CN111749843A

CN111749843A - 生成风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模块化模制装置、模制系统和方法

Info

Publication number: CN111749843A
Application number: CN202010224006.2A
Authority: CN
Inventors: C.布尔夏特; A.胡卢普; M.尼尔森
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: US20200307032A1; US11820046B2; EP3715080A1; CN111749843B

Abstract

本发明涉及用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模块化模制装置，模块化模制装置包括：形成用于叶片节段的模具的柔性支撑板；至少一个弯曲设备，其包括至少第一端和第二端，至少一个弯曲设备附接到支撑板并且构造成使得支撑板从第一支撑板形状弯曲成至少一个第二支撑板形状；以及至少一个连接装置，其构造成将模块化模制装置的柔性支撑板与另一模块化模制装置的柔性支撑板的至少一个连接装置可移除地连接。此外，本发明涉及用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模制系统和方法。

Description

生成风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模块化模制装置、模制系统和方法

技术领域

本发明涉及用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模块化模制装置。此外，本发明涉及用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模制系统和方法。

背景技术

通常，通过将风力涡轮机叶片的至少两个节段连结在一起来构造风力涡轮机叶片。叶片节段在不同大小的模具中被构建和/或层压，直至风力涡轮机叶片的整个长度。用于叶片节段的模具通常被固定于特定叶片形状或者至少特定叶片节段形状的构建过程中。模具在其形状方面往往不灵活并且基本上无法进行调整。特别是在风力涡轮机叶片的几何形状的早期设计阶段，有必要实现对叶片节段的形状的改变以便改进设计，这对于用于风力涡轮机叶片的叶片节段的现有技术的模具而言是不可能的或者至少是非常耗时的过程。因此，当前模具的缺点在于不能够生产任意所期望形状的风力涡轮机叶片节段，而是受限于单个形状。

发明内容

因此，本发明的目标是提供不具有这些缺点或者至少部分地不具有这些缺点的用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模块化模制装置、模制系统和方法。具体地，本发明的目标是提供一种提供灵活且模块化构造的模块化模制装置和模制系统，以及允许利用低成本和少量时间灵活生成用于叶片节段的模具以实现对用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的形状的改变的上述方法。

根据本发明的第一方面，本发明涉及用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模块化模制装置，所述模块化模制装置包括：

-形成用于叶片节段的模具的柔性支撑板；

-至少一个弯曲设备，其包括至少第一端和第二端，所述至少一个弯曲设备被附接到支撑板并且被构造成使得支撑板从第一支撑板形状弯曲成至少一个第二支撑板形状，以及

-至少一个连接装置，其被构造成将模块化模制装置的柔性支撑板与另一模块化模制装置的柔性支撑板的至少一个连接装置可移除地连接。

本发明的模具应被理解为用于构造和/或层压风力涡轮机叶片的叶片节段的辅助装置。模具优选地被形成在支撑板的顶侧上并且优选地通过支撑板的表面形成。风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段可以被理解为是风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片的一部分、特别是一半。支撑板被构造成由单个表面构成或由各种表面的组合构成的柔性表面。叶片节段可以是风力涡轮机叶片的壳节段。

弯曲设备可以是柔性臂、受控弹簧、液压或气动缸或者被构造成将支撑板从第一支撑板形状弯曲成至少一个第二支撑板形状的另一设备。弯曲设备也可以包括具有至少一个旋转自由度的附接装置和/或接头，其中所述至少一个旋转自由度中的至少一个相对于支撑板的纵向轴线定向。附接装置优选地相对于宽度轴线被布置在支撑板的中心中。附接装置也可以被布置成远离中心以便实现不同的弯曲结果。附接装置优选地相对于高度轴线被固定在其位置中并且从而提供所述至少一个弯曲设备的弯曲的固定对应物。在第一支撑板形状和第二支撑板形状之间或之外，可以存在不同数量的其他支撑板形状。第一板形状优选地是支撑板的笔直形状、特别是平坦的形状。第二板形状优选地是支撑板的弯曲形状。优选地，支撑板围绕或沿着模块化模制装置的纵向轴线弯曲。模块化模制装置优选地包括矩形占用面积。纵向轴线沿着模块化模制装置的较长侧面延伸。纵向轴线可以对齐成平行于模块化模制装置且在模块化模制装置内部、与模块化模制装置挨着或远离模块化模制装置。

