TW202202330A - 用於製造風力渦輪機葉片的方法及用於製造風力渦輪機葉片的模具 - Google Patents

用於製造風力渦輪機葉片的方法及用於製造風力渦輪機葉片的模具 Download PDF

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Abstract

一種用於製造一風力渦輪機葉片(3)的方法，其包括以下步驟： 配置(S2, S2')一上模具(10, 10')於一下模具(9, 9')上，其中一乾纖維疊層(11, 11')配置於該上模具(10, 10')中或該上模具(10, 10')與該下模具(9, 9')中， 施加(S3, S3')真空至該上與下模具(10, 10', 9, 9')之間的一空間(15, 15')中，及 注入(S5, S8)樹脂(17)於該上及/或下模具(10, 10', 9, 9')中的該乾纖維疊層(11, 11')中，其中該樹脂(17)至少部分設置(S4, S7')穿過配置於該上模具(10, 10')的一上部分(29, 29')處的至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)。 具有該上模具的該至少一個上樹脂入口使能改善真空輔助樹脂注入。例如設置穿過該至少一個上樹脂入口的樹脂必須被略微提升高度以達到該模具的頂部。例如設置穿過該至少一個上樹脂入口的該樹脂的一樹脂流動係由重力支援於一向下方向中。

Description

用於製造風力渦輪機葉片的方法及用於製造風力渦輪機葉片的模具
本發明係關於用於製造風力渦輪機葉片的方法及用於製造風力渦輪機葉片的模具。
一種在給定風條件下利用風力渦輪機生產較多電力的方法係增大葉片。但製造風力渦輪機葉片隨著葉片增大而日益困難。
目前有許多風力渦輪機葉片係藉由分開預製葉片零件如壓力側殼與吸取側殼且使零件彼此黏合而製之。該等零件例如係藉由以樹脂浸漬合成材料如玻璃纖維且固化該樹脂而預製。然而黏合處理有許多缺點。例如黏合線不易達成足夠強度及堅固度。
在EP 1 310 351 A1中揭示的另一方法中，葉片係藉由堆疊整個葉片或縱向葉片區段用的合成材料於心軸(模具核心)上且藉由以真空輔助方式浸漬樹脂與固化該樹脂而製造。藉此避免黏合接縫。
但隨著葉片且因而葉片剖面增大，不易藉由真空輔助浸漬將樹脂提升至葉片頂部。重力結合浸漬用的樹脂密度限定了僅利用真空可提升的最大樹脂高度。因此，藉由真空輔助浸漬製造例如根區段直徑大於約5.5米的大型風力渦輪機葉片實非易事。
本發明之一目的在於提供用於製造風力渦輪機葉片的改良方法。
因此提供用於製造風力渦輪機葉片的方法。該方法包括以下步驟： 配置一上模具於一下模具上，其中一乾纖維疊層配置於該上模具中或該上模具與該下模具中， 施加真空至該上與下模具之間的一空間中，及 以樹脂浸漬該乾纖維疊層於該上及/或下模具中，其中該樹脂至少部分設置穿過配置於該上模具的一上部分處的至少一個上樹脂入口。
具有上模具的至少一個上樹脂入口以改善真空輔助樹脂浸漬。例如提供穿過至少一個上樹脂入口的樹脂須被提升依較小高度以達到模具頂部。此外，可允許在浸漬程序初始階段期間可允許較高的樹脂入口壓力。例如提供穿過至少一個上樹脂入口的樹脂的樹脂流被重力支撐於向下方向。因此，在上與下模具中的乾纖維疊層可以樹脂較佳濕化，即使葉片剖面大亦然。因而，可較佳地避免乾燥區域在製造的葉片中。此外，可減少浸漬整個葉片所需時間。
風力渦輪機葉片是風力渦輪機轉子的零件。風力渦輪機式轉換風動能為電能的裝置。風力渦輪機包括例如轉子，其具有各連接至一輪轂的一個以上葉片；包含發電機的機艙；及頂端固持機艙的塔架。風力渦輪機的塔架可經由過渡件連接至風力渦輪機的基礎，諸如海床中的單樁。
例如風力渦輪機葉片根區段固定或轉動連接至輪轂。除了(圓柱形)根區段之外，所形成的風力渦輪機葉片係符合空氣動力學的。風力渦輪機葉片包括例如壓力側(迎風側)與吸取側(背風側)。壓力側與吸取側彼此連接於前緣與尾緣。壓力與吸取側及前與尾緣界定風力渦輪機葉片的翼型。
風力渦輪機葉片尤其是藉由配置乾纖維疊層於下模具與上模具中；藉由真空輔助樹脂浸漬程序浸漬樹脂於乾纖維疊層中；及固化樹脂製造。
風力渦輪機葉片可製成單件式。在此情況下，整個葉片的乾纖維疊層配置於下模具中與上模具中且以樹脂浸漬與固化。
或者，風力渦輪機葉片可藉由預製縱向葉片區段(例如內側葉片區段與外側葉片區段)及使縱向葉片區段彼此連接形成全葉片而製造。在此情況下，用於第一縱向葉片區段的乾纖維疊層配置於下模具中與上模具中且以樹脂浸漬與固化。接著，用於另一個縱向葉片區段的乾纖維疊層配置於下模具 (或另一個下模具)中與上模具(或另一個上模具)中且以樹脂浸漬與固化。在預製兩個以上縱向葉片區段後，藉由適當手段使縱向葉片區段彼此連接形成全葉片。
纖維係例如在乾燥條件下配置在下與上模具中，亦即纖維不具樹脂。纖維亦可(部分)係浸漬纖維(預浸料)。纖維包含例如玻璃纖維、碳纖維、醯胺纖維及/或天然纖維。
