CN117002044A - 模具、成型方法、双腹板结构、叶片及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种模具、成型方法、双腹板结构、叶片及风力发电机组，其中模具包括：下模具，具有第一凹腔；上模具，能够与所述下模具扣合并形成闭合的中空腔；芯模，能够设置于所述中空腔中，所述芯模包括弹性体和真空袋组，所述弹性体填充于所述真空袋组内，所述弹性体的体积能够随所述真空袋组内的气压变化而收缩或还原，所述真空袋组具有可开合的接口。本申请提供的模具能够一次性成型双腹板结构，提高生产效率、降低生产成本。

Description

模具、成型方法、双腹板结构、叶片及风力发电机组

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种模具、成型方法、双腹板结构、叶片及风力发电机组。

背景技术

在现有的风力发电领域中，为了提高风力发电机组中叶片的整体强度，通常采用在叶片内部设置腹板的方法进行支撑，每个叶片中可以设置有由前缘腹板和后缘腹板组成的双腹板结构，以提供更好的支撑效果。现有的前缘腹板和后缘腹板通常为分别进行制造、加工，再在工装上进行对位组装，最后将组装完成的双腹板结构与叶片的蒙皮进行粘接。在此过程中需要用到专用的对位组装工装，该工装占地面积较大，且腹板之间的粘接固化也需要较长的时间，导致叶片的整体生产效率降低、生产成本增大。并且，在将组装完成的双腹板结构粘接至蒙皮时，粘接胶容易由翻边处溢出，进入前缘腹板与后缘腹板之间的空隙，受空间大小的限制，对该处溢胶进行清理和补强具有一定的难度，进一步降低了生产效率。

因此，亟需一种能够提高腹板生产效率并降低成本的模具及相应的成型方法、双腹板结构、叶片及风力发电机组。

发明内容

本申请实施例提供一种模具、成型方法、双腹板结构、叶片及风力发电机组，其中模具用于成型叶片的双腹板，能够提高双腹板的生产效率并降低成本。

第一方面，根据本申请实施例提出了一种模具，用于成型叶片的双腹板，该模具包括：下模具，具有第一凹腔；上模具，能够与下模具扣合并形成闭合的中空腔；芯模，能够设置于中空腔中，芯模包括弹性体和真空袋组，弹性体填充于真空袋组内，弹性体的体积能够随真空袋组内的气压变化而收缩或还原，真空袋组具有可开合的接口。

根据本申请实施例的一个方面，真空袋组包括两层以上真空袋体，两层以上真空袋体层叠设置且至少位于最外层的真空袋体具有接口；真空袋组能够在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态下，真空袋组与弹性体贴合；在第二状态下，位于最外层的真空袋体与弹性体之间具有间隙。

根据本申请实施例的一个方面，弹性体包括海绵、泡沫、橡胶中的至少一者。

根据本申请实施例的一个方面，弹性体包括多个子弹性体，多个子弹性体相接设置。

根据本申请实施例的一个方面，芯模在第一凹腔底部的正投影与第一凹腔沿自身长度方向延伸的两侧侧壁之间的距离相等。

根据本申请实施例的一个方面，下模具还包括下模翻边，第一凹腔在自身宽度方向的两侧分别设置有下模翻边，上模具包括第二凹腔以及上模翻边，第二凹腔在宽度方向的两侧分别设置有上模翻边；上模翻边与下模翻边能够密封连接，第一凹腔以及第二凹腔对接并形成中空腔。

根据本申请实施例的一个方面，第一凹腔与第二凹腔的凹陷方向相反且凹陷深度相同。

根据本申请实施例的一个方面，芯模在第一凹腔的凹陷方向上的高度大于第一凹腔的凹陷深度。

根据本申请实施例的一个方面，模具还包括加热系统，加热系统设置于下模具和上模具，加热系统能够加热中空腔。

第二方面，根据本申请实施例提出了一种成型方法，用于成型双腹板结构，包括：提供第一方面任一实施例中的模具；在下模具铺设铺层结构，铺层结构包括第一铺层、第二铺层以及夹持于第一铺层以及第二铺层之间的第一芯材，第一芯材设置于第一凹腔并与第一铺层、第二铺层位于第一凹腔的部分共同形成主体部，第一铺层以及第二铺层均至少部分延伸至第一凹腔外且延伸至第一凹腔外的部分共同形成延伸部；将芯模放置于第一凹腔并与主体部层叠设置；将延伸部回折并在覆盖芯模的部分第一铺层与第二铺层之间设置第二芯材，延伸部与主体部搭接形成闭合环状；将上模具与下模具扣合并在内部形成待灌注整体；对待灌注整体抽真空、灌注树脂并固化成型；分离下模具和上模具并将弹性体抽出，以成型双腹板。

根据本申请实施例的一个方面，在下模具铺设铺层结构的步骤包括：在下模具上铺设第一铺层，第一铺层包括覆盖第一凹腔设置的第一区以及延伸出第一凹腔设置的第二区；在第一区铺设第一芯材；在第一芯材以及第二区上铺设第二铺层，第二铺层包括覆盖第一芯材设置的第三区以及覆盖第二区设置的第四区。

根据本申请实施例的一个方面，将延伸部回折并在覆盖芯模的部分第一铺层与第二铺层之间设置第二芯材的步骤包括：将第二铺层的第四区回折铺放，使第四区覆盖芯模；在第二铺层的第四区背离芯膜的一侧铺设第二芯材；将第一铺层的第二区回折铺放，使第二区覆盖第二芯材。

