SE449190B - Sett att linda icke-cirkulera avlanga foremal medelst vendskivor vars form overensstemmer med foremalets tversnittsform - Google Patents

Description

lO '15 ' r449 190 2 måste utrustning, som-används för att linda trådarna på formen, vara kapabel att röra sig istörre utsträckning som skulle erfordras om man på något sätt kunde _ undvika sådan överbryggning. Man inser givetvis, att sådan onödigt stor rörelsekapacitet bidrar till dimensionerna óch kostnaderna för sådan lindnings- utrustning, och därmed till den färdiga artikelnsltillverkningskostnader. ner är därför elr syfle med föreliggande uppfinning en tillhandahålla en sätt att tillverka ett lindat föremål, vid vilket man minimerar trâdöverbrygg- ningen mellan en vändare eller vändskiva och en-tillhörandeform eller de därpå lindade fibrerna. I c i c g Et_t annat syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en sådan metod, vid vilken den erforderliga rörelseamplituden i längdriktnínge_n_ hos trådlindningsmaskineriet minimeras. i Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en raden meföd, där meferleldplll den lresrnederne för deff l-mdede föremålet minimeras. f " _ - ~ , > i i I enlighet med föreliggande uppfinning uppnås dessa och andra syften genom ett förbättrat sätt att tillverka ett trådlindat föremål med icke-cirkulär avlâng tvärsektionsform, vid vilket man kring en form perifert lindar ett flertal på varandra liggande skikt av filamentmaterial, varvid överliggande ändvarv hos angränsande skikt bildas genom lindning av filamentmaterialet kring formen, medan filamentmaterialet och formen förskjuts relativt varandra, längs en lindningsaxel, och omkastning av riktningen för inbördes relativ förskjutning av filamentrnaterialet och formen efter fullbordan av varje skikt av filamentmate- rial på formen, varvid filamentmaterialet mellan successiva skikt därav lindas tvärs de yttre, bort från varandra riktade frontytorna av vändskivor, som-är anordnade på formen och som har en icke-cirkulär form som i huvudsak överensstämmer med formens icke-cirkulära tvärsektionsform. i Härigenom minimeras överbryggning mellan vändskivekanten och formen eller .det därpå lindade fiberskikten, varigenom tillverkningsenkelheten och konstruktionsekono- min för det lindade föremålet ökas och kostnaderna för den vid lindningsproces- sen använda utrustningen minimeras. När vändskivan används vid formens ändar, och formen inte har några skarpa kanter, kan vändskivan generellt ha samma utsträckning som forrnens ändtvärsektion, varigenom filamentöverbryggning i huvudsak elimineras. När formen används mellanformändarna eller med en form som har *en skarp kant, så sträcker sig vändskivan, under det att den sammanfaller med tvärsektionsformen på formen vid platsen för vändskivan, något utåt från formen. Vid den föredragna utföringsformen sker lindningen av filamentmaterialet kring formen genom rotation av formen relativt filament- materialet, varvid sådan formrotation åstadkommes genom rotation av en axel, *m 4 4 9 1 9 Û i 3 på vilken formen är monterad. Axeln skjuter ut från ändvändskivornas utsidor, varvid slakning i det kring vändskivan- lindade filamentmaterialet tas upp genom en lindning av detta åtminstone partiellt runt axeln när materialet lindas över vändskiveutsidan. i De föregående och andra särdrag och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå närmare av den efterföljande beskrivningen och de bifogade ritningarna, i. vilka I _ i Figur l är en perspektivvy av ett föremål under tillverkning med en trådlindningsmetod enligt föreliggande uppfinning, Figur 2 är en planvy av en känd cirkulär vändskiva, som används vid trådlindning av en airfoilform, _ a Figur 3 är en sidovy av en airfoil, som lindas i enlighet med den i Figur 2 visade lindningsmetoden, i Figur 4 är en planvy av engvändskiva, som generellt sammanfaller med en form använd vid trådlindning av en airfoil i enlighet med föreliggande uppfinning, Figur 5 är en sidovy av en airfoil, som lindas i enlighet med föreliggande uppfinning enligt illustrationen iuFigurerna l och li, i Figur 6 är en planvy av en vändskiva, som används mellan .ändarna av en trådlíndningsforrn i enlighet med förfarandet enligt föreliggande uppfinning, och I i Figur 7 är enperspektivvy av placeringen av vändskivan enligt Figur 6 på en lindningsform i enlighet med föreliggande uppfinning.

