CN116802034A - 用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具组件(100)，以及一种使用模具组件(100)来制造风力涡轮机叶片壳部分的方法。模具组件(100)包括下降装置(85)，下降装置(85)适于承载根部端插入件并且使根部端插入件下降到模具的模制表面上，下降装置(85)附接到模具并且包括用于承载根部端插入件的框架(86)。两个同步液压缸(91、92)用作用于使框架下降的驱动器件，每个液压缸包括活塞室和杆室，其中，每个缸的活塞室和杆室经由包括流体管线(96)和阀(97)的相应的阀组件(110)连接到彼此。

Description

用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具组件

技术领域

本发明涉及一种用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具组件、一种制造风力涡轮机叶片壳部分的方法以及一种用于使液压缸的两个室连接的阀组件。

背景技术

风动力提供清洁并且对环境友好的能源。风力涡轮机通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。风力涡轮机叶片使用已知的翼型原理来捕获风的动能。现代风力涡轮机可以具有在长度上超过90米的转子叶片。

风力涡轮机叶片通常通过由树脂和编织织物或纤维的层或层片形成两个壳部分或壳半部来制造。翼梁帽或主层压件放置或集成于壳半部中，并且可以与抗剪腹板或翼梁桁杆组合以形成结构支承构件。翼梁帽或主层压件可以联结到壳的吸力半部和压力半部的内部或集成于壳的吸力半部和压力半部的内部内。

空气动力学壳部分典型地通过使用真空辅助树脂传递模制(VARTM)来制成，其中，多个纤维垫与芯材料一起布置于刚性模具部分的顶部上，以提供具有夹层结构的部分。当纤维垫已堆叠并重叠以便形成风力涡轮机叶片壳部分的最终形状时，柔性真空袋布置于纤维垫的顶部上并且抵靠刚性模具部分密封，由此形成包含纤维垫的模具腔。树脂入口和真空出口连接到模具腔。第一模具腔经由真空出口被排空以在模具腔中产生负压，此后，液体树脂的供应经由树脂入口供应。由于压力差，树脂被迫进入模具腔中，并且浸渍纤维垫的纤维材料。当纤维材料已被完全地浸渍时，树脂被固化，以便形成最终的复合结构，即，风力涡轮机壳部分。

从WO 2014/191046 A1，已知的是提供具有根部端插入件的风力涡轮机叶片的壳半部，该根部端插入件包括嵌入于壳的外纤维层与内纤维层之间的多个紧固构件。这些紧固构件能够从壳部分的根部端接近，使得风力涡轮机叶片可以安装到风力涡轮机的毂。在该过程中，安装板能够用于便于紧固构件的集成，其中，多个衬套与楔状插入件交替地设于安装板上。在完成制造过程之后，根部端组件的安装板能够被移除，并且，剩余部分构成用于附接到毂的根部端插入件。

然而，紧固到安装板的根部端插入件的正确的对准和布置可能是具有挑战性的。即使在相对于纤维层的角度和位置的方面的微小偏差也可能导致玻璃织物的不期望的位移，由此引起叶片壳层压件内的褶皱形成和/或弯折。另外，如果根部端插入件以不正确的角度放置，则可能在楔状插入件的末梢与纤维层之间形成间隙。这可能增加昂贵的修理操作。

因此，本发明的目的是提供克服上文中所描述的问题的改进的模制组件。

本发明的另一目的是提供制造具有根部端插入件的叶片壳部分的更有效的过程，该过程减少不期望的修理操作的量。

发明内容

已经发现，前面提到的目的中的一个或多个能够通过用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具组件来获得，模具组件包括模具，模具具有限定风力涡轮机叶片壳部分的外部形状的模制表面，模具具有在模具的末梢端与根部端之间延伸的纵向方向，其中，模具组件包括下降装置，下降装置适于承载根部端插入件并且使根部端插入件下降到模具的模制表面上，下降装置附接到模具并且包括用于承载根部端插入件的框架，其中，下降装置进一步包括用于使框架与根部端插入件一起下降的驱动器件(means)，驱动器件包括两个同步液压缸，每个液压缸包括活塞室和杆室，其中，每个缸的活塞室和杆室经由包括流体管线和阀的相应的阀组件连接到彼此。

已发现，该布置导致褶皱形成的显著减少以及修理操作的降低的必要性和成本。通过使用本发明的阀组件，提供使缸活塞的位置重置的有效方式，该方式允许操作者校正在根部插入件的下降期间的任何观察到的不准确性或缸同步的丧失。通过打开阀组件的阀，允许液压流体流回到缸的另一室，因而使活塞位置重置。缸的同步移动允许将根部插入件正确且有效地放置于纤维层或层片上。

使用本发明的模具组件，已单独地制备的根部端插入件可以下降且非常精确地布置到模制表面上。此外，下降过程能够在不涉及人的情况下大程度地实行。通过使用自动、同步下降装置，确保了每当安装这样的根部端插入件时，使根部端插入件下降到模具中。

风力涡轮机叶片壳部分优选地是叶片壳半部，诸如压力侧壳半部或吸力侧壳半部，每个壳半部具有后缘和相对的前缘以及根部端和相对的末梢端。模具典型地包括用于接收限定风力涡轮机叶片壳部分的外部形状的模制表面的支承结构，诸如框架。模具具有在模具的末梢端与根部端之间并且通常在后缘侧与前缘侧之间延伸的纵向方向。