纖維疊層可包含纖維核心材料如木材、輕木、PET發泡體及/或PVC發泡體。核心材料可夾於纖維層之間，使可獲得帶有核心結構之纖維強化樹脂積層體。
此外，強化樑可配置於模具中且可藉由樹脂浸漬與固化程序連接至纖維疊層。強化樑可包含前緣樑、尾緣樑、吸取側樑及/或壓力側樑。
此外，一個以上腹板可配置於模具中且可藉由樹脂浸漬與固化程序連接至纖維疊層。一個以上腹板包含例如抗剪腹板，其連接壓力側與吸取側的葉片殼於所製葉片的內腔中。抗剪腹板提供對葉片的抗剪強度。
亦可配置預鑄元件與乾纖維。例如強化樑及/或腹板可係預鑄元件。
用於製造風力渦輪機葉片或風力渦輪機葉片的縱向區段的模具包括下模具與上模具。用於形成葉片下方殼(例如葉片吸取側)的纖維疊層或下方殼的縱向區段可配置於下模具中，及用於形成葉片上方殼(例如葉片壓力側)的纖維疊層或上方殼的縱向區段可配置於上模具中。
上模具配置於下模具上，因而形成其間的空腔。模具一可包括在模具空腔中的模具核心。
可在配置上模具於下模具上之前將乾纖維配置於上模具中。在此情況下，配置上模具於下模具上係指配置具有乾纖維疊層的上模具於下模具上。
或者，可在配置上模具於下模具上之前將乾纖維疊層(例如用於形成上葉片殼)配置於配置在下模具中的模具核心頂部上。在此情況下，配置上模具於下模具上係指配置不具乾纖維疊層的上模具於具乾纖維疊層的模具核心上。在配置上模具於下模具上結束時，配置乾纖維疊層於上模具核心中。
在下與上模具中的乾疊層可被真空袋覆蓋，且可在真空袋覆蓋的空間中產生真空，例如下與上模具與真空袋之間的空間。接著提供穿過至少一個上樹脂入口且因所產生的真空而浸漬於該空間中的樹脂，因而濕化纖維。
樹脂包含例如熱固性塑膠、熱塑性塑膠、環氧樹脂、聚氨酯、乙烯基酯及/或聚酯。
樹脂係例如通過加熱而固化。結果會是纖維強化樹脂積層體。
至少一個上樹脂入口尤其是至少一個細長流體供應管線，其具有一個以上開口，樹脂經其浸漬於纖維疊層中。至少一個上樹脂入口係例如至少一個上樹脂入口通道。至少一個上樹脂入口通道包括沿其長度在其頂部處的一開口，樹脂經由開口浸漬於纖維疊層中。此等通道可係剛性或可具撓性。至少一個上樹脂入口通道尤其是沿著上模具的縱向配置。上模具的縱向界定所製葉片的縱向。
至少一個上樹脂入口通道包含例如兩個以上的上樹脂入口通道。兩個以上的上樹脂入口通道可例如彼此平行配置。至少一個上樹脂入口通道包含例如兩個、四個或其他偶數個上樹脂入口通道。兩個、四個或其他偶數個上樹脂入口通道係例如相對於與模具/葉片縱軸相交的垂直面對稱配置。
至少一個上樹脂入口配置於上模具的上部尤其係指至少一個上樹脂入口配置於上模具的上部界定的體積中。
至少一個上樹脂入口配置於上模局的上部包含至少一個上樹脂入口直接配置在上模具處的情況及另一元件如乾纖維疊層配置於至少一個上樹脂入口與上模具之間的情況。
至少一個上樹脂入口係例如配置在上模具與上模具中的乾纖維疊層之間。或者，至少一個上樹脂入口配置於上模具中的乾纖維疊層的內側處，其中該內側背向上模具。
上模具的上部尤其包含上模具的頂部或上模具的中間部。因此，至少一個上樹脂入口係例如配置於上模具頂部處。在另一實例中，至少一個上樹脂入口配置於上模具頂部與上模具底部之間的一半處。至少一個上樹脂入口係例如配置於上模具上端與上模具下端之間的一半處。
依一實施例，至少一個另一樹脂入口配置於上或下模具處且高度異於至少一個上樹脂入口。此外，除了提供穿過至少一個上樹脂入口的樹之外，以提供穿過至少一個另一樹脂入口的樹脂浸漬上與下模具中的乾纖維疊層。
具有至少一個另一樹脂入口配置於異於至少一個上樹脂入口的高度處，允許在兩不同高度提供樹脂。因此，穿過乾疊層的樹脂的向上流動及/或樹脂的向下流動可分別由配置在較高/較低高度處的樹脂入口支援。
尤其是相對於下模具的底部或下端，至少一個另一樹脂入口配置於異於至少一個上樹脂入口的高度處。尤其是相對於製造處的地板高度，至少一個另一樹脂入口配置於異於至少一個上樹脂入口的高度處。
至少一個樹脂入口配置於例如較至少一個另一樹脂入口高處。
至少一個另一樹脂入口係例如配置於上與下模具之間的連接區中。
至少一個另一樹脂入口配置於上或下模具處包含至少一個另一樹脂入口直接配置在上/下模具處的情況及另一元件如乾纖維疊層配置於至少一個另一樹脂入口與上/下模具之間的情況。
至少一個另一樹脂入口尤其是至少一個另一細長流體供應管線，其具有開口，樹脂經其浸漬於纖維疊層中。至少一個另一樹脂入口係例如至少一個另一樹脂入口通道，其具有沿其長度提供樹脂的一開口。此等另外通道可係剛性或可具撓性。至少一個另一樹脂入口通道尤其是沿著上模具/所製葉片的縱向配置。
依另一實施例，方法包括偵測樹脂流經上與下模具中的乾纖維疊層期間位置的步驟。
偵測樹脂流經乾纖維疊層期間的位置，例如樹脂流前緣，允許較佳控制浸漬程序。例如可較佳控制所提供的樹脂穿過特定樹脂入口的方式，諸如樹脂量、樹脂入口壓力及/或時機。
以一個以上感測器偵測樹脂位置。一個以上感測器係例如配置於上及/或下模具的內部結構中，例如在上及/或下模具的一個以上鑽孔內。或者或此外，一個以上感測器亦可配置於模具內表面處。一個以上感測器可以有線或無線方式與計算單元連接。一個以上感測器可例如係RFID感測器(射頻識別感測器)。
