CN107743440A - 有关风轮机部件生产的改进 - Google Patents

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Abstract

描述了一种在模具中制造复合风轮机部件的方法。该方法包括如下步骤：提供模具；提供一个或多个第一材料层(20)；将所述第一材料层布置在所述模具中；将一个或多个第二材料层(20)布置在所述第一材料层顶上以形成堆叠体(22)；以及通过一个或多个紧固件(24)将第二层固定至所述第一层。所述方法的步骤可以以任何合适的顺序执行。所述紧固件(24)均包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件。为了将第二层固定至第一层，将每个紧固件的第一保持元件插入穿过第二层和第一层而使第一保持元件位于堆叠体的一侧，并且使第二保持元件位于该堆叠体的另一侧，其中所述丝延伸穿过所述堆叠体(22)。

Description

有关风轮机部件生产的改进
技术领域
本发明总体上涉及风轮机部件诸如风轮机叶片的制造。
背景技术
现代风轮机部件诸如叶片壳体经常在大型模具中形成。该过程一般涉及在“铺层过程”中将部件的各种组成材料布置在模具中以形成“铺叠体”。典型地，首先在模具中布置多层纤维增强织物诸如玻璃或碳纤维片层。然后在纤维片层上面和/或纤维片层之间将其它结构部件诸如泡沫面板和增强翼梁放置到模具中以形成铺叠体。
然后使用真空袋包覆该铺叠体，并且将该真空袋相对于模具密封以形成包封该铺叠体的密封区域。向该密封区域施加真空，并且允许液体树脂进入该密封区域内，从而遍及各种材料灌注。之后，通过向模具施加热和压力直到树脂硬化而将树脂固化。该灌注过程通常被称为真空辅助树脂转移成型(VARTM)，但是本领域技术人员会意识到制造复合部件的其它方法。
由于风轮机叶片模具非常大并且昂贵，典型的叶片生产设施可能具有相对较少的模具。因此，重要的是使“模内时间”(即，在叶片生产期间模具被占用的时间)最小化，以使叶片生产的效率和速率最大化。减少模内时间的一个方式是增加铺层过程的效率。在该方面中，已知将多层组成材料诸如玻璃纤维织物层在模具外布置成“套件”，然后在单个操作中将该套件作为整体放置模具中。
为了防止套件的各层相对于彼此移动，已知将各个层在模具外附接在一起。典型地，这通过缝合来进行，如图1a所示，图1a示出了通过多行缝合线14附接在一起的四层材料12构成的堆叠体10，从而形成套件16。图1b是沿着图1a中的线A-A截取的套件16的剖视图，示出了延伸穿过套件16的层12的缝合线14。这种缝合可以通过手工或使用缝合机器来进行。尽管缝合效果好，但是缝合本身时相对耗时的过程。
在铺层过程中，重要的是将各种组成材料相对于模具表面以及相对于彼此精确布置。如果材料没有准确地布置，则可能会危害所得到的部件的结构。确保抵靠模具表面的弯曲区域或以其它方式倾斜的区域布置的材料的正确位置极具挑战。这是因为在这些区域中材料具有相对于模具表面滑动或松弛的趋势。在风轮机叶片模具的对应叶片根端和部分前缘的部分中该问题尤其尖锐。在这些区域中，模具的曲率高度显著，并且某些部件抵靠近似竖直表面布置。
已经提出了许多技术来防止铺层过程中模具中的材料的相对移动，例如利用喷雾粘合剂。在这种技术中，将粘合剂物质例如环氧树脂喷洒到纤维织物的表面，并且将其它部件(例如，另一层纤维织物)铺放在顶部。树脂的粘合性质意味着材料不太可能在模具中从它们的正确位置滑走。然而，喷洒粘合剂物质诸如环氧树脂带来了健康和安全隐患，并且其使用在一些国家是被禁止的。另外，这种粘合剂对温度敏感，因此它们的使用可能并非总是可行的。
