[发明专利]用于风力涡轮机叶片的快速模制的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于快速模制风力涡轮机叶片的模制设备和模式方法。

背景技术

由于发电成本持续上升，风力涡轮机叶片的商业需求正在稳步地增长。风力涡轮机叶片的长度尺寸在从二十米到六十米的范围内，并且通常由玻璃或碳纤维增强树脂形成。叶片是空心的并且被形成为两个半体（即逆风半体和顺风半体），其沿着纵向轴线分开该叶片。一旦叶片半体已经在模具上形成并固化，则两个半体被用粘合剂紧固到一起以形成完成的叶片。

装袋、注入和固化占去了风力涡轮机叶片制造时的典型模具循环时间的大约40％。术语装袋用于描述在部件固化之前将真空袋放置在部件上的过程，该部件已被搁置在工具上。真空袋用于将部件向工具挤压并且用于允许在袋和工具所形成的腔室内抽吸真空，从而可以用树脂注入部件的增强纤维。实践中，真空袋由多个50英寸宽的塑料片形成，该多个塑料片并排放置在叶片上直到覆盖整个叶片表面。高粘性密封带被用在单独塑料片的边缘上，以将片粘接到一起，从而允许抽吸真空。一次一个地将单独的塑料片放置在部件上并且将它们彼此密封，这是耗时的过程。注入是这样的过程：将树脂在真空下从已被搁置在工具上的部件的增强纤维外侧输送，以便润湿所述纤维，从而形成固体部件。术语固化用于描述这样的过程：向树脂施加热量以便开始固化过程，等待以达到适当固化温度，然后允许固化热量从部件耗散，然后将部件从工具移除。

一旦部件被固化并冷却，则形成真空袋的多个塑料片被从部件移除，并且被弃用。

所期望的是降低上述用于风力涡轮机叶片的模具循环时间。进一步期望的是采用可重复使用的真空袋，该可重复使用的真空袋能够使用多次以生产多个部件。另外还期望的是使用这样的真空系统，其更加容易地部署到部件上以降低制造单独叶片所需的总时间。进一步期望的是减少树脂到部件中的注入时间并且减少树脂所需的固化和冷却时间。

发明内容

弹性体材料被用于制造可重复使用的真空袋。真空袋被制造成近似于部件的尺寸，并具有围绕边缘的裙状悬垂物。由于真空袋是单件的，因此相比目前的实践（放置多个单独塑料片，该多个单独塑料片必须被彼此密封在部件上），其能够更容易地部署在部件上。可重复使用的塑料袋导致消费材料和一次性材料的减少，并从而通过消除装袋膜废料而减少了模制过程的长期环境影响。可重复使用的塑料袋可由可喷射的弹性体制造，所述弹性体是相比当前使用的硅酮更便宜的材料。用于制造可重复使用袋的材料相比当前使用的材料是高度耐用的。

模制过程中的树脂的热控制通过以下方式实现。使用内嵌的导管线路让加热和冷却流体或其他介质通过模具工具。这是现有技术已教导的。通过使用柔顺热腔室（CTC）让加热和冷却介质进一步在部件的顶表面上通过。内嵌导管线路和CTC的组合允许部件从与模具接触的底表面和与CTC接触的顶表面被加热和冷却。此外，可利用热泵来进一步降低部件的加热和冷却成本。

在将部件搁置在工具上并且将真空袋置于部件上之后，将CTC放在部件上。CTC包括软的柔性盖，其能够容易地部署在部件表面上。CTC可由防破裂聚酯和涤纶材料形成，并且这些材料允许CTC内所容纳的加热或冷却介质与部件顶表面之间的快速热传递。

在CTC内形成了特定区域以分布热控制介质，其由待模制部件的设计而被认为是必要的。叠层较厚或较薄处的区域被设计成具有特定热介质体积和流动通道，以产生适当的热控制。可用自动或手动设备将轻质CTC部署在工具上的部件上。通过使用磁性或机械联接装置，CTC的边缘可被手动地固定到工具。CTC的大致重量为50千克，从而允许通过少量的人力将CTC部署到部件上。CTC的设计还使得其对于操作和搬运而言是高度耐用的。

附图说明

图1是风力涡轮机叶片模具的透视图。

图2是就位在风力涡轮机叶片模具中的柔顺热腔室（CTC）的端视图。

图3是肋条到CTC的铰链的连接的平面细节图。

图4示出了CTC位于风力涡轮机叶片模具中的折叠位置。

图5是CTC的一部分的透视图。

图6是细节视图，示出了用于纵向单元（cell）上的排放口和折片机构。

图7是细节视图，示出了入口供应管道的入口端处的风扇。

图8是CTC的顶部的替代实施例的透视图。

图9是曲线图，示出了在基础部件的模制过程期间获取的温度和模具循环时间，该基础部件是在没有CTC的情况下模制的部件。

图10是曲线图，示出了在使用CTC的部件的模制过程期间获取的温度和模具循环时间。

具体实施方式