CN114072264A - 制造在风力涡轮转子叶片部件中使用的面板的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造面板的系统包括具有相对的压板的成形组件和布置在相对的压板之间的至少一个台板组件。该台板组件包括经由至少一个弹性可变形构件连接在一起的第一和第二台板。此外，成形组件能够在加热模式和冷却模式下操作。此外，在加热模式和冷却模式中的每一种期间，第一台板保持在预定的温度范围。在加热模式期间，(一个或多个)弹性可变形构件被压缩，使得第一和第二台板彼此接触。照此，当成形组件向(一个或多个)层施加热和压力时，待固结的材料的一个或多个层由成形组件保持，从而固结面板。

Description

制造在风力涡轮转子叶片部件中使用的面板的系统和方法

技术领域

本发明大体上涉及风力涡轮，并且更特别地涉及用于制造面板(例如，可用于形成风力涡轮转子叶片部件的面板)的系统和方法。

背景技术

风电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能量源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能量的形式传递动能，从而转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被部署到公用电网。

转子叶片大体上包括吸力侧壳和压力侧壳，该吸力侧壳和压力侧壳典型地使用模制工艺形成，它们在沿着叶片的前缘和后缘的结合线处结合在一起。此外，压力壳和吸力壳相对轻质，并且具有不构造成经得住在操作期间施加在转子叶片上的弯矩和其它载荷的结构特性(例如，刚度、抗屈曲性和强度)。因此，为了增加转子叶片的刚度、抗屈曲性和强度，典型地使用一个或多个外部结构部件(例如，相对的翼梁帽，其中在它们之间构造有抗剪腹板)来增强主体壳，这些外部结构部件接合壳半部的内部压力侧表面和吸力侧表面。

翼梁帽典型地由各种材料构成，包括但不限于玻璃纤维层压复合物和/或碳纤维层压复合物。转子叶片的壳大体上通过在壳模具中堆叠纤维织物层而围绕叶片的翼梁帽构建。然后典型地将这些层例如用热固性树脂浸渍在一起。因此，常规的转子叶片大体上具有夹层面板构造。照此，大型转子叶片的常规叶片制造涉及高劳动力成本、缓慢的生产率和昂贵模具工装的低利用率。此外，叶片模具定制起来可能很昂贵。

因此，用于制造转子叶片的方法可包括分段形成转子叶片。叶片区段然后可被组装以形成转子叶片。例如，一些现代转子叶片，诸如在2015年6月29日提交的且题为“模块化风力涡轮转子叶片及其组装方法(Modular Wind Turbine Rotor Blades and Methods ofAssembling Same)”的美国专利申请No. 14/753,137中描述的那些叶片，具有模块化面板构造，该申请以其整体通过引用并入本文中。因此，模块化叶片的各种叶片部件可基于叶片部件的功能和/或位置由不同的材料构造。

用于制造可用来构造叶片壳的复合层压体的必要要素包括温度、压力和固结时间。因此，通过将这三个因素应用和优化到纤维和树脂的基质中，可产生统一和均匀的结构。然而，由于风力涡轮转子叶片的大尺寸，同时实现所有这三个因素可能是困难的或成本过高的。

例如，由于多种原因，静态机械液压/气动压机可能不足以制造大型复合层压体。例如，压机的非连续性质意味着压板必须包含层压体的整个期望尺寸。对于转子叶片所需的目标尺寸和压力，将需要重数百吨的机器，这操作起来是不切实际的和/或不经济的。整个压板将需要在热/冷温度之间进行热循环，以固结层压结构。改变如此量的质量(thisamount of mass)的温度可能是不切实际的和/或不经济的。例如，可采用多个压机，其中一个保持在高温，并且另一个保持在室温。然而，这种情况引入了当材料在热压机和冷压机之间移动时纤维变形的可能性。这种情况也具有非常高的资本设备成本。

此外，由于表面积大，压板必须不可避免地非常厚(例如，大于25毫米)并且由钢制成。当板处于其300℃的操作温度时，这产生了巨大的热质量。即使热力学允许加热该质量，这也将非常浪费能量，并且在经济上没有吸引力。

鉴于上述，本领域不断寻求用于制造面板(诸如例如可用于形成风力涡轮转子叶片壳的大型复合层压体)的改进系统和方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中被部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践获知。

在一个方面，本公开针对一种用于制造面板的系统。该系统包括具有相对的压板的成形组件和布置在相对的压板之间的至少一个台板组件。台板组件包括经由至少一个弹性可变形构件连接在一起的第一和第二台板。此外，成形组件能够在加热模式和冷却模式下操作。此外，在加热模式和冷却模式中的每一种期间，第一台板保持在预定温度。在加热模式期间，(一个或多个)弹性可变形构件被压缩，使得第一和第二台板彼此接触。照此，当成形组件向待固结的材料的(一个或多个)层施加热和压力时，待固结的材料的一个或多个层由成形组件保持，从而固结面板。

在实施例中，在冷却模式期间，(一个或多个)弹性可变形构件被松弛，使得第一和第二台板经由空气间隙彼此间隔开。例如，在一个实施例中，空气间隙在从约1毫米(mm)到约25 mm的范围内。

