專利名稱：制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成用來制造由復(fù)合纖維制成的中空組件的輪廓的方法，特別是形成風(fēng)力渦輪機(jī)中空葉片的輪廓的方法。而且，本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片和模塑系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的尺寸變得越來越大。因此，現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)葉片大部分由復(fù)合纖維制成，具體是由玻璃纖維制成。為了制造這種大型的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，應(yīng)用幾種制造方法，諸如樹脂傳遞模塑方法。EP 1 310 351 Al公開了一種用于制造風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片的方法。模具芯部放置在一層玻璃纖維上，玻璃纖維設(shè)置在模具部分中，形成葉片的底面。在模具芯部的頂部，設(shè)置另一層玻璃纖維。最后，上模具部分設(shè)置在模具芯部上，使得擠壓模具芯部的纖維層形成葉片的輪廓。在模具部分中固化纖維層之后，必須去掉模具芯部，由于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的尺寸大，并且由于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的復(fù)雜輪廓，去掉模具芯部可能會(huì)帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的可以是簡(jiǎn)化風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制造方法。此目的是通過獨(dú)立權(quán)利要求所述的形成用來制造由復(fù)合纖維制成的中空組件特別是風(fēng)力渦輪機(jī)中空葉片的輪廓的方法、用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片、以及應(yīng)用所述方法的模塑系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種形成用來制造由復(fù)合纖維制成的中空組件， 具體是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的中空葉片的輪廓的方法。根據(jù)所述方法，第一復(fù)合纖維層被布設(shè)在第一模制元件的第一模制表面上，其中第一模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件的第一輪廓區(qū)段。第二復(fù)合纖維層被布設(shè)在第二元件的第二模制表面中，其中第二模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件的第二輪廓區(qū)段。袋狀物以塌縮狀態(tài)被布設(shè)到第一復(fù)合纖維層上。袋狀物和第一復(fù)合纖維層被固定到第一模制表面。第一模制元件以第一模制表面和第二模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件(例如風(fēng)力渦輪機(jī)葉片)的輪廓的方式耦連到第二模制元件。袋狀物以第一復(fù)合纖維層被擠壓到第一模制表面，第二復(fù)合纖維層被擠壓到第二模制表面的方式膨脹，使得第一復(fù)合纖維層和第二復(fù)合纖維層耦連以形成待制造的中空組件的輪廓。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，提出了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片，其中所述葉片是通過上述的方法制造的。而且，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種用于應(yīng)用上述方法以制造由復(fù)合纖維制成的中空組件的模塑系統(tǒng)。第一模制元件可以是模塑裝置的上模塑部分，第二模制元件可以是下模塑部分。第一模制元件可包括第一模制表面，其中第一模制表面形成例如待形成的中空組件的輪廓的第一區(qū)段的母模具。當(dāng)將第一復(fù)合纖維層設(shè)置到第一模制表面上的第一模制元件中時(shí)， 第一復(fù)合纖維形成中空組件的第一輪廓節(jié)段。