CN103862595A - 具双真空系统的风轮叶片模具及用其制作风轮叶片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有双真空系统的叶片模具，所述第一真空气道通过管道与树脂收集器连接，该第二真空气道通过管道与抽真空设备连接，第一真空气道与第二真空气道分别已经和固定的真空管道及抽真空设备连接，且在制作本发明的真空模具时已经做好保压测试，相对于现有技术，每次需要临时组建外接真空系统不同，本发明可以节省人工成本，同时提高产品质量。另，本发明因树脂收集器采用透明材质，且各真空气道包含若干抽气点，分布在模具的各个不同位置，可以通过观察树脂收集器内胶量的增加速度，很容易地判断各注胶点的注胶速度是否过快，提高产品工艺的可控性，同时收集的溢胶还可以直接回收利用，节省制造风轮叶片的成本。

Description

具双真空系统的风轮叶片模具及用其制作风轮叶片的方法

技术领域

本发明涉及一种机械加工用模具，尤其是一种制作风轮叶片的模具及运用该模具生产风轮叶片的方法。

背景技术

 在传统石化能源日渐稀缺的情况下，环保、绿色且可重复利用的能源成为目前所主要倡导的能源形势。因此，我国很多多风地区逐渐增设了风力发电装置。对于风力发电机而言，风轮叶片是风力发电机的重要组成部分。而对于风力叶片的制作而言，传统的手糊工艺具有效率低，生产成品质量不稳定，制作不精确的缺陷，同时对人员的熟练程度以及环境条件依赖较高。因此国内外风轮叶片的生产厂商普遍采用真空吸注工艺，将树脂混合物吸注进入玻璃纤维铺层来制作风轮叶片。

如中国发明专利公布号CN102358047A所介绍的一种风轮叶片真空吸注制作风轮叶片的方法，如图1所示，在特定风轮叶片模具1中铺设用于成品脱模的脱模布2后，将玻璃纤维铺层3按照要求铺设在脱模布2上；然后，在玻璃纤维铺层表面依次铺设脱模布2、控制流速的隔离膜4、吸附气泡的吸附层11、用于引导树脂混合物流动的导流网5、密封模具的密封膜6；其中，脱模布2具有一定的渗透率、隔离膜4、导流网5具有特定的渗透孔，吸附层11具有吸附气泡的作用，密封膜6与模具1相贴合构成密封腔体；同时，分别将输送树脂混合物7的注胶管8、连接真空泵10的真空管9插入至密封膜6；进而在开启真空泵10抽真空后，树脂混合物7在真空负压的作用下依次渗透导流网5、气泡吸附层11、隔离膜4、脱模布2进入到玻璃纤维铺层3中，固化后形成所需的风轮叶片。

上述技术方案，由于在隔离膜4与导流网5之间增设了一个吸附层11，使得上浮到玻璃纤维铺层3表面的气泡被大量吸附，从而减少气泡的数量，因此可以降低树脂混合物中气泡对风轮叶片的影响，有效提高风轮叶片的质量。

然而，上述的真空吸注工序中，是利用密封膜6将特定风轮叶片模具进行密封处理后，并临时由真空泵、真空管、注胶管等组成外界的真空系统，使模具内部能够形成真空，然后再进行后续的注胶程序，在注胶程序中，还要在真空泵10后方连接一个树脂收集器，以收集溢出的胶量。因此，在每制作一个风轮叶片的加工过程中，很难保证储胶罐7、注胶管8、模具1、真空管9、真空泵10、树脂收集器之间所组成密封环境的气密性总能达到一定要求。

现有技术的这种做法，每次都临时由储胶罐、树脂收集器和真空抽气管组成一个外接真空系统，再与模具连接，因此不能保证每次的外接真空系统本身以及每次外接真空系统与模具的连接部位处都具有足够的气密性，需要每次制作叶片之前做保压测试，该种做法较为繁琐，且增加工人的操作难度，生产效率难以提高。且部分抽气系统无法重复使用，无形中增加了风轮叶片的制造成本。

另外，现有技术中外接真空系统所用的树脂收集器为金属制作，不能看清树脂收集器内胶量是否已将装满，易出现因收集器溢胶漏气而导致产品报废的情况。另外，现有技术中，因整个真空系统所用树脂收集器的个数较少，且在生产过程中也无法判断每个注胶点的注胶量是否合适，而不能有效及时地控制注胶速度，使工艺可控性差。