Med hänvisning till Figur lrillustreras ett sätt att tillverka ett föremål, som har icke-cirkulär långsträckt -tvärsektionsform, med hjälp av förfarandet enligt föreliggande uppfinning, varvid i* detta fall föremålet är en långsträckt e 'airfoilskoveh t.ex. som används i stora vindturbiner. Metoden tillämpas på en lindningsmaskin 10, som innefattar en roterbar axel l3, på vilken en form i-G-är monterad så att formen roterar med axeln kring formens längd- eller lindnings- l axellinje, Lindningsmaskinen lÖ innefattar också en vagn eller ett lindningshuvud 19, som löperföver lindningsmaskinens längd ilen fram-i och återgående rätlinjig rörelse längs spår 22. Lindningshuvudet 19 mottar filamentmaterial eller rovingar , t.ex. glasfibrer eller liknande, från någon-lämplig källa därtill och belägger fibrerna med något lämpligt bindemedel såsom någon epoxi- eller annan lämplig substans, så att varje fiber beläggs med bindemedlet, varvid fibrerna kollektivt anordnas 'i en matris» av bindemedel på inom denna teknik välkäntsätt. Vid den föredragna utföringsformen appliceras fibrerna pâ formen i ettnband av intill varandra anordnade fibrerrMan inser dock, att fibrerna kan appliceras i enskilda kardeler eller buntar utan att man avviker från uppfinningen. i. Den i enlighet med föreliggande uppfinning bildade airfoilen innefattar ett flertal lindade skikt av filamentrnaterial, varvid det första eller innersta 449 190 ll skiktet visas i Figur l. Det kan noteras, att skikten innefattar ett flertal generellt parallellt med mellanrum anordnade varv 278, varvid varven är vinkelförskjutna med avseende på formens längd- och tväraxellinje. Man inser att sådan vinkelorientering av varven åstadkornmes genom lindningsghuvudets längs- rörelse medavseende på formen, varvid lindningshuvudets hastighet relativt rotationshastigheten :för a formen _ bestämmer varvens i vinkelorientering. Vid lindning av det första eller inre skiktet fästs ändar på de med bindemedel behandlade filamenten vid Den änderav formen, och formen roteras kring sin iängdaxel medan lindningshuvudet. löper. utmed formen. När lindningshuvudet närmar sig vändskivan 3.0 lägger det ett ändvarv 32 av' filamentmaterialet. När lindningshuvudet passerar änden på formen uppfångas-filamenten eller trådarna av en eller flera spikar 34, som står ut från kanterna på vändskivan 30.rEfter-att ha passerat vändskivan reverserar lindningshuvudet för att därigenom linda filamenten 'över utsidan på' vändskivan, varpå fibrerna infångas' av ett antal spikar illa, som är förskjutna från spikarna 34, på vilka filamenten först ' infångades. När lindningshuvudet' börjar löpa längs formen i motsatt riktning läggs ett-ändvarv 37, som ligger över och ärjvinkelförskjutet från ändvarvet 32.

Fortsattiförflyttning av lindningshuvudet 19 utmed formen 16 medan denna roterar påfaxeln 103 ger ett andraskikt av med mellanrum anordnade varv av filamentmaterialet. Denna fram- och återgående rörelse utmed formen, för lindningshuvudet upprepas tills erforderligt antal' skikt har byggts upp på formen.