一個以上感測器可例如係位於模具中的碎息(gossip)吸取埠。碎息吸取埠包括小的吸取埠，其等具有配置於模具的一個以上穿孔中的透明軟管。在透明軟管中可見的樹脂指示樹脂抵達碎息吸取埠。
一個以上感測器可例如係在模具中或模具處的壓力感測器、熱感測器及/或介電感測器。一個一上感測器可例如包含在模具中及/或半透明模具中的檢測視鏡。
一個以上感測器亦可例如包含管線感測器，其偵測沿一管線的樹脂位置。管線感測器可例如係光學管線感測器及/或介電管線感測器。
依另一實施例，在至少一個上樹脂入口、至少一個另一樹脂入口及/或下模具的下或底部處偵測樹脂位置。
因此，可在至少一個上樹脂入口/另一樹脂入口及/或下模具的下或底部處偵測流經上與下模具中的乾纖維疊層的樹脂的抵達及/或通過。
例如，偵測在至少一個上樹脂入口處的樹脂位置允許注意樹脂抵達及/或通過至少一個上樹脂入口及控制提供樹脂穿過此至少一個上樹脂入口。此外，偵測在至少一個另一樹脂入口處的樹脂位置允許注意樹脂抵達及/或通過至少一個另一樹脂入口及控制提供樹脂穿過此至少一個另一樹脂入口。
偵測在至少一個上樹脂入口處的樹脂位置包含偵測相對於樹脂流向在至少一個上樹脂入口之後的樹脂位置。
偵測在至少一個另一樹脂入口處的樹脂位置包含偵測相對於樹脂流向在至少一個另一樹脂入口之後的樹脂位置。
此外或是或者，亦可在上與下模具及/或纖維疊層的任何其他位置處偵測樹脂位置。
依另一實施例，乾纖維疊層之浸漬於上與下模具中始於提供經過至少一個上樹脂入口的樹脂。此外，在提供經過至少一個上樹脂入口的樹脂後，藉由提供樹脂經過至少一個另一樹脂入口而繼續乾纖維疊層之浸漬於上與下模具中。
開始樹脂浸漬經過至少一個上樹脂入口允許藉由向下的樹脂流(由上而下樹脂流)而主要濕化上與下模具中的乾纖維疊層。此減少或避免需要提升樹脂高度。此外，提供經過至少一個上樹脂入口的樹脂流係由提供經過至少一個另一樹脂入口的額外樹脂支援。因此，可以樹脂較佳浸漬乾纖維疊層，即使葉片極大亦然。
依另一實施例，乾纖維疊層之浸漬於上與下模具中始於提供經過至少一個另一樹脂入口的樹脂。此外，在提供經過至少一個另一樹脂入口的樹脂後，藉由提供樹脂經過至少一個上樹脂入口而繼續乾纖維疊層之浸漬於上與下模具中。
開始樹脂浸漬經過至少一個另一樹脂入口允許藉由向上的樹脂流而主要濕化上模具中的乾纖維疊層。此外，提供經過至少一個另一樹脂入口的樹脂流係由提供經過至少一個上樹脂入口的額外樹脂支援。
依另一實施例，若偵測到提供經過至少一個上樹脂入口與至少一個另一樹脂入口之一者的樹脂已流至至少一個上樹脂入口與至少一個另一樹脂入口之另一者，則提供經過至少一個上樹脂入口與至少一個另一樹脂入口之另一者的樹脂。
偵測到樹脂已流至至少一個上樹脂入口與至少一個另一樹脂入口之另一者包含偵測到樹脂已通過至少一個上樹脂入口與至少一個另一樹脂入口之另一者。
藉由在樹脂流動已抵達及/或通過至少一個上樹脂入口與至少一個另一樹脂入口之另一者時提供經過此入口的樹脂，可避免產生氣袋。尤其是可避免至少一個上樹脂入口與至少一個另一樹脂入口匯流前緣之間的氣袋。因此，可較佳避免乾燥區域維持在所製葉片中。
依另一實施例，提供經過至少一個上樹脂入口及/或至少一個另一樹脂入口的樹脂的入口壓力可被控制在低於大氣壓力的壓力。
提供具有低於大氣壓力的入口壓力的樹脂，允許較佳壓縮纖維疊層。
依另一實施例，提供經過至少一個上樹脂入口及/或至少一個另一樹脂入口的樹脂的入口壓力被控制使得上與下模具之間的空間內的壓力被控制為低於大氣壓力的壓力。
例如上與下模具與真空袋之間的空間內的壓力被控制為低於大氣壓力的壓力。
尤其是上與下模具之間的整個空間，例如上與下模具與真空袋之間的空間被控制為低於大氣壓力的壓力。
提供樹脂入口壓力使得包括乾纖維疊層且樹脂進入的空間被引至維持低於大氣壓力，允許較佳壓縮纖維疊層，即使在下模具的下及/或底部中亦然。
依另一實施例，在樹脂流經上與下模具中的乾纖維疊層期間，降低提供經過至少一個上樹脂入口及/或至少一個另一樹脂入口的樹脂的入口壓力。
降低在樹脂流經上與下模具中的乾纖維疊層期間的樹脂入口壓力，允許在樹脂向下流動期間補償上與下模具之間的空間(上與下模具與真空袋之間的空間)內的壓力增加。
依另一實施例，方法包括自上模具、自下模具及/或自下模具的下或底部取得過量樹脂的步驟。
取得過量樹脂允許避免模具下部中的樹脂過豐(樹脂湖)。
依另一實施例，專門配置於上模具的縱向區段的至少一個上樹脂入口構造成製造風力渦輪機葉片的內側葉片區段。
尤其是具有長形的通道結構且沿著模具縱向專門配置於上模具縱向區段的至少一個上樹脂入口構造成製造風力渦輪機葉片的內側葉片區段。
因此，僅在所製葉片剖面具有圓形或接近圓形剖面處應用(額外)上樹脂入口，且因而高度高。換言之，額外樹脂入口係被避免製造外側葉片區段，其中葉片剖面具有翼型形狀，且因而高度低。
內側葉片區段包括例如所製葉片的根區段。
