Componente de material compuesto de fibras y procedimiento para la producción del mismo.

Componente (14) de material compuesto de fibras a partir de material fibroso arrollado impregnado con resina sintética, en el que el material fibroso está dispuesto en al menos dos capas de material fibroso que se encuentran una encima de otra y en la capa de material fibroso denominada a continuación primera capa de material fibroso el material fibroso es un material no tejido de fibras, un tejido de fibras o una estera de fibras y está arrollado de tal manera que su grosor de capa en la dirección perimetral del componente

(14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante y varía en la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras, en la capa de material fibroso que se encuentra encima o debajo de la misma, denominada a continuación segunda capa de material fibroso, el material fibroso es una mecha (15) y está arrollado de tal manera que su grosor de capa en la dirección perimetral y longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante, caracterizado porque sobre la primera o segunda o una tercera capa de material fibroso arrollado está aplicado en al menos una zona un refuerzo local para la distribución de cargas, siendo el refuerzo una banda (22) de refuerzo, que está compuesta por fibras en su dirección longitudinal.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10001871.

Solicitante: Schultes, Klaus.

Inventor/es: SCHULTES, KLAUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/32 (sobre un molde, una plantilla o un núcleo rotativos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Motores de viento con el eje de rotación dispuesto... > F03D1/06 (Rotores)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/08 (con combinaciones de distintos tipos de refuerzos fibrosos incorporados en una matriz, formando una o más capas, con o sin capas no reforzadas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación por curvado, doblado, torcido alargado... > B29C53/58 (helicoidal)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/22 (orientadas en al menos dos direcciones formando una estructura bidimensional)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación por curvado, doblado, torcido alargado... > B29C53/60 (utilizando superficies de formación interna, p. ej. mandriles)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/86 (Incorporación en capas de refuerzo impregnadas coherentes)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LA SUBCLASE B29C,... > Otros objetos particulares > B29L31/08 (Paletas para rotores, estatores, ventiladores, turbinas o similares, p. ej. hélices)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > FABRICACION DE OBJETOS PARTICULARES A PARTIR DE MATERIAS... > B29D99/00 (Materia no prevista en otros grupos de esta subclase)

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Fragmento de la descripción:

Componente de material compuesto de fibras y procedimiento para la producción del mismo

La presente invención se refiere a un componente de material compuesto de fibras a partir de material fibroso arrollado impregnado con resina sintética y a un procedimiento para la producción del mismo.

El documento US 4273601 da a conocer las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 7.

La presente invención se basa en el objetivo de proporcionar un componente de material compuesto de fibras al menos sustancialmente arrollado, con una distribución de rigidez y de material adaptada en la dirección perimetral y longitudinal del mismo.

Según la invención, este objetivo se soluciona mediante un componente de material compuesto de fibras según la reivindicación 1.

Por lo demás, este objetivo se soluciona mediante un procedimiento para la producción de un componente de material compuesto de fibras según la reivindicación 7.

En el componente de material compuesto de fibras el material fibroso de la primera capa de material fibroso está orientado favorablemente con un ángulo en el intervalo de desde 0o hasta aproximadamente 10° con respecto a la dirección longitudinal del componente de material compuesto de fibras. Esta capa se arrolla con una inclinación reducida, preferiblemente de manera solapante.

Alternativa o adicionalmente, el material fibroso de la segunda capa de material fibroso puede arrollarse de manera cruzada con un ángulo de aproximadamente +45° o aproximadamente +90° con respecto a la dirección longitudinal del componente de material compuesto de fibras. A este respecto se trata de valores preferidos para el ángulo. El ángulo puede tomar básicamente cualquier valor.

Según una forma de realización particular de la invención, una tercera capa de material fibroso se encuentra sobre la primera o segunda capa de material fibroso, constituido con material fibroso y arrollado de manera análoga a la de la primera capa de material fibroso. A este respecto, de manera análoga no pretende significar obligatoriamente que el material fibroso de la tercera capa de material fibroso tenga una constitución idéntica y esté arrollado de manera idéntica.

Según una forma de realización particular adicional de la invención, al menos una capa de material fibroso adicional se encuentra sobre la primera, segunda o tercera capa de material fibroso con al menos un refuerzo local aplicado sobre la misma, en la que el material fibroso está constituido y arrollado de manera análoga a la de la segunda capa de material fibroso. En este caso, de manera análoga tampoco pretende significar obligatoriamente que el material fibroso de la capa de material fibroso adicional o los materiales fibrosos de las capas de material fibroso adicionales tengan una constitución idéntica y estén arrollados de manera idéntica.

