CN102248618A - 制造风力涡轮机的转子叶片的装置和部分模具与制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造风力涡轮机的转子叶片的装置，其具有用于转子叶片的多件式制造模具，转子叶片沿着由转子叶根大致延伸至转子叶尖的纵向延伸具有至少一个其中转子叶片具有空气动力学横截面轮廓的区域，该轮廓具有通过轮廓的吸力面和压力面相连接的轮廓前缘和轮廓后缘，其中设有至少两个用于转子叶片的至少两个壳体部件的部分模具，第一和第二壳体部件在轮廓后缘的区域中大致平面式重叠地彼此相连接。本发明还涉及一种相应的部分模具、用于制造转子叶片的制造模具和方法。本发明的特征在于，部分模具在后缘的区域中具有在部分模具的纵向上延伸的用于在转子叶片的后缘区域中的壳体部件处制造修边标记的标记模具。

Description

制造风力涡轮机的转子叶片的装置和部分模具与制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造用于风力涡轮机的转子叶片的装置，其具有用于转子叶片的多件式制造模具，其中转子叶片沿着由转子叶根大致延伸至转子叶尖的纵向延伸具有至少一个在其中转子叶片具有空气动力学的横截面轮廓的区域，该横截面轮廓具有轮廓前缘和轮廓后缘，它们通过横截面轮廓的吸力面和压力面来连接，其中设置了至少两个用于转子叶片的至少两个壳体部件的部分模具，其中第一壳体部件和第二壳体部件在轮廓后缘的区域中大致平面式重叠地彼此连接。此外，本发明涉及一种相应的部分模具、用于制造用于风力涡轮机的转子叶片的制造模具的方法，以及用于制造转子叶片的方法。 
背景技术
用于风力涡轮机的转子叶片通常以壳体结构的形式制成，其中在不同的模具或部分模具中制造壳体部件，它们在于其部分模具中固化后组装在一起并彼此相连接。转子叶片的壳体通常由纤维增强的塑料、例如玻璃纤维增强的聚酯树脂或环氧树脂来制造，其被置入到相应的部分模具中且随后被固化。 
在经常被应用的情况、即制造用于转子叶片的吸力面和压力面的半壳并将它们彼此连接的情况中，壳体部件或半壳在转子叶片的前缘处以其边缘彼此抵触。在转子叶片的后缘处，壳体部件大致平行地延伸且彼此重叠地放置。在后缘处的壳体部件之间的空隙利用粘合剂、如树脂来填满，以此在转子叶片的后缘处建立壳体部件的牢固连接。 
为了在其部分模具中彼此之间定位半壳，至少一个部分模具构造成可相对其它部分模具移动。在壳体部件的拼合中需要注意，模具和壳体部件在转子叶片的前缘处的定位要导致准确的连接。为了补偿壳体模具中的不精确性和壳体厚度，在后缘处须存在有一定的间隙。为 此，壳体部件在后缘处先不直接成型，而是通过延长原本的端部边缘或后缘来进行制造，以便于获得用于前缘的准确定位的间隙。 
为了在转子叶片的制造之后制造端部边缘或后缘，转子叶片在后缘处被修边，即构成后缘的转子叶片和壳体部件的部分沿着与后缘一致的修边线被切下。然而，确定准确的修边线是一技术难题，这是因为在对于转子叶片而言为典型的球面式弯曲的表面的情形中精确地测量端部边缘的位置是很困难的。相应的装置复杂、庞大且成本高。 
发明内容
基于现有技术，本发明的目的在于提供一种用于在大批量转子叶片的情形中以低成本、精确且可再现的方式进行修边的可行方案。 
本发明所基于的目的通过一种用于制造用于风力涡轮机的转子叶片的装置来实现，该装置具有用于转子叶片的多件式制造模具，其中转子叶片沿着由转子叶根大致延伸至转子叶尖的纵向延伸具有至少一个在其中转子叶片具有空气动力学横截面轮廓的区域，该横截面轮廓具有轮廓前缘和轮廓后缘，它们通过横截面轮廓的吸力面和压力面来连接，其中设置有至少两个用于转子叶片的至少两个壳体部件的部分模具，第一壳体部件和第二壳体部件在轮廓后缘的区域中大致平面式重叠地彼此连接，其中，部分模具在后缘的区域中具有在部分模具的纵向上延伸的标记模具，用于在转子叶片的后缘区域中的壳体部件处产生修边标记。 
