WO2013113584A1 - Vorrichtung zum imprägnieren eines faserverbundbauteils - Google Patents

Vorrichtung zum imprägnieren eines faserverbundbauteils Download PDF

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WO2013113584A1
WO2013113584A1 PCT/EP2013/051078 EP2013051078W WO2013113584A1 WO 2013113584 A1 WO2013113584 A1 WO 2013113584A1 EP 2013051078 W EP2013051078 W EP 2013051078W WO 2013113584 A1 WO2013113584 A1 WO 2013113584A1
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resin
container
harzvorratsbehalter
degassing
reservoir
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PCT/EP2013/051078
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Inventor
Hans-Joachim Steindorf
Original Assignee
Hedrich Gmbh
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a method for impregnating components, in particular fibers of a fiber composite component to be produced, such as, for example, a wing of a wind power plant.
  • the invention also relates to a device for impregnating components, in particular fibers of a fiber composite component to be produced, such as
  • a wing of a wind turbine for example, a wing of a wind turbine.
  • Fiber composite components typically comprise fibers of, for example, carbon, aramid and / or glass, which are embedded in a mostly duroplastic plastic matrix.
  • impregnation methods for impregnating fiber composite components are known from the prior art.
  • resin impregnated fibers called prepregs
  • undiluted fibers are placed in the container and impregnated by supplying liquid resin into the container with the resin. Subsequently, the curing of the resin takes place in the container.
  • Wings for wind turbines are fiber composite components. Often, impellers are made on the basis of a wood core to be impregnated with
  • Fiberglass or carbon fiber fabrics is reinforced.
  • Today's wings have a maximum length of about 60 - 70m, with wings with wings that are up to 120 m in length, are already in planning. In wind turbines with such wings, the mechanical strength of the wings is of crucial importance for example, the life of the wind turbine and thus the economy of this.
  • the impregnation of wings is usually carried out with the aforementioned impregnation method in which a not pre-impregnated with resin wing in the container is impregnated with resin.
  • the container is usually designed such that it has several gate points to impregnate the entire wing at the same time over the entire length.
  • This method has the disadvantage that a residual air within the wing can escape poorly and thus there is a risk that no complete impregnation with the resin takes place or residual air collects in certain areas of the wing and thus large voids arise that affect the entire wing mechanically ,
  • a method and an apparatus for impregnating fiber composite components are known.
  • the device means for avoiding voids in the fiber composite components, which are referred to in DE 198 53 709 C1 as local cavities, provided on the fiber material.
  • the means are provided at locations of the fiber material where resin flow fronts meet, and can accommodate gas pockets and contaminants accumulated along the flow fronts from the fiber material.
  • a disadvantage of the method and the device is that additional means for avoiding cavities in the fiber composite components must be provided, which makes the impregnation of the fiber composite component cumbersome.
  • Impregnation whose component is at least reduced.
  • the further object is achieved by a device which is characterized by a conveyor system having at least one supply line for supplying resin into a container in which a component to be impregnated can be arranged, and at least one discharge line for discharging resin from the container
  • Conveyor system at least a portion of the discharged through the discharge line resin supplied to the container through the at least one feed line again, wherein a degassing is provided and / or wherein a degassing is provided which degassed from the container dissipated resin before re-feeding into the container.
  • Impregnating element takes place at least for a predetermined and / or recited period of time a permeate with resin, on the one hand resin enters a container in which the device to be impregnated component occurs, and on the other hand resin emerges from the container. Overall, this increases the likelihood of flushing out all air bubbles and air accumulations, so to speak, continuously from the component to be impregnated, and also to reach all the rooms to which the resin is to reach. As a result, at least a portion of the resin circulates through the container into and out of the container.
  • a particularly good quality of the impregnation to be achieved is achieved by degassing the resin before it is introduced into the container.
  • a degassing can advantageously already be provided with respect to fresh resin that has not yet flowed through the container.
  • it can be provided, as an alternative or in addition, that the part of the resin removed from the container is degassed before it is fed again into the container.
  • the last-mentioned embodiment has the very special advantage that air bubbles and air bubbles driven out of the component to be impregnated are reliably removed from the resin before it is fed again to the container.
  • the repeated feeding of the resin into the container ensures that all cavities are removed from the fiber composite component, since the repeated flooding of the fiber composite component with resin significantly increases the probability that the resin will penetrate into each cavity.
  • the re-feeding of the discharged resin from the container can be carried out continuously. This means here that the amount of resin discharged from the container is supplied to the container again. Of course, it is alternatively possible that the container, a larger or smaller amount of resin is supplied as the container was discharged through the discharge line.
