WO2020144058A1 - Pultrudate mit erhebungen und rillen und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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pultrudates
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Urs Bendel
Michael Semling
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Senvion Gmbh
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    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a pultrudate with fibers running in the longitudinal direction and a resin matrix which surrounds the fibers and an upper and lower side.
  • the invention also relates to a component of a rotor blade with at least two pultrudates arranged one above the other. Furthermore, the invention relates to a manufacturing method for a pultrudate and a manufacturing method for a component of a rotor blade.
  • Pultrudates are of course well known in the prior art. Pultrudate are fiber-reinforced plastic components that are manufactured using the extrusion process and are also increasingly being used to build rotor blades. Pultrudates are used there in particular for the production of belts.
  • Pultrudates are placed next to and on top of each other or stacked.
  • the pultrudates placed next to and on top of one another are covered with a vacuum film. After the vacuum film has been sealed at the production mold edge, a vacuum is formed and a resin infusion process is carried out.
  • the resin penetrates between the pultrudate layers and next to and between the pultrudate stacks and in a subsequent heating process the resin hardens and firmly bonds the pultrudates together. It is, of course, essential for the bonding of the pultrudates that the resin is distributed as evenly as possible over a large area between the pultrudates lying on top of one another in order to form the largest possible and optimal adhesive surface.
  • the pultrudates are strongly pressed together by the vacuum film, so that a distribution out of the grooves between the pultrudates, in particular between the underside of the upper pultrudate and the upper side of the lower pultrudate, is only insufficiently possible.
  • Another aspect that could prove disadvantageous to the above method is that the pultrudates have to be stacked on top of each other and the cross sections of the stacks can slide against each other.
  • the object of the invention is to provide a pultrudate which reduces, preferably prevents, the above-mentioned disadvantages.
  • the invention is achieved by a pultrudate mentioned at the outset with the characterizing features of claim 1.
  • the pultrudate according to the invention has continuous elevations and / or depressions on its top and correspondingly reversed depressions and / or elevations on the bottom.
  • the elevations and depressions are arranged in such a way that elevations and depressions of one pultrudate interact with depressions and elevations of an adjacent pultrudate.
  • Adjacent pultrudate is to be understood here as a pultrudate which rests with its underside on the top of the adjacent pultrudate.
  • the pultrudates are thus stacked on top of each other and both are aligned in the longitudinal direction.
  • the above-mentioned stacking process can be carried out by undersides of the upper pultrudate resting on tops of the lower pultrudates. According to the invention, it is provided that grooves and elevations with one another
  • the grooves and elevations keep the neighboring pulse rate at a distance from one another and at the same time prevent an uncontrolled lateral displacement of the
  • the elevations are preferably interrupted in the longitudinal direction at predetermined intervals.
  • the elevations in the interruption section can be reduced to the level of the surface of the pultrudate.
  • the interruptions allow resin flow through the Interruption of the elevations along the width, preferably the full width, of the stacked pultrudates.
  • grooves have a first width, and the elevations have a second width, and the first width is 5 mm to 20 mm larger than the second width.
  • the grooves advantageously have a width of 8 mm to 30 mm and the elevations a width of 2 mm to 10 mm.
  • the pultrudates are made homogeneous in the longitudinal direction and that the same pultrudates are always used next to and above one another to build up a component of a rotor blade, i.e. the same type of pultrudate is placed next to and on top of one another, particularly when stacking the pultrudates, i.e. when stacking the pultrudates the grooves and elevations of neighboring pultrudates into one another. Since the elevations have a smaller width than the grooves, the pultrudates can be shifted against each other along the width when nesting. This makes it possible to bend the pultrudate stack in cross-section in both directions without the elevations slipping out of the grooves. The different width compensates for the different radii or curvatures of the top and bottom at every thickness position of the pultrudate stack.
  • the object is achieved by a component mentioned at the beginning with the features of claim 5.
  • the component has at least two pultrudates arranged one above the other, an upper side of a pultrudate being arranged adjacent to a lower side of an adjacent pultrudate.
  • the component is preferably made from the Pultru stylist mentioned above.
  • the underside has elevations and / or grooves running in the longitudinal direction and the top side of the adjacent pultrudate has corresponding grooves and / or elevations which are inserted into one another and which keep the adjacent pultrudates at a predetermined distance from one another.
  • the distance between the two neighboring pultrudates is approximately between 0.05 mm and 0.5 mm. However, other distances are also conceivable, and each distance in the tenth of a millimeter range is hereby disclosed.
