子传送带的滚子的进一步应用的透视的、示意性的和部分剖视的图，

图18是根据如图13中所示方法制造的且被成形为H字梁构形的不同构形的组件的示意透视图，

图19是透视示意图，表示根据本发明的教导制造承载组件的技术的应用，其被用作负载传感器，

图20是表示图19中所示的组件的承载传感器部件的电子装置的图，

图21是示意性的概略图，表示将图19中所示的组件用作例如桥内的承载传感器，

图22是示意图，表示图19中所示的承载组件在桥内的不同应用，并且包括通向基于PC的测量站的并行链路，

图23是根据本发明的组件的进一步的实施方式的透视的、示意性的和部分剖视的图，其被构形为高压电缆的绝缘体，

图24表示图23中所示的绝缘体的计划应用的透视示意图，

图25A是类似于图3的图的透视图，表示根据本发明的螺栓固定装置组件或螺栓组件的目前优选的实施方式的子组件的进一步的实施方式，

图25B是图25A中所示的子组件的垂直剖视图，

图26A是类似于图25A的图的透视图，示出了在具有连接在一起的部件的状态中的图25A和25B的子组件，

图26B是图26A中所示子组件的类似于图25B的图的垂直剖视图，

图27A是根据本发明的螺栓固定装置组件或螺栓组件的目前优选的实施方式的类似于图25A和图26A的图的透视图，

图27B是图27A中所示的螺栓固定装置组件或螺栓组件的垂直剖视图，

图28A是图27A中所示的螺栓固定装置组件或螺栓组件在如图5中所示地被切割之后的透视图。

图28B是图28A的组件的垂直剖视图。

图29是图28B中所示的组件的垂直剖视图，螺纹杆被固定在其中。

图30是固定组件的透视图，其包括多个螺栓固定装置组件和凹隔离件。

图31是弯曲的固定组件的透视图，其包括多个螺栓固定装置组件和凹隔离件。

图32A、32B和32C分别是弯曲的固定组件、直的固定组件和盒形固定组件的顶视图。

图33是固定组件的顶视图，其包括多个椭圆形的螺栓固定装置组件和凹隔离件。

图34是风力发电设备的透视图。

图35是图34的风力发电设备的毂与叶片交界面的透视图。

具体实施方式

本发明构成对参照的EP1467853和US7357725中描述的技术的改善和改进。

根据制造组件的方法，该组件包括用在纤维增强结构元件中的螺栓的螺栓固定装置，最初制造芯部元件。芯部元件可以由任何相关的材料制造，包括基于塑料的材料、木材或金属或复合材料，该材料与纤维增强结构元件的材料相容，这意味着如根据本发明的技术所使用的所有其它材料一样，芯部元件的材料可与其余材料结合，即不会在化学过程中彼此发生反应，并且可机械地结合或连接，这意味着这些材料可以连结在一起呈整体结构，并且优选地就膨胀系数和机械强度如撕裂强度和抗剪强度而言，显示出基本上相同的机械特性。根据本发明的方法的目前优选的实施方式，优选地使用拉挤成型的芯部主体，如图2中所示。

在图2中，拉挤成型机总体上由附图标记30表示并且从其输出端输送拉挤成型杆32，即由树脂如聚酯、乙烯基酯或酚醛树脂或环氧树脂制成的圆柱形横截面构形的杆，增强纤维如玻璃纤维、碳纤维或凯芙拉纤维被嵌入其中。通过被示意性地表示为锯34的切割器将拉挤成型杆或主体32切成多个单独元件，所述元件之一由附图标记12表示。在主体或杆12的相对端，通过机加工装置如图2中示意性地示出的切割器36制造圆锥形端部。切割器36在芯部主体12的相对端制造由附图标记20表示的圆锥形端部。

在图1中所示的制造组件10的方法的进一步的步骤中，螺栓固定装置22位于芯部元件20的相对端处，如图3中所示。

像芯部元件12一样，螺栓固定装置22优选地是圆柱形横截面构形，在一端具有与芯部元件12的圆锥形端部20一致地构形的圆锥形凹部20'。每个螺栓固定装置22进一步设置有与圆锥形凹部20'连通的贯穿孔，该贯穿孔限定了窄的中心圆柱形孔部25和与外部连通并打算与如图3下方左侧部分中所示的螺纹轴28合作的较宽的孔部24。螺栓固定装置可以被不同地构形，例如，螺栓固定装置可以是从一端朝向另一端例如从外端朝向内端或从内端朝向外端逐渐变细的整体圆锥形构形。可替代地，螺栓固定装置22可以设置有向外拉挤成型的凸缘。进一步可替代地，螺栓固定装置可以具有不同构形的贯穿孔，其中螺纹孔部分与圆锥形凹部连通而没有中间的窄的圆柱形孔部分。进一步可替代地，当螺栓固定装置可以设置为具有构成螺栓的向外拉挤成型的螺纹轴的固定装置时，螺纹孔可以省略。