因而，需要有一种改进的技术，该技术适合于以安全、可靠且高效的方式将材料层附接在一起以在风轮机部件的制造过程中保持它们相对排列。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种在模具中制造复合风轮机部件的方法，该方法包括(采取任何合适顺序的)如下步骤：提供模具；提供一个或多个第一材料层；将所述一个或多个第一材料层布置在所述模具中；将一个或多个第二材料层布置在所述一个或多个第一材料层顶上以形成堆叠体；以及通过一个或多个紧固件将所述堆叠体中的所述一个或多个第二材料层固定至所述堆叠体中的所述一个或多个第一材料层。所述或每个紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件，并且所述方法进一步包括：将所述或每个紧固件的所述第一保持元件插入穿过所述一个或多个第二材料层并且穿过所述一个或多个第一材料层，从而使得所述第一保持元件位于所述堆叠体的一侧，并且使得所述第二保持元件位于所述堆叠体的另一侧，其中所述丝延伸穿过所述堆叠体。
本发明的该方面提供的优点在于，可以将在风轮机部件的生产中使用的材料层固定在一起，而不会有与现有技术相关的缺点。使用这种类型的紧固件不会带来健康和安全担心，并且所述保持元件防止紧固件从材料层的堆叠体松脱。本发明的该方面提供了在风轮机制造环境中将材料固定在一起的快速且简单的方式。因此，所述方法有助于复合风轮机部件的高效生产。
如下面进一步讨论的，该方法的步骤可以以任何合适的顺序执行。例如，可以在将第一层和第二层布置在模具中之前或之后将第二层固定至第一层。也就是说，可以在模具内即在铺层过程期间或者在模具外即铺层过程之前将第二层固定至第一层。
所述或每个紧固件可以是塑料紧固件，并且所述或每个紧固件的保持元件中的一个或两个可以采取横向杆的形式。有利的是，这种类型的紧固件廉价并且容易获得。
可以使用包括空心针的热熔枪来执行所述第一保持元件的插入。所述方法涉及将所述针插入穿过所述堆叠体并且通过所述针分配紧固件。这种热熔枪的使用比较简单。另外，使用热熔枪允许快速地分配紧固件，有助于高效地生产风轮机部件。还有利的是，这种热熔枪廉价并且容易获得。
可以在将所述一个或多个第一层和所述一个或多个第二层布置在所述模具中之后将所述堆叠体中的所述一个或多个第二层固定至所述堆叠体中的所述一个或多个第一层。这可以在模具内方便地附接材料层。
另外，可以在将所述堆叠体布置在所述模具中之前将所述一个或多个第二材料层布置在所述一个或多个第一层顶上并且固定至所述一个或多个第一层。这样，在所述模具外部将这些层形成为套件。这有利地减少模内时间并且提高了铺层过程的效率。在这种情况下，可选地，可以在所述一个或多个第二层固定至所述一个或多个第一层之前在所述一个或多个第一层下面设置背衬层。该背衬层可以由柔顺材料诸如泡沫制成，或者该背衬层可以包括鬃毛。另选地，所述背衬层可以包括间隔件，该间隔件支撑所述层，从而在所述层下方形成间隙。所述背衬层通过允许所述针完全穿透所述堆叠体而使针顶端延伸到所述背衬层内来方便紧固过程。它还有助于防止在紧固过程中对针的顶端造成损坏。“柔顺”是指所述背衬层能够通过热熔枪的针而弹性变形。
所述紧固件的长度可以大于所述套件的厚度。这允许所述层之间发生相对运动，并且防止在材料层中形成褶皱。所述紧固件的长度为所述丝的长度，即所述第一和第二保持元件之间的距离。所述套件的厚度为上下叠置地布置的材料层的厚度。
所述方法可以包括：将多个第一层布置在第一堆叠体中并且将所述第一层紧固在一起；将多个第二层布置在第二堆叠体中并且将所述第二层紧固在一起；以及通过紧固件将所述第一和第二堆叠体紧固在一起以形成组合堆叠体。这允许高效地将大量的材料附接在一起。
在这种情况下，可以在所述模具外组装所述组合堆叠体，并且在单个提升操作中将所述组合堆叠体转移到所述模具中。这允许将大量材料沉积在模具中而使模内时间最小，因此提高了铺层过程的效率。
