ES2387857B1 - Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de geometría aerodinámica y método de moldeo con dicho dispositivo - Google Patents

Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de geometría aerodinámica y método de moldeo con dicho dispositivo Download PDF

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Abstract

La invención describe un dispositivo de regulación que se adapta al perfil aerodinámico de un lecho de un molde de material compuesto compensando las desviaciones geométricas originadas en el lecho del molde. El dispositivo comprende unas costillas (20) rigidizantas que se apoyan sobre la superficie del lecho (10) del molde y que consta de unos actuadores (21) que modifican la curvatura del lecho (10) del molde.

Description

DISPOSITIVO DE REGULACiÓN DE LAS DEFORMACINES DEL LECHO DE UN MOLDE DE GEOMETRIA AERODINAMICA y METODO DE MOLDEO CON DICHO DISPOSITIVO
Objeto de la invención.
La presente invención está relacionada con la fabricación de piezas de material compuesto mediante moldes también de materiales compuestos y más concretamente con un dispositivo de regulación que permite corregir las deformaciones que se producen tras un ciclo de curado en el lecho de un molde de material compuesto, minimizando los errores de perfil del produclo obtenido del molde. Asimismo, la invención eslá relacionada con el mélodo de moldeo de piezas con el dispositivo de regulación de la invención.
Antecedentes de la invención.
Duranle la fabricación de un molde de malerial compuesto, el malerial se somete a un pre-curado y a un post-curado final, constituyendo ambos ciclo térmico a alta temperatura que permite la polimerización de la resina alcanzando las propiedades mecánicas requeridas en el molde.
Posteriormente en la fabricación de piezas de material compuesto con dicho molde es característico sufrír los fenómenos derivados de la dilatación y contracción del material, los cuales son conocidos como: Spring-back (recuperación elástica del material) y Chemical Shrinkage (aumento de la densidad del material durante el curado).
Estos efectos provocados por los ciclos térmicos originan deformaciones geométricas permanentes en el lecho de los moldes que posteriormente se trasladan a los productos fabricados sobre el molde.
Todo ello es más acusado conforme aumenta la superficie y complejidad geométrica de los moldes (doble curvatura y ángulos acusados).
La falta de repetitividad en el comportamiento de piezas de grandes
dimensiones hace inviable corregir estas deformaciones mediante un factor
geométrico aplicable a la geometría del modelo del que se obtiene el molde,
por lo que se intenta reducir este efecto por otras vías, cuyo objetivo es evitar
que el modelo del molde altere la geometría de la pieza fabricada sobre el
5
molde.
Algunas de estas soluciones se basan en laminar el lecho del molde
mediante una laminación compuesta por telas de fibra de vidrio entrelazadas
y preimpregnadas con bajo contenido en resina y siguiendo una secuencia
10
de laminaci6n equilibrada (en % de fibra) y simétrica en orientación de la
fibra. Igualmente, para reducir estas deformaciones los moldes se fabrican
sobre modelos de igual o similar coeficiente de dilatación (CTE). Sin
embargo estas soluciones no logran evitar del todo dichas desviaciones.
15
En este sentido se conoce la patente ES2208028, del mismo
solicitante que la presente invención, que describe la fabricación de un molde
de conchas de pala de aerogenerador, formado por dos partes; una superior
y otra inferior, unidos entre sí mediante un mecanismo de volteo que permite
alcanzar todas las posiciones necesarias para la fabricación de una pala.
2 O
Cada parte del molde, semi-molde, está compuesta por un lecho o cama de
material compuesto que descansa sobre una estructura arriostrada a unas
costillas distribuidas a lo largo del lecho.
El lecho es la parte que aporta al producto final su geometría
25
aerodinámica y sirve de base para su fabricación. En la Patente citada dicho
lecho está formado por una estructura sándwich con pieles de material
compuesto (pre-impregnados) y un núcleo de nido de abeja de aluminio que
funciona como una cámara térmica, mediante la introducción de aire caliente
a través de unos conductos colocados a lo largo del lecho.