模具组件包括下降装置，下降装置适于承载根部端插入件并且使根部端插入件下降到模具的模制表面上。下降装置附接到模具，并且包括用于承载根部端插入件的框架。框架优选地设有用于承载根部端插入件的承载器件。这提供用于在下降装置的框架上布置并承载根部端插入件的简单的解决方案。承载器件例如可以是适于从根部端插入件接收销或杆的钩。根部端组件的根部端插入件或安装板因而可以搁置于钩上。

根部端插入件可以包括多个紧固构件，诸如衬套。紧固构件优选地能够从风力涡轮机叶片壳的端接近，使得最终的风力涡轮机叶片中的紧固构件能够用于将风力涡轮机叶片的根部端安装到风力涡轮机的毂。根部端插入件进一步有利地包括布置于紧固构件之间的许多中间插入件，所述插入件优选地包括用于布置于壳部分的上纤维层或层片与下纤维层或层片之间的楔状区段。由此，紧固构件和插入件可以一起形成根部端插入件，根部端插入件嵌入整个横截面中，因而在完成的风力涡轮机叶片壳中形成圆形插入件。中间插入件和紧固构件优选地包括彼此邻接的横向侧。

下降装置可以有利地附接于模具的侧部上，优选地，其中液压缸中的一个布置于任一侧处，即，一个缸布置于后缘侧处，而另一缸布置于前缘侧处。这确保下降装置总是以相同方式相对于模具对准，进而确保根部端插入件每次以相同方式下降到模制表面上。

根据有利实施例，下降装置适于以两步运动使根部端插入件下降，其中，在第一运动步骤中，根部端插入件下降到模制表面上，同时根部端插入件沿纵向方向向上成角度，直到根部端插入件的第一端在根部端处接触模制表面的部分，并且其中，在第二运动步骤中，根部端插入件倾斜，直到根部端插入件搁置于模制表面上。由此，下降装置可以使根部端插入件下降到模制表面上，而不使在将根部端插入件布置于模具中之前已铺设于模制表面上的纤维材料(诸如，纤维垫)起褶皱或以其它方式歪曲。

在第二运动步骤中，根部端插入件基本上围绕根部端插入件的第一端或在第一运动步骤之后在根部端处接触模制表面的部分的部分旋转。有利地，下降装置包括用于承载根部端插入件的框架和用于使框架与根部端插入件一起下降的驱动器件。这提供简单的解决方案，其中，根部端插入件或根部端组件可以布置于框架上，并且其中，驱动器件便于下降运动，其中根部端插入件布置于模制表面上。

根据有利实施例，下降装置包括至少一对引导销或辊和设于框架上的配合引导槽。引导销与引导槽之间的配合连接因而可以确保根部端插入件在其下降到模制表面上时遵循正确的运动。引导槽可以有利地包括前引导槽和后引导槽，其中，槽成形为使得在第一运动中，与前引导槽使框架的前部部分下降相比，后引导件使框架的后部部分更快地下降。由此，在第一运动步骤期间，框架将既下降又倾斜，因而如沿模具的纵向方向看到的，使根部端插入件向上倾斜。

在一个有利实施例中，槽成形为使得在第二运动中，与后引导槽使框架的后部部分下降相比，前引导件使框架的前部部分更快地下降。因而，引导槽成形为以便提供第二运动步骤的旋转运动。

驱动器件包括两个同步液压缸，每个液压缸包括活塞室和杆室。优选的是，液压缸是双作用液压缸。在优选实施例中，两个同步双作用液压缸布置于模具的相对侧处，诸如模具的后缘侧和前缘侧处。在一个实施例中，液压缸是伸缩缸。在另一实施例中，液压缸是双作用、双杆端缸。在优选实施例中，液压缸串联地连接。在另一实施例中，液压缸并联地连接。

两个液压缸有利地构造成将根部端插入件(优选地，根部端插入件所固定到的安装板)朝向模具的模制表面拉动。在优选实施例中，缸杆连接到用于接收根部端插入件安装板的配合构件(诸如，销)的相应的接合构件，诸如钩。因而，缸优选地构造成将根部端插入件从根部端朝向模制表面拉动、在模制表面上方拉动并且拉动到模制表面上。

第一液压缸的活塞室和杆室经由包括流体管线和阀的第一阀组件连接到彼此，阀组件允许缸的两个室之间的流体连通。同样地，第二液压缸的活塞室和杆室经由包括流体管线和阀的第二阀组件连接到彼此。在优选实施例中，每个阀组件的阀是双通阀，优选地双通球阀。因而，当打开阀时，能够建立两个室之间的流体连接。这允许液压流体回流到较少加压的室，因而能够实现使缸中的一个或优选地两个的活塞位置重置的迅速且简单的方式。

在优选实施例中，活塞室和杆室中的每个包括相应的流体端口，并且其中，每个阀组件进一步包括流体管线的第一端处的第一配件和流体管线的第二端处的第二配件，第一配件和第二配件连接到液压缸的相应的流体端口。

