JP2011156866A - 翼の製造を改良するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】翼を製造するための改良された方法及び装置を提供し、射出された混合物内のガス気泡が低減又は排除されるようにする。
【解決手段】第１の容器（１）が脱気システム（３）に接続されており、これにより、樹脂が第１の容器（１）から脱気システム（３）へ提供され、脱気システム（３）が、提供された樹脂内のガスの量が減じられるように構成及び設計されており、ガスが減じられた樹脂が硬化剤と混合可能であり、これにより、樹脂及び硬化剤混合物が、翼（８）を製造するために使用される閉鎖された複合構造体（８）内に射出するために適用可能である。
【選択図】図４
【解決手段】第１の容器（１）が脱気システム（３）に接続されており、これにより、樹脂が第１の容器（１）から脱気システム（３）へ提供され、脱気システム（３）が、提供された樹脂内のガスの量が減じられるように構成及び設計されており、ガスが減じられた樹脂が硬化剤と混合可能であり、これにより、樹脂及び硬化剤混合物が、翼（８）を製造するために使用される閉鎖された複合構造体（８）内に射出するために適用可能である。
【選択図】図４
Description
本発明は、翼の製造を改良するための方法及び装置、好適には風車翼の製造を改良するための方法及び装置に関する。
翼の三次元形状は例えば多数の層によって構成される。層は好適には積み重ねられ、ベース部によって支持される。
層は、ガラス繊維のシート、バルサ材、エアポケット等を含んでよい。翼は複合構造としてサンドイッチのように構成される。
三次元翼構造を支持する第１の型を使用することが知られている。第２の型は第１の型と結合され、翼を包囲する型システムを生ずる。空気が型システムから排気される一方で、組み合わされた樹脂と硬化剤とが型システム内に射出される。樹脂及び硬化剤は翼の複合構造体に浸透する。樹脂は次いで硬化し、これにより、翼を製造するためのプロセスの間の主要な作業は既に行われている。
樹脂及び硬化剤は、大きな量が必要とされる場合、大型の容器（いわゆる"バッチコンテナ"又は"中間バルクコンテナ（ＩＢＣ）"等）において提供されてよい。これらの容器は、特に大型の風車翼が製造される場合に使用される。この種の翼は通常５０ｍ以上の長さを有する。
樹脂及び硬化剤混合物は、大量の微小なガス気泡を含んでおり、このガスは例えば空気から吸収される。
混合物が例えばいわゆる"真空補助式樹脂トランスファ（ＶＡＲＴ）"によって型システム内に射出される場合、ガス気泡も複合構造体内に蓄積する。経験から示されていることは、ガス気泡は特に、複合材が最も多孔質である位置に蓄積するということである。例えば、気泡は、繊維の密度がより低い位置において、ガラス繊維材料に蓄積する。
さらに、気泡は、樹脂及び硬化剤混合物が型システムに射出される入口の近くに蓄積する。
これは、成形された翼構造に多数の小さな空所を生じ、翼の構造を弱める。
さらに、気泡が翼の表面の近くに蓄積すると、翼の表面はより多孔質となり、環境的影響に対して敏感になる。これにより、翼の寿命が短縮される。
完成した翼は、非破壊試験法によって行われる試験手順の対象である。空所は、この試験に不都合な影響を与える。
樹脂及び硬化剤の混合物を脱気するための多くの試みがなされているが、結果的なプロセスはしばしば時間がかかり、ひいては高価である。
さらに、脱気プロセスの間に混合物は硬化し始め、これにより、最適化された"混合及び射出"プロセスを保証することは極めて困難である。
従って、本発明の課題は、翼を製造するための改良された方法及び装置を提供し、射出された混合物内のガス気泡が低減又は排除されるようにすることである。
この課題は、請求項１及び８の特徴によって達成される。
好適な構成は従属請求項の対象である。
本発明によれば、翼製造プロセスの間、意図した射出のために樹脂が硬化剤と混合される前に、樹脂は脱気される。
翼製造プロセスを行うために、例えば機械によって樹脂は硬化剤と混合される。
例えば、樹脂は第１の容器から提供され、硬化剤は第２の容器から提供される。
混合が行われる前に、樹脂は脱気システムに提供される。この脱気システムは、提供された樹脂内のガス量が減じられるように構成及び設計されている。ガスが減じられた樹脂は機械に提供され、所要の樹脂及び硬化剤混合物を形成する。
例えば、混合物は、翼の閉鎖された複合構造体に提供される。樹脂及び硬化剤の混合物は複合構造体内に射出され、翼を製造する。
樹脂の脱気は、後述するように、提供された真空によって又は提供された差圧によって達せられてよい。例えば、真空若しくは差圧は、所定の周期で提供される。
また、脱気のために樹脂に振動を提供することも可能である。
また、添加剤が樹脂に提供され、この添加剤は、樹脂からガスを減じる又は除去するために使用される。