例如，如果第一模制元件是上面一半，第二模制元件是下面一半，則第一模制表面形成待制造的中空組件(例如葉片的上面一半)的上面一半的母模具，第二模制表面形成待制造的組件(葉片的下面一半)的下面一半的母模具。 除此之外，模塑裝置可包括第一模制元件，第二模制元件和另一鑄模元件，使得模制表面是由第一模制表面，第二模制表面和另一模制表面形成的，兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的復(fù)合纖維層可以設(shè)置到其上。換言之，待制造的組件的最終輪廓可以劃分成超過兩個(gè)輪廓區(qū)段。復(fù)合纖維層可以由彼此呈單方向或多方向取向的纖維形成。而且，復(fù)合纖維可被提供成網(wǎng)狀物形式，一種織物形式，諸如纖維墊或預(yù)浸料坯(Pr印reg)。第一纖維層可以表示被定位到第一模制元件的在彼此上面設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)纖維層，第二纖維層表示被定位到第二模制元件的在彼此上面設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)纖維層。復(fù)合纖維可包括玻璃纖維，碳纖維或其它聚合物纖維材料。袋狀物是柔性的，即可膨脹可折疊的例如由橡膠或其它彈性材料制成的中空體。 袋狀物可以是可塌縮的和可膨脹的。在塌縮狀態(tài)，袋狀物被折疊，尺寸最小，在膨脹狀態(tài)，袋狀物尺寸最大。袋狀物的膨脹狀態(tài)可以通過在中空袋狀物內(nèi)部吹入加壓空氣來達(dá)到，或者通過在袋狀物的環(huán)境中施加欠壓來達(dá)到。袋狀物不能滲透例如液體，即樹脂，是氣密的。通過本發(fā)明，可淘汰現(xiàn)有技術(shù)制造方法中在其上設(shè)置復(fù)合纖維層的模制模芯 (dorn)，可在一個(gè)步驟中制造諸如風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的中空組件。這是通過將塌縮的袋狀物和第一復(fù)合纖維層固定(緊固)到第一模制元件來實(shí)現(xiàn)的。袋狀物和第一復(fù)合纖維層的固定可以通過施加粘合劑(例如樹脂)或通過在袋狀物和第一模制表面之間提供欠壓來實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)袋狀物和第一復(fù)合纖維層被固定到模制表面時(shí)，可以非常容易地處理第一模制元件， 不引起第一復(fù)合纖維層相對(duì)于第一模制表面的滑動(dòng)和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，原因是第一復(fù)合纖維層通過袋狀物擠壓第一模制表面。出于此原因，第一模制元件可以在空中翻轉(zhuǎn)，袋狀物和第一復(fù)合纖維層并不掉出第一模制元件。因此，第一模制元件和第二模制元件可容易地組裝，隨后在兩個(gè)模制元件耦連之后，可施加諸如樹脂注入或固化的完成步驟以完成待形成組件的輪廓。在現(xiàn)有技術(shù)制造方法中，笨重的模芯被置于模制元件中的復(fù)合纖維層，稍后第二復(fù)合纖維層必須被設(shè)置在笨重模芯的頂部。最后，第二模制元件耦連到第一模制元件，其中存在第二復(fù)合纖維層滑動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。而且，模制元件中所有部分的調(diào)節(jié)是復(fù)雜的。借助所提出的本發(fā)明的方法，第一復(fù)合纖維層和可膨脹的袋狀物已經(jīng)是固定的，并在第一模制元件耦連到第二模制元件之前與第一模制元件對(duì)齊。出于此原因，可以防止第一復(fù)合纖維層關(guān)于第一模制元件的滑動(dòng)?？梢酝ㄟ^可膨脹袋狀物來完成復(fù)合纖維層和模制元件的表面的擠壓。由于袋狀物和第一復(fù)合纖維層被固定到上部的第一模制元件，因而可淘汰笨重的模芯。另外，在固化復(fù)合纖維層之后，袋狀物可以塌縮，因此再次使尺寸減小，這樣可容易地從制造的中空組件的內(nèi)腔中移去袋狀物。制造諸如風(fēng)力渦輪機(jī)葉片之類的復(fù)雜組件時(shí)在其長(zhǎng)度方向上進(jìn)行扭轉(zhuǎn)是有益的。 由于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的這一扭轉(zhuǎn)，使得很難去除傳統(tǒng)的笨重模芯。通過可膨脹袋狀物，可容易地從最終風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的內(nèi)腔中移去袋狀物。