本发明的连接装置可以提供如下两种功能中的至少一种：连接装置的最基本实施例提供第一模块化模制装置的连接装置与第二模块化模制装置的连接装置的对齐。从而，连接装置使得两个模块化模制装置能够彼此连接，同时由于第一模块化模制装置的连接装置和第二模块化模制装置的连接装置的对齐，柔性支撑板形成无缝或接近无缝的过渡。连接装置还可以包括互锁装置以将模块化模制装置的柔性支撑板与另一模块化模制装置的柔性支撑板的至少一个连接装置可移除地连接。互锁装置可以被构造成棘轮、花键、弹簧锁、卡扣锁（snap lock）或者不同的互锁装置。以此方式设计的模块化模制装置是特别有利的，因为其提供用于模块化系统的基础，其允许利用低成本和少量时间灵活地生成用于叶片节段的模具以实现对用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的具有柔性长度的模具的形状的改变。可以通过增加或移除另外的模块化模制装置容易地调整模具的长度。可以借助于弯曲设备以所期望的量容易地调整模具的形状而不需要新模具。

根据本发明的优选实施例，有利的是，所述至少一个弯曲设备的第一端借助于具有至少一个旋转自由度的至少一个第一弯曲设备接头被附接到支撑板，其中所述至少一个旋转自由度中的至少一个相对于支撑板的纵向轴线被定向。当使得柔性支撑板在至少一个点处弯曲时，柔性支撑板可能改变支撑板的表面相对于第一弯曲设备的定向和/或角度。有利的是，实现第一弯曲设备接头以允许在支撑板进行弯曲的同时支撑板的这种运动具有至少一个旋转自由度。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，所述至少一个弯曲设备的第二端包括具有至少一个旋转自由度的至少一个第二弯曲设备接头，其中所述至少一个旋转自由度中的至少一个相对于支撑板的纵向轴线被定向。所述至少一个弯曲设备的第一端和第二端优选地在弯曲设备的相对侧上。有利的是，在弯曲设备的第二端上提供至少一个第二弯曲设备接头以便为接头提供至少一个旋转自由度，优选地在弯曲设备的远离柔性支撑板的远侧上。对于以此方式设计的模块化模制装置，有利的是，借助于第二弯曲设备接头将弯曲设备的第二端安装到某种基部。

