JP2015212074A - 翼形部品を製造するためのシステム及び方法 - Google Patents

翼形部品を製造するためのシステム及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015212074A
JP2015212074A JP2015037510A JP2015037510A JP2015212074A JP 2015212074 A JP2015212074 A JP 2015212074A JP 2015037510 A JP2015037510 A JP 2015037510A JP 2015037510 A JP2015037510 A JP 2015037510A JP 2015212074 A JP2015212074 A JP 2015212074A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flexible sleeve
elongated flexible
elongate flexible
desired shape
airfoil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015037510A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6641090B2 (ja
Inventor
トーマス・マイケル・ムーアズ
Thomas Michael Moors
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2015212074A publication Critical patent/JP2015212074A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6641090B2 publication Critical patent/JP6641090B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/542Placing or positioning the reinforcement in a covering or packaging element before or during moulding, e.g. drawing in a sleeve
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0025Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings
    • B29D99/0028Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings hollow blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/10Thermosetting resins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/08Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

【課題】翼形部品を製造するためのシステム及び方法の提供。【解決手段】一般に翼形部品を製造するためのシステム及び方法であって、本システムは、幾何学的型と、閉鎖内部22を有し、幾何学的型内に配置された細長い可撓性スリーブ20であって、所望の形状を持つようにさらに配置された細長い可撓性スリーブ20と、細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部と流体連通し、樹脂材料を連通させるように構成された注入チャネル30と、細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22と流体連通し、細長い可撓性スリーブ30の閉鎖内部22を真空封止するように構成された真空チャネル40と、細長い可撓性スリーブ30の閉鎖内部22に配置されたガラス繊維層50とを含むことができる方法。【選択図】図1