根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實(shí)施例，袋狀物的固定是通過抽走袋狀物和第一模制表面之間的空氣來實(shí)現(xiàn)的，使得袋狀物和第一復(fù)合纖維層通過欠壓(即真空)被固定到第一模制表面。因此，通過本示例性實(shí)施例，當(dāng)停止抽出空氣時(shí)，可容易地移去袋狀物。另外或可替代地，袋狀物和/或第一復(fù)合層可通過例如粘合劑(例如樹脂)固定到第一模制表面。不再需要來自外界例如由笨重模芯施加的另外的固定壓力。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，第一復(fù)合層大于第一模制表面，使得第一復(fù)合纖維層形成在第一模制表面的邊緣上延伸的過剩區(qū)段。過剩區(qū)段表示過量的長(zhǎng)度，懸垂或突出。通過使用過剩區(qū)段，具體是在第一復(fù)合纖維層的邊際區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)第二復(fù)合纖維層在模制元件的邊緣上的重疊，模制元件的邊緣限定第一模制表面與相應(yīng)的輪廓區(qū)段的大小對(duì)應(yīng)的區(qū)域。過剩區(qū)段是可移動(dòng)的(例如可折疊的)，不通過袋狀物固定到第一模制表面。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，將第一模制元件耦連到第二模制元件包括以過剩區(qū)段部分重疊于第二模制元件中的第二復(fù)合纖維層的方式將第一模制元件調(diào)節(jié)到第二模制元件。 因此，第一復(fù)合纖維層和第二復(fù)合纖維層之間的接觸區(qū)域(接口區(qū)段)可以被加強(qiáng)，使得可以制造更加堅(jiān)固的組件。進(jìn)而，在將第一模制元件調(diào)節(jié)到第二模制元件的過程中，過剩區(qū)段向內(nèi)彎曲到耦連的模制元件之間形成的空腔中，使得過剩區(qū)段與第二復(fù)合纖維層重疊。在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，調(diào)節(jié)包括以通過重力將過剩區(qū)段對(duì)齊在預(yù)定位置中的方式來設(shè)置第一模制元件。接著，使第一模制元件與第二模制元件靠攏，其中當(dāng)過剩區(qū)段處于預(yù)定位置時(shí)，過剩區(qū)段與第二模制元件中的第二復(fù)合纖維層部分重疊。例如，如果第一模制元件在空中翻轉(zhuǎn)，則沒有固定到第一模制元件的過剩區(qū)段由于重力以近似垂直的取向排列。當(dāng)使第一模制元件與第二模制元件靠攏時(shí)，過剩區(qū)段的末端接觸第二復(fù)合纖維層。當(dāng)進(jìn)一步移動(dòng)第一模制元件和第二模制元件時(shí)，過剩區(qū)段的末端沿第二復(fù)合纖維層在向第一模制元件和第二模制元件之間形成的內(nèi)腔的方向上滑動(dòng)。因此，在最后狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝荒Ｖ圃偷诙Ｖ圃罱K固定在一起時(shí)，過剩區(qū)段形成與第二復(fù)合纖維層的重疊區(qū)段。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，袋裝物的膨脹包括通過以過剩區(qū)段部分重疊于第二模制元件中的第二復(fù)合纖維層的方式使袋狀物膨脹來提升過剩區(qū)段。通過此示例性實(shí)施例，過剩區(qū)段可以以過剩區(qū)段位于袋狀物的塌縮表面上的方式折疊。袋狀物的膨脹引起過剩區(qū)段與袋狀物的表面一起移動(dòng)，直到袋狀物被膨脹到其最終位置。在最終位置，過剩區(qū)段擠壓第
二復(fù)合纖維層。根據(jù)方法的另一示例性實(shí)施例，第二復(fù)合纖維層比第二模制表面大，使得第二復(fù)合纖維層形成在第二模制表面的邊緣上延伸的另一過剩區(qū)段。第一模制元件耦連到第二模制元件進(jìn)一步包括以另一過剩部分部分重疊于第一模制元件中第一復(fù)合纖維層的方式， 將第一模制元件調(diào)節(jié)到第二模制元件。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述方法包括在將第一模制元件耦連到第二模制元件之前，將腹板安裝到第一復(fù)合纖維層或第二復(fù)合纖維層，使得在將第一模制元件耦連到第二模制元件之后，腹板與第一復(fù)合纖維層和第二復(fù)合纖維層耦連以用于加強(qiáng)待制造的中空組件。腹板表示一種堅(jiān)固堅(jiān)硬的件，其由例如木材、金屬、復(fù)合纖維材料或其它堅(jiān)硬的非彈性材料構(gòu)成。