CN113799299B - 适应于生产风力涡轮机叶片的至少部分的模具 - Google Patents

Abstract

一种适应于生产风力涡轮机叶片的至少部分的模具，包括支撑件（2）和固定到该支撑件（2）的壳体装置（3）以用于容纳将被埋置在树脂基质中的叶片构建元件，其中壳体装置（3）包括至少一个主体壳体元件（8）和多个不同的末端壳体元件（9,9a,9b），其可互换地可固定到支撑件（2）。

Description

适应于生产风力涡轮机叶片的至少部分的模具

技术领域

本发明涉及适应于生产风力涡轮机叶片的模具，该模具包括支撑件和固定到该支撑件的壳体装置，以用于容纳将被埋置在树脂基质中的叶片构建元件。

背景技术

风力涡轮机通常是已知的。它们包括塔架和布置在该塔架的顶部上的机舱。该机舱包括毂，多个（通常三个）转子叶片附接到该毂。它们与吹来的风相互作用，使得毂旋转。毂联接到发电机以用于生产电功率，如通常所已知的那样。

风力涡轮机（相应地，转子叶片）是具有长型叶片本体的中空构造，该叶片本体具有通常具有圆柱形形状的根部区段，该叶片本体通过该根部区段附接到毂。根部区段由长叶片本体跟随，该长叶片本体从根部到末端显著地改变其形状，如其从在根部区段处的圆柱形截面融合成翼型截面，然后该翼型截面延续到末端那样。

这样的叶片由多种叶片构建元件构建，所述多种叶片构建元件尤其包括纤维腹板、木质或聚合物核心元件或带有翼梁帽的腹板等，所述构建元件被埋置在树脂基质中。在第一备选方案中，叶片由两个叶片壳体（即上壳体和下壳体）制造，所述叶片壳体在相应的模具中被单独地制造，并且附接到彼此以用于最终地构建叶片。在第二备选方案中，叶片在单个模具中通过树脂的一次（one-shot）渗透被生产为单件，以用于在单个步骤中将所有的叶片构建元件埋置在树脂基质中。本发明涉及适应于生产半壳体或优选地生产完整的一次叶片两者的模具。

为了生产这样的半壳体或优选地生产一件式风力涡轮机叶片，使用了包括支撑件和固定到该支撑件的模具壳体装置的模具。在该壳体装置中，布置了相应的叶片构建元件，像所提及的纤维腹板或核心元件等。当整个设备被容纳在壳体装置中时，渗透树脂以用于埋置所有这些叶片构建元件，然后该树脂被固化并且被转化成非常稳定的树脂基质，该树脂基质埋置并且固定了所有的叶片构建元件，如通常所已知的那样。取决于将生产的项目，仅将用于生产半壳体的构件布置在壳体装置中，或将用于生产完整叶片的构件布置在壳体装置中。

叶片设计，特别是考虑到叶片的长度，通常在处于不成熟设计上的涡轮机的开发的早期阶段时被明确，这施加了一定的设计不确定性因素。基于该早期冻结设计，模具的几何结构得到确定，然后模具被制造并且限定最终的叶片几何结构。然而，在漫长的开发期间，叶片设计可对于其设计以及可能的特定地点负载两者进行适应和成熟完善。因此，可为可能的是，叶片设计发生改变，特别是对于叶片长度发生改变。然而，因为已经生产了模具，所以这与前面所确定的模具概念引发了问题。然后需要切割模具，并且需要构建并且插入新模具件以提供具有更新的几何结构的模具。因此，叶片的长度通常不被改变。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善的用于生产风力涡轮机叶片的模具。

为了解决该问题，本发明涉及一种如以上所描述的模具，其特征在于壳体装置包括至少一个主体壳体元件和多个不同的末端壳体元件，它们可互换地可固定到支撑件。

本发明提出了一种模块化模具，其具有一定数量的可互换末端壳体元件，所述可互换末端壳体元件具有不同的几何结构，并且能够被固定到支撑件。末端区段在叶片长度的几米上延伸。如通常那样，末端区段是叶片的重要部分，在叶片本体设计中的任何改变（特别是对于整体叶片长度的任何改变）涉及叶片的末端区段的情况下，该模块化模具允许容易地改变模具设备。例如，基于首先确定的叶片几何结构（相应地，末端区段几何结构），可使用被指定到该特定设计的相应末端壳体元件来设计该创新型模具。如果在叶片几何结构到最终几何结构的开发期间发生涉及末端部分的任何改变，那么末端壳体元件可容易地改变成被指定成最终叶片几何结构的具有不同几何结构的另一个末端壳体元件。这允许使模具容易地适应于经改变的叶片设计。