根据本申请实施例的一个方面，在分离下模具和上模具并将弹性体抽出，以成型双腹板的步骤之前，成型方法还包括：抽吸真空袋组内部，以使得弹性体的体积减小。

根据本申请实施例的一个方面，将芯模放置于第一凹腔并与主体部层叠设置的步骤之前，成型方法还包括：在芯模与位于主体部的部分第二铺层之间设置导流网和流道。

根据本申请实施例的一个方面，在分离下模具和上模具并将弹性体抽出，以成型双腹板的步骤之后，成型方法还包括：去除与双腹板内侧表面相贴合的真空袋组。

第三方面，根据本申请实施例提出了一种双腹板结构，采用第二方面任一实施例中的成型方法制成，双腹板结构包括：前缘腹板、第一连接部、后缘腹板和第二连接部，前缘腹板、第一连接部、后缘腹板和第二连接部依次首尾相接形成闭合环状且一体成型设置。

第四方面，根据本申请实施例提出了一种叶片，应用于风力发电机组，包括第三方面提出的双腹板结构。

第五方面，根据本申请实施例提出了一种风力发电机组，包括至少一个第四方面提出的叶片。

本申请实施例提供了一种用于成型叶片的双腹板的模具，该模具包括能够扣合并形成中空腔的下模具和上模具，以及设置于中空腔中的芯模，同时芯模包括套设有真空袋组的弹性体，通过控制真空袋组内外的气压差，能够改变真空袋组的形状，从内侧辅助腹板成型，且本申请实施例提供的上模具与下模具扣合后能够形成环状密闭腔体，从而一次性成型完整的双腹板结构，不必再在脱模后对腹板进行组装，能够有效简化工艺、降低成本并提高生产效率。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本申请实施例提供的模具的局部结构示意图；

图2是本申请实施例提供的下模具的局部结构示意图；

图3是本申请实施例提供的芯模的局部结构示意图；

图4是本申请实施例提供的成型方法的流程图；

图5是图4所示成型方法的步骤S2对应的结构示意图；

图6是图4所示成型方法的步骤S4对应的结构示意图；

图7是图4所示成型方法的步骤S5对应的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的成型方法的部分流程图；

图9是本申请实施例提供的成型方法的部分流程图；

图10是本申请实施例提供的双腹板结构的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的叶片的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的风力发电机组的结构示意图。

其中：

100-模具；200-双腹板结构；300-叶片；400-风力发电机组；

10-下模具；20-上模具；30-中空腔；40-芯模；50-铺层结构；60-前缘腹板；70-第一连接部；80-后缘腹板；90-第二连接部；

11-第一凹腔；12-下模翻边；21-第二凹腔；22-上模翻边；41-弹性体；42-真空袋组；51-第一铺层；52-第二铺层；53-第一芯材；54-主体部；55-延伸部；56-第二芯材；

421-真空袋体；511-第一区；512-第二区；521-第三区；522-第四区；

X-长度方向；Y-宽度方向；Z-厚度方向。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“多个”的含义是两个以上，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在现有的风力发电技术领域中，为了获取最大的风力，风电机组通常设置于较为偏远的位置，造成机组的维修成本较高，在此基础上，提高叶片的强度是风电机组设计的重点之一。现有的风电叶片中通常采用设置腹板的形式保证其强度，该腹板可以为单块单独设置，也可以为了进一步提高强度而采用由前缘腹板和后缘腹板组合而成的双腹板结构。当采用双腹板结构时，现有的加工方法通常为将两块腹板分别灌注成型，再在专用的组装工装上进行对位组装，组装完成后还需要进行相应的清理、补强工作。

在此基础上，发明人发现，现有的双腹板结构组装时需要用到特定的工装、占用的场地面积较大且粘接固化所需时间长，并且组装完成后的双腹板再与叶片蒙皮进行粘接时，粘接胶会从两块腹板之间的缝隙处挤出，需要在粘接完成后人工进行清理，而腹板间缝隙空间较小，清理较为困难，此外腹板翻边与蒙皮的粘接处还需要进行补强工作，进一步降低了生产效率，最终导致双腹板结构的生产效率低、生产成本高。

为了解决上述问题，本申请实施例提出一种用于成型双腹板结构的模具，能够一次性成型完整的双腹板结构，省去将前缘腹板和后缘腹板进行组装的工序，从而有效提高生产效率、降低生产成本。同时，由该模具一体成型的双腹板结构能够改善与叶片蒙皮粘接时粘接胶从腹板间空隙溢出的问题，由此能够省去清理溢胶的工序，从而进一步提高生产效率。

可以理解的是，本申请以下的实施例仅以使用本申请提供的模具来加工应用于风电叶片的双腹板结构为例进行说明，但本申请实施例提供的模具的应用并不限于以下实施例，还可以用于成型应用于其他领域的板状结构中，并对其进行保护。

为了更好地理解本申请，下面结合图1至12对本申请实施例的模具、成型方法、双腹板结构、叶片及风力发电机组进行详细描述。

请一并参阅图1至图3，图1是本申请实施例提供的模具的局部结构示意图，图2是本申请实施例提供的下模具的局部结构示意图，图3是本申请实施例提供的芯模的局部结构示意图。

第一方面，本申请实施例提出了一种模具100，用于成型叶片的双腹板，该模具100包括下模具10、上模具20和芯模40，其中下模具10具有第一凹腔11，上模具20能够与下模具10扣合并形成闭合的中空腔30，芯模40设置于中空腔30中，且芯模40包括弹性体41和真空袋组42，弹性体41填充于真空袋组42内，弹性体41的体积能够随真空袋组42内的气压变化而收缩或还原，真空袋组42具有可开合的接口。