所述一个或多个第一层和/或所述一个或多个第二层可以包括纤维增强材料以及/或者用于在真空辅助成型过程中使用以形成复合部件的消耗材料。例如，所述材料层可以是玻璃纤维织物层和/或真空膜层。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有层叠壳体结构的复合风轮机部件，该层叠壳体结构包括以堆叠体布置的多个加强材料层。所述部件包括嵌入在所述壳体结构中的一个或多个紧固件，每个紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件。所述或每个第一保持元件位于所述堆叠体的一侧，并且所述或每个第二保持元件位于所述堆叠体的另一侧，其中所述或每个丝延伸穿过所述堆叠体。
所述风轮机部件可以是风轮机叶片。本发明的方法当然也可以用来附接其它风轮机部件的组成材料。
本发明的构思包括塑料紧固件的用途，该塑料紧固件用于在风轮机叶片制造中将多个纤维增强材料层固定在一起，所述紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件。由于这种紧固件是将材料附接在一起的快速且简单的方式，因此它们的使用有助于高效地制造风轮机叶片。
本发明的构思进一步包括热熔枪的用途，该热熔枪用于在风轮机叶片的制造过程中施加塑料紧固件以将多个层固定在一起。所述热熔器优选包括空心针，通过所述空心针输送所述塑料紧固件。热熔器的使用允许快速且简单地分配紧固件以在风轮机叶片的制造中使用。
根据本发明的另一个方面，提供了一种堆叠体，该堆叠体包括多个纤维增强材料层，所述多个纤维增强材料层被构造成形成复合风轮机叶片的层叠壳体结构的一部分。所述堆叠体中的层通过一个或多个紧固件紧固在一起，所述紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件。所述或每个紧固件的所述第一保持元件位于所述堆叠体的一侧，而所述或每个紧固件的所述第二保持元件位于所述堆叠体的另一侧，其中所述或每个紧固件的所述丝延伸穿过所述堆叠体。
附图说明
以上已经通过背景技术描述了图1a和图1b。为了可以更容易地理解本发明，现在将参照附图描述本发明的示例，其中：
图2a示出了根据本发明的以堆叠体形式布置并且利用塑料紧固件紧固在一起的多层材料；
图2b示出了适合于在本发明中使用的典型塑料紧固件。
图2c是图2a的堆叠体的剖视图，示出了延伸穿过各层的塑料紧固件；
图3a至图3e是模具的剖视图，例示了根据本发明的在模具中将材料紧固在一起的方法中的顺序步骤；
图4a至4e分别涉及图3a至图3e，并且示出了图3a至图3e中所示的层的放大示意图，例示了如何将这些层紧固在一起；
图4f示出了图4e所示的构造的另选构造中的紧固在一起的层；
图5a是根据本发明紧固在一起以形成套件的层的堆叠体的剖视图；
图5b示出了布置在模具中的图5a的套件；
图6a和图6b是模具的剖视图，例示了根据本发明的在模具内将套件紧固在一起以形成组合套件的方法的顺序步骤；
图7a和图7b分别涉及图6a和图6b，示出了图6a和图6b中所示的套件的放大图，更详细地例示了将套件紧固在一起的方法；
图8a示出了在模具外将套件紧固在一起以形成组合套件的方法；
图8b示出了布置在模具中的图8a的组合套件；以及
图9a和图9b是在背衬层上紧固在一起的层的堆叠体的剖视图。
具体实施方式
首先参照图2a，图2a示出了在堆叠体22中上下叠置地布置的多个材料层20。在该具体示例中，层20为干玻璃纤维织物片层，而堆叠体22包括四个层20。然而，本领域技术人员将认识到，可以按照需要将更多或更少的层20附接在一起。堆叠体22中的层20通过多个紧固件24附接在一起。在该示例中，这些紧固件24以一系列行布置，但是在其它实施方式中，紧固件24可以按照需要以任何其它合适的构造布置。