通过提供合作的圆锥形端部和每个螺栓固定装置22的圆锥形凹部20'，获得了自定心和自对准特征，因为螺栓固定装置22由于圆锥形端部20和圆锥形凹部20'之间的合作而倾向于被保持在计划对准的方位中，其中圆柱形的螺栓固定装置22构成了芯部元件12的中心部分的圆柱形延续部分。

如图4中所示，包括图3中所示的芯部主体和两个螺栓固定装置22的子组件被引入拉挤成型装置40中，拉挤成型装置40包括接收部分46，上述子组件连同多个子组件一起构成连续的串，连同纤维增强材料网一起被引入到拉挤成型装置40的接收部分46中，该网在图4的左侧部分中示出并且其中两个由附图标记42和44表示。从接收部分46，包括被纤维增强材料沿周向包围的对齐的子组件的串48被引入树脂施加器和树脂加热和固化装置50，其与用于向其供给树脂的树脂存储器52连通。装置50的输出模具由附图标记54表示并提供了从装置50的模具54输出的拉挤成型串56的特殊构形的造型，该串56被引入到用于从装置50的模具54拉出拉挤成型串的拉出器装置58中。

从拉出器58，串56被输送到切割器60，其将串56分开成构成组件10的不同的段，组件10也示于图1中，串56被切割成段或组件10是与包括芯部主体12的子组件进入拉挤成型装置40的进入端同步的，其中芯部主体12设有覆盖螺栓固定装置20的端部。图1中所示的组件10由子组件制造，在制造该子组件的备选工艺中，螺栓固定装置20和芯部元件12通过粘附到圆柱形壳体而固定，该圆柱形壳体优选地通过拉挤成型制造并且构成上述壳体26。可以预期的是，通过粘附到通过拉挤成型制造的壳体26所实现的固定和通过拉挤成型工艺将螺栓固定装置22和芯部元件12固定到壳体的技术构成了技术等效性。

在图1中，连同螺栓固定装置22一起示出了芯部元件12，其披露了与孔25连通的螺纹孔24并进一步披露了芯部元件12的锥形或圆锥形的端部20。

在图1中，也披露了在上面参考图4描述的拉挤成型工艺中制造的外部壳体，该壳体由附图标记26表示。图1还披露了组件10的构形，该构形限定了凹的顶面14，相对的凸的或圆柱形的底面18和相对的平行平面18。如下面参考图7和10描述的，通过将凸的外表面16或一个螺栓固定装置组件并置地布置且使其部分地接收在相邻的螺栓固定装置组件的凹面14内，图1中所示的凸/凹构形容许由组件10制造的螺栓固定装置组件的定位。

如图5中所示，通过沿着由附图标记64所示的虚线形式的线将组件10切割成两个部分，两个螺栓固定装置组件由图1中所示的组件10制造。切割器由锯62示意性地示出。在图6的垂直剖视图中示出了被切割成两个半部的组件10，其披露了分开部64的线，分开部64的线提供了由组件10制造的两个螺栓固定装置组件中的每一个的相对倾斜表面66。构成组件10的一个半部的每个螺栓固定装置组件包括芯部元件12的锥形切割部分和通过拉挤成型外壳26固定到芯部元件12的螺栓固定装置22。通过提供倾斜表面66，制造了形状不规则的螺栓固定装置组件，其增强了螺栓固定装置组件在最终的纤维增强结构内的固定能力并进一步提供了中心的芯部元件12和最终的纤维增强结构之间的主要接触面。

在不同于直线取向的取向上定位单独的螺栓固定装置组件的能力在图7中被示出，其中结合成整体上由附图标记70表示结构的三个单独的螺栓固定装置组件被示出并且包括三个螺栓固定装置组件，其使一个螺栓固定装置组件的凹面14接收在相邻的螺栓固定装置组件的凸面16上整体上呈角度的取向。包围图7中所示的复合结构的纤维增强结构由附图标记72表示。

在图8中，示出了螺栓固定装置组件的稍微修改的构形，其中圆形的凹面和凸面14和16被具有平面发电机的凹的和凸的外表面代替。通过凹面14'的平面发电机构形，其构形对应于螺栓固定装置组件的凸面16'的构形，如图8中所示的，单独的螺栓固定装置组件可以组合成一种结构，其中通过提供螺栓固定装置组件的对应的凸面和凹面，单独的螺栓固定装置组件的适当的直线定位得以确保和维持。图8中的总共四个螺栓固定装置组件的组合总体上由附图标记70'表示。通过将增强纤维和树脂应用于固定装置组件的组合体并根据计划的最终产品的几何形状构形结构元件，纤维增强结构元件在进一步的挤出、拉挤成型或手动或自动的纤维增强制造工艺中由图8中所示的复合结构制造。

例如如图9中所示，最终产品与承载的承载体I字梁76一起使用，其中被接收在图8中所示的螺栓固定装置组件的螺栓固定装置内的螺栓轴28通过单独的螺栓74固定到I字梁76。