また、透過性材料（公知の"Gore-Tex (R)"材料等）をフィルタ材料として使用することもできる。例えば、樹脂内のガス気泡はこのフィルタを通過させられ、翼製造プロセスの間に、脱気された樹脂は、後で、硬化剤と混合される。
好適な構成において、樹脂から除去されたガスをろ過するために、活性炭フィルタが使用される。これにより、ガスが大気中へ放出される前にガスは浄化される。
様々な試験が示すとおり、樹脂内のガスの量（気泡）は、硬化剤中のガスの量（気泡）よりも大きい。従って、本発明は、有利にはこの知識を利用する。
樹脂におけるガス気泡を減少させれば、本願の導入部に述べた問題を回避するためには十分である。
通常使用される樹脂及び硬化剤の混合物の場合、この混合物内の樹脂の量は、硬化剤の量よりも大きい。
例えば、これらの混合物は、エポキシ樹脂の場合３：１、又はポリエステル又はビニルエステルの場合１００：１の"樹脂／硬化剤"比を有していてよい。
従って、本発明による樹脂の脱気は、混合物内のガス気泡の著しい減少をもたらす。
これは、成形された翼構造体における空所の量も減少させることとなり、ひいては前述の全ての問題が低減又は排除される。
少量の流体、つまり樹脂自体が脱気されるだけでよいので、本発明の装置は、製造ラインに対して極めて容易に適用することができる。
樹脂の量だけを処理するだけでよいので、樹脂の脱気は極めて迅速に行われる。
本発明によれば、脱気は、樹脂が硬化剤と混合される前に行われる。従って時間が節約される。混合物は、さらに遅れることなく即座に翼構造体に提供されるので、供給システム内での混合物の硬化が回避される。混合物は所望の粘度で閉鎖された型システム内に射出されることが保証される。
射出プロセス中に脱気を行う必要はないので、製造時間が節約される。
翼構造体は、減じられた量の空所を有する。従って、表面を修理するための付加的な作業が減じられる。翼の構造強度が高められる。
翼に対して行われる非破壊試験の試験結果は改善される。
幾つかの図面を用いて発明を説明する。図面は、好適な構成を示しており、発明の範囲を限定するものではない。
図１は、発明の好適な第１の構成を示している。
装置は、第１の容器１と第２の容器２とを有している。第１の容器１は樹脂を含んでおり、第２の容器２は硬化剤を含んでいる。
樹脂容器１は樹脂ホース４によって脱気システム３に接続されている。これにより、樹脂は第１の容器１から脱気システム３に提供される。
脱気システム３は、提供された樹脂が脱気されるように構成及び設計されている。
このために、脱気システム３は、ガス気泡を含んだ樹脂に圧力変動又は技術的真空を提供する装置を有していてよい。
圧力変動により、封じ込められた（より小さな）ガス気泡は、隣接するガス気泡と合体し、より大きな気泡が形成される。これらの気泡は、樹脂表面へ上昇し、極めて容易に除去することができる。
脱気システム３は、別の樹脂ホースを介して機械５に接続されており、これにより、脱気された樹脂は機械５に提供される。
第２の容器も、硬化剤ホース６を介してこの機械５に接続されており、これにより、硬化剤が機械５に提供される。
機械５は、樹脂が硬化剤と所定の比で混合されるように構成及び設計されている。次に、混合物は、翼の閉鎖された複合構造体に提供される。
図２は、図１に関連する本発明の好適な第２の構成を示している。
第１の容器１と脱気システム３との間には１つ又は２つ以上のヒータ７が配置されている。ヒータ７は樹脂ホース４によって第１の容器１及び脱気システム３に接続されている。
ヒータ７は、樹脂が脱気システム３に提供される前に樹脂が加熱されるように構成及び設計されている。
ヒータ７は、樹脂の粘度を変化させ、これは、樹脂の提供される脱気プロセスにとって有利である。
好適には、加熱された樹脂の温度は約３５℃である。
好適には、第２の容器２と混合機械５との間には１つ又は２つ以上のヒータ９が配置されている。ヒータ９は、硬化剤ホース６によって第２の容器２及び混合機械５と接続されている。
ヒータ９は、硬化剤が機械５に提供される前に硬化剤が加熱されるように構成及び設計されている。
ヒータ９は、硬化剤の粘度を変化させ、これは、機械５内での樹脂及び硬化剤の混合にとって有利である。
好適には、加熱された硬化剤の温度は約３５℃である。
図３は、図１に関連した発明の好適な第３の構成を示している。
第１の容器１は、接続された多数のサブ容器１′を有している。これにより、サブ容器１′が空になるとすぐにサブ容器１′のうちの１つを交換することができる。
この構成は好適には大型の風車翼のために使用される。
さらに、第２の容器２は、ここでは詳細に示されない、硬化剤のための多数のサブ容器を有していてよい。
図１から図３のうちの１つを参照すると、樹脂及び／又は硬化剤及び／又は混合物内のガス気泡のレベルは、専用の測定機器によって測定される。
これにより、測定されたレベルに応じて脱気システムを通る流れを制御することができる。従って、最適化された製造のために、閉ループ構成が実現される。
図４は、図１に関連した発明の好適な実施形態を示している。