发明内容

 鉴于上述原因，本发明的是提供一种具有真空系统的风轮叶片模具，尤其是一种具有两套真空系统的风轮叶片模具，使模具整体真空系统的气密性高 ，工艺可靠性高。

本发明的目的是提供一种借助上述模具生产风轮叶片的方法，以提高制作效率。

本发明的进一步目的是提供一种可掌握注胶速度的叶片模具，以及制作风轮叶片的方法。

本发明的风轮叶片模具，包括在分模面上设有两道真空气道，该第一真空气道位于模具内侧，第二真空气道位于第一道真空气道的外侧，所述第一真空气道通过管道与树脂收集器连接，该第二真空气道通过管道与抽真空设备连接。

本发明的一个实施例中，所述第一真空气道包括数个沿分模面分布的抽气点，所述第二真空气道包括数个沿分模面分布的抽气点，所述第一真空气道的各抽气点及第二真空气道的各抽气点分别为穿透于该分模面的穿孔。

本发明的一个实施例中，所述树脂收集器采用透明材质制成，较佳选择透明的塑胶材质做成。

本发明的一个实施例中，所述第一真空气道的各抽气点与所述第二真空气道的各抽气点，不在模具的同一横向剖切面上，所述第一真空气道的各抽气点与所述第二真空气道的各抽气点，在纵向上的最近距离为200mm。

本发明的一个实施例中，所述第一真空气道的各抽气点，在位于模具的模穴弯曲处的分布密度大于位于模穴直线处的分布密度，所述第二真空气道的抽气点分布密度小于第一真空气道的抽气点的分布密度。

本发明的一个实施例中，所述第二真空气道的各抽气点距离分模面的最外缘大于等于30mm, 第一真空气道的各抽气点与第二真空气道的各抽气点的横向距离大于等于20mm。

本发明的一个实施例中，所述第一真空气道的各抽气点连接的各管道通过一个阀门连接一树脂收集器的一侧，所述各树脂收集器的另一侧连接一真空支管道，各真空支管道与该抽真空设备连接。

本发明的一个实施例中，所述第一真空气道的各抽气点连接的管道为一个歧管，歧管之一通过一阀门与一个树脂收集器一侧连接，歧管的另一个通过一阀门、真空支管道与一个抽真空设备连接，所述树脂收集器另一侧也与该抽真空设备连接。

本发明的一个实施例中，所述第二真空气道的各抽气点连接一个真空支管道，各真空支管道通过一个阀门与一真空主管道连接，该真空主管道与该抽真空设备连接。

本发明的一个实施例中，所述各抽气点的穿孔内预设有一个供与管道连接的预埋件，所述预埋件为中间为中空状，外侧具有螺纹的结构。

本发明的一个实施例中，所述预埋件是以结构胶，安装固定在各抽气点的穿孔内的。

本发明运用上述双真空系统模具制作风轮叶片的方法，基本包括以下步骤：

（1）将用于制造叶片的纤维铺层，铺设上下模壳的其中之一中；

（2）上下模壳对齐扣合；

（3）以存储有树脂的储胶罐通过注胶管连接模具的各注胶点；

（4）开启第二真空气道的各抽气点与抽真空设备之间的阀门，关闭第一真空气道各抽气点与树脂收集器之间的阀门，开启抽真空设备，使对模具内部抽真空，并由此将树脂从储胶罐内吸出，引入至模穴内；

（5）一定时间后，开启第一真空气道各抽气点与树脂收集器之间的阀门收集溢胶，并同时观察各树脂收集器内溢胶量变化；

（6）待观察树脂收集器内溢胶量的增加与注入速度基本相同时，即判断模穴内已经充满树脂；

（7）关闭各阀门，关闭储胶罐，经固化成型后，制作得到风轮叶片。

本发明的较佳技术效果在于：本发明具有双真空系统的叶片模具，第一真空气道与第二真空气道分别已经和固定的真空管道及抽真空设备连接，且在制作本发明的真空模具时，已经做好保压测试，相对于现有技术，每次需要临时组建外接真空系统不同，本发明可以节省人工成本，同时提高产品质量。另，本发明因树脂收集器采用透明材质，且各真空气道包含若干抽气点，分布在模具的各个不同位置，可以通过观察树脂收集器内胶量的增加速度，很容易地判断各注胶点的注胶速度是否过快，提高产品工艺的可控性，同时收集的溢胶还可以直接回收利用，节省工艺成本。