  • the resin discharged from the container flows into a first resin reservoir.
  • the first resin reservoir another
  • Resin reservoir is connected downstream, wherein in the first resin reservoir, a lower pressure prevails, as in the other resin reservoir.
  • a lower pressure prevails, as in the other resin reservoir.
  • Resin reservoir which is connected to the discharge line of the container, a particularly low pressure of, for example, 1 mbar prevail, while in the other resin reservoir, which is connected directly or indirectly to the supply line, a pressure of, for example, 900 mbar can prevail.
  • Maintaining the pressure difference between the two reservoirs can be provided between these acting pump.
  • the supply of the resin into the container can take place selectively and thus not continuously. This means that the container is supplied with the resin discharged through the discharge line only at certain times. The time can be from
  • Discharge line discharged amount of resin time of the last resin feed, etc.
  • the device may be operated to ensure that the resin makes a certain number of passes through the container.
  • the resin discharged via the discharge line can be supplied to the container through the same supply line through which the resin was originally supplied to the container.
  • the discharged resin may be supplied through at least one supply line different from the supply line through which the resin was originally supplied.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can be used largely independently of the shape, size or material of the container in which the component to be impregnated can be arranged (possibly together with further components connected thereto). It is only important that the container is gas-tight, in particular airtight, closed
  • the container may be formed, for example, as a film, in particular as a vacuum film made of plastic, which encloses the fiber composite component partially or completely.
  • the container may have a plate or a shaped component on which or the fiber composite component is located, and a film, in particular a plastic film. The plate and the film enclose the fiber composite component completely and are hermetically sealed together. As an airtight connection is a
  • a fiber composite component is understood as meaning a component which has fibers which are embedded in a plastic matrix.
  • the fiber composite component may be, for example, a wing of an impeller of a wind turbine.
  • the container is formed from a film which rests during the impregnation process on a not belonging to the container stable form.
  • the film that forms the container in whole or in part is at a special
  • Outer skin of a fiber composite component for example, a wing of a
  • the device provided in the degassing device is used for degassing the discharged resin from the container.
  • the degassing can be done before re-feeding the resin into the container.
  • the degassing of the resin before it enters the container improves the quality of the impregnation.
  • the degassing device may comprise one or more resin reservoirs, in which a degassing of the resin discharged from the container can take place.
  • the resin storage container is a container in which resin is stored, which is supplied into the container. A degassing of the container
  • discharged resin in a resin reservoir has the advantage that no separate degassing must be provided, thereby simplifying the structure of the device according to the invention.
  • the resin may be degassed prior to initial introduction into the container.
  • the resin reservoir may be connected to the supply line and / or to the discharge line.
  • a pump in particular a vacuum pump, may be provided.
  • the pump can with the
  • Container and / or a resin reservoir.
  • evacuation of the container after arranging the fiber composite component in the container can take place.
  • the evacuation of the container and the discharge of the leaked out of the fiber composite component resin can be carried out through the same discharge line.
  • This offers the advantage that a simple construction of the device can be achieved.
  • the vacuum pump may be used in addition to evacuating the container for removing the resin from the container.
  • the supply line and the discharge line can be arranged at opposite ends of the fiber composite component and / or container. Such an arrangement of the supply and discharge line ensures that the fiber composite component is initially largely completely saturated with the supplied resin before it is discharged via the discharge line from the container.
  • the discharge line and the supply line with respect to a
  • the discharge line and the supply line may be arranged at opposite ends of the container with respect to a direction transverse to the longitudinal central axis of the fiber composite component.
  • the container and the component to be impregnated can be accommodated in a pressure vessel, in particular an autoclave.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can be used to impregnate a blade of an impeller of a wind turbine.
  • Fig. 1 a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a device 1 for impregnating components, namely in the present exemplary embodiment for impregnating the fibers 3, applied to a wood core 2, of a wing 4 of a wind power plant to be produced.
  • a container 5 which consists essentially of a film.
  • the container 5 rests on a shaped component 6 with a convex upper side, which gives the contour of the wing 4 to be produced.
  • the apparatus 1 has a conveyor system 16 with a plurality of feed lines 7 for feeding resin 8 into the container 5.
  • the device 1 a discharge line 9 for discharging resin from the container 5, wherein the
  • Delivery system 16 at least a portion of the discharged through the discharge line 9 resin 8 to the container 5 through the supply lines 7 again feeds.
  • the discharged through the discharge line 9 resin 8 first flows into a first resin reservoir 10.