Description

本明細書で開示される主題は、航空機や発電の用途に使用されるものを含む翼形部品の製造に関する。より具体的には、本開示は、翼形部品を製造するためのシステム及び方法に関する。
例えば、ある種のジェット機、原子炉、単純サイクル及び複合サイクルの発電プラントシステム、風力タービンのような、いくつかの航空機及び/又は発電プラントシステムは、その設計及び作動においてタービンを採用する。これらのタービンのあるものは、作動中に流体の流れにさらされる1段以上のバケットを含む。各バケットは、空気力学的に相互作用し、例えば、発電の一部として流体の流れから仕事を抽出する(例えば、熱エネルギーを機械的エネルギー等に変換し、機械を駆動し、推力を生成する)ように構成される、タービンブレードのような各翼形部を支持する基部を含むことができる。この相互作用及び変換の結果として、これらの翼形部品の形状によって、システム並びにタービンの作動、性能、推力、効率、及び出力に影響を与えることができる。また、幾何学的設計を考慮すると、他の文脈における翼形部及び同様の部品の性能にも影響を与える。
翼形部が大きく、複合体すなわち「複合形状」含む場合、翼形部及び他の部品の製造には、費用と時間が多くかかる可能性がある。本明細書で説明するように、「複合」形状は、いくつかのサブセクションから構成される連続した形状を指し、それぞれが単純な形状(例えば、直線、円弧等)及び大きなサイズを有し得る。従来の方法では、翼形部の異なるサブセクションは、複合形状を形成するために接合される前に、成形され別々に製造されてもよい。また、他の従来技術は、個々の金属薄板を成形し、所望の形状にこれらを組合せることによって、翼形部品を形成することを含み得る。
本開示の1以上の実施形態は、翼形部品の製造に関連して本明細書に記載されている。ただし、本開示の実施形態が製造される部品が他の従来の成形により形成され得る任意のシナリオに適用可能であることは、本明細書の教示によって、当業者に明らかである。
本開示の第1の態様が、翼形部品を製造するためのシステムを提供する。本システムは、閉鎖内部を有し、幾何学的型内に配置された細長い可撓性スリーブであって、所望の形状をもつようにさらに配置された細長い可撓性スリーブと、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通し、樹脂材料を連通させるように構成された注入チャネルと、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通し、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部を真空封止するように構成された真空チャネルと、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置されたガラス繊維層とを含むことができる。
本開示の第2の態様が、翼形部品の製造方法を提供し、この方法は、所望の形状をもつように細長い可撓性スリーブを成形するステップであって、ガラス繊維層がこの細長い可撓性スリーブ内に囲まれているステップと、細長い可撓性スリーブを真空封止するステップと、樹脂材料を真空封止された細長い可撓性スリーブに注入するステップであって、注入された樹脂材料が実質的に所望の形状を取るステップと、樹脂材料を硬化させるステップとを含む。
本開示の第3の態様が、所望の形状を有する翼形部品を製造するためのシステムを提供し、このシステムは、第1端部、第2端部、及び閉鎖内部を有する細長い可撓性スリーブであって、所望の形状をもつように構成された細長い可撓性スリーブと、細長い可撓性スリーブの第1端部に連結され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通する注入チャネルであって、この注入チャネルが液体系樹脂材料を細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に連通させるように構成された注入チャネルと、細長い可撓性スリーブの第2端部に連結され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通する真空チャネルであって、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部を真空封止するように構成された真空チャネルと、所望の形状をもつように構成され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置された引抜成形複合部材と、引抜成形複合部材に隣接して配置され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置されたガラス繊維層とを含む。
開示される装置に係るこれらの特徴及び他の特徴は、本発明のさまざまな実施形態を示す添付の図面と併せて、装置のさまざまな態様を以下に詳細に説明することにより、さらに容易に理解されよう。
本開示の実施形態によるシステムの上面図である。 本開示の実施形態によるペグベースの幾何学的型を有するシステムの上面図である。 本開示の実施形態によるシステム及び方法で使用される細長い可撓性スリーブの部分切欠図である。 本開示の実施形態によるシステム及び方法で使用される細長い可撓性スリーブの断面図である。 本開示の実施形態に従って製造される翼形部品の上面図である。
図面は必ずしも一定の縮尺ではないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様のみを示すことを意図しているため、その範囲を限定するものではない。図面において、同様の符号は、図面間での同様の要素を表す。
以下の説明では、本発明の一部を形成する添付の図面が参照され、その中で本発明の教示を実施することができる特定の例示的な実施形態が示されている。これらの実施形態は、当業者が本発明の教示を実施することを可能にするために十分に詳細に記載されており、また、本教示の範囲から逸脱することなく他の実施形態が使用され、変更がなされ得ることが理解されるべきである。したがって、以下の説明は、単に例示的なものである。
