ES2976334T3 - Procedimiento para fabricar una viga compuesta de polímero reforzado con fibra, en particular una viga de larguero para una pala de rotor de turbina eólica - Google Patents

Abstract

Un método para producir una estructura compuesta hueca, tal como una viga de larguero para una pala de turbina eólica, incluye colocar una membrana (116) dentro de una herramienta de molde (110), siendo la membrana permeable al aire e impermeable a la resina. Se coloca un mandril (108) dentro de la herramienta de molde, estando el mandril encerrado en una capa hermética (126) que incluye un respiradero (134). Se coloca material de refuerzo de fibra (104) alrededor del mandril dentro de la herramienta de molde y se sella la membrana al menos parcialmente alrededor del material de refuerzo de fibra y el mandril. La herramienta de molde se cierra con la línea de ventilación desde el mandril extendiéndose a través de la membrana sellada hasta el exterior de la herramienta de molde. Se crea un vacío en la herramienta de molde mientras el mandril se ventila hacia el exterior de la herramienta de molde, y mientras se genera el vacío, se infunde resina en la herramienta de molde alrededor del mandril de manera que la resina se atrae hacia la membrana. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para fabricar una viga compuesta de polímero reforzado con fibra, en particular una viga de larguero para una pala de rotor de turbina eólica

Campo

[0001]La presente materia objeto se refiere en general a la fabricación de estructuras compuestas huecas, y más en particular a un procedimiento mejorado para fabricar una viga de larguero para su uso en una pala de rotor de turbina eólica.

Antecedentes

[0002]Se desean estructuras compuestas de polímero reforzado con fibras, huecas por sus propiedades estructurales, en particular para su uso en grandes palas de rotor de turbina eólica. En los últimos años, las turbinas eólicas para la generación de energía eólica han incrementado su tamaño para lograr una mejora en la eficacia de generación de potencia, así como en la cantidad de generación de potencia. Junto con el incremento en el tamaño de las turbinas eólicas, las palas de rotor de turbina eólica también han incrementado significativamente su tamaño (por ejemplo, hasta 55 metros de longitud), dando como resultado dificultades en la fabricación integral así como en el traslado y transporte de las palas a un sitio.

[0003]A este respecto, la industria está desarrollando palas de rotor de turbina eólica seccionadas en las que se fabrican segmentos de pala separados y se transportan a un sitio para su ensamblaje en una pala completa (una pala "partida"(“jointedblade)).En determinadas construcciones, los segmentos de pala están unidos entre sí por una estructura de viga de larguero que se extiende en sentido de la envergadura desde un segmento de pala hasta una sección receptora del otro segmento de pala. Se hace referencia, por ejemplo, a la publicación de patente de EE. UU. n.° 2015/0369211, que describe un primer segmento de pala con una estructura de viga de larguero que se extiende longitudinalmente que se conecta estructuralmente con un segundo segmento de pala en una sección receptora. La estructura de viga de larguero forma una porción de la estructura de soporte interna para la pala y es una estructura de viga cajón(“box-beam")con una tapa de larguero de lado de succión y una tapa de larguero de lado de presión. Hay múltiples uniones de pernos en la estructura de viga para conectar con el extremo receptor del segundo segmento de pala, así como múltiples uniones de pernos localizadas en la unión en sentido de la cuerda entre los segmentos de pala.

[0004]Por consideraciones estructurales y de peso, se desea que la estructura de viga de larguero sea un compuesto de polímero reforzado con fibra hueco que consiste en múltiples tipos de materiales, tales como tejido de fibra de vidrio, pultrusión, núcleo de material espumoso y prefabricados compuestos. Un proceso convencional de fabricación de una estructura compleja de este tipo es producir múltiples componentes prefabricados y, a continuación, usar adhesivo estructural para unir esos componentes entre sí. Sin embargo, dicho proceso de fabricación no solo plantea riesgos de comprometer la integridad estructural de la viga de larguero, sino que también es costoso y arduo.