En particular puede estar previsto que el componente de material compuesto de fibras sea una conexión de pala para una pala de rotor de un aerogenerador.

En el procedimiento según la invención, el material fibroso de la primera capa de material fibroso se arrolla preferiblemente con un ángulo en el intervalo de desde 0o hasta aproximadamente 10° con respecto a la dirección longitudinal del componente de material compuesto de fibras, preferiblemente de manera solapante.

Alternativa o adicionalmente puede estar previsto que el material fibroso de la segunda capa de material fibroso se arrolle de manera cruzada con un ángulo de aproximadamente +45° o aproximadamente +90° con respecto a la dirección longitudinal del componente de material compuesto de fibras. A este respecto se trata de valores preferidos para el ángulo. El ángulo puede tomar básicamente cualquier valor.

Según una forma de realización particular de la invención, el grosor de capa de la tercera capa de material fibroso en la dirección perimetral del componente de material compuesto de fibras es al menos casi constante y varía en la dirección longitudinal del componente de material compuesto de fibras.

Una forma de realización particular adicional de la invención del procedimiento comprende además: arrollar al menos una capa de material fibroso adicional sobre la primera o segunda capa de material fibroso con al menos un refuerzo local aplicado sobre la misma, siendo el material fibroso una mecha y estando arrollado de tal manera que el grosor de capa de la capa de material fibroso en la dirección perimetral y longitudinal del componente de material compuesto de fibras es al menos casi constante.

A su vez, una forma de realización particular adicional del procedimiento comprende además: arrollar al menos una capa de material fibroso adicional sobre la tercera capa de material fibroso con al menos un refuerzo local aplicado sobre la misma, siendo el material fibroso una mecha y estando arrollado de tal manera que el grosor de capa de la capa de material fibroso en la dirección perimetral y longitudinal del componente de material compuesto de fibras es 5 al menos casi constante.

Finalmente, el componente de material compuesto de fibras es preferiblemente una conexión de pala para una pala de rotor de un aerogenerador.

La invención se basa en el conocimiento sorprendente de que mediante un procedimiento de arrollamiento especial es posible la fabricación de un componente de material compuesto de fibras con una distribución de rigidez y de 10 material adaptada en la dirección perimetral y longitudinal del componente de material compuesto de fibras. En particular, con éste puede producirse un componente de material compuesto de fibras en el procedimiento de arrollamiento, que por un lado presenta una zona de unión preferiblemente con simetría de rotación (apoyo o brida, en la que la aplicación de carga está distribuida por el perímetro), pudiendo crearse o realizarse la zona de unión mediante un mecanizado posterior, como por ejemplo perforación, etc., y por otro lado presenta una zona con zonas 15 de aplicación de fuerza concentradas, que no están distribuidas uniformemente por el perímetro y que discurren por elementos de unión locales, como por ejemplo tornillos, pernos, etc., o adhesiones en zonas, que en una primera aproximación son paralelas al eje del componente. Dicho de otro modo, puede producirse una transición de dicha zona de unión a dicha zona con zonas de aplicación de fuerza concentradas. La zona con zonas de aplicación de fuerza concentradas puede realizarse con simetría de rotación o cumpliendo los requisitos de un componente que va 20 a conectarse a la misma, por ejemplo de manera elíptica o de manera aproximada a una forma de perfil o parte del mismo.

Características y ventajas adicionales de la invención se obtienen de las reivindicaciones adjuntas y de la siguiente descripción, en la que se explican individualmente ejemplos de realización mediante los dibujos esquemáticos, en los que

las figuras 1 a 3 muestran las fases de un procedimiento según una forma de realización particular de la presente Invención;

muestra una vista en perspectiva de un componente de material compuesto de fibras según una forma de realización particular de la invención;

una vista en perspectiva de un componente de material compuesto de fibras según una forma de realización particular adicional de la invención en relación con componentes de pala de rotor de un

aerogenerador; y

muestra una vista en perspectiva de un componente de material compuesto de fibras según una forma de realización particular adicional de la presente invención.