本開示の実施形態は、翼形部品を製造するためのシステム及び方法を含む。本開示に従って製造される翼形部品は、複合体すなわち「複合」形状を有することができる。本開示によるシステムは、例えば、幾何学的型の内側に配置される細長い可撓性スリーブを含むことができる。本細長い可撓性スリーブは、閉鎖内部を含むことができ、所望の形状であってもよい。本明細書で用いる場合、用語「閉鎖された」は、機械的に封止された、すなわち、公知の又は後に開発される任意の封止構造によって、他の領域又は構造から分離された任意の構造を指すことができる。必要であれば、本明細書で考察される注入チャネル及び/又は真空封止チャネル等の構造を用いて、「閉鎖された」構造を、流体連通するための他の構造に連結することができる。細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に樹脂材料を提供するための注入チャネルは、細長い可撓性スリーブと流体連通することが可能である。同様に、真空チャネルは、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通することができる。結果として生じる翼形部品の構造の一部を形成することができるガラス繊維層を、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置することができる。また、本明細書に記載のシステムの実施形態を使用することができる、翼形部品を形成する方法が説明される。
図1を参照すると、翼形部品を製造するための例示的なシステム2が示されている。幾何学的型10は、略平坦であることができ、作成又は利用可能にすることができる、成形、機械加工、又は同様にカスタマイズ可能な、例えば、プラスチック、金属等の材料から構成され得る。幾何学的型10の表面は、システム2で製造される翼形部品の所望のサイズに対応することができる。例えば、特定の翼弦幅と翼弦長を有する翼形部品をシステム2で製造することができ、幾何学的型10は、製造されるべき翼形部品より大きな長さ及び幅を有する。本明細書に記載の他の部品を収容及び/又は受け入れするために、幾何学的型10の一部が、所望の形状を作成するために、エッチング除去、刻み付け、定着などされ得る。一例として、凹部領域12を、公知の又は後に開発される任意の方法によって幾何学的型10の内部に形成することができる。さらに、凹部領域12は、システム2で製造される、「翼形部翼弦」や「翼形リブ」等の翼形部品の形と略同じあることができる。
システム2は、幾何学的型10の内部又は上に配置された細長い可撓性スリーブ20を含むことができる。細長い可撓性スリーブ20は、例えば、プラスチック又は固体と液体の各種材料を保持することができる他の可撓性材料から構成することができる。一実施形態では、細長い可撓性スリーブ20は、管構造を作成するために一緒に結合された単一のシート形式であることができる。したがって、細長い可撓性スリーブ20は、閉鎖内部22でスリーブ型の形状に折り畳まれた1以上の封止されたプラスチックシートを含むことができる。細長い可撓性スリーブ20を、翼形リブのような翼形部品の形状をもつように幾何学的型10内で、調整、配置等することができる。一実施形態では、細長い可撓性スリーブ20は、実質的に凹部領域12の内側に合わせて中に配置されることにより、所望の形状を取ることができる。
細長い可撓性スリーブ20の一端は、樹脂材料の外部電源(不図示)に接続された注入チャネル30と流体連通することができる。注入チャネル30は、スリーブ、管、パイプ、トンネル、又は液体系物質を送達することができる他の部品の形態であることができる。注入チャネル30から送達され得る樹脂材料は、例えば、液体系樹脂材料を含むことができる。より具体的には、注入チャネル30から送達される材料は、熱可塑性プラスチック及び/又は熱硬化性ポリマーを含むことができる。「熱可塑性プラスチック」は、固体状態に硬化する液体系樹脂材料を含むことができ、加熱時に液体系状態に戻ることができる。「熱硬化性ポリマー」は対照的に、固体状態に硬化する液体系樹脂材料を含むが、再加熱した後に固体のままであることができる。したがって、注入チャネル30から連通される樹脂材料は、最初に液体系形態であることができるが、細長い可撓性スリーブ20内で時間と共に固まり、特定の温度に保持された後に固体状態に硬化することができる。一例として、いくつかの樹脂材料は、特定の長さの時間で固められた後、室温で硬化することができる。細長い可撓性スリーブ20に入る樹脂材料は、注入チャネル30内に示される実在しない矢印Aの方向に沿って流れることができる。
細長い可撓性スリーブ20の他端は、真空チャネル40と流体連通することができる。また、真空チャネル40は、スリーブ、管、パイプ、トンネル、又は細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に接続される公知の又は後に開発される任意の液体送達部品であることができる。細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22を真空封止するために、真空チャネル40を、例えば、細長い可撓性のスリーブ20から空気及び/又は他のガスを真空引きすることが可能な真空部品(不図示)に連結することができる。さらに、樹脂材料が注入チャネル30から細長い可撓性スリーブ20に送達されるにつれて、真空チャネル40からの真空封止も細長い可撓性のスリーブ20を通じて樹脂材料を引くことができるため、実在しない矢印Bの方向に沿って真空チャネル40を通じて材料を出すことになる。結果として、注入チャネル30及び真空チャネル40が一緒に、細長い可撓性のスリーブ20の閉鎖内部22に樹脂材料及び/又は他の物質を導入することができる。注入チャネル30及び真空チャネル40は、対向端に配置されるように、本明細書に例示されているが、各チャネルは、細長い可撓性スリーブ20の他の領域と流体連通し得ることが理解される。
図2を参照すると、システム2で使用することができる幾何学的型10のペグベースのバージョンが示されている。幾何学的型10は、略平坦なシート、表面等の形態であることができ、任意の所望の配置でその上に配置される複数のペグ穴60を有する。ペグ穴60は格子型配置であるとして、図2に例示されているが、ペグ穴60を、特定の翼形部品の形状等に、任意の所望の方法で配置することもできることが理解される。例えば、凹部領域12(図1)の効果と同様の翼形部品の外形である、所望の形状と略同じ外形を作成するために、ペグ62をペグ穴60に挿入することができる。細長い可撓性スリーブ20をペグ62間に配置して、所望の形状に成形することができる。異なる形状を有する翼形部品を製造するために、複数のペグ62を加えたり、除去したり、異なる位置に移動したりすることができる。さらに、幾何学的型10に対して非垂直な角度に置かれている1以上の角度の付いたペグ64を、本開示の実施形態で使用することができる。角度の付いたペグ64は、システム2の実施形態で製造される細長い可撓性スリーブ20と翼形部品の複雑な形状を画定するために、所定の角度で幾何学的型10から突出することができる。例えば、角度の付いたペグ64は、翼形部品の外面に所望され得るような輪郭の外形を有する翼形部品を作成することができる。システム2で製造される翼形部品の外面の輪郭を変更するために、角度の付いたペグ64を、さまざまな所定の角度に置くことができる。