30
los conductos se acoplan a la superficie del lecho mediante unas
costillas que, mediante unos patines unidos a un sistema de volteo y unas
rotulas en las patas de la estructura del molde, tratan de absorber las
desviaciones del molde.
35
Sin embargo, una vez se han producido las deformaciones antes
mencionadas en el lecho, estas no se pueden corregir con las costillas de la
patente y las deformaciones pueden llegar a superar las tolerancias
superficiales requeridas en el lecho del molde asi como en el producto final
5
obtenido.
Se conocen otras soluciones del Estado de la técnica que tratan de
solventar las deformaciones del lecho del molde, concretamente la
W0201 01 03493. Describe una solución de molde que incorpora un tubo
10
laminado longitudinalmente junto con unos actuadores colocados en diversas
secciones en sentido perpendicular a la superficie del molde. Dichas
secciones a su vez están reforzadas por una costilla que une los diferentes
actuadores en una misma sección. Sin embargo, esta solución obtiene una
elevada la rigidez longitudinal y una poca rigidez transversal, por lo que el
15
ajuste o corrección de la sección del molde se realiza en la dirección
longitudinal. Por otro lado, no dispone de un sistema de dilatación, por lo
que, no solo no soluciona los problemas anteriormente citados, sino que
únicamente es aplicable en moldes de baja temperatura para palas de
infusión.
20
Descripción de la invención.
La presente invención está relacionada con un dispositivo de
regulación que se adapta al perfil aerodinámico de un lecho de un molde de
25
material compuesto compensando las desviaciones geométricas originadas
en el lecho del molde.
Es un objeto de la invención integrar en un mismo elemento el
dispositivo de regulación y las costillas rigidizantes del molde de material
3 O
compuesto.
Es otro objeto de la invención que cada dispositivo de regulación
actúe sobre la rigidez transversal de la costilla, de manera que las cargas
sean transmitidas por la costilla curvando la sección del lecho del molde
35
según una estrategia definida.
Es otro objeto de la invención que cada dispositivo regulador esté compuesto por varios puntos de actuación accionados manualmente, siendo el número de puntos de actuación mayor cuanto mayor sea la anchura del molde, y permitiendo abarcar la totalidad de la superficie de la sección transversal del lecho del molde.
Es otro objeto de la invención que las costillas determinen unas aberturas en las que se integren los puntos de actuación que apliquen fuerzas en una dirección tangente a la superficie del lecho y que modifiquen la curvatura de la propia costilla y en consecuencia la curvatura de la sección del lecho del molde.
Es otro objeto de la invención que las costillas de la invención actúen
a modo de rótulas sobre el lecho del molde.
Es otro objeto de la invención un método que, para la disposición de las costillas rigidizantes, tenga en cuenta nos solo la estabilidad del propio
lecho sino el alcance de actuación del sistema de regulación de las costillas de cara a reducir el número de actuadores por sección de molde.
Es otro objeto de la invención un método de moldeo de una pieza en
el que las costillas actúen como elemento estructural rigido y permanente
una vez corregidas las deformaciones del lecho del molde y habiendo fijado el sistema de regulación.
Estos y otros aspectos de la invención se describirán de una forma más detallada con ayuda de los dibujos que se describen a continuación.
Breve descripción de los dibujos.
La figura 1 muestra una sección esquemática de un molde de conchas provisto de una costilla convencional.
La figura 2 muestra de forma esquemática una costilla provista de un
sistema de regulación según la invención.
La figura 3 es una vista esquemática del sistema de regulación según la invención.
5
Las figuras 4A y 4B muestran una vista en perspectiva del actuador del sistema de regulación de la invención.
La figura 5 muestra una vista en colocación de las costillas, según la invención.
perspectiva del proceso de
la
Descripción de una realización preferencial.