在优选实施例中，第一配件进一步包括用于从液压缸放出空气的液压压力测试点联接器。测试点联接器可以提供使已被截留在缸内部的空气逸出缸的有效方式。在优选实施例中，第一配件和第二配件是对接(banjo)配件。优选地，液压缸的相应的流体端口位于相应缸的上缘处。

在优选实施例中，第一配件包括具有内螺纹的对接螺栓，并且其中，液压压力测试点联接器经由所述内螺纹紧固到第一配件。有利地，测试点联接器包括能够旋拧到对接螺栓的内螺纹中的外螺纹。

在优选实施例中，下降装置适于使用液压缸的拉力来以两步运动使根部端插入件下降，其中，在第一运动步骤中，根部端插入件下降到模制表面上，同时根部端插入件沿纵向方向向上成角度，直到根部端插入件的第一端在根部端处接触模制表面的部分，并且其中，在第二运动步骤中，根部端插入件倾斜，直到根部端插入件搁置于模制表面上。这能够通过下者来实现：为下降装置的框架提供适当形状的槽，例如具有成角度的形状，下降装置的引导辊布置于该槽内。当缸将根部插入件朝向模具拉动时，引导辊能够在框架的成角度的槽内移动，因而产生期望的两步运动。

在优选实施例中，下降装置包括至少一对引导销或辊和设于框架上的配合引导槽。框架和根部端插入件可以经由引导槽和引导销或辊下降到模具的模制表面上。在优选实施例中，框架设有适于从根部端插入件接收销的钩。

在另一方面，本发明涉及一种制造风力涡轮机叶片壳部分的方法，其中，风力涡轮机叶片壳部分被制造为包括嵌入于聚合物基体中的纤维增强材料的复合结构，并且其中，风力涡轮机叶片壳部分设有在制造时能够从风力涡轮机壳部分的根部端接近的根部端插入件，并且其中，风力涡轮机叶片壳部分利用根据本发明的模具组件来制造，其中，该方法包括以下步骤：

a)将根部端插入件布置于模具组件的下降装置上，以及

b)使用下降装置来使根部端插入件下降到模具的模制表面上。

这确保已单独地制备的根部端插入件可以下降并且非常精确地布置到模制表面上。此外，下降过程能够在不涉及人的情况下大程度地实行。通过使用自动、同步下降装置，确保每当安装这样的根部端插入件时，使根部端插入件下降到模具中。还提高安全性，因为，不存在用于在根部端插入件由承载装置(诸如，起重机)承载时使根部板固定的人工操作。

模具组件的两个液压缸的同步可以通过使液压缸以液压串联或串列连接来实现。因而，当液压流体在泵压力下供应到第一缸的一端时，第二缸将通过从第一缸喷出的油来同等地操作。

在优选实施例中，该方法包括在步骤b)之前或在步骤b)期间，打开每个阀组件的阀以使相应的液压缸的活塞位置重置，并且随后关闭阀。

在优选实施例中，该方法进一步包括使用压力测试点联接器来从液压缸放出空气。

在优选实施例中，步骤b)以两个运动步骤实行，其中：

b1)在第一运动步骤中，根部端插入件下降到模制表面上，同时根部端插入件沿纵向方向向上成角度，直到根部端插入件的第一端在根部端处接触模制表面的部分，以及b2)在第二运动步骤中，根部端插入件倾斜，直到根部端插入件搁置于模制表面上。由此，根部端插入件可以下降到模制表面上，而不使在将根部端插入件布置于模具中之前已铺设于模制表面上的纤维材料(诸如，纤维垫)起褶皱或以其它方式歪曲。在第二运动步骤中，根部端插入件基本上围绕根部端插入件的第一端或在第一运动步骤之后在根部端处接触模制表面的部分的部分旋转。

在优选实施例中，在步骤a)之前，根部端插入件布置于安装板上，并且其中，根部端插入件经由安装板布置于下降装置上。安装板与根部端插入件一起形成根部端组件。在一个实施例中，安装板设有用于使安装板附接到下降装置的附接装置。附接装置例如可以是可以配合或搁置于设于下降装置上的钩上的销。实际上，根部端插入件可以布置于安装板上，安装板和根部端插入件一起形成根部端组件。然后，根部端插入件通过在下降装置上提供根部端组件并且使根部端组件下降到模具中来布置于模具中。然后，安装板可以稍后(例如，在模制之后)被移除。

因而，该方法可以使用根部端组件来实行，该根部端组件包括：安装板，其包括第一侧和第二侧；以及多个紧固构件，诸如衬套，其安装到安装板的第一侧，使得紧固构件基本上垂直于安装板的第一侧而延伸，其中，安装板适于在根部端组件已安装于风力涡轮机叶片壳部分中时被移除。

根据有利实施例，组件进一步包括布置于紧固构件的纵向延伸部中的楔，备选地，设有接近安装板的渐缩部分的楔。类似地，插入件可以包括接近安装板的渐缩部分。楔或渐缩部分因而可以沿完成的风力涡轮机叶片壳的纵向方向提供逐渐的刚度过渡。