可替换地，图7中所示的弯曲结构可以用于固定到例如平板元件78，如图10中所示。

如上所述，上面参考图1-6描述的螺栓固定装置22可以有利地构形为圆锥形或椭圆形的形状以改善螺栓固定装置在拉挤成型外壳26内的固定。在图11a-11c中，示出了增强螺栓固定装置在拉挤成型外壳内的固定的不同技术。大体上在整个说明书中，与先前描述的部件或元件相同的部件或元件分别由与前面示出的附图标记相同的附图标记表示，尽管部件或元件在几何形状上不同于先前描述的部件或元件，然而，服务于与先前描述的部件或元件相同目的的部件或元件由相同的附图标记表示，但增加了标记以便识别几何学上的差异。

在图11a中，螺栓固定装置22'不同于图3中所示的上述螺栓固定装置22，不同之处在于螺栓固定装置22'的外表面是粗糙的或凹凸不平的结构，其提供了不平坦的外表面，其改善了螺栓固定装置22'到拉挤成型壳体26'的固定。在图11a中，为清楚起见，螺栓固定装置22'的粗糙的或凹凸不平的外表面相比于现实生活中的粗糙的或凹凸不平的表面有点夸大。

在图11b中，示出了增强螺栓固定装置22'相对于拉挤成型外壳26″的固定的不同技术，其中螺栓固定装置22″设置有外部隆起部，其限定了左手和右手构形的多个外螺纹，外螺纹的目的是提供隆起部在外部拉挤成型外壳26″的聚合物材料内的坚固嵌入。

在图11c中，示出了改善螺栓固定装置22″'和拉挤成型外壳26″'之间的粘附的另一种备选技术。在图11c中，螺栓固定装置22″'的外端设置有外部浅螺纹23″'，其中在螺栓固定装置22″'连同芯部主体12″'一起移动通过拉挤成型机如在图4中进一步示出的拉挤成型机之前接收增强纤维和树脂。

为了便于切割所述串，根据本发明的组件被从所述串上切下，如在图4中所示的串56，可以使用间隔体，如图12a中所示的间隔体80。大体上，间隔体80中央地包括圆柱形的圆盘82，两个同轴地伸出的销84从圆盘82的相对两侧突出。间隔体80通常是与螺栓固定装置如图12b中所示的两个螺栓固定装置22^IV结合使用，用于保持螺栓固定装置22^IV的相邻端部间隔开并容许切割器容易地移动通过图12b中未示出的外部拉挤成型外壳，和通过间隔体80，间隔体80优选地是预制塑料体如PE、PP或类似的塑料体。

在图14a中，示出了结合螺母使用碳增强配件的技术。在图14a中，螺母22^V在芯部主体12^V的外端被包围在拉挤成型外壳26^V内。与螺母22^V对准地，碳纤维增强的圆柱形衬套或配件27被封入拉挤成型外壳26^V内以容许螺母22^V保持与组件10^V的外端间隔开，并且同时通过提供碳纤维增强衬套27提供了刚性的组件。

在图14b中，示出了使螺栓固定装置相对于芯部主体定心的不同技术，其中芯部主体12^VI设置有外部同轴布置的销20^VI，螺栓固定装置或螺母22^VI安装在该销上。

在图13中，示出了拉挤成型装置40^IV，其基本上对应于上面参照图4描述的拉挤成型装置40，然而与上述装置的不同之处在于在接收部分46中，芯部主体12^IV和螺栓固定装置22^IV的串还包括间隔体42，用于使制造的包括螺栓固定装置22^IV的串48^IV，其中固定装置22^IV通过间隔体82以在间隔开的关系保持。

从固化装置50供应串56^IV，其具有与上述组件10的构形不同的正方形横截面或构形。

提供间隔体80以维持上面参考图12b所述的螺栓固定装置22^IV的外端的技术可以修改以将螺栓销的外端以间隔开的关系保持接收在螺栓固定装置内。

在图15中，提供了预制的塑料体80^VII，其构成具有外径和螺纹孔的圆柱形构形，其中所述外径对应于螺栓固定装置22^VII的外径，螺纹孔用于接收螺栓销28^VII的外端。在通过拉挤成型装置如在图4中或替代地在图13中所示的装置进行的拉挤成型工艺结束之后，当切割器移动到被接收在间隔体80^VII内的螺栓销28^VII的两个外端之间的间隔中时，例如通过如图4和13中所示的切割器10切割拉挤成型串。

根据本发明的完整的拉挤成型技术还容许使用被整体地拉挤成型成根据本发明的组件中的配件，其被用作发电机，例如用于在拉挤成型外壳内生成内螺纹，如图16a和16b中所示。

在图16a中，示出了根据本发明的组件10^IX的端部，其包括拉挤成型外壳26^IX，芯部主体12^IX与发电机主体22^IX一起被封入其中，发电机主体包括从组件10^IX的外端伸出的轴25^IX并包括嵌入在拉挤成型外壳26^IX内的粗牙螺纹24^IX。发电机配件22^IX的螺纹24^IX的外表面设置有滑动涂层如PTFE涂层、粉末覆盖涂层或油润表面涂层，其容许发电机配件22^IX被从组件10^IX的外端移除，如图16b中所示，其中发电机配件22^IX从组件10^IX的剩余部分脱离，露出拉挤成型外壳26^IX的内螺纹，该内螺纹原来由发电机配件22^IX的外螺纹24^IX生成。