附图说明

 图1为以现有风轮叶片模具制造风轮叶片工作时的示意图。

图2为本发明风轮叶片模具的分模面的双真空气道示意图。

图3为本发明风轮叶片模具的横向剖面图。

图4为本发明风轮叶片模具制造风轮叶片工作时的示意图。

图5为运用本发明的风轮叶片模具制作风轮叶片的流程图。

具体实施方式

如图2所示，为本发明风轮叶片模具的分模面的双真空气道示意图。

其中图2中显示的为风轮叶片模具俯视图，包括于模具1具有一分模面11，分模面为上模、下模相互匹配接合的一个面，分模面11内侧为模穴12。于分模面11上形成有第一真空气道13和第二真空气道14。其中第一真空气道13相对位于分模面11的内侧，而第二真空气道14相对位于分模面11的外侧，第一真空气道13和第二真空气道14分别包括数个间隔的抽气点131及141，各抽气点131及141为穿透分模面的穿孔。该第一真空气道用于与树脂收集器连接，以收集溢胶，而第二真空气道14主要用于与真空抽气管连接，以使模穴12内部形成真空。其中各抽气点131及141的穿孔内均设有与预埋件，具体为以机械打孔之后，将预埋件以结构胶固定于孔的内壁，并将孔及预埋件的结合处打磨平整。预埋件是类似管道接头，其中间为中空状，外表面具有外螺纹结构，其较佳具有一个锥形的外形结构，以便于各种类型的管道密封连接。

如图2所示，该第一真空气道13在模具1弯曲位置为3000mm分布4个抽气点131，而在模穴12的宽度较大的位置为每隔2000mm处设有一个抽气点131。这是根据灌注成型制作风轮的叶片时，叶片不同部位所需要的胶量来决定的。外侧的第二真空气道14为每隔5000mm而设有一个抽气点141，其所设的密度小于第一真空气道13的抽气点密度，在一般情况下，第二真空气道14的抽气点密度141为第一真空气道13的抽气点密度的1/2到1/3。

进一步地，鉴于第一真空气道13及第二真空气道14各抽气点连接管道便利性，本发明中的第一真空气道的各抽气点131与所述第二真空气道的各抽气点141，不在模具同一横向剖切面上，也不在同一纵向剖切面上（即错开距离），其中两个真空气道的抽气点最近的纵向距离大于等于200mm（结合如图2所示）；而两个真空气道的抽气点最近的横向距离大于等于20mm。又如图3所示，为模具的横向剖面图，该剖面图不为直切剖面，而是一转折的剖面图，所表示的为两个真空气道的抽气点的横向位置关系。如图3所示的，其中第二真空气道14的抽气点141距分模面11的外端30mm，而第一真空气道13的各抽气点131与抽气点141的间距为20mm。其中各第一真空气道13的各抽气点131所连接形成的曲线，与第二真空气道14的各抽气点141所连接形成的曲线较佳为相互平行的状态，以便于抽气点所在穿孔的加工处理及与管道的连接。

图4为本发明风轮叶片模具制造风轮叶片工作时的示意图。其中，模具1的第一真空气道13的各抽气点131下方连接一个树脂收集器132，

其中各树脂收集器132以透明的材质制作，例如透明的PC材料，PV材料、钢化玻璃等等，以便观察其收集溢胶的速度，从而可及时更换新的树脂收集器，避免树脂收集器132过满，爆裂、漏气，造成整个模具气密性被破坏，影响灌注成型工艺质量。此外，通过观察各个抽气点处的树脂收集器132内溢胶进入的速度，可对应判断各个树脂收集器132周围一定区域内注胶点，是否存在注胶速度过快及胶量过满的情况，甚至可以判断模穴12内是否已经充满了树脂胶，从而提高整个工艺的可控制性（图示中省略号表示各抽气点131下方的连接情形相同，但为了简略未全部绘示）。

