CN113423566A - 用于风力涡轮机叶片的制造的模具器具 - Google Patents

Abstract

一种用于制造用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体的模具器具（50、50'、50"），所述模具器具包括框架、配置成用于接收第一织物（63）的第一模具表面（52、52'、52"）、配置成用于接收第二织物（65）的第二模具表面（54、54'、54"）、以及配置成加热第一模具表面和第二模具表面的加热装备。模具器具配置成在第一配置与第二配置之间转动，其中，在第一配置中，第一模具表面基本上面向上，以及在第二配置中，第二模具表面基本上面向上。

Description

用于风力涡轮机叶片的制造的模具器具

技术领域

本公开涉及风力涡轮机叶片的制造。更具体地，本公开涉及模具器具、诸如用于制造用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体的模具器具的领域。

背景技术

纤维增强聚合物的风力涡轮机叶片以及特别是风力涡轮机叶片的空气动力学壳体通常在模具中制造，其中叶片的压力侧和吸力侧是通过将玻璃纤维垫和/或其他纤维增强材料（诸如碳纤维）布置在两个模具中的每个中而分开地制造的。然后，两个半部件中的一个被倒置转动，并定位在两个半部件中另一个的顶部上，并且两个半部件被粘附在一起。通过转动和重新定位整个半部件模具，叶片部分可以定位在彼此的顶部上。

风力涡轮机叶片可以通过用树脂（诸如聚酯或环氧树脂）灌注纤维（诸如玻璃纤维垫和/或碳纤维垫）来制造。可以通过真空辅助树脂转移模制（VARTM）提供纤维的灌注。

风力涡轮机叶片可以包括玻璃纤维层压体和碳纤维层压体二者或仅包括玻璃纤维，其中包括玻璃纤维和碳纤维二者的风力涡轮机叶片具有超过后者的一些优势，例如减轻的重量。例如，风力涡轮机叶片的蒙皮部分可以被提供有玻璃纤维，而负荷承载结构（诸如翼梁帽）可以被提供有碳纤维。在用玻璃纤维和碳纤维二者制造风力涡轮机叶片期间，为了控制和确保不同纤维片材的正确对准，可以在两个分开的情况（例如，首先是玻璃纤维片材以及然后是碳纤维片材）中将纤维在叶片模具中铺开，并在每个情况之间灌注。因此，执行两次灌注过程，一次灌注用于玻璃纤维，以及第二次灌注用于碳纤维。灌注过程是耗时的，因此为了减少制造时间，减少灌注时间将是有利的。

此外，风力涡轮机叶片的一些区域需要相对坚固。在叶片的这些区域中，多个织物片材（sheet）堆叠在彼此的顶部上。堆叠这些织物片材是耗时的并且需要精确，因此，减少对于将纤维铺设在叶片模具中所花费时间也可以是期望的。已知的是，离线（即在叶片模具外部）形成包括多个织物片材的预成形件。多个织物片材可以包括碳纤维或玻璃纤维，所述碳纤维或玻璃纤维被切割和堆叠以形成期望的预成形件形状。片材可以包括在固结过程期间将片材结合在一起的增粘剂。随后可以在一个单个操作中将预成形件放置在叶片模具中的期望位置中，从而减少关于叶片模具对于将织物的片材堆叠在叶片模具中所花费的时间。然而，关于制成层压体的预成形区段的缺点是，它们需要大量额外量的工厂空间。

发明内容

本公开的目的是提供一种用于制造多个预成形层压体的模具器具和方法，其克服了现有技术的缺点中的至少一些。

特别地，本发明的目的是提供一种用于制造多个预成形层压体的模具器具和方法，其例如，通过促进用于将玻璃纤维部分和碳纤维部分二者同时灌注在风力涡轮机叶片模具（可以是半模具）中的单个灌注过程，减少在风力涡轮机叶片的制造期间的灌注时间。

因此，本发明涉及用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体的制造。预成形层压体可以包括纤维（诸如碳纤维）的片材，其由粘合剂粘附在一起，并且其可以与其他纤维（诸如玻璃纤维）的片材一起定位在风力涡轮机叶片模具中。这可以促进两种类型的纤维（例如玻璃纤维和碳纤维）的同时树脂灌注。预成形层压体的粘合剂可以配置成由树脂在其灌注时溶解，使得粘合剂在灌注过程期间被树脂替代。

特别地，本发明涉及一种用于制造用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体的模具器具，例如，所述多个预成形层压体包括用于风力涡轮机叶片的层压体的第一预成形层压体和第二预成形层压体。

模具器具包括框架、配置成用于接收第一织物的第一模具表面、配置成用于接收第二织物的第二模具表面以及配置成加热第一模具表面和第二模具表面的加热装备。

模具器具配置成在第一配置与第二配置之间转动，其中，在第一配置中，第一模具表面基本上面向上，以及在第二配置中，第二模具表面基本上面向上。在第一配置中，第二模具表面可以基本上面向下。在第二配置中，第一模具表面可以基本上面向下。

模具器具可以配置成当在第一配置中时在第一模具表面上接收第一织物。

模具器具可以配置成在固结第一织物、包括加热第一模具表面时：将模具器具转动成在第二配置中，以及在第二模具表面上接收第二织物。

模具器具可以包括第三模具表面。模具器具可以配置成在第一配置、第二配置与第三配置之间转动。在第三配置中，第三模具表面可以基本上面向上。第三模具表面可以配置成用于接收第三织物。

还公开了一种用于用模具器具（诸如以上公开的模具器具）制造用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体的方法。