  • the flow is effected in that in the first resin reservoir 10, a much lower pressure prevails, as in the container 5. While in the container 5, a pressure of about 800 mbar, there is a pressure of only 1 mbar in the first resin reservoir 10.
  • a vacuum pump 1 1 For generating a negative pressure in the first resin reservoir 10, a vacuum pump 1 1
  • Resin reservoir 10 is connected via a conveyor pump 14.
  • the conveyor pump 14 conveys resin from the first resin reservoir 10 into the other one
  • Resin reservoir 13 In the other resin reservoir 13, there is a pressure of about 900 mbar.
  • the negative pressure in the other resin reservoir 13 is also generated by means of the vacuum pump 1 1, wherein the pressure difference between the first resin reservoir 10 and the other resin reservoir 13 by means of a
  • Control valve 15 is maintained.
  • the resin 8 circulates from the first resin reservoir 10 to the second resin reservoir 13, from there through the supply line 7 to the container 5, flows through this and passes through the discharge line 9 back to the first resin reservoir 10th
  • Feeding into the container 5 can be repeated several times, so that after completion of the impregnation within the component to be impregnated, in particular in the region of the fibers 3, namely between the film and the wood core 2 no cavities and no air bubbles exist.
  • the fiber composite component 10 is heated so that the resin can dry out.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Imprägnieren von Bauelementen, insbesondere von Fasern eines herzustellenden Faserverbundbauteils, wie beispielsweise eines Flügels einer Windkraftanlage. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein Fördersystem mit wenigstens einer Zuführleitung zum Zuführen von Harz in ein Behältnis, in dem ein zu imprägnierendes Bauelement anordenbar ist, und wenigstens einer Abführleitung zum Abführen von Harz aus dem Behältnis, wobei das Fördersystem wenigstens einen Teil des durch die Abführleitung abgeführten Harzes dem Behältnis durch die wenigstens eine Zuführleitung erneut zugeführt, wobei eine Entgasungseinrichtung vorgesehen ist, die aus dem Behältnis (5) abgeführtes Harz vor einer erneuten Zufuhr in das Behältnis (5) entgast.

Description

Bezeichnung: Vorrichtung zum Imprägnieren eines Faserverbundbauteils Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von Bauelementen, insbesondere von Fasern eines herzustellenden Faserverbundbauteils, wie beispielsweise eines Flügels einer Windkraftanlage.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Imprägnieren von Bauelementen, insbesondere von Fasern eines herzustellenden Faserverbundbauteils, wie
beispielsweise eines Flügels einer Windkraftanlage.
Faserverbundbauteile weisen typischerweise Fasern aus beispielsweise Kohlenstoff, Aramnid und/oder Glas auf, die in eine zumeist duroplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Aus dem Stand der Technik sind mehrere Imprägnierverfahren zum Imprägnieren von Faserverbundbauteilen bekannt. So werden in einem bekannten Imprägnierverfahren mit Harz vorgetränkte Fasern, die als Prepregs bezeichnet werden, in ein entsprechend dem Bauteil geformtes Behältnis eingelegt und das Harz z.B. durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet. In einem anderen Imprägnierverfahren werden ungetränkte Fasern in dem Behältnis angeordnet und durch Zuführen flüssigen Harzes in das Behältnis mit dem Harz imprägniert. Anschließend erfolgt die Aushärtung des Harzes im Behältnis.
Bei Flügeln für Windkraftanlagen handelt es sich um Faserverbundbauteile. Oft werden Flügelräder auf Basis eines Holzkernes hergestellt, der mit zu imprägnierenden
Glasfaser-oder Kohlefasergeweben verstärkt ist. Heutige Flügel besitzen eine maximale Länge von ca. 60 - 70m, wobei Anlagen mit Flügeln, die eine Länge bis zu 120 m besitzen, bereits in Planung sind. Bei Windkraftanlagen mit derartigen Flügeln ist die mechanische Festigkeit der Flügel von entscheidender Bedeutung für beispielsweise die Lebensdauer der Windkraftanlage und damit die Wirtschaftlichkeit von dieser. Die Imprägnierung von Flügeln erfolgt meistens mit dem zuvor erwähnten Imprägnierverfahren, bei dem ein nicht bereits mit Harz vorgetränkter Flügel in dem Behältnis mit Harz imprägniert wird. Dabei ist das Behältnis zumeist derart ausgebildet, dass es mehrere Angusspunkte besitzt, um den kompletten Flügel gleichzeitig über die gesamte Länge zu imprägnieren. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, dass eine Restluft innerhalb des Flügels schlecht entweichen kann und somit die Gefahr besteht, dass keine vollständige Imprägnierung mit dem Harz erfolgt oder sich Restluft in bestimmten Bereichen des Flügels sammelt und somit große Hohlstellen entstehen, die den gesamten Flügel mechanisch beeinträchtigen.