优选地，末端壳体元件至少在它们的长度上变化。这允许容易地改变整体叶片长度，如果在叶片长度中产生了从首先确定的设计到最终确定的设计的任何改变的话。

当模具被设置时，不论是第一次还是在改变了末端壳体元件时，必要的是提供末端壳体元件与邻近的主体壳体元件的牢固连接，该连接确定叶片本体邻近于末端区段的几何结构。只存在一个主体壳体元件，或一定数量的主体壳体元件被布置在成直线的支撑件上并且连接到彼此，进而限定叶片本体的几何结构。为了将多个末端壳体元件中的任一个连接到邻近的主体壳体元件，所有的末端壳体元件具有标准化连接界面以用于将每个末端壳体元件连接到主体壳体元件的相应连接界面。能够容易地改变每个末端壳体元件并且使用相同的连接装置将所述每个末端壳体元件连接到主体壳体元件，因为壳体元件和主体壳体元件的所有连接界面是相应地经标准化的连接界面。

在第一实施例中，末端壳体元件或主体壳体元件的每个连接界面是具有多个孔的凸缘，其中当凸缘彼此邻接并且所述孔被对准时，螺栓被插入以用于利用螺栓螺母连接来固定壳体元件。根据该实施例，当主体壳体元件和相应的末端壳体元件被布置在支撑件上时，它们被利用它们的相应界面凸缘简单地布置成彼此邻接。优选地，当相应元件（所述相应元件优选地被固定以防向侧部移动）位于纵向方向上时，它们在支撑件上的布置使得孔和相应的凸缘自动地对准，使得容易插入相应的螺栓，然后相应的螺纹件附接在其上以用于牢固地固定壳体元件。

在第二备选方案中，末端壳体元件和主体壳体元件的每个连接界面是具有多个孔的倾斜表面，其中当所述倾斜表面彼此邻接并且所述孔被对准时，螺栓被插入以用于利用螺栓螺母连接来固定壳体元件。在该实施例中，每个壳体元件具有相应的倾斜表面，所述表面布置在彼此上下或布置成彼此交叠，使得当壳体元件处于它们的纵向位置时，相应的孔被同样（优选地自动地）对准，使得螺栓能够被插入。而在第一备选方案中，在竖直的凸缘的情况下，其中水平地布置螺栓，在第二实施例中，在倾斜的表面的情况下，竖直地布置螺栓。为了避免布置在壳体元件的内侧处的螺栓头部与外壳体表面干涉，优选的是，螺栓头部下沉，使得获得平坦的外本体壳体。

而且，对于支撑件设备，多种备选方案是可行的。根据第一备选方案，支撑件包括用于接纳末端壳体元件的支撑部分，该支撑部分的长度对应于包括在模块化模具系统内的最长末端壳体元件的长度。根据该实施例，支撑件也是模块化的。其包括适应于接纳一个或多个主体壳体元件的一个或多个支撑部分。如果提供了支撑主体壳体元件的多个支撑部分，那么它们成直线地布置并且牢固地固定到彼此。除用于主体壳体元件的这个或这些支撑部分外，根据该实施例，模块化支撑件包括用于接纳末端壳体元件的一个支撑部分。使该末端壳体元件适应于最长末端壳体元件的长度，使得最长末端壳体元件能够被附接到该末端壳体元件支撑部分，就像其他较短的末端壳体元件中的每个那样。所以，单个末端壳体元件支撑部分适应于接纳不同的末端壳体元件中的任一个。