在另一个实施例中，第二台板可包括用于在冷却模式期间使冷却流体流通通过其中的多个通道。照此，使冷却流体流通通过通道降低第二台板的温度。

在另外的实施例中，第二台板可至少包括第一部分和第二部分。第二部分可延伸到成形组件的相对的压板的外部，例如使得第二部分可相对于第一部分独立地冷却。在一些实例中，因此，第二部分可提供冷区域，以防止热传递进入面板中。在附加实施例中，第二台板可包括在第一和第二区域之间的热障。例如，在一个实施例中，热障可包括多个空气间隙。

在另一个实施例中，成形组件可包括连接在第一和第二台板之间的多个弹性可变形构件。在这样的实施例中，多个弹性可变形构件中的每一个可凹进第一和第二台板中的至少一个内。

在若干实施例中，该系统可包括第一和第二隔板。因此，在实施例中，该系统可包括布置在第一和第二隔板上方的第一台板组件和布置在第一和第二隔板下方的第二台板组件，其中第一和第二台板组件中的每一个包括第一和第二台板。

在另一个实施例中，其中第一和第二隔板是连续的带，其旋转通过加热和冷却组件。在另外的实施例中，第二台板可具有倒圆边缘。此外，在实施例中，相对的压板可与第一和第二台板组件的第一台板成一体。

在附加实施例中，该系统可包括用于控制面板的最终厚度的一个或多个间隔件，该一个或多个间隔件定位在成形组件内。

在实施例中，该系统还可包括卷轴，其中，在冷却后，面板可与第一和第二隔板分离并卷绕到卷轴上。

在另一个方面，本公开针对一种用于制造面板的方法。该方法包括提供具有至少一个台板组件的成形组件，该台板组件具有第一和第二台板。此外，该方法包括将第一台板加热到预定的温度范围。此外，该方法包括将第一台板保持在该预定的温度范围。此外，该方法包括将待固结的材料的一个或多个层定位在成形组件内。该方法还包括经由成形组件将压力施加到待固结的材料的层。因此，该方法还包括改变第一和第二台板之间的传导速率，以便向待固结的材料的一个或多个层提供加热和冷却，从而固结面板。

在实施例中，改变第一和第二台板之间的传导速率可包括：经由可变传热机构将第一和第二台板联接在一起；以及在成形组件的加热模式期间，调整可变传热机构以增加从第一台板到第二台板的热传递，以便加热待固结的材料的层，从而固结面板。

在另一个实施例中，在成形组件的冷却模式期间，该方法可包括：调整可变传热机构以减少从第一台板到第二台板的热传递；以及使冷却流体流通通过第二台板的一个或多个通道以冷却第二台板和待固结的材料的一个或多个层。

在若干实施例中，可变传热机构可包括至少一个弹性可变形构件。因此，在某些实施例中，在加热模式期间调整可变传热机构以增加从第一台板到第二台板的热传递可包括：压缩至少一个弹性可变形构件，使得第一和第二台板彼此接触。此外，在另一个实施例中，在冷却模式期间调整可变传热机构以减少从第一台板到第二台板的热传递可包括：使至少一个弹性可变形构件松弛，使得第一和第二台板经由空气间隙彼此间隔开。应当理解，该方法还可包括任何本文描述的附加步骤和/或特征。

参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入并构成本说明书的一部分的附图图示本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员而言的本发明的完整且能够实现的公开内容，包括其最佳模式，在附图中：

图1图示根据本公开的风力涡轮的一个实施例的透视图；

图2图示根据本公开的风力涡轮的转子叶片的一个实施例的透视图；

图3图示图2的模块化转子叶片的分解图；

图4图示根据本公开的模块化转子叶片的前缘区段的一个实施例的横截面图；

图5图示根据本公开的模块化转子叶片的后缘区段的一个实施例的横截面图；

图6图示根据本公开的图2的模块化转子叶片的横截面图；

图7图示根据本公开的图2的模块化转子叶片的横截面图；

图8图示根据本公开的用于制造面板的系统的一个实施例的透视图；

图9图示处于加热模式的图8的系统的横截面图；

图10图示处于冷却模式的图8的系统的横截面图；

图11图示根据本公开的用于制造面板的系统的第一和第二台板的一个实施例的透视图；

图12图示根据本公开的用于制造面板的系统的第二台板的一个实施例的俯视图；和

图13图示根据本公开的用于制造面板的系统的另一个实施例的横截面端视图；

图14图示根据本公开的用于制造用于转子叶片部件的面板的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被图示。每个示例通过解释本发明的方式而不是限制本发明的方式被提供。事实上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分被图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生又一另外的实施例。因此，意图是，本发明覆盖如归入所附权利要求书的范围内的这种修改和变型及其等同物。

大体上，本公开针对用于制造诸如大型复合层压面板之类的面板的系统和方法，该面板可为平的或弯曲的。例如，这样的面板可在风力涡轮转子叶片应用(例如，通过将平面板成型为弯曲面板或最初制造弯曲面板)、运输应用以及可从这样的面板的使用中受益的任何其它行业中使用。因此，在实施例中，多个纤维和/或树脂层可堆叠在一起，并放置在上隔板和下隔板(钢/钛/聚合物复合物/其它)之间。这种夹层组件被放置在相对的压板之间的成形组件中。可将高的温度(例如，300℃)和压力(例如，从约30 psi到约150 psi)同时施加到层上一段时间(例如，30秒到500秒)。