[0005]La pat. de EE. UU. n.° 6.843.953 proporciona un procedimiento para producir componentes plásticos reforzados con fibra hechos de preformas compuestas de fibra seca por un procedimiento de inyección para inyectar material de matriz. La preforma compuesta de fibra se dispone sobre una herramienta y se crea un primer espacio por una membrana permeable a los gases e impermeable al material de la matriz dispuesta en al menos un lado de la preforma, en la que el material de matriz se alimenta al primer espacio. Un segundo espacio se dispone entre el primer espacio y el entorno por una lámina que es impermeable al material gaseoso y al material de matriz. El aire se retira por succión del segundo espacio, en el que el material de matriz se succiona desde un depósito hacia el primer espacio evacuado. Un dispositivo promotor de flujo provoca la distribución del material de matriz por encima de la superficie de la preforma orientada al dispositivo promotor de flujo, provocando, por tanto, que el material de matriz penetre verticalmente en la preforma. El documento EP 1 310 351 A1 divulga un procedimiento para fabricar una pala de molino de viento con lo que se evitan problemas con las uniones adhesivas y con la exposición de los trabajadores a sustancias peligrosas para el medio ambiente. Esto se efectúa fabricando la pala de molino de viento en un molde cerrado con un núcleo de molde en el interior de las piezas de molde para la formación de una cavidad de molde, en la que se colocan el material de fibra y el material de núcleo. Después de aplicar vacío a la cavidad de molde, se inyecta material de matriz por medio de un tubo de llenado, que se coloca en un borde lateral orientado hacia abajo de la pala durante el llenado. De este modo se establece un frente de flujo que se usa para indicar el llenado completo cuando éste alcanza el borde de salida de la pala y penetra a través de las aberturas de desbordamiento.

[0006]La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para producir una estructura compuesta reforzada con fibra hueca, tal como la estructura de viga de larguero analizada anteriormente para una pala de turbina eólica, en la que todos los materiales secos que se depositan en una herramienta para conformar de geometría definida se humedecen uniformemente y se unen por resina infundida con espacios vacíos mínimos en la estructura.

Breve descripción

[0007]Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.

[0008]En un aspecto, la presente divulgación está dirigida a un procedimiento para producir una estructura compuesta hueca, tal como un componente estructural en una pala de turbina eólica. El procedimiento incluye colocar una membrana dentro de una herramienta de molde, en la que la membrana se forma a partir de un material que es permeable al aire e impermeable a la resina. Se coloca un mandril dentro de la herramienta de molde y el mandril se encierra en una capa hermética al aire que incluye un conducto de ventilación(“vent’).Se deposita material de refuerzo de fibra alrededor del mandril dentro de la herramienta de molde. El material de refuerzo de fibra puede incluir uno cualquiera o una combinación de materiales conocidos comúnmente usados en la construcción de componentes estructurales ligeros y de alta resistencia, incluyendo materiales de fibra de vidrio, materiales de fibra de carbono, varillas o placas de pultrusión, etc. Dichos materiales son en particular bien conocidos en la construcción de palas de turbina eólica.

[0009]El procedimiento incluye sellar la membrana al menos parcialmente alrededor del material de refuerzo de fibra y el mandril y cerrar la herramienta de molde mientras la línea de ventilación desde el mandril se extiende a través de la membrana sellada hasta el exterior de la herramienta de molde. A continuación, se genera un vacío en la herramienta de molde mientras el mandril se ventila al exterior de la herramienta de molde. Mientras se genera el vacío, se infunde resina en la herramienta de molde alrededor del mandril en una o más localizaciones entre la membrana y el mandril de modo que la resina se inyecta/atrae hacia la membrana. Después de curar la resina, se retira del molde la combinación de mandril y materiales. A continuación, se retira el mandril, dejando, de este modo, el componente compuesto hueco.