拉挤成型外壳26^IX可以用于接收例如滚子轴承如在图17中示出的滚子轴承60的一部分，并且例如通过图16a和16b中所示的螺纹被接收在组件10^IX的拉挤成型外壳26^IX内，或可替代地通过粘合剂相对于拉挤成型外壳26^IX的内壁固定，所述粘合剂填满拉挤成型外壳26^IX的内螺纹的空腔，该空腔最初由发电机配件22^IX生成。滚子轴承60包括滚子轴承部分62，其固定到组件10^IX的外端，如已经描述的，并通过轴64连接到支撑在例如支架或类似支撑件上的滚子滚筒66。在组件10^IX的相对端，提供了类似的滚子轴承60。在图17中所示的结构例如可用于使用滚子带的生产设备，该滚子带一方面可以忍受暴露于腐蚀性液体或气体，另一方面可以提供一种容易从一个位置移动到另一个位置的重量轻的结构。

上面描述的完整的拉挤成型生产技术还容许制造构造精巧的结构元件，例如图18中所示的H形结构元件10^X，其被从类似于上面参考图4和13描述的装置的拉挤成型装置的固化装置50排出。在图18中所示的H形组件中，包括两个垂直条，其均具有一体包括的螺栓固定装置、螺栓或配件以容许H形元件固定到另一个建筑结构。组件10^X的每个垂直条由附图标记11^X表示，使H构形中的两个垂直条互相连接的水平连接板由附图标记13^X表示。

通过将传感器如应变仪或类似的冲击检测传感器结合到根据本发明的组件中，根据本发明的教导提供具有位于相对两端的配件、螺栓固定装置或螺栓的承载组件以容许元件或组件被用作承载元件的技术可以进一步与测量元件的承载能力的技术相结合。在图19中，示出了组件10^XI，其具有从圆柱形拉挤成型外壳26^XI的相对两端伸出的两个螺纹销28^XI。两个衬套22^XI被包围在拉挤成型外壳26^XI内用于接收螺纹销28^XI。在拉挤成型外壳26^XI内的中央，容纳着负载检测传感器单元90。负载检测传感器90可以包括应变仪或类似的冲击检测元件并且可以如图20中所示地被实施。负载检测传感器单元90通过两个销92连接到衬套22^XI以将负载从衬套22^XI传递到负载检测器单元90。传递载荷的销92均被包围在圆柱形外壳内，其在图9中以虚线示出并由附图标记94表示。

负载检测传感器单元可以如图20中所示地实施，包括感应线圈100用于通过感应从外部励磁源接收电力，该感应线圈连接到用于将电力供给到电子电路块104和106的电源单元102。块104构成从传感器元件如应变仪108接收输入信号的输入放大级并在其输出端上将信号输送给发射机级106，其通过天线110将无线电波信号发射给远程接收机。应当认识到的是，上面参考图20描述的包括在负载检测器传感器单元90中的电路可以包括任何常规的信号整形或信号转换元件，如非线性放大级、a/d转换器级等等。提供远程数据锁定单元的技术在本领域中是众所周知的，并且由于负载检测传感器单元90本身的实现不是本发明的一部分，所以没有给出负载检测传感器元件本身的电子电路的详细描述。

在图21中，示出了包含组件10^XI的负载检测传感器单元的两种不同的应用。在图21中，组件10^XI的一种应用是作为用于将桥的两个部分互相连接的结构元件，替代性的应用包括用组件10^XI作为支撑桥的承载结构的金属线的承载元件。在图21中，用于从负载检测传感器单元90接收数据的接收机站也被示出，其包括连接到接收级114的接收机天线112，其在其输出端上将模拟或可替代地数字信号输送给由附图标记116表示的PC构成的测量装置。

在图22中，多个组件10^XI的使用被表示在图22中，一共五个组件10^XI用于从金属线122悬挂桥120。在图22中，数据记录被表示为从每个组件10^XI到数据记录PC 116的硬线连接，数据记录PC 116总计具有五个并行输入，可以预期的是，通过用被定位成与每个组件10^XI并置的接收机单元来接收从负载检测传感器单元输出的数据或信号且同时通过将激励电流供应给包含在组件10^XI中的每个单元90的感应线圈100来激励单元90，图21中所示的无线传输技术可以通过使用接近探测技术而容易地修改成半硬线连接。

根据本发明的组件的高承载能力还容许技术被用于替代应用，例如在高压绝缘体中，如图23和图24中所示。在图23中，通过省略负载检测传感器单元90和通过引入高压绝缘体芯部主体12^XII，修改了上面参考图19描述的组件，高压绝缘体芯部主体12^XII由密封的空心外壳构成，高绝缘性气体如SF₆包含在其中。绝缘芯部主体12^XII服务于与参考图1-6讨论的上述芯部主体12相同的目的。在图23中，组件10^XII还包括包围绝缘芯部主体12^XII的外部拉挤成型外壳26^XII和另外两个绝缘衬套94^XII，绝缘衬套94^XII环绕并包围衬套22^XII，螺纹销118^XII被接收和固定在衬套22^XII中。在图23中，进一步示出了三个钟形的外部绝缘元件118^XII，其用于防止水或湿气在拉挤成型外壳26^XII的外表面上产生短路路径，如本领域中本身公知的。