在本发明的另一优选实施例中，模块化模制装置包括抗扭底盘，特别是可移动底盘。本发明的上述基部可以被理解为是抗扭底盘。这样的底盘可以被构造成框架、构架、托架或构造成不同的底盘。底盘优选地配备有轮或者其他装置以便为底盘提供可动性。轮优选地尽可能与模块化模制装置的占用面积一样大地分离开，以允许提供最稳定的底盘。抗扭底盘可以被理解为这样的底盘，其允许借助于所述至少一个弯曲设备来弯曲表面板而不弯曲底盘。以此方式设计的模块化模制装置是特别有利的，因为其提供了用于将模块化模制装置的柔性支撑板安装到其上的优选地可移动的基部。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，所述至少一个弯曲设备的第二端被附接到底盘。以此方式设计的模块化模制装置是特别有利的，因为其提供了用于将模块化模制装置的弯曲设备安装到其上的基部。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，弯曲设备被附接到支撑板的底侧，其中支撑板的底侧与支撑板的顶侧相对。以此方式设计的模块化模制装置是特别有利的，因为其允许将弯曲设备附接在支撑板的底侧上且从而不阻碍在支撑板的顶侧上的模具的任意空间。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，所述至少一个连接装置包括突出的连接装置和/或凹入的连接装置，其中第一模块化模制装置的突出连接装置被构造成对齐和/或连接到第二模块化模制装置的凹入连接装置。如之前所述，连接装置可以包括如下两种功能中的至少一种：对齐和互锁。根据该实施例设计的连接装置是特别有利的，因为其为连接装置的这两种功能中的每种功能提供了非常容易的解决方案。突出的连接装置可以容易地对齐到凹入的连接装置，且能够在对任一连接装置改动极小的情况下增加互锁功能。从而，由于本发明的模块化模制装置的连接装置，使得两个模块化模制装置的无缝或接近无缝的接合成为可能。连接装置可以包括互锁机构，其是可移动的或者固定的。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，第一模块化模制装置的所述至少一个突出的连接装置被形成为销，并且第二模块化模制装置的所述至少一个凹入的连接装置被形成为槽，其中槽被构造成对齐和/或连接到销。销和槽是本发明的连接装置的利用少量成本和时间付出就可以容易生产的实施例。销可以被机加工成圆形、矩形、六边形或者任何其他所期望的形状，其可以被容易地插入到相应的槽中。销可以包括互锁机构，其是可移动的或者固定的。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，所述至少一个连接装置被布置在支撑板的底侧处，其中支撑板的底侧与支撑板的顶侧相对。以此方式设计的模块化模制装置是特别有利的，因为其允许将连接装置附接在支撑板的底侧上且从而不阻碍在支撑板的顶侧上的模具的任意空间。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，所述至少一个连接装置被布置在支撑板的前部面处，其中前部面相对于支撑板的纵向轴线成角度，特别地成90°。本发明的想法是提供用于生成用于风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的模块化模制装置。如由风力涡轮机叶片的基本设计和形状给出的，模具在一个方向（长度）上比在另一个方向（宽度）上长得多。当被分成多个节段时，接头将沿着模具的长度被放置在模块化模制装置的较短侧面上。从而，连接装置也应该被放置在这些侧面上。当然，模块化模制装置也可以被构造成具有正方形占用面积。虽然较长的模块化模制装置在现实中往往更为实用，并降低了成本。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，至少一个限位挡块被布置在支撑板上和/或被连接到支撑板，特别是被布置在支撑板的顶侧上和/或被连接到支撑板的顶侧。限位挡块、特别是在支撑板的顶部上的限位挡块对于叶片节段的生产过程和/或生产叶片节段的对齐装置来说可以是特别有用的装置。

根据本发明的另一优选实施例，有利的是，模块化模制装置还包括用于加热的加热设备和/或真空装袋组件。模块化模制装置可以包括有助于生成风力涡轮机叶片的叶片节段的构造过程的另外组件或附件。真空装袋组件是在叶片节段的顶部上提供一致压力和/或向叶片节段的层压件提供一致压力的非常有利的方式。模块化模制装置还可以包括用于附件、测量装置和/或夹具的孔和/或轮廓。以此方式设计的模块化模制装置是特别有利的，因为其将另外的装置结合到模块化模制装置且从而使得生产过程更容易且具有更少的时间和成本付出。

根据本发明的第二方面，问题通过一种模制系统来解决，所述模制系统包括根据第一方面的至少两个模块化模制装置，其中所述至少两个模块化模制装置均借助于所述至少一个连接装置被连接。因此，根据本发明的模制系统具有与上文详细描述相同的优点。以此方式设计的模制系统是特别有利的，因为其允许利用低成本和少量时间灵活地生成用于叶片节段的模具以实现对用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的具有柔性长度的模具的形状的改变。可以通过增加或移除根据第一方面的另外的模块化模制装置而容易地调整模具的长度。

根据本发明的第三方面，问题通过用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的方法来解决，该模具具有根据第一方面的至少两个模块化模制装置，该方法包括如下步骤：

-通过将第一模块化模制装置的所述至少一个连接装置对齐和/或连接到第二模块化模制装置的所述至少一个连接装置来连接所述至少两个模块化模制装置，以生成根据第二方面的模制系统。