Aus der DE 198 53 709 C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Imprägnieren von Faserverbundbauteilen bekannt. In der Vorrichtung sind Mittel zur Vermeidung von Hohlstellen in den Faserverbundbauteilen, die in der DE 198 53 709 C1 als lokale Kavitäten bezeichnet werden, auf dem Fasermaterial vorgesehen. Die Mittel werden an Stellen des Fasermaterials vorgesehen, an denen Harzfließfronten zusammentreffen und können Gaseinschlüsse und Verunreinigungen, die sich entlang der Fließfronten angesammelt haben, aus dem Fasermaterial heraus in sich aufnehmen.
Nachteilig an dem Verfahren und der Vorrichtung ist, dass zusätzliche Mittel zur Vermeidung von Hohlräumen in den Faserverbundbauteilen vorgesehen werden müssen, was die Imprägnierung des Faserverbundbauteils umständlicher macht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine vollständige Imprägnierung gewährleistet und bei dessen Anwendung die Wahrscheinlichkeit für den Verbleib von Restluft in dem zu
Imprägnierung deren Bauelement zumindest verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst das durch folgende Schritte
gekennzeichnet ist: a. Anordnen des Faserverbundbauteils in einem Behältnis, b. Zuführen eines Harzes in das Behältnis, c Abführen von Harz, insbesondere des durch das Faserverbundbauteil getretenen Harzes, aus dem Behältnis, d Erneutes Zuführen wenigstens eines Teils des aus dem Behältnis
abgeführten Harzes in das Behältnis, wobei e das Harz vor einem Zuführen in das Behältnis entgast wird und/oder dass der erneut zuzuführende Teil des aus dem Behältnis abgeführten Harzes vor dem erneuten Zuführen in das Behältnis entgast wird.
Es ist die weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung einer Vorrichtung, insbesondere zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, anzugeben, die eine weitgehend vollständige Imprägnierung ermöglicht und die es ermöglicht, die Wahrscheinlichkeit für den Verbleib von Restluft in dem zu Imprägnierung deren Bauelement zumindest zu verringern. Die weitere Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch ein Fördersystem mit wenigstens einer Zuführleitung zum Zuführen von Harz in ein Behältnis, in dem ein zu imprägnierendes Bauelement anordenbar ist, und wenigstens einer Abführleitung zum Abführen von Harz aus dem Behältnis, wobei das
Fördersystem wenigstens einen Teil des durch die Abführleitung abgeführten Harzes dem Behältnis durch die wenigstens eine Zuführleitung erneut zugeführt, wobei eine Entgasungseinrichtung vorgesehen ist und/oder wobei eine Entgasungseinrichtung vorgesehen ist, die aus dem Behältnis abgeführtes Harz vor einer erneuten Zufuhr in das Behältnis entgast. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Restluftblasen im zu imprägnierenden Bauelement und die Gefahr, dass Teile des zu imprägnierenden Bauelements von dem Harz gar nicht erreicht werden dadurch verringert werden kann, dass statt eines einmaligen Auffüllens des zu
Imprägnierungselements zumindest für einen vorgegebenen und/oder vorgetragen Zeitraum eine Durchflutung mit Harz stattfindet, wobei einerseits Harz in ein Behältnis, in dem das zu imprägnierende Bauelement positioniert ist, eintritt und andererseits Harz aus dem Behältnis austritt. Insgesamt wird hierdurch die Wahrscheinlichkeit vergrößert, sämtliche Luftblasen und Luftansammlungen gewissermaßen kontinuierlich aus dem zu imprägnierenden Bauelement herauszuspülen und sämtliche Räume, an die Harz gelangen soll, auch zu erreichen. Im Ergebnis strömt wenigstens ein Teil des Harzes im Kreislauf durch in das Behältnis hinein und aus dem Behältnis hinaus.
Eine besonders gute Qualität der zu erzielenden Imprägnierung wird dadurch erreicht, dass das Harz vor einem Zuführen in das Behältnis entgast wird. Eine Entgasung kann vorteilhaft bereits in Bezug auf frisches Harz vorgesehen sein, das noch nicht durch das Behältnis geströmt ist. Insbesondere kann - alternativ oder zusätzlich - vorgesehen sein, dass der erneut zuzuführende Teil des aus dem Behältnis abgeführten Harzes vor dem erneuten Zuführen in das Behältnis entgast wird. Die letztgenannte Ausführung hat den ganz besonderen Vorteil, dass aus dem zu imprägnierenden Bauelement heraus getriebene Luftansammlungen und Luftblasen zuverlässig aus dem Harz entfernt werden, bevor dieses dem Behältnis neu zugeführt wird.