该方法包括，将模具器具定位在第一配置中，提供第一织物，将第一织物铺设在第一模具表面上，将第一织物约束在第一模具表面上，以及固结第一织物（包括加热第一模具表面）以形成多个预成形层压体的第一预成形层压体。

该方法包括，在固结第一织物时，将模具器具转动到第二配置，提供第二织物，将第二织物铺设在第二模具表面上，将第二织物约束在第二模具表面上，以及固结第二织物（包括加热第二模具表面）以形成多个预成形层压体的第二预成形层压体。

本公开的优点是，可以用减少的空间需求提供多个预成形层压体，例如，可以在不比单个预成形层压体大得多的地面区域处制造若干预成形层压体。

本公开的优点是，可以提供多个预成形层压体，使得在风力涡轮机叶片的制造期间可以促进单个灌注，从而减少制造时间。

本公开的另外的优点是，通过促进叶片模具中的灌注过程在一个步骤中执行，可以减少风力涡轮机叶片的灌注时间；一旦一种纤维类型（例如碳纤维）已经以受控制的方式作为预成形层压体被放置，就同时灌注不同的纤维（例如玻璃纤维和碳纤维），以减少或甚至避免缺陷的风险。

模具器具可以包括多个模具表面，包括第一模具表面和第二模具表面。多个模具表面可以包括第三模具表面。多个模具表面可以包括更多模具表面，诸如第四模具表面和第五模具表面。

模具表面可以配置成用于接收织物，例如，第一模具表面配置成接收第一织物，第二模具表面配置成接收第二织物，以及第三模具表面可以配置成接收第三织物。第一模具表面可以配置成接收第一二级织物。第二模具表面可以配置成接收第二二级织物。第三模具表面可以配置成接收第三二级织物。

织物的固结（例如，包括织物的加热）形成预成形层压体。例如，第一织物的固结形成第一预成形层压体，以及第二织物的固结形成第二预成形层压体。第三织物的固结形成第三预成形层压体。第一二级织物的固结形成第一二级预成形层压体。第二二级织物的固结形成第二二级预成形层压体。第三二级织物的固结形成第三二级预成形层压体。

预成形层压体在固结之后不必需是刚性的。例如，预成形层压体在固结过程之后可以是柔性的。例如，预成形层压体在固结之后，例如当定位在风力涡轮机叶片模具中时，可以能够获得一些程度的弯曲。

预成形层压体可以构成风力涡轮机叶片的主层压体的部分。预成形层压体可以构成风力涡轮机叶片的翼梁帽的部分。织物，诸如第一织物和/或第二织物和/或第三织物和/或第一二级织物和/或第二二级织物和/或第三二级织物，可以包括碳纤维。

织物可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。织物可以包括碳纤维。织物可以用增粘剂预制。织物可以是预浸织物。替代地，织物可以是干织物。

第一织物可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第一织物可以包括碳纤维。第一织物可以用增粘剂预制。第一织物可以是预浸织物。替代地，第一织物可以是干织物。

第二织物可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第二织物可以包括碳纤维。第二织物可以用增粘剂预制。第二织物可以是预浸织物。替代地，第二织物可以是干织物。

第一二级织物可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第一二级织物可以包括碳纤维。第一二级织物可以用增粘剂预制。第一二级织物可以是预浸织物。替代地，第一二级织物可以是干织物。

第三织物可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第三织物可以包括碳纤维。第三织物可以用增粘剂预制。第三织物可以是预浸织物。替代地，第三织物可以是干织物。

第二二级织物可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第二二级织物可以包括碳纤维。第二二级织物可以用增粘剂预制。第二二级织物可以是预浸织物。替代地，第二二级织物可以是干织物。

第三二级织物可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第三二级织物可以包括碳纤维。第三二级织物可以用增粘剂预制。第三二级织物可以是预浸织物。替代地，第三二级织物可以是干织物。

模具表面可以包括中心点。例如，第一模具表面可以包括第一中心点。第二模具表面可以包括第二中心点。第三模具表面可以包括第三中心点。

在第一中心点处的第一模具表面的法线可以指向第一配置中的第一初级方向。在第二中心点处的第二模具表面的法线可以指向第一配置中的第二初级方向。在第三中心点处的第三模具表面的法线可以指向第一配置中的第三初级方向。

第一初级方向和第二初级方向可以以大于90度（诸如以120度和/或180度）成角度地间隔。第一初级方向和第三初级方向可以以72与120度之间（诸如90度）成角度地间隔。第二初级方向和第三初级方向可以成角度地间隔成72与120度之间，诸如90度。

在第一中心点处的第一模具表面的法线可以指向第二配置中的第一二级方向。在第二中心点处的第二模具表面的法线可以指向第二配置中的第二二级方向。在第三中心点处的第三模具表面的法线可以指向第二配置中的第三二级方向。

第一二级方向和第二二级方向可以以大于90度（诸如以120度和/或180度）成角度地间隔。第一二级方向和第三二级方向可以以72与120度之间（诸如90度）成角度地间隔。第二二级方向和第三二级方向可以成角度地间隔成72与120度之间，诸如90度。

在第一中心点处的第一模具表面的法线可以指向第三配置中的第一三级方向。在第二中心点处的第二模具表面的法线可以指向第三配置中的第二三级方向。在第三中心点处的第三模具表面的法线可以指向第三配置中的第三三级方向。