参照图2b，图2b更详细地示出了紧固件24。如能够看到的，紧固件24包括中央的细长丝26和两个横向杆28、30。两个横向杆28、30分别位于丝26的第一端和第二端处，并且与中央丝26成直角。因而，紧固件24为I字形。在该实例中，紧固件24由塑料材料例如聚丙烯制成，但是在本发明的其它实施方式中，紧固件24可以由任何其它合适材料制成。合适的紧固件例如由Avery制造。
为了将多个层20附接在一起，将紧固件24布置成使得这些紧固件24延伸穿过堆叠体22的高度/厚度，如能够在图2c中看到，图2c是示出了沿着图2a中的线B-B截取的图2a的堆叠体22的剖视图。每个紧固件24的中央丝26延伸穿过堆叠体22，并且每个紧固件24的第一和第二横向杆28、30位于堆叠体22的相反侧。横向杆28、30用作保持元件并且防止紧固件24从堆叠体22松脱。
传统上，使用包括空心针的“热熔枪”来分配/部署紧固件24。为了分配紧固件24，首先将针插入穿过堆叠体22。然后将紧固件24的第一横向杆28供送到空心针内，穿过堆叠体22，并且从针的顶端分配到堆叠体22的相反侧。紧固件24的中央丝26是柔性的，从而能够将该丝26折叠成基本平行于第一横向杆28，以允许将第一横向杆28供送到空心针内。第二横向杆28不插入穿过堆叠体22，因此两个横向杆28、30位于堆叠体22的相反侧，其中丝26延伸穿过堆叠体22。
本领域技术人员将认识到，紧固件的保持元件并不一定采取如图2b所示的横向杆28、30的形式。所需要的是：第一保持元件为这样的形状，即：其将防止紧固件23穿过堆叠体22退出；并且第二保持元件为这样的形状，即：其将防止丝26完全插入穿过堆叠体22。因此，紧固件还可以采取许多其它合适的形式，但是以上描述的紧固件24是特别优选的，因为它们容易获得并且廉价。
现在将参照图3至图7更详细地描述这种紧固件24在风轮机叶片的制造中的使用。图3a至图3e示出了在铺叠根据本发明的方法固定的各种组成材料时的风轮机叶片模具的顺序剖视图。图4a至图4e对应于图3a至图3e，并且更详细地示出了布置在模具中的材料层。
应该注意，在该阶段，为了容易例示，这些附图是高度示意性的。具体而言，模具、紧固件和材料层之间的空间的相对比例不是精确的。事实上，紧固件与模具相比将显著地更小，并且层将显著地更薄。
参照图3a，图3a示出了用于风轮机叶片的模具40，其中该模具40中布置有单个材料层42。在该示例中，材料层42是玻璃纤维织物层。在其它实施方式中，该材料可以是风轮机部件的任何合适组成材料，例如，另一种纤维增强材料。图4a示出了孤立的该织物层42。
图3b示出了同一个模具40，其中第二材料层44布置在第一层42顶部，以在模具40中形成两层42、44的堆叠体46。图4b示出了孤立的两个层42、44。在该示例中，两个层42、44类似，也就是说，它们是类似尺寸的玻璃纤维织物片。在其它实施方式中，堆叠体46中的层42、44可以根据风轮机部件的设计需要而不同。
在已经将第一层42和第二层44布置在模具40中之后，然后将第二层44固定至堆叠体46中的第一层42。图3c和图4c示出了通过图2b所示类型的紧固件24a附接至第一层42的第二层44。如之前参照图2c所描述的，横向杆28a、30a位于堆叠体36的相反侧，并且丝26a延伸穿过堆叠体46。为了容易例示，仅示出了一个紧固件24a。实际上，第二层44可以通过多个紧固件固定至第一层42。如之前关于图2a所述讨论的，这些紧固件可以以任何合适的图案或构造布置。
图3d和图4d示出了在第二材料层44顶上布置在模具40中的第三材料层48。
图3e示出了第三材料层48，该第三材料层48固定至由第一和第二材料层42、44形成的堆叠体46以形成包括总共三层42、44、48的更厚的堆叠体50。如能够从附图中看到的，该第三层48通过图2b所示类型的另外紧固件24b固定。同样，在已经将第三层48布置在模具40中之后插入紧固件24b。实际上，将使用多个另外紧固件固定第三层48。