[0010]Con esta disposición, puesto que la capa hermética al aire se sella a sí misma alrededor del mandril, cuando se retira aire del espacio que está ocupado por los materiales de refuerzo de fibra secos ("materiales de laminación secos") para la infusión de resina, el aire atmosférico se introduce en el espacio entre el mandril y la capa hermética al aire provocando que este espacio se expanda y desplace la resina hacia los materiales de laminación secos donde es más crucial.

[0011]El vacío se puede generar en la herramienta de molde a través de uno o más puertos en un lado de la membrana opuesto al sitio de infusión de resina, de modo que la resina se arrastra por el vacío a través del material de refuerzo de fibra que rodea el mandril hasta la membrana.

[0012]En un modo de realización particular, el procedimiento puede incluir colocar una capa despegable, tal como una capa de película perforada, entre el material de refuerzo de fibra y la membrana.

[0013]Todavía en otro modo de realización, el procedimiento puede incluir colocar una capa de aireación entre la membrana y la herramienta de molde.

[0014]En determinados modos de realización, la membrana puede encerrar completamente el material de refuerzo de fibra y el mandril. En otros modos de realización, la membrana se puede colocar solo en localizaciones discretas alrededor del laminado, por ejemplo, en áreas vacías conocidas. A este respecto, el procedimiento puede incluir predecir un patrón de flujo de resina dentro de la herramienta de molde e identificar uno o más espacios vacíos donde la resina llena en último lugar dentro de la herramienta de molde. A continuación, se pueden colocar dentro del molde en localizaciones correspondientes a los espacios vacíos que son los últimos en llenarse sin encerrar completamente el material de refuerzo de fibra y el mandril dentro de la membrana.

[0015]Además, el procedimiento puede incluir generar el vacío a través de uno o más puertos en la herramienta de molde en localizaciones correspondientes a los espacios vacíos que son los últimos en llenarse.

[0016]La herramienta de molde se puede configurar como una herramienta de molde hembra o como una herramienta de molde macho. Se debe entender que la invención no está limitada por el tipo o configuración de la herramienta de molde.

[0017]La invención no está limitada por el tipo o configuración de la estructura compuesta formada por el procedimiento. En un modo de realización particular, la estructura compuesta es una estructura de viga cajón en la que, posteriormente al curado de la resina, el mandril se extrae a través de una abertura en un extremo de la estructura de viga cajón. La estructura de viga cajón puede ser una estructura de larguero para una pala de rotor de turbina eólica, en particular una estructura de larguero usada para conectar componentes de pala en una pala de turbina eólica partida. A este respecto, el mandril puede estar formado de un material comprimible, tal como un material de espuma, en el que el procedimiento incluye generar un vacío en el mandril para comprimir el mandril antes de extraer el mandril a través de la abertura en la estructura de viga cajón. El vacío se puede generar a través del conducto de ventilación en la capa hermética al aire que rodea el mandril, o a través de un puerto de vacío diferente en la capa hermética al aire. Este modo de realización es en particular beneficioso si la estructura de viga cajón es ahusada con un extremo cerrado más grande y un extremo abierto más pequeño a través del que se puede extraer el mandril comprimido.

[0018]Estos y otros rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

[0019]Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la fig. 1 ilustra una pala partida de rotor de turbina eólica que tiene un primer segmento de pala y un segundo segmento de pala; de acuerdo con la presente divulgación;

la fig. 2 es una vista en perspectiva de un modo de realización de un primer segmento de pala que tiene un componente de viga de larguero;

la fig. 3 es una vista en perspectiva de una estructura compuesta hueca que se puede producir de acuerdo con modos de realización de procedimiento de la presente invención;

las figs. 4a a 4f representan etapas de procedimiento secuenciales de acuerdo con un modo de realización de la invención; y

las figs. 5a y 5b representan un modo de realización con el uso de un mandril comprimible.