第一三级方向和第二三级方向可以以大于90度（诸如以120度和/或180度）成角度地间隔。第一三级方向和第三三级方向可以以72与120度之间（诸如90度）成角度地间隔。第二三级方向和第三三级方向可以成角度地间隔成72与120度之间，诸如90度。

模具器具可以绕旋转轴线转动。旋转轴线可以是模具器具的纵向轴线和/或旋转轴线可以平行于模具器具的纵向轴线。模具器具可以包括转动装置，所述转动装置配置成用于在配置之间（诸如在第一配置与第二配置之间和/或在第一配置与第三配置之间和/或在第二配置与第三配置之间）转动模具。转动装置可以绕旋转轴线（诸如模具器具的纵向轴线）转动。

第一初级方向可以向上，诸如在水平位置之上。第一初级方向可以是基本上竖直的，诸如竖直向上。第一初级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第二初级方向可以向下，诸如在水平位置之下。第二初级方向可以是基本上竖直的，诸如竖直向下。第二初级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第一初级方向可以是第二初级方向的相对方向。

第三初级方向可以向下，诸如在水平位置之下。替代地，第三初级方向可以是基本上水平的。第三初级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第一二级方向可以向下，诸如在水平位置之下。第一二级方向可以是基本上竖直的，诸如竖直向下。第一二级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第二二级方向可以向上，诸如在水平位置之上。第二二级方向可以是基本上竖直的，诸如竖直向上。第二二级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第一二级方向可以是第二二级方向的相对方向。

第三二级方向可以向下，诸如在水平位置之下。替代地，第三二级方向可以是基本上水平的。第三二级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第一三级方向可以向下，诸如在水平位置之下。替代地，第一三级方向可以是基本上水平的。第一三级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第二三级方向可以向下，诸如在水平位置之下。替代地，第二三级方向可以是基本上水平的。第二三级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

第一三级方向可以是第二三级方向的相对方向。

第三三级方向可以向上，诸如在水平位置之上。第三三级方向可以是基本上竖直的，诸如竖直向上。第三三级方向可以在垂直于旋转轴线和/或垂直于模具器具的纵向轴线的平面中。

模具表面，诸如第一模具表面和/或第二模具表面和/或第三模具表面，可以是弯曲的，例如，以考虑风力涡轮机叶片壳体的表面的几何形状。模具表面，诸如第一模具表面和/或第二模具表面和/或第三模具表面可以是平坦的。模具表面中的一些模具表面可以是平坦的，而模具表面中的其他模具表面可以是弯曲的。一个或多个或所有模具表面可以是弯曲的。一个或多个或所有模具表面可以是平坦的。

模具表面的弯曲（诸如第一模具表面和/或第二模具表面和/或第三模具表面的弯曲）可以是凹的，例如，以考虑风力涡轮机叶片壳体的逆风表面或顺风表面的几何形状。模具表面的弯曲（诸如第一模具表面和/或第二模具表面和/或第三模具表面的弯曲）可以是凸的，例如，以考虑风力涡轮机叶片壳体的顺风表面或逆风表面的几何形状。模具表面中的一些模具表面可以是凹的，模具表面中的其他模具表面可以是凸的，并且模具表面中的其他模具表面可以是平坦的。例如，第一模具表面的弯曲可以是凸的，而第二模具表面的弯曲可以是凹的。第一模具表面和第二模具表面可以具有相同的弯曲。第一模具表面和第二模具表面可以具有相对的弯曲。第一模具表面和第三模具表面可以具有相同的弯曲。第一模具表面和第三模具表面可以具有相对的弯曲。第三模具表面和第二模具表面可以具有相同的弯曲。第三模具表面和第二模具表面可以具有相对的弯曲。

可以提供一个或多个密封构件。例如，模具器具可以包括一个或多个密封构件。例如，模具器具可以包括第一密封构件和/或第二密封构件和/或第三密封构件。第一密封构件和/或第二密封构件和/或第三密封构件可以包括盖和可选地用于将盖锁定在闭合位置中的夹具。盖可以铰接到相应模具表面的侧部。

第一密封构件和/或第二密封构件和/或第三密封构件可以包括真空袋。真空袋可以分别施加到模具表面，诸如第一模具表面和/或第二模具表面和/或第三模具表面。可以例如通过双面胶带将真空袋紧固到相应模具表面（诸如第一模具表面和/或第二模具表面和/或第三模具表面）的边缘。

约束织物可以包括在相应模具表面之上闭合密封构件。约束第一织物可以包括在第一模具表面之上闭合第一密封构件。约束第二织物可以包括在第一模具表面之上闭合第二密封构件。约束第三织物可以包括在第三模具表面之上闭合第三密封构件。约束第一二级织物可以包括在第一模具表面之上闭合第一密封构件。约束第二二级织物可以包括在第二模具表面之上闭合第二密封构件。（一个或多个）密封构件将（一个或多个）预成形层压体固定以免在模具器具转动时脱落出来。

固结织物可以包括在相应密封构件与模具表面之间施加真空。固结第一织物可以包括在第一密封构件与第一模具表面之间施加真空。固结第二织物可以包括在第二密封构件与第二模具表面之间施加真空。固结第三织物可以包括在第三密封构件与第三模具表面之间施加真空。固结第一二级织物可以包括在第一密封构件与第一模具表面之间施加真空。固结第二二级织物可以包括在第二密封构件与第二模具表面之间施加真空。固结第三二级织物可以包括在第三密封构件与第三模具表面之间施加真空。