  • the distance between the neighboring pultrudates enables resin to pass through in a uniform manner between the neighboring pultrudates in a vacuum infusion process and to completely wet the surface of the lower and lower surfaces of the upper pultrudate and to harden during the subsequent heating process and to firmly bond the two pultrudates together.
  • the pultrudates are preferably all identical in the longitudinal direction. The pultrudates can thus be cut to length from a pultrudate roll or a pultrudate web and stacked on top of one another and arranged next to one another.
  • the construction of the component is particularly inexpensive.
  • Continuous elevations are advantageously formed on the upper side and continuous grooves are formed on the underside, while the elevations and the grooves are arranged directly one above the other along the height of the pultrudate, that is to say they are equidistant from the side edges of the pultrudate.
  • the above-mentioned interruptions in the elevations of the pultrudates allow an infusion process to be carried out not only in the longitudinal direction, but also along the width of the pultrudates, so that the resin can be infused between the pultrudates and although the elevations lie in the valleys of the grooves It is possible for the resin to pass through in the region of the interruptions in the elevations, so that the entire area between the pultrudates can be wetted with the resin system.
  • the elevations are preferably approximately semicircular in cross section and the grooves are approximately elliptical in cross section.
  • the width of the groove is 5 mm to 20 mm larger than the width of the elevation, so that the adjacent pultrudates can be displaced in cross-section along the width, so that during the infusion process, in which the stacks of pultrudate against the contact surface of a curved manufacturing mold are sucked and adapt to the curvature, are displaced relative to one another without the elevation of one pultrudate jumping out of the groove of the adjacent pultrudate, but rather being displaced within the groove only along the cross section.
  • the semicircular or elliptical design also enables self-centering in the case of non-curved pultrudates, which is preferred.
  • the object is achieved by a production method having the features of claim 8.
  • fibers impregnated with resin are passed through a preform which has elevations and / or grooves on an upper side and an underside and thereby in turn forms grooves or elevations in a matrix of the resin system.
  • Pultrudates are usually made from fibers and a resin system.
  • the fibers are on spindles or rolls in the form of z.
  • B. a grid Resin bath and then fed to a preforming station, in which the fibers are glued together by the incorporated resin system.
  • the resin-soaked fibers are fed into the preform in a narrow, wide rectangle that corresponds to the cross section of the pultrudate.
  • An upper and lower side of the preforming station has grooves or depressions into which the resin system with the fibers is pressed or from which it is pressed out, so that the upper and lower sides of the pultrudate conversely the elevations and / or grooves according to the invention on the predetermined lines has, which extend in the longitudinal direction over the entire top and bottom of the Pultrudates.
  • the pultrudate is cured, so that the grooves and the elevations remain permanently on the top and bottom of the pultrudate.
  • the curing is preferably carried out by heating or preferably by UV light irradiation.
  • interruptions are introduced into the elevations of the pultrudates in a subsequent step at predetermined intervals. This can be done by a grinding process or similar processes.
  • the object is achieved by a production process having the features of claim 9, pultrudates according to claim 8 being arranged one above the other and a resin infusion process being carried out.
  • the production method is particularly suitable for the production of belts for rotor blades which are formed from three to five pultrudates arranged side by side and up to 20 one above the other.
  • Adjacent pultrudates are understood here to mean the pultrudates stacked one on top of the other, the upper and lower sides of which are spaced apart by the groove and elevation principle.
  • the infusion process is carried out in a conventional manner.
  • FIG. 1 shows a pultrudate according to the invention in a top view
  • FIG. 2 shows the pultrudate in FIG. 1 in a bottom view
  • 3 shows a stack of two pultrudates according to the invention according to FIG. 1 for the production of a belt.
  • Pultrudate 1 shows a pultrudate 1 designed according to the invention in a perspective view.
  • Pultrudate 1 are extruded, fiber-reinforced plastic components.
  • Pultrudates 1 are usually produced by unrolling rovings, which are fiber bundles stored on spindles or rollers.
  • the rovings / fibers are soaked in a suitable form with resin.
  • the resin-soaked fibers are then drawn through a preform station. They are then arranged next to and above one another in a flat rectangular cross section and are glued together and brought into the pultrudate form shown in FIG. 1.
  • bulges are provided on an upper side and grooves are provided on an underside, so that in the preformed pultrudate 1 2 grooves 3 are formed on its upper side and 4 elevations 5 on its underside when the pultrudate 1 is pulled through the preform.
  • the pultrudate 1 is then cured.
  • Pultrudate 1 shows a cross section of the pultrudate 1, the pultrudate 1 being cross-sectioned to a large extent by fibers which also extend along the elevations 5 and in each case over the entire extent of the pultrudate 1 and also within the elevations 5 in Longitudinal direction L of Pultrudates 1 run.
