CN102529112B - 翼型制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于成形翼型的设备和方法。使用框架的定位部段相对于所述翼型的工具的多个部件中的部件定位预浸组件。所述定位部段被配置为相对于所述工具和框架底部移动，并相对于彼此移动所述工具的多个部件的若干部件。加热所述预浸组件中的若干部段。力被施加于已经被加热的所述预浸组件中的若干部段，使其符合所述工具，从而使得已经被加热的所述预浸组件中的若干部段符合具有所述翼型的构件的形状的工具。

Description

翼型制造系统

技术领域

本公开一般涉及制造复合结构，并且具体地涉及使用复合材料制造翼型。更具体地，本公开涉及制造复合风力涡轮机或飞行器翼型(airfoil)的方法和设备。

背景技术

风力发电厂是一种依靠风力产生电力的发电厂。风力发电厂可以具有几十到几百台风力涡轮机。风力发电厂中的风力涡轮机可以覆盖数百平方英里。

风力涡轮机是被配置为使用风产生能量的旋转装置。风力涡轮机响应风的运动而产生机械能。该机械能可以转化为电能。风力涡轮机包含可旋转地安装到结构上的涡轮机叶片。发电机可以用于从涡轮机叶片的运动产生电。

风力发电厂中使用的风力涡轮机一般具有三个叶片，并且通过计算机控制的发动机指向风。这些风力涡轮机叶片末端可以具有超过大约每小时200英里的速度。风力涡轮机叶片可以大约每分钟10转到大约每分钟22转的转速旋转。

风力涡轮机中的叶片是与飞行器机翼形状相似的翼型。传统上，风力涡轮机叶片具有两个曲面或曲壳。这些表面在前缘和后缘处连接。此外，在内部涡轮机叶片可以具有若干结构梁杆(spar)。使用复合材料制造风力涡轮机叶片是劳动密集型的，并且是昂贵的。

大型的风力涡轮机叶片可以是在长度上从大约13米到大约60米。随着涡轮机叶片的长度增加，挠曲变得更加困难。挠曲是涡轮机叶片形状的改变。因此，随着涡轮机叶片的长度增加，涡轮机叶片的强度也增加从而降低挠曲。

这些叶片可以由各种材料制造而成，例如玻璃纤维、碳、木材和/或其他材料。在制造叶片的过程中，凝胶涂层一般放置在壳的模具表面。然后，玻璃织物层和其他部件可以放置在模具的内表面。然后薄膜放置在该材料组件上。接着在压力或真空辅助下将树脂注入玻璃纤维材料中。取决于叶片的大小，可以从多个位置将树脂注入模具中。

设法使得树脂流遍及涡轮机叶片获取均匀的树脂灌注通常是困难的。树脂的不一致可以导致需要重做叶片或丢弃叶片。需要重做涡轮机叶片或丢弃涡轮机叶片导致制造风力涡轮机叶片所需的成本和时间增加。

因此，存在考虑以上讨论的至少一些难题和可能的其他难题的方法和设备将将是有利的。

发明内容

在一个有利实施例中，设备包含框架和成形系统。框架被配置为相对于具有多个部件的工具定位预浸组件。该框架包含底部和定位部段。定位部段被配置为相对于工具和框架的底部运动，并且在预浸组件成形期间相对于多个部件中的其他部件移动多个部件中的部件。成形系统与框架相关联，并被配置为相对于预浸组件运动，所述预浸组件是相对于连接至底部的工具的多个部件中的若干部件被定位的，从而当定位部段相对于工具运动时，改变预浸组件的第一形状，进而形成翼型的第二形状。

在另一个有利实施例中，翼型形成系统包含框架和成形系统。该框架具有底部和定位部段。该定位部段具有第一沟槽，并被配置为相对于包含多个部件的工具将预浸组件定位在第一沟槽中。该定位部段被配置为相对于工具和框架的底部移动，并且相对于多个部件中的其他部件移动多个部件中的部件。该成形系统包含加热系统、施力系统和第二沟槽。该加热系统与定位部段相关联，并被配置为加热预浸组件中的若干部段从而形成预浸组件中的若干被加热的部段。施力系统与定位部段相关联，并被配置为相对于工具将力施加于预浸组件中的所述若干被加热的部段，以便预浸组件中的所述若干被加热的部段具有翼型的第二形状。

在又一个有利实施例中，提供了成形翼型的方法。使用框架的定位部段相对于翼型的工具的多个部件中的部件定位预浸组件。该定位部段被配置为相对于工具和框架底部移动，并且使工具的多个部件中的若干部件相对于彼此移动。加热预浸组件中的若干部段。施加力于已经加热过的预浸组件中的若干部段，使其符合工具，从而使得已经加热过的预浸组件中的若干部段符合具有翼型的构件的形状的工具。

特征、功能和优势可以在本公开的各种实施例中独立地实现，或是可以与其他实施例组合实现，参考下面的说明书和附图可以理解其中进一步的细节。

附图说明

在所附权利要求中阐明了认为是有利实施例特性的新颖特征。然而，通过参考下面本公开的有利实施例的详细说明书连同附图将更好地理解有利实施例和优选的使用模式、进一步的目的及其优势。在附图中：