如前所述，所述至少两个模块化模制装置的连接可以包括所述两个模块化模制装置的对齐和/或互锁，以便提供在所述两个模块化模制装置的支撑板之间的无缝或接近无缝的过渡。进一步有利的是，该方法包括如下步骤：借助于每个模块化模制装置的所述至少一个弯曲设备来弯曲所述至少两个模块化模制装置的柔性支撑板中的至少一个，以便利用所述至少两个支撑板生成用于叶片节段的模具。因此，根据本发明的用于生成模具的方法具有与上文详细描述相同的优点。用于生成以此方式设计的模具的方法是特别有利的，因为其允许利用低成本和少量时间灵活地生成用于叶片节段的模具以实现对用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的具有柔性长度的模具的形状的改变。可以通过增加或移除根据第一方面的另外的模块化模制装置而容易地调整模具的长度。

附图说明

从以下描述得知本发明的另外的优点、特征和细节，在以下描述中，参考附图详细地描述本发明的可行示例。从而，来自权利要求的特征以及说明书中所提到的特征（如单独地或以任意组合采用的）对本发明来说是必不可少的。在附图中：

图1示出了用于生成用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片的叶片节段的模具的具有两个模块化模制装置的模制系统的示意性透视图；

图2示出了具有可移动底盘、两个连接装置以及支撑板形状的变型的模块化模制装置的示意性侧视图；

图3示出了两个模块化模制装置的具有突出连接装置和凹入连接装置的连接装置的示意性详细视图。

具体实施方式

具有相同功能和效果的元件在图1至图3中均以相同的附图标记表示。

在图1中，示出了用于生成用于风力涡轮机1（未示出）的风力涡轮机叶片10（未示出）的叶片节段18（未示出）的模具M的具有两个模块化模制装置100的模制系统200。模块化模制装置100的支撑板70均被连接到底盘80。在底盘80和柔性支撑板70之间的连接通过多个弯曲设备72来实现，所述弯曲设备均包括第一弯曲设备接头74和第二弯曲设备接头75，以便允许支撑板70的柔性弯曲同时仍然将支撑板70牢固地连接到底盘80。底盘80被安装在轮82上，以通过增加或移除另外的模块化模制装置100而允许模制系统200的容易布置和延伸。为了使得模块化模制装置100彼此连接，它们均包括连接装置76、76A、76B。在图1中，针对每个模块化模制装置仅示出了两个连接装置76、76A、76B。可以实现另外的连接装置76、76A、76B，特别是在图1中所示的连接装置的相对侧上。弯曲设备72的附接装置相对于宽度轴线W被布置在支撑板70的中心中或所述中心附近。根据该实施例的弯曲设备72的附接装置相对于高度轴线H被固定在其位置中并且从而提供弯曲设备72的弯曲的对应物。

在图2中，示出了模块化模制装置100，其具有带有轮82的可移动底盘80、两个连接装置76以及支撑板70的支撑板形状的变型。弯曲设备72的附接装置相对于宽度轴线W被偏心布置，以实现与弯曲设备72的居中附接装置相比不同的弯曲结果或形状。支撑板70的顶侧包括挡块高度（stop level）71，以简化例如用于生成风力涡轮机叶片1（未示出）的叶片节段18（未示出）的装置的对齐。以此方式设计的模块化模制装置100是特别有利的，因为其提供用于模块化系统200的基础，所述模块化系统允许利用低成本和少量时间灵活地生成用于叶片节段18（未示出）的模具M以实现对用于风力涡轮机10（未示出）的风力涡轮机叶片1（未示出）的叶片节段18（未示出）的具有柔性长度的模具M的形状的改变。

在图3中，示出了两个模块化模制装置100的具有突出的连接装置76A和凹入的连接装置76B的连接装置76、76A、76B的近视图。连接装置76、76A、76B被布置在每个支撑板70的底侧上。本发明的所示连接装置76、76A、76B至少提供第一模块化模制装置100的连接装置76、76A与第二模块化模制装置100的连接装置76、76B的对齐。从而，连接装置76、76A、76B使得两个模块化模制装置100能够彼此连接，同时由于第一模块化模制装置100的连接装置76、76A、76B和第二模块化模制装置100的连接装置76、76A、76B的对齐，柔性支撑板70形成无缝或接近无缝过渡。