尤其是在利用單一上模具與單一下模具製造整個風力渦輪機葉片的情況下(呈單件式或在縱向區段中)，構造成製造內側葉片區段的上模具的縱向區段包括至少一個上樹脂入口，而構造成製造外側葉片區段的上模具的縱向區段不包括任何上樹脂入口。
在具有兩個以上上模具與兩個以上下模具的替代情況下，構造成製造內側葉片區段的上模具的第一者包括至少一個上樹脂入口，而構造成製造一個以上另一外側區段的一個以上另一上模具不包括任何上樹脂入口。
依另一實施例，如剖面可見，配置高度高於上模具下端的至少一個上樹脂入口對應的角度大於15度、大於30度、大於40度、大於45度、大於60度、大於75度及/或大於80度。該角度係界定於水平面(包含上模具下端)與一平面(與所製葉片的縱軸及至少一個上入口相交)之間。
至少一個上樹脂入口係例如配置於上模具頂部(例如角度大於75及/或90度)。在另一實例中，至少一個上樹脂入口配置於上模具頂部與上模具底部之間的一半處(例如角度範圍在30與60度之間)。
依另一態樣，提出用於製造風力渦輪機葉片的模具。模具包括下模具與上模具。此外，至少一個上樹脂入口配置於上模具的上部。
參考本發明的方法描述的實施例與特徵適用於本發明的模具。
本發明的其他可能施行或替代方案亦涵括以上或以下關於實施例所述特徵的組合，在此並未言明。熟諳此藝者亦可添加個別或獨立態樣與特徵至本發明的最基本形式。
圖1顯示依實施例的風力渦輪機1。該風力渦輪機包括一轉子2，其具有連接至輪轂4的一個以上葉片3。輪轂4連接至配置於機艙5內的發電機(未顯示)。在風力渦輪機1操作期間，葉片3被風驅動而轉動且風的動能被機艙5內的發電機轉換為電能。機艙5配置於在風力渦輪機1的塔架6的上端。塔架6直立於諸如單樁或三樁式的基礎7上。基礎7連接至及/或被驅動於地或海床中。
以下參考圖2至7描述依第一實施例的用於製造風力渦輪機葉片3的改良方法。
圖2顯示用於製造圖1的風力渦輪機葉片3之一者的模具8剖面。模具8包括一下模具9與一上模具10。
在本方法的步驟S1中，乾纖維疊層11配置於上與下模具9、10中。纖維疊層11亦可包括核心材料及/或強化樑(未顯示)。此外，抗剪腹板12配置於模具8中。
此外，纖維疊層11被一個以上的真空袋13覆蓋。
在本方法的步驟S2中，上模具10配置在下模具9上。圖2顯示模具8處於封閉狀態，其中上模具10已配置於下模具9上。
注意模具8可另包括一個以上模具核心14。在圖2的實例中，顯示兩個模具核心14。模具核心14允許在模具8中(尤其是在上模具10中)乾纖維疊層11及抗剪腹板12的經改良配置。此外，上模具10可更易於配置於下模具9上。在具有一個以上模具核心14的情況下，其等各者係由例如真空袋14之一所覆蓋。
在本方法的步驟S3中，在真空袋13覆蓋的空間15中產生真空。空間15尤其係上與下模具10、9與真空袋13之間的空間。空間15可包含抗剪腹板12周圍區域。
上模具10包括至少一個上樹脂入口通道16。在圖2所示實例中，有兩個上樹脂入口通道16配置於乾纖維疊層11與真空袋13之間。該兩個上樹脂入口通道16配置於真空袋13覆蓋的模具核心14上。此外，圖2中的兩個上樹脂入口通道16相對於模具8的垂直中心線V對稱配置。
上樹脂入口通道16各具有沿模具8的縱向L1(圖5所示縱向L1)配置的長形結構。此外，上樹脂入口通道16各包括在沿其長度頂部的開口，樹脂17可經其提供且浸漬於纖維疊層11中。
在本方法的步驟S4中，開始供應樹脂17至至少一個上樹脂入口通道16，且經由至少一上樹脂入口通道16的開口提供樹脂17(圖3)。
經由兩個上樹脂入口通道16提供的樹脂係以低於大氣壓力的入口壓力遞送。入口壓力係例如略低於大氣壓力。入口壓力的數值範圍在0.6至0.95巴，較佳範圍在0.8至0.95巴，甚至更佳數值為約0.9巴。
在本方法的步驟S5中，經由上樹脂入口通道16的開口提供的樹脂17因空間15中產生的真空而被浸漬於纖維疊層11中。尤其是經由上樹脂入口通道16的開口提供的樹脂17正浸漬纖維疊層11於上模具10中。
模具8包括至少一個另一樹脂入口通道18、19。在圖2-4所示實例中，模具8包括配置於上模具10與下模具9之間的連接區域處的兩個另一樹脂入口通道18、19。另一樹脂入口通道18係例如尾緣樹脂入口通道。另一樹脂入口通道19係例如前緣樹脂入口通道。另一樹脂入口通道18、19各具有細長結構，其包括沿其長度的開口。
在圖2-4的實例中的該兩個另一樹脂入口通道18、19配置於上/下模具10、9與乾纖維疊層11之間。在另一實例中，至少一個另一樹脂入口通道18、19可配置於乾纖維疊層11與真空袋13之間。在甚至另一實例中，至少一個另一樹脂入口通道18、19可配置於上/下模具10、9與乾纖維疊層11之間(例如圖2-4所示)，且此外，另一樹脂入口通道可配置於乾纖維疊層11與真空袋13之間。
在本方法的步驟S6中，藉由在至少一個另一樹脂入口18、19處的一個以上感測器20、21偵測樹脂17的位置(圖3)。