Descripción detallada de la invención

[0020]Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que se ilustran uno o más ejemplos en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, resultará evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, los rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización se pueden usar con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención abarque dichas modificaciones y variaciones que entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y de sus equivalentes.

[0021]En general, la presente materia objeto está dirigida a un procedimiento para producir una estructura compuesta hueca en el que el mandril usado como conformador en el molde no se puede retirar a través de la abertura en la estructura compuesta. Se debe apreciar que el procedimiento no está limitado al tipo particular o al uso previsto de la estructura compuesta. Sin embargo, el procedimiento tiene una utilidad particular en la fabricación de estructuras de vigas compuestas ahusadas usadas en la producción de palas de turbina eólica y, a este respecto, en el presente documento se explican modos de realización ejemplares no limitantes del presente procedimiento y el mandril asociado con referencia a una estructura de viga de larguero usada en la producción de palas partidas de turbina eólica.

[0022]En referencia a las figs. 1 y 2, se representa una pala partida de rotor 28 que tiene un primer segmento de pala 30 y un segundo segmento de pala 32 que se extienden en sentidos opuestos a una unión en sentido de la cuerda 34. El primer segmento de pala 30 y el segundo segmento de pala 32 están conectados por una estructura de soporte interna 36 que se extiende hacia ambos segmentos de pala 30, 32 para facilitar la unión de los segmentos de pala 30, 32. La flecha 38 muestra que la pala de rotor segmentada 28 en el ejemplo ilustrado incluye dos segmentos de pala 30, 32 y que estos segmentos de pala 30, 32 se unen insertando la estructura de soporte interna 36 del segmento de pala 30 en el segundo segmento de pala 32.

[0023]En referencia en particular a la fig. 2, el primer segmento de pala 30 incluye una estructura de viga de larguero 40 que forma una parte de la estructura de soporte interna 36 y se extiende longitudinalmente (por ejemplo, en sentido de la envergadura) para conectarse estructuralmente con el segundo segmento de pala 32. La estructura de viga de larguero 40 se puede formar integralmente con el primer segmento de pala 30 como una extensión que sobresale desde una sección de larguero 42, formando, de este modo, una sección de larguero que se extiende. La estructura de viga de larguero 40 es una estructura compuesta de viga cajón que tiene almas a cortante opuestas 44 conectadas con una tapa de larguero de lado de succión 46 y una tapa de larguero de lado de presión 48. Una estructura de extremo 54 está conectada a la estructura de viga de larguero 44 e incluye un tubo de perno 52.

[0024]Aunque no se representa en las figuras, el segundo segmento de pala incluye una sección receptora en la línea de unión 34, en la que la estructura de viga de larguero 44 se desliza en la sección receptora para unir los segmentos de pala 30, 32. El tubo de perno 52 encaja en una ranura receptora en una cara de extremo de la sección receptora.

[0025]Como se menciona, el presente procedimiento puede ser en particular útil para fabricar la estructura de viga de larguero 44, aunque este no es un modo de realización limitante del procedimiento.

[0026]La estructura de viga de larguero 44 se fabrica como una estructura compuesta reforzada con fibra en un proceso de laminado y curado de material de fibra. La estructura de viga de larguero 44 puede tener un perfil ahusado que se ahúsa desde un extremo cerrado más grande (área de sección transversal) 120 (fig. 3) hasta un extremo abierto más pequeño 122. Con esta configuración, un mandril rígido convencional puede no ser adecuado en el proceso de fabricación porque un mandril de este tipo no se puede retirar fácilmente a través del extremo pequeño 122 de la estructura de viga de larguero 44, como se analiza con mayor detalle a continuación.

[0027]La presente divulgación proporciona un procedimiento para producir una estructura compuesta hueca 102 (fig. 3), tal como un componente reforzado con fibra hueca similar a la estructura de viga de larguero 44 analizada anteriormente. Un modo de realización del procedimiento 100 se representa en las figs. 4a a 4f.