可选地，本申请实施例提供的模具100具有能够扣合的下模具10和上模具20，二者扣合之后形成闭合的中空腔30，同时中空腔30中设置有芯模40。可以理解的是，此处称中空腔30为“闭合的”指的是在中空腔30在自身周向上闭合，同时在沿自身长度方向X的两端中的至少一者设置有开口，以便于通过该开口进行成型双腹板结构所必须的抽真空等工序。例如，在使用过程中，可以将真空管由该开孔处伸入，将中空腔与真空泵相连接，从而对中空腔中所需位置抽真空。同时，还可以在上模具和下模具上沿长度方向间隔设置多个注胶口，在抽真空并保压后，即可通过注胶口将灌注材料注入并经加热固化后成型双腹板。

可选地，下模具10具有第一凹腔11，在与上模具20扣合后，二者相配合形成周向上闭合的中空腔30，在此基础上，上模具20可以为具有与下模具10相对应的凹腔，并使得下模具10和上模具20的凹腔相对设置，共同形成中空腔30，或者，上模具20也可以为封盖式模具，即上模具20以盖板的形式覆盖第一凹腔11的开口，使得第一凹腔11在周向上封闭，从而形成中空腔30，本申请对此不作特定的限定，只需二者扣合后能够形成在周向上闭合的腔体且与所需双腹板的厚度相匹配即可。

可选地，本申请实施例中的芯模40包括弹性体41和套设在弹性体41外的真空袋组42，芯模40设置于中空腔30中且芯模40的周向上的侧壁与中空腔30在周向上的侧壁之间均可以具有一定的间隙，在使用模具100时，可以将成型前缘腹板与后缘腹板所需的材料分别设置于芯模40与下模具10之间和芯模40与上模具20之间，因此对前述间隙的大小也具有一定的要求，即在厚度方向Z上，芯模40与中空腔30之间的间隙需要大于或等于腹板的厚度，在宽度方向Y上，芯模40与中空腔30之间的间隙大小需要能够形成将两块腹板连接在一起的两个连接部。

可选地，本申请实施例中的真空袋组42具有能够开合的接口，在使用模具100的过程中，可以通过接口将真空袋组42的内部与外界大气压环境相连通，使得真空袋组42内部保持常压，由此能够在对中空腔30抽真空时保证至少最外层的真空袋组42能够随之膨胀，并将环绕芯模40放置的、用于成型腹板的基材压紧在中空腔30的腔壁上，以便于后续进行灌注以及固化成型。可以理解的是，通过调整真空袋组42膨胀开之后的形状及大小，能够相应地影响待成型的双腹板结构中间空隙的形状及大小，通过调整中空腔30腔壁的形状，能够相应地调整待成型腹板的外侧壁形状。综合调整中空腔30腔壁的形状、环绕芯模40设置的腹板基材的厚度以及真空袋组40的形状大小，能够得到一体成型的、所需形状的双腹板。

进一步地，芯模40由弹性体41和套设于弹性体41上的真空袋组42组成，通过对真空袋组42内部抽真空使其缩紧，就能够压缩弹性体41的体积，使其整体体积缩小，便于灌注、固化完成后进行后续的脱模工作。

本申请实施例提供的模具100能够一次性成型完整的双腹板结构，不必再在脱模后对腹板进行组装，能够有效简化工艺、降低成本并提高生产效率。

在一些可选的实施例中，真空袋组42包括两层以上真空袋体421，两层以上真空袋体421层叠设置且至少位于最外层的真空袋体421具有接口；真空袋组42能够在第一状态和第二状态之间切换，在第一状态下，真空袋组42与弹性体41贴合；在第二状态下，位于最外层的真空袋体421与弹性体41之间具有间隙。

本申请实施例提供的真空袋组42可以为由多层依次套设的真空袋体421构成，可选地，以真空袋组42包括两层真空袋体421为例，外层真空袋体421设置有接口，内层真空袋体则与弹性体41相贴合。在使用模具100的过程中，接口与外界常压环境相连通，使得真空袋组42的内部保持常压环境。在第一状态下，即未对中空腔30抽真空之前，真空袋组42整体被弹性体41撑起并与弹性体41的表面贴合；在第二状态下，即使用过程中需要对中空腔30抽真空时，外层真空袋体421向外膨胀且与内层真空袋体421之间产生空隙，最终外层真空袋体421与中空腔30中设置的用于成型腹板的材料相抵接，并将其压在上模具20和下模具10的内壁上，因此，外层真空袋体421膨胀开之后的形状应当与待成型的双腹板结构中两个腹板之间的空隙相匹配。

同时，在第一状态和第二状态下，内层真空袋体421均覆盖于弹性体41上，而在灌注成型完成后对双腹板进行脱模时，可以对内层真空袋体421的内部进行抽真空，能够使得内层真空袋体421相应缩小，带动置于真空袋组42内部的弹性体41被压缩、体积减小，从而使得弹性体41便于从双腹板结构中间的间隙抽出，也即便于芯模40的脱模。

可选地，仍以真空袋组42包括两层真空袋体421为例，这两层真空袋体421可以为均设置有接口，即在灌注成型过程中，外界常压环境可以通过穿过外层真空袋体421接口的真空管与内层真空袋体421的接口相连通，即使得内层真空袋体421的内部保持常压环境，此时在第二状态下，对中空腔30抽真空时，真空袋组42整体内部为常压，外部为抽真空环境，由此能够使得真空袋组42中的两层真空袋体421均向外膨胀，将腹板基材压紧在中空腔30的腔壁上。

同时，在灌注完成后，直接将前述真空管与真空泵连接，即可对内层真空袋体421的内部抽真空，使得弹性体41收缩，达成相应便于脱模的功能。

可以理解的是，真空袋组42也可以为设置有更多层真空袋体421，这些真空袋体分为内层组和外层组两组，分别执行与前述内层真空袋组421和外层真空袋组421相同的作用，只需适应性地调整抽真空的位置即可，本申请对此不作特定的限定。