在圖2-4的實例中的感測器20、21配置於下模具9內。下模具9包括數個鑽孔22、23，各具有朝向下模具9的內表面24的開口。感測器20、21各配置於鑽孔22、23之一者中，使得各感測器20、21與下模具9的內表面24齊平。感測器20、21亦可構造及配置不同，例如在內表面24處的黏著劑(亦即模具8中不具鑽孔)。
感測器20、21係例如壓力感測器。感測器20、21亦可為可偵測樹脂17的其他感測器。
感測器20配置低於另一樹脂入口通道18以偵測提供穿過上樹脂入口通道16的開口的樹脂17是否已通過另一樹脂入口通道18。
感測器21配置低於另一樹脂入口通道19以偵測提供穿過上樹脂入口通道16的開口的樹脂17是否已通過另一樹脂入口通道19。
在本方法的步驟S7中，提供穿過另一樹脂入口通道18與19的樹脂17，感測器20、21偵測提供穿過上樹脂入口通道16的樹脂17的流動前緣是否已達到與通過另一樹脂入口通道18與19。
詳言之，供應樹脂17至另一樹脂入口通道18與19始於步驟S7，且提供穿過另一樹脂入口通道18、19的開口的樹脂17之入口壓力低於大氣壓力。提供穿過另一樹脂入口通道18、19的開口的樹脂係例如以略低於大氣壓力的入口壓力遞送。入口壓力的數值範圍在0.6至0.95巴，較佳範圍在0.8至0.95巴，甚至更佳數值為約0.9巴。
此外，供應樹脂17至上樹脂入口通道16可終於步驟S7。
在本方法的步驟S8中，在下模具9中的纖維疊層11被浸漬有提供穿過上樹脂入口通道16與另一樹脂入口通道18、19的樹脂17。
在本方法的步驟S9中，提供穿過上樹脂入口通道16與另一樹脂入口通道18、19的樹脂17的入口壓力降低。樹脂17的入口壓力可持續降低或可逐步降低。樹脂17的入口壓力降低以維持整個空間15(腔室15)的壓力低於大氣壓力。尤其是樹脂17的入口壓力降低以補償樹脂17向下流動期間在空間15中的壓力增加。
步驟S9可遍及整個浸漬程序(例如在S5至S10中)中需調整空間15內的壓力以維持空間15中的壓力低於大氣壓力時施行。
在本方法的步驟S10中，藉由在下模具9的底部26處的一個以上感測器25偵測樹脂17的位置。
在圖2-4的實例中，顯示有兩個感測器25配置於下模具9中的鑽孔27內。感測器25係例如壓力感測器，但亦可係可偵測樹脂17位置的其他感測器。
在本方法的步驟S11中，在下模具9的下部28及/或底部26中的樹脂17過豐係藉由自下部28及/或底部26取出過量的樹脂17"處理(圖4)。過量的樹脂17"係例如藉由下模具9內的穿孔31、軟管(hose)32、泵33與溢流容器34取出。
注意在圖4中，為簡明之故，未顯示已浸漬於纖維疊層11中的樹脂17。
本方法的步驟S11可遍及整個浸漬程序(例如在S8至S10中)中在模具8的下部中發生樹脂17過豐時施行。
在本方法的步驟S12中，應用真空至頂部入口通道16以維持樹脂17於上模具10的上部29及/或頂部30中。
步驟S12可與步驟S7至S11的任一者同時施行。尤其是步驟S12可在浸漬程序終了時及/或完成浸漬程序後施行(例如S8終了時，S8、S9、S10及/或S11後)。
圖5顯示圖2-4的至少一個上樹脂入口通道16的變異體。圖5中顯示模具8的下模具9與兩個模具核心14的透視圖。為利闡釋，上模具10未顯示於圖5中。在圖5的實例中，至少一個上樹脂入口通道116包括配置於模具核心14上的四個上樹脂入口通道116，彼此平行且沿著模具8的縱向L1。模具8的縱向L1界定利用模具8所製葉片的縱向。通過軟管42經由分支43與兩個歧管35供應樹脂至四個上樹脂入口通道116。
圖5中的插入I顯示分支43、歧管35與上樹脂入口通道116。
在圖5的實例中，顯示一個分支43、兩個歧管35與一條軟管42。但在另一實例中，具有兩條軟管、兩個分支且無歧管。在此情況下，兩條軟管各與兩個分支之一者流體連接。此外，兩個分支各與四個上樹脂入口通道的兩者流體連接。
在圖5的實例中，顯示四個上樹脂入口通道116。但在另一實例中，可有不同數量(偶數或非偶數)的上樹脂入口通道。
此外，可使用任何合適數量的上樹脂入口通道116、軟管42、分支43與歧管35。
依第一實施例的方法可應用於製造整個風力渦輪機葉片3(圖1)。在此情況下，所述上樹脂入口通道16(或116)係沿著整個上模具10配置。或者，如圖6所示，上模具10可包括所述僅在上模具10縱向區段C1中的上樹脂入口通道16(或116)，構造成製造風力渦輪機葉片3的內側葉片區段。區段C1對應於例如模具8的全長L3的三分之一。在區段C1中的模具8中的纖維疊層11、11'係例如浸漬有步驟S1至S12中所述樹脂。在區段C2中的模具8中的纖維疊層11、11'係例如浸漬有僅透過入口通道18與19提供的樹脂。
以下參考圖8與9描述依第二實施例造至風力渦輪機葉片3的經改良方法。
在依第二實施例之方法中採用的模具8'類似於依第一實施例之方法中採用的模具8，相異處在於上樹脂入口通道37、38與感測器39、40的配置不同。