Som visas Figur 2 har de vändskivor, som används vid känd teknik, haft cirkulär form. Med hänvisning till Figur 2 visas en väsentligen cirkulär vändskiva 407 enligt känd teknikfsomg är fäst vid änden av en airfoilform 16 på något lämpligt sätt. Ett' flertal med mellanrum anordnade, utåtstående spikar 34. är fästa vid kantenpâ -vändskivan 1:0, varvid spikarnatjänar till att gripa det kontinuerliga bandetjavgfilamentmaterial för att omhölja eller linda bandet över ytterytan påvändskivan på det ovana beskrivna sättet. Som visas i Figur 2 är diametern på vändskivan lika med eller större än bredden på airfoilformen. Som vidare visas ifFigur 2 resulterar lindningen av successiva-filamentskikt på formen 16 i ett flertal lindningar över ytan på den kända vändskivan 40; varvid dessa lindningarinnefattar en* mångfald sekanter med generellt likformig längd och relativ vinkelorienterinig. Man ser sålunda, att en likformig rotation av formen 16,, kombinerat med en likformig reciprocering av lindningshuvudet, kommer att resultera i likformigcfördelning av' sekanter av filamentmaterial på vändskivan 40, som visas i Figur 2. När formen är betydligt bredare än den är tjock, t.ex. som den i ritningarna visade airfoilformen 16, bildas en. betydande överbryggning i av filamentirnaterialet _ mellan kanten på ”vändskivan och formen och därpå uppbyggda fiberskikt; Det är givetvis uppenbart, att sådan överbryggning inte är yr t! l0 449 190 till någon nytta i den slutliga produkten, utan måste kapas bort från denna när lindningsoperationen fullbordats, vilket bidrar till tillverkningskostnaderna för produkten. Dessutom kasseras det material, som bildar överbryggningen, och det kan inte återanvändas vid senare lindningsoperationer. Detta bidrar givetvis också i hög grad till kostnaderna för det lindade föremålet. Som ett exempel kan nämnas, att vid tillverkning av en stor airfoilskovel, där skoveltjockleken kan vara så liten som 1296 av bredden (korda), så kan massan på det överbryggande spillmaterialet vara större än slutvikten på det lindade föremålet. Dessutom kräver överbryggningen placering av vändskivan på ett betydande avstånd från den plats, som svarar mot änden på det lindade föremålet. Där sådan överbryggning sker bidrar sålunda lindningsmaskiner, som har större längd än de som skulle krävas om ingen överbryggning sker, ytterligare till kostnadernaför det lindade föremålet.

För att övervinna nackdelarna hos sådana kända lindningstekniker "sammanfaller" vid metoden enligt föreliggande uppfinning, enligt vad som visas i Figurerna 1, 4 och 5, vändskivan generellt med tvärsektionsformen på formen. l denna bemärkelse skall "sammanfaller" betyda att vändskivan och formen antingen fullständigt eller delvis har samma utsträckning, eller att omkretsen på dessa två element har liknande, icke-cirkulär form. Där vändskivan och formen inte har fullt ut. samma utsträckning innebär uttrycket "sammanfalla" att det vändskivepartiet, som inte har samma utsträckning, sträcker sig endast något utåt från formen, så att vändskivekanten och formytan befinner sig nära intill varandra. Med hänvisning till Figurerna 1, Ål och 5 innefattar vändskivan 30 ett generellt platt element, som till sin form väsentligen sammanfaller med tvärsektionen på formen och är f fäst vid denna med godtyckliga lämpliga anordningar. Som de kända vändskivorna är vändskivan 30 vid sin kant försedd med utåtstâende spikar eller spetsar 34, som fångar upp filamentbanden för lindningen av banden tvärs vändskiveytan. Med hänvisning till Figur 5 framgår att det nära sammanfallandet mellan den vid föreliggande uppfinning använda vändskivan och formen resulterar i en minimering av överbryggningen mellan formen och de fullbordade filamentskikten därpå och kanten på vändskivan. För en given längd på ett föremål minskar sålunda den erforderliga längden på det använda lindningsmaskineriet vid tillverkning av detta föremål till väsentligen längden på själva föremålet. Dessutom reduceras spillet av såväl filament som bindemedel väsentligt, eftersom mycket liten överbryggning sker. För att förhindra separation av filamenten i ett band på grund av vändskivekanten är vändskivan avrundad och sträcker sig något utåt från formen. Det skall dock förstås, att i det fall då formen inte har några skarpa kanter, vändaren kan 449 190 6 sammanfalla exakt med och generellt ha samma utsträckning som tvärsektions- formen på formen. För sådant exakt sammanfallande elimineras sålunda överbryggningen i huvudsak, varigenom man helt eliminerar materialspill beteende på överbryggning och behovet av operationer efter lindningen för att avlägsna det överbryggade materialet från det färdiga föremålet.