  • the pultrudates 1 are flexible in different ways. Fully hardened pultrudates are actually very difficult to bend, especially in cross section the pultrudates are hardly bendable, and in longitudinal section the pultrudates 1 can only be wound up with a large radius.
  • Fig. 2 shows the pultrudate in Fig. 1 in a bottom view. It is crucial in the bottom view that the elevations 5, which form from the underside 4 of the pultrudate 1 in the longitudinal direction L, are interrupted at intervals by interruptions 6. The elevations 5 are ground down along the interruptions 6 and ground down to the level of the underside 4 of the pultrudate 1. The interruptions 6 enable the resin to flow between two superimposed pultrudates 1 during a resin infusion process for producing a belt along the entire width B of the pultrudate 1. A cross section of part of a belt structure using Pultru stylist 1 is shown as an example in FIG. 3.
  • belts are formed from three to five pultrudates 1 arranged next to one another in cross section and up to ten pultrudates 1, 1 'arranged one above the other.
  • the pultrudates 1, 1 ' can be arranged one above the other in stacks, but they can also be arranged in a group.
  • FIG 3 shows that the elevations 5 on the underside 4 of the pultrudate 1 correspond to the grooves 3 on the upper side 2 of an adjacent pultrudate 1 ', that is to say that when the pultrudates 1 are superimposed, the elevations 5 of the one pultrudate 1 completely into the grooves 3 of the adjacent other pulse rate 1 '.
  • the elevations 5 are guided along their entire longitudinal extent in the grooves 3 of the adjacent pultrudate 1 '.
  • the grooves 3 have a width of 8 to 30 mm, while the elevations 5 have a width of 2 to 10 mm, so that the elevations 5 do not completely fill the cross section of the grooves 3, but within the grooves 3 along the width B. can be moved back and forth.
  • This different dimensioning of the elevations 5 and the grooves 3 is necessary because the pultrudates 1 are pressed against the contact surface of a fastening position of the belt during the shaping of the belt and during the infusion process and thereby bend in cross section.
  • the grooves 3 must have a greater width than the elevations 5, so that a relative movement of the grooves 3 to the elevations 5 is possible, which has a different curvature compensated.
  • the height of the elevations 5 of the pultrudate 1 is chosen to be greater than the depth of the grooves 3 of the adjacent pultrudate 1 ', so that the pultrudates 1, T do not lie directly on one another over the entire surface, but are spaced apart from one another by a distance d.
  • the top and bottom 2, 4 of the pultrudate 1 according to FIGS. 1 and 2 is provided with a tear-off fabric which is placed on top and bottom of the top 2 and bottom 4 of the resin system which has not yet cured and after which Hardening is torn off and leaves a rough surface on the top and bottom 2, 4, so that the resin infused between the Pultrudatel, 1 'has a particularly large, because rough, surface available for gluing and thus a very strong adhesive bond between the individual pulse data 1, 1 'can be produced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pultrudat (1) mit in Längsrichtung (L) verlaufenden Fasern und einer Harzmatrix, die die Fasern umgibt, und einer Ober- und Unterseite (2, 4), wobei die Oberseite (2) durchlaufende Erhebungen (5) und/oder Rillen (3) aufweist und die Unterseite (4) durchlaufende Rillen (3) oder Erhebungen (5) aufweist, die derart angeordnet sind, dass Erhebungen (5) und Rillen (3) des einen Pultrudates (1) mit Rillen (3) und Erhebungen (5) des benachbarten Pultrudates (1') zusammenwirken.

Description

PULTRUDATE MIT ERHEBUNGEN UND RILLEN UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft ein Pultrudat mit in Längsrichtung verlaufenden Fasern und einer Harzmatrix, die die Fasern umgibt und einer Ober- und Unterseite. Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil eines Rotorblattes mit wenigstens zwei übereinander angeordneten Pultrudaten. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein Pultrudat sowie ein Herstellungsverfahren für ein Bauteil eines Rotorblattes.
Pultrudate sind im Stand der Technik natürlich hinlänglich bekannt. Pultrudate sind faserverstärkte Kunststoffbauteile, die im Strangziehverfahren hergestellt werden und auch zunehmend zum Bauen von Rotorblättern verwendet werden. Dort werden Pultrudate insbesondere bei der Herstellung von Gurten verwendet.