使用两层以上真空袋体421时，与常压环境的接口可以设置于外层组中最内层的真空袋体421上，相应地，对弹性体41所在空间抽真空的真空接口可以设置于内层组中最外层的真空袋体421上，由此能够使得两组真空袋体421分别执行相应的功能。使用多层真空袋组42能够提高结构强度，避免某一真空袋体421破损造成相应地功能无法达成，使用本申请实施例提供的模具100时可以根据使用需求等条件自行设计。

在一些可选的实施例中，弹性体41包括海绵、泡沫、橡胶中的至少一者。

本申请实施例中的弹性体41是芯模40的重要组成成分，弹性体41填充于前述真空袋组42内部，并将真空袋组42撑起，由此，弹性体41在具有弹性、能够压缩的基础上，还应当具有一定的强度，能够在支撑真空袋组42和成型所需的腹板芯材的重量时不发生严重的形变。由此，弹性体41可以选用发泡橡胶、发泡海绵等兼具弹性和一定硬度的材质制成。

在一些可选的实施例中，弹性体41包括多个子弹性体，多个子弹性体相接设置。

在现有的风电机组中，叶片的长度较长，相应地腹板的长度也很长，本申请实施例中的弹性体41沿腹板的长度方向X延伸设置，因此弹性体41也具有一定的长度，在长度大于一定值后，可以采用多个子弹性体相接设置的方法，沿长度方向X拼接形成完整的弹性体41，弹性体41的轮廓形状应当与待成型的双腹板中间的空隙区的轮廓形状相匹配，在此基础上，多个子弹性体在长度方向X上延伸的距离可以相同，也可以不同，将多个子弹性体设置为相同的长度能够使得子弹性体更便于加工。

可以理解的是，多个子弹性体的材质可以相同，也可以不同。应用于风电叶片中的双腹板结构的宽度为随着叶片的高度相应变化的，因此沿长度方向X上，不同位置的双腹板结构中设置有的芯材的宽度、重量也不相同，因此，可以在设置子弹性体时，在芯材较重的位置采用硬度更高的材料，在芯材较轻的位置采用较软的材料，本申请对此不做特定的限定，只需保证弹性体41在芯材以及真空袋组42的重量下不会发生严重的形变即可。

在一些可选的实施例中，芯模40在第一凹腔11底部的正投影与第一凹腔11沿自身长度方向X延伸的两侧侧壁之间的距离相等。

本申请实施例中的芯模40设置于10的第一凹腔11中，且芯模40和第一凹腔11均为沿着同一方向延伸设置，因此芯模40在第一凹腔11底部平面上的正投影应当全部落在第一凹腔11的轮廓范围内，在此基础上，芯模40的该正投影与第一凹腔11两侧侧壁之间的距离可以为相等，即芯模40相对的两侧侧壁与第一凹腔11相对的两侧侧壁之间的距离相等，由此能够使得使用该模具100成型的双腹板结构200具有相同厚度的连接部，即连接于前缘腹板60和后缘腹板80之间的两个连接部的厚度相同，由此能够使得双腹板结构200提供的支撑力更加均匀。

在一些可选的实施例中，下模具10还包括下模翻边12，第一凹腔11在自身宽度方向Y的两侧分别设置有下模翻边12，上模具20包括第二凹腔21以及上模翻边22，第二凹腔21在宽度方向Y的两侧分别设置有上模翻边22；上模翻边22与下模翻边12能够密封连接，第一凹腔11以及第二凹腔21对接并形成中空腔30。

本申请实施例中的模具100包括扣合的下模具10和上模具20，如前所述地，下模具10和上模具20可以为均具有凹腔，两个凹腔相对设置并组合形成中空腔30，或者上模具20可以为用于封闭第一凹腔11的开口，以使其形成周向上闭合的中空腔30，基于此，为了使得灌注成型后的双腹板便于脱模，可以将下模具10和上模具20设置为均具有凹腔，且在凹腔宽度方向Y上的两侧还相应设置有翻边，以将下模具10和上模具20稳固地连接固定。在下模具10和上模具20分别具有第一凹腔11和第二凹腔21时，两个凹腔组合形成中空腔30，此时在脱模工序中，将上模具20移除后，双腹板结构至少部分地暴露在下模具10之外，由此能够较为便捷地将成型的双腹板取出。双腹板暴露在第一凹腔11之外的高度可以通过调整下模具10与上模具20之间的分型面来进行调整。

可选地，下模具10的第一凹腔11宽度方向Y上的两侧设置有下模翻边12，上模具20的第二凹腔21宽度方向Y上的两侧设置有上模翻边22，上模翻边12与下模翻边22相对设置且宽度可以相同，在两个翻边之间可以设置有密封材料，密封材料沿与翻边相对应的方向延伸，即密封材料可以为沿长度方向X延伸设置，以增强中空腔30的气密性。

可以理解的是，上模翻边22和下模翻边12可以同时设置于中空腔30在长度方向X上的两侧和在宽度方向Y上的两侧，即在中空腔30的四周均设置有翻边，由此能够使得上模具20与下模具10的连接更加稳固。此时，密封材料也可以为相应地设置于中空腔30的四周，形成围绕中空腔30的闭合环状，进一步提高中空腔30的气密性。

在一些可选的实施例中，第一凹腔11与第二凹腔21的凹陷方向相反且凹陷深度相同。

如前所述地，下模具10的第一凹腔11与上模具20的第二凹腔21相对设置并共同形成中空腔30，作为一种示例，第一凹腔11与第二凹腔21的凹陷深度可以相同，同时上模具20与下模具10的厚度也可以相同，由此能够使得上模具20与下模具10关于分型面近似对称地设置，便于模具的加工和双腹板的脱模，同时也便于对双腹板进行清理和补强。