15 20
En la fabricación de las palas de aerogeneradores se emplean moldes de conchas formados por dos semi-moldes, superior e inferior, unidos mediante un mecanismo de volteo que permite alcanzar cualquier posición necesaria para la fabricación de la pala. Cada semi-molde comprende un lecho (1) o cama de material compuesto que descansa sobre una estructura arriostrada (3) a unas costillas (2) que se distribuyen a lo largo de todo el lecho (1). Las costillas (2) confieren rigidez transversal al lecho (1) proporcionando su estabilidad geométrica y permiten introducir en el interior del molde los conductos (no representados) por los que circula el aire que es introducido al lecho (1), recorriendo el perfil aerodinámico de la pala.
25
En la figura 1 se muestra una costilla (2) rigidizante convencional que sigue la geometria del lecho (1) de material compuesto de un semi-molde y se une a él mediante unión adhesiva y una laminación húmeda. Sobre dicha costilla (2) convencional se apoya una celosía (3) metálica que se une mediante unas deslizaderas (4).
30
Sin embargo, las costillas (2) rigidizantes convencionales no aportan la suficiente rigidez como para evitar las deformaciones geométricas que, con motivo de los fenómenos derivados de la dilatación y contracción de los materiales, aparecen en el lecho (1) del molde y que se trasladan a la pala fabricada sobre el lecho (1).
35
La presente invención comprende un sistema de regulación que
determina la distribución a lo largo del lecho del semi-molde de una serie de costillas (20) de material metálico, completamente apoyadas sobre la
superficie del lecho del semi-molde donde se encuentran laminadas o
adheridas, y que integran unos actuadores (21), que permiten corregir o minimizar las desviaciones geométricas originadas en el lecho (10) del semimolde (ver figura 5).
Cada costilla (20) está compuesta por varios actuadores (21) que se
accionan manualmente y que se integran en unas divisiones de la costilla
(20) permitiendo modificar el perfil del lecho (10) del semi-molde mediante un cambio de la curvatura (ver figura 3).
Para ello, se prevé la incorporación de tantos elementos (21) de
actuación como sean necesarios en función del perfil aerodinámico del
molde, es decir. cuanto mayor sea la anchura del molde mayor número de
actuadores (21) se deberán colocar.
Tal y como se muestra en la figura 2, cada actuador (21) genera una fuerza (F) entre las distintas partes de la costilla (20) en las que se encuentra integrado. Dicha fuerza (F) aplicada se conviene en un momento (M) en la zona de unión de la costilla (20) al lecho (10). El actuador (21) genera una curvatura (c) en el lecho (10) proporcional al momento (M) aplicado.
Para que la variación de la curvatura (c) sea gradual y no se refleje en el lecho (10) del perfil, el recorte (22) realizado en la costilla (20) sigue una curvatura que permite el control de la curvatura de la costilla (20) y que los debilitamientos controlados en la sección de las costillas (20) actúen como rótulas.
El actuador (21), tal y como se muestra en las figuras 4A y 4B, es de tipo tensor y está formado por una conexión (23) en U que transmite las cargas entre las zonas de corte (22) de la costilla (20).
En la presente realización, el actuador (21) presenta dos tornillos (24)
de actuación con rosca a derecha e izquierda para mayor control de la
ES 2 387 857 Bl
5
curvatura (c) de la costilla (20), insertados en unos orificios practicados en las zonas de corte (22) de la costilla (20) y fijados mediante unos elementos de bloqueo exteriores (27), así como arandelas para permitir la inclinación de las paredes de la costilla (20). Cada uno de los tornillos (24) dispone de unas tuercas de bloqueo (25) y una zona de actuación (26) para separar los elementos de bloqueo exterior (27) hacia una distancia deseada en función de la relación de paso del tornillo de actuación (24).
10
La invención, comprende a su vez, un método de moldeo que integra la incorporación del sistema de regulación y que comprende los pasos de;
15 20
-colocar las costillas (20) provistas de actuadores (21) a lo largo de todo el lecho del semi-molde en posición perpendicular a la sección del lecho (10) del semi-molde con los actuadores tensados, dotando rigidez al conjunto -pegar o laminar las costillas sobre el lecho del molde y continuar con el proceso refabricación del molde -una vez realizado el postcurado del molde, medir la superticie del mismo y obtener las desviaciones del lecho (10) -accionar los actuadores (21) de cada costilla (20) realizando movimientos de apertura o cierre para corregir las deformaciones o desviaciones detectadas en el lecho (10). -proceder al moldeo de la pala
25
La medición de las desviaciones del lecho (10) se realiza por medios convencionales, como por ejemplo un Laser tracker, haciendo un barrido de las secciones del molde a lo largo de toda la superticie y mediante el método best tit obteniendo las desviaciones existentes.