図1及び図2を共に参照すると、構造材料を、システム2の実施形態の翼形部品に追加することができる。一例として、ガラス繊維層50を、公知の又は後に開発される任意の方法を使用して、細長い可撓性スリーブ20内に配置することができる。例えば、細長い可撓性スリーブ20を形成するために、ユーザ又は製造機器が、プラスチック又は他の透明な可撓性材料等の可撓性材料内にガラス繊維層50を囲み封止することができる。さらなる例として、ユーザ又は製造機器は、既存の細長い可撓性スリーブ20内に、ガラス繊維層50及び/又は他の所望の部品を摺動することができる。このように、ガラス繊維層50が、細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に配置される場合、実質的に所望の形状を取ることができる。本明細書で説明するように、本開示は、細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に他の材料及び構造を追加することを意図している。特に、システム2は、ガラス繊維層50が、製造された翼形部品の構造の一部であることを可能にすることができる。システム2の実施形態では、翼形部品が別個の部分に成形又は製造されることなく、1以上の連続したガラス繊維層50を、複合の形状を有する翼形部品の構造に追加することができる。
細長い可撓性スリーブ20を所望の形状に成形するための1つのアプローチは、細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に引抜成形複合部材52を配置することを含み得る。引抜成形複合部材52は、特定の形状に曲げることが可能な、硬化した樹脂材料又は他の構造繊維等から構成される可撓性材料であってもよい。引抜成形複合部材52は、特定のスリーブの内側に置かれたときに曲がることができるが、スリーブから取り外したときに元の形状に「スプリング」バックすることもできる。所望の形状に形成された後、引抜成形複合部材52は、得られた翼形部品の形状と略同じであることができる。細長い可撓性スリーブ20内の引抜成形複合部材52は、特定の長さ及び/又は高さを有することができ、例えば、長さ又は高さが10ミリメートルほどの大きさしかないか、長さ又は高さが1メートルほどの大きさであり得る。一実施形態では、引抜成形複合部材52は、エポキシマトリックス又は同様の材料と結合した炭素系ガラス(Eガラス、Sガラス、Rガラス等)のような繊維材料を含むことができる。したがって、引抜成形複合部材52は、複合繊維又は別の種類の固体、事前に硬化した樹脂材料であってもよい。引抜成形複合部材52は、所望の形状と略同じ外形を形成するために、幾何学的型10及び細長い可撓性スリーブ20内で柔軟に配置され得る。必要に応じて、例えば、細長い可撓性スリーブ20を形成するために、引抜成形複合部材52の周りに封止されている材料上に引抜成形複合部材52を配置することによって、引抜成形複合部材52を、ガラス繊維層50と同時に細長い可撓性スリーブ20内で囲むことができる。或いは、引抜成形複合部材を、注入チャネル30又は真空チャネル40を通じて既存の細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に摺動可能に挿入することができる。翼形部品がシステム2で製造されている間、ガラス繊維層50は、引抜成形複合部材52によって支えられている。また、例えば、部分的に硬化した複合材料を含み得る「プリプレグ」材料を使用することができる。
また、システム2は、細長い可撓性スリーブ20内に配置された補剛材54を含むことができ、この補剛材54は、積層パネル部品の「補剛」ためのコアの形態であり得る。補剛材54は、大きいブレード部品の設置のための合わせ面も作成することができる。細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に材料を追加するために本明細書に記載されるいずれかの方法や、公知の又は後に開発されるその他の方法によって、補剛材54を、細長い可撓性スリーブ20に追加することができる。一例として、補剛材54を、細長い可撓性スリーブ20が形成されるときに、細長い可撓性スリーブ20内に封止することができ、ガラス繊維層50及び/又は引抜成形複合部材52と同時であってもよい。
別の例では、ユーザ又は機械が補剛材54を、既存の細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に、注入チャネル30又は真空チャネル40を通じて、摺動、ポンプ、注入、又は他の方法で機械的に挿入することができる。補剛材54は、硬化した樹脂材料、金属、複合材料等の翼形部品の構造体に使用することができる剛性材料から構成され得る。補剛材54は、ガラス繊維層50及び/又は引抜成形複合部材52に、外側領域等の、細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22に予め画定された断面を横断させることが可能である。細長い可撓性スリーブ20内の補剛材54を囲むことにより、ユーザが、幾何学的型10のみの場合よりも大きく、ガラス繊維層50及び/又は引抜成形複合材料52の形状をカスタマイズできるようになる。