该方法可以包括，例如，在固结第二织物和/或第三织物时，将模具器具转动到第一配置，以及将第一预成形层压体脱模。

该方法可以包括，例如，在将第一预成形层压体脱模之后，提供第一二级织物以及将第一二级织物铺设在第一模具表面上。该方法可以进一步包括例如用第一密封构件将第一二级织物约束在第一模具表面上，以及固结第一二级织物（包括加热第一模具表面）以形成多个预成形层压体的第一二级预成形层压体。

该方法可以包括，例如，在固结第二织物和/或第一织物时，将模具器具转动到第三配置，提供第三织物以及将第三织物铺设在第三模具表面上。该方法可以进一步包括例如用第三密封构件将第三织物约束在第三模具表面上，以及固结第三织物（包括加热第三模具表面）以形成多个预成形层压体的第三预成形层压体。

该方法可以包括将模具器具转动到第二配置，以及将第二预成形层压体脱模。

将织物铺设在模具表面上可以包括将增粘剂施加到织物。例如，将第一织物铺设在第一模具表面上可以包括将增粘剂施加到第一织物。将第二织物铺设在第二模具表面上可以包括将增粘剂施加到第二织物。将第一二级织物铺设在第一模具表面上可以包括将增粘剂施加到第一二级织物。将第二二级织物铺设在第二模具表面上可以包括将增粘剂施加到第二二级织物。将第三织物铺设在第三模具表面上可以包括将增粘剂施加到第三织物。将第三二级织物铺设在第三模具表面上可以包括将增粘剂施加到第三二级织物。

提供织物可以包括提供用增粘剂预制的织物。例如，提供第一织物可以包括提供用增粘剂预制的第一织物。提供第二织物可以包括提供用增粘剂预制的第二织物。提供第三织物可以包括提供用增粘剂预制的第三织物。提供第一二级织物可以包括提供用增粘剂预制的第一二级织物。提供第二二级织物可以包括提供用增粘剂预制的第二二级织物。提供第三二级织物可以包括提供用增粘剂预制的第三二级织物。

所设想的是，如结合任何一个方面所描述的任何实施例或元件作必要修改后可以与任何其他方面或实施例一起使用。

附图说明

下文中将关于附图更详细地描述本发明的实施例。自始至终相同的参考标记表示相同的元件。因此，可以不关于每个图的描述详细描述相同的元件。这些图示出了实施本发明的一种方式，并且不应被解释为对落在所附权利要求集合的范围内的其他可能实施例的限制。此外，所图示的实施例不需要具有所示出的所有方面或优点。结合特定实施例描述的方面或优点不必需限制于该实施例，并且即使没有这样图示或没有这样明确描述，也能够在任何其他实施例中实行。

图1是图示示例性风力涡轮机的示意图，

图2是图示示例性风力涡轮机叶片的示意图，

图3是图示示例性风力涡轮机叶片的横截面的示意图，

图4a-4c是图示示例性模具器具的示意图，

图5a-5b是图示示例性模具器具的示意图，

图6a-6b是图示示例性模具器具的示意图，

图7a-7p是图示用模具器具制造预成形层压体的示例性方法的示意图，

图8a是用模具器具制造多个预成形层压体的示例性方法的框图，以及

图8b是用模具器具制造多个预成形层压体的示例性方法的框图。

具体实施方式

在下图描述中，相同的参考标号表示相同的元件，并且因此可以不相对于所有的图来描述。

图1图示了根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代逆风风力涡轮机2，其具有塔架4、机舱6以及具有基本上水平的转子轴的转子。转子包括毂部8和从毂部8径向延伸的三个叶片10，每个叶片10具有最靠近毂部的叶片根部16和最远离毂部8的叶片尖部14。

图2示出了示例性风力涡轮机叶片10的示意图。风力涡轮机叶片10具有带有根部端和尖部端的常规的风力涡轮机叶片的形状，并且包括：最靠近毂部的根部区域30、最远离毂部的成轮廓区域或翼型区域34以及在根部区域30与翼型区域34之间的过渡区域32。叶片10包括当叶片安装在毂部上时面向叶片10的旋转的方向的前缘18和面向前缘18的相对方向的后缘20。

翼型区域34（也称为成型轮廓区域）具有关于产生升力的理想的或近乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构考虑具有基本上圆形或椭圆形的横截面，这例如使得将叶片10安装到毂部更容易且更安全。根部区域30的直径（或弦）可以沿整个根部区30是恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状向翼型区域34的翼型轮廓逐渐变化的过渡轮廓。过渡区域32的弦长通常随着距毂部的增加的距离r而增加。翼型区域34具有翼型轮廓，所述翼型轮廓具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂部的增加的距离r而减小。

叶片10的肩部40被限定为叶片10具有其最大弦长的位置。肩部40通常设置在过渡区域32与翼型区域34之间的边界处。

应当注意，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面中，因为叶片可以扭转和/或弯曲（即，预弯），因此提供具有相应地扭转和/或弯曲的趋向（course）的弦平面，这是最常见的情况，以便补偿取决于距毂部的半径的叶片的局部速度。

风力涡轮机叶片10包括叶片壳体，所述叶片壳体包括通常由纤维增强聚合物制成的两个叶片壳体部分，第一叶片壳体部分24和第二叶片壳体部分26。第一叶片壳体部分24通常是压力侧或逆风叶片壳体部分。第二叶片壳体部分26通常是吸力侧或顺风叶片壳体部分。第一叶片壳体部分24和第二叶片壳体部分26沿结合线或胶合接头28用粘合剂（诸如胶合剂）紧固在一起，所述结合线或胶合接头28沿叶片10的后缘20和前缘18延伸。通常，叶片壳体部分24、26的根部端具有半圆形或半椭圆形的外部横截面形状。