在备选方案中，除用于接纳（多个）主体壳体元件的至少一个主体壳体元件支撑部分，支撑件包括多个不同的末端壳体元件支撑部分以用于接纳末端壳体元件，所述每个末端壳体元件支撑部分对应于所分配的末端壳体元件的长度，由此末端壳体元件支撑部分被可互换地固定到邻近的主体壳体元件支撑部分。根据该实施例，就像不同的末端壳体元件，也提供了一定数量的多种末端壳体元件支撑部分，所述每个末端壳体元件支撑部分被分配到一定的末端壳体元件。所以，为了改变模具设备，不仅改变了壳体装置，还改变了支撑件，因为相应的末端壳体元件支撑部分被固定到邻近的主体壳体元件支撑部分，由此相应的末端壳体元件被固定。

如在该实施例中那样，相应的末端壳体元件支撑部分也是可互换的，并且因此被连接到邻近的主体壳体元件支撑部分，为了将这些支撑部分牢固地固定到彼此，相应的界面是必要的。同样，末端壳体元件支撑部分和主体壳体元件支撑部分已经被标准化，即相似的连接界面，以用于将每个末端壳体元件支撑部分连接到邻近的主体壳体元件支撑部分的相应连接界面。

优选地，每个连接界面是具有多个孔的凸缘，其中，当凸缘彼此邻接并且孔对准时，螺栓被插入以用于利用螺栓螺母连接来固定壳体。因此，该连接是凸缘连接。在备选方案中，该连接是插入式（plug-in）连接。所述界面包括例如导管状的元件，其中一个元件接合另一个，同时它们由摁扣（snap-on）或闩锁连接元件固定。

支撑件、末端壳体元件支撑部分或至少一个主体壳体元件支撑部分优选地由多个梁或杆元件构建的构架构造。支撑件（相应地，支撑部分）为（优选地，轻质的）木材框架，其在另一方面足够稳定以承载壳体装置和所有构建部分（相应地，最终生产的叶片）的重量。

附图说明

结合附图考虑，本发明的其他目的和特征将从下列的详细描述中变得明显。然而，附图仅为被设计成仅出于说明的目的的原理概述，并且不限制本发明。附图示出：

图1部分地示出了创新型模具的原理说明，

图2示出了具有框架支撑件和末端壳体元件以及主体壳体元件的创新型模具的部分，

图3示出了根据第一元件的壳体元件连接的原理说明，

图4示出了第二实施例的壳体元件连接的原理说明，

图5示出了具有标准化末端壳体元件支撑件的创新型模具的部分视图，该标准化末端壳体元件支撑件适应于接纳具有不同长度的末端壳体元件，并且

图6示出了具有可互换末端壳体元件支撑部分的创新型模具，该可互换末端壳体元件支撑部分适应于接纳相应的所分配的末端壳体元件。

具体实施方式

图1示出了创新型模具1，其优选地适应于生产完整的风力涡轮机叶片，包括支撑件2和固定到该支撑件2的壳体装置3，以用于容纳将被埋置在该壳体装置3中（相应地，在壳体装置3的上表面4上）的叶片构建元件。支撑件2和壳体装置3布置在槽5中。

支撑件2包括一个或多个主壳体元件支撑部分6。当取决于将生产的叶片本体部分的长度而提供了多个主壳体元件支撑部分6时，它们被布置成直线并且被固定到彼此。

支撑件2进一步包括末端壳体元件支撑部分7，该末端壳体元件支撑部分附接到邻近的主体壳体元件支撑部分6并且为支撑件2的端部。

支撑件2适应于接纳（相应地，承载）壳体装置3。壳体装置3本身包括多个壳体元件，即至少一个或多个主体壳体元件8，所述至少一个或多个主体壳体元件由至少一个主体壳体元件支撑部分6接纳，其中主体壳体元件8的数量取决于主体部分的总长度，该主体部分由这些主体壳体元件8生产。

另外，壳体装置3包括至少两个、优选地更多个末端壳体元件9，在图1中示出了其中的两个。

布置在末端壳体元件支撑部分7上的是第一末端壳体元件9a，该第一末端壳体元件是在具有不同长度的末端壳体元件9组内的最长末端壳体元件。其在末端壳体元件支撑部分7的整个长度上延伸。

还示出了第二末端壳体元件9b，其明显地短于第一末端壳体元件9a。如由箭头P1所示出的那样，末端壳体元件9b能够附接到末端壳体元件支撑部分7以交换末端壳体元件9a，该元件交换改变利用模具1（相应地，壳体装置3）生产的叶片部分的整个长度。通过简单地改变相应的末端壳体元件9，可能容易地改变模具1（相应地，壳体装置3）的长度以便使其适应于叶片设计中的任何改变，特别是叶片长度。