图4e示出了孤立的更厚的堆叠体50。可以看到，另外紧固件24b的丝26b延伸穿过整个堆叠体50，即穿过第一、第二和第三层42、44、48。将认识到，为了容易例示，以不同长度的丝26a、26b示出了紧固件24a、24b。实际上，丝26a、26b可以按照需要而具有相同长度或不同长度。由于丝26a、26b是柔性的，丝26a、26b的长度可以大于堆叠体46、50的厚度，而不会干扰堆叠体46、50的结构。由于这种类型的紧固件通常以从热熔枪顺序地分配的连接条带形式提供，因此使用相同的紧固件是有利的。可以方便地使用同一热熔枪和紧固件条带分配所有所需的紧固件。
图4f示出了图4e中所示的紧固件的另选构造，其中另外的紧固件24b的丝26b没有延伸穿过堆叠体50的全部层。在这种构造中，丝26b延伸穿过布置在模具中的材料层的子集。具体地说，在该示例中，丝26b延伸穿过包括第二和第三层44、48的堆叠体52，并且第一和第二保持元件位于该堆叠体52的相反侧。两种构造均在本发明的范围内并且必要时可以互换使用。
本领域技术人员将认识到，该过程可以进行重复以按照需要将第四、第五和随后的材料层固定在第三层48顶上。如果模具40中的层的堆叠体变得非常厚，特别是大于紧固件的丝长度的厚度，则以图4f所示的构造附接另外的层可能是有利的。也就是说，使丝延伸穿过由这些层的子集形成的堆叠体。另选地，可以随着堆叠体变得更厚而使用具有更长丝的紧固件。
尽管在某些情况下如以上在模具40将材料层单独地固定在一起是有利的，但是在其它情况下，特别是在需要将大量的层布置在模具40中的情况下，该过程可能是非常耗费时间的。为了减少铺层过程所需的模内时间，可以在模具40外部将多个材料层附接在一起，并且将其作为整体放置在模具40内。如以上背景技术部分所述，将层的预附接堆叠体称为“套件”。
图5a示出了套件60的横截面，其中材料层20根据本发明的方法附接在一起。在图5a中能够看到套件60的层20，紧固件24延伸穿过堆叠体22。在该具体示例中，套件60包括四个层20，但是本领域技术人员将认识到，套件60可以根据需要而包括任何数量的层20。类似地，为了容易例示，在图5中示出了三个紧固件24，但是根据套件60所需的大小和形状，可以以任何适当的布置通过更多或更少紧固件24将套件60固定在一起。
紧固件24的丝26的长度大于套件60的厚度62。这允许层20之间具有少量相对运动。当将套件60布置在弯曲模具40中时这可能是有利的，因为套件60能够“披覆”。“披覆”是指套件60是柔性的，并且与共布置该套件的表面的曲线相符。这还能够在套件60弯曲时防止在材料层中形成褶皱。相比而言，缝合依赖于张力将这些层紧紧地拉在一起，从而产生了柔性较小的套件。此外，由于紧固件24不依赖于张力，因此它们形成了具有等位表面的套件60，而不会有由缝合线引起的起伏。
如图5a中所示，在套件60下面设置柔顺背衬层64。在该示例中，背衬层64为薄的泡沫层(诸如氯丁橡胶泡沫)，但是可以使用其它合适的材料。在紧固过程期间，热熔枪的针完全穿过套件60的所有层20并延伸到背衬层64内。这确保了当从针的顶端分配紧固件24时，丝延伸穿过套件60的所有层20。背衬层64还有助于防止在紧固过程期间对针的顶端造成损坏。
如图5b所示，一旦已经将套件60附接在一起，则将套件60作为整体布置在模具40中。背衬层64可以用来在输送到模具40期间支撑套件60，并且在将套件60布置在模具40中之前移除。由于套件60在单个操作中布置在模具40中，有利地增加了铺层过程的效率。
在模具40中需要布置非常大量的材料层的叶片区域中(例如，在叶片的根端处)，这种效率增加是特别有利的。在这些区域中，如下面参照图6和图7所描述的，可能必须在模具40中上下叠置地布置多个套件。
首先参照图6a，图6a示出了图5b的风轮机叶片模具40。第二套件70布置在模具40中的第一套件60顶上。图6b示出了孤立的两个套件60、70。应该认识到，为了容易例示，在该图中夸大了两个套件60、70之间的空间。在该具体示例中，两个套件60、70类似，并且均包括通过塑料紧固件附接在一起的四个材料层。在其它实施方式中，每个套件可以适当地包括更多或更少的层，并且每个套件内的材料层可以通过缝合或任何其它适当手段附接在一起。