腹板安裝在待制造的中空組件的內(nèi)腔內(nèi)部，與第一復(fù)合纖維層和第二復(fù)合纖維層接觸，使得力可以在各層之間傳遞。因此，產(chǎn)生復(fù)合纖維組件的加強(qiáng)。腹板可以通過例如焊接或粘合被固定到第一復(fù)合纖維層。而且，腹板可纏繞在第一和/或第二復(fù)合纖維層的復(fù)合纖維材料中。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，所述方法包括將第一模制元件耦連到第二模制元件之前，將腹板安裝到第一復(fù)合纖維層，將腹板安裝到第二復(fù)合纖維層，使得在將第一模制元件耦連到第二模制元件之后，腹板與另一腹板彼此耦連以用于加強(qiáng)待制造的中空組件。所述腹板和所述另一腹板各自包括例如所述腹板和所述另一腹板由此安裝到相應(yīng)的復(fù)合纖維層的第一面。所述腹板和所述另一腹板各自可包括腹板彼此接觸的另一面。因此，力可以在所述腹板和所述另一腹板之間傳遞，所以，力可以在復(fù)合纖維層之間傳遞，以用于加強(qiáng)待制造的中空組件。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，使袋狀物膨脹包括抽走以下兩者之間的空氣a)袋狀物和第一模制表面，和b)袋狀物和第二模制表面。因此，袋狀物將第一復(fù)合纖維層壓向第一模制表面，將第二復(fù)合纖維層壓向第二模制表面。袋狀物可包括在其膨脹狀態(tài)待制造的組件的輪廓形狀。可替代地，袋狀物可以是彈性的，使得袋狀物可包括任意形狀，通過抽走空氣或通過給袋狀物充氣，膨脹的彈性袋狀物的膨脹形狀可自己進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到達(dá)到待制造的組件的最終輪廓，(彈性)袋狀物的形狀自已調(diào)節(jié)到第一模制表面和第二模制表面的形狀。第一模制元件和/或第二模制元件可包括可以連接真空泵以從相應(yīng)的模制表面抽走空氣的連接。因此，例如抽走袋狀物和第一模制表面之間的空氣導(dǎo)致袋狀物膨脹。換言之，袋狀物的膨脹可通過袋狀物內(nèi)部和袋狀物外部的壓力差實(shí)現(xiàn)。根據(jù)另一示例性實(shí)施例，使袋狀物膨脹包括將加壓空氣吹入到袋狀物中，使得袋狀物將第一復(fù)合纖維層壓向此第一模制表面，將第二復(fù)合纖維層壓向第二模制表面。因此， 袋狀物內(nèi)部和袋狀物外部之間的壓力差是通過吹入加壓空氣來達(dá)到的。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，提出一種用于應(yīng)用上述制造復(fù)合纖維制成的中空組件的方法的模塑系統(tǒng)。所述模塑系統(tǒng)包括第一模制元件，第二模制元件和袋狀物。通過本發(fā)明，提出一種制造方法，其中可在單個(gè)模塑過程中制造例如中空渦輪機(jī)葉片之類的組件，而且可淘汰中空組件內(nèi)部用于制造目的笨重模芯。在第一步驟，形成葉片的諸如玻璃纖維層的復(fù)合纖維層被布設(shè)到兩個(gè)單獨(dú)的模制元件中，其中第一和第二模制元件可各自大致形成葉片的一半輪廓。例如，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的輪廓可被將渦輪機(jī)葉片前緣連接到渦輪機(jī)葉片后緣的主弧線(主線)分開，使得例如第一模制元件包括與渦輪機(jī)葉片輪廓的上半部對(duì)應(yīng)的模制表面，第二模制元件的第二模制表面對(duì)應(yīng)于渦輪機(jī)葉片的下半部。玻璃纖維層設(shè)置在相應(yīng)的模制元件中，以分別用于每個(gè)葉片。一個(gè)或更多個(gè)葉片腹板被附連到葉片半部，例如通過將腹板纏繞到玻璃纖維材料中，以便確保將腹板牢固地固定到葉片結(jié)構(gòu)的剩下部分。而且，可以提供在模制表面中一個(gè)的側(cè)面上延伸的過剩玻璃纖維材料。在所述方法的第二步驟，一個(gè)或更多不透空氣和樹脂的袋狀物被設(shè)置在復(fù)合纖維層的基本整個(gè)模制表面上，具體是第一模制元件，其例如還包括玻璃纖維材料的過剩區(qū)段。所述袋狀物至少覆蓋第一復(fù)合纖維層的大部分。具體地，袋狀物不覆蓋第一復(fù)合纖維層的過剩區(qū)段，使得過剩區(qū)段仍可移動(dòng)。