图3是图示示例性风力涡轮机叶片10的横截面图（例如风力涡轮机叶片10的翼型区域的横截面图）的示意图。风力涡轮机叶片10包括前缘18、后缘20、压力侧24、吸力侧26、第一翼梁帽74和第二翼梁帽76。风力涡轮机叶片10包括在前缘18与后缘20之间的弦线38。风力涡轮机叶片10包括抗剪腹板42，诸如前缘抗剪腹板和后缘抗剪腹板。替代地，抗剪腹板42可以是翼梁盒，所述翼梁盒具有翼梁侧，诸如后缘翼梁侧和前缘翼梁侧。翼梁帽74、76可以包括碳纤维，而壳体部分24、26的其余部分可以包括玻璃纤维。为了在用树脂灌注和固化时当不同纤维类型发生不同反应时保持纤维层的取向，采用玻璃纤维和碳纤维二者可能提供挑战，并且在单个灌注制造过程期间，也对保持纤维（尤其是碳纤维中）的挺直度有挑战。解决此问题的一种方式已经是利用双灌注过程，该双灌注过程涉及一种纤维类型的灌注和固化，以及然后铺设第二种纤维类型，其然后被灌注和固化。为了减少用于包括玻璃纤维和碳纤维二者的风力涡轮机叶片的制造所需的总灌注和固化时间，翼梁帽76、78（例如，由碳纤维制成）可以被提供为预成形层压体，其中粘合剂被施加到碳纤维层，以便保持其位置和取向，准备放置在风力涡轮机叶片模具中，允许单个灌注以灌注玻璃纤维层和碳纤维层二者，并最小化在制造期间（尤其在碳纤维中）引入纤维不对准的风险。

图4a-4c是图示用于制造预成形层压体（例如，翼梁帽预成形层压体）的示例性模具器具的示意图。替代地，预成形层压体可以是风力涡轮机叶片的其他部分（诸如蒙皮）的部分。模具器具50'、50'、50"是不同示例性模具器具的示例。图4a中的模具器具50包括支架56、第一模具表面52和第二模具表面54。图4b中的模具器具50'包括支架56'、第一模具表面52'和第二模具表面54'。图4c中的模具器具50"包括支架56"、第一模具表面52"和第二模具表面54"。支架56、56'、56"可以包括架子，诸如，如在图4a和图4b中所例举的支架56、56'。替代地，支架56、56'、56"可以包括梁的系统，诸如，如在图4c中所例举的支架56"。第一模具表面52、52'、52"和第二模具表面54、54'、54"可以是弯曲的。替代地，第一模具表面52、52'、52"和第二模具表面54、54'、54"中的一个或多个可以是平坦的。第一模具表面52、52'、52"可以布置成与第二模具表面54、54'、54"相对。替代地，模具表面可以邻接其他模具表面，例如，模具表面可以垂直于彼此。第一模具表面52、52'、52"和第二模具表面54、54'、54"可以是凹的或凸的。第一模具表面52、52'、52"和第二模具表面54、54'、54"可以具有相同的弯曲或具有不同的弯曲。如图4b中所图示的，第一模具表面52'可以是凹的，而第二模具表面54'可以是凸的。模具器具50、50'、50"沿纵向轴线L延伸。

模具器具50、50'、50"可以包括配置成用于加热模具表面52、52'、52"、54、54'、54"的加热装备（未示出）。加热装备可以配置成加热模具表面52、52'、52"、54、54'、54"，使得例如如与织物一起提供的增粘剂或结合剂（诸如，胶合剂）被加热以固结织物，并且因此创建预成形层压体。加热装备可以包括用于加热第一模具表面52、52'、52"的第一加热元件和用于加热第二模具表面54、54'、54"的第二加热元件。

为简单起见，下图可以关于如图4a-4c中所图示的模具器具50、50'、50"中的仅一个或一些图示特征。然而，任何其他模具器具，诸如图4a-4c的模具器具50、50'、50"中的任何其他模具器具，可以包括以下描述的特征。

图5a-5b是图示示例性模具器具50、50'（诸如先前图中的模具器具50、50'）的示意图。模具器具50、50'包括第一模具表面52、52'和第二模具表面54、54'。第一模具表面52、52'配置成用于接收第一织物以创建第一预成形层压体64、64'，以及第二模具表面54、54'配置成用于接收第二织物以创建第二预成形层压体66、66'。

图6a-6b是图示示例性模具器具50、50'（诸如先前图中的模具器具50、50'）的示意图。模具器具50、50'包括第一模具表面52、52'和第二模具表面54、54'。模具器具50、50'包括转动装置58、58'，所述转动装置58、58'配置成用于围绕旋转轴线R（诸如模具器具50、50'的纵向轴线L）将模具器具50、50'从第一配置转动到第二配置。模具器具50、50'包括第一密封构件60、60'和第二密封构件62、62'。如所图示，密封构件60、60'、62、62'可以由盖形成，例如，真空紧密盖，例如，可以在处于闭合位置中的盖与相应模具表面之间施加真空。可以用夹具和/或多个夹具将盖固定在闭合位置中。第一密封构件60、60'配置成例如用在第一密封构件60、60'与第一模具表面52、52'之间施加的真空将织物约束在第一模具表面52、52'上。例如，当转动模具器具50、50'时，诸如当第一模具表面52、52'面向下时，织物可以被约束在第一模具表面52、52'上。第二密封构件62、62'配置成例如用在第二密封构件62、62'与第二模具表面54、54'之间施加的真空将织物约束在第二模具表面54、54'上。例如，当第二模具表面54、54'面向下时，织物可以被约束在第二模具表面54、54'上。替代地，密封构件可以通过施加到模具表面并紧固到模具表面的边缘的真空袋、以及通过在真空袋与相应模具表面之间施加真空来提供。当转动模具器具50、50'时，密封构件60、60'、62、62'将预成形层压体固定以免其脱落出来。密封构件60、60'、62、62'还允许为预成形层压体的固结过程施加真空。

