SE446474B - Ihalig borttagbar balkkerna att anvendas vid framstellning derpa av bladbalkar till stora vindturbinblad - Google Patents

Description

446 474 genom att fibertråd lindas på en kärna, såsom visas i t.ex. US patentskrift 4 081 220, till vilken här hänvisas för närmare detal- jer. Balkkärnans beskaffenhet anges visserligen icke i detalj i denna publikation, men i princip består den av en central, bärande konstruktion i form av en fackverksbalk av stål, på vilken en serie separata, borttagbara skalsektioner är anbragta, vilka består av lindningsmallar, stringerplâtar och plåthölje, vilka organ hålles på plats på den centrala fackverksbalken med kilar, sprin- tar e.d.. För att underlätta kärnans borttagande, avsmalnar kär- nan avsevärt i riktning från bladbalkens tjockände till densammas spetsände och enär systemet av lindningsmallar, stringerplåtar och plåthölje uppbäres på den centrala fackverksbalkens mantelyta, blir den belastningsbärande förmågan vid kärnans spets mycket ringa. Den sålunda begränsade tjockleken av kärnans spets gör att kärnan måste stödjas och uppbäras i huvudsak som en fribä- 'rande balk med en mycket liten del av sin vikt (upp till ett maxi- mum av ca. 3 %) vilande på ett fast stöd vid spetsänden. En kärn- konstruktion av denna typ blir synnerligen tung (av storleks- ordningen 20 ton för en bladbalk av ca. 30,5 meters längd) och utövar därför ett avsevärt hängmoment på spindeldockan i den maskin, som uppbär kärnan och bibringar denna vridrörelse under kärnans lindning, så att stora krav ställes på kraftiga lager och funda- ment.

Förutom problemen med kärnans vikt, gäller att det vid en kärna konstruerad i flera sektioner på här beskrivet sätt, alltid uppstår rörelser i fogarna mellan sektionerna på grund av böj- rörelser i konstruktionen under kärnans rotation. Dessa rörelser orsakar stark nötning av kärnsektionerna och medför dessutom stö- rande företeelser hos det sammansatta materialet, dâ detta påföres och härdas eller vulkas.

Syftet med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstad- komma en ny balkkärna att användas vid tillverkning av bladbalkar för stora vindturbinblad, vilken inte erfordrar kraftiga lager och fundament och vilken reducerar balkkärnans nötning samt förhindrar uppkomsten av störande företeelser i det sammansatta materialet till vindturbinbladbalken då detta material appliceras och här- das eller vulkas.

Enligt uppfinningen uppnås detta genom att balkkärnan inne- fattar ett ytterligare kopplingsdon på spetsänden, ett rörformigt innerskal av trådarmerad hartsmassa, vilket innerskal avtar i dia- meter från tjockänden till spetsänden och består av första och .. _.._._.__...-- 446 474 andra ihåliga, mot spetsänden koniskt avsmalnande, med varandfa adhesivt sammanfogade formade halvcylindrar av trådarmerad harts- massa, samt ett på utsidan av innerskalet adhesivt fäst, rörfor- migt ytterskal av trâdarmerad hartsmassa, vilket med innerskalet bildar en olikformigt tjock vägg.

Förfarandet för denna balkkärnas framställning karaktäriseras av att material av trâdarmerad hartsmassa lägges upp för att forma tvâ halvcylindriska, spegelsymmetriska kroppar, som avsmalnar i diameter utefter sin längd; att nämnda halvcylindriska kroppar sammanfogas adhesivt med varandra för att bilda ett ihâligt, av- smalnande cylindriskt innerskal; att trådarmerad hartsmassa an- bringas på innerskalets utsida, så att det bildas ett avsmalnande cylindriskt ytterskal, som är fast adhesivt förenat med inner- skalet, varvid nämnda inner- och ytterskal bildar balkkärnans vägg, vilken vägg har olikformig tjocklek; och att kopplingsdon anbringas pâ inner- och ytterskalens motsatta ändar för roterbar montering av balkkärnan i nämnda lindningsmaskin.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare i anslut- ning till bifogade ritningar, på vilka: figur l i perspektiv visar ett par formhalvor till en blad- balkkärna; figur 2 visar i perspektiv de inre formade halvcylindrarna till en bladbalkkärna; figur 3 visar i perspektiv de inre halvcylindrarna i samman- satt skick; figur 4 visar i perspektiv den operation, i vilken ett ytter- skikt lindas på innerskalet; figur 5 visar den färdiga kärnkonstruktionen i perspektiv; och figur 6 visar ett längdsnitt genom tjockänden av kärnkonstruk- tionen, monterad i lindningsmaskinen.