袋狀物表面或多個(gè)袋狀物的表面的總和應(yīng)該具有一個(gè)表面尺寸，其至少是與第一復(fù)合纖維層接觸的區(qū)域的兩倍，使得在膨脹之后，袋狀物還覆蓋第二復(fù)合纖維層的相應(yīng)區(qū)段。在第三步驟，具體是真空被施加在第一模制表面和袋狀物之間的空間中。通過在該空間中施加真空(欠壓)，袋狀物被拉伸到第一模制表面，并將第一復(fù)合纖維層壓向第一模制表面。即使在袋狀物不完全覆蓋第一復(fù)合纖維層的全部表面區(qū)域時(shí)，這又將第一復(fù)合纖維層和袋狀物保持固定在第一模具中的適當(dāng)位置。在第四步驟，第一模制元件在空中旋轉(zhuǎn)到包括例如袋狀物、第一復(fù)合纖維層的第一模制元件的倒置位置，例如繞第一模制元件的縱軸旋轉(zhuǎn)180度。進(jìn)而，可自由移動(dòng)的過剩區(qū)段在由重力引起的近似垂直的方向從第一模制元件垂下。在第五步驟，第一模制元件被降低，并關(guān)于第二模制元件定位。過剩區(qū)段因此被折疊到在第一模制元件和第二模制元件之間形成的空腔中，過剩區(qū)段與第二模具中的第二復(fù)合纖維層的內(nèi)表面對(duì)齊。在第六步驟，袋狀物展開，膨脹以便填充第一模制元件和第二模制元件之間即分別在第一復(fù)合纖維層和第二復(fù)合纖維層之間的整個(gè)內(nèi)腔。進(jìn)而，袋狀物將復(fù)合纖維層保持到相應(yīng)的模制表面。袋狀物的展開可通過施加欠壓(真空)到空腔，具體是袋狀物的表面和第一模制表面以及第二模制表面之間來實(shí)現(xiàn)。而且，袋狀物可通過吹入袋狀物內(nèi)部中的加壓空氣而膨脹。為了提供第一模制元件和第二模制元件之間的氣密連接，并且為了獲得氣密內(nèi)腔，密封條可插入到第一模制元件和第二模制元件之間的交點(diǎn)之間。當(dāng)袋狀物展開、膨脹時(shí)，欠壓(真空)可被施加到第一模制表面，第二模制表面和袋狀物之間的空間中，使得通過樹脂注入，樹脂被注入到第一復(fù)合纖維層和第二復(fù)合纖維層。 最后，可完成固化和澆鑄中空組件，可以容易地從模制元件中移去成品中空組件。過剩區(qū)段可通過例如膨脹和展開袋狀物而被提升到其最終位置。也可以在兩個(gè)復(fù)合纖維層處形成過剩纖維區(qū)段。如果中空組件是風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片，則可以在例如第一和 /或第二復(fù)合纖維層中，在例如待形成的葉片的前緣或葉片的后緣上形成過剩區(qū)段。必須注意的是，已經(jīng)參照不同的主題描述了本發(fā)明的實(shí)施例。具體地，已經(jīng)參照設(shè)備類型權(quán)利要求描述了一些實(shí)施例，而參照方法類型權(quán)利要求描述了其它實(shí)施例。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員從上文以及下文的描述中可得出除非另外指出，除了屬于一種類型的主題的特征的任何組合之外，屬于不同主題的特征之間的任何組合，具體是設(shè)備類型的權(quán)利要求的特征和方法類型的權(quán)利要求的特征之間的任何組合也認(rèn)為在此申請(qǐng)中公開。


通過下文描述的實(shí)施例的例子，本發(fā)明的上文限定的方面和其它方面是顯然的， 將參照實(shí)施例的例子解釋這些方面。將參照實(shí)施例的例子在下文中更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例的例子。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的處于分離狀態(tài)的第一模制元件和第二模制元件；
8圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的設(shè)置了袋狀物的第一模制元件； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的上下倒置的第一模制元件； 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例耦連第一模制元件和第二模制元件；和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的第一模制元件和第二模制元件的耦連狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式圖中的圖示是示意性的。注意，在不同圖中，相似或相同元件以相同附圖標(biāo)記標(biāo)