本发明基于如下基本思想：将表示转子叶片的修边边缘或端部边缘的走向的标记模具加入到相应的部分模具中。在通过置入尚未固化的壳体材料、如玻璃纤维增强的塑料来制造相应的壳体部件的情形中，壳体材料在相应的位置处呈现为标记模具的负像。在壳体材料或壳体从部分模具中抽出之后，相应的壳体部件或转子叶片在其外侧处具有标记模具的负像，其与待修边的后缘或端部边缘的走向相符。 
因为标记模具布置在反复使用的部分模具中，所以后缘的走向在利用该相应部分模具所制造的大量的转子叶片中可被再现。部分模具中的相应标记模具的制造仅须进行一次，其成本较低且能非常精确地 实现。另一优点在于，模具或部分模具的材料显著硬于转子叶片的材料，使得用于将标记模具安装在部分模具中所必需的测量可带来相比于在转子叶片自身处进行测量的情形而言更精确且可再现的结果。 
壳体部件和相应的部分模具可以是半壳，其中设置有用于转子叶片的压力面的壳体和用于吸力面的壳体。然而，两个面中的一个或两个也可借助于多个壳体部件和相应的部分模具来制造。 
在本发明的范畴中，壳体部件在后缘区域中平面式彼此重叠的特征意味着，用于吸力面和压力面的壳体部件在轮廓中的后缘处沿空气动力学横截面轮廓的方向依次延伸到后缘上。在此，它们朝向后缘处在必要时进一步彼此靠近。在后缘处的壳体部件之间的空隙用粘合剂、如树脂填充，其在后缘处的彼此相对而置的壳体部件之间形成了牢固的平坦式连接。在壳体部件的该连接或粘合之后进行修边。 
优选地，部分模具中的标记模具构造成纵向延伸的加深的槽、纵向延伸的突起的凸缘，或者纵向延伸的边缘。纵向延伸的加深的槽在相应的壳体部件中产生纵向延伸的突起的凸缘。部分模具中的纵向延伸的突起的凸缘在相应的壳体部件中产生纵向延伸的加深的槽。该凸缘是槽的负像。在横截面中，槽或凸缘例如构造成矩形的、倒圆的或多边形的。标记模具在壳体材料中的负像与相应的标记模具形成形状互补。 
对此备选的是，标记模具同样有利地被中断或分段式地存在。在该情况中，根据本发明涉及到一系列带有正方形、圆形或长方形轮廓的凹槽或隆起。 
有利地，标记模具布置在设置用于壳体部件的部分模具中，其中该壳体部件在转子叶片的制造期间和/或在转子叶片的后缘的修边期间处在后缘的上方。该布置简化了修边的过程，这是因为修边标记处在上方，容易被看到。为此，标记模具可布置在设置用于在转子叶片的制造期间被固定住的壳体部件的部分模具中，或者备选地，标记模具可布置在设置用于在转子叶片的制造期间可移动的壳体部件的部分模具中。这两种备选方案均提供了工整的修边。 
本发明所基于的目的同样通过一种用于风力涡轮机的转子叶片 的制造模具的部分模具来实现，该转子叶片沿着由转子叶根大致延伸至转子叶尖的纵向延伸具有至少一个在其中转子叶片具有空气动力学的横截面轮廓的区域，该横截面轮廓具有轮廓前缘和轮廓后缘，它们通过横截面轮廓的吸力面和压力面来连接，其中设置有用于包括了转子叶片后缘的转子叶片的壳体部件的部分模具，其中，部分模具在后缘的区域中具有在部分模具的纵向上延伸的标记模具，用于在转子叶片的后缘区域中的壳体部件处产生修边标记。 
根据本发明的部分模具与带有如上所述的出自本发明装置的标记模具的部分模具相符。 
在此优选地作如下设置，即标记模具构造成纵向延伸的加深的槽，或纵向延伸的突起的凸缘。 
本发明所基于的目的同样通过一种用于制造用于风力涡轮机的转子叶片的制造模具的方法来实现，其中转子叶片沿着由转子叶根大致延伸至转子叶尖的纵向延伸具有至少一个在其中转子叶片具有空气动力学的横截面轮廓的区域，该横截面轮廓具有轮廓前缘和轮廓后缘，它们通过横截面轮廓的吸力面和压力面来连接，其中，在用于包括了转子叶片后缘的转子叶片的壳体部件的部分模具中，在后缘的区域中安装有在部分模具的纵向上延伸的标记模具，用于在转子叶片的后缘的区域中的壳体部件处产生修边标记。 
因此，根据本发明的方法作为结果具有如下装置或部分模具，其根据本发明具有用于在转子叶片的后缘区域中产生修边标记的标记模具。 