Gurte können in separaten Herstellungsformen hergestellt werden. Dazu werden Pultrudate neben- und übereinandergelegt, beziehungsweise gestapelt. Die neben- und übereinandergelegten Pultrudate werden mit einer Vakuumfolie überzogen Nach dem Abdichten der Vakuumfolie am Herstellungsformrand wird ein Vakuum gebildet und ein Harzinfusionsverfahren durchgeführt. Das Harz dringt dabei zwischen die Pultrudatschichten und neben und zwischen die Pultrudatstapel ein und in einem nachträglichen Erwärmungsvorgang härtet das Harz aus und verbindet die Pultrudate fest miteinander. Wesentlich für die Verklebung der Pultrudate ist natürlich, dass sich das Harz zwischen den aufeinander liegenden Pultrudaten möglichst gleichmäßig und großflächig verteilt, um eine möglichst große und optimale Klebefläche auszubilden. Um eine Harzverteilung zwischen den Ober- und Unterseiten übereinander gestapelter Pultrudate zu ermöglichen, ist beispielsweise aus der EP 3 069 017 B1 bekannt, die Pultrudatunterseiten mit durchlaufenden Rillen zu versehen, in denen dann das Harz im Infusionsverfahren entlanglaufen kann und sich von dort zwischen die aufeinanderliegenden Pultrudate verteilen kann. Nachteilig an dem beschriebenen Infusionsverfahren ist zum einen, dass eine Harzinfusion in Längsrichtung des Pultrudates und damit des Gurtes zu erfolgen hat. Die Abmessungen in Längsrichtung eines Gurtes können jedoch erheblich sein, also 40 bis 120 m betragen, und es ist schwierig, einen stabilen Infusionsprozess über eine derart lange Distanz durchzuführen. Darüber hinaus werden die Pultrudate durch die Vakuumfolie stark aufeinandergedrückt, so dass eine Verteilung aus den Rillen heraus zwischen die Pultrudate, insbesondere zwischen die Unterseite des oberen Pultrudates und die Oberseite des unteren Pultrudates, nur unzureichend möglich ist. Ein weiterer Aspekt, der sich an dem obengenannten Verfahren als nachteilig erweisen könnte, ist, dass die Pultrudate in Stapeln übereinandergestapelt werden müssen und die Stapel im Querschnitt gegeneinander verrutschen können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Pultrudat zur Verfügung zu stellen, das die obengenannten Nachteile verringert, vorzugsweise verhindert.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Bauteil eines Rotorblattes zur Verfügung zu stellen, bei dem die obengenannten Nachteile nur verringert oder gar nicht auftreten.
Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eines der genannten Pultrudate und schließlich ein Herstellungsverfahren für ein Bauteil eines Rotorblattes zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung wird in ihrem ersten Aspekt durch ein eingangs genanntes Pultrudat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Pultrudat weist an seiner Oberseite durchlaufende Erhebungen und/oder Absenkungen und an der Unterseite entsprechend umgekehrt durchlaufende Absenkungen und/oder Erhebungen auf. Die Erhebungen und Absenkungen sind derart angeordnet, dass Erhebungen und Absenkungen des einen Pultrudates mit Absenkungen und Erhebungen eines benachbarten Pultrudates Zusammenwirken. Unter benachbartem Pultrudat ist hier ein Pultrudat zu verstehen, das mit seiner Unterseite auf der Oberseite des benachbarten Pultrudates aufliegt. Die Pultrudate sind somit übereinandergestapelt und beide in Längsrichtung ausgerichtet. Da die hier genannten Pultrudate im Querschnitt üblicherweise als schmale Rechtecke ausgebildet sind, ist der obengenannte Stapelvorgang durchführbar, indem Unterseiten des oberen Pultrudates auf Oberseiten des unteren Pultrudates aufliegen. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass Rillen und Erhebungen miteinander
Zusammenwirken, das heißt, dass Erhebungen des oberen Pultrudates in Absenkungen des unteren Pultrudates beziehungsweise Absenkungen des oberen Pultrudates in Erhebungen des unteren Pultrudates eingreifen.
Vorteilhafterweise halten die Rillen und Erhebungen die benachbarten Pultrudate auf Abstand zueinander und verhindern gleichzeitig ein unkontrolliertes seitliches Verschieben der
Pultrudate.
Vorzugsweise sind die Erhebungen in Längsrichtung in vorbestimmten Abständen unterbrochen. Die Erhebungen können im Abschnitt der Unterbrechung auf das Niveau der Oberfläche des Pultrudates zurückgeführt sein. Die Unterbrechungen gestatten einen Harzdurchfluss durch die Unterbrechung der Erhebungen hindurch entlang der Breite, vorzugsweise vollständigen Breite der übereinanderliegenden Pultrudate.