图7a-7p是图示用模具器具制造预成形层压体的示例性方法的示意图。为简单起见，用模具器具50（诸如图4a的模具器具50）图示该方法。然而，该方法适用于任何示例性模具器具。

该方法包括将模具器具50定位在第一配置中，其中第一模具表面52基本上面向上（图7a）。该方法包括提供第一织物63（图7a）。第一织物63可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第一织物63可以包括碳纤维。第一织物63可以用增粘剂预制。替代地，第一织物63可以是干织物。该方法包括将第一织物63铺设在第一模具表面52上，以及例如用第一密封构件60，即通过将盖闭合（图7b），将第一织物63约束在第一模具表面52上。此外，可以在第一密封构件60与第一模具表面52之间施加真空。另外如以上所描述的，第一密封构件可以替代地是真空袋，所述真空袋施加到第一模具表面52并附接到第一模具表面52的边缘。

模具器具50包括配置成用于加热模具表面52、54的表面的加热装备（未示出）。加热装备加热模具表面，使得织物中的增粘剂或结合剂（诸如胶合剂）被加热以固结织物，并且因此创建预成形层压体。织物可以在没有任何增粘剂的情况下制造，诸如干织物。在织物是干织物的情况下，在织物被约束到模具表面之前，可以将增粘剂施加到织物，例如，织物的片材之间。替代地，织物可以用增粘剂预制。

该方法包括固结第一织物63。固结第一织物63可以包括在第一密封构件60与第一模具表面52之间施加真空，以及例如通过加热第一模具表面52来加热第一织物63。

在固结第一织物63（通常耗用几个小时）以及第一织物63被约束在第一模具表面52上时，例如用转动装置58将模具器具50从第一配置（图7c）转动到第二配置（图7d）。在第一配置（图7c）中，第一模具表面52基本上面向上，例如，使得第一模具表面52的第一中心点70处的法线n1指向上，诸如竖直向上。在第一配置（图7c）中，第二模具表面54基本上面向下，例如，使得第二模具表面54的第二中心点72处的法线n2指向下，诸如竖直向下。在第二配置（图7d）中，第一模具表面52基本上面向下，例如，使得第一模具表面52的第一中心点70处的法线n1指向下，诸如竖直向下。在第二配置中，第二模具表面54基本上面向上，使得第二模具表面54的第二中心点72处的法线n2指向上，诸如竖直向上。

该方法包括提供第二织物65（图7e）。第二织物65可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第二织物65可以包括碳纤维。第二织物65可以用增粘剂预制。

替代地，第二织物65可以是干织物。该方法包括将第二织物65铺设在第二模具表面54上，以及例如用第二密封构件62，即通过将盖闭合（图7f），将第二织物65约束在第二模具表面54上。此外，可以在第二密封构件62与第二模具表面54之间施加真空。另外如以上描述的，第二密封构件可以替代地是真空袋，所述真空袋施加到第二模具表面54并附接到第二模具表面54的边缘。

该方法包括固结第二织物65。固结第二织物65可以包括在第二密封构件62与第二模具表面54之间施加真空，以及例如通过加热第二模具表面54来加热第二织物65。

在固结第二织物65以及第二织物65被约束在第二模具表面54上时，可以例如用转动装置58将模具器具50从第二配置（图7g）转动到第一配置（图7h）。在第二配置（图7g）中，第二模具表面54基本上面向上，使得第二模具表面54的第二中心点72处的法线n2指向上，诸如竖直向上。在第二配置（图7g）中，第一模具表面52基本上面向下，使得第一模具表面52的第一中心点70处的法线n1指向下，诸如竖直向下。在第一配置（图7h）中，第二模具表面54基本上面向下，使得第二模具表面54的第二中心点72处的法线n2指向下，诸如竖直向下。在第一配置（图7g）中，第一模具表面52基本上面向上，使得第一模具表面52的第一中心点70处的法线n1指向上，诸如竖直向上。

例如在将模具器具从第二配置转动到第一配置（图7g和图7h）之前，形成第一预成形层压体64的第一织物63被允许冷却，并且第一密封构件60被移除，诸如被打开（图7i），并且第一预成形层压体64被脱模（图7j）。

该方法可以通过提供第一二级织物67以及将第一二级织物67铺设在第一模具表面52上（图7k）来重新开始。第一二级织物67可以包括织物的多个片材和/或织物的多个片材的多个集合。第一二级织物67可以包括碳纤维。第一二级织物67可以用增粘剂预制。替代地，第一二级织物67可以是干织物。通过闭合第一密封构件60（图7l），第一二级织物67被约束。例如用转动装置58将模具器具50从第一配置（图7m）转动到第二配置（图7n）。形成第二预成形层压体66的第二织物65被允许冷却，并且第二密封构件62被移除，诸如被打开（图7o），并且第二预成形层压体66被脱模（图7p）。