Av Figur 14 framgår, att i motsats till den kända vändskivan 40 enligt Figur 2, där filamenten skulle uppta lägen med likformiga sekanter, de tvärs sidan på vändskivan 30 lindade filamenten har varierande längder och varierande relativ vinkelorientering. Det framgår följaktligen, att sådan olikformighet kan kräva variationer i lindningshuvudets rörelse i områdena för vändskivan. Sålunda kan det krävas variation av lindningshuvudets rörelse förbi vändskivan liksom av Iindningshuvudhastigheten i vändskiveområdet för att ta upp filamentslakningpch inställa filamenten på det önskade sättet över vändskivesidan. Vidare kan givetvis andra variationer krävas vad gäller maskinens lindningshuvudbana, t.ex. kan vertikal förflyttning av lindningshuvudet krävas. På liknande sätt kan man utnyttja en lindningshuvudbana, som medför att filamenten lindas kring axeln 13 i syfte att uppta slakning. Medan sådan icke-likformig rörelse hos lindningshuvudet inte kunde styras vid känd teknik, därigenom krävande användning av cirkulära vändskivor, kan modern utrustning för numerisk styrning, använd vid sådana lindningsmaskiner som här diskuterats, när de förses med information avseende formens tvärsektionsform, rotationshastighet och fibrernas vinkelorientering relativt tväraxeln, automatiskt styra lindningshuvudet för att uppnå den erforderliga anordningen av filamentrnaterialet över vändskivesidan.

När det föremål som lindas skall ha konisk eller avsmalnande form åstadkommes detta genom att man minskar antalet lindade skikt från föremålets bredaste ände till den smalaste änden. Det är underförstått att det vid en sådan lindningsteknik krävs vändskivor mellan ändarna på formen vid ställen, som separerar ett parti av föremålet, som har ett speciellt antal lindade skikt, från ett intilliggande parti, som har ett mindre antal sådana lindade skikt. i Figurerna 6 och 7 visas en sådan vändskiva vid 45. I enlighet med föreliggade uppfinning sammanfaller vändskivan 45 med tvärsektionsformen på formen 16. Till skillnad från vändskivan 31, vilken för optimal överbryggningsminimering görs att dimensionellt svara mot tvärsektionsformen på formen, sträcker sig dock vändskivan #5 utåt i tillräcklig utsträckning för att rymma det filamentmaterial, som lindas över vändarsidan mellan dess ytterkant och formen. Mängden sålunda upptaget filamentmaterial kommer därför att bestämma vändskivans förläng- ning utât från formen. Det har dock fastställts, att för lindning av stora, avsmalnande airfoilformer såsom de hos skovlarna i stora vindturbiner, där filamentmaterialet lindas på formen i form av band, vändskivan sträcker sig utåt :A 449 190 7 från formen vid den främre kanten och huvudytorna därav ett avstånd ungefär lika med halva bredden på bandet och har en krökningsradie vid den bakre änden, som approximativt är lika med bandbredden. Även om man kan notera, att förlängningen utåt av vändskivan från formytan nödvändiggör en viss överbrygg- ning, så inser man att, eftersom förlängningen utåt endast är halva bredden på bandet, sådan överbryggning blir väsentligt reducerad jämfört med den som orsakas av kända cirkulära vändskivor, som skulle sträcka sig utåt från formen en sträcka upp till sju gånger tjockleken på formen. Liksom axeln 13 kan själva formen användas som ett medel för att ta upp slakning i filamentmaterialet.