更具体地，在实施例中，高热质量台板被加热。高热质量块还通过可变传热机构联接到非常低质量的台板。在加热模式期间，可变传热机构可被调整以增加从高热质量到与层压体接触的低热质量的热传递。因此，在实施例中，树脂浸渍通过玻璃纤维增强物。在足够的时间段后，层压体达到完全浸湿的状态。在冷却模式期间，可变传热机构可被调整以减少从高热质量到低热质量的热传递，同时还保持恒定的压力。冷却流体也可流通通过低质量台板，以快速降低层压体的温度。因此，层压体可尽可能快地冷却，同时保持高压以确保所有空隙最小化。在层压体已经冷却到低于材料的软化点(例如，60℃)之后，层压体可与隔板分离并卷绕起来。冷却流体也可从台板中排出。在冷却流体已经完全排空后，系统接着准备开始另一个加热循环。以这种方式可生产无限长的层压体。因此，本公开构造成将层压体从室温快速加热到高温并返回到室温，始终同时保持施加压力。

现在参考附图，图1图示了根据本公开的风力涡轮10的一个实施例。如图所示，风力涡轮10包括塔架12，在塔架12上安装有机舱14。多个转子叶片16安装到转子毂18，转子毂18又连接到转动主转子轴的主法兰。风力涡轮发电和控制部件容纳在机舱14内。提供图1的视图仅用于说明目的，以将本发明置于示例性使用领域中。应当意识到，本发明不限于任何特定类型的风力涡轮构造。此外，本发明不限于与风力涡轮一起使用，而是可用在具有转子叶片的任何应用以及诸如运输/汽车工业的其它应用中。此外，本文所述的方法还可应用于受益于将结构直接印刷到叶片蒙皮的任何类似结构的制造。

现在参考图2和图3，图示了根据本公开的转子叶片16的各种视图。如图所示，图示的转子叶片16具有分段或模块化构造。还应当理解，转子叶片16可包括本领域现在已知或以后开发的任何其它合适的构造。如图所示，模块化转子叶片16包括至少部分地由热固性和/或热塑性材料构成的主叶片结构15和与主叶片结构15一起构造的至少一个叶片区段21。更具体地，如图所示，转子叶片16包括多个叶片区段21。(一个或多个)叶片区段21也可至少部分地由热固性和/或热塑性材料构成。

如本文所述的热塑性材料大体上涵盖本质上不可逆的塑料或聚合物。此外，如本文所述的热塑性材料可为任何合适的形式，诸如薄膜、非织造物、粉末或类似物。例如，热塑性材料在加热到一定温度时典型地变得柔韧或可模制，并在冷却后返回到较刚性的状态。此外，热塑性材料可包括无定形热塑性材料和/或半结晶热塑性材料。例如，一些无定形热塑性材料可大体上包括但不限于苯乙烯、乙烯树脂、纤维素、聚酯、丙烯酸树脂、聚砜和/或酰亚胺。更具体地，示例性无定形热塑性材料可包括聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、乙交酯聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-G)、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、无定形聚酰胺、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、聚氨酯或任何其它合适的无定形热塑性材料。此外，示例性半结晶热塑性材料可大体上包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、含氟聚合物(fluropolymer)、甲基丙烯酸乙酯、聚酯、聚碳酸酯和/或缩醛。更具体地，示例性半结晶热塑性材料可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚苯硫醚、聚乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚醚酮或任何其它合适的半结晶热塑性材料。

此外，如本文所述的热固性部件和/或材料大体上涵盖本质上不可逆的塑料或聚合物。例如，一旦固化，热固性材料就不能容易再模制或恢复到液态。照此，在初始成形之后，热固性材料通常耐热、耐腐蚀和/或抗蠕变。示例性热固性材料可大体上包括但不限于一些聚酯、一些聚氨酯、酯、环氧树脂或任何其它合适的热固性材料。

此外，如所提及的，如本文所述的热塑性和/或热固性材料可任选地用纤维材料增强，包括但不限于玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚合物纤维、木纤维、竹纤维、陶瓷纤维、纳米纤维、金属纤维或类似物或它们的组合。此外，纤维的方向可包括多轴、单向、双轴、三轴或任何其它另一合适的方向和/或它们的组合。此外，纤维含量可根据相应叶片部件中所需的刚度、转子叶片16中叶片部件的区域或位置和/或部件的期望可焊接性而变化。

更具体地，如图所示，主叶片结构15可包括以下中的任何一个或其组合：预成形的叶片根部部段20、预成形的叶片末梢部段22、一个或多个连续翼梁帽48、50、51、53、一个或多个抗剪腹板35(图6-7)、固定到叶片根部部段20的附加结构部件52、和/或转子叶片16的任何其它合适的结构部件。此外，叶片根部部段20构造成安装或以其它方式固定到转子18(图1)。此外，如图2中所示，转子叶片16限定翼展23，该翼展23等于叶片根部部段20和叶片末梢部段22之间的总长度。如图2和图6中所示，转子叶片16还限定翼弦25，该翼弦等于转子叶片16的前缘24和转子叶片16的后缘26之间的总长度。如通常理解的，随着转子叶片16从叶片根部部段20延伸到叶片末梢部段22，翼弦25相对于翼展23在长度方面可大体变化。