根据另一有利实施例，第一侧上的安装板包括凹部或凹口，并且，紧固构件的近端布置于所述凹部或凹口中。凹部可以帮助确保紧固构件正确地布置于安装板上，例如确保紧固构件沿着到安装板的平面的法线延伸。凹部优选地沿着安装板上的圆形路径或半圆形路径设置，使得紧固构件沿着风力涡轮机叶片壳部分的圆形横截面布置。

根据又一有利实施例，安装板进一步包括许多孔，其中，紧固构件通过已从安装板的第二侧并且通过孔插入的撑螺栓来附接到安装板。因而，孔优选地也沿着圆形路径设置。优选地，孔与安装板的第一侧上的凹部对准。

安装板可以在制造壳部分之后保持于风力涡轮机叶片壳部分的根部端上，并且仅在安置于风力涡轮机毂上之前被移除。由此，刚性安装板确保叶片的根部端在存储期间不变形。在其中叶片壳经由两个或更多个叶片壳部分(诸如，吸力侧壳部分和压力侧壳部分)制造的制造方法中，在其中叶片壳部分胶粘到彼此的步骤期间，安装板也可以保持附接到叶片壳部分。当根部端组件的安装板已被移除时，剩余部分构成根部端插入件。

在优选实施例中，根部端插入件包括多个紧固构件，诸如衬套，并且其中，根部端插入件进一步包括布置于紧固构件之间的许多中间插入件。在优选实施例中，中间插入件包括渐缩部分或楔部分。紧固构件有利地在壳部分的最终复合结构中嵌入于(一个或多个)外纤维层/层片与(一个或多个)内纤维层/层片之间。紧固构件优选地能够从壳部分的根部端接近，使得风力涡轮机叶片可以安装到风力涡轮机的毂。

根据优选实施例，紧固构件是衬套。衬套布置成使得衬套的开口能够从叶片壳的根部端接近，使得最终的风力涡轮机叶片可以通过使用插入到衬套的开口中的撑螺栓来安装到风力涡轮机的毂。

根据有利实施例，衬套通过使用撑螺栓来安装于安装板上。安装板可以设有供撑螺栓插入通过的开口，使得衬套安装于安装板的第一侧上，并且，撑螺栓通过所述开口插入并从安装板的第二、相对侧附接到衬套。安装板可以通过首先卸除撑螺栓并且然后将安装板从叶片壳部分的根部端移除来从根部端移除。

根据另一有利实施例，安装板设有用于紧固构件的一端的插入的引导凹部。这确保紧固构件的正确的对准和取向。在又一有利实施例中，根部端组件的制备进一步包括将中间插入件安装于紧固构件之间的步骤。中间插入件例如可以是固持插入件，诸如蝶形楔，该固持插入件固持紧固构件并且进一步确保紧固构件以正确的相互间距布置。实际上，紧固构件和插入件可以通过备选地将紧固构件和插入件优选地沿着圆形或半圆形路径布置于安装板上来布置于根部端组件上。

中间插入件可以有利地由纤维增强复合结构(例如，包括拉挤玻璃纤维或碳纤维的纤维拉挤物)制成。在一个实施例中，纤维材料围绕紧固构件缠绕。纤维材料可以有利地为非编织纤维材料，诸如玻璃绒。

紧固构件典型地由金属(诸如，铸铁或不锈钢)制成，并且，通过将纤维材料(例如，玻璃纤维)围绕紧固构件缠绕，确保紧固构件恰当地粘结到内纤维层/层片和外纤维层/层片。

在一个有利实施例中，楔布置于紧固构件的纵向延伸部中。楔例如可以由泡沫聚合物或轻木制成。楔布置成使得其具有接近紧固构件的端的最厚部分和远离紧固构件的端的薄部分。这确保根部端组件具有到外纤维层和内纤维层的逐渐过渡，进而确保叶片根部不具有陡峭或不连续的刚度过渡。

楔可以与紧固构件一起缠绕于纤维材料中，使得两个部分可以一起布置于安装板上。原则上，楔也可以与紧固构件集成地形成。

在另一有利实施例中，中间插入件包括渐缩部分或楔部分。插入件的渐缩部分可以优选地与布置于紧固构件的纵向延伸部中的楔对准。由此，两个部分一起确保壳部分的复合结构中的逐渐的刚度过渡。

纤维材料可以有利地编织在紧固构件的楔与插入件的楔部分之间。这能够通过在蝶形楔之上且在紧固构件楔之下编织纤维材料来完成，或反之亦然。纤维材料例如可以是三轴玻璃纤维垫。

在又一有利实施例中，在根部端组件布置于模具中之前，纤维层(诸如，纤维垫)围绕多个紧固构件和可选的插入件缠绕。纤维层例如可以是包括玻璃纤维的三轴纤维垫。

此外，许多纤维带可以布置于楔的顶部上，以便进行边缘的端部分的恰当对准和纤维材料的恰当悬垂(drap)，因而确保到内纤维层和外纤维层的恰当过渡，而不在层压件中形成褶皱。

在优选实施例中，在步骤a)之前，该方法包括将一个或多个外纤维层布置于模制表面上的步骤，一个或多个外纤维层限定风力涡轮机叶片壳部分的外表面。在优选实施例中，该方法另外包括将一个或多个内纤维层布置于根部端插入件的顶部上的步骤。由此，根部端插入件夹在(一个或多个)内纤维层与(一个或多个)外纤维层之间。(一个或多个)外纤维层可以有利地包括双轴纤维垫。(一个或多个)内纤维层可以有利地包括三轴纤维垫。