图6b和图7b示出了第二套件70使用塑料紧固件固定至第一套件60以形成组合套件72。为了容易例示，在这些图中示出了两个紧固件74，但是应该认识到，实际上可以有以任何合适的图案或构造布置的更多或更少的紧固件74。
在该示例中，每个紧固件74的第一横向杆76位于第一套件的两个相邻层20之间。每个紧固件74的第二横向杆78位于第二套件70的顶侧。因而，每个紧固件74的丝80延伸穿过包括第二套件70的所有四个层20和第一套件60的上面两个层20的堆叠体82。第一和第二横向杆76、78位于该堆叠体82的相反侧。应该认识到，将第二套件70固定至第一套件60所有需要的就是使丝80延伸穿过第一套件60的至少一层20。因此，在其它实施方式中，丝80可以延伸穿过包括第一套件60的任何数量的层的堆叠体。
本领域技术人员将认识到，如果需要在模具40中布置更多的材料层20，则可以重复该过程以将第三、第四和随后的套件固定在模具40中的组合套件72顶上。另选地，可以根据以上关于图3和图4描述的方法将一个或更多个材料层单独地固定至组合套件72顶上。
如在叶片的根端处的情况下那样，如果需要在模具40中布置非常大量的层，则将套件如上所述那样单独地布置在模具40内可能非常耗时。因此，可以在铺层过程之前在模具40外将多个套件附接在一起，以便减少铺层过程所需的模内时间。然后可以如下面参照图8a和图8b所描述的那样在单个操作中将附接的套件作为整体布置在模具40中。
图8a示出了使用图2b所示类型的紧固件74a、74b附接在一起的三个套件60、70、90。第二套件70布置在第一套件60顶上，并且使用塑料紧固件74a固定至第一套件60以与以上描述类似地形成组合套件，不过第二套件70在模具外固定至第一套件60。第三套件90然后布置在第二套件70顶上，并且通过两个另外的塑料紧固件74b固定至组合套件72，从而形成三个套件60、70、90的组合套件92。为了容易例示，在图8a和图8b中示出了两个另外的紧固件74b，但是将认识到，实际上可以有与任何合适的图案或构造布置的更多或更少的另外紧固件。
在该示例中，每个另外的紧固件74b的丝80b延伸穿过包括第三套件90的全部四个层和第二套件70的顶部两个层的堆叠体94。将认识到，将第三套件90附接至第二套件70全部所需的是使丝80b延伸穿过第二套件70的至少一层。因此，在其它实施方式中，丝80b可以延伸穿过包含第二套件70的任何数量的层的堆叠体，并且第一横向杆76b位于：第二套件70的不同相邻层之间或位于第二套件70和第一套件60之间。丝80b还可以延伸穿过第一套件60的任何数量的层，其中第一横向杆76b位于第一套件60的任何两个相邻层之间或者位于第一套件60的第一层下面。
应该指出，在图7b和图8a中，示出了连接套件60、70、90的紧固件74、74a、74b，其中丝80、80a、80b比附接套件60、70、80的层本身的紧固件24长。在实践中，紧固件24、74、74a、74b可以按照需要具有相同长度或不同长度。在其它实施方式中，如以上关于图6和图7所讨论的，套件内的层可以通过任何其它适当方法附接在一起。
在将套件60、70、80附接至彼此之后，然后将组合套件92作为整体布置在模具40中。类似于用于单个套件的过程，在输送过程中可以使用背衬层64作为支撑，并且在将组合套件92布置在模具40中之前将该背衬层64移除。在图8b中，套件60、70、90被示出占据模具40的全部宽度。然而，将认识到，在该示例以及以上描述的所有其它示例中，材料层可以按照需要而占据模具40的宽度/长度的任何部分。
如上所述在模具40外部将套件附接在一起允许以高效方式在模具40中沉积大量的增强材料。因而，提高了铺层过程的效率。