应该注意的是，优选地，不同的末端壳体元件在它们的长度上不同。在备选方案中或此外，也可能的是，例如它们在它们的截面上不同，例如在末端壳体元件9的长度相同的情况下，所述截面可更低或更窄等。而且，利用这些末端壳体元件组，可能使模具1适应于叶片设计中的任何改变。

如所示出的那样，所有壳体元件（主体壳体元件8和末端壳体元件9）具有相应的边缘10,11，它们利用所述边缘承靠在相应的支撑部分6,7上，使得容易有可能在支撑件2上布置相应的壳体元件。

图2示出了模具1的经放大的透视图，该模具具有末端壳体元件支撑部分7和部分的邻近的主体壳体元件支撑部分6。它们全部被构建为由多个梁或杆12制成的框架，所述多个梁或杆由任何合适的材料制成。如所示出的那样，邻近的主体壳体元件支撑部分6和末端壳体元件支撑部分7包括相应的界面13,14，在这里相应的凸缘15,16具有相应的孔29，所述孔被对准并且接纳相应的螺栓连接（未在图2中详细地示出）。这允许该支撑部分6,7的简单而牢固的连接。

也在该实施例中示出了主体壳体元件8和末端壳体元件9的连接。如所示出的那样，也参见图3，它们均具有相应的呈倾斜表面19,20形式的连接界面17,18，所述连接界面邻接或覆盖彼此，并且设有相应的孔21。所述孔21被对准并且接纳相应的螺栓螺母连接22，如在图3中所示出的那样。螺栓24的头部23优选地下沉在末端壳体元件9的内表面中，使得其不干扰将构建的叶片本体部分的平滑表面。

该布置优选地使得主体壳体元件8和末端壳体元件9两者仅能够被布置在所限定的侧向位置，使得当它们两者从上方附接到支撑件2时，它们自动地在侧向方向上对准。仅有必要将相应的界面18,19带到彼此上下，当末端壳体元件9处于适当位置时，这还有可能被自动地完成，然后使得所有孔21自动地对准。

图4示出了相应的界面17,18的另一个实施例，以用于将主体壳体元件8附接到末端壳体元件9。在这里，界面17,18为具有相应的孔的相应凸缘25,26，所述相应的孔接纳相应的螺栓螺母连接22。不同于图3的实施例，其中该相应的螺栓螺母连接22竖直地布置，根据图4，螺栓螺母连接22布置在水平方向上。

也示出了将胶或任何其他的密封装置27直接带入界面区域以用于密封在相应的壳体元件8,9之间的此界面缝隙的可能性，所述任何其他的密封装置也可为叠层装置。

图5示出了创新型模具1的实施例，其中支撑件2包括末端壳体元件支撑部分7，该末端壳体元件支撑部分具有对应于最长末端壳体元件9a的长度的长度（如对于图1所解释的那样），同时，如在图5中所示出的那样，较短的末端壳体元件9b布置在末端壳体元件支撑部分7上。如所清楚地示出的那样，末端壳体元件支撑部分7大大长于短的末端壳体元件9b，但是如果需要，较长或最长末端壳体元件9a能够布置在末端壳体元件支撑部分7上以交换末端壳体元件9b而无需在末端壳体元件支撑部分7处改变任何东西。因此，末端壳体元件支撑部分7是通用的支撑部分。

在备选方案中，如在图6中所示出的那样，其中同样示出了创新型模具1，该创新型模具可能使用模块化支撑件2。附图示出了主体壳体元件支撑部分6，其中主体壳体元件8布置在其上。该附图另外示出了两个不同的末端壳体元件支撑部分7a,7b。两者适应于接纳一定的末端壳体元件9a,9b，所述末端壳体元件在它们的长度上也是不同的。相应的末端壳体元件支撑部分7a,7b的长度适应于相应的末端壳体元件9a,9b的长度，使得它们完美地适配到相应的末端壳体元件支撑部分7a,7b。如由箭头P2所示出的那样，在该实施例中，当相应的末端壳体元件9（相应地，9a,9b）的改变是必要的时，可能也交换相应的末端壳体元件支撑部分7（相应地，7a,7b）。