[0028]La fig. 4a representa una primera herramienta de molde (hembra) 110 usada en un proceso de laminado y curado de fibra convencional. La superficie exterior del componente estructural 102 está definida por la superficie interior de la herramienta de molde 110.

[0029]En la fig. 4b, se coloca un material de membrana 116 en la herramienta de molde 110. Este material 116 se selecciona para que sea permeable al aire, pero impermeable al flujo de resina. Un ejemplo de este material de membrana 116 es la membrana VAP® (proceso asistido por vacío). Los expertos en la técnica apreciarán que pueden estar disponibles otros materiales con estas propiedades y que la invención no está limitada a ningún material particular como la membrana 116.

[0030]La fig. 4b también representa una capa de aireación (o "espadadora") 124 colocada en la herramienta de molde 110 entre la membrana 116 y la herramienta de molde 110. Esta capa de aireación 124 es permeable al aire y sirve para mantener la membrana 116 separada de la superficie interior de la herramienta de molde 110 cuando se genera vacío en la herramienta de molde 110. Un ejemplo de esta capa de aireación es el material de aireación Airtech Econoweave. Los expertos en la técnica apreciarán que pueden estar disponibles otros materiales con estas propiedades y que la invención no está limitada a ningún material particular como la capa de aireación 124.

[0031]La fig. 4b también representa una capa despegable 118 colocada en la herramienta de molde 110 contigua a la membrana 116. El uso de una capa despegable 118 en un proceso de laminado de material de fibra y curado de resina es bien conocido en la técnica. En general, la capa despegable 118 es un material poroso al que la resina no se adhiere fácilmente, tal como una película de nailon perforada o un tejido de nailon. Con el uso de esta capa despegable 118, el exceso de resina que fluye hacia afuera más allá de los materiales de refuerzo de fibra se "despega" fácilmente de la estructura compuesta 102 tras retirar la estructura compuesta de la herramienta de molde 110.

[0032]La fig. 4c representa la colocación del material de refuerzo de fibra 104 en la herramienta de molde 110 contiguo a la capa despegable 118. Los materiales de refuerzo de fibra 104 adecuados son bien conocidos por los expertos en la técnica y pueden incluir cualquier combinación de capas de vidrio, fibras minerales y fibras poliméricas, incluyendo fibras de vidrio, fibras metálicas o fibras de carbono. El material de refuerzo de fibra 104 puede incluir fibra polimérica, tal como poliamidas aromáticas, polietileno, poliuretano o fibras de aramida. El material de fibra 104 puede comprender diferentes tipos de materiales de fibra y puede formar un material compuesto. El material de fibra 104 puede estar en forma de fibras unidireccionales o multidireccionales, preimpregnados, tableros de fibra o esteras de fibra. En el modo de realización representado en las figuras, los materiales de refuerzo de fibra 104 incluyen varillas de pultrusión de carbono 106 en localizaciones correspondientes a las tapas de larguero 46, 48 de la estructura de viga de larguero 40 analizada anteriormente. Las varillas de pultrusión 106 aumentan la integridad estructural de las secciones de tapa de larguero de la estructura compuesta final 102 (en particular, la estructura de viga de larguero 44).

[0033]La fig. 4c también representa la colocación de esteras o tableros de fibra 107 en el molde 110 que servirán para aumentar la rigidez estructural de los componentes de alma a cortante 44 de la estructura de viga de larguero 44.