ガラス繊維層50の配置例、引抜成形複合部材52、及び、本発明の実施形態による細長い可撓性スリーブ20内の他の部品が、図3に示されている。図3は、細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22のガラス繊維層50及び引抜成形複合部材52の部分断面図を含む。樹脂材料は、第1領域70と第2領域72との間の細長い可撓性スリーブ20の湾曲部を通過することができる。図3の例の、細長い可撓性スリーブ20の湾曲部は、中心点Cの方向に向けられ、半径Rでマークされた距離だけ分離されている。第1領域70と第2領域72との間の湾曲部に沿って、引抜成形複合部材52をガラス繊維層50の半径方向遠位側に(すなわち、半径Rに沿って点Cからさらに離れて)配置することができる。樹脂材料が湾曲領域を通過するため、流れる樹脂材料は、引抜成形複合部材52に対して半径方向にガラス繊維層50を押すことができる。ガラス繊維層50及び引抜成形複合部材52に対して流れる樹脂材料の圧力は、引抜成形複合部材52に対してガラス繊維層50を押すことにより、ガラス繊維層50内での、縮み、曲げ等を低減させることができる。したがって、得られた翼形部品において、引抜成形複合部材52を、細長い可撓性スリーブ20の半径方向外側の面に実質的に向けて(すなわち、半径Rに沿って点Cから離れて)置くことができ、同時に、ガラス繊維層50を、細長い可撓性スリーブ20の半径方向内側の面に実質的に向けて置くことができる。ガラス繊維層50及び引抜成形複合部材52のこの配置は、得られた翼形部品の外面を滑らかにすることができる。細長い可撓性スリーブ20の外側面上に引抜成形複合部材52を置くことにより、金型と同様の滑らかな表面をもたらすことができる。さらに、繊維、引抜成形、プリプレグ、及び/又は他の材料を、さまざまな順序で積層又は配置することができる多くの他の配置が可能であり、これにより、所望の形状及び表面構造を生成することができる。
図4を参照すると、細長い可撓性スリーブ20の断面図は、本開示の実施形態を使用することができる方法を示している。細長い可撓性スリーブ20は、ガラス繊維層50、引抜成形複合部材52、及び補剛材54を含むことができる。細長い可撓性スリーブ20及びその内容物が所望の形状に成形されると、樹脂材料80は、液体系材料又は樹脂材料を導入する、公知の又は後に開発される任意の方法(例えば、注入、注射、ポンピング)によって、注入チャネル30(図1)から細長い可撓性スリーブ20に入ることができる。真空チャネル40(図1)が、細長い可撓性スリーブ20を通じて樹脂材料80を引くと同時に、注入チャネル30(図1)は、樹脂材料80を導入することができる。細長い可撓性スリーブ20内の樹脂材料80は、製造される翼形部品を形成するために所望の形状を取ることができる。次に、例えば、室温又は他の所定の温度で時間をかけて、細長い可撓性スリーブ20の内側に樹脂材料80を保持することによって、樹脂材料80は、公知の又は後に開発される任意の硬化方法によって、固体状態に硬化させることができる。
図5は、翼形部品を製造するためのさらなる方法を例示している。翼形リブ90となる細長い可撓性スリーブ20の閉鎖内部22の樹脂材料は、ガラス繊維層50の周り及び中の他の部品を硬化させることができる。樹脂材料が硬化した後に、翼形リブ90を、細長い可撓性スリーブ20から除去し、注入チャネル30(図1)と真空チャネル40(図1)から取り外すことができる。翼形リブ90は、第1端部92が第2端部94に連結されている複合形状をもつように、本明細書に例示されている。第1端部92及び第2端部94は、細長い可撓性スリーブが注入チャネル30(図1)及び真空チャネル40(図1)に連結された地点に対応することができる。或いは、他の実施形態では、第1端部92及び第2端部94は、注入チャネル30(図1)及び真空チャネル40(図1)の原位置と関係のない、翼形リブ90の他の領域に配置されてもよい。翼形リブ90の製造に続いて、第1端部92及び第2端部94を、一緒に連結しなくてもよい。翼形リブ90の第1端部92及び第2端部94を、例えば、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、メチルアクリレート系接着剤、ボルト止めやスカーフ接合等の機械的方法を使用することによって、一緒に結合させることができる。また、第1端部92及び第2端部94を、公知の又は後に開発される任意の結合プロセスによって一緒に結合させることができる。この結果、第1端部92及び第2端部94を、所望の形状を有する翼形リブを形成するために一緒に結合することができる。完全な翼形リブが製造される本開示の実施形態では、例えば、翼形リブ90の断面を通じて他の構造材料にIビーム(不図示)又はボックスビーム(不図示)を挿入すること、及び/又は翼形リブ90を他の構造材料に連結することにより、翼形部の残りの部分を、公知の又は後に開発される任意の方法によって形成することができる。
本明細書に説明されるさまざまな実施形態は、いくつかの技術的及び商業的利点を提供することができる。例えば、本明細書で説明されるシステム及び方法は、速やかに製造される複合形状又は非常に変化する翼形部の形状を可能にすることができる。また、本開示により、連続的な翼形部品が作製され得るため、翼形部のサブセクションのための個々の鋳型を形成し、これらのサブセクションの各々を一緒に結合することに関連するコストを削減することができる。例として、本開示は、凹凸部分、又はいくつかの単純な形状で構成された複合形状を含み得る、翼形部品の製造を企図している。さらに、製造方法及びシステムは、ガラス繊維層が中に含まれるさまざまな翼形部品を製造するための解決策も提供する。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「a」、「an」及び「the」は、その文脈が明確に示さない限り、複数形も含むことを意図している。「含む(comprise)」及び/又は「含んでいる(comprising)」の用語が本明細書に使用される場合、特徴、整数、ステップ、作動、要素、及び/又は構成要素の存在を特定するが、1以上の他の特徴、整数、ステップ、作動、要素、構成要素、及び/又はこれらのグループの存在や追加を排除するものではないことが、さらに理解されよう。
本明細書は最良の形態を含む本発明を開示するため、また、あらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の当業者による実施を可能にするために、例を使用している。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例が、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文言との非実質的な相違を伴う同等の構造要素を含む場合、このような他の例は特許請求の範囲内であることが意図されている。
2 システム
10 幾何学的型
12 凹部領域
20 細長い可撓性スリーブ
22 閉鎖内部
30 注入チャネル
40 真空チャネル
50 ガラス繊維層
52 引抜成形複合部材
54 補剛材
60 ペグ穴
62 ペグ
64 角度の付いたペグ
70 第1領域
72 第2領域
80 樹脂材料
90 翼形リブ
92 第1端部
94 第2端部