如圖8所示，依第二實施例的模具8'的上模具10'除了上樹脂入口通道16'外另包括上樹脂入口通道37與38，或以上樹脂入口通道37與38取代上樹脂入口通道16'。上樹脂入口通道37與38配置於上模具10'的頂部30'與上模具10'的下端41'之間的一半處。此外，上樹脂入口通道37與38係例如配置在乾纖維疊層11與真空袋13之間。
此外，依第二實施例的上模具10'包括分別在上樹脂入口通道37與38上方的感測器39與40。
依第二實施例的方法的步驟S1'、S2'與S3'類似於依第一實施例的方法的步驟S1、S2與S3。因此將不再贅述。
在依第二實施例的方法的步驟S4'中，始於供應樹脂至至少一個另一樹脂入口通道，亦即在圖8的實例中，供應至兩個另一樹脂入口通道18'與19'。此外，提供穿過另一樹脂入口通道18'與19'的開口的樹脂(圖8未顯示)。提供穿過另一樹脂入口通道18'與19'的開口的樹脂的入口壓力低於大氣壓力。入口壓力的數值或範圍例如類似於在第一實施例中提供穿過上樹脂入口通道16的樹脂17的入口壓力。
在依第二實施例的方法的步驟S5'中，提供穿過另一樹脂入口通道18'與19'的開口的樹脂因空間15'中產生的真空而浸漬於纖維疊層11'中。尤其是通過另外的樹脂入口通道18'和19'提供的樹脂係向上流動以潤濕上模具10'中的纖維疊層11'。此外，提供穿過另一樹脂入口通道18'與19'的樹脂向下流動濕化下模具9'中的纖維疊層11'。
在依第二實施例的方法的步驟S6'中，由感測器39與40偵測提供穿過另一樹脂入口通道18'與19'且向上流動的樹脂位置。
尤其是感測器39配置於上樹脂入口通道37上方。藉由感測器39可偵測提供穿過另一樹脂入口通道18'且向上流動的樹脂是否已通過上樹脂入口通道37。此外，藉由感測器40可偵測提供穿過另一樹脂入口通道19'且向上流動的樹脂是否已通過上樹脂入口通道38。
在依第二實施例的方法的步驟S7'中，提供穿過上樹脂入口通道37與38的樹脂，藉由感測器39、40偵測提供穿過另一樹脂入口通道18'、19'的樹脂的流動前緣是否已分別達到與通過上樹脂入口通道37與38。
詳言之，供應樹脂至上樹脂入口通道37與38係始於步驟S7'且提供穿過上樹脂入口通道37與38的樹脂(未顯示)。提供穿過上樹脂入口通道37、38的樹脂係以低於大氣壓力的入口壓力遞送。入口壓力的數值或範圍例如與第一實施例中提供穿過上樹脂入口通道16的樹脂17的入口壓力類似。
在依第二實施例的方法的步驟S8'中，在上模具10'中的纖維疊層11'浸漬有提供穿過另一樹脂入口通道18'與19'及穿過上樹脂入口通道37與38的樹脂。
提供穿過上樹脂入口通道37與38的樹脂支援樹脂向上流動經過上模具10'中的纖維疊層11'。如此一來，即使在上模具10'的上部29'及/或頂部30'中亦可較佳濕化纖維疊層11'。因此，纖維疊層11'的點維持乾燥，亦即無樹脂，在所製葉片3中可較佳避免有樹脂，即使對於具有大剖面的極大葉片亦然。
依第二實施例的上模具10'除了上樹脂入口通到37與38外，亦包括上樹脂入口通到16'，示如圖8。提供穿過選用上樹脂入口通到16'的樹脂可另支援浸漬纖維疊層11'於上模具10'的上部29'及頂部30'中。
依第二實施例的模具8'除了感測器39、40外，亦可包括另外的感測器。例如模具8'可包括與第一實施例的感測器25類似的感測器25'。
圖10顯示依第一實施例的至少一個上入口16與至少一個另一入口18、19的幾何配置剖面。此外，圖10顯示依第二實施例的至少一個上入口37、38、選用的至少一個上入口16'與至少一個另一入口18'、19'的幾何配置剖面。
依第一實施例的至少一個上入口16配置於上模具10的上部29處。在圖2-4與10所示實例中，至少一個上入口16包括兩個上樹脂入口通道16。上樹脂入口通道16兩者均配置於上模具10的頂部30處。尤其是如圖2-4與10剖面圖可見，上樹脂入口通道16各配置於上模具10的下端41上方的一高度H1處。高度H1對應於較圖2-4與10的實例中的80度大的角度α1。尤其是角度α1界定在水平面H與平面A之間。水平面H包含上模具10的下端41及/或下與上模具9、10之間的分割線。自剖面可見平面A與所製葉片的縱軸L2及至少一個上入口16相交。
依第二實施例的至少一個上入口37、38配置於上模具10'的上部29'。在圖8與10所示實例中，至少一個上入口37、38包括兩個上樹脂入口通道37與38。如圖8與10剖面圖可見上樹脂入口通道37、38各配置於上模具10'的下端41'上方的一高度H2處。高度H2對應於圖8與10的實例中的約45度的角度α2。尤其是角度α2界定在水平面H(包含上模具10'的下端41')與平面B之間。自剖面可見平面B與所製葉片的縱軸L2及至少一個上入口37、38相交。
依第二實施例的模具8'亦可選擇性包括上樹脂入口通道16'，示如圖8與10。在圖8與10所示實例中，至少一個上樹脂入口通道16'包括兩個上樹脂入口通道16'，其構造及配置與依第一實施例的上樹脂入口通道16類似。
雖以依較佳實施例描述本發明，熟諳此藝者明瞭可修改所有實施例。