以上参照图5a描述了柔顺背衬层64。图9a示出了设置在套件60下面的柔顺背衬层64的另一个示例。在该示例中，柔顺背衬层64包括基材102，从该基材102以人造草皮的方式突出有多个鬃毛104。可由塑料形成的鬃毛104支撑层20并且允许紧固件24的丝延伸穿过套件60中的所有层。鬃毛104可以容易地变形，从而使得紧固件24能够延伸穿过所有层20。与泡沫层相比，使用包括鬃毛的层不太可能被热熔枪的针损坏。
在图9b中，示出了背衬层64的另一个示例。图9b的该背衬层包括基材106，在该基材106上安装有多个间隔件108。间隔件108将套件60的层支撑在基材108上方，从而在套件60和基材106之间形成间隙110。将认识到，图9b是高度示意性的，实际上，套件60将在间隔件108之间出现松弛。使用导致间隙110的间隔件108意味着可以将紧固件插入到堆叠体内，使得丝延伸穿过所有层20。实际上不必具有多个间隔件108，相反可以仅仅使用单个间隔件，在插入紧固件24之前将该间隔件插入层20下方以形成间隙。然后，将该间隔件108移动到下一个紧固件位置，或者在该间隔件保持不动的同时移动层20。
将认识到，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围情况下，可以对上述示例进行各种修改。例如，尽管以上实施方式描述了附接风轮机叶片的组成材料，但是根据本发明的附接技术同样适合于用来固定在真空辅助成型过程中使用的诸如真空膜或透气织物之类的消耗材料。另外，尽管之前描述涉及风轮机叶片，但是，本发明同样涉及复合构造的其它风轮机部件。

Claims (21)

1.一种在模具中制造复合风轮机部件的方法，该方法包括以任何合适顺序的如下步骤：
a.提供模具；
b.提供一个或多个第一材料层；
c.将所述一个或多个第一材料层布置在所述模具中；
d.将一个或多个第二材料层布置在所述一个或多个第一材料层顶上以形成堆叠体；以及
e.通过一个或多个紧固件将所述堆叠体中的所述一个或多个第二材料层固定至所述堆叠体中的所述一个或多个第一材料层，其中：
所述紧固件或每个紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件，并且其中所述方法进一步包括：
f.将所述紧固件或每个紧固件的所述第一保持元件插入穿过所述一个或多个第二材料层并且穿过所述一个或多个第一材料层，使得所述第一保持元件位于所述堆叠体的一侧，并且使得所述第二保持元件位于所述堆叠体的另一侧，其中所述丝延伸穿过所述堆叠体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述紧固件或每个紧固件是塑料紧固件。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述紧固件或每个紧固件的保持元件中的一者或两者采取横向杆的形式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用包括空心针的热熔枪来执行步骤(f)，并且所述方法涉及将所述空心针插入穿过所述堆叠体并且通过所述空心针分配紧固件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括在将所述一个或多个第一层和所述一个或多个第二层布置在所述模具中之后，通过所述一个或多个紧固件将所述堆叠体中的所述一个或多个第二层固定至所述堆叠体中的所述一个或多个第一层。
6.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：将所述一个或多个第二材料层布置在所述一个或多个第一层顶上以形成堆叠体；以及在将所述堆叠体布置在所述模具中之前，通过所述一个或多个紧固件将所述堆叠体中的所述一个或多个第二层固定至所述堆叠体中的所述一个或多个第一层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过所述一个或多个紧固件将所述堆叠体中的所述一个或多个第二层固定至所述堆叠体中的所述一个或多个第一层的步骤形成套件。