此外，本发明所基于的目的通过一种用于制造用于风力涡轮机的转子叶片的方法来实现，该转子叶片沿着由转子叶根大致延伸至转子叶尖的纵向延伸具有至少一个在其中转子叶片具有空气动力学的横截面轮廓的区域，该横截面轮廓具有轮廓前缘和轮廓后缘，它们通过横截面轮廓的吸力面和压力面来连接，其中转子叶片的壳体部件在包括多个部分模具的尤其是如上所述的装置中制造，其中，借助于具有在部分模具的纵向上延伸的标记模具的部分模具，在包括了转子叶片后缘的壳体部件处在后缘的区域中产生在壳体部件处的修边标记，且 在将壳体部件组装成转子叶片之后沿着修边标记对转子叶片的后缘进行修边。因此，根据本发明所制造的转子叶片具有在后缘的区域中的修边标记，其能以可再现的和低成本的方式制造，且用于转子叶片后缘的修边。 
根据本发明的方法优选地由此来改进，即修边标记在转子叶片后缘的修边中保留在被切下的修边边棱处。该修边在转子叶片的脱模后实现，且其后壳体部件的后缘部分被彼此粘合，从而构成转子叶片的后缘。修边标记与修边边棱或缝边一起被切下，且因此不是转子叶片的空气动力学轮廓的一部分。 
对于本发明的各个对象，即用于制造该制造模具的装置、部分模具和方法以及用于制造转子叶片的方法所提及的特点、技术效果和优点，均以相同的方式同样适用于各个其它的发明对象。 
附图说明
下面将借助实施例并参照附图来说明本发明，这并不限制本发明的通用思想，关于所有在文中未进一步说明的本发明细节可详细地参见附图。其中： 
图1显示了转子叶片的顶视图的示意性图示， 
图2显示了穿过根据图1的转子叶片的示意性截面图， 
图3显示了穿过根据本发明的装置的示意性截面图， 
图4详细地显示了带有根据本发明的修边标记的转子叶片的示意性截面图， 
图5详细地显示了根据本发明的部分模具的示意性截面图，和 
图6详细地显示了另一根据本发明的部分模具的示意性截面图。 
具体实施方式
在下面的图中，各相同的或同类的元件或者相应的部分用相同的附图标记来表示，从而由相应的重复标记示出。 
在图1中以顶视图的形式示意性示出了转子叶片1。转子叶片1由转子叶根2延伸至转子叶尖3，且具有前缘5和后缘6。后缘6通 常通过修边来制造。在图1中同样示出了带子9，其在转子叶片1的纵向延伸上延伸并用于加固转子叶片1。带子9承受作用到转子叶片1上的力和弯矩，且将其传递至叶根2或转子轮毂。带子9置于由转子叶根2的中心延伸直至转子叶尖3的纵向截平面10上。 
在图2中以沿着图1中的剖面线A-A的截面图的形式示意性示出了根据图1的转子叶片1。前缘5和后缘6通过压力面7和吸力面8彼此连接，它们共同构成了转子叶片1的横截面轮廓4。在图2中并未示出横截面轮廓4由多个壳体部件、例如两个用于压力面7和吸力面8的半壳来制造。在后缘6处，压力面7和吸力面8的壳体部件大致平面式地重叠放置并且围起了一个连接区域11，在其中填充了粘合剂如树脂以便连接壳体部件和制造后缘6。 
在压力面7和吸力面8处在转子叶片1的内腔中安装有主带子9，9’，其用于加固转子叶片。在图2中同样示出了已在图1中示出的纵向截平面10。它横向于转子叶片1的前缘5与后缘6之间的连线或弦延伸，且由转子叶根2延伸直至转子叶尖3。在主带子9，9’之间布置有两个连接吸力面8与压力面7的接片。 
在图3中示出了根据本发明的制造模具20，其包括两个部分模具，即用于压力面半壳23的上方部分模具21和用于吸力面半壳24的下方部分模具22。用于转子叶片1的吸力面的下方部分模具22是固定的，而用于转子叶片1的压力面的部分模具21是可动的，以便于在由两个半壳23，24制造转子叶片1的情形中在前缘5处沿着转子叶片1的整个纵向延伸将半壳23，24调到精确匹配的对齐。 
在此，为了补偿半壳23，24的制造不精确性，可动的上方部分模具21可相对用于吸力面的下方部分模具22移动几个厘米。可动的上方部分模具21和用于压力面的嵌入到上方部分模具21中的半壳23的形状在移动中不发生变化，然而却使得半壳23，24中的在后缘5处彼此相对而置的区域发生移动。在图3中同样示出了前缘5处的部分模具21，22在接口边缘或接口位置25处彼此接触。 
在图4中以横截面的形式示意性地示出了转子叶片的细节。该图涉及到转子叶片1中的包括了后缘6的部分。用于压力面的半壳23 和用于吸力面的半壳24在后缘6处平面式地彼此碰到。端部区域利用粘合剂26、如合成树脂被填满，其在后缘6处将半壳23，24彼此固定地连接。 