在一些可选的实施例中，芯模40在第一凹腔11的凹陷方向上的高度大于第一凹腔11的凹陷深度。

与前述分型面在厚度方向Z上位于中间相对应地，芯模40在厚度方向Z上的高度应大于第一凹腔11的深度，使得芯模40在放置于第一凹腔11中时，至少部分地暴露在第一凹腔11外，由此能够更为便捷地对成型的双腹板进行脱模。

在一些可选的实施例中，模具100还包括加热系统，加热系统设置于下模具10和上模具20，加热系统能够加热中空腔30。

在对中空腔30进行灌注后，需要对灌注材料加热以使其固化成型，基于此，本申请实施例中的模具100还可以集成有加热系统，加热系统同时设置于下模具10和上模具20，以保证加热效果均匀、稳定。加热系统能够透过模具对内部中空腔30进行加热，使其中的灌注材料升温固化，最终成型所需的双腹板。可以理解的是，加热系统可以集成在上模具20和下模具10中，即加热系统可以均匀地分布在模具100内部，设置于靠近中空腔30侧壁的位置上，由此能够在保证成型质量的基础上使得加热系统与灌注材料的距离更近，从而提高加热效率。

请一并参阅图4至图7，图4是本申请实施例提供的成型方法的流程图，图5是图4所示成型方法的步骤S2对应的结构示意图，图6是图4所示成型方法的步骤S4对应的结构示意图，图7是图4所示成型方法的步骤S5对应的结构示意图。第二方面，根据本申请实施例提出了一种成型方法，用于成型双腹板结构，该成型方法包括：

S1、提供第一方面任一实施例中的模具100；

S2、在下模具10铺设铺层结构50，铺层结构50包括第一铺层51、第二铺层52以及夹持于第一铺层51以及第二铺层52之间的第一芯材53，第一芯材53设置于第一凹腔11并与第一铺层51、第二铺层52位于第一凹腔11的部分共同形成主体部54，第一铺层51以及第二铺层52均至少部分延伸至第一凹腔11外，且延伸至第一凹腔11外的部分共同形成延伸部55；

S3、将芯模40放置于第一凹腔11并与主体部54层叠设置；

S4、将延伸部55回折并在覆盖芯模40的部分第一铺层51与第二铺层52之间设置第二芯材56，延伸部55与主体部54搭接形成闭合环状；

S5、将上模具20与下模具10扣合并在内部形成待灌注整体；

S6、对待灌注整体抽真空、灌注树脂并固化成型；

S7、分离下模具10和上模具20将弹性体41抽出，以成型双腹板。

可选地，本申请实施例还提供一种使用前述实施例中的模具100进行双腹板成型的加工方法，在使用该成型方法时，首先提供模具100，并在下模具10的第一凹腔11内设置铺层结构50，该铺层结构50包括依次层叠设置的第一铺层51、第一芯材53和第二铺层52，其中第一铺层51和第二铺层52除了铺设于第一凹腔11中用于形成主体部54的部分外，还具有沿宽度方向Y向侧面展开的延伸部55，延伸部55在宽度方向Y上延伸的长度应当大于中空腔30在宽度方向Y上的长度与中空腔30在厚度方向Z上的长度之和，以保证延伸部55回折后能够与主体部54的起始端相互搭接并形成周向上闭合的环状铺层。可以理解的是，第一铺层51用于形成双腹板结构的外表面，因此第一铺层51在宽度方向Y上的长度可以大于第二铺层52在宽度方向Y上的长度，以保证二者均能够形成闭合环状结构。

铺层结构50中的第一芯材53设置于第一凹腔11中并夹设于第一铺层51和第二铺层52之间，第一芯材53为用于形成双腹板结构200其中一个腹板的基材。第一芯材53可以为PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)泡沫或PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)泡沫，或相类似的轻质且具有一定强度的材料。第一芯材53沿第一凹腔11的长度方向X依次码放，并可以根据待成型腹板所需的宽度以及厚度相应地调整第一芯材51的码放宽度和厚度。可选地，第一铺层51和第二铺层52可以为玻璃纤维布，玻纤布的质量轻、具有良好的覆盖功能和抗拉性，本申请对玻纤布的具体种类不作特定的限定，可以根据使用即加工需求进行调整。

在完成铺层结构50的设置后，可以将芯模40层叠放置于主体部54上，芯模40在主体部54上的正投影在宽度方向Y上与主体部54的两侧边缘之间的间距即为位于前缘腹板与后缘腹板之间的两个连接部的厚度，可以根据厚度的设计数值对芯模40进行相应的调整。

随后将前述延伸部55回折并在第一铺层51和第二铺层52之间设置第二芯材56，第二芯材56为待成型双腹板结构200中的另一个腹板的基材，与第一芯材53相类似地，第二芯材56的码放宽度及厚度根据待成型腹板所需的形状参数进行设计，第二芯材56的材质可以为与第一芯材53的材质相同。可以理解的是，第二芯材56在芯模40上的正投影位于芯模40的轮廓范围内，即第二芯材56码放与芯模42上，因此对芯模40中弹性体41的材料强度具有一定的要求，弹性体41需要保证在设置了第二芯材56之后不会因重量而产生明显形变。

本申请实施例中的延伸部55在回折并覆盖芯模40之后，其宽度方向Y上的边缘应能够与主体部54的边缘相互搭接，即第一铺层51的整体宽度需要大于中空腔30在垂直于长度方向X的平面内截面的周长，第二铺层52的整体宽度需要大于芯模40在垂直于长度方向X的平面内截面的周长，以保证铺层结构50环绕一周后能够两端相互搭接并形成闭合环状，以成型环状双腹板结构。