特别地参考图2至图4，具有任何合适尺寸和/或形状的任何数量的叶片区段21或面板(在本文中也称为叶片壳)可沿着纵向轴线27在大体展向方向上大体上布置在叶片根部部段20和叶片末梢部段22之间。因此，叶片区段21大体上用作转子叶片16的外部壳体/覆盖物，并且可诸如通过限定对称的或弧形的翼型件形横截面来限定基本上空气动力学的轮廓。在附加实施例中，应当理解，叶片16的叶片区段部分可包括本文所述的区段的任何组合，并且不限于所描绘的实施例。此外，叶片区段21可由任何合适的材料构成，包括但不限于任选地用一种或多种纤维材料增强的热固性材料或热塑性材料。更具体地，在某些实施例中，叶片区段21可包括以下中的任何一个或其组合：压力侧区段44和/或吸力侧区段46(图2和图3)、前缘区段40和/或后缘区段42(图2至图6)、无接头区段、单接头区段、多接头叶片区段、J形叶片区段或类似物。

更具体地，如图4中所示，前缘区段40可具有前压力侧表面28和前吸力侧表面30。类似地，如图5中所示，后缘区段42中的每一个可具有后压力侧表面32和后吸力侧表面34。因此，前缘区段40的前压力侧表面28和后缘区段42的后压力侧表面32大体上限定转子叶片16的压力侧表面。类似地，前缘区段40的前吸力侧表面30和后缘区段42的后吸力侧表面34大体上限定转子叶片16的吸力侧表面。此外，如图6中特别地所示，(一个或多个)前缘区段40和(一个或多个)后缘区段42可在压力侧接缝36和吸力侧接缝38处连结。例如，叶片区段40、42可构造成在压力侧接缝36和/或吸力侧接缝38处重叠。此外，如图2中所示，相邻的叶片区段21可构造成在接缝54处重叠。因此，在叶片区段21至少部分地由热塑性材料构成的情况下，相邻的叶片区段21可沿着接缝36、38、54焊接在一起，这将在本文中更详细地被讨论。备选地，在某些实施例中，转子叶片16的各个区段可经由构造在重叠的前缘区段40和后缘区段42和/或重叠的相邻前缘区段40或后缘区段42之间的粘合剂(或机械紧固件)固定在一起。

在具体实施例中，如图2至图3和图6至图7中所示，叶片根部部段20可包括与其浸渍在一起的一个或多个纵向延伸的翼梁帽48、50。例如，叶片根部部段20可根据2015年6月29日提交的题为“用于模块化转子叶片的叶片根部区段及其制造方法(Blade RootSection for a Modular Rotor Blade and Method of Manufacturing Same)”的美国申请No. 14/753,155来构造，该申请以其整体通过引用并入本文。

类似地，叶片末梢部段22可包括与其浸渍在一起的一个或多个纵向延伸的翼梁帽51、53。更具体地，如图所示，翼梁帽48、50、51、53可构造成抵靠转子叶片16的叶片区段21的相对内表面接合。此外，叶片根部翼梁帽48、50可构造成与叶片末梢翼梁帽51、53对准。因此，翼梁帽48、50、51、53可大体上设计成在风力涡轮10的操作期间控制在大体展向方向(平行于转子叶片16的翼展23的方向)上作用在转子叶片16上的弯曲应力和/或其它载荷。此外，翼梁帽48、50、51、53可设计成经得住在风力涡轮10的操作期间发生的展向压缩。此外，(一个或多个)翼梁帽48、50、51、53可构造成从叶片根部部段20延伸至叶片末梢部段22或其一部分。因此，在某些实施例中，叶片根部部段20和叶片末梢部段22可经由它们相应的翼梁帽48、50、51、53连结在一起。

此外，翼梁帽48、50、51、53可由任何合适的材料构成，例如热塑性或热固性材料或它们的组合。此外，翼梁帽48、50、51、53可由热塑性或热固性树脂拉挤而成。如本文所用，术语“拉挤”、“拉挤件”或类似术语大体上涵盖这样的增强材料(例如，纤维或织造或编织股线)，其用树脂浸注并被拉过固定模头，使得树脂固化或经历聚合。照此，制造拉挤构件的过程典型地以生产具有恒定横截面的复合零件的复合材料的连续过程为特征。因此，预固化复合材料可包括由增强热固性或热塑性材料构成的拉挤件。此外，翼梁帽48、50、51、53可由相同的预固化复合材料或不同的预固化复合材料形成。此外，拉挤部件可由粗纱制成，粗纱大体上涵盖长且细的纤维束，这些纤维束在通过固化树脂连结之前不会被组合。

参考图6至图7，一个或多个抗剪腹板35可构造在一个或多个翼梁帽48、50、51、53之间。更特别地，(一个或多个)抗剪腹板35可构造成增加叶片根部部段20和/或叶片末梢部段22中的刚度。此外，(一个或多个)抗剪腹板35可构造成封闭(close out)叶片根部部段20。