Besonders bevorzugt weisen Rillen eine erste Breite auf, und die Erhebungen weisen eine zweite Breite auf, und die erste Breite ist um 5 mm bis 20 mm größer als die zweite Breite. Günstigerweise weisen die Rillen eine Breite von 8 mm bis 30 mm auf und die Erhebungen eine Breite von 2 mm bis 10 mm.
Günstigerweise ist es vorgesehen, die Pultrudate in Längsrichtung homogen auszubilden und neben- und übereinander immer die gleichen Pultrudate zum Aufbau eines Bauteils eines Rotorblattes zu verwenden, also die gleiche Pultrudatbauart neben- und übereinanderzulegen Insbesondere beim Übereinanderlegen der Pultrudate, also beim Stapeln der Pultrudate, greifen die Rillen und Erhebungen benachbarter Pultrudate ineinander. Da die Erhebungen eine geringere Breite aufweisen als die Rillen, können die Pultrudate beim Ineinanderschachteln entlang der Breite gegeneinander verschoben werden. Dadurch ist es möglich, den Pultrudatstapel im Querschnitt in beide Richtungen zu biegen, ohne dass die Erhebungen aus den Rillen herausrutschen. Die unterschiedliche Breite kompensiert die unterschiedlichen Radien bzw. Krümmungen der Ober- und Unterseite an jeder Dickenposition des Pultrudatstapels.
Die Aufgabe wird in ihrem zweiten Aspekt durch ein eingangs genanntes Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 5 erfüllt. Das Bauteil weist wenigstens zwei übereinander angeordnete Pultrudate auf, wobei eine Oberseite eines Pultrudates benachbart zu einer Unterseite eines benachbarten Pultrudates angeordnet ist. Das Bauteil ist vorzugsweise aus den obengenannten Pultrudaten gefertigt. Erfindungsgemäß weist die Unterseite in Längsrichtung verlaufende Erhebungen und/oder Rillen auf und die Oberseite des benachbarten Pultrudates korrespondierende Rillen und/oder Erhebungen auf, die ineinandergesteckt sind und die die benachbarten Pultrudate auf einem vorbestimmten Abstand zueinander halten. Der Abstand der beiden benachbarten Pultrudate liegt etwa zwischen 0,05 mm bis 0,5 mm. Es sind jedoch auch andere Abstände denkbar, und jeder Abstand im Zehntelmillimeterbereich ist hiermit offenbart.
Der zwischen den benachbarten Pultrudaten auftretende Abstand ermöglicht es, dass in einem Vakuuminfusionsverfahren Harz in gleichmäßiger Weise zwischen den benachbarten Pultrudaten hindurchläuft und die Oberfläche des unteren und die Unterfläche des oberen Pultrudates vollständig benetzt und bei dem nachträglichen Erwärmungsvorgang aushärtet und die beiden Pultrudate fest miteinander verbindet. Vorzugsweise sind die Pultrudate in Längsrichtung verlaufend alle gleich ausgebildet. Die Pultrudate können also von einer Pultrudatrolle oder einer Pultrudatbahn abgelängt werden und übereinandergestapelt und nebeneinander angeordnet werden. Die Bauweise des Bauteils ist besonders kostengünstig. Günstigerweise sind an der Oberseite durchgehende Erhebungen ausgebildet und an der Unterseite durchgehende Rillen ausgebildet, während die Erhebungen und die Rillen entlang der Höhe des Pultrudates direkt übereinander angeordnet sind, also einen gleichen Abstand von den Seitenrändern des Pultrudates aufweisen.
Die obengenannten Unterbrechungen der Erhebungen der Pultrudate ermöglichen es, dass ein Infusionsverfahren nicht nur in Längsrichtung durchgeführt wird, sondern auch entlang der Breite der Pultrudate, so dass das Harz zwischen die Pultrudate infundiert werden kann und obwohl die Erhebungen in den Tälern der Rillen aufliegen, ein Durchtritt des Harzes im Bereich der Unterbrechungen der Erhebungen möglich ist, so dass die gesamte Fläche zwischen den Pultrudaten mit dem Harzsystem benetzt werden kann. Vorzugsweise sind die Erhebungen in einem Querschnitt etwa halbkreisförmig und die Rillen in einem Querschnitt etwa ellipsenförmig ausgebildet. Dabei ist die Breite der Rille um 5 mm bis 20 mm größer als die Breite der Erhebung, so dass die benachbarten Pultrudate im Querschnitt entlang der Breite gegeneinander verrückt werden können, so dass sie beim Infusionsvorgang, bei dem die Pultrudatstapel gegen die Auflagefläche einer gekrümmten Herstellungsform gesogen werden und sich der Krümmung anpassen, relativ gegeneinander verschoben werden, ohne dass dabei die Erhebung des einen Pultrudates aus der Rille des benachbarten Pultrudates herausspringt, sondern innerhalb der Rille lediglich entlang des Querschnittes verschoben wird. Die halbkreisförmige beziehungsweise elliptische Ausbildung ermöglicht darüber hinaus bei nicht gebogenen Pultrudaten eine Selbstzentrierung, die bevorzugt ist.