Durch die wiederholte Zuführung des Harzes in das Behältnis wird sichergestellt, dass sämtliche Hohlräume aus dem Faserverbundbauteil entfernt werden, da durch die mehrmalige Durchflutung des Faserverbundbauteils mit Harz die Wahrscheinlichkeit signifikant erhöht wird, dass das Harz in jeden Hohlraum eindringt. Somit wird auf einfache Weise und ohne zusätzliche auf dem Fasermaterial vorgesehene Mittel zur Vermeidung von Hohlstellen ein Faserverbundbauteil mit einer hohen mechanischen Festigkeit erhalten. Die erneute Zuführung des aus dem Behältnis abgeführten Harzes kann kontinuierlich erfolgen. Dies bedeutet hier, dass die dem Behältnis abgeführte Harzmenge dem Behältnis erneut zugeführt wird. Natürlich ist es alternativ möglich, dass dem Behältnis eine größere oder kleinere Harzmenge zugeführt wird als dem Behältnis durch die Abführleitung abgeführt wurde.
Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass das aus dem Behältnis abgeführte Harz in einen ersten Harzvorratsbehälter strömt. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass dem ersten Harzvorratsbehälter ein weiterer
Harzvorratsbehälter nachgeschaltet ist, wobei in dem ersten Harzvorratsbehälter ein niedriger Druck herrscht, als in dem weiteren Harzvorratsbehälter. Das vorsehen von zwei Harzvorratsbehältern hat den besonderen Vorteil, dass in einem ersten der Harzvorratsbehälter ein anderer Druck, insbesondere ein niedrigerer Druck herrschen kann, als in einem weiteren Harzvorratsbehälter. In dem ersten
Harzvorratsbehälter, der an die Abführleitung des Behältnisses angeschlossen ist, kann ein besonders niedriger Druck von beispielsweise 1 mbar herrschen, während in dem weiteren Harzvorratsbehälter, der direkt oder indirekt an die Zuführleitung des angeschlossen ist, ein Druck von beispielsweise 900 mbar herrschen kann. Zur
Aufrechterhaltung der Druckdifferenz zwischen den beiden Vorratsbehältern kann eine zwischen diesen wirkende Pumpe vorgesehen sein. Die Zuführung des Harzes in das Behältnis kann punktuell und damit nicht kontinuierlich erfolgen. Das heißt, dass dem Behältnis nur zu bestimmten Zeitpunkten das durch die Abführleitung abgeführte Harz zugeführt wird. Der Zeitpunkt kann dabei von
verschiedenen Parametern abhängig sein, wie beispielsweise von der über die
Abführleitung abgeführten Harzmenge, Zeitpunkt der letzten Harzzuführung, etc..
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung derart betrieben werden, dass sichergestellt ist, dass das Harz eine bestimmte Anzahl von Durchläufen durch das Behältnis tätigt.
Das über die Abführleitung abgeführte Harz kann durch die gleiche Zuführleitung, durch die das Harz ursprünglich dem Behältnis zugeführt wurde, dem Behältnis erneut zugeführt werden. Natürlich ist es auch möglich, dass nur ein Teil des abgeführten Harzes durch die gleiche Zuführleitung und der restliche Harz durch wenigstens eine andere Zuführleitung dem Behältnis zugeführt werden. Ferner kann alternativ das abgeführte Harz durch wenigstens eine Zuführleitung zugeführt werden, die sich von der Zuführleitung unterscheidet, durch die das Harz ursprünglich zugeführt wurde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind weit gehend unabhängig von der Form, der Größe oder dem Material des Behältnisses anwendbar, in dem das zu imprägnierende Bauelement (gegebenenfalls zusammen mit weiteren damit verbundenen Bauelementen) anordenbar ist. Wichtig ist lediglich, dass das Behältnis gasdicht, insbesondere luftdicht, verschließbar ist
Das Behältnis kann beispielsweise als eine Folie, insbesondere als Vakuumfolie aus Kunststoff, ausgebildet sein, die das Faserverbundbauteil teilweise oder vollständig umschließt. Alternativ kann das Behältnis eine Platte oder ein Formbauteil, auf der bzw. dem das Faserverbundbauteil liegt, und eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie, aufweisen. Die Platte und die Folie umschließen das Faserverbundbauteil vollständig und sind luftdicht miteinander verschlossen. Als luftdichte Verbindung wird eine
Verbindung verstanden, mittels der sichergestellt ist, dass keine Umgebungsluft in das Behältnis einströmen und/oder aus dieser ausströmen kann. Ferner wird im Sinne der Erfindung als Faserverbundbauteil ein Bauteil verstanden, das Fasern aufweist, die in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Bei dem Faserverbundbauteil kann es sich beispielsweise um einen Flügel eines Flügelrads einer Windkraftanlage handeln.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Behältnis aus einer Folie gebildet ist, die während des Imprägniervorgangs an einer nicht zum Behältnis gehörenden stabilen Form anliegt.
