用于制造用于風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的方法和模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于制造用于風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的方法和模具。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片由纖維增強(qiáng)塑料制成。轉(zhuǎn)子葉片通常包括具有圓的前緣和尖的后緣的翼面。為了生產(chǎn)此類轉(zhuǎn)子葉片，纖維材料被鋪設(shè)于模具上并且隨后被樹(shù)脂浸漬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供改良的用于制造用于風(fēng)力渦輪機(jī)的組件的方法和模具。
[0004]因此，提供了用于制造用于風(fēng)力渦輪機(jī)的組件(特別是轉(zhuǎn)子葉片)的方法。該方法包括下列步驟:a)鋪設(shè)纖維材料至模具上，b)使用釘將纖維材料附接于模具和/或至組件的芯，c)用樹(shù)脂浸漬纖維材料，以及d)固化樹(shù)脂以形成組件。
[0005]本方法的優(yōu)點(diǎn)在于，防止或緩解了組件(特別是轉(zhuǎn)子葉片)不固結(jié)。由于纖維材料附接至模具的事實(shí)，因此纖維材料總是與模具腔體的表面接觸。這樣防止由于復(fù)雜的模具幾何形狀而引起的樹(shù)脂浸漬纖維材料較差固結(jié)。特別地，在構(gòu)成轉(zhuǎn)子葉片的前緣的模具腔體部段中，將纖維材料緊密附接至模具的釘防止在纖維材料與模具腔體之間形成間隙。因此，避免或減少了干燥纖維(即非浸漬纖維)、浸漬纖維材料中的氣泡和/或在轉(zhuǎn)子葉片的前緣中的樹(shù)脂的累積。
[0006]樹(shù)脂的固化可在壓力和高溫下完成，例如在高壓釜中。為了將纖維材料附接至模具，可使用射釘槍?？捎糜诮n纖維材料的樹(shù)脂的示例是環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、乙烯酯或任何其它合適的熱塑性或硬質(zhì)塑料材料。纖維材料可包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維或類似物。優(yōu)選地，纖維材料由玻璃纖維制成。纖維材料可以編織的或針織的氈的形式提供，例如單向的纖維氈、粗紗或類似物。
[0007]用樹(shù)脂浸漬纖維材料能夠在真空輔助樹(shù)脂傳遞模制(VARTM)工藝中完成。替代地，纖維材料在步驟a)中可以預(yù)浸漬狀態(tài)(所謂的預(yù)浸材料)被供給。當(dāng)然，當(dāng)使用預(yù)浸材料時(shí)，沒(méi)有給纖維材料注射樹(shù)脂的需要。
[0008]通常說(shuō)來(lái)，模具可以是打開(kāi)的或關(guān)閉的模具。例如，模具可包括一個(gè)或更多個(gè)部件，特別地下部件和上部件。
[0009]“固化的”或“凝固的”指的是樹(shù)脂被硬化和/或被交聯(lián)至其中樹(shù)脂浸漬的纖維材料的形狀將不再改變或不再顯著改變的程度。
[0010]“a)”、“b)”、“c)”和“d)”不暗示方法步驟的固定次序。反而，步驟a)至c)可以按技術(shù)人員認(rèn)為合適的不同次序?qū)嵤?br>[0011]根據(jù)實(shí)施例，在步驟b)中，纖維材料被附接至柔性模具部件，其中釘被驅(qū)動(dòng)到柔性模具部件中。
[0012]目前，“柔性”意味著柔性模具部件的材料可容易地被釘穿透。
[0013]根據(jù)另外的實(shí)施例，柔性模具部件由聚合物材料制成。
[0014]例如，柔性模具部件由聚苯乙烯(PS)制成。特別地，柔性模具部件可由泡沫狀聚合物制成，以使釘容易穿透至柔性模具部件中。
[0015]根據(jù)另外的實(shí)施例，在步驟a)中在將纖維材料鋪設(shè)在模具上之前，柔性模具部件被覆蓋以箔片。
[0016]優(yōu)選地，箔片是聚合物箔片。箔片作為阻止樹(shù)脂粘貼在柔性模具部件上的釋放箔片。箔片為了容易更換而被配置為是可移除的。箔片可由聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、硅樹(shù)脂、聚乙烯(PE)或類似物制成。
[0017]根據(jù)另外的實(shí)施例，該組件是轉(zhuǎn)子葉片，其中在步驟b)中與轉(zhuǎn)子葉片的前緣相對(duì)應(yīng)的纖維材料被附接至柔性模具部件。
[0018]這樣防止在前緣中的不固結(jié)。
[0019]根據(jù)另外的實(shí)施例，在步驟b)中纖維材料被附接至下半模具。
[0020]特別地，模具也包括上半模具。半模具在分隔平面中被分隔開(kāi)。額外地，上半模具也可裝備有柔性模具部件。
[0021]根據(jù)另外的實(shí)施例，在從模具移出固化的組件之后，釘從組件突出的部分被移除。
[0022]這樣確保了組件的光滑表面。
[0023]根據(jù)另外的實(shí)施例，釘從組件突出的部分通過(guò)磨削被移除。
[0024]根據(jù)另外的實(shí)施例，釘由聚合物材料制成。
[0025]例如，釘可具有C形的或銷形的形狀。特別地，釘可由玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺制成。
[0026]此外，提供了用于制造用于風(fēng)力渦輪機(jī)的組件(特別是轉(zhuǎn)子葉片)的模具。該模具可用于上述的方法中。
[0027]該模具包括柔性模具部件，該柔性模具部件被配置為用于將釘驅(qū)動(dòng)進(jìn)入該柔性模具部件中，釘用于將纖維材料附接至模具。該模具可包括下半模具和上半模具。該模具可由聚合物材料、塑料材料、金屬合金或其結(jié)合制成。這樣確保模具的足夠的穩(wěn)定性和耐久性。該模具具有模具腔體，其構(gòu)成待制造組件的陰模。該模具腔體可被設(shè)置在兩個(gè)半模具中。