La figura 1 muestra el arrollamiento de un material fibroso alrededor de un cuerpo de arrollamiento de moldeo o 35 núcleo 10 de moldeo, en este caso una banda 12 de fibras impregnada... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Componente (14) de material compuesto de fibras a partir de material fibroso arrollado Impregnado con resina sintética, en el que el material fibroso está dispuesto en al menos dos capas de material fibroso que se encuentran una encima de otra y en la capa de material fibroso denominada a continuación primera capa de material fibroso el material fibroso es un material no tejido de fibras, un tejido de fibras o una estera de fibras y está arrollado de tal manera que su grosor de capa en la dirección perimetral del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante y varía en la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras, en la capa de material fibroso que se encuentra encima o debajo de la misma, denominada a continuación segunda capa de material fibroso, el material fibroso es una mecha (15) y está arrollado de tal manera que su grosor de capa en la dirección perimetral y longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante, caracterizado porque sobre la primera o segunda o una tercera capa de material fibroso arrollado está aplicado en al menos una zona un refuerzo local para la distribución de cargas, siendo el refuerzo una banda (22) de refuerzo, que está compuesta por fibras en su dirección longitudinal.

2. Componente (14) de material compuesto de fibras según la reivindicación 1, caracterizado porque el material fibroso de la primera capa de material fibroso está orientado con un ángulo en el intervalo de desde 0o hasta aproximadamente 10° con respecto a la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras.

3. Componente (14) de material compuesto de fibras según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el material fibroso de la segunda capa de material fibroso está arrollado de manera cruzada con un ángulo de aproximadamente + 45° o aproximadamente + 90° con respecto a la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras.

4. Componente (14) de material compuesto de fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la tercera capa de material fibroso se encuentra sobre la primera o segunda capa de material fibroso y en la que el material fibroso tiene una constitución y está arrollado de manera análoga a la de la primera capa de material fibroso.

5. Componente (14) de material compuesto de fibras según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una capa de material fibroso adicional se encuentra sobre la primera, segunda o tercera capa de material fibroso con al menos un refuerzo local aplicado sobre la misma, en la que el material fibroso tiene una constitución y está arrollado de manera análoga a la de la segunda capa de material fibroso.

6. Componente (14) de material compuesto de fibras según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es una conexión de pala para una pala de rotor de un aerogenerador.

7. Procedimiento para la producción de un componente (14) de material compuesto de fibras a partir de material fibroso arrollado Impregnado con resina sintética, en particular según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de:

- arrollar un material fibroso, que es un material no tejido de fibras, un tejido de fibras o una estera de fibras, en una primera capa de material fibroso sobre un cuerpo (10) de arrollamiento de moldeo de tal manera que el grosor de capa de la primera capa de material fibroso en la dirección perimetral del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante y varía en la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras, y

- arrollar un material fibroso, que es una mecha (15), en una segunda capa de material fibroso sobre la primera capa de material fibroso de tal manera que el grosor de capa de la segunda capa de material fibroso en la dirección perimetral y longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante,

- o disponer de manera inversa las capas de material fibroso primera y segunda, caracterizado porque sobre la primera o segunda o una tercera capa de material fibroso arrollado se aplica en al menos una zona un refuerzo local para la distribución de cargas, siendo el refuerzo una banda (22) de refuerzo, que está compuesta por fibras en su dirección longitudinal.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el material fibroso de la primera capa de material fibroso se arrolla con un ángulo en el intervalo de desde 0o hasta aproximadamente 10° con respecto a la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras, preferiblemente de manera solapante.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el material fibroso de la segunda capa de material fibroso se arrolla de manera cruzada con un ángulo de aproximadamente + 45° o aproximadamente + 90° con respecto a la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el grosor de capa de la tercera capa de material fibroso en la dirección perimetral del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante y varía en la dirección longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque comprende además:

- arrollar al menos una capa de material fibroso adicional sobre la primera o segunda capa de material fibroso con al

menos un refuerzo local aplicado sobre la misma, siendo el material fibroso una mecha y estando arrollado de tal manera que el grosor de capa de la capa de material fibroso en la dirección perimetral y longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante.

12. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además:

- arrollar al menos una capa de material fibroso adicional sobre la tercera capa de material fibroso con al menos un

refuerzo local aplicado sobre la misma, siendo el material fibroso una mecha y estando arrollado de tal manera que el grosor de capa de la capa de material fibroso en la dirección perimetral y longitudinal del componente (14) de material compuesto de fibras es al menos casi constante.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque el componente (14) de material 15 compuesto de fibras es una conexión de pala para una pala de rotor de un aerogenerador.