在图24中，图23中所示的高电压绝缘体组件10^XII的计划应用被表示为高电压绝缘组件10^XII从梁127悬挂下来以支撑高压线126，高压线126悬挂在十字形配件128中并被其支撑，十字形配件128固定到组件10^XII的螺纹销18^XII之一的外端上。

图25A和图25B分别表示子组件的进一步的和目前优选的实施方式的透视图和剖视图。子组件包括长型芯部12^XIII和两个螺栓固定装置22^XIII。长型芯部12^XIII依次包括软且轻的材料如轻木或例如聚氨酯的发泡芯部的内芯部130和优选地通过拉挤成型制造的纤维增强材料的罩套132，罩套132覆盖内芯部130。螺栓固定装置22^XIII由钢制成并且其位置与长型芯部元件12^XIII的相对端相邻。长型芯部12^XIII的端部具有截头圆锥形状，并依次分为露出内芯部130的中心端面134和露出罩套132的周向端面136。另一个长型芯部12^XIII和另一个螺栓固定装置22^XIII的一部分示于图25A和25B的右侧部分中并且被间隔体或隔离件80'从第一次提到的子组件的右侧端螺栓固定装置22^XIII分开。

图26A和26B分别是类似于图25A和25B图，分别示出了在组装状态中的图25A和25B中所示的元件和部件，其中螺栓固定装置22^XIII粘合到长型芯部元件12^XIII的相对端。

结合图26B还示出了最外径向交界面的放大截面，其中最外径向交界面限定了应力最高的位置138。应力最高的位置138位于罩套132和螺栓固定装置22^XIII之间的交界面，因而两种刚性材料，即纤维增强材料和钢，传递力，而软的内芯部130不参与。

图27A和图27B分别示出了最终的螺栓固定装置组件10^XIII的透视图和剖视图。组件10^XIII现在已经完全被纤维增强材料的圆柱形壳体140包围。因此，应力最高的位置现在也完全被纤维增强材料包围。优选地，使用如上所示的拉挤成型技术以便制造一系列相对的螺栓固定装置组件10^XIII。

图28A和图28B分别示出了一组螺栓固定装置组件10^XIII的透视图和剖视图。通过切穿间隔体或隔离件以在第一步骤中制造两个相对的螺栓固定装置组件，并随后用锯62'机加工成锐角从而提供两个独立的组件10'，如图5中所示，该一系列相对的螺栓固定装置组件10^XIII已被彼此分开，如图4和13中所示。

图29以与图28B相比放大的比例示出了螺栓固定装置组件10^XIII。可以清楚地看到，螺栓固定装置22^XIII的周向外表面被纤维增强材料完全封闭。螺栓固定装置组件10^XIII设置有螺纹杆28^XIII，其被引入到螺栓固定装置22^XIII的螺纹孔24^XIII。

图30示出了固定组件70'的透视图。固定组件70'包括多个螺栓固定装置组件10^XIII，其全部由同样的附图标记表示。全部都由附图标记142表示的隔离件位于每个螺栓固定装置组件10^XIII之间。每个隔离件142附接到相邻的螺栓固定装置组件10^XIII呈线性排列。每个螺栓固定装置组件10^XIII限定了两个位置相反的凸面144并且每个隔离件142限定了两个位置相反的凹面146，凹面146对应于并匹配凸面144，以便在螺栓固定装置组件10^XIII和隔离件142之间形成紧密配合的接触面。在该情况中，凸面144和凹面146限定了圆弧。

图31表示弯曲的固定组件70″的透视图。隔离件142围绕螺栓固定装置组件10^XIII的轴线旋转以便产生弯曲，随后，用相容的树脂或胶将凸面144附接到对应的凹面146。

图32A示出了直的固定组件70^III的顶视图。为了形成该长型的线性固定组件70^III，螺栓固定装置组件10^XIII和隔离件142的接触面和凹面146应彼此面对。

图32B示出了弯曲的固定组件70^IV的顶视图。弯曲的固定组件70^IV类似于图31的固定组件70″，除了前三个螺栓固定装置组件10a 10b 10c形成曲线而其余的螺栓固定装置组件10^XIII限定了一条直线之外。在这种构形中，相应的三个螺栓固定装置组件10a 10b 10c和相应的隔离件142A 142B之间的接触面不彼此面对以便形成弯曲或曲线。由于凸面和凹面相匹配并且构成圆柱形接合，所以可以预期的是可以用如图示的螺栓固定装置和隔离件来实现在大约120度和180度之间的弯曲。使用较小的隔离件将容许实现较小的接触面和因而较小的角度，如90度。

图32C示出了盒形的固定组件70^V的顶视图。盒形固定组件70^V包括隔离件142^I，其限定了三个凹面146，该三个凹面限定了大约120度的相互角度。三个凹面146中的每一个都限定了紧靠相邻的螺栓固定装置组件10^XIII的凸面的接触面。