此外，如图2和图3中所示，附加结构部件52可固定到叶片根部部段20，并在大体展向方向上延伸，以便为转子叶片16提供进一步的支撑。例如，结构部件52可根据2015年6月29日提交的题为“用于模块化转子叶片的结构部件(Structural Component for aModular Rotor Blade)”的美国申请No. 14/753,150来构造，该申请以其整体通过引用并入本文。更具体地，结构部件52可在叶片根部部段20和叶片末梢部段22之间延伸任何合适的距离。因此，结构部件52构造成提供用于转子叶片16的附加结构支撑以及用于如本文所述的各种叶片区段21的任选安装结构。例如，在某些实施例中，结构部件52可固定到叶片根部部段20，并且可延伸预定的展向距离，使得前缘区段40和/或后缘区段42可安装到其。

现在参考图8至图14，本公开针对用于制造面板的系统和方法，该面板可在诸如本文所述的转子叶片壳的各种风力涡轮部件中使用。例如，如图8中所示，图示了用于制造用于转子叶片部件的面板的系统100的一个实施例的透视图。图9图示在加热模式期间图8的系统100的横截面图。图10图示在冷却模式期间图8的系统100的透视图。图11图示根据本公开的系统100的第一台板116和第二台板118的一个实施例的透视图。图12图示根据本公开的系统100的台板116、118中的一个的俯视图。图13图示用于制造用于转子叶片部件的面板的系统100的另一个实施例的横截面端视图。图14图示根据本公开的用于制造面板的方法200的一个实施例的流程图。

如图8中所示，系统100包括支撑框架102，该支撑框架102具有带有腿部104和支撑表面106的桌状构造。还应当理解，支撑框架102可具有任何其它合适的构造，并且也可完全去除。参考图8至图10，系统100还包括成形组件112。更特别地，如图所示，成形组件可包括相对的压板108、109(例如，液压或气动压机)和布置在相对的压板108、109之间的至少一个台板组件114、115。

此外，如图9和图10中所示，系统100可任选地包括第一隔板122和第二隔板124，用于在待固结的材料的一个或多个层110经由成形组件112熔融和冷却时夹在所述层110周围。在一个实施例中，第一隔板122和第二隔板124可尺寸设计成类似于待成形的面板的期望形状。备选地，第一隔板122和第二隔板124可为旋转通过成形组件112的连续带。在这样的实施例中，第一隔板122和第二隔板124可旋转通过成形组件112并根据需要停止(即，当材料保持在压力下时)和开始。在某些实施例中，第一隔板122和第二隔板124可由钢、钛、聚合物复合物或类似物构成。

在一个实施例中，待固结的材料的一个或多个层110可包括一个或多个纤维层和/或树脂层。因此，在这样的实施例中，应当理解，一个或多个纤维-树脂层110内的树脂可为热塑性材料或热固性材料。

参考图8至图10，如所提及的，成形组件112还可包括一个或多个台板组件114、115。例如，如在图示实施例中所示，成形组件112可包括第一台板组件114和第二台板组件115。因此，如图所示，第一台板组件114可布置在第一隔板122和第二隔板124上方，并且第二台板组件115可布置在第一隔板122和第二隔板124下方。在另一个实施例中，成形组件112可包括仅一个台板组件。在实施例中，相对的压板108、109可与第一台板组件114和第二台板组件115的第一台板分离，或者与第一台板组件114和第二台板组件115的第一台板成一体。

此外，如图8至图11中所示，本文所述的台板组件114、115可包括经由至少一个弹性可变形构件120连接在一起的第一台板116和第二台板118。特别地，如图所示，成形组件112可包括连接在第一台板116和第二台板118之间的多个弹性可变形构件120。

在一个实施例中，例如，(一个或多个)弹性可变形构件120可为弹簧，以及在负载下不会塑性变形并且能够应对宽温度范围的任何其它合适的材料。在这样的实施例中，多个弹性可变形构件120中的每一个可凹进第一台板116和第二台板118中的至少一个内，例如经由形成在其中的一个或多个空腔(图11)。因此，通过将弹簧120凹进台板116、118内，弹簧的长度使得能够使用长弹簧。因此，当弹簧处于其半松弛空气间隙冷却模式时，(一个或多个)弹簧120仍可保持高压。

此外，成形组件112能够在加热模式(图9)和冷却模式(图10)下操作。照此，在加热模式和冷却模式中的每一种期间，第一台板116可保持在预定的温度范围。例如，在一个实施例中，该预定的温度范围可在从约300℃到约400℃的范围内。因此，如图9中所示，在加热模式期间，弹性可变形构件120可被压缩，使得第一台板116和第二台板118彼此接触。照此，待固结的层110可放置在第一隔板122和第二隔板124之间，并且当成形组件112向层110施加热和压力时由成形组件112保持。例如，在一个实施例中，成形组件112可保持层110施加热和压力约3分钟至约5分钟，或者任何合适的时间段，例如，该时间段允许树脂开始熔融并流入纤维中和纤维之间。