Det framgår följaktligen, att sättet enligt föreliggande uppfinning att tillverka lindade föremål i betydande utsträckning minimerar överbryggningen av filamentmaterial mellan kanten på vändskivan och formen. Som diskuterats ovan tjänar sådan överbryggningsminimering inte bara till att minimera spillet av fibrer och bindemedel, utan den minimerar också den maskinbearbetning av föremålet, som krävs efter lindningen, liksom den nödvändiga kapaciteten på den maskinutrustning, som används för att linda föremålet. Även om uppfinningen har visats och beskrivits med avseende på detaljerade utföringsformer därav, inser fackmannen på området att olika ändringar kan göras vad gäller form och detalj utan att man avviker från den patentsökta uppfinningens grundtanke och omfattning. Även om uppfinningen har beskrivits med hänvisning till airfoiltillverkning, så inser man följaktligen att uppfinningen med lika stor användbarhet kan användas vid lindning av varje av godtycklig långsträckt form.

Claims (8)

1. 0 15 20 25 30 449 190 8 PATENTK RAV l. Sätt att tillverka föremål med icke-cirkulär, avlång tvärsektion genom att man kring en form (16) perifert lindar ett flertal på varandra liggande skikt (28) av filamentmaterial, varvid överliggande ändvarv hos angränsande skikt (28) bildas genom lindning av filamentmaterialet kring formen (16), medan filament- materialet och formen förskjuts relativt varandra längs en lindningsaxel, och omkastning av riktningen för inbördes relativ förskjutning av filamentmaterialet och formen efter fullbordan av varje skikt av filamentmaterial på formen, k ä n n e t e c k n a t av att filamentmaterialet mellan successiva skikt därav lindas tvärs de yttre, bort från varandra riktade frontytorna av vändskivor (30, 45), som är anordnade på formen (16) och som har en icke-cirkulär form som i huvudsak överensstämmer med formens icke-cirkulära tvärsektionsform. m-

2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att man varierar den relativa förskjutningen mellan formen (16) och filamentmaterialet för att ta hänsyn till varierande längder av filamentmaterial som lindas tvärs vändskivornas (30, 45) ytteryta för att korrekt placera filamentmaterialet på vändskivornas (30, 45) yttersida.

3. Sätt enligt patentkravet i eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att man placerar vändskivorna (30) vid ändarna av formen (10).

4. Sätt enligt något av patentkraven l till 3, k ä n n e t e c k n a t av att man placerar åtminstone en ytterligare vändskiva (45) mellan formens (16) ändar.

5. Sätt enligt något av patentkraven l till 4, k ä n n e t e c k n a t av att man använder vändskivor (30, 45), som kring en huvuddel därav sträcker sig utåt från formen (16) en sträcka ungefär lika med halva bredden på nämnda band.

6. Sätt att tillverka en airfoílíorm med främre och bakre kanter enligt något av patentkraven 1 till 5, " k ä n n e t e c k n a t av att man anordnar vändskivor (30, 45) med främre och bakre kanter och anordnar vändskivorna (30, 45), så att deras främre och bakre kanter i huvudsak sammanfaller med airfoilformens främre och bakre kanter.

7. Sätt enligt patentkravet 6, n: Vu 449 190 9 k ä n n e t e c k n a t av att man förser vändskivornas (30, 145) bakre kant med en krökningsradie som är ungefär lika med bandets bredd.

8. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 7, k ä n n e t e c k n a t av att man monterar formen (16) på en axel, som skjuter ut från vändskivorna (30) längs lindningsaxeln och' att man mellan successiva skikt lindar filamentmaterialet runt axeln för att ta upp slakníng i filament- materialet.