7J\ ο在圖1-圖5中，示出了形成用來制造由復(fù)合纖維制成的中空組件，特別是風(fēng)力渦輪機(jī)中空葉片的輪廓的方法。圖1示出了第一模制元件110和第二模制元件120。第一復(fù)合纖維層101被布設(shè)到第一模制元件110的第一模制表面。第一模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件的第一輪廓區(qū)段。例如，中空組件是風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片，使得第一輪廓區(qū)段可形成待制造的葉片的(上) 半部。第二復(fù)合纖維層102可被布設(shè)到第二模制元件120的第二模制表面上，其中第二模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件的第二輪廓區(qū)段。第二輪廓區(qū)段可形成待制造的葉片的 (下)半部。而且，如圖1中所示，腹板105可被附連到適于加強(qiáng)待制造的中空組件的第一模制元件。一個(gè)或多個(gè)腹板105可附連到第一模制元件110，一個(gè)或多個(gè)另外的腹板106可附連到第二模制元件120。腹板105，106可粘合、焊接或網(wǎng)連到相應(yīng)的復(fù)合纖維層101，102。第一和第二模制表面是由相應(yīng)的邊緣104限定的。如圖1中所示，第一復(fù)合纖維層101可包括在邊緣104上向相應(yīng)的模制表面的外部的方向走行的過剩區(qū)段103。當(dāng)?shù)谝粡?fù)合纖維層 101被制造成比由第一模制表面限定的第一輪廓區(qū)段大時(shí)，相應(yīng)形成過剩區(qū)段103。圖2示出了另一方法步驟中的第一模制元件110。袋狀物201被布設(shè)到第三復(fù)合纖維層101，其中袋狀物201處于塌縮狀態(tài)。如圖2中所示，還可以給第一復(fù)合纖維層101 設(shè)置多個(gè)塌縮袋狀物201。過剩區(qū)段103不被袋狀物201覆蓋，使得過剩區(qū)段103可自由移動(dòng)。腹板105可適于與第二復(fù)合纖維層102的表面接觸，或包括與安裝到第二復(fù)合纖維層 102的另一腹板106的表面接觸的表面。腹板105或另一個(gè)腹板106的表面不被相應(yīng)的袋狀物201覆蓋。圖3示出了倒置移動(dòng)并處于懸空位置的第一模制元件110。可自由移動(dòng)的過剩區(qū)段103通常通過例如重力對(duì)準(zhǔn)垂直位置。袋狀物201和第一復(fù)合纖維層101被固定到第一模制元件110的第一模制表面。該固定可以通過例如將元件(用樹脂)粘合在一起或通過在袋狀物201和第一模制表面之間施加欠壓來產(chǎn)生。因此，袋狀物201，腹板105和第一復(fù)合纖維層101不會(huì)由于重力而從第一模制元件110中掉出。而且，防止袋狀物201，腹板105 和第一復(fù)合纖維層101之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得稍后不需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖4圖解說明在第一模制元件110和第二模制元件120彼此接觸之前的狀態(tài)下的第一模制元件110和第二模制元件120。過剩區(qū)段103通過另外的裝置向內(nèi)折疊。而且， 過剩區(qū)段103的端面可接觸第二復(fù)合纖維層102，使得在第一模制元件110向第二模制元件120的運(yùn)動(dòng)過程中，過剩區(qū)段103在朝向第一模制元件110和第二模制元件120之間形成的內(nèi)腔的方向上自動(dòng)移動(dòng)(滑動(dòng))。圖5圖解說明彼此接觸的第一模制元件110和第二模制元件120。如圖5中所示， 第一復(fù)合纖維層101的過剩區(qū)段103覆蓋第二復(fù)合纖維層102。具體地，過剩區(qū)段103在第一模制元件110和第二模制元件120間的接口位于的位置覆蓋第二復(fù)合纖維層102。具體地，如果第一模制表面形成待制造的葉片的上半部，第二模制表面形成待制造的葉片的下半部，則第一模制元件110和第二模制元件120間的接口建立在待制造的葉片的前緣和后緣的區(qū)域中。如圖5中所示，在第一模制元件110和第二模制元件120的耦連狀態(tài)下，腹板105 和另一腹板106彼此接觸，使得力可從第一復(fù)合纖維層101傳遞到第二復(fù)合纖維層102。因此，腹板105和另一腹板106形成待制造的中空組件的加強(qiáng)部分。形成于第一模制表面和第二模制表面之間的空間中的內(nèi)腔，袋狀物201膨脹。因此，袋狀物201將第一復(fù)合纖維層 101和第二復(fù)合纖維層102壓向相應(yīng)的模制表面。袋狀物201的膨脹可以通過例如在相應(yīng)的袋狀物201內(nèi)部注入加壓空氣來實(shí)現(xiàn)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，真空泵可連接到模制元件 110，120，使得抽出袋狀物201的表面和第一模制表面和第二模制表面之間空間(以及袋狀物201和相應(yīng)的腹板表面之間的空間)中的空氣。