1:風力渦輪機 2:轉子 3:風力渦輪機葉片 4:輪轂 5:機艙 6:塔架 7:基礎 8:模具 8':模具 9:下模具 9':下模具 10:上模具 10':上模具 11:乾纖維疊層 11':乾纖維疊層 12:抗剪腹板 13:真空袋 14:模具核心 15:空間 15':空間 16:上樹脂入口通道 16':上樹脂入口通道 17:樹脂 17":過量樹脂 18:另一個樹脂入口通道 18':另一個樹脂入口通道 19:另一個樹脂入口通道 19':另一個樹脂入口通道 20:感測器 21:感測器 22:鑽孔 23:鑽孔 24:內表面 24':內表面 25:感測器 25':感測器 26:底部 26':底部 27:鑽孔 27':鑽孔 28:下部 28':下部 29:上部 29':上部 30:頂部 30':頂部 31:穿孔 32:軟管 33:泵 34:溢流容器 35:歧管 37:上樹脂入口 38:上樹脂入口 39:感測器 40:感測器 41:下端 41:下端 42:軟管 43:分支 116:上樹脂入口通道 A:平面 B:平面 C1:縱向區段 C2:區段 H:高度 H1:高度 H2:高度 I:插入 L1:縱向 L2:縱軸 L3:長度 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟 S5:步驟 S6:步驟 S7:步驟 S8:步驟 S9:步驟 S10:步驟 S11:步驟 S12:步驟 S1':步驟 S2':步驟 S3':步驟 S4':步驟 S5':步驟 S6':步驟 S7':步驟 S8':步驟 V:垂直中心線 α1:角度 α2:角度
自後續描述與相關請求項且併同隨附圖式，將可明瞭本發明的進一步實施例、特徵及優點，其中： 圖1顯示依實施例之風力渦輪機； 圖2顯示依第一實施例之用於製造圖1的風力渦輪機的風力渦輪機葉片的模具剖面圖； 圖3顯示與圖2類似但以樹脂部分浸漬於配置於模具中的纖維疊層； 圖4顯示與圖2類似但以設備取出過量樹脂； 圖5顯示圖2模具的變異體透視圖； 圖6顯示圖2模具的變異體透視圖； 圖7顯示依第一實施例之利用圖2模具製造圖1的風力渦輪機的風力渦輪機葉片的方法流程圖； 圖8顯示依第二實施例之製造圖1的風力渦輪機的風力渦輪機葉片的方法流程圖； 圖9顯示依第二實施例之利用圖8模具製造圖1的風力渦輪機的風力渦輪機葉片的方法流程圖；及 圖10顯示依第一實施例的圖2模具與依第二實施例之圖8模具的樹脂入口的幾何配置剖面圖。 除非另有指示，圖式中的類似代號係指類似的或功能上等效的元件。
8:模具
9:下模具
10:上模具
11:乾纖維疊層
12:抗剪腹板
13:真空袋
14:模具核心
15:空間
16:上樹脂入口通道
18:另一個樹脂入口通道
19:另一個樹脂入口通道
20:感測器
21:感測器
22:鑽孔
23:鑽孔
24:內表面
25:感測器
26:底部
27:鑽孔
28:下部
29:上部
30:頂部
V:垂直中心線

Claims (14)

  1. 一種用於製造一風力渦輪機葉片(3)的方法，其包括以下步驟： 配置(S2, S2')一上模具(10, 10')於一下模具(9, 9')上，其中一乾纖維疊層(11, 11')配置於該上模具(10, 10')中或該上模具(10, 10')與該下模具(9, 9')中， 施加(S3, S3')真空至該上與下模具(10, 10', 9, 9')之間的一空間(15, 15')中，及 以樹脂(17)浸漬(S5, S8)該乾纖維疊層(11, 11')於該上及/或下模具(10, 10', 9, 9')中，其中該樹脂(17)至少部分設置(S4, S7')穿過配置於該上模具(10, 10')的一上部分(29, 29')處的至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)。
  2. 如請求項1之方法，其中： 至少另一個樹脂入口(18, 18', 19, 19')係配置於該上或下模具(10, 10', 9, 9')處且高度與該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)不同，及 浸漬(S8, S5')該乾纖維疊層(11, 11')於該上與下模具 (10, 10', 9, 9')中，除了該樹脂(17)被設置(S4, S7')穿過該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)外，該樹脂被設置(S7, S4')穿過該至少另一個上樹脂入口(18, 18', 19, 19')。
  3. 如請求項1或2之方法，其包括在該樹脂(17)流經該上與下模具(10, 10', 9, 9')中的該乾纖維疊層(11, 11')期間，偵測(S6, S10, S6')該樹脂(17)的一位置的步驟。
  4. 如請求項3之方法，其中在該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)處、該至少另一個樹脂入口(18, 18', 19, 19')處及/或該下模具(9, 9')的一下或底部分(26, 26', 28, 28')處偵測(S6, S10, S6')該樹脂(17)的該位置。