在优选实施例中，在步骤b)之后，该方法包括以下步骤：将聚合物供应到外纤维层和内纤维层；以及允许聚合物固化，以便形成复合结构。根部端插入件因而嵌入于复合结构中，因而提供用于将最终的风力涡轮机叶片安装到风力涡轮机的毂的坚固的附接部分。

在另一方面，本发明涉及一种用于使液压缸的两个室连接的阀组件，每个室包括流体端口，该阀组件包括流体管线，流体管线具有流体管线的第一端处的第一配件和流体管线的第二端处的第二配件，第一配件和第二配件能够连接到液压缸的相应的流体端口，其中，阀组件进一步包括在第一端与第二端之间布置有流体管线的双通阀，其中，第一配件包括用于从液压缸放出空气的液压压力测试点联接器。

在优选实施例中，第一配件和第二配件是相应的对接配件。在优选实施例中，第一配件包括具有内螺纹的对接螺栓，并且其中，液压压力测试点联接器经由所述内螺纹紧固到第一配件。

根据另一方面，本发明涉及一种用于制造由包括嵌入于聚合物基体中的纤维增强材料的复合结构制成的风力涡轮机叶片壳部分的模具组件的使用，包括以下步骤：a)将一个或多个外纤维层布置于模具表面上，一个或多个外纤维层限定风力涡轮机叶片壳部分的外表面，b)将多个紧固装置安装于安装板上，以便形成根部端组件，c)使用模具组件的液压缸来将根部端组件布置于模具的根部端区段处的一个或多个外纤维层的顶部上，d)将一个或多个内纤维层布置于根部端组件的顶部上，e)将聚合物供应到外纤维层和内纤维层，f)允许聚合物固化，以便形成复合结构，以及移除安装板。

因而，紧固装置或衬套可以布置于安装板上，并且，然后，所有衬套都可以正确地布置于模具上的纤维层上。这也使制造过程加速，因为所有紧固构件都可以在一个步骤中布置于纤维材料上，并且因为模具中的纤维铺设和根部端组件的制备可以并行地准备。

在上文中关于本发明的模具组件而讨论的所有特征和实施例都同样地适用于制造风力涡轮机叶片壳部分的方法并且适用于本发明的阀组件，并且反之亦然。

附图说明

本发明在下文中参考附图中所示出的实施例而详细地解释，其中：

图1示出风力涡轮机，

图2示出风力涡轮机叶片的示意性视图，

图3示出风力涡轮机叶片的横截面的示意性视图，

图4示出用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具的示意性视图，

图5和图6示出用于安装根部端插入件的已知的安装板的示意性视图，

图7是设有下降装置的已知的模具的示意性侧视图，

图8是说明布置于上纤维层与下纤维层之间的楔状插入件的远侧点的示意性横截面视图，图9示出如从根部端看到的根据本发明的模具组件，

图10是图9的模具组件的局部透视图，

图11是图9的模具组件的局部侧视图，

图12是根据本发明的阀组件的透视分解视图，以及

图13是说明本发明的液压缸和阀组件的相互作用的液压图。

具体实施方式

图1说明根据所谓的“丹麦概念”的常规的现代逆风风力涡轮机，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8和从毂8径向地延伸的三个叶片10，所述三个叶片10各自具有最接近毂的叶片根部16和距毂8最远的叶片末梢14。转子具有指代为R的半径。

图2示出风力涡轮机叶片10的示意性视图。风力涡轮机叶片10具有常规风力涡轮机叶片的形状，并且包括最靠近毂的根部区域30、离毂最远的成型或翼型区域34以及根部区域30与翼型区域34之间的过渡区域32。叶片10包括前缘18和后缘20，当叶片安装于毂上时，前缘18面向叶片10的旋转方向，后缘20面向前缘18的相反方向。

翼型区域34(也被称为成型区域)相对于产生升力具有理想或几乎理想的叶片形状，而根部区域30由于结构考虑而具有基本上圆形或椭圆形的横截面，这例如使得将叶片10安装到毂更容易且更安全。根部区域30的直径(或弦)可以沿着整个根部区30为恒定的。过渡区域32具有从根部区域30的圆形或椭圆形形状逐渐改变到翼型区域34的翼型轮廓的过渡轮廓。过渡区域32的弦长典型地随着距毂的距离r增大而增大。翼型区域34具有翼型轮廓，该翼型轮廓具有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的弦。弦的宽度随着距毂的距离r增大而减小。

叶片10的肩部40被定义为其中叶片10具有其最大弦长的位置。肩部40典型地设于过渡区域32与翼型区域34之间的边界处。图2还说明了叶片的纵向范围L、长度或纵向轴线。

应当注意到，叶片的不同区段的弦通常不位于共同的平面上，因为叶片可以是扭曲和/或弯曲的(即，预弯折的)，因而为弦平面提供对应地扭曲和/或弯曲的路线，这是为了补偿取决于自毂起的半径的叶片的局部速度的最常见的情况。