可以理解的是，在第一铺层51以及第二铺层52的搭接处可以采用粘接的手段辅助固定，由此能够进一步提高结构的可靠性。同时，第一铺层51和第二铺层52可以为由整层设置的铺层材料形成，也可以为由多层铺层材料拼接而成，在拼接形成第一铺层51和第二铺层52的实施例中，铺层材料的拼接处应当至少部分区域重叠，以保证灌注后结构的完整性。

在将铺层结构50设置完成后，即可将上模具20对位扣合，与下模具10对接并形成包括铺层结构50在内的待灌注整体。其中上模具20与下模具10可以为通过翻边进行连接固定，或者也可以为采用其他的可拆卸连接方法。下模具10与上模具20扣合后，其内部腔体需要具有一定的气密性，以避免后续工艺中对待灌注整体进行抽真空时产生漏气的问题。

形成待灌注整体后即可对其抽真空，此时芯模40中的真空袋组42通过接口与外界的连通使得内部保持了常压环境，在待灌注整体抽真空过程中，真空袋组42的内外逐渐形成气压差，使得至少最外层的真空袋组42向外膨胀，将铺层结构50稳定地压紧在中空腔30的腔壁上，以形成待成型双腹板的形状，随后即可进行灌注和加热固化。

可以理解的是，在使用该模具100进行抽真空时，对中空腔30进行抽真空的真空系统可以具有溢流功能，即先将一端与中空腔30连通的抽气管道的另一端连接到溢流桶，再将溢流桶连接到真空泵，由此能够通过观察抽气管道中是否抽出了灌注材料来判断模具100内部灌注材料的浸润情况，以准确把控灌注进程。可选地，灌注材料通常为树脂。

在模具内部的灌注材料固化成型后，即可将上、下模具分离，首先将上模具20抬起，使得内部的双腹板结构暴露出来，再将双腹板结构从下模具20中脱模移出。成型的双腹板结构为一体成型的环状双腹板，其在叶根端和叶尖端是不闭合的，由此能够通过位于叶根方向的开口中将芯模40抽出，完成双腹板结构的脱模，再经过后续清理、打磨等工序后即可得到完整可用的双腹板结构200。

本申请实施例提供的成型方法能够一次性成型前缘腹板和后缘腹板，省去将两块腹板进行组装所需的时间和工装、场地等成本，能够有效提高生产效率、降低生产成本。

请参阅图8，图8是本申请实施例提供的成型方法的部分流程图。在一些可选的实施例中，在下模具10铺设铺层结构50的步骤包括：

S2.1、在下模具10上铺设第一铺层51，第一铺层51包括覆盖第一凹腔11设置的第一区511以及延伸出第一凹腔11设置的第二区512；

S2.2、在第一区511铺设第一芯材53；

S2.3、在第一芯材53以及第二区512上铺设第二铺层52，第二铺层52包括覆盖第一芯材53设置的第三区521以及覆盖第二区512设置的第四区522。

在下模具10上设置铺层结构50的步骤中，首先在下模具10上铺设第一铺层51，第一铺层51在宽度方向Y上的一端可以为与第一凹腔11的开口边缘平齐设置或略有富余以便于后续工艺中进行搭接，第一铺层51在宽度方向Y上的另一端则向外延展，形成延伸部55。第一铺层51包括覆盖第一凹腔11的第一区511和向外延伸的第二区512，第一区511用以形成主体部54，第二区512则用以形成延伸部55。

铺设完成第一铺层51后，即可在第一区511上，即第一铺层51位于第一凹腔11中的部分区域上铺设第一芯材53，第一芯材53沿与第一凹槽11相同方向延伸设置。

随后再在第一芯材53上铺设第二铺层52，第二铺层52铺设于第一芯材53和第一铺层51上，与第一铺层51相类似地，第二铺层52包括覆盖第一芯材53的第三区521和覆盖前述第二区512的第四区522，其中第三区521与第一芯材53以及第一区511共同组成设置于第一凹腔11中的主体部54，第四区522与第二区512沿同一方向延展，并共同组成延伸部55。第二区512与第四区522在宽度方向Y上延伸的长度可以相同，或第四区522略短。

请参阅图9，图9是本申请实施例提供的成型方法的部分流程图。在一些可选的实施例中，将延伸部55回折并在覆盖芯模40的部分第一铺层51与第二铺层52之间设置第二芯材56的步骤包括：

S4.1、将第二铺层52的第四区522回折铺放，使第四区522覆盖芯模40；

S4.2、在第二铺层52的第四区522背离芯模40的一侧铺设第二芯材56；

S4.3、将第一铺层51的第二区512回折铺放，使第二区512覆盖第二芯材56。

与前述在下模具10铺设铺层结构50的步骤S2相对应地，将铺层结构50折回并覆盖芯模40的步骤可以为包括三个子步骤。首先将位于内侧的第二铺层52的第四区522折回，使其覆盖于芯模40上方，并将第四区522的边缘与第一区521的边缘相互搭接，使得第二铺层52形成环绕芯模40设置的闭合环状层结构，以在灌注成型后形成环状双腹板结构的内表面。

随后在第二铺层52位于芯模40上方的部分区域铺设第二芯材56，即此时是由芯模40中的弹性体41承托第二芯材56的重量，第二芯材56同样沿与第一凹槽11相同方向延伸设置。

将第二芯材56铺设完成后，可以将第一铺层51的第二区512折回覆盖于第二芯材56上方，并将第二区512的边缘与第一区511的边缘相互搭接，使得第一铺层51形成将芯模40、第一芯材53、第二芯材56以及第二铺层52全部围合在内的环状层结构，以在灌注成型后形成环状双腹板结构的外表面。