如图10中所示，在冷却模式期间，弹性可变形构件120然后可松弛(例如，延伸)，使得第一台板116和第二台板118经由空气间隙126彼此间隔开。例如，在一个实施例中，空气间隙126可在从约1毫米(mm)到约25 mm的范围内。在这样的实例中，第一台板116仍然保持在升高的温度范围，然而，空气间隙126允许第二台板118(其与隔板122、124接触)冷却。

此外，如图所示，第二台板118可包括多个通道128，用于在冷却模式期间使冷却流体流通通过这些通道。照此，使冷却流体流通通过通道128也配置成将第二台板118的温度降低到冷却后的温度范围。在特定实施例中，冷却后的温度范围可在从约50℃到约80℃的范围内。然而，应当理解，冷却后的温度范围可根据所使用的材料层的类型而变化。此外，当冷却模式完成时，成形组件112可被吹扫(例如，经由压缩空气和阀)以射出冷却流体，以便去除保留在成形组件112中的任何残余液体。此外，在实施例中，如图9和图10中所示，第二台板118可具有一个或多个倒圆边缘125，以防止隔板122、124起皱和/或损坏待固结的材料的层110。

此外，在冷却模式下，弹性可变形构件120构造成保持在隔板122、124上的压力。在这样的实施例中，通过使用本文所述的(一个或多个)凹进的弹性可变形构件120，可根据需要在压机的热区和冷区(即，第一台板116和第二台板118)之间形成非常有效的隔热区。换句话说，可在第一台板116和第二台板118之间形成“热阀”，这允许界面的热传递改变一个数量级。此外，(一个或多个)弹性可变形构件120允许恒定压力施加在材料的层110和/或隔板122、124上，但也允许压机在加热模式和冷却模式之间快速循环。

现在参考图8和图12，在某些实施例中，第二台板118可各自至少包括第一部分130和第二部分132。因此，如图所示，第二部分132可延伸到成形组件112的相对的压板108、109的外部，以提供冷区域(即，第二部分132)来防止热传递进入面板134中。在这样的实施例中，如图12中所示，第二台板118可包括在第一和第二区域之间的热障136。例如，如在图示实施例中所示，热障136可包括多个空气间隙138，以允许水(或任何合适的冷却流体)在第一部分130和第二部分132之间流动。应当理解，除了第一部分130和第二部分132之外，第二台板118还可包括附加部分。

返回参考图9和图10，系统100还可包括卷轴140。照此，在冷却后，面板134可与第一隔板122和第二隔板124(在使用的情况下)分离并卷绕到卷轴上。在另一个实施例中，在不使用第一隔板122和第二隔板124的情况下，面板134可简单地直接从成形组件112卷绕到卷轴140上。

在又一个实施例中，应当理解，多个系统100可对准并一起使用以形成大面板。例如，在实施例中，因为非常长的面板对于风力叶片应用来说可能是期望的，所以使用单个系统100的过程的成本和循环时间可通过使用多个系统100来改善。例如，如果期望12米(m)×2 m宽的面板，则可使用具有2.25 m×1.25 m的板尺寸的6个系统，并且所述系统在每个系统之间间隔开大约1 m。此外，包含干纤维织物和热塑性树脂的层的至少12 m×2 m宽的隔板组可放置在系统中，并在12 m长的长度中每隔1.25 m进行热压/冷压以固结。然后，压机可打开，并且隔板可在长度方向上移动大约1.125 m，并重复热压/冷压循环。这确保了先前固结材料的区之间的重叠。此时，相比于如果只有一个系统而需要12个循环来处理，整个12米长的片材将在两个循环中被处理。

现在参考图13，如所提及的，图示了用于制造用于转子叶片部件的面板的系统100的另一个实施例的横截面端视图。更具体地，如图所示，可提供一个或多个间隔件142来控制面板的最终厚度。通过添加间隔件142，例如将其添加在隔板122、124的外部但在第二台板118的范围(extent)内，系统100防止过度压缩面板134和过度挤压材料而超出被填充的织物。

现在参考图14，本公开针对用于制造面板(例如，用于转子叶片壳和/或叶片附件的面板)的方法。更具体地，如图所示，图示了用于制造面板的方法200的一个实施例的流程图。照此，在某些实施例中，转子叶片壳21可限定压力侧壳、吸力侧壳、后缘区段、前缘区段或它们的组合。大体上，方法200在本文中被描述为实施用于制造在形成上述转子叶片壳21中使用的面板。然而，应当意识到，所公开的方法200可用来制造任何其它面板。此外，尽管为了说明和讨论的目的，图14描绘了以特定顺序执行的步骤，但是本文所述的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文提供的公开内容，本领域技术人员将意识到，方法的各种步骤可以各种方式被省略、重新布置、组合和/或修改。

如在(202)所示，方法200包括提供具有至少一个台板组件114、115的成形组件112，该台板组件具有第一台板116和第二台板118。如在(204)所示，方法200包括将第一台板116加热到预定的温度范围。如在(206)所示，方法200包括将第一台板116保持在该预定的温度范围。如在(208)所示，方法200包括将待固结的材料的一个或多个层110定位在成形组件112内。如在(210)所示，方法200包括经由成形组件112将压力施加到待固结的材料的一个或多个层110。