実験が示すように、脱気の後、樹脂は、貯蔵部として使用される容器１０に所定の時間の間とどまることができる。脱気された樹脂を一週間又はそれ以上保存することができる。
従って、翼製造プロセスの前に樹脂を適時に脱気することができる。
これにより、翼製造を行おうとする別の遠隔の場所へ脱気された樹脂を輸送することができる。
１ 第１の容器、 ２ 第２の容器、 ３ 脱気システム、 ４ 樹脂ホース、 ５ 機械、 ６ 硬化剤ホース、 ７ ヒータ、 ９ ヒータ
Claims (14)
- 翼の製造を改良するための装置において、
第１の容器（１）が樹脂を含み、
前記第１の容器（１）が脱気システム（３）に接続されており、これにより、樹脂が第１の容器（１）から脱気システム（３）へ提供され、
前記脱気システム（３）が、提供された樹脂内のガスの量が減じられるように構成及び設計されており、
ガスが減じられた樹脂が硬化剤と混合可能であり、これにより、樹脂及び硬化剤混合物が、翼（８）を製造するために使用される閉鎖された複合構造体（８）内に射出するために適用可能であることを特徴とする、翼の製造を改良するための装置。 - 硬化剤を含む第２の容器（２）と、
脱気システム（３）に接続された機械（５）とが設けられており、これにより、ガスが減じられた樹脂が機械（５）に提供されるようになっており、
機械（５）が、ガスが減じられた樹脂と、第２の容器（２）から提供される硬化剤との混合物が機械（５）によって生ぜしめられるように構成及び設計されており、
機械（５）が、翼の閉鎖された複合構造体（８）と接続されており、これにより、ガスが減じられた樹脂と硬化剤との混合物が複合構造体（８）内へ射出されるようになっている、請求項１記載の装置。 - 樹脂内のガスの量を減じるために、
脱気システム（３）が、樹脂に圧力変動又は技術的真空を提供するための手段を含み、かつ／又は
脱気システム（３）が、樹脂に振動を提供するための手段を含み、かつ／又は
脱気システム（３）が、樹脂に添加剤を提供するための手段を含み、かつ／又は
脱気システム（３）が、樹脂内のガスがフィルタを通過させられるように構成された透過性フィルタ材料を含む、請求項１又は２記載の装置。 - 脱気システム（３）が、ガスが大気中へ放出される前にガスを浄化するための活性炭フィルタを含んでいるか又は該活性炭フィルタに接続されている、請求項３記載の装置。
- 第１の容器（１）と脱気システム（３）との間に少なくとも１つのヒータ（７）が配置されており、これにより、樹脂が脱気システム（３）に提供される前に樹脂が加熱されるようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
- 第２の容器（２）と機械（５）との間に少なくとも１つのヒータ（９）が配置されており、これにより、硬化剤が機械（５）に提供される前に硬化剤が加熱されるようになっている、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
- 第１の容器（１）及び／又は第２の容器（２）が、互いに接続された多数のサブ容器を含む、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
- 樹脂内及び／又は硬化剤内及び／又は混合物内のガスのレベルが測定されるように測定機器が構成及び配置されており、脱気システム（３）を通る流れが測定されたレベルに応じて制御されるようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
- 樹脂が翼製造プロセスのために使用される前に樹脂内のガス量が減じられることを特徴とする、翼を製造する方法。
- 翼を製造するために、閉鎖された複合構造体内に射出するために、ガスが減じられた樹脂が硬化剤と混合されることを特徴とする、翼を製造する方法。
- 樹脂内のガス量を減じるために、
樹脂に圧力変動又は技術的真空が提供され、かつ／又は
樹脂に振動が提供され、かつ／又は
樹脂に添加剤が提供され、かつ／又は
樹脂内のガスがフィルタを通過させられるように構成された透過性フィルタ材料によって樹脂がろ過される、請求項９又は１０記載の方法。 - 樹脂内のガス量が減じられる前に樹脂が加熱される、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
- ガスが減じられた樹脂と硬化剤が混合される前に該硬化剤が加熱される、請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。
- 樹脂内及び／又は硬化剤内及び／又は混合物内のガスのレベルが測定され、測定されたレベルに応じてガスの減少が制御される、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。
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