Claims

1.一种用于生成用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的叶片节段（18）的模具（M）的模块化模制装置（100），所述模块化模制装置（100）包括：

-形成用于所述叶片节段（18）的所述模具（M）的柔性支撑板（70）；

-至少一个弯曲设备（72），其包括至少第一端和第二端，所述至少一个弯曲设备（72）被附接到所述支撑板（70）并且被构造成使得所述支撑板（70）从第一支撑板形状弯曲成至少一个第二支撑板形状，以及

-至少一个连接装置（76），其被构造成使所述模块化模制装置（100）的所述柔性支撑板（70）与另一模块化模制装置（100）的柔性支撑板（70）的至少一个连接装置（76）可移除地连接。

2.根据权利要求1所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述至少一个弯曲设备（72）的所述第一端借助于具有至少一个旋转自由度的至少一个第一弯曲设备接头（74）被附接到所述支撑板（70），其中所述至少一个旋转自由度中的至少一个相对于所述支撑板（70）的纵向轴线（L）被定向。

3.根据权利要求1或2所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述至少一个弯曲设备（72）的所述第二端包括具有至少一个旋转自由度的至少一个第二弯曲设备接头（75），其中所述至少一个旋转自由度中的至少一个相对于所述支撑板（70）的纵向轴线（L）被定向。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述模块化模制装置（100）包括抗扭底盘（80），特别是可移动底盘（80）。

5.根据权利要求4所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述至少一个弯曲设备（72）的所述第二端被附接到所述底盘（80）。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述弯曲设备（72）被附接到所述支撑板（70）的底侧，其中所述支撑板（70）的所述底侧与所述支撑板（70）的顶侧相对。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述至少一个连接装置（76）包括突出的连接装置（76A）和/或凹入的连接装置（76B），其中第一模块化模制装置（100）的所述突出的连接装置（76A）被构造成对齐到第二模块化模制装置（100）的所述凹入的连接装置（76B）和/或被连接到第二模块化模制装置（100）的所述凹入的连接装置（76B）。

8.根据权利要求7所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

第一模块化模制装置（100）的至少一个突出的连接装置（76A）被形成为销，并且第二模块化模制装置（100）的至少一个凹入的连接装置（76B）被形成为槽，其中所述槽被构造成对齐到所述销和/或被连接到所述销。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述至少一个连接装置（76）被布置在所述支撑板（70）的所述底侧，其中所述支撑板（70）的所述底侧与所述支撑板（70）的所述顶侧相对。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述至少一个连接装置（76）被布置在所述支撑板（70）的前部面处，其中所述前部面相对于所述支撑板（70）的所述纵向轴线（L）成角度，特别地成90°。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

至少一个限位挡块（71）被布置在所述支撑板（70）上和/或被连接到所述支撑板（70），特别是被布置在所述支撑板（70）的所述顶侧上和/或被连接到所述支撑板（70）的所述顶侧。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化模制装置（100），

其特征在于，

所述模块化模制装置（100）还包括真空装袋组件和/或用于加热的加热设备。

13.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的至少两个模块化模制装置（100）的模制系统（200），其中所述至少两个模块化模制装置（100）均借助于所述至少一个连接装置（76）被连接。

14.一种用于生成用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（10）的叶片节段（18）的模具（M）的方法，所述模具具有根据前述权利要求1-12中的任一项所述的至少两个模块化模制装置（100），所述方法包括以下步骤：

-通过将第一模块化模制装置（100）的所述至少一个连接装置（76）与第二模块化模制装置（100）的所述至少一个连接装置（76）对齐和/或连接来连接所述至少两个模块化模制装置（100），以生成根据权利要求13所述的模制系统（200）。