因此，通過相應(yīng)的袋狀物201的內(nèi)部體積和袋狀物201和相應(yīng)的模制表面之間的外部空間之間的壓力差，袋狀物201膨脹，將相應(yīng)的復(fù)合纖維層壓向模制表面。為了優(yōu)化空氣的抽吸，密封元件501可附連到第一模制元件110 和第二模制元件120之間的接口，以便密封由第一模制元件110和第二模制元件120的內(nèi)部形成的內(nèi)腔。另外，當(dāng)在袋狀物201和第一和第二模制表面以及腹板105，106之間產(chǎn)生欠壓時(shí)， 可注入樹脂，使得復(fù)合纖維層101，102用樹脂浸透。因此，在注入樹脂之后，復(fù)合纖維層101，102可被固化，使得制造出最終輪廓和最終的堅(jiān)固的中空組件，諸如葉片。在固化復(fù)合纖維層101，102之后，袋狀物201和第一、第二模制表面之間的欠壓可降低，使得袋狀物201再次塌縮。在袋狀物201的塌縮狀態(tài)下，袋狀物201包括降低的和小的體積，使得可從制造的組件的內(nèi)腔中容易地移去袋狀物201。應(yīng)注意，術(shù)語“包括”并不排除其它元件或步驟，“一”并不排除多個(gè)。同樣可組合關(guān)于不同實(shí)施例描述的元件。還應(yīng)注意，權(quán)利要求書中的附圖標(biāo)記不應(yīng)該理解為對(duì)權(quán)利要求范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于形成由復(fù)合纖維制成的中空組件的輪廓的方法，所述中空組件特別地是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的中空葉片，所述方法包括在第一模制元件(110)的第一模制表面上布設(shè)第一復(fù)合纖維層(101)，其中所述第一模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件的第一輪廓區(qū)段，在第二模制元件(120)的第二模制表面中布設(shè)第二復(fù)合纖維層(102)，其中所述第二模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件的第二輪廓區(qū)段，將塌縮狀態(tài)的袋狀物(201)布設(shè)到所述第一復(fù)合纖維層(101)上， 將所述袋狀物(201)和所述第一復(fù)合纖維層(101)固定到所述第一模制表面上， 以所述第一模制表面和所述第二模制表面對(duì)應(yīng)于待制造的中空組件的輪廓的方式將所述第一模制元件(110)耦連到所述第二模制元件(120)，和以所述第一復(fù)合纖維層(101)被擠壓到所述第一模制表面，所述第二復(fù)合纖維層 (102)被擠壓到所述第二模制表面的方式使所述袋狀物(201)膨脹，從而使得所述第一復(fù)合纖維層(101)和所述第二復(fù)合纖維層(102)耦連以形成待制造的輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固定包括將所述袋狀物(201)和所述第一模制表面之間的空氣抽走，使得所述袋狀物(201)和所述第一復(fù)合纖維層(101)通過欠壓固定到所述第一模制表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一復(fù)合纖維層(101)比所述第一模制表面大，從而使得所述第一復(fù)合纖維層(101)形成在所述第一模制表面的邊緣(104)上延伸的過剩區(qū)段(103)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中將所述第一模制元件(110)耦連到所述第二模制元件(120)包括以所述過剩區(qū)段(103)部分重疊于所述第二模制元件(120)中的所述第二復(fù)合纖維層(102)的方式，將所述第一模制元件(110)調(diào)節(jié)到所述第二模制元件(120)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)包括以通過重力將所述過剩區(qū)段(103)對(duì)齊于預(yù)定位置中的方式來設(shè)置所述第一模制元件 (110)，使所述第一模制元件(110)與所述第二模制元件(120)靠攏，其中當(dāng)所述過剩區(qū)段(103)處于所述預(yù)定位置時(shí)，所述過剩區(qū)段(103)與所述第二模制元件(120)中的所述第二復(fù)合纖維層(102)部分重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中使所述袋狀物(201)膨脹包括通過以所述過剩區(qū)段(103)部分重疊于所述第二模制元件(120)中的所述第二復(fù)合纖維層(102 )的方式使所述袋狀物(201)膨脹，來提升所述過剩區(qū)段(103 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6之一所述的方法，其中所述第二復(fù)合纖維層(102)比所述第二模制表面大，使得所述第二復(fù)合纖維層(102)形成在所述第二模制表面的邊緣(104)上延伸的另一過剩區(qū)段(103)，和其中將所述第一模制元件(110)耦連到所述第二模制元件(120)進(jìn)一步包括 以所述另一過剩區(qū)段(103)部分重疊于所述第一模制元件(120)中的所述第一復(fù)合纖維層(101)的方式，將所述第一模制元件(110)調(diào)節(jié)到所述第二模制元件(120)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其中在將所述第一模制元件(110)耦連到所述第二模制元件(120)之前，所述方法進(jìn)一步包括將腹板(105)安裝到所述第一復(fù)合纖維層(101)或所述第二復(fù)合纖維層(102)，使得在將所述第一模制元件(110)耦連到所述第二模制元件(120 )之后，所述腹板(105 )與所述第一復(fù)合纖維層(101)和所述第二復(fù)合纖維層(102)耦連，以加強(qiáng)待制造的中空組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的方法，其中在將所述第一模制元件(110)耦連到所述第二模制元件(120)之前，所述方法進(jìn)一步包括將腹板(105)安裝到所述第一復(fù)合纖維層(101 )，和將另一腹板(106)安裝到所述第二復(fù)合纖維層(102)，使得在將所述第一模制元件 (110)耦連到所述第二模制元件(120)之后，所述腹板(105)和所述另一腹板(106)彼此耦連，以加強(qiáng)待制造的中空組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其中使所述袋狀物(201)膨脹包括抽走以下兩者之間的空氣a)所述袋狀物(201)和所述第一模制表面，和b)所述袋狀物(201)和所述第二模制表面，使得所述袋狀物(201)將所述第一復(fù)合纖維層(101)壓向所述第一模制表面，將所述第二復(fù)合纖維層(102)壓向所述第二模制表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10之一所述的方法，其中使所述袋狀物(201)膨脹包括將加壓空氣吹入到所述袋狀物(201)中，使得所述袋狀物(201)將所述第一復(fù)合纖維層(101)壓向所述第一模制表面，將所述第二復(fù)合纖維層(102)壓向所述第二模制表面。
12.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片，其中所述葉片是通過權(quán)利要求1-11之一所述的方法制造的。
13.一種模塑系統(tǒng)，其應(yīng)用權(quán)利要求1-11之一所述的方法來制造由復(fù)合纖維制成的中空組件，所述模塑系統(tǒng)包括所述第一模制元件(110)，所述第二模制元件(120)，和所述袋狀物(201)。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法。具體地，提供了一種形成用于復(fù)合纖維中空組件具體是風(fēng)力渦輪機(jī)中空葉片的輪廓的方法。第一復(fù)合纖維層布設(shè)在第一模制元件的第一模制表面上，第一模制表面對(duì)應(yīng)待制造中空組件的第一輪廓區(qū)段。第二復(fù)合纖維層布設(shè)在第二模制元件的第二模制表面中，第二模制表面對(duì)應(yīng)待制造中空組件的第二輪廓區(qū)段。袋狀物以塌縮狀態(tài)布設(shè)到第一復(fù)合纖維層上。袋狀物和第一復(fù)合纖維層固定到第一模制表面。第一模制元件以第一模制表面和第二模制表面對(duì)應(yīng)待制造中空組件輪廓的方式耦連到第二模制元件。以第一和第二復(fù)合纖維層分別擠壓到第一和第二模制表面的方式使袋狀物膨脹，使得第一和第二復(fù)合纖維層耦連以形成待制造輪廓。
文檔編號(hào)B29C70/44GK102442001SQ201110309720
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者席布斯拜伊 K. 申請(qǐng)人:西門子公司