图33示出了固定组件70^VI的顶视图，其包括多个双螺栓固定装置组件10^XVI。双螺栓固定装置组件10^XVI不是完全圆形的，而是限定了两个相对定位的凸面146^II，这两个凸面在横向方向上限定了圆弧。隔离件142位于每个螺栓固定装置组件10^XVI之间。双螺栓固定装置组件10^XVI包括两个孔28^XVI。

在上述背景下并参考图30-33，凸面和凹面优选地限定了圆弧以使得限定在螺栓固定装置和隔离件之间的接触面可以沿圆形路径滑动。

图34示出了风力发电设备200的透视图。风力发电设备包括塔202、塔202顶部的发电机壳204、连接到壳204的旋转的毂206和以120度的相互角度固定到毂206的三个叶片208。

图35示出了风力发电设备的毂206和叶片208的放大透视图。图31中所示的固定组件70^Ⅱ已被模制到风力发电设备200的叶片208中以使得螺栓固定装置22^XIII的孔露出并且螺栓固定装置组件10^XIII的壳体140结合到叶片208的相容的、纤维增强的聚合物材料。随后通过螺纹杆28^XIII将叶片208螺接到毂206，螺纹杆28^XIII延伸到毂206中并且例如通过使用合适的螺母210而牢固地固定在毂中。在上述固定技术的备选应用中，该技术用于在组装的叶片结构中将较大叶片的两个部分连结在一起。

在本说明书中，术语拉挤成型(pultrusion/pultruding)用于覆盖提供和制造芯部元件和子组件的技术。然而，术语拉挤成型应被广泛地解释为覆盖制造纤维增强产品的任何组合技术，包括被称为拉出成型(pullforming)、拉出卷绕(pullwinding)的技术等等。因此，应该理解，被上述术语覆盖的任何技术或包括如芯部元件和子组件的连续、半连续或断续的元件制造的等效技术都应被解释为等同于本说明书中描述的拉挤成型技术。

尽管上面已经参照具体的、目前优选的实施方式描述了本发明，但许多修改和改进对于本领域技术人员是显而易见的，这样的修改或改进被认为是本发明的一部分，而不会将本发明的范围限制成上述实施方式。而是以所附的权利要求来解释本发明。

应当认识到，在所附的权利要求中限定的保护范围没有覆盖图1-6本身中所示的组件10的几何构型，即“杉木板(cedar plank)”元件的外部几何形状，尽管不同构形的组件具有特殊构形的外表面，例如设想一起构成图8中所示结构的组件是所附权利要求中限定的保护范围的一部分。

重点

1.一种制造纤维增强结构元件的方法，该纤维增强结构元件包括多个螺栓固定装置、螺栓或配件以用于将所述结构元件固定到另一个结构元件，该方法包括下列步骤：

i)提供长型芯部元件，其材料优选地为与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，其优选地通过拉挤成型制造，该长型芯部元件具有端部用于安装或固定所述螺栓固定装置、螺栓或配件之一，

ii)将所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件安装在所述芯部元件的所述端部上以制造子组件，

iii)通过将所述子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖所述子组件和通过加热和固化所述树脂以使所述树脂和所述增强纤维一起提供沿周向包围所述子组件的壳体，以使所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件在挤压成型工艺中相对于所述芯部元件的所述端部固定，或者，可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的所述壳体而固定所述子组件，

iv)机加工被沿周向包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件以提供螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件，其包括所述芯部元件和所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件和所述芯部元件，

v)重复所述步骤i-iv以制造多个所述螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件，

vi)根据所述多个螺栓固定装置、螺栓或配件在所述最终纤维增强结构元件内的计划位置定位所述多个组件，和

vii)以挤出、拉挤成型或纤维增强制造技术制造包括所述多个螺栓固定装置、螺栓或配件的所述纤维增强结构元件，其中所述多个螺栓固定装置、螺栓或配件由所述多个组件构成。

2.根据重点1的方法，提供所述长型芯部元件的所述步骤i)包括从连续的、长型的芯部元件主体切割所述长型芯部元件的步骤。

3.根据重点1和2中任一个的方法，所述长型芯部元件具有相应的端部用于在所述相应的端部接收相应的螺栓固定装置、螺栓或配件，所述步骤ii)和iii)包括将两个螺栓固定装置、螺栓或配件安装和固定在所述子组件的所述芯部元件的所述相应端部，并且所述步骤iv)包括将被沿周向包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件机加工成两个半部，该两个半部均构成螺栓固定装置、螺栓或配件组件。

4.根据重点1-3中任一个的方法，所述步骤i)还包括将所述端部机加工成特定构形以接收和定心具有端部凹部部分的所述螺栓固定装置、螺栓或配件的步骤，其中所述端部凹部部分与所述芯部元件的所述端部的所述特定构形相合。

5.根据重点1-4中任一个的方法，在步骤iii)中制造的所述壳体具有特定的横截面构形，如圆形、椭圆形、多边形，特别是六边形或正方形横截面构形，或可替代地是上述横截面构形的组合。

