[发明专利]用于生产风力涡轮叶片的阴模的直接生产

说明书

技术领域

本发明涉及生产风力涡轮的叶片的技术领域。具体而言，本发明涉及（a）生产用于铸造风力涡轮叶片的阴模的方法和（b）风力涡轮叶片的制造方法，其中使用所述的阴模。此外，本发明还涉及（c）用于铸造风力涡轮叶片的阴模以及（d）已通过上述制造方法和/或通过使用上述阴模生产的风力涡轮叶片。

背景技术

用于风力涡轮转子的叶片通常借助于铸造过程被生产。用于新型风力涡轮叶片的铸造过程包括（a）生产代表预计要生产的叶片的设计模型的阳模，（b）生产代表阳模的阴复制品的阴模，以及（c）通过将适当叶片材料铸造到阴模中来生产叶片。因而，每一步骤必须在后一步骤开始之前结束。

在本文中，阳模也被称为公模具、阳模型和/或凸模。阴模也被称为母模具、阴模型和/或铸模。

阳模，即凸模，通常借助于铣削工艺生产，该铣削工艺借助于大型计算机数控（CNC）铣削机来实现。因而，由于材料性质的原因，阳模的副框架需要具有阳模的大致几何形状。在副框架上，较软的可铣削复合材料层被铺设在较硬的可固化材料（如玻璃纤维）之间。由于阳模具有大尺寸，因此这种铣削工艺通常持续8至10周。

需要使用CNC铣削机实现多道完整铣削工艺，以便精整副框架以及阳模的大部分最终表面。在铣削工艺中被精整的最后一层通常是某种形式的环氧树脂膏。由于铣削机的铣削头大小、所用材料硬度及铣刀长度的综合原因，阳模表面的一些部分必须被手动砂磨以便精确地实现正确的几何构造。随后形成连接阳模的不同部件的凸缘的表面的区域必须在最高精度下被处理。

一旦已经完成铣削、砂磨和表面精整，则阳模以单件或多件形式被运送到将铸造阴模的位置。为了适当地铸造阴模，阳模的各个部件必须被对齐且固定到地板，这个过程对于每个阳模而言通常占用一组工人四天时间。如果阳模包括多个部件，则在对齐之后，必须通过手工来修复不同部件之间的连接并且修复相应表面，这个过程通常持续数周。

通常，当在阳模上铸造阴模时，将需要大约12周才能准备好运输。一旦阴模的不同部件被置于正确位置，则需要额外四天来使得部件彼此精确对齐。

发明内容

需要以减少叶片生产所需时间的方式促进风力涡轮叶片的生产。

这种需求可以通过根据独立权利要求的主题来满足。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，提供用于生产用于铸造风力涡轮叶片的阴模的方法。所提供的方法包括基于阴模的三维数据直接生产阴模，其中为了生产阴模而使用铣削机。

所述方法是基于如下构思，即当直接使用铣削机，特别是计算机数控（CNC）铣削机时，能够完全省去生产预计要被铸造的风力涡轮叶片的阳模的耗时、复杂且大成本的过程。这意味着在不需要事先生产相应阳模的情况下直接生产阴模。

所述阴模生产方法允许直接铣削用于铸造风力涡轮叶片的阴模。当不产生阳模时，能够显著减少生产新叶片所需的时间量。能够使用具有大型门架、大型轨道和/或大型机器人臂的CNC铣削机来直接铣削阴模或者阴模的至少一个（多个）部分。当然，阴模应该由一种适当材料或不同的适当材料制成，所述材料能够使用所用的铣削机被机加工。

应该提到的是，用于生产叶片的阴模可以包括不同部件。这可能是必须的，这不仅是因为风力涡轮叶片是极大的物体，其具有例如高达58m的长度并且在转子的根部具有2m的宽度。

阴模或阴模的各部件可以包括基座和闭合头。通过在铸造过程和固化过程之后打开闭合头，能够从阴模容易地取出生产的叶片。

根据本发明的实施例，阴模的至少一个内表面由铣削机形成。这可以提供如下优点，即不必要由一个工件生产整个阴模或阴模的整个部件。可以仅在需要精确材料处理时使用产生非常平滑内表面的铣削工艺。当然，对于阴模而言，需要在最大准确性的情况下机加工限定被铸产品（这里是风力涡轮叶片）的外表面的内表面形状。

根据本发明的又一实施例，通过浇注工艺来形成阴模的至少一个内表面。因而，可以通过适当浇注材料来浇注出阴模的中间内表面。在结束所述浇注工艺之后，浇注材料的顶表面可以代表阴模的内表面。

浇注出中间表面会产生一层浇注材料，这将提供代表阴模内表面的特别平滑的外表面。

根据本发明的又一实施例，通过喷涂工艺来形成阴模的至少一个内表面。通过喷涂阴模的腔室，能够在阴模的中间表面之上形成具有非常平滑顶表面的相对薄层。因而，喷涂层的外表面可以代表阴模的内表面。