只要需要预成形层压体，该方法就可以继续提供新织物。

尽管未具体图示，但是模具器具可以包括第三模具表面（例如，模具器具可以具有三角形横截面），并且该方法可以包括在固结第二织物65和/或第一织物63时，将模具器具转动到第三配置，其中，第三模具表面基本上面向上。该方法可以包括提供第三织物以及将第三织物铺设在第三模具表面上。该方法可以包括用第三密封构件将第三织物约束在第三模具表面上。该方法可以包括例如通过在第三密封构件与第三模具表面之间施加真空以及加热第三模具表面来固结第三织物。

将认识到，根据本公开的模具器具可以包括任何其他合理的多个模具表面，例如，四个模具表面、五个模具表面等。

图8a-8b是用于用模具器具（诸如如关于前图所描述的模具器具50、50'、50"）制造用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体的示例性方法200、200'的框图。

在图8a中，方法200包括将模具器具定位202在第一配置中，其中，模具器具的第一模具表面基本上面向上。在第一配置中，模具器具的第二模具表面可以基本上面向下。方法200包括提供204第一织物以及将第一织物铺设206在第一模具表面上。提供204第一织物可以包括提供205用增粘剂预制的第一织物。铺设206第一织物可以包括将增粘剂施加207到第一织物。方法200包括将第一织物约束208在第一模具表面上。方法200包括固结210第一织物（包括加热第一模具表面）以形成多个预成形层压体的第一预成形层压体。固结210第一织物可以进一步包括在第一密封构件与第一模具表面之间施加真空。

方法200包括，在固结第一织物时，将模具器具转动222到第二配置，其中，第二模具表面基本上面向上。在第二配置中，第一模具表面可以基本上面向下。

方法200包括提供224第二织物以及将第二织物铺设226在第二模具表面上。提供224第二织物可以包括提供225用增粘剂预制的第二织物。铺设226第二织物可以包括将增粘剂施加227到第二织物。方法200包括将第二织物约束228在第二模具表面上。方法200包括固结230第二织物（包括加热第二模具表面）以形成多个预成形层压体的第二预成形层压体。固结230第二织物可以进一步包括在第二密封构件与第二模具表面之间施加真空。

方法200可以包括将模具器具转动212到第一配置，以及例如在固结230第二织物时将第一预成形层压体脱模214。

方法200可以包括将模具器具转动232到第二配置，以及将第二预成形层压体脱模234。

图8b图示了与方法200类似的方法200'，但具有包括三个（或更多）模具表面的模具器具。方法200'包括将模具器具定位202在第一配置中，其中，模具器具的第一模具表面基本上面向上。在第一配置中，模具器具的第二模具表面和/或第三模具表面可以基本上面向下。方法200'包括提供204第一织物以及将第一织物铺设206在第一模具表面上。提供204第一织物可以包括提供205用增粘剂预制的第一织物。铺设206第一织物可以包括将增粘剂施加207到第一织物。方法200'包括将第一织物约束208在第一模具表面上。方法200'包括固结210第一织物（包括加热第一模具表面）以形成多个预成形层压体的第一预成形层压体。固结210第一织物可以进一步包括在第一密封构件与第一模具表面之间施加真空。

方法200'包括，在固结210第一织物时，将模具器具转动222到第二配置，其中，第二模具表面基本上面向上。在第二配置中，第一模具表面和/或第三模具表面可以基本上面向下。

方法200'包括提供224第二织物以及将第二织物铺设226在第二模具表面上。提供224第二织物可以包括提供225用增粘剂预制的第二织物。铺设226第二织物可以包括将增粘剂施加227到第二织物。方法200'包括将第二织物约束228在第二模具表面上。方法200'包括固结230第二织物（包括加热第二模具表面）以形成多个预成形层压体的第二预成形层压体。固结230第二织物可以进一步包括在第二密封构件与第二模具表面之间施加真空。

方法200'包括，在固结230第二织物时和/或在固结210第一织物时，将模具器具转动222转动242到第三配置，其中，第三模具表面基本上面向上。在第三配置中，第一模具表面和/或第二模具表面可以基本上面向下。

方法200'包括提供244第三织物以及将第三织物铺设246在第三模具表面上。提供244第三织物可以包括提供245用增粘剂预制的第三织物。铺设246第三织物可以包括将增粘剂施加247到第三织物。方法200'包括将第三织物248约束在第三模具表面上。方法200'包括固结250第三织物（包括加热第三模具表面）以形成多个预成形层压体的第三预成形层压体。固结250第三织物可以进一步包括在第三密封构件与第三模具表面之间施加真空。