6.根据重点1-5中任一个的方法，所述步骤iv)还包括下列步骤：将所述壳体机加工成特定横截面构形，如圆形、椭圆形、多边形，特别是六边形或正方形横截面构形，或可替代地是上述横截面构形的组合。

7.根据重点1-6中任一个的方法，所述步骤iv)包括下列步骤：提供具有端部表面部分的所述螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件，所述端部表面部分相对于所述螺栓固定装置或螺栓组件的纵向轴线限定了锐角。

8.一种制造用于纤维增强结构元件中的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件的方法，该纤维增强结构元件包括多个螺栓固定装置、螺栓或配件以将所述结构元件固定到另一个结构元件，该方法包括下列步骤：

iii)通过将所述子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖所述子组件和通过加热和固化所述树脂以使所述树脂和所述增强纤维一起提供沿周向包围所述子组件的壳体，使所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件在挤压成型工艺中相对于所述芯部元件的所述端部固定，或者可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的所述外壳而固定所述子组件，和

iv)机加工被沿周向包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件以提供螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件，其包括所述芯部元件和所述一个螺栓固定装置、螺栓或配件和所述芯部元件。

9.根据重点8的制造螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件的方法还包括根据重点2-7中任一个的制造纤维增强结构元件的方法的任一个特征。

10.一种纤维增强结构元件，包括多个螺栓固定装置、螺栓或配件以将所述结构元件固定到另一个结构元件，所述纤维增强结构元件根据如重点1-7中任一个所述的方法制造并且包括根据如重点8或9中任一个所述的方法制造的多个螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件。

11.根据如重点8或9中任一个所述的方法制造的用于纤维增强结构元件中的螺栓固定装置、螺栓组件或配件组件。

Claims

1.一种制造用于纤维增强结构元件中的组件的方法，所述方法包括以下步骤：

i)提供长型芯部元件，所述长型芯部元件包括第一材料的内芯部和沿圆周包围所述内芯部且由第二材料制成的罩套，所述第二材料是与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，所述长型芯部元件具有端部，所述端部具有圆锥形的或部分圆锥形的形状，所述端部限定了露出所述内芯部的中心端面和包围所述中心端面并露出所述罩套的周向端面，

ii)提供螺栓固定装置或螺栓，其包括具有圆锥形或部分圆锥形的形状的端部凹部，所述端部凹部与所述长型芯部元件的所述端部相合，

iii)通过关于所述螺栓固定装置或螺栓的所述端部凹部接收和定心所述芯部元件的所述端部来制造子组件，

iv)通过将所述子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖所述子组件和通过加热并固化所述树脂以使所述树脂和所述增强纤维一起提供沿周向包围所述子组件的壳体，来使所述螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到所述芯部元件的所述端部，或者，可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的所述壳体而固定所述子组件，和

v)加工沿周向被包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件，以提供包括所述长型芯部元件和所述螺栓固定装置或螺栓的所述组件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分圆锥形的形状是截头圆锥形状。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述端部限定了轴向距离和径向距离，所述轴向距离比所述径向距离大。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述第一材料比所述第二材料软和/或轻，所述第一材料是轻木或发泡聚合物材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述发泡聚合物材料是发泡PU(聚氨酯)、发泡PVC(聚氯乙烯)或发泡PE(聚乙烯)。

6.一种制造用于纤维增强结构元件中的固定组件的方法，所述方法包括以下步骤：

i)提供长型芯部元件，其材料是与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，所述芯部元件具有端部以安装和固定螺栓固定装置或螺栓，

ii)提供用于将所述结构元件固定到另一个结构元件的螺栓固定装置或螺栓，

iii)通过将所述螺栓固定装置或螺栓安装在所述芯部元件的所述端部上来制造子组件，

iv)通过将所述子组件拉过拉挤成型机，通过用增强纤维和树脂沿周向覆盖所述子组件和通过加热并固化所述树脂以使所述树脂和所述增强纤维一起提供沿周向包围所述子组件的壳体，来使所述螺栓固定装置或螺栓在挤压成型工艺中固定到所述芯部元件的所述端部，或者，可替代地通过粘附到在单独的拉挤成型工艺中制造的所述壳体而固定所述子组件，

v)通过加工沿周向被包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件来制造第一组件，其包括所述芯部元件和所述螺栓固定装置或螺栓，所述第一组件沿着所述第一组件的纵向轴线限定了第一凸面，

vi)重复所述步骤i-v以制造第二组件，其沿着所述第二组件的纵向轴线限定了第二凸面，

vii)制造隔离件，其材料与所述纤维增强结构元件的材料相容的固体材料，所述隔离件具有对应于所述第一组件的所述第一凸面的第一凹面和对应于所述第二组件的所述第二凸面的第二凹面，和

viii)通过将所述隔离件放置并附接在所述第一组件和所述第二组件之间以使得所述第一凹面接触并附接到所述第一凸面和使得所述第二凹面接触并附接到所述第二凸面，来制造固定组件。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述纤维增强材料通过拉挤成型制成。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述固体材料是纤维增强的材料。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述纤维增强的材料通过拉挤成型制造。