相应的主体壳体元件8和末端壳体元件9（相应地，9a,9b）可为简单的壳体元件，但是它们也可能设有加热装置28，如在图5中所示出的那样。该加热装置可为管道，热水等穿过其循环，或者该加热装置可为用于提供电阻加热的线缆等。尽管仅在相应的末端壳体元件9a,9b处示出了加热装置28，但是也可能在相应的邻近的主体壳体元件8处提供任何这样的加热装置28。优选地，不论是末端壳体元件还是主体壳体元件，附近的壳体元件的加热装置28彼此连接，使得例如提供了在壳体装置3的整个长度上延伸的长加热导管，或者实现了在壳体装置3的整个长度上延伸的相应的长电加热线缆，使得在一个一定的点处提供相应的加热流体或电连接以用于加热整个壳体装置3。

以上所描绘的创新型模具的多种实施例优选地适应于生产单个完整的风力涡轮机叶片。然而，这样的模具设备也能够被用于仅生产呈上半壳体或下半壳体的形式的风力涡轮机叶片的部分。在任何实施例中，创新型模块化模具设备允许模具（相应地，壳体设计）的简单改变以使模具适应于叶片设计中的某些改变，特别是叶片长度中的改变。

尽管已经参考优选实施例详细地描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例限制，本领域技术人员从所公开的示例能够得到其他变型，而不脱离本发明的范围。

Claims (8)

1.一种适应于生产风力涡轮机叶片的至少部分的模具，包括支撑件(2)和固定到所述支撑件(2)的壳体装置(3)以用于容纳将被埋置在树脂基质中的叶片构建元件，其特征在于，所述壳体装置(3)包括至少一个主体壳体元件(8)和多个不同的末端壳体元件(9,9a,9b)，其可互换地可固定到所述支撑件(2)，

其中，所述支撑件(2)包括末端壳体元件支撑部分(7)以用于接纳末端壳体元件(9,9a,9b)，所述末端壳体元件支撑部分(7)的长度对应于最长末端壳体元件(9,9a,9b)的长度，

或者

其中，所述支撑件(2)包括至少一个主体壳体元件支撑部分(6)和多个不同的末端壳体元件支撑部分(7a,7b)以用于接纳末端壳体元件(9a,9b)，其中每个末端壳体元件支撑部分(7a,7b)对应于所分配的末端壳体元件(9a,9b)的长度，由此所述末端壳体元件支撑部分(7a,7b)可互换地可固定到邻近的主体壳体元件支撑部分(6)。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述末端壳体元件(9,9a,9b)至少在它们的长度上变化。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的模具，其特征在于，所述末端壳体元件(9,9a,9b)具有标准化连接界面以用于将每个末端壳体元件(9,9a,9b)连接到邻近的主体壳体元件(8)的相应连接界面。

4.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，每个连接界面是具有多个孔(21)的凸缘，其中当所述凸缘(25,26)彼此邻接并且所述孔(21)被对准时，螺栓(24)被插入以用于利用螺栓螺纹件连接来固定壳体元件(8,9,9a,9b)。

5.根据权利要求3所述的模具，其特征在于，每个连接界面是具有多个孔(21)的倾斜表面(19,20)，其中当所述倾斜表面(19,20)彼此邻接并且所述孔(21)被对准时，螺栓(24)被插入以用于利用螺栓螺母连接来固定壳体元件。

6.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述末端壳体元件支撑部分(7a,7b)和所述主体壳体元件支撑部分(6)具有标准化连接界面(13,14)以用于将每个末端壳体元件支撑部分(7a,7b)连接到邻近的主体壳体元件支撑部分(6)。

7.根据权利要求6所述的模具，其特征在于，每个连接界面(13,14)是具有多个孔的凸缘(15,16)，其中当所述凸缘(15,16)彼此邻接并且所述孔被对准时，螺栓被插入以用于利用螺栓螺母连接来固定壳体。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的模具，其特征在于，所述支撑件(2)、所述末端壳体元件支撑部分(7,7a,7b)或所述至少一个主体壳体元件支撑部分(6)是由多个梁或杆元件(12)构建的构架构造。