På ritningarna visas i fig. 1 ett par formar 10 och 12, utförda i två längsgående, i längdled kontinuerligt avsmalnande formhalvor med i tvärsnitt halvcirkulärt formrum. Formrummets inre ytor repre- senterar givetvis de önskade ytterdimensionerna och profilformen hos de inre halvcylindrar, som skall framställas på formen. Ett par inre, ihåliga halvcylindrar l4 och 16, som visas i fig. 2, er- hålles genom uppläggning av ark av fiberarmerat matrismaterial på formarna l0 och 12. Det fiberarmerade matrismaterialet kan väljas ut bland flera olika befintliga trådiga matrismaterialkombina- tioner men utgöres företrädesvis av vävt eller filtat glasfiber- material, t.ex. S~glas, E-glas eller liknande med hög skjuvmodul 446 474 och stor hållfasthet, i ett epoxidharts, så att armering erhålles i balkkärnans såväl längd- som tvärriktning. Andra trâdiga eller fibriga material, t.ex. "Kevlar", bor eller grafit, är också lämp- liga att använda. För att ge de formade, ihåliga halvcylindrarna 14 och 16 tillräcklig stadga, är på visat sätt ett flertal lätta tvärväggar 18, bestående av t.ex. lättstyren, infogade i halvcy- lindrarna, varefter dessa sammanföres och sammanfogas adhesivt, så att de bildar ett innerskal 20, såsom visas i figur 3. Kopp- lingsdon 22 och 24 anbringas på skalets 20 tjock- och spetsändar, så att skalformen 20 kan kopplas till den lindningsanordning eller -maskin, som härefter skall användas.

Skalformen 20 monteras för rotation kring sin längsgående axel, såsom visas i fig. 4, i en golvmonterad maskin, uppvisande exem- pelvis en spindeldocka 26 och en dubbdocka 28. Invid skalformen 20 anbringas därefter en fiber- eller trådapplikator 30, som är rör- lig parallellt med skalformens 20 längdaxel. Ehuru ej visat, inne- håller applikatorn företrädesvis armeringstråd- eller fiberförråd, en trådspännare och en hartsapplikator samt ett antal lindnings- huvuden. Medan skalformen 20 hålles i rotation, förflyttar sig applikatorn från bladets tjockände i riktning mot detsammas spets, så att det bildas tråd- och hartsskikt av varandra överlappande skruvlindningar. En särskilt lämplig armeringstråd för denna opera- tion är densamma som användes för innerskalet 20, dvs. en glas- fibertråd med tämligen hög elasticitetsmodul, t.ex. S- eller E-glas, eller en tråd framställd av bor, grafit, “Kevlar“ eller liknande material. Varje tråd är hartsöverdragen, så att det bildas ett fast ytterskikt av material runtom kärnans innerskal 20. Lindningstrå- darna överdras företrädesvis först i applikatorn 30 och pâföres i allmänhet i form av roving knippen av ett flertal trådar, som hålles samman av hartsöverdraget. Vid kärnans lindning anordnas de på varandra följande trådskikten i vissa utvalda vinklar relativt kärnans axel och relativt varandra, så att maximal böj- och vrid- hållfasthet erhålles. Sålunda gäller exempelvis att på varandra följande skikt orienterade i 300 vinkel relativt kärnans axel, i många fall är den bästa anordningen. Trådarna lindas på inner- skalet i skruvlinjeform, tills innerskalet är helt täckt med det önskade antalet trådskikt av erforderlig hâllfasthet. I princip har kärnan varierande väggtjocklek, i det att väggtjockleken avtar från tjockänden till spetsen. Såsom lätt inses av fackmannen, kan detta åstadkommas genom att öka antalet trådskikt närmare tjock- änden eller genom att infoga skikt av tyg eller annat fyllmedel 446 474 eller genom att använda avsmalnande roving.

Efter lindningen av skalet 20 kan man, såsom visas i fig. och 6, på tjockänden anbringa ett ändkopplingsdon 32, bestående av ett stålnav med en kort navaxel 34, varjämte ett par ringar, en inre 36 och en yttre 38, kan monteras på tjockänden, och ett iden- tiskt eller närmelsevis likadant ändkopplingsdon 40 kan anbringas på skalets 20 spets- eller smalände. Donen 32 och 40 har till upp- gift att fungera som fasta mellankopplingar till lindningsmaskinen.