8.根据权利要求6或7所述的方法，该方法进一步包括在将所述一个或多个第二层固定至所述一个或多个第一层之前在所述一个或多个第一层下面设置背衬层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述背衬层包括柔顺材料。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述背衬层由泡沫制成。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述背衬层包括鬃毛。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述背衬层包括间隔件，该间隔件支撑所述一个或多个第一层，从而在所述一个或多个第一层下方形成间隙。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中，所述紧固件或每个紧固件的长度大于所述套件的厚度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
将多个第一层布置在第一堆叠体中并且将所述第一层紧固在一起；
将多个第二层布置在第二堆叠体中并且将所述第二层紧固在一起；以及
如权利要求1中限定的那样通过紧固件将所述第一堆叠体和所述第二堆叠体紧固在一起以形成组合堆叠体。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法进一步包括在所述模具外组装所述组合堆叠体，并且在单个提升操作中将所述组合堆叠体转移到所述模具中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个第一层和/或所述一个或多个第二层包括纤维增强材料以及/或者用于在真空辅助成型过程中使用以形成复合部件的消耗材料。
17.一种具有层叠壳体结构的复合风轮机部件，该层叠壳体结构包括以堆叠体布置的多个加强材料层，其中所述复合风轮机部件包括嵌入在所述层叠壳体结构中的一个或多个紧固件，每个紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件，并且其中所述第一保持元件位于所述堆叠体的一侧，所述第二保持元件位于所述堆叠体的另一侧，其中所述丝延伸穿过所述堆叠体。
18.根据权利要求17所述或根据权利要求1至16中任一项制造的复合风轮机部件，其中，所述复合风轮机部件是风轮机叶片。
19.一种塑料紧固件的用途，该塑料紧固件用于在风轮机叶片制造中将多个纤维增强材料层固定在一起，其中所述紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件。
20.一种热熔枪的用途，该热熔枪在风轮机叶片的制造过程中施加塑料紧固件以将多个层固定在一起，所述热熔枪包括空心针，通过所述空心针输送所述塑料紧固件。
21.一种堆叠体，该堆叠体包括多个纤维增强材料层，所述多个纤维增强材料层被构造成形成复合风轮机叶片的层叠壳体结构的一部分，其中所述堆叠体中的层通过一个或多个紧固件紧固在一起，所述紧固件包括丝，该丝的第一端具有第一保持元件，该丝的第二端具有第二保持元件，并且其中所述紧固件或每个紧固件的所述第一保持元件位于所述堆叠体的一侧，并且所述紧固件或每个紧固件的所述第二保持元件位于所述堆叠体的另一侧，其中所述紧固件或每个紧固件的所述丝延伸穿过所述堆叠体。
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