Die Folie, die ganz oder teilweise das Behältnis bildet ist bei einer besonderen
Ausführung dazu ausgebildet und bestimmt, nach dem Imprägniervorgang die
Außenhaut eines Faserverbundbauteils, beispielsweise eines Flügels einer
Windkraftanlage, zu bilden.
Die in der Vorrichtung vorgesehene Entgasungseinrichtung dient zum Entgasen des aus dem Behältnis abgeführten Harzes. Die Entgasung kann vor einem erneuten Zuführen des Harzes in das Behältnis erfolgen. Durch die Entgasung des Harzes vor einem Eintritt in das Behältnis wird die Qualität der Imprägnierung verbessert. Die Entgasungseinrichtung kann einen oder mehrere Harzvorratsbehälter aufweisen, in denen eine Entgasung des aus dem Behältnis abgeführten Harzes erfolgen kann. Bei dem Harzvorratsbehälter handelt es sich um einen Behälter, in dem Harz gelagert wird, das in das Behältnis zugeführt wird. Eine Entgasung des aus dem Behältnis
abgeführten Harzes in einem Harzvorratsbehälter bietet den Vorteil, dass keine separate Entgasungseinrichtung vorgesehen werden muss, wodurch sich der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht. Natürlich kann das Harz vor einem erstmaligen Zuführen in das Behältnis entgast werden. Der Harzvorratsbehälter kann mit der Zuführleitung und/oder mit der Abführleitung verbunden sein.
In der Vorrichtung zum Imprägnieren eines Faserverbundbauteils kann eine Pumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, vorgesehen sein. Die Pumpe kann mit dem
Behältnis verbunden sein und dient zum (zumindest teilweisen) Evakuieren des
Behältnisses und/oder eines Harzvorratsbehälters. Dabei kann das Evakuieren des Behältnisses nach dem Anordnen des Faserverbundbauteils in dem Behältnis erfolgen.
Das Evakuieren des Behältnisses und das Abführen des aus dem Faserverbundbauteil ausgetretenen Harzes können durch die gleiche Abführleitung erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass ein einfacher Aufbau der Vorrichtung erreicht werden kann. Natürlich ist es möglich, dass das Evakuieren des Behältnisses und das Abführen des Harzes aus dem Behältnis über verschiedene Leitungen erfolgt. Die Vakuumpumpe kann zusätzlich zum Evakuieren des Behältnisses zum Abführen des Harzes aus dem Behältnis benutzt werden. In einer bevorzugten Ausführung können die Zuführleitung und die Abführleitung an sich gegenüberliegenden Enden des Faserverbundbauteils und/oder Behältnisses angeordnet sein. Durch eine derartige Anordnung der Zuführ- und Abführleitung wird sichergestellt, dass das Faserverbundbauteil zunächst weitgehend komplett mit dem zugeführten Harz durchtränkt wird, bevor es über die Abführleitung aus dem Behältnis abgeführt wird. Insbesondere können die Abführleitung und die Zuführleitung bezogen auf eine
Richtung entlang einer Längsmittelachse des Faserverbundbauteils an sich
gegenüberliegenden Enden des Behältnisses angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Abführleitung und die Zuführleitung bezogen auf eine Richtung quer zur Längsmittelachse des Faserverbundbauteils an sich gegenüberliegenden Enden des Behältnisses angeordnet sein.
Das Behältnis und das zu imprägnierende Bauelement können in einem Druckbehälter, insbesondere einem Autoklaven, untergebracht sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können zum Imprägnieren eines Flügels eines Flügelrads einer Windkraftanlage verwendet werden. Natürlich ist es möglich, die Vorrichtung und das Verfahren zum Imprägnieren von anderen Gegenständen zu verwenden.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen und deren Rückbeziehung.