Såsom också visas i fig. 5, kan kärnan vara försedd med ett flertal öppningar eller hål 42 för att man skall kunna släppa in tryckluft i den ihåliga kärnan för att skilja kärnan från den blad- balk, som senare skall lindas utanpå kärnan.

Det inses, att den enligt uppfinningen föreslagna balkkärnan av sammansatt material har följande fördelar: a) ett bättre utnyttjande av tillräckligt utrymme för den av- sedda konstruktionen; b) inga fogar, skarvar eller hårda punkter i kärnan, som skulle kunna nöta eller orsaka oreda i laminaten; c) reducerad vikt och ökad formstyvhet i samband med place- ringen av konstruktionsmaterialet på kärnans yttre yta, medfö- rande minimal nedböjning av kärnan under lindningen av bladbalk och formskal; d) man kan använda en lindningsmaskin av reducerad storlek och kostnad på grund av minimalt överhängsmoment på lindnings- maskinen; _ e) låga anskaffningskostnader för balkkärnan; f) bekväm serietillverkning; g) reducerad hanteringstid, emedan demontering och remontering av kärnan ej erfordras; samt h) kärnan får ökad livslängd.

Uppfinningen har här beskrivits främst för att ge fackmannen ett utföringsexempel, till vilket uppfinningen icke är begränsad, då den kan varieras på olika sätt inom ramen för patentkraven.

Uppfinningen kan sålunda lämpligen användas för framställning av vilket som helst långt, avsmalnande föremål, liknande ett vind- turbinblad eller dettas bladbalk, t.ex. en fartygsmast, belysnings- stolpe e.d., som kräver ringa avböjning och spetsstöd under fram- ställningen.

Claims (6)

446 474 Patentkrav:
1. l. Ihâlig borttagbar balkkärna, avsedd att användas vid fram- ställning därpâ av bladbalkar till stora vindturbinblad medan densamma befinner sig i en lindningsmaskin, men utan att balk- kärnan blir en del av bladbalkarna, varvid balkkärnan uppvisar en tjockände och en spetsände samt minst ett kopplingsdon på tjockänden för roterbar montering av balkkärnan i lindnings- maskinen, k ä n n e t e c k n a d a v ett ytterligare kopp- lingsdon (40) på spetsänden, ett rörformigt innerskal (20) av trådarmerad hartsmassa, vilket innerskal avtar i diameter från tjockänden till spetsänden och består av första och andra ihåliga, mot spetsänden koniskt avsmalnande, med varandra adhesivt samman- fogade formade halvcylindrar (14, 16) av trådarmerad hartsmassa, samt ett på utsidan av innerskalet adhesivt fäst, rörformigt ytterskal av trâdarmerad hartsmassa, vilket med innerskalet bil- dar en olikformigt tjock vägg.
2. 2. Balkkärna enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda vägg avtar i tjocklek från tjockänden till spetsänden.
3. 3. Balkkärna enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d a v att kopplingsdonet (32) vid tjockänden inne- fattar ett par koncentriska ringar (36, 38), som är fastspända på nämnda väggs tjockände.
4. 4. Balkkärna enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda vägg är försedd med ett flertal hål.
5. 5. Balkkärna enligt något av patentkraven 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d a v att förstärkningsribbor (18) är fästa på halvcylindrarnas (14, 16) insida.
6. 6. Förfarande för framställning av en ihålig borttagbar balkkärna enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att material av trådarmerad hartsmassa lägges upp för att forma två halvcylindriska, spegelsymmetriska kroppar (14, 16), som avsmalnar i diameter utefter sin längd; att nämnda halvcylindriska kroppar sammanfogas adhesivt med varandra för att bilda ett ihâligt, avsmalnande cylindriskt inner- skal (20); att trådarmerad hartsmassa anbringas på innerskalets utsida, så att det bildas ett avsmalnande cylindriskt ytterskal, som är fast adhesivt förenat med innerskalet, varvid nämnda inner- och 446 474 ytterskal bildar balkkärnans vägg, Vilken vägg har olikformig tjocklek; och att kopplingsdon (32, 40) anbringas på inner- och ytter- ' skalens motsatta ändar för roterbar montering av balkkärnan i nämnda lindningsmaskin.