[发明专利]制造风力涡轮机叶片的叶片壳体部件的叶片模具和方法

说明书

公开了叶片模具（70）和用于制造风力涡轮机叶片（10）的叶片壳体部件的方法。叶片模具包括：第一模具框架（72）；模具壳体（74），其被第一模具框架支撑，并设置有限定了叶片壳体部件的外部形状的模制表面（76），其中，模具壳体具有纵向方向，并且包括在其第一端处的根端模具部件（78）；以及用于使模具壳体的根端模具部件变形的第一变形装置（80）。所述方法包括：将增强材料（104）布置在根端模具部件的模制表面上；使根端模具部件变形为容纳构造；将根端插入件（106）插入根端模具部件中；并且使根端模具部件处于模制构造。

技术领域

本公开涉及制造风力涡轮机叶片部件的领域。尤其，本公开涉及一种用于制造风力涡轮机叶片的叶片壳体部件的叶片模具和/或一种用于制造风力涡轮机叶片的叶片壳体部件的方法。

背景

纤维增强聚合物的风力涡轮机叶片以及特别是风力涡轮机叶片的空气动力学壳体通常是以模具进行制造，其中叶片的压力侧和吸力侧是通过将玻璃纤维垫和/或其他纤维增强材料（如碳纤维）布置在两个模具部件的每一个中而分别进行制造的。然后，两个半部通常是通过内部的凸缘部件被粘合在一起。在上部的叶片半部下降到其上之前，将胶涂覆到下部的叶片半部的内表面。此外，在粘合到上部的叶片半部之前，通常将一个或两个增强轮廓（梁或抗剪腹板）附接到下部的叶片半部的内部。

空气动力学壳体部件典型地是使用真空辅助树脂转移模制（VARTM）来进行制造，其中多个纤维垫被布置在刚性模具部件和还可能有的型芯材料的顶部上，以提供具有夹层结构的部件。当纤维垫已被堆叠并重叠以形成风力涡轮机叶片壳体部件的最终形状时，将柔性真空袋布置在纤维垫的顶部上并将刚性模具部件密封住，从而形成了包含纤维垫的型腔。树脂入口和真空出口被连接到型腔。首先，通过真空出口将型腔抽空，以便在型腔中形成负压，在这之后通过树脂入口供应液体树脂。，树脂由于压力差而被迫使进入型腔中，并且浸渍了纤维垫的纤维材料。当纤维材料已被充分浸渍时，树脂被固化以形成最终的复合结构，即叶片壳体部件。

这些年来，风力涡轮机叶片已变得日益更长，并且目前在市场上可购买到长度超过70米的叶片。这也意味着必须使用较大的模具。由于大的尺寸，制造无差错（如在纤维材料中的褶皱的形成）的叶片壳体部件已变得日益复杂，这进而可能不利于复合结构的机械强度，并且也许需要将制造的风力涡轮机叶片壳体部件不得不报废掉。

发明内容

因此，需要将会提高风力涡轮机叶片的叶片壳体部件的质量（或至少降低错误发生的风险）的系统和方法。

因此，提供了一种用于制造涡轮机叶片的叶片壳体部件的叶片模具，叶片壳体部件从尖端延伸至根端，其中，叶片模具包括：第一模具框架；以及模具壳体，其由第一模具框架支撑，并设置有限定了叶片壳体部件的外部形状的模制表面，其中，模具壳体具有纵向方向并包括在其第一端处的根端模具部件。叶片模具可以包括用于使模具壳体的根端模具部件变形的变形组件/第一变形装置。

还提供了一种制造风力涡轮机叶片的叶片壳体部件的方法，其中，叶片壳体部件被制造成包括被嵌入在聚合物基体中的增强材料的复合结构，并且其中，叶片壳体部件设置有根端插入件，当制造时，根端插入件能从叶片壳体部件的根端进入，并且其中，在设置有模制表面的模具壳体中制造叶片壳体部件，所述模制表面限定了叶片壳体部件的外部形状，其中，模具壳体具有纵向方向，并且包括在其第一端处的根端模具部件。所述方法包括：将增强材料布置在根端模具部件的模制表面上；使根端模具部件变形例如成为容纳构造（receiving configuration），或者使根端模具部件处于（bring to）容纳构造；将根端插入件插入根端模具部件中；并且使根端模具部件处于模制构造（moulding configuration）。

所公开的叶片模具和方法使得能够降低在叶片壳体部件的根部区域中发生错误的风险。尤其，降低在根部区域中的纤维铺叠（layup）中出现皱纹的风险。有利地，叶片模具和方法提供了增强材料/纤维铺叠在叶片壳体部件的根部区域中的所期望的分布。另外，所公开的叶片模具和方法促进了根部插入件在叶片壳体部件的根部区域中的定位和插入。