3 O 35
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones siguientes.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    5 10
    1.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de geometría aerodinámica compuesto por dos semi-moldes y que incorpora unas costillas rigidizantes distribuidas a lo largo del lecho de cada semimolde, caracterizado porque comprende al menos una costilla (20) fijada sobre la superficie del lecho (10) de un molde que integra al menos un actuador (21) permitiendo modificar el perfil del lecho (10) del molde absorbiendo las desviaciones existentes en el mismo derivadas del proceso de curado.
    15
    2.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de geometría aerodinámica, según la primera reivindicación , caracterizado porque cada costilla (20) se coloca en posición perpendicular a la sección del lecho (10) del semi-molde y se une mediante adhesivo o laminación húmeda a la superficie del lecho del semi-molde.
    2 O
    3.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de geometría aerodinámica, según la primera reivindicación, caracterizado porque cada costilla (20) comprende al menos un actuador (21) de accionamiento manual integrado en al menos una zona de corte (22) de su estructura.
    25 30
    4 .-Dispositivo de regulación de las defQ[maciones del lecho de un molde de geometría aerodinámica, según la primera reivindicación, caracterizado porque cada actuador (21), al ser accionado, genera una fuerza (F) entre las distintas partes de la costilla (20) en las que se encuentra integrado que se conviene en un momento (M) en la superficie de unión de la costilla (20) al lecho (10) y genera una curvatura (c) en el lecho (10) proporcional al momento (M) aplicado.
    35
    5.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de geometría aerodinámica, según la primera reivindicación, caracterizado porque cada actuador (21) está formado por una conexión (23) en U que transmite las cargas entre las zonas de corte (22) de la costilla (20).
    9
    ES 2 387 857 BI
  2. 6.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de
    geometría aerodinámica, según la quinta reivindicación, caracterizado
    porque cada actuador (21) presenta dos tornillos (24) de actuación con rosca a derecha e izquierda para mayor control de la curvatura (c) de la costilla
    (20) y arandelas que permiten la inclinación de las paredes de la costilla (20).
  3. 7.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de
    geometría aerodinámica, según la sexta reivindicación, caracterizado porque
    cada tornillo (24) de actuación está insertado en unos orificios practicados en las zonas de corte (22) de la costilla (20) y fijado mediante unos elementos de bloqueo exteriores (27).
  4. 8.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de
    geometría aerodinámica, según la sexta reivindicación, caracterizado porque
    cada uno de los tornillos (24) dispone de unas tuercas de bloqueo (25) y una zona de actuación (26) para separar los elementos de un elemento de bloqueo exterior (27) hacia una distancia deseada en función de la relación de paso del tornillo de actuación (24).
  5. 9.-Dispositivo de regulación de las deformaciones del lecho de un molde de
    geometría aerodinámica, según la primera reivindicación, caracterizado
    porque las costillas (20) son de material metálico.
  6. 10.-Método de moldeo con un dispositivo de regulación como el descrito en
    la primera reivindicación, caracterizado porque comprende los pasos de;
    -colocar las costillas (20) provistas de actuadores (21) a lo largo de todo el lecho del semi-molde en posición perpendicular a la sección del lecho (10) del semi-molde con los actuadores tensados, dotando rigidez al conjunto -pegar o laminar las costillas (20) sobre el lecho (10) del molde y continuar con el proceso de fabricación del molde -una vez realizado el postcurado del molde, medir la superficie del mismo y obtener las desviaciones del lecho (10)
    10
    ES 2 387 857 BI
    accionar los actuadores (21) de cada costilla (20) realizando
    movimientos de apertura o cierre para corregir las deformaciones o desviaciones detectadas en el lecho (10). -proceder al moldeo de la pala
    11
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