如在(212)所示，方法200包括改变第一台板116和第二台板118之间的传导速率，以便为待固结的材料的一个或多个层110提供加热和冷却，从而固结面板134。更具体地，在实施例中，第一台板116和第二台板118之间的传导速率可通过经由可变传热机构将第一台板116和第二台板118联接在一起而改变。因此，在成形组件112的加热模式期间，可变传热机构可被调整以增加从第一台板116到第二台板118的热传递，以便加热待固结的材料的一个或多个层110，从而固结面板134。例如，在一个实施例中，第一台板116可被加热并保持在高温范围(诸如从约325℃到约400℃)。因此，接触的第一台板116和第二台板118为待固结的材料的(一个或多个)层110提供了增加的热传递速率。

在实施例中，如所提及的，可变传热机构可包括至少一个弹性可变形构件120。因此，在某些实施例中，在加热模式期间调整可变传热机构以允许从第一台板116到第二台板118的更大热传递速率可包括压缩(一个或多个)弹性可变形构件120，使得第一台板116和第二台板118彼此接触(图9)。

在另一个实施例中，在成形组件112的冷却模式期间，方法200可包括调整可变传热机构以减少从第一台板116到第二台板118的热传递，以便冷却第二台板118和一个或多个纤维-树脂层110。更具体地，在一个实施例中，(一个或多个)弹性可变形构件120可被松弛/延伸，使得第一台板116和第二台板118经由空气间隙126(图10)彼此间隔开，以便为第二台板118提供快速冷却。

在另外的实施例中，方法200还可包括使冷却流体流通通过第二台板118的一个或多个通道128，以进一步将第二台板118和一个或多个纤维-树脂层110冷却到冷却后的温度(例如，到约50℃至达约80℃)。

本发明的各个方面和实施例由以下编号的条款限定：

条款1. 一种用于制造面板的系统，该系统包括：

成形组件，其包括相对的压板和布置在相对的压板之间的至少一个台板组件，该至少一个台板组件包括经由至少一个弹性可变形构件连接在一起的第一和第二台板，该成形组件能够在加热模式和冷却模式下操作，第一台板在加热和冷却模式中的每一种期间保持在预定的温度范围；

其中，在加热模式期间，至少一个弹性可变形构件被压缩，使得第一台板和第二台板彼此接触，并且其中，当成形组件向待固结的材料的一个或多个层施加热和压力时，待固结的材料的一个或多个层由成形组件保持，从而固结面板。

条款2. 根据条款1所述的系统，其中，在冷却模式期间，至少一个弹性可变形构件被松弛，使得第一台板和第二台板经由空气间隙彼此间隔开。

条款3. 根据条款2所述的系统，其中，空气间隙在从约1毫米(mm)到约25 mm的范围内。

条款4. 根据条款2所述的系统，其中，第二台板包括用于在冷却模式期间使冷却流体流通通过其中的多个通道，其中使冷却流体流通通过通道降低第二台板的温度。

条款5. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，第二台板至少包括第一部分和第二部分，第二部分延伸到成形组件的相对的压板的外部，第二部分独立于第一部分被冷却。

条款6. 根据条款5所述的系统，其中，第二台板还包括在第一和第二区域之间的热障。

条款7. 根据前述条款中任一项所述的系统，其中，成形组件还包括连接在第一和第二台板之间的多个弹性可变形构件，该多个弹性可变形构件中的每一个都凹进第一和第二台板中的至少一个内。

条款8. 根据前述条款中任一项所述的系统，还包括第一和第二隔板，其中，至少一个台板组件包括布置在第一和第二隔板上方的第一台板组件和布置在第一和第二隔板下方的第二台板组件，第一和第二台板组件各自包括第一和第二台板。

条款9. 根据条款8所述的方法，其中，第一和第二隔板是连续的带，其旋转通过加热和冷却组件。

条款10. 根据条款8所述的系统，其中，第二台板包括倒圆边缘。

条款11. 根据条款8所述的系统，其中，相对的压板与第一和第二台板组件的第一台板成一体。

条款12. 根据前述条款中任一项所述的系统，还包括用于控制面板的最终厚度的一个或多个间隔件，该一个或多个间隔件定位在成形组件内。

条款13. 根据前述条款中任一项所述的系统，还包括卷轴，其中，在冷却后，面板与第一和第二隔板分离并卷绕到卷轴上。

条款14. 一种用于制造面板的方法，该方法包括：

提供具有至少一个台板组件的至少一个成形组件，该台板组件具有第一和第二台板；

将第一台板加热到预定的温度范围；

将第一台板保持在该预定的温度范围；

将待固结的材料的一个或多个层定位在成形组件内；

经由成形组件将压力施加到待固结的材料的层；和

改变第一和第二台板之间的传导速率，以便向待固结的材料的一个或多个层提供加热和冷却，从而固结面板。

条款15. 根据条款14所述的方法，其中，改变第一和第二台板之间的传导速率进一步包括：

经由可变传热机构将第一和第二台板联接在一起；和，

在成形组件的加热模式期间，调整可变传热机构以允许从第一台板到第二台板的更大的热传递，以便加热待固结的材料的一个或多个层，从而固结面板。

条款16. 根据条款15所述的方法，其中，在成形组件的冷却模式期间，还包括：

调整可变传热机构以减少从第一台板到第二台板的热传递；和

使冷却流体流通通过第二台板的一个或多个通道，以冷却第二台板和材料的一个或多个层。

条款17. 根据条款14至16所述的方法，还包括将多个成形组件布置在一起以形成面板，该多个成形组件间隔开小于成形组件中的一个的长度的长度。

条款18. 根据条款16所述的方法，其中，可变传热机构包括至少一个弹性可变形构件。

条款19. 根据条款18所述的方法，其中，在加热模式期间调整可变传热机构以增加从第一台板到第二台板的热传递进一步包括：压缩至少一个弹性可变形构件，使得第一和第二台板彼此接触。