在一些可选的实施例中，在分离下模具10和上模具20并将弹性体41抽出，以成型双腹板的步骤之前，成型方法还包括：

抽吸真空袋组内部，以使得弹性体的体积减小。

本申请实施例中的芯模40包括弹性体41和包裹弹性体41的真空袋组42，在将芯模40从成型的双腹板之间抽出前，还可以对最内层真空袋体421的内部抽真空，此时内层真空袋体421与外层真空袋体421之间为由接口导通形成的常压环境，由此能够在内层真空袋体421内外形成气压差，进而使得内层真空袋体421向内收缩并挤压弹性体41，由此能够使得弹性体41的体积缩小，与成型的双腹板之间产生空隙并脱离，从而更容易脱离，使得双腹板的脱模更加顺畅。将弹性体41抽出时可以为使用叉车等器械辅助将弹性体41整体拖出。

在一些可选的实施例中，将芯模40放置于第一凹腔11并与主体部54层叠设置的步骤之前，成型方法还包括：

在芯模40与位于主体部54的部分第二铺层52之间设置导流网和流道。

本申请实施例提供的成型方法中通过灌注、固化成型来加工腹板，因此在灌注前还需要设置相应的灌注辅助装置，例如导流网、流道等。本申请实施例中的导流网和流道可以为设置于芯模40下方、主体部54上方，即夹设于真空袋组42与第二铺层52之间。将导流网和流道设置于芯模40下方能够使得灌注材料充分浸润第一芯材53以及第一区511、第三区521。

与之相对应地，本申请实施例提供的成型方法的步骤S4之前还可以包括：在芯模40与覆盖芯模40的第二铺层52之间设置导流网和流道，即可以在芯模40沿厚度方向Z上的两侧分别设置导流网和流道，由此能够提高灌注及浸润的均匀性，提高成型质量。

在一些可选的实施例中，在分离下模具10和上模具20并将弹性体41抽出，以成型双腹板的步骤之后，成型方法还包括：

去除与双腹板内侧表面相贴合的真空袋组42。

本申请实施例提供的模具100中包括真空袋组42，在灌注前抽真空的步骤中，真空袋组42中最外层的真空袋体421向外膨胀，将铺层结构50压紧在中空腔30的腔壁上，因此，在灌注成型后，最外层真空袋体421可能会被灌注材料粘接在环状双腹板的内壁上。基于此，本申请实施例提供的成型方法中还可以包括将与双腹板内侧表面贴合的真空袋组42清理去除，以避免真空袋组42对成型的双腹板造成影响，保证双腹板具有应有的强度及质量。

可以理解的是，在对腹板进行灌注成型时需要用到的导流网、流道等辅助部件在成型、脱模后也会一并留在双腹板结构内侧，因此可以在对真空袋组42进行清理的同时一并将其清理去除，以节省所需时间。

请参阅图10，图10是本申请实施例提供的双腹板结构的结构示意图。第三方面，根据本申请实施例提出了一种双腹板结构200，采用第二方面任一实施例中的成型方法成型制成，双腹板结构200包括：前缘腹板60、第一连接部70、后缘腹板80和第二连接部90，前缘腹板60、第一连接部70、后缘腹板80和第二连接部90依次首尾相接形成闭合环状且一体成型设置。

本申请实施例还提供一种环状双腹板结构200，双腹板结构200由前缘腹板60、第一连接部70、后缘腹板80和第二连接部90依次首尾相接组成，且为采用前述双腹板成型方法一体成型地加工而成。本申请实施例提供的双腹板结构200在周向上为闭合环状，因此在于叶片蒙皮进行粘接时能够避免粘接胶从腹板间的缝隙挤出，由此能够省去人工进入腹板内部清理溢胶的工序，有效提高生产效率。同时，本申请实施例提供的双腹板结构200为一体成型制作而成，能够省去将前缘腹板60和后缘腹板80进行组装并等待组织组装使用的粘接胶固化所需的工序和时间，能够进一步提高生产效率。

请参阅图11，图11是本申请实施例提供的叶片的结构示意图。第四方面，根据本申请实施例提出了一种叶片300，应用于风力发电机组，包括第三方面提出的双腹板结构200。

请参阅图12，图12是本申请实施例提供的风力发电机组的结构示意图。第五方面，根据本申请实施例提出了一种风力发电机组400，包括至少一个第四方面提出的叶片300。

本申请实施例还提供一种叶片300和风力发电机组400，其中叶片300包括前述一体成型的环状双腹板结构200，风力发电机组400中则包括至少一个叶片300，由此，本申请实施例提供的叶片300和风力发电机组400具有前述双腹板结构200具有的全部有益效果，具体可以参考上述各实施例对于双腹板结构200以及成型方法的具体说明，在此不再赘述。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (18)

1.一种模具(100)，用于成型叶片的双腹板，其特征在于，所述模具(100)包括：

下模具(10)，具有第一凹腔(11)；

上模具(20)，能够与所述下模具(10)扣合并形成闭合的中空腔(30)；

芯模(40)，能够设置于所述中空腔(30)中，所述芯模(40)包括弹性体(41)和真空袋组(42)，所述弹性体(41)填充于所述真空袋组(42)内，所述弹性体(41)的体积能够随所述真空袋组(42)内的气压变化而收缩或还原，所述真空袋组具有可开合的接口。

2.根据权利要求1所述的模具(100)，其特征在于，所述真空袋组(42)包括两层以上真空袋体(421)，两层以上所述真空袋体(421)层叠设置且至少位于最外层的所述真空袋体(421)具有所述接口；