各树脂收集器132另一侧由管道连接到真空主管道上15，真空主管道15与一个抽真空设备2连接。而第二真空气道14的各抽气点141下方连接一个真空支管道142，各真空支管道142又通过三通与真空主管道16连接，该真空主管道16（或共用真空主管道15）与一个抽真空设备3连接，也可以连接前述的抽真空设备2上。在抽气点131与树脂收集器132之间设有阀门，在树脂收集器132与真空主管道15之间可设有阀门，各抽气点141与真空支管道142之间可设有阀门。进一步地，可在抽气点131下方设有歧管，歧管之一与该树脂收集器132连接，歧管之二直接通过阀门、真空支管路133与真空主管道15连接，借此，可关闭树脂收集器132前方的阀门，而开启与真空主管道15之间的阀门，使第一真空气道13协助第二真空气道14快速对模穴12内进行抽真空处理。

除上述连接结构外，在模具1的各注胶点上连接有注胶管3，而注胶管3另一端与一个储胶罐4连接，该储胶罐4内存存储有待成型的树脂胶。而较佳地，于储胶罐4上端近罐顶处连接一个压力5，该压力连接压力设备以提供压力，使储胶罐4内的树脂胶可迅速进入模穴12内，并渗入至模穴12内的纤维铺层，与纤维铺层形成复合结构。

以下是本发明双真空系统模具的制作步骤：

1、在一模具1分模面11上使用钢板尺和记号笔将抽气点做好标记；

2. 使用F夹配合泡沫分划板、密封胶条、铁板将磁力钻固定在分模面11上打出穿孔，要求磁力钻轴心与标记点处于同一条直线上；    

3. 使用磁力钻配合Φ50开孔器、Φ24.5麻花钻、Φ50扩孔器、Φ40锪钻进行打孔。第一真空气道13的抽气点131，以0～3000mm的距离内均匀布置4个，其它位置每隔2000mm分布一个,主要用于抽溢胶；第二真空气道14的各抽气点141为每5000mm分布一个，主要用于抽真空；                

4. 调制HLU235结构胶，将预埋件固定在步骤2所制作的各穿孔的内壁，把分模面11与预埋件四周打磨光滑。                        

5. 两道真空气道的各抽气点，以钢丝管与预埋件连接，钢丝管另一端与真空主管道或树脂收集器相连接，所有连接部位钢丝管与预埋件之间用密封胶条密封，且钢丝管外部使用喉箍扎紧；或所有管道使用PPR管，且管道之间用热熔机熔融完成连接。                         

6. 在模具中部位置，用三通将模具壳体前缘和后缘所连出的管道连成一体，在交汇处留出适当长度与真空泵相连的真空主管道。

7.制作完毕，保压交检。

上述双真空模具制作完毕并做保压交检，则本发明的双真空系统的模具已经形成了固化的系统，无需每次在生产过程中都再临时测验“外接真空系统”及整个模具的气密性，提高了生产效率，保证产品的品质。对于风轮叶片的灌注成型工艺过程，模具内气密性要求为15分钟0.5kPa。如不满足一定的气密性条件，可能会使叶片的灌注成型工艺时间过长，成型后叶片内部形成大量气泡，使叶片结构酥松，大大降低风轮叶片的力学强度和其他物理性能。

运用本发明具双真空系统的风轮叶片模具制作风轮叶片的流程，参见图5所示，基本可概括为以下步骤：

（1）将用于制造叶片的纤维铺层，铺设在叶片模具上下模壳的其中之一中；

（2）上下模壳对齐扣合；

（3）以存储有树脂的储胶罐通过注胶管连接模具的各注胶点；

（4）开启第二真空气道的各抽气点与抽真空设备之间的阀门，关闭第一真空气道各抽气点与树脂收集器之间的阀门，开启抽真空设备，使对模具内部真空处理，并由此将树脂从储胶罐内吸出，引入至模穴内；