Hierzu zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der nachfolgend ein
Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wird
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Imprägnierung von Bauelementen, nämlich im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Imprägnieren der auf einen Holzkern 2 aufgebrachten Fasern 3 eines herzustellenden Flügels 4 einer Windkraftanlage. Der Holzkern 2, samt den aufgebrachten Fasern 3 ist in einem Behältnis 5 angeordnet, das im Wesentlichen aus einer Folie besteht. Das Behältnis 5 liegt auf einem Formbauteil 6 mit einer konvexen Oberseite auf, die dem herzustellenden Flügels 4 seine Kontur verleiht. Die Folie, aus der das Behältnis 5 besteht, ist dazu ausgebildet und bestimmt, später die Außenhaut des Flügels 4 zu bilden.
Die Vorrichtung 1 weist ein Fördersystem 16 mit mehreren Zuführleitungen 7 zum Zuführen von Harz 8 in das Behältnis 5 auf. Darüber hinaus weist die Vorrichtung 1 eine Abführleitung 9 zum Abführen von Harz aus dem Behältnis 5 auf, wobei das
Fördersystem 16 wenigstens einen Teil des durch die Abführleitung 9 abgeführten Harzes 8 dem Behältnis 5 durch die Zuführleitungen 7 erneut zuführt.
Im Detail fließt das durch die Abführleitung 9 abgeführten Harz 8 zunächst in einen ersten Harzvorratsbehälter 10. Das Fließen wird dadurch bewirkt, dass in dem ersten Harzvorratsbehälter 10 ein wesentlich niedrigerer Druck herrscht, als in dem Behältnis 5. Während nämlich in dem Behältnis 5 ein Druck von ca. 800 mbar herrscht, liegt in dem ersten Harzvorratsbehälter 10 ein Druck von nur 1 mbar vor. Zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem ersten Harzvorratsbehälter 10 ist eine Vakuumpumpe 1 1
vorgesehen. Darüber hinaus ist an den ersten Harzvorratsbehälter 10 eine weitere Zuführleitung 12 für frisches Harz angeschlossen. In dem ersten Harzvorratsbehälter 10 erfolgt eine Entgasung des Harzes 8.
Es ist ein weiterer Harzvorratsbehälter 13 vorgesehen der mit dem ersten
Harzvorratsbehälter 10 über eine Fördererpumpe 14 verbunden ist. Die Fördererpumpe 14 fördert Harz aus dem ersten Harzvorratsbehälter 10 in den weiteren
Harzvorratsbehälter 13. In dem weiteren Harzvorratsbehälter 13 herrscht ein Druck von ca. 900 mbar. Der Unterdruck in dem weiteren Harzvorratsbehälter 13 wird ebenfalls mittels der Vakuumpumpe 1 1 erzeugt, wobei die Druckdifferenz zwischen dem ersten Harzvorratsbehälter 10 und dem weiteren Harzvorratsbehälter 13 mittels eines
Regelventils 15 aufrechterhalten wird. Infolge der beschriebenen Druckverhältnisse strömt das Harz 8 zirkulierend von dem ersten Harzvorratsbehälter 10 zu dem zweiten Harzvorratsbehälter 13, von diesem durch die Zuführleitung 7 zu dem Behältnis 5, durchströmt dieses und gelangt durch die Abführleitung 9 zurück zu dem ersten Harzvorratsbehälter 10.
Auch in dem weiteren Harzvorratsbehälter 13 erfolgt eine Entgasung des Harzes 8.
Die Schritte des Abführens des Harzes aus dem Behältnis 5 und des erneuten
Zuführens in das Behältnis 5 können mehrmals wiederholt werden, so dass nach Abschluss des Imprägnierverfahrens innerhalb des zu imprägnierenden Bauteils, insbesondere im Bereich der Fasern 3, nämlich zwischen der Folie und dem Holzkern 2 keine Hohlräume und keine Luftblasen mehr existieren.