Die Aufgabe wird in einem dritten Aspekt durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Erfindungsgemäß werden mit Harz getränkte Fasern durch eine Vorform geführt, die an einer Oberseite und einer Unterseite Erhebungen und/oder Rillen aufweist und dadurch in eine Matrix des Harzsystems umgekehrt Rillen oder Erhebungen einformt.
Die Erhebungen bilden sich während des üblichen Strangziehverfahrens eines Pultrudates aus und verlaufen in Längsrichtung des Pultrudates durchgehend. Üblicherweise werden Pultrudate aus Fasern und einem Harzsystem hergestellt. Die Fasern sind auf Spindeln oder Rollen in Form von z. B. Glasfasern oder Kohlefasern aufgewickelt und werden z. B. über ein Gitter einem Harzbad und dann einer Vorformstation zugeführt, in der die Fasern miteinander durch das aufgenommene Harzsystem verklebt werden. Die harzgetränkten Fasern werden in einem schmalen breiten Rechteck der Vorform zugeführt, der dem Querschnitt des Pultrudates entspricht. Eine Ober- und Unterseite der Vorformstation weist Rillen oder Absenkungen auf, in die sich das Harzsystem mit den Fasern hineindrückt beziehungsweise aus denen es herausgedrückt wird, so dass die Ober- und Unterseite des Pultrudates umgekehrt die erfindungsgemäßen Erhebungen und/oder Rillen an den vorbestimmten Linien aufweist, die sich in Längsrichtung über die gesamte Ober- und Unterseite des Pultrudates erstrecken. In einem nachträglichen Verfahrensschritt wird das Pultrudat ausgehärtet, so dass die Rillen und die Erhebungen dauerhaft fest auf der Ober- und Unterseite des Pultrudates verbleiben. Die Aushärtung erfolgt vorzugsweise durch Erwärmung oder vorzugsweise durch UV-Licht Bestrahlung.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für Pultrudate werden in einem nachträglichen Schritt in vorbestimmten Abständen Unterbrechungen in die Erhebungen der Pultrudate eingebracht. Jenes kann durch ein Schleifverfahren oder ähnliche Verfahren geschehen.
In ihrem vierten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst, wobei Pultrudate nach Anspruch 8 übereinander angeordnet werden und ein Harzinfusionsverfahren durchgeführt wird.
Das Herstellungsverfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Gurten für Rotorblätter, die aus drei bis fünf nebeneinander und bis zu 20 übereinander benachbart angeordneten Pultrudaten ausgebildet sind. Unter benachbarten Pultrudaten werden hier die übereinandergestapelten Pultrudate verstanden, die mit ihrer Ober- und Unterseite durch das Rillen- und Erhebungsprinzip gegeneinander beabstandet aufeinanderliegen. Das Infusionsverfahren wird in herkömmlicher weise durchgeführt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in drei Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Pultrudat in einer Draufsicht, Fig. 2 das Pultrudat in Fig. 1 in einer Untenansicht, Fig. 3 einen Stapel von zwei erfindungsgemäßen Pultrudaten gemäß Fig. 1 zur Herstellung eines Gurtes.
In Fig. 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäß ausgebildetes Pultrudat 1 dargestellt. Pultrudate 1 sind stranggezogene, faserverstärkte Kunststoffbauteile. Üblicherweise werden Pultrudate 1 hergestellt, indem Rovinge abgerollt werden, das sind auf Spindeln oder Rollen gelagerte Faserbündel.