Claims (20)

  1. 翼形部品を製造するためのシステムであって、
    閉鎖内部を有し、幾何学的型内に配置された細長い可撓性スリーブであって、所望の形状をもつようにさらに配置された細長い可撓性スリーブと、
    細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通し、樹脂材料を連通させるように構成された注入チャネルと、
    細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通し、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部を真空封止するように構成された真空チャネルと、
    細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置されたガラス繊維層と
    を備えるシステム。
  2. 当該システムが、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置された補剛材をさらに含む、請求項1記載のシステム。
  3. 注入チャネルが、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に熱硬化性ポリマーを連通させるようにさらに構成されている、請求項1記載のシステム。
  4. 所望の形状を有し、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置された引抜成形複合部材をさらに含む、請求項1記載のシステム。
  5. 引抜成形複合部材が複合繊維材料を含む、請求項4記載のシステム。
  6. 所望の形状が、少なくとの1つの湾曲領域を含み、引抜成形複合部材が、1以上の湾曲領域全体にわたって、ガラス繊維層の半径方向遠位側に配置されている、請求項4記載のシステム。
  7. 幾何学的型が、細長い可撓性スリーブと接触する複数のペグをさらに含み、複数のペグが、細長い可撓性スリーブを所望の形状に成形するように構成されている、請求項1記載のシステム。
  8. 複数のペグの1つが、幾何学的型に対して非垂直な角度で、幾何学的型から突出している、請求項7記載のシステム。
  9. 所望の形状が翼形リブの外形を有する、請求項1記載のシステム。
  10. 翼形部品の製造方法であって、
    所望の形状をもつように細長い可撓性スリーブを成形するステップであって、細長い可撓性スリーブ内にガラス繊維層が閉じ込められているステップと、
    細長い可撓性スリーブを真空封止するステップと、
    樹脂材料を真空封止された細長い可撓性スリーブに注入するステップであって、注入された樹脂材料が実質的に所望の形状を取るステップと、
    樹脂材料を硬化させるステップと
    を含む方法。
  11. 成形ステップが、幾何学的型内で細長い可撓性スリーブを硬化させるステップを含む、請求項10記載の方法。
  12. 当該方法が、所望の形状の外形を形成するために、幾何学的型の表面上に複数のペグを配置するステップをさらに含む、請求項11記載の方法。
  13. 複数のペグを配置するステップが、幾何学的型の表面に対して非垂直な角度を有するように、複数のペグの1つを置くステップを含む、請求項12記載の方法。
  14. 所望の形状が翼形リブの外形を有する、請求項10記載の方法。
  15. 当該方法が、硬化した樹脂材料の第1端部及び第2端部を一緒に結合するステップをさらに含む、請求項10記載の方法。
  16. 当該方法が、引抜成形複合部材及び細長い可撓性スリーブ内のガラス繊維層のうち1つを囲むステップをさらに含む、請求項10記載の方法。
  17. 当該方法が、引抜成形複合部材を、細長い可撓性スリーブの湾曲領域全体にわたって、ガラス繊維層の半径方向遠位側に配置するステップをさらに含む、請求項16記載の方法。
  18. 樹脂材料が熱硬化性ポリマーを含む、請求項10記載の方法。
  19. 翼形リブを製造するためのシステムであって、
    第1端部、第2端部、及び閉鎖内部を有する細長い可撓性スリーブであって、所望の形状をもつように構成された細長い可撓性スリーブと、
    細長い可撓性スリーブの第1端部に連結され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通する注入チャネルであって、注入チャネルが液体系樹脂材料を細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に連通させるように構成された注入チャネルと、
    細長い可撓性スリーブの第2端部に連結され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部と流体連通する真空チャネルであって、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部を真空封止するように構成された真空チャネルと、
    所望の形状をもつように構成され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置された引抜成形複合部材と、
    引抜成形複合部材に隣接して配置され、細長い可撓性スリーブの閉鎖内部に配置されたガラス繊維層と
    を備えるシステム。
  20. 所望の形状が、少なくとの1つの湾曲領域を含み、引抜成形複合部材が、1以上の湾曲領域全体にわたって、ガラス繊維層の半径方向遠位側に配置されている、請求項19記載のシステム。
JP2015037510A 2014-03-03 2015-02-27 翼形部品を製造するためのシステム Active JP6641090B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/195,073 2014-03-03
US14/195,073 US9505182B2 (en) 2014-03-03 2014-03-03 System and method for manufacture of airfoil components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015212074A true JP2015212074A (ja) 2015-11-26
JP6641090B2 JP6641090B2 (ja) 2020-02-05