  5. 如請求項2至4中任一項之方法，其中： 藉由設置(S4)樹脂(17)穿過該至少一個上樹脂入口(16)而開始浸漬(S5, S8)該乾纖維疊層(11)於該上與下模具(10, 9)中，及 在設置(S4)樹脂(17)穿過該至少一個上樹脂入口(16)之後，藉由設置(S7)樹脂(17)穿過該至少另一個樹脂入口(18, 19)而持續浸漬(S5, S8) 該乾纖維疊層(11)於該上與下模具(10, 9)中。
  6. 如請求項2至4中任一項之方法，其中： 藉由設置(S4')樹脂穿過該至少另一個樹脂入口(18', 19')而開始浸漬(S5', S8')該乾纖維疊層(11')於該上與下模具(10', 9')中，及 在設置(S4')樹脂穿過該至少一個上樹脂入口(18', 19')之後，藉由設置(S7')樹脂穿過該至少另一個樹脂入口(16', 37, 38)而持續浸漬(S5', S8') 該乾纖維疊層(11')於該上與下模具(10', 9')中。
  7. 如請求項5或6之方法，其中當偵測(S6, S6')到設置(S4, S4')穿過該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)及該至少另一個樹脂入口(18, 18', 19, 19')之一者的該樹脂(17)已流至該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)及該至少另一個樹脂入口(18, 18', 19, 19') 之另一者時，樹脂(17)設置(S7, S7')穿過該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)及該至少另一個樹脂入口(18, 18', 19, 19')之該另一者。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中設置(S4, S4', S7, S7')穿過該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)及/或該至少另一個樹脂入口(18, 18', 19, 19') 之樹脂(17)的一入口壓力係被控制在低於大氣壓力之一壓力。
  9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中設置(S4, S4', S7, S7')穿過該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)及/或該至少另一個樹脂入口(18, 18', 19, 19')之該樹脂(17)的一入口壓力係被控制，使得該上與下模具(10, 10', 9, 9')之間的該空間(15, 15')內的一壓力係被控制在低於大氣壓力之一壓力。
  10. 如請求項8或9之方法，其中在該樹脂(17)流動穿過該上與下模具(10, 9)中的該乾纖維疊層(11)期間，降低(S9)設置(S4, S7)穿過該至少一個上樹脂入口(16)及/或該至少另一個樹脂入口(18, 19)之該樹脂(17)的該入口壓力。
  11. 如請求項1至10中任一項之方法，其包括下列步驟：自該上模具(10)的一下或底部分、自該下模具(9)及/或自該下模具(9)的一下或底部分(28, 26)取出(S11)過量的樹脂(17")。
  12. 如請求項1至11中任一項之方法，其中該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)係專門配置於該上模具(10)的一縱向區段(C1)處，該縱向區段(C1)構造成用於製造該風力渦輪機葉片(3)的一內部葉片區段。
  13. 如請求項1至12中任一項之方法，其中： 該至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)配置於高於該上模具(10, 10')的一下端(41 ,41')的一高度(H1, H2)處，其如剖面所見，對應於一角度(α1, α2)，其大於15度、大於30度、大於40度、大於45度、大於60度、大於75度及/或大於80度，及 該角度(α1, α2)定義於一水平面(H)與一平面(A, B)之間，其中該水平面(H)包含該上模具(10, 10')的該下端(41, 41')，該平面(A, B)與經製造的該葉片的一縱軸(L2)及該至少一個上入口(16, 16', 37, 38)相交。
  14. 一種用於製造一風力渦輪機葉片(3)的模具(8, 8')，其包括一下模具(9, 9')與一上模具(10, 10')，其中至少一個上樹脂入口(16, 16', 37, 38)係配置於該上模具(10, 10')的一上部分(29, 29')處。
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