叶片典型地由压力侧壳部分36和吸力侧壳部分38制成，压力侧壳部分36和吸力侧壳部分38沿着叶片的前缘18和后缘20处的粘结线胶粘到彼此。

图3示出沿着图2中所示出的线I-I的叶片的横截面的示意性视图。如先前所提到的，叶片10包括压力侧壳部分36和吸力侧壳部分38。压力侧壳部分36包括翼梁帽41，翼梁帽41也被称为主层压件，其构成压力侧壳部分36的负荷承担部分。翼梁帽41包括多个纤维层42，该多个纤维层42主要包括沿着叶片的纵向方向对准的单向纤维，以便向叶片提供刚度。吸力侧壳部分38也包括翼梁帽45，翼梁帽45包括多个纤维层46。压力侧壳部分36还可以包括夹层芯材料43，夹层芯材料43典型地由轻木或泡沫聚合物制成，并且夹在许多纤维增强蒙皮层之间。夹层芯材料43用于向壳提供刚度，以便确保壳在叶片的旋转期间基本上维持其空气动力学轮廓。类似地，吸力侧壳部分38也可以包括夹层芯材料47。

压力侧壳部分36的翼梁帽41和吸力侧壳部分38的翼梁帽45经由第一抗剪腹板50和第二抗剪腹板55连接。在所示出的实施例中，抗剪腹板50、55成形为基本上I状的腹板。第一抗剪腹板50包括抗剪腹板主体和两个腹板脚凸缘。抗剪腹板主体包括夹层芯材料51，诸如轻木或泡沫聚合物，夹层芯材料51被由许多纤维层制成的许多蒙皮层52覆盖。叶片壳36、38可以在前缘和后缘处包括另外的纤维增强物。典型地，壳部分36、38经由胶粘凸缘粘结到彼此。

风力涡轮机叶片10被制造为包括嵌入于聚合物基体中的纤维增强材料的纤维增强复合结构。各个叶片10包括空气动力学壳，并且，如图4中所示出的，空气动力学壳的吸力侧和压力侧通常在模具23中被制造为单独的部分。通过在模具的模具表面22上布置纤维增强材料并且典型地还布置夹层芯材料(诸如，泡沫聚合物或轻木)来单独地制造叶片壳部分11。纤维增强材料被铺开为在模具表面22上重叠地堆叠的单独的纤维垫24。叶片10的负荷承担结构可以被制造为集成于叶片壳中的翼梁帽，该翼梁帽也被称为主层压件，其中抗剪腹板布置于压力侧壳部分的翼梁帽与吸力侧壳部分的翼梁帽之间。备选地，负荷承担结构可以形成为翼梁或桁杆，并且，空气动力学壳粘附到负荷承担结构。两个叶片壳部分还例如通过使用内部凸缘部分来胶粘到彼此。纤维垫24可以人工地铺设于模具表面22上或通过使用纤维垫铺设系统来铺设于模具表面22上，在此情况下，纤维垫24可以自动地或半自动地铺设。

图5和图6示出安装板70，安装板70用于制备用于壳部分的已知的根部端插入件，板70包括呈衬套74的形式的许多紧固构件和布置于衬套74之间的呈蝶形楔76的形式的固持插入件。安装板70与根部端插入件一起形成根部端组件。安装板70可以用于将根部端插入件布置于模具20的模具表面22上，并且可以随后并且至少在将叶片安置于风力涡轮机毂上之前被移除。

安装板70包括第一侧77和第二侧79。安装板70设有设于安装板70的第一侧77上的多个凹部71和多个贯穿钻孔72或孔。钻孔72与凹部71居中地对准。在图5和图6中，仅示出几个凹部71和钻孔72。然而，实际上，它们沿着安装板70的整个半圆等距地布置。衬套74通过将衬套74的端插入于凹部中来安装于安装板70的凹部71中。衬套74设有具有内螺纹75的中心钻孔。因而，衬套74可以通过将撑螺栓78从安装板70的第二侧插入并且通过安装板70的钻孔72插入来固持于凹部中。然后，衬套将从安装板的第一侧77延伸，并且取向成基本上垂直于安装板70的平面。

根部端插入件可以通过首先将第一衬套74安装于安装板上并且然后将第一插入件76布置成紧邻且邻接第一衬套来制备。随后，第二衬套74布置成紧邻第一插入件76，并且，第二插入件76布置成紧邻第二衬套74。然后继续进行该过程，直到例如通过如图5中所说明的那样从左到右布置衬套74和插入件76来将衬套74和插入件76沿着整个半圆布置于安装板上。插入件76不需要布置于安装板的第一侧77上的凹部中，而是由于插入件76的蝶形形状而可以固持于衬套74之间。

安装板70还设有从安装板70的侧部延伸的许多突起73，诸如销或杆。这些突起73可以用作连接部分以用于提供到下降装置的框架上的对应部分的配合连接，该下降装置用于将根部端插入件布置于模具20的表面22上。