Family

ID=52997816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015037510A Active JP6641090B2 (ja) 2014-03-03 2015-02-27 翼形部品を製造するためのシステム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9505182B2 (ja)
EP (1) EP2921289B1 (ja)
JP (1) JP6641090B2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9970303B2 (en) * 2014-05-13 2018-05-15 Entrotech, Inc. Erosion protection sleeve
WO2017156135A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Ignacio Juarez Vertical axis wind turbine
CN107364155B (zh) * 2016-05-13 2019-05-31 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种风电叶片模具用抽气装置
CN106273597B (zh) * 2016-08-23 2019-06-25 捷欣企业股份有限公司 立体复合材成型方法
US10987879B2 (en) * 2017-03-02 2021-04-27 General Electric Company Methods of manufacturing rotor blade components for a wind turbine
US20180345604A1 (en) 2017-06-02 2018-12-06 Arris Composites Llc Aligned fiber reinforced molding
JP2022500986A (ja) 2018-09-12 2022-01-04 フアレス, イグナシオJUAREZ, Ignacio マイクロインバータ及びコントローラ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5795414A (en) * 1980-10-02 1982-06-14 United Technologies Corp Manufacture of article containing fiber reinforced plastic bonded to metallic body
JP2005307950A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Inaba Denki Seisakusho:Kk 風力発電機の翼形状成型方法及びこの方法により成型された翼、この翼を有する風力発電機
JP2009520897A (ja) * 2005-12-20 2009-05-28 ズィ、 ユニヴァーサティ、アヴ、メイン、システィム 複合建設部材および作成方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1822270A (en) * 1930-07-07 1931-09-08 Earl Aviat Corp Ltd Aeroplane fuselage jig
US3902944A (en) 1974-02-14 1975-09-02 Fiber Science Inc Noncircular filament wound article of manufacture and method of making same
US6730382B2 (en) * 2000-10-23 2004-05-04 Kazak Composites, Incorporated Stiff composite structures
EP2106900B1 (en) * 2008-04-03 2012-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Mould and method for vacuum assisted resin transfer moulding
US8444792B2 (en) 2009-02-26 2013-05-21 Tecsis Tecnologia E Sistemas Avançados Ltda Method of manufacturing aerogenerator blades
US8013569B2 (en) 2009-03-06 2011-09-06 Sustainable Structures LLC Renewable energy vehicle charging station
US8424805B2 (en) 2009-10-07 2013-04-23 Donald Smith Airfoil structure
DE102010031886A1 (de) * 2010-07-14 2012-01-19 Technische Universität München Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einem Faserverbundwerkstoff, Vorformling dafür sowie Bauteil
US8668800B2 (en) 2011-03-25 2014-03-11 Maurice Guitton Method of manufacturing hollow composite parts with in situ formed internal structures