（5）一定时间后，开启第一真空气道各抽气点与树脂收集器之间的阀门收集溢胶，并同时观察各树脂收集器内溢胶量变化；

（6）待观察树脂收集器内溢胶量的增加与注入速度基本相同时，即判断模穴内已经充满树脂；

（7）关闭各阀门，关闭储胶罐，经固化成型后，取出制作的风轮叶片。

本发明的效果在于：由于本发明的双真空系统的风轮叶片模具，为一个成型固化下来的系统，在本发明的模具制作时已完成系统的保压交检，所以排除了的漏气可能性，并且减少了管道使用数量，提高了生产效率；通过改变树脂收集器的材料，可以看到各个抽气点收集器内胶量多少以便及时更换，避免造成收集器爆裂露气等；通过增加储胶罐数量，可以轻易判断每个注胶点注胶量及注胶速度是否合适，增强了灌注工序的工艺可控性，提升产品的质量。

本发明的效果在于：由于本发明的双真空系统的风轮叶片模具，为一个成型固化下来的系统，在本发明的模具制作时已完成系统的保压交检，所以排除了的漏气可能性，并且减少了管道使用数量，提高了生产效率；通过改变树脂收集器的材料，可以看到各个抽气点收集器内胶量多少以便及时更换，避免造成收集器爆裂露气等；通过增加储胶罐数量，可以轻易判断每个注胶点注胶量及注胶速度是否合适，增强了灌注工序的工艺可控性，提升产品的质量。

Claims (10)

1.一种具双真空系统的风轮叶片模具，其特征包括：在分模面上设有两道真空气道，该第一真空气道位于模具内侧，第二真空气道位于第一道真空气道的外侧，所述第一真空气道通过管道与树脂收集器连接，该第二真空气道通过管道与抽真空设备连接。

2.依据权利要求1所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述第一真空气道包括数个沿分模面分布的抽气点，所述第二真空气道包括数个沿分模面分布的抽气点，所述第一真空气道的各抽气点及第二真空气道的各抽气点分别为穿透于该分模面的穿孔。

3.依据权利要求2所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述树脂收集器采用透明材质制成。

4.依据权利要求3所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述第一真空气道的各抽气点与所述第二真空气道的各抽气点，不在模具的同一横向剖切面上；所述第一真空气道的各抽气点与所述第二真空气道的各抽气点，在纵向上的最近距离大于等于200mm。

5.依据权利要求3所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述第一真空气道的各抽气点，在位于模具的模穴弯曲处的分布密度大于位于模穴直线处的分布密度；所述第二真空气道的抽气点分布密度小于第一真空气道的抽气点的分布密度。

6.依据权利要求3所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述第二真空气道的各抽气点距离该分模面的最外缘大于等于30mm,第一真空气道的各抽气点与第二真空气道的各抽气点的横向距离大于等于20mm。

7.依据权利要求3所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述第一真空气道的各抽气点连接的各管道通过一个阀门连接一树脂收集器的一侧，所述各树脂收集器的另一侧连接一真空支管道，各真空支管道与该抽真空设备连接。

8.依据权利要求3所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述第一真空气道的各抽气点连接的管道为一个歧管，歧管之一通过一阀门与一个树脂收集器一侧连接，歧管的另一个通过一阀门及真空支管道与该抽真空设备连接，所述树脂收集器另一侧通过管道也与该抽真空设备连接。

9.依据权利要求3或7或8所述的风轮叶片模具，其特征在于：所述第二真空气道的各抽气点分别连接一个真空支管道，各真空支管道通过阀门与一个真空主管道连接，该真空主管道也与该抽真空设备连接。

10.一种运用以上任一项所述的双真空模具制作风轮叶片的方法，其包括以下步骤：

（1）将用于制造叶片的纤维铺层铺设在模穴中；

（2）上下模壳对齐扣合；

(3)以存储有树脂的储胶罐通过注胶管连接模具的各注胶点；

(4)开启第二真空气道的各抽气点与抽真空设备之间的阀门，关闭第一真空气道各抽气点与树脂收集器之间的阀门，开启抽真空设备，使对模具内部真空处理，并由此将树脂从储胶罐内吸出，引入至模穴内；

(5)一定时间后，开启第一真空气道各抽气点与树脂收集器之间的阀门收集溢胶，并同时观察各树脂收集器内溢胶量变化；

(6)待观察树脂收集器内溢胶量的增加与注入速度基本相同时，即判断模穴内已经充满树脂； 

(7)关闭各阀门，关闭储胶罐，经固化成型后，取出风轮叶片。

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