所述真空袋组(42)能够在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态下，所述真空袋组(42)与所述弹性体(41)贴合；在所述第二状态下，位于最外层的所述真空袋体(421)与所述弹性体(41)之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的模具(100)，其特征在于，所述弹性体(41)包括海绵、泡沫、橡胶中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的模具(100)，其特征在于，所述弹性体(41)包括多个子弹性体，多个所述子弹性体相接设置。

5.根据权利要求1所述的模具(100)，其特征在于，所述芯模(40)在所述第一凹腔(11)底部的正投影与所述第一凹腔(11)沿自身长度方向(X)延伸的两侧侧壁之间的距离相等。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的模具(100)，其特征在于，所述下模具(10)还包括下模翻边(12)，所述第一凹腔(11)在自身宽度方向(Y)的两侧分别设置有所述下模翻边(12)，所述上模具(20)包括第二凹腔(21)以及上模翻边(22)，所述第二凹腔(21)在所述宽度方向(Y)的两侧分别设置有所述上模翻边(22)；

所述上模翻边(22)与所述下模翻边(12)能够密封连接，所述第一凹腔(11)以及所述第二凹腔(21)对接并形成所述中空腔(30)。

7.根据权利要求6所述的模具(100)，其特征在于，所述第一凹腔(11)与所述第二凹腔(21)的凹陷方向相反且凹陷深度相同。

8.根据权利要求6所述的模具(100)，其特征在于，所述芯模(40)在所述第一凹腔(11)的凹陷方向上的高度大于所述第一凹腔(11)的凹陷深度。

9.根据权利要求1所述的模具(100)，其特征在于，所述模具(100)还包括加热系统，所述加热系统设置于所述下模具和所述上模具，所述加热系统能够加热所述中空腔(30)。

10.一种成型方法，用于成型双腹板结构，其特征在于，包括：

提供如权利要求1～9中任一项所述的模具(100)；

在所述下模具(10)铺设铺层结构(50)，所述铺层结构(50)包括第一铺层(51)、第二铺层(52)以及夹持于所述第一铺层(51)以及所述第二铺层(52)之间的第一芯材(53)，所述第一芯材(53)设置于所述第一凹腔(11)并与所述第一铺层(51)、第二铺层(52)位于所述第一凹腔(11)的部分共同形成主体部(54)，所述第一铺层(51)以及所述第二铺层(52)均至少部分延伸至所述第一凹腔(11)外且延伸至所述第一凹腔(11)外的部分共同形成延伸部(55)；

将所述芯模(40)放置于所述第一凹腔(11)并与所述主体部(54)层叠设置；

将所述延伸部(55)回折并在覆盖所述芯模(40)的部分所述第一铺层(51)与所述第二铺层(52)之间设置第二芯材(56)，所述延伸部(55)与所述主体部(54)搭接形成闭合环状；

将所述上模具(20)与所述下模具(10)扣合并在内部形成待灌注整体；

对所述待灌注整体抽真空、灌注树脂并固化成型；

分离所述下模具(20)和所述上模具(10)并将所述弹性体(41)抽出，以成型双腹板。

11.根据权利要求10所述的成型方法，其特征在于，所述在所述下模具(10)铺设铺层结构(50)的步骤包括：

在所述下模具(10)上铺设所述第一铺层(51)，所述第一铺层(51)包括覆盖所述第一凹腔(11)设置的第一区(511)以及延伸出所述第一凹腔(11)设置的第二区(512)；

在所述第一区(511)铺设第一芯材(53)；

在所述第一芯材(53)以及所述第二区(512)上铺设所述第二铺层(52)，所述第二铺层(52)包括覆盖所述第一芯材(53)设置的第三区(521)以及覆盖所述第二区(512)设置的第四区(522)。

12.根据权利要求11所述的成型方法，其特征在于，所述将所述延伸部(54)回折并在覆盖所述芯模(40)的部分所述第一铺层(51)与所述第二铺层(52)之间设置第二芯材(56)的步骤包括：

将所述第二铺层(52)的所述第四区(522)回折铺放，使所述第四区(522)覆盖所述芯模(40)；

在所述第二铺层(52)的所述第四区(522)背离所述芯模(40)的一侧铺设所述第二芯材(56)；

将所述第一铺层(51)的所述第二区(512)回折铺放，使所述第二区(512)覆盖所述第二芯材(56)。

13.根据权利要求10所述的成型方法，其特征在于，在所述分离所述下模具(10)和所述上模具(20)并将所述弹性体(41)抽出，以成型双腹板的步骤之前，所述成型方法还包括：

抽吸所述真空袋组(42)内部，以使得所述弹性体(41)的体积减小。

14.根据权利要求10所述的成型方法，其特征在于，所述将所述芯模(40)放置于所述第一凹腔(11)并与所述主体部(54)层叠设置的步骤之前，所述成型方法还包括：

在所述芯模(40)与位于所述主体部(54)的部分所述第二铺层(52)之间设置导流网和流道。

15.根据权利要求10所述的成型方法，其特征在于，在所述分离所述下模具(10)和所述上模具(20)并将所述弹性体(41)抽出，以成型双腹板的步骤之后，所述成型方法还包括：

去除与所述双腹板内侧表面相贴合的所述真空袋组(42)。

16.一种双腹板结构(200)，采用如权利要求10～15中任一项所述的成型方法成型，其特征在于，所述双腹板结构(200)包括：前缘腹板(60)、第一连接部(70)、后缘腹板(80)和第二连接部(90)，所述前缘腹板(60)、第一连接部(70)、后缘腹板(80)和第二连接部(90)依次首尾相接形成闭合环状且一体成型设置。

17.一种叶片(300)，应用于风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求16所述的双腹板结构(200)。

18.一种风力发电机组(400)，其特征在于，包括至少一个如权利要求17所述的叶片(300)。