10.根据权利要求6所述的方法，其中所述凸面和所述凹面限定了圆弧。

11.根据权利要求6-10中任一项所述的方法，还包括重复所述步骤i-v以制造第三组件，其沿所述第三组件的纵向轴线限定了第三凸面，所述隔离件具有对应于所述第一组件的所述第三凸面的第三凹面，所述步骤viii)包括使所述第三凹面接触且附接到所述第三凸面，从而在所述固定组件内以三角形构形提供所述第一组件、第二组件和第三组件。

12.一种制造纤维增强结构元件的方法，所述纤维增强结构元件包括用于将所述纤维增强结构元件固定到另一个结构元件的多个螺栓固定装置或螺栓，所述方法包括根据权利要求6-11中任一项的制造所述固定组件的步骤且还包括下列步骤：

ix)根据所述固定组件在最终结构元件内的计划位置来定位所述固定组件，和

x)以挤出、拉挤成型或纤维增强制造技术制造包括所述固定组件的所述纤维增强结构元件。

13.根据权利要求1-3、6-10和12中任一项所述的方法，提供所述长型芯部元件的所述步骤i)包括从连续的、长型的芯部元件主体切割所述长型芯部元件的步骤，所述连续的、长型的芯部元件主体具有圆形的横截面构形。

14.根据权利要求1-3、6-10和12中任一项所述的方法，所述长型芯部元件具有相应的端部以在所述相应的端部接收相应的螺栓固定装置或螺栓，所述步骤ii)至iv)包括将两个螺栓固定装置或螺栓安装和固定在所述子组件的所述芯部元件的所述相应端部，和所述步骤v)包括将沿周向被包围在所述增强纤维和所述固化树脂的所述壳体内的所述子组件加工成两个半部，该两个半部均构成组件。

15.根据权利要求1-3、6-10和12中任一项所述的方法，在步骤iv)中制造的所述壳体具有圆形、正方形、多边形或椭圆形的横截面构形。

16.根据权利要求1-3、6-10和12中任一项所述的方法，所述步骤v)还包括将所述壳体机加工成圆形或椭圆形横截面构形的步骤。

17.根据权利要求1-3、6-10和12中任一项所述的方法，所述螺栓固定装置或螺栓具有波纹状的外表面。

18.一种用于纤维增强结构元件中的固定组件，所述固定组件包括：

第一组件和第二组件，所述第一组件和第二组件中的每一个都包括长型芯部元件，该长型芯部元件具有端部并且由与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料制成，和，用于将所述结构元件固定到另一个结构元件的螺栓固定装置或螺栓，所述螺栓固定装置或螺栓被安装和固定到所述芯部元件的所述端部，所述长型芯部和所述螺栓固定装置或螺栓被增强纤维和固化树脂的壳体覆盖并沿周向被包围，所述第一组件和所述第二组件分别沿着所述相应的第一和第二组件的纵向轴线限定了第一凸面和第二凸面，和

隔离件，其材料是与所述纤维增强结构元件的材料相容的固体材料，所述隔离件具有对应于所述第一组件的所述第一凸面的第一凹面和对应于所述第二组件的所述第二凸面的第二凹面，所述隔离件被放置在且附接在所述第一螺栓固定装置组件和所述第二螺栓固定装置组件之间以使得所述第一凹面接触并附接到所述第一凸面和使得所述第二凹面接触并附接到所述第二凸面。

19.根据权利要求18所述的固定组件，其中所述纤维增强材料通过拉挤成型制成。

20.根据权利要求18所述的固定组件，其中所述固体材料为纤维增强的材料。

21.根据权利要求20所述的固定组件，其中所述纤维增强的材料通过拉挤成型制成。

22.一种以挤出、拉挤成型或纤维增强制造技术制造的纤维增强结构元件，所述纤维增强结构元件包括位于所述结构元件内的根据权利要求18至21的任一项所述的固定组件。

23.一种根据权利要求1所述的方法制造的用于纤维增强结构元件中的组件，所述组件包括：

长型芯部元件，其包括第一材料的内芯部，和，沿圆周包围所述内芯部且由第二材料制成的罩套，所述第二材料是与所述纤维增强结构元件的材料相容的纤维增强材料，所述长型芯部元件具有端部，所述端部具有圆锥形的或部分圆锥形的形状，所述端部限定了露出所述内芯部的中心端面和包围所述中心端面并露出所述罩套的周向端面，和

用于将所述结构元件固定到另一个结构元件的螺栓固定装置或螺栓，所述螺栓固定装置或螺栓包括具有圆锥形或部分圆锥形的形状的端部凹部，并且与所述长型芯部元件的所述端部相合，所述芯部元件的所述端部被接收在所述螺栓固定装置或螺栓的所述端部凹部中并关于该端部凹部被定心，所述长型芯部和所述螺栓固定装置或螺栓被增强纤维和固化树脂的壳体覆盖并沿周向被包围。

24.根据权利要求23所述的用于纤维增强结构元件中的组件，其中部分圆锥形的形状是截头圆锥形状。