图7说明可以有利地附接到模具20的侧部的已知的下降装置85。下降装置85包括框架86，框架86设有呈钩93的形式的承载器件，钩93可以接合安装板70的突起73，使得安装板连接到框架86或搁置于框架86上。框架86包括前引导槽89和后引导槽90，前引导槽89和后引导槽90分别接合前引导辊87和后引导辊88。下降装置进一步包括连接在下降装置85的静止部分与框架86之间的呈伸缩活塞缸91的形式的驱动器件。伸缩活塞缸91可以有利地铰接地连接到静止部分和框架86。引导槽89、90成形为使得框架86以及因此还有具有根部端插入件的安装板70根据期望的运动而移动。

图7示出安装位置中的下降装置85，其中安装板70与根部端插入件一起布置于下降装置85的框架86上。安装板70以基本上竖直的取向安装于框架86上。当伸缩活塞缸91开始使活塞缩回时，框架86经由引导槽89、90在引导辊87、88上移动。如所看到的，引导槽各自包括水平槽部分和成角度槽部分。框架86能够朝向模具的模制表面22朝下下降，同时框架86和安装板70倾斜，使得根部端插入件沿模具(未示出)的纵向方向向上成角度。可以继续进行下降倾斜运动，直到根部端插入件基本上接触模具20的模制表面22，此后是第二运动步骤，其中，具有安装板70的框架86和根部端插入件枢转，直到安装板86取向成基本上竖直地布置并且根部端插入件搁置于模具20的模具表面22上(未示出)。随后，许多内纤维层能够布置于根部端插入件的顶部上。

这在图8a中说明，图8a示出布置于上纤维层与下纤维层之间的楔状插入件的远侧端，楔状插入件是整个根部端插入件的部分。然而，如果发生与正确的放置角度和/或位置的微小偏差，则将根部端插入件布置于模具中的已知的方法可能导致不期望的褶皱82的形成(参见图8b)。

为了解决该问题，提供如图9-11中所说明的模具组件100。用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具组件100包括模具23，模具23具有限定风力涡轮机叶片壳部分(诸如，壳半部)的外部形状的模制表面22。模具具有在模具的末梢端26与根部端25之间延伸的纵向方向；还参见图4。模具组件100包括下降装置85，下降装置85适于承载布置于安装板70上的根部端插入件并且使该根部端插入件下降到模具的模制表面上。下降装置85在模具的框架27处附接到模具23。

下降装置包括用于承载根部端插入件的框架86以及用于使框架与根部端插入件一起下降的两个同步双作用缸91、92。如图13的液压图中所看到的，同步由布置于可操作地连接到液压泵95的液压回路中的互连的双作用缸91、92提供。缸91、92串联地连接，使得缸92的流出物是缸91的流入物。如图9-11中所看到的，两个同步双作用液压缸91、92布置于模具的相对侧处，即，模具的后缘侧和前缘侧处。

每个液压缸包括活塞室102和杆室104，参见图13，其中，每个缸91、92的活塞室和杆室经由相应的阀组件110连接到彼此。如果观察到不正确的缸位置或两个缸的同步的丧失，则本发明的布置允许打开每个阀组件的阀97以使相应的液压缸91、92的活塞位置重置并且随后关闭阀。因而，一个或两个缸位置能够使用本发明的布置来容易地重置。

在图12中示出阀组件110的更详细的视图。阀组件110包括流体管线96和阀97，阀97优选地是双通阀，优选地双通球阀。如图13中所示出的，活塞室102和杆室104中的每个包括相应的流体端口112、114，其中，每个阀组件进一步包括流体管线的第一端处的第一配件116和流体管线96的第二端处的第二配件118，第一配件116和第二配件118连接到液压缸的相应的流体端口112、114。第一配件112和第二配件114优选地是包括对接螺栓120、122的对接配件。

在图12中所说明的实施例中，第一配件116进一步包括用于从液压缸放出空气的液压压力测试点联接器124。为此，第一配件116可以包括具有内螺纹126的对接螺栓120，其中，液压压力测试点联接器124经由对接螺栓120的所述内螺纹126紧固到第一配件116。使测试点联接器124集成允许(如果这被要求)使用压力测试点联接器从液压缸中的至少一个放出空气。

本发明不限于本文中所描述的实施例，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下修改或适改。

参考标号列表

4塔架

6机舱

8毂

10叶片

11叶片壳部分

14叶片末梢

16叶片根部

18前缘

20后缘

22模具表面

23模具

24纤维垫

25模具的根部端

26模具的末梢端

27框架

30根部区域

32过渡区域

34翼型区域

36压力侧壳部分

38吸力侧壳部分

40肩部

41翼梁帽

42纤维层

43夹层芯材料

45翼梁帽

46纤维层

47夹层芯材料

50第一抗剪腹板

51芯构件

52蒙皮层

55第二抗剪腹板

56第二抗剪腹板的夹层芯材料

57第二抗剪腹板的蒙皮层

60填充绳

70安装板

71凹部

72钻孔/孔

73突起/销/杆

74衬套/紧固器件

75具有内螺纹的中心钻孔

76插入件/蝶形楔

77安装板的第一侧

78撑螺栓

79安装板的第二侧

80上纤维层

81下纤维层

82褶皱

85下降装置

86下降装置的框架

87前引导辊

88后引导辊

89前引导槽

90后引导槽

91液压缸

92第二液压缸

93钩

94四通双位置控制阀

95液压泵

96液压回路

97闸阀

98止回阀

100模具组件

101模具的前缘侧

102活塞室

103模具的后缘侧

104杆室

110阀组件

112第一端口

114第二端口

116第一配件

118第二配件

120第一对接螺栓

122第二对接螺栓

124压力测试点联接器

126内螺纹

L长度

r距毂的距离

R转子半径

Claims (15)