Im Anschluss an die Harzzufuhr wird das Faserverbundbauteil 10 erwärmt, so dass das Harz austrocknen kann.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Holzkern
3 Fasern
4 Flügel
5 Behältnis
6 Formbauteil
7 Zuführleitungen
8 Harz
9 Abführleitung
10 erster Harzvorratsbehalter
1 1 Vakuumpumpe
12 weitere Zuführleitung
13 weiterer Harzvorratsbehalter
14 Fördererpumpe
15 Regelventils
16 Fördersystem

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Imprägnieren von Bauelementen, insbesondere von Fasern (3) eines herzustellenden Faserverbundbauteils (10), wie beispielsweise eines Flügels (4) einer Windkraftanlage, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a. Anordnen des Bauelements in einem Behältnis (5),
b. Zuführen eines Harzes (8) in das Behältnis (5) durch wenigstens eine
Zuführleitung (7),
c. Abführen von Harz (8), insbesondere des durch das Bauelement
getretenen Harzes (8), aus dem Behältnis (5) durch wenigstens eine Abführleitung (9),
d. Erneutes Zuführen wenigstens eines Teils des durch die Abführleitung (9) aus dem Behältnis (5) abgeführten Harzes (8) in das Behältnis (5) durch die wenigstens eine Zuführleitung (7), wobei
e. das Harz vor einem Zuführen in das Behältnis (5) entgast wird und/oder dass der erneut zuzuführende Teil des aus dem Behältnis (5) abgeführten Harzes (8) vor dem erneuten Zuführen in das Behältnis (5) entgast wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem
Behältnis abgeführte Harz (8) in einen ersten Harzvorratsbehälter (10) strömt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten
Harzvorratsbehälter (10) ein weiterer Harzvorratsbehälter (13) nachgeschaltet ist, wobei in dem ersten Harzvorratsbehälter (10) ein niedriger Druck herrscht, als in dem weiteren Harzvorratsbehälter (13).
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Entgasung des Harzes (8) in dem ersten Harzvorratsbehälter (10) durchgeführt wird und/oder dass eine Entgasung des Harzes (8) in dem weiteren
Harzvorratsbehälter (13) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (5) wenigstens teilweise verformbar ist und/oder dass das
Behältnis (5) aus einer formstabilen Form und einer flexiblen Folie gebildet ist und/oder dass das Behältnis (5) aus einer Folie gebildet ist, die während des Imprägniervorgangs an einer nicht zum Behältnis (5) gehörenden formstabilen Form anliegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie dazu ausgebildet und bestimmt ist, nach dem Imprägniervorgang die Au ßenhaut eines Faserverbundbauteils (10), insbesondere eines Flügels (4), zu bilden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (5) nach dem Anordnen des Bauelements in dem Behältnis (5) evakuiert wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Vorrichtung (1 ) zum Imprägnieren von Bauelementen, insbesondere von Fasern (3) eines herzustellenden Faserverbundbauteils (10), wie beispielsweise eines Flügels (4) einer Windkraftanlage, gekennzeichnet durch ein Fördersystem (16) mit wenigstens einer Zuführleitung (7) zum Zuführen von Harz in ein Behältnis (5), in dem ein zu imprägnierendes Bauelement anordenbar ist, und wenigstens einer Abführleitung (9) zum Abführen von Harz (8) aus dem Behältnis (5), wobei das Fördersystem wenigstens einen Teil des durch die Abführleitung (9) abgeführten Harzes (8) dem Behältnis (5) durch die wenigstens eine
Zuführleitung (7) erneut zuführt, wobei eine Entgasungseinrichtung vorgesehen ist und/oder wobei eine Entgasungseinrichtung vorgesehen ist, die aus dem Behältnis (5) abgeführtes Harz vor einer erneuten Zufuhr in das Behältnis (5) entgast.
10. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erster Harzvorratsbehalter (10) an die Abführleitung derart angeschlossen ist, dass das aus dem Behältnis (5) abgeführte Harz in den ersten
Harzvorratsbehalter (13) strömt.
1 1 . Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Harzvorratsbehalter (10) ein weiterer Harzvorratsbehalter (13) nachgeschaltet ist, wobei in dem ersten Harzvorratsbehalter (10) ein niedriger Druck herrscht, als in dem weiteren Harzvorratsbehalter (13).
12. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Entgasung des Harzes in dem ersten Harzvorratsbehalter (10) erfolgt und/oder dass eine Entgasung des Harzes in dem weiteren Harzvorratsbehalter (13) erfolgt.
13. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungseinrichtung einen ersten Harzvorratsbehalter (10) und/oder einen weiteren Harzvorratsbehalter (13) aufweist.
14. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Pumpe zum Evakuieren des Behältnisses (5) und/oder zum Evakuieren wenigstens eines der Harzvorratsbehälter (10, 13) vorgesehen ist und/oder dass wenigstens eine Pumpe zum Fördern von Harz (8) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe zwischen einen ersten Harzvorratsbehälter (10) und einem weiteren
Harzvorratsbehälter (13) derart angeschlossen ist, dass sie Harz (8) aus dem ersten Harzvorratsbehälter (10) saugt und dem weiteren Harzvorratsbehälter (13) zuführt.
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