Die Rovinge/Fasern werden nach dem Abwickeln in geeigneter Form mit Harz getränkt. Die mit Harz getränkten Fasern werden dann durch eine Vorformstation gezogen. Sie sind dann in einem flachen rechteckförmigen Querschnitt neben- und übereinander angeordnet und werden miteinander verklebt und in die in Fig. 1 dargestellte Pultrudatform gebracht. In der Vorform sind an einer Oberseite Ausbuchtungen und an einer Unterseite Rillen vorgesehen, so dass in dem vorgeformten Pultrudat 1 entsprechend an seiner Oberseite 2 Rillen 3 und an seiner Unterseite 4 Erhebungen 5 ausgebildet werden, wenn das Pultrudat 1 durch die Vorform gezogen wird. Anschließend wird das Pultrudat 1 ausgehärtet.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt des Pultrudates 1 dargestellt, wobei das Pultrudat 1 im Querschnitt in starkem Maße von Fasern durchsetzt ist, die sich auch entlang der Erhebungen 5 erstrecken und jeweils über die gesamte Ausdehnung des Pultrudates 1 und auch innerhalb der Erhebungen 5 in Längsrichtung L des Pultrudates 1 verlaufen. Pultrudate 1 weisen üblicherweise Breiten von B = 100 mm bis 300 mm auf und Höhen von H = 5 mm bis 20 mm auf. Es handelt sich um Endlosbauteile, die nach dem Aushärten auf einer Rolle aufgewickelt werden können und so zum Verwendungsort transportiert werden können. Je nach Aushärtungsgrad sind die Pultrudate 1 unterschiedlich biegsam. Vollständig ausgehärtete Pultrudate lassen sich tatsächlich nur sehr schwer biegen, insbesondere im Querschnitt sind die Pultrudate kaum biegbar, und im Längsschnitt sind die Pultrudate 1 lediglich mit großem Radius aufwickelbar.
Fig. 2 zeigt das Pultrudat in Fig. 1 in einer Untenansicht. Entscheidend an der Untenansicht ist, dass die Erhebungen 5, die sich aus der Unterseite 4 des Pultrudates 1 in Längsrichtung L ausbilden, in Abständen durch Unterbrechungen 6 unterbrochen sind. Die Erhebungen 5 sind entlang der Unterbrechungen 6 abgeschliffen und auf die Höhe der Unterseite 4 des Pultrudates 1 heruntergeschliffen. Die Unterbrechungen 6 ermöglichen es, dass das Harz während eines Harzinfusionsverfahrens zur Herstellung eines Gurtes entlang der gesamten Breite B des Pultrudates 1 zwischen zwei übereinanderliegenden Pultrudaten 1 hindurchfließen kann. Ein Querschnitt eines Teils eines Gurtaufbaus mithilfe von Pultrudaten 1 ist in Fig. 3 beispielhaft dargestellt. Üblicherweise werden Gurte aus im Querschnitt drei bis fünf nebeneinander angeordneten Pultrudaten 1 und bis zu zehn übereinander angeordneten Pultrudaten 1 , 1‘ ausgebildet. Die Pultrudate 1 , 1‘ können in Stapeln übereinander angeordnet sein, sie können aber auch im Verband angeordnet sein.
Fig. 3 zeigt, dass die Erhebungen 5 auf der Unterseite 4 des Pultrudates 1 mit den Rillen 3 auf der Oberseite 2 eines benachbarten Pultrudates 1‘ korrespondieren, das heißt, dass bei aufeinandergelegten Pultrudaten 1 die Erhebungen 5 des einen Pultrudates 1 vollständig in die Rillen 3 des benachbarten anderen Pultrudates 1‘ eingreifen. Die Erhebungen 5 sind entlang ihrer gesamten Längsausdehnung in den Rillen 3 des benachbarten Pultrudates 1‘ geführt.
Üblicherweise weisen die Rillen 3 eine Breite von 8 bis 30 mm auf, während die Erhebungen 5 eine Breite von 2 bis 10 mm aufweisen, so dass die Erhebungen 5 nicht vollständig den Querschnitt der Rillen 3 ausfüllen, sondern innerhalb der Rillen 3 entlang der Breite B hin und her verschiebbar sind. Diese unterschiedliche Bemaßung der Erhebungen 5 und der Rillen 3 ist notwendig, weil die Pultrudate 1 bei der Ausformung des Gurtes und während des Infusionsverfahrens gegen die Auflagefläche einer Fierstellungsform des Gurtes gedrückt werden und sich dabei im Querschnitt biegen. Damit das eine Pultrudat 1 nicht aus der Rille 3 des benachbarten anderen Pultrudates 1‘ herausgedrückt wird, müssen die Rillen 3 eine größere Breite aufweisen als die Erhebungen 5, so dass eine Relativbewegung der Rillen 3 zu den Erhebungen 5 möglich wird, die eine unterschiedliche Krümmung kompensiert.