1.一种用于制造风力涡轮机叶片壳部分的模具组件(100)，所述模具组件(100)包括具有限定所述风力涡轮机叶片壳部分的外部形状的模制表面(22)的模具(23)，所述模具具有在所述模具的末梢端(26)与根部端(25)之间延伸的纵向方向，其中，所述模具组件(100)包括下降装置(85)，所述下降装置(85)适于承载根部端插入件并且使所述根部端插入件下降到所述模具的所述模制表面上，所述下降装置(85)附接到所述模具并且包括用于承载所述根部端插入件的框架(86)，其中，所述下降装置(85)进一步包括用于使所述框架与所述根部端插入件一起下降的驱动器件，所述驱动器件包括两个同步液压缸(91、92)，每个液压缸包括活塞室和杆室，其中，每个缸的所述活塞室和所述杆室经由包括流体管线(96)和阀(97)的相应的阀组件(110)连接到彼此。

2.根据权利要求1所述的模具组件(100)，其中，所述阀(97)是双通阀，优选地双通球阀。

3.根据权利要求1或2所述的模具组件(100)，其中，所述活塞室和所述杆室中的每个包括相应的流体端口(112、114)，并且其中，每个阀组件(110)进一步包括所述流体管线的所述第一端处的第一配件(116)和所述流体管线的所述第二端处的第二配件(118)，所述第一配件和所述第二配件连接到所述液压缸的所述相应的流体端口。

4.根据权利要求3所述的模具组件(100)，其中，所述第一配件和所述第二配件是对接配件。

5.根据权利要求3或4所述的模具组件(100)，其中，所述第一配件进一步包括用于从所述液压缸放出空气的液压压力测试点联接器(124)。

6.根据权利要求5所述的模具组件(100)，其中，所述第一配件包括具有内螺纹(126)的对接螺栓(120)，并且其中，所述液压压力测试点联接器经由所述内螺纹紧固到所述第一配件。

7.一种制造风力涡轮机叶片壳部分的方法，其中，所述风力涡轮机叶片壳部分被制造为包括嵌入于聚合物基体中的纤维增强材料的复合结构，并且其中，所述风力涡轮机叶片壳部分设有在制造时能够从所述风力涡轮机壳部分的根部端接近的根部端插入件，并且其中，所述风力涡轮机叶片壳部分利用根据权利要求1-6中的任一项所述的模具组件(100)来制造，其中，所述方法包括以下步骤：

a)将所述根部端插入件布置于所述模具组件(100)的所述下降装置(85)上；以及

b)使用所述下降装置(85)来使所述根部端插入件下降到所述模具的所述模制表面上。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括在步骤b)之前或在所述步骤b)期间，打开每个阀组件的所述阀，以使所述相应的液压缸的所述活塞位置重置，并且随后关闭所述阀。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述方法进一步包括使用所述压力测试点联接器来从所述液压缸中的至少一个放出空气。

10.根据权利要求7-9中的任一项所述的方法，其中，步骤b)以两个运动步骤实行，其中，

b1)在第一运动步骤中，所述根部端插入件下降到所述模制表面上，同时所述根部端插入件沿所述纵向方向向上成角度，直到所述根部端插入件的第一端在所述根部端处接触所述模制表面的部分；以及

b2)在第二运动步骤中，所述根部端插入件倾斜，直到所述根部端插入件搁置于所述模制表面上。

11.根据权利要求7-10中的任一项所述的方法，其中，在步骤a)之前，所述根部端插入件布置于安装板(70)上，并且其中，所述根部端插入件经由所述安装板(70)布置于所述下降装置(85)上。

12.根据权利要求7-11中的任一项所述的方法，其中，在步骤a)之前，所述方法包括将一个或多个外纤维层布置于所述模制表面上的步骤，所述一个或多个外纤维层限定所述风力涡轮机叶片壳部分的外表面，并且其中，所述方法另外包括将一个或多个内纤维层布置于所述根部端插入件的顶部上的步骤。

13.一种用于使液压缸的两个室连接的阀组件(110)，每个室包括流体端口，所述阀组件包括流体管线(96)，所述流体管线(96)具有所述流体管线的所述第一端处的第一配件(116)和所述流体管线的所述第二端处的第二配件(118)，所述第一配件和所述第二配件能够连接到所述液压缸的所述相应的流体端口，其中，所述阀组件进一步包括在所述第一端与所述第二端之间布置有所述流体管线的双通阀(97)，其中，所述第一配件包括用于从所述液压缸放出空气的液压压力测试点联接器(124)。

14.根据权利要求13所述的阀组件，其中，所述第一配件和所述第二配件是相应的对接配件。

15.根据权利要求13或14所述的阀组件，其中，所述第一配件包括具有内螺纹(126)的对接螺栓(120)，并且其中，所述液压压力测试点联接器经由所述内螺纹紧固到所述第一配件。