[0034]La fig. 4d representa la colocación del mandril 108 en el molde 110. El mandril 108 puede ser una estructura rígida o puede estar formado a partir de un material comprimible 114 que tiene un estado neutro rígido (estado no comprimido) con una conformación definida correspondiente a la conformación deseada de la estructura compuesta 102 y una rigidez en el estado neutro para mantener la conformación definida durante el laminado y curado de los materiales de refuerzo de fibra 104, 106, 107. El mandril 108 se encierra por una capa hermética al aire 126. Una línea de ventilación 134 está configurada con la capa hermética al aire 126 para ventilar el espacio de mandril durante el proceso de infusión de resina. Se debe apreciar que el presente procedimiento también incluye el uso y colocación de múltiples mandriles 108 en el molde 110, dependiendo del diseño de la estructura de viga. Por ejemplo, si la estructura de viga tiene espacios huecos individuales separados por un alma, entonces se usan mandriles separados 108 para definir los espacios huecos respectivos.

[0035]La fig. 4d también representa un sitio de infusión/inyección de resina 136 en la herramienta de molde 110 entre la capa hermética al aire 126 y los materiales de refuerzo de fibra 104. Se debe apreciar que se pueden configurar múltiples sitios de infusión 136 alrededor del mandril 108 y longitudinalmente a lo largo de la herramienta de molde 110.

[0036]La fig. 4e representa la colocación de materiales de refuerzo de fibra adicionales 104 sobre el mandril 108, tales como extrusiones por estirado de carbono adicionales 106 y/o capas de fibra de vidrio. Las pultrusiones adicionales 106 proporcionarán rigidez estructural y resistencia a la tapa de larguero opuesta de la estructura de viga de larguero 40. La línea de ventilación 134 se extiende a través o entre los materiales de refuerzo de fibra 104 colocados encima del mandril 108.

[0037]La fig. 4e también representa la capa despegable 118, la membrana 116 y la capa de aireación 124 plegadas y selladas sobre la parte superior de los materiales de refuerzo de fibra adicionales 104. La línea de ventilación 134 también se extiende a través de las capas 118, 116 y 124.

[0038]En la fig. 4f, la segunda herramienta de molde 112 (tapa de molde) se instala sobre la laminación de fibra/mandril. La línea de ventilación 134 también se extiende a través de un puerto en la herramienta de molde 112. Un puerto de vacío 138 está configurado en la herramienta de molde 112. Se aprecia que se pueden proporcionar múltiples puertos de vacío 138 para generar un vacío en el molde 110/112 durante el proceso de infusión de resina.

[0039]El proceso de infusión y curado de resina se lleva a cabo con la configuración de la fig. 4f, en el que se inyecta resina a través del uno o más sitios de inyección de resina 136 a medida que se genera un vacío en el molde 110/112 a través del uno o más puertos de vacío 138. Mientras se genera el vacío alrededor del mandril 108, el aire dentro y alrededor de los materiales de refuerzo de fibra 104 se evacua a través de la membrana 116 a medida que la resina se atrae/inyecta hacia la membrana 116. El espacio de mandril encerrado por la capa hermética al aire 126 se ventila por medio de la línea de ventilación 134. A medida que el aire preexistente se evacúa del espacio ocupado por los materiales de laminación secos, aire atmosférico se aspira a través de la línea de ventilación 134 hacia el espacio entre la capa hermética al aire y el mandril y, por lo tanto, infla la capa hermética al aire 126. Puesto que los materiales de laminación secos se consolidan bajo el vacío (y su espesor disminuye dentro de un determinado período de tiempo), el espacio entre el aire, la capa hermética al aire 126 y el mandril se expande en consecuencia.

[0040]Después de que la resina se haya curado, se retira la herramienta de molde 112 y se retira la estructura compuesta 102 de la herramienta de molde 110. Se retira el mandril 108 a través de un extremo abierto de la estructura compuesta 102. Se retira la línea de ventilación 134. Se retiran la capa despegable 118, la membrana 116 y la capa de aireación 124 de alrededor de la estructura compuesta 102. En este punto se puede realizar cualquier número de procesos de acabado en la estructura compuesta 102.