Da die Erhebungen 5 und die Rillen 3 sich über die gesamte Längsausdehnung des Pultrudates 1 erstrecken, sind die in Fig. 2 dargestellten Unterbrechungen 6 der Rillen hilfreich und auch notwendig, damit während eines Infusionsverfahrens das noch flüssige Harzsystem auch entlang der Breite B in Fig. 3 von rechts nach links oder links nach rechts zwischen den beiden übereinanderliegenden Pultrudaten 1 , 1‘ hindurchfließen kann. Die Höhe der Erhebungen 5 des Pultrudates 1 ist dabei größer gewählt als die Tiefe der Rillen 3 des benachbarten Pultrudates 1‘, so dass die Pultrudate 1 , T nicht vollflächig unmittelbar aufeinanderliegen, sondern um einen Abstand d voneinander beabstandet sind. Der Abstand d liegt zwischen d = 0,05 mm bis d = 0,2 mm, also im Zehntelmillimeterbereich. Er ist groß genug, dass sich zwischen den Pultrudaten 1 , T vollflächig das Harzsystem verteilen kann und so eine optimale Klebverbindung zwischen den beiden Pultrudaten 1 , T hergestellt werden kann. Üblicherweise wird die Ober- und Unterseite 2, 4 des Pultrudates 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 mit einem Abreißgewebe versehen, das oben und unten auf die Oberseite 2 bzw. die Unterseite 4 auf das noch nicht ausgehärtete Harzsystem aufgelegt wird und nach dem Aushärten abgerissen wird und eine raue Oberfläche auf der Ober- und Unterseite 2, 4 hinterlässt, so dass das zwischen die Pultrudatel , 1‘ infundierte Harz eine besonders große, weil raue, Oberfläche zum Verkleben zur Verfügung hat und somit eine sehr feste Klebverbindung zwischen den einzelnen Pultrudaten 1 , 1‘ hergestellt werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Pultrudat
V benachbartes Pultrudat
2 Oberseite
3 Rillen
4 Unterseite
5 Erhebungen
6 Unterbrechungen
B Breite
d Abstand
L Längsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Pultrudat (1 ) mit in Längsrichtung (L) verlaufenden Fasern und einer Harzmatrix, die die Fasern umgibt, und einer Ober- und Unterseite (2, 4),
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (2) durchlaufende Erhebungen (5) und/oder Rillen (3) aufweist und die Unterseite (4) durchlaufende Rillen (3) oder
Erhebungen (5) aufweist, die derart angeordnet sind, dass Erhebungen (5) und Rillen (3) des einen Pultrudates (1 ) mit Rillen (3) und Erhebungen (5) des benachbarten
Pultrudates (1‘) Zusammenwirken.
2. Pultrudat nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (5) in Längsrichtung (L) in
vorbestimmten Abständen (d) unterbrochen sind.
3. Pultrudat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (3) eine erste Breite aufweisen und die
Erhebungen (5) eine zweite Briete aufweisen und die erste Breite um 5 mm bis 20 mm größer ist als die zweite Breite.
4. Pultrudat nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (3) eine Breite von 8 bis 30 mm haben und die Erhebungen (5) eine Breite von 2 bis 10 mm aufweisen.
5. Bauteil eines Rotorblattes mit wenigstens zwei übereinander angeordneten Pultrudaten (1 , 1‘), wobei eine Oberseite (2) eines Pultrudates (1 ) benachbart zu einer Unterseite (4) eines benachbarten Pultrudates (1‘) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterseite (4) des Pultrudates (1 ) in Längsrichtung (L) verlaufende Erhebungen (5) und/oder Rillen (3) aufweist,
eine Oberseite (2) des benachbarten Pultrudates (1‘) korrespondierende Rillen (3) und/oder Erhebungen (5) aufweist und korrespondierende Rillen (3)/Erhebungen (5) ineinandergesteckt sind und die benachbarten Pultrudate (1 , 1‘) auf einem
vorbestimmten Abstand (d) zueinander halten.
6. Bauteil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterseite (4) der Pultrudate (1 ) nebeneinander Rillen (3) ausgebildet sind und auf der Oberseite (2) durchlaufende Erhebungen (5) ausgebildet sind.
7. Bauteil nach Anspruch 5 der 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pultrudate (1 , 1‘) einen Abstand von 0,05 mm bis 0,5 mm voneinander haben.
8. Herstellungsverfahren für ein Pultrudat (1 ,1‘),
indem mit Harz getränkte Fasern durch eine Vorform geführt werden, die an einer Ober und Unterseite Erhebungen und/oder Rillen aufweist, die Rillen und/oder Erhebungen in eine Oberseite (2) und eine Unterseite (4) des Pultrudates (1 , 1‘) formen.
9. Herstellungsverfahren für ein Bauteil eines Rotorblattes,
indem Pultrudate (1 , 1‘) nach Anspruch 1 übereinander angeordnet werden und ein Harzinfusionsverfahren durchgeführt wird.
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