[0028]根據(jù)實(shí)施例，柔性模具部件被布置在模具的下半模具中。
[0029]這樣確保了在用上半模具關(guān)閉模具之前，能容易地應(yīng)用釘。
[0030]根據(jù)另外的實(shí)施例，柔性模具部件被配置為可從模具移除。
[0031]柔性模具部件可被擰緊、膠粘或夾緊至模具。這樣具有的效果在于，當(dāng)由于使用釘將纖維材料多次附接至柔性模具部件而使柔性模具部件被磨損時(shí)，可容易地更換柔性模具部件。
[0032]根據(jù)另外的實(shí)施例，柔性模具部件由聚合物材料制成。
[0033]例如，柔性模具材料由PS制成。特別地，柔性模具部件可由泡沫狀聚合物制成，以使釘容易穿透至柔性模具部件中。
[0034]根據(jù)另外的實(shí)施例，柔性模具部件被布置于鄰近模具的分隔平面處。
[0035]這樣確保纖維材料直接附接在分隔平面處。
[0036]根據(jù)另外的實(shí)施例，該組件是轉(zhuǎn)子葉片，并且柔性模具部件被定位在模具內(nèi)，以與轉(zhuǎn)子葉片的前緣相對(duì)應(yīng)。
[0037]這樣改善了在轉(zhuǎn)子葉片的前緣的區(qū)域中的固結(jié)。
[0038]“風(fēng)力渦輪機(jī)”現(xiàn)在指的是將風(fēng)力的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)能的設(shè)備，而旋轉(zhuǎn)能可再次被此設(shè)備轉(zhuǎn)化成電能。
[0039]結(jié)合本方法描述的實(shí)施例和特征也同樣適用于模具，反之亦然。
[0040]本發(fā)明另外的可行實(shí)施方式或替代性解決方案也包括以上或以下參照實(shí)施例描述的特征的結(jié)合(此文中未明確提及)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可在本發(fā)明的最基本的形式中添加單個(gè)或單獨(dú)的方面和特征。
【附圖說(shuō)明】
[0041]結(jié)合附圖，本發(fā)明另外的實(shí)施例、特征和優(yōu)點(diǎn)從隨后的描述和從屬權(quán)利要求將變得明顯，其中:
圖1顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)的立體圖；
圖2顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的渦輪機(jī)葉片的截面圖；
圖3顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造渦輪機(jī)葉片的模具的截面圖；
圖4顯示根據(jù)圖3的模具的立體圖；以及圖5顯示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造渦輪機(jī)葉片的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記指示相同的或功能等同的元件，除非另外指出。
[0043]圖1顯示根據(jù)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)I。
[0044]風(fēng)力渦輪機(jī)I包括連接至布置在機(jī)艙3內(nèi)的發(fā)電機(jī)(未示出)的轉(zhuǎn)子2。機(jī)艙3被布置在風(fēng)力渦輪機(jī)I的塔4的上端處。
[0045]轉(zhuǎn)子2包括三個(gè)葉片5。此種轉(zhuǎn)子2可具有例如從30米至160米的范圍的直徑。葉片5經(jīng)受大的風(fēng)力負(fù)載。與此同時(shí)，葉片5需要是輕質(zhì)的。由于這些原因，現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)I中的葉片5由纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成。其中，出于成本原因，玻璃纖維通常優(yōu)于碳纖維而是優(yōu)選的。此外，葉片5每個(gè)均包括一個(gè)或更多個(gè)由輕質(zhì)材料制成的芯構(gòu)件來(lái)減輕葉片5的重量。
[0046]圖2顯示根據(jù)實(shí)施例的葉片5的截面圖。
[0047]葉片5包括殼體或具有圓的前緣6和尖的后緣7的翼面8。翼面8由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成。纖維增強(qiáng)材料包括纖維材料和其中嵌入有纖維材料的基質(zhì)材料?；|(zhì)材料是樹(shù)脂?？杀挥糜诮n纖維材料的樹(shù)脂的示例是環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、乙烯酯或任何其它合適的熱塑性或硬質(zhì)塑料材料。
[0048]纖維材料可包括玻璃纖維、碳纖維或類似物。優(yōu)選地，纖維材料由玻璃纖維制成。纖維材料可以以編織的或針織的氈的形式被提供，例如單向的纖維氈、粗紗或類似物。纖維材料可以以非浸漬(即干燥的)氈的形式或以所謂的預(yù)浸材料的形式被提供。優(yōu)選地，纖維材料初始地未被樹(shù)脂浸漬，并且當(dāng)被放置在模具中時(shí)將被浸漬。用樹(shù)脂浸漬纖維材料能夠在真空輔助樹(shù)脂傳遞模制(VARTM)工藝中被完成。翼面8可以是中空的或至少部分被填充以芯構(gòu)件或芯9。芯9包括木材或聚合物材料，特別是聚合物泡沫材料。泡沫材料可包括聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(TBT)或類似物。
[0049]圖3顯示截面圖，以及圖4顯示根據(jù)實(shí)施例的用于