[0041]En determinados modos de realización, la membrana 116 puede encerrar completamente el material de refuerzo de fibra 104 y el mandril 108, como en el modo de realización representado. En otros modos de realización, la membrana 116 se puede colocar solo en localizaciones discretas alrededor del mandril 108, por ejemplo, en áreas vacías conocidas donde la resina no se infunde completamente. A este respecto, el procedimiento puede incluir predecir un patrón de flujo de resina dentro de la herramienta de molde 110/112 e identificar uno o más espacios vacíos que son los últimos en llenarse de resina dentro de la herramienta de molde 110/112 (que engloba espacios vacíos que pueden no llenarse en absoluto). A continuación, la membrana 116 se puede colocar dentro del molde 110 en localizaciones correspondientes a los espacios vacíos que son los últimos en llenarse sin encerrar completamente el material de refuerzo de fibra 104 y el mandril 108 dentro de la membrana 116. Esta configuración puede ser beneficiosa desde un punto de vista de coste por que minimiza el uso de la membrana 116 solo en las áreas donde es más necesaria.

[0042]Además, el procedimiento puede incluir localizar los puertos de vacío 138 en la herramienta de molde 110/112 en las localizaciones correspondientes a los espacios vacíos que son los últimos en llenarse de modo que el vacío se genera directamente en las localizaciones vacías para introducir más la resina en los espacios vacíos.

[0043]Como se menciona, aunque la herramienta de molde inicial 110 se representa en las figuras como una herramienta hembra, se debe apreciar que el procedimiento 100 se puede realizar fácilmente con una herramienta macho y que la invención no está limitada por el tipo o configuración de la herramienta de molde 110/ 112.

[0044]Además, como se analiza anteriormente, la invención no está limitada por el tipo o configuración de la estructura compuesta 102 formada por el procedimiento 100. En un modo de realización particular, la estructura compuesta 102 es una estructura de viga cajón en la que, posteriormente al curado de la resina, el mandril 108 se extrae a través de una abertura en un extremo de la estructura de viga cajón. En referencia a las figs. 5a y 5b, la estructura compuesta 102 puede ser una estructura de larguero de viga cajón ahusada 40 (figs. 2 y 3) para una pala de rotor de turbina eólica 28 que tiene un extremo de viga cerrado 120 y un extremo de viga abierto más estrecho 122. En este modo de realización, el mandril 108 puede estar formado de un material comprimible, tal como un material de espuma, en el que el procedimiento 100 incluye generar un vacío en el mandril 108 para comprimir el mandril antes de extraer el mandril 108 a través de la abertura estrecha 122 en la estructura de viga cajón. El vacío se puede generar a través del conducto de ventilación 134 en la capa hermética al aire que rodea el mandril 108, o a través de un puerto de vacío 132 diferente, usando una fuente de vacío 130, lo que da como resultado la compresión y contracción del mandril 108. La capa hermética al aire 126 puede ser, por ejemplo, un material elástico rociado o aplicado de otro modo sobre el material de espuma, o una bolsa, envoltura o funda elástica en la que se desliza el material de espuma.

[0045]El tipo de material comprimible usado para formar todo o parte del mandril 108 puede variar. En modos de realización particulares, el material comprimible puede ser cualquier material de espuma polimérica sólido adecuado que tenga un estado neutro con suficiente rigidez para mantener su conformación definida durante el proceso de laminado y curado de material de fibra. En un modo de realización particular, el material de espuma sólido puede ser un material de espuma de celda abierta, en particular por una consideración de coste. El material de espuma sólido puede ser un material de espuma de celda cerrada, que en general son más rígidos que las espumas de celda abierta, pero son significativamente más costosos. Además, si se utiliza una espuma de celda cerrada, debe ser suficientemente comprimible por medio de la aplicación de un vacío para retirar el mandril 108 del componente estructural 102.