压力面的半壳23在半壳23的端部之前不远的位置处具有凸缘状的修边标记33，借助其便可在下面的方法步骤中制造出以虚线示意性示出的修边边缘27。修边边缘27在制成的转子叶片1处可见。 
在图5和6中以横截面的形式示意性地示出了处于转子叶片1的后缘区域中的两个备选的部分模具34，35。图5中的部分模具34具有凸缘状的标记模具30，其在壳体部件36中留下槽状的修边标记31。通过该槽状的修边标记31指明了修边边棱38，其与呈波状的修边标记一起在转子叶片的修边期间被切下。 
在图6中示出了互补式的备选方案，即部分模具35具有槽状的标记模具32，使得壳体部件37在后缘的区域中获得凸缘状的修边标记33，以其来标明修边边棱39。在修边期间，不仅修边边棱39而且修边标记33都被切下。 
所有所提及的特征，还有仅由附图可获悉的特征，以及还有与其它特征相结合地被公开的单个特征，单独的及其组合的形式都被认为是本发明的基本。根据本发明的实施形式可由单个的特征或多个特征的组合来实现。 
附图标记列表
1转子叶片；2转子叶根；3转子叶尖；4横截面轮廓；5前缘；6后缘；7压力面；8吸力面；9压力面主带子；9’吸力面主带子；10纵向截平面；11后缘连接区域；20制造模具；21压力面的部分模具；22吸力面的部分模具；23压力面半壳；24吸力面半壳；25接口位置；26粘合剂；27修边边缘；30凸缘状的标记模具；31槽状的修边标记；32槽状的标记模具；33凸缘状的修边标记；34，35部分模具；36，37壳体部件；38，39修边边棱。 

Claims (10)

1.用于制造用于风力涡轮机的转子叶片(1)的装置，具有用于所述转子叶片(1)的多件式制造模具(20，21，22)，所述转子叶片(1)沿着由转子叶根(2)大致延伸至转子叶尖(3)的纵向延伸具有至少一个在其中所述转子叶片(1)具有空气动力学的横截面轮廓(4)的区域，所述横截面轮廓(4)具有轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)，所述轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)通过所述横截面轮廓(4)的吸力面(8)和压力面(7)来连接，其中设置有至少两个用于所述转子叶片(1)的至少两个壳体部件(23，24；36，37)的部分模具(21，22；34，35)，其中第一壳体部件(23；36，37)和第二壳体部件(24；36，37)在所述轮廓后缘(6)的区域中大致平面式重叠地彼此相连接，
其特征在于，所述部分模具(21，22；34，35)在所述后缘(6)的区域中具有在所述部分模具(21，22；34，35)的纵向上延伸的标记模具(30，32)，用于在所述转子叶片(1)的后缘(6)的区域中在壳体部件(23，24；36，37)处产生修边标记(31，33)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记模具(30，32)在所述部分模具(21，22；34，35)中构造成纵向延伸的加深的槽(32)、纵向延伸的突起的凸缘(30)或纵向延伸的边缘。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记模具(30，32)被中断地或分段式地存在。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标记模具(30，32)布置在设置用于壳体部件(23，24；36，37)的部分模具(21，22；34，35)中，所述外壳部件(23，24；36，37)在所述转子叶片(1)的制造期间和/或在所述转子叶片(1)的后缘(6)的修边期间处在所述后缘(6)的上方。