方法200'可以包括将模具器具转动212到第一配置，以及例如在固结250第三织物时和/或在固结230第二织物时将第一预成形层压体脱模214。

方法200'可以包括将模具器具转动232到第二配置，以及例如在固结250第三织物时将第二预成形层压体脱模234。

方法200'可以包括将模具器具转动252到第三配置，以及将第三预成形层压体脱模254。

已经参考优选实施例描述了本发明。然而，本发明的范围不限于所图示的实施例，并且能够在不脱离本发明的范围的情况下进行改变和修改。

参考标记列表

2 风力涡轮机

4 塔架

6 机舱

8 毂部

10 叶片

14 叶片尖部

16 叶片根部

18 前缘

20 后缘

24 第一叶片壳体部分（压力侧）

26 第二叶片壳体部分（吸力侧）

28 结合线/胶合接头

30 根部区域

32 过渡区域

34 翼型区域

36 第一壳体部分凸缘

38 第二壳体部分凸缘

40 肩部

42 抗剪腹板或翼梁侧

50、50'、50" 模具器具

52、52'、52" 第一模具表面

54、54'、54" 第二模具表面

56、56'、56" 支架

58、58' 转动装置

60、60' 第一密封构件

62、62' 第二密封构件

63 第一织物

64、64' 第一预成形层压体

65 第二织物

66、66' 第二预成形层压体

67 第一二级织物

68 第三预成形层压体

70 第一中心点

72 第二中心点

74 第一翼梁帽

76 第二翼梁帽

200 方法

202 转动模具器具

204 提供第一织物

205 提供具有增粘剂的第一织物

206 铺设第一织物

207 施加增粘剂

208 约束第一织物

210 固结第一织物

212 转动模具器具

214 将第一预成形层压体脱模

222 转动模具器具

224 提供第二织物

226 铺设第二织物

228 约束第二织物

230 固结第二织物

232 转动模具器具

234 将第二预成形层压体脱模

242 转动模具器具

244 提供第三织物

246 铺设第三织物

248 约束第三织物

250 固结第三织物。

Claims (14)

1.一种模具器具，其用于制造用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体，所述模具器具包括：

- 框架，

- 配置成用于接收第一织物的第一模具表面，

- 配置成用于接收第二织物的第二模具表面，以及

- 配置成加热所述第一模具表面和所述第二模具表面的加热装备，

其中，所述模具器具配置成在第一配置与第二配置之间转动，其中，在所述第一配置中，所述第一模具表面基本上面向上，以及在所述第二配置中，所述第二模具表面基本上面向上，以及

其中，所述模具器具配置成当在所述第一配置中时在所述第一模具表面上接收所述第一织物，以及

其中，所述模具器具配置成在固结所述第一织物、包括加热所述第一模具表面时：将所述模具器具转动成在所述第二配置中，以及在所述第二模具表面上接收所述第二织物。

2.根据权利要求1所述的模具器具，其中，所述第一模具表面包括第一中心点，以及所述第二模具表面包括第二中心点，以及其中，在所述第一中心点处的所述第一模具表面的法线指向所述第一配置中的第一初级方向，以及其中，在所述第二中心点处的所述第二模具表面的法线指向所述第一配置中的第二初级方向，其中，所述第一初级方向和所述第二初级方向以大于90度成角度地间隔。

3.根据前述权利要求中任一项所述的模具器具，包括转动装置，所述转动装置配置成用于在所述第一配置与所述第二配置之间转动所述模具。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模具器具，其中，所述第一模具表面和/或所述第二模具表面是弯曲的。

5.根据权利要求4所述的模具器具，其中，所述第一模具表面和/或所述第二模具表面的所述弯曲是凹的，或者其中，所述第一模具表面和/或所述第二模具表面的所述弯曲是凸的，或者其中，所述第一模具表面的所述弯曲是凹的，并且所述第二模具表面的所述弯曲是凸的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的模具器具，包括第一密封构件和第二密封构件，其中，所述第一密封构件和/或所述第二密封构件包括盖和可选地用于将所述盖锁定在闭合位置中的夹具。

7.根据前述权利要求中任一项所述的模具器具，包括第三模具表面，其中，所述模具器具配置成在所述第一配置、所述第二配置与第三配置之间转动，其中，在所述第三配置中，所述第三模具表面基本上面向上。

8.一种用于用根据权利要求1至7中任一项所述的模具器具制造用于风力涡轮机叶片的层压体的多个预成形层压体的方法，所述方法包括：

- 将所述模具器具定位在所述第一配置中，

- 提供第一织物，

- 将所述第一织物铺设在所述第一模具表面上，

- 将所述第一织物约束在所述第一模具表面上，

- 固结所述第一织物，包括加热所述第一模具表面，以形成所述多个预成形层压体的第一预成形层压体，并且在固结所述第一织物时：

o 将所述模具器具转动到所述第二配置，

o 提供第二织物，

o 将所述第二织物铺设在所述第二模具表面上，

o 将所述第二织物约束在所述第二模具表面上，以及

o 固结所述第二织物，包括加热所述第二模具表面，以形成所述多个预成形层压体的第二预成形层压体。

9.根据权利要求8所述的方法，包括，在固结所述第二织物时：

- 将所述模具器具转动到所述第一配置，以及

- 将所述第一预成形层压体脱模。

10.根据权利要求9所述的方法，包括，在将所述第一预成形层压体脱模之后：

- 提供第一二级织物

- 将所述第一二级织物铺设在所述第一模具表面上

- 将所述第一二级织物约束在所述第一模具表面上，以及

- 固结所述第一二级织物，包括加热所述第一模具表面，以形成所述多个预成形层压体的第一二级预成形层压体。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，如从属于权利要求7，包括，在固结所述第二织物时：

- 将所述模具器具转动到所述第三配置，

- 提供第三织物，

- 将所述第三织物铺设在所述第三模具表面上，

- 将所述第三织物约束在所述第三模具表面上，以及

- 固结所述第三织物，包括加热所述第三模具表面，以形成所述多个预成形层压体的第三预成形层压体。

12.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，包括：

- 将所述模具器具转动到所述第二配置，以及

- 将所述第二预成形层压体脱模。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，将所述第一织物铺设在所述第一模具表面上包括将增粘剂施加到所述第一织物，和/或其中，将所述第二织物铺设在所述第二模具表面上包括将增粘剂施加到所述第二织物。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，其中，提供所述第一织物包括提供用增粘剂预制的第一织物，和/或其中，提供所述第二织物包括提供用增粘剂预制的第二织物。

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