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5795414A (en) * 1980-10-02 1982-06-14 United Technologies Corp Manufacture of article containing fiber reinforced plastic bonded to metallic body
JP2005307950A (ja) * 2004-04-26 2005-11-04 Inaba Denki Seisakusho:Kk 風力発電機の翼形状成型方法及びこの方法により成型された翼、この翼を有する風力発電機
JP2009520897A (ja) * 2005-12-20 2009-05-28 ズィ、 ユニヴァーサティ、アヴ、メイン、システィム 複合建設部材および作成方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2921289A1 (en) 2015-09-23
US9505182B2 (en) 2016-11-29
EP2921289B1 (en) 2021-09-15
JP6641090B2 (ja) 2020-02-05
US20160009034A1 (en) 2016-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6641090B2 (ja) 翼形部品を製造するためのシステム
EP2326488B1 (en) A method of manufacturing a wind turbine blade shell part comprising a magnetisable material
EP2255957B1 (en) A method of manufacturing a composite structure with a prefabricated reinforcement element
JP4903232B2 (ja) 真空注入法にて使用されるポリマーを提供する方法及び装置
AU2015200451B2 (en) Manufacture of a resin infused one-piece composite truss structure
US10077678B2 (en) Composite annular casing of a compressor for a turbo machine
JP2008528875A (ja) 風力タービンブレードシェル部材を製造する方法
JP2009528195A5 (ja)
EP3027892B1 (en) A blade for a wind turbine and a method for manufacturing a blade for a wind turbine
JP6209095B2 (ja) Frp成形治具及びfrp構造体の成形方法
CN109311252A (zh) 制造风力涡轮机叶片的方法
CN102536326A (zh) 复合材料制成的轮叶
US20190105857A1 (en) Method for Manufacturing a Composite Casing for a Turbomachine Compressor
US20140027957A1 (en) Device for manufacturing a composite part including a bell and associated method
US20210108521A1 (en) Composite blade and method for producing composite blade
EP2783840B1 (en) Methods of manufacturing composite structures and moulds for manufacturing composite structures
RU2684079C2 (ru) Композитный корпус для компрессора низкого давления осевой турбомашины
WO2019128020A1 (zh) 叶片组件模具及使用其制造叶片组件的方法
JP2008137179A (ja) 繊維強化プラスチックの製造方法
US20190152127A1 (en) Vacuum Forming Mold Assembly and Associated Methods
JP2016075272A (ja) ダブテール根元を有する編組ブレード及びベーン
CN117940277A (zh) 制造风力叶片的方法以及用所述方法制造的风力叶片
EP3894192B1 (en) Method for manufacturing a fiber reinforced polymer composite beam, particularly a spar beam for a wind turbine rotor blade
JP2012145201A (ja) フランジ付管体構造及び管路構造
BR112017000732B1 (pt) Aparelho para modificar uma geometria de pelo menos uma peça de uma turbina, turbina hidráulica e método de modificação de uma geometria de uma peça

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190212

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190319

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190425

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190517

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190906

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6641090

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350