5.用于风力涡轮机的转子叶片(1)的制造模具(20)的部分模具(21，22；34，35)，所述转子叶片(1)沿着由转子叶根(2)大致延伸至转子叶尖(3)的纵向延伸具有至少一个在其中所述转子叶片(1)具有空气动力学的横截面轮廓(4)的区域，所述横截面轮廓(4)具有轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)，所述轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)通过所述横截面轮廓(4)的吸力面(8)和压力面(7)来连接，其中，所述部分模具(21，22；34，35)设置用于所述转子叶片(1)的包括了所述转子叶片(1)的后缘(6)的壳体部件(23，24；36，37)，
其特征在于，所述部分模具(21，22；34，35)在所述后缘(6)的区域中具有在所述部分模具(21，22；34，35)的纵向上延伸的标记模具(30，32)，用于在所述转子叶片(1)的后缘(6)的区域中在所述壳体部件(23，24；36，37)处产生修边标记(31，33)。
6.根据权利要求5所述的部分模具(21，22；34，35)，其特征在于，所述标记模具(30，32)构造成纵向延伸的加深的槽(32)或纵向延伸的突起的凸缘(30)。
7.用于制造用于风力涡轮机的转子叶片(1)的制造模具(20)的方法，其中转子叶片(1)沿着由转子叶根(2)大致延伸至转子叶尖(3)的纵向延伸具有至少一个在其中所述转子叶片(1)具有空气动力学的横截面轮廓(4)的区域，所述横截面轮廓(4)具有轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)，所述轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)通过所述横截面轮廓(4)的吸力面(8)和压力面(7)来连接，
其特征在于，在用于所述转子叶片(1)的包括了所述转子叶片(1)的后缘(6)的壳体部件(23，24；36，37)的部分模具(21，22；34，35)中，在所述后缘(6)的区域中安装有在所述部分模具(21，22；34，35)的纵向上延伸的标记模具(30，32)，用于在所述转子叶片(1)的后缘(6)的区域中的壳体部件(23，24；36，37)处产生修边标记(31，33)。
8.用于制造用于风力涡轮机的转子叶片(1)的方法，所述转子叶片(1)沿着由转子叶根(2)大致延伸至转子叶尖(3)的纵向延伸具有至少一个在其中所述转子叶片(1)具有空气动力学的横截面轮廓(4)的区域，所述横截面轮廓(4)具有轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)，所述轮廓前缘(5)和轮廓后缘(6)通过所述横截面轮廓(4)的吸力面(8)和压力面(7)来连接，其中所述转子叶片(1)的壳体部件(23，24；36，37)在包括多个部分模具(21，22；34，35)的装置中制造，
其特征在于，借助于具有在所述部分模具(21，22；34，35)的纵向上延伸的标记模具(30，32)的部分模具(21，22；34，35)在包括所述转子叶片(1)的后缘(6)的壳体部件(23，24；36，37)处在所述后缘(6)的区域中产生在所述壳体部件(23，24；36，37)处的修边标记(31，33)，并且在将所述壳体部件(23，24；36，37)组装成所述转子叶片(1)之后沿着所述修边标记(31，33)对所述转子叶片(1)的后缘(6)进行修边。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述修边标记(31，33)在对所述转子叶片(1)的后缘(6)进行修边的情形中保留在被切下的修边边棱(38，39)处。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述包括多个部分模具(21，22；34，35)的装置根据权利要求1至4中任一项所述地来构造。
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