[0046]Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica practique la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la técnica. Se pretende que dichos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si incluyen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento (100) para producir una estructura compuesta hueca (44, 102), que comprende:

colocar una membrana (116) dentro de una herramienta de molde (110), siendo la membrana permeable al aire e impermeable a la resina;

colocar un mandril (108) dentro de la herramienta de molde, encerrado el mandril en una capa hermética al aire (126) que incluye un conducto de ventilación;

colocar material de refuerzo de fibra (104, 106) alrededor del mandril dentro de la herramienta de molde;

sellar la membrana al menos parcialmente alrededor del material de refuerzo de fibra y el mandril;

cerrar la herramienta de molde, extendiéndose la línea de ventilación (134) desde el mandril a través de la membrana sellada hasta el exterior de la herramienta de molde;

generar un vacío en la herramienta de molde a través de uno o más puertos de vacío (138) de la herramienta de molde mientras el mandril se ventila al exterior de la herramienta de molde; y

mientras se genera el vacío, infundir resina en la herramienta de molde alrededor del mandril en una o más localizaciones entre la membrana y el mandril de modo que la resina se atraiga hacia la membrana.

2. El procedimiento como en la reivindicación 1, en el que el vacío se genera en la herramienta de molde a través de uno o más puertos en un lado de la membrana opuesto a la infusión de resina, de modo que la resina se atraiga por el vacío a través del material de refuerzo de fibra que rodea el mandril hasta la membrana.

3. El procedimiento como en la reivindicación 1, que comprende además colocar una capa despegable entre el material de refuerzo de fibra y la membrana.

4. El procedimiento como en la reivindicación 1, que comprende además colocar una capa de aireación entre la membrana y la herramienta de molde.

5. El procedimiento como en la reivindicación 1, en el que la membrana encierra completamente el material de refuerzo de fibra y el mandril.

6. El procedimiento como en la reivindicación 1, que comprende además predecir un patrón de flujo de resina dentro de la herramienta de molde e identificar uno o más espacios vacíos donde la resina llena en último lugar dentro de la herramienta de molde, colocándose la membrana dentro del molde en localizaciones correspondientes a los espacios vacíos que son los últimos en llenarse sin encerrar completamente el material de refuerzo de fibra y el mandril dentro de la membrana.

7. El procedimiento como en la reivindicación 1, que comprende además predecir un patrón de flujo de resina dentro de la herramienta de molde e identificar uno o más espacios vacíos donde la resina llena en último lugar dentro de la herramienta de molde, generándose el vacío a través de uno o más puertos en la herramienta de molde en las localizaciones correspondientes a los espacios vacíos que son los últimos en llenarse.

8. El procedimiento como en la reivindicación 1, en el que la herramienta de molde es una de una herramienta hembra o una herramienta macho.

9. El procedimiento como en la reivindicación 1, en el que la estructura compuesta es una estructura de viga cajón, posteriormente al curado de la resina, comprendiendo el procedimiento extraer el mandril a través de una abertura en un extremo de la estructura de viga cajón.

10. El procedimiento como en la reivindicación 9, en el que el mandril está formado de un material comprimible, comprendiendo el procedimiento generar un vacío en el mandril para comprimir el mandril antes de extraer el mandril a través de la abertura en la estructura de viga cajón.

11. El procedimiento como en la reivindicación 10, en el que el vacío se genera a través del conducto de ventilación en la capa hermética al aire que rodea el mandril.

12. El procedimiento como en la reivindicación 10, en el que la estructura de viga cajón está ahusada con un extremo cerrado más grande y un extremo abierto más pequeño a través del que se extrae el mandril comprimido.

13. El procedimiento como en la reivindicación 12, en el que la estructura de viga cajón es una estructura de larguero para una pala de rotor de turbina eólica.

14. El procedimiento como en la reivindicación 1, que comprende además colocar una pluralidad de mandriles encerrados en una capa hermética al aire con un conducto de ventilación en el molde, en el que cada uno de los mandriles define un espacio hueco en la estructura compuesta.