条款20. 根据条款18所述的方法，其中，在冷却模式期间调整可变传热机构以减少从第一台板到第二台板的热传递进一步包括：使至少一个弹性可变形构件松弛，使得第一和第二台板经由空气间隙彼此间隔开。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质性差异的等同结构要素，则这些其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于制造面板的系统，所述系统包括：

成形组件，其包括相对的压板和布置在所述相对的压板之间的至少一个台板组件，所述至少一个台板组件包括经由至少一个弹性可变形构件连接在一起的第一台板和第二台板，所述成形组件能够在加热模式和冷却模式下操作，所述第一台板在所述加热模式和所述冷却模式中的每一种期间保持在预定的温度范围；

其中，在所述加热模式期间，所述至少一个弹性可变形构件被压缩，使得所述第一台板和所述第二台板彼此接触，并且其中，当所述成形组件向待固结的材料的一个或多个层施加热和压力时，待固结的材料的所述一个或多个层由所述成形组件保持，从而固结所述面板。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述冷却模式期间，所述至少一个弹性可变形构件被松弛，使得所述第一台板和所述第二台板经由空气间隙彼此间隔开。

3. 根据权利要求2所述的系统，其中，所述空气间隙在从约1毫米(mm)到约25 mm的范围内。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二台板包括用于在所述冷却模式期间使冷却流体流通通过其中的多个通道，其中，使所述冷却流体流通通过所述通道降低所述第二台板的温度。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二台板至少包括第一部分和第二部分，所述第二部分延伸到所述成形组件的所述相对的压板的外部，所述第二部分独立于所述第一部分被冷却。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二台板还包括在第一区域和第二区域之间的热障。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述成形组件还包括连接在所述第一台板和第二台板之间的多个弹性可变形构件，所述多个弹性可变形构件中的每一个都凹进所述第一台板和第二台板中的至少一个内。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括第一隔板和第二隔板，其中，所述至少一个台板组件包括布置在所述第一隔板和所述第二隔板上方的第一台板组件和布置在所述第一隔板和所述第二隔板下方的第二台板组件，所述第一台板组件和所述第二台板组件各自包括所述第一台板和所述第二台板。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一隔板和所述第二隔板是旋转通过加热组件和所述冷却组件的连续的带。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二台板包括倒圆边缘。

11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述相对的压板与所述第一台板组件和所述第二台板组件的所述第一台板成一体。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括用于控制所述面板的最终厚度的一个或多个间隔件，所述一个或多个间隔件定位在所述成形组件内。

13.根据权利要求1所述的系统，还包括卷轴，其中，在冷却后，所述面板与所述第一隔板和所述第二隔板分离并卷绕到所述卷轴上。

14.一种用于制造面板的方法，所述方法包括：

提供具有至少一个台板组件的至少一个成形组件，所述至少一个台板组件具有第一台板和第二台板；

将所述第一台板加热到预定的温度范围；

将所述第一台板保持在所述预定的温度范围；

将待固结的材料的一个或多个层定位在所述成形组件内；

经由所述成形组件将压力施加到待固结的材料的所述层；和

改变所述第一台板和所述第二台板之间的传导速率，以便向待固结的材料的所述一个或多个层提供加热和冷却，从而固结所述面板。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，改变所述第一台板和所述第二台板之间的所述传导速率进一步包括：

经由可变传热机构将所述第一台板和所述第二台板联接在一起；和，

在所述成形组件的加热模式期间，调整所述可变传热机构以允许从所述第一台板到所述第二台板的更大的热传递，以便加热待固结的材料的所述一个或多个层，从而固结所述面板。

16. 根据权利要求15所述的方法，其中，在所述成形组件的冷却模式期间，还包括：

调整所述可变传热机构以减少从所述第一台板到所述第二台板的所述热传递；和

使冷却流体流通通过所述第二台板的一个或多个通道，以冷却所述第二台板和材料的所述一个或多个层。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括将多个成形组件布置在一起以形成所述面板，所述多个成形组件间隔开小于所述成形组件中的一个的长度的长度。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述可变传热机构包括至少一个弹性可变形构件。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述加热模式期间调整所述可变传热机构以增加从所述第一台板到所述第二台板的所述热传递进一步包括：压缩所述至少一个弹性可变形构件，使得所述第一台板和所述第二台板彼此接触。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述冷却模式期间调整所述可变传热机构以减少从所述第一台板到所述第二台板的所述热传递进一步包括：使所述至少一个弹性可变形构件松弛，使得所述第一台板和所述第二台板经由空气间隙彼此间隔开。

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