图1示出了根据有利实施例的风力涡轮机的制造和服务方法；

图2示出了可以实施有利实施例的风力涡轮机；

图3示出了根据有利实施例的翼型制造环境；

图4示出了根据有利实施例的翼型形成系统；

图5示出了根据有利实施例的翼型形成系统的侧视图；

图6示出了根据有利实施例的一部分翼型形成系统的侧视图；

图7示出了根据有利实施例的具有多部件工具的翼型形成系统；

图8示出了根据有利实施例的插入预浸组件的翼型形成系统的透视图；

图9示出了根据有利实施例的用于在翼型中形成梁杆的一部分翼型形成系统；

图10示出了根据有利实施例的具有形成的梁杆形状的预浸组件的一部分翼型形成系统；

图11示出了根据有利实施例的被定位为形成叶片的壳的一部分翼型形成系统；

图12示出了根据有利实施例的插入有叶片壳的预浸组件的翼型形成系统；

图13示出了根据有利实施例的部分形成预浸组件的翼型形成系统；

图14示出了根据有利实施例的具有完成涡轮机叶片的一部分翼型形成系统；

图15示出了根据有利实施例的翼型的透视图；

图16示出了根据有利实施例的翼型的另一个透视图；

图17示出了根据有利实施例的翼型的侧视图；

图18示出了根据有利实施例的成形翼型过程的流程图；并且

图19示出了根据有利实施例的成形翼型过程的流程图。

具体实施方式

更具体地参考附图，可以在如图1所示的风力涡轮机制造和服务方法100与图2中所示的风力涡轮机200的背景中描述本公开的实施例。首先转向图1，根据有利实施例描述了风力涡轮机制造和服务方法的图解。在预生产期间，风力涡轮机制造和服务方法100可以包括图2中的风力涡轮机200的规格和设计102和材料采购104。

在生产期间，进行图2中风力涡轮机200的构件和子组件制造106与系统集成108。然后，图2中的风力涡轮机200为了使用112而进行检定和交付110。当由顾客使用112时，安排图2中的风力涡轮机200进行日常维护和服务114，可以包括改进、重新配置、翻新和其他维护或服务。

风力涡轮机制造和服务方法100的每个过程可以由系统综合供应商、第三方和/或操作员执行。在这些示例中，操作员可以是顾客。为了该描述，系统综合供应商可以包括但不限于若干风力涡轮机制造商和主系统转包商；第三方可以包括但不限于若干卖主、转包商和供应商；以及操作员可以是电力公司、租赁公司、政府组织、服务组织等等。

现在参考图2，描述了其中可以实施有利实施例的风力涡轮机的图解。在该示例中，由图1中的风力涡轮机制造和服务方法100生产风力涡轮机200，并且风力涡轮机200可以包括塔202、转子轴204、毂206、叶片208、齿轮箱210、制动系统212、定位发动机214和发电机216。

取决于实施可以包括若干其他构件。尽管示出了风力涡轮机示例，但是不同的有利实施例可以应用于使用翼型的其他产业。一个示例性示例是飞行器制造业。

塔202是支撑风力涡轮机200中的其他构件的结构。例如，塔202支撑转子轴204、毂206、叶片208、齿轮箱210、制动系统212、定位发动机214和发电机216。叶片208连接毂206。毂206进而连接转子轴204。当出现风时，叶片208引起转子轴204旋转。

如这里所使用的，第一构件连接第二构件是指第一构件可以直接地或间接地连接第二构件。换句话说，额外的构件可以存在于第一构件和第二构件之间。当第一构件直接地连接第二构件时，这两个构件之间则不存在额外的构件。

发电机216响应转子轴204的旋转产生电。齿轮箱210可以用于增大叶片208的转速，从而匹配发电机所需的速度。制动系统212可以用于使转子轴204的旋转减慢和/或停止。

此处所包含的设备和方法可以在图1中所示风力涡轮机制造和服务方法100的至少一个阶段期间使用。如此处所使用的，当与一列项目一起使用时，术语“至少一个”是指可以使用所列举项目中的一个或多个的不同组合，并且列表中的每个项目可能只需要一个。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以包括，例如但不限于，项目A或项目A和项目B。该示例也可以包括项目A、项目B和项目C或项目B和项目C。

在一个说明性的示例中，可以与当风力涡轮机200在图1的使用112中时制造构件或组件相似的方式在图1中的构件和子组件制造106中制造构件或组件。

在另一个示例中，可以在生产阶段使用若干设备实施例、方法实施例或其组合，例如图1中的构件和子组件制造106和系统集成108。当指的是项目时，若干指一个或多个项目。例如，若干设备实施例是一个或多个设备实施例。

当风力涡轮机200在使用112中和/或在图1中的维护和服务114期间可以使用若干设备实施例、方法实施例或其组合。使用若干不同的有利实施例可以大幅度地加快涡轮机200的装配进程和/或降低涡轮机200的成本。

不同的有利实施例认识并考虑若干不同的考虑因素。如此处所使用的，若干，当指的是项目时，是指一个或多个项目。例如，“若干考虑因素”是一个或多个考虑因素。例如，不同的有利实施例认识并考虑风力涡轮机叶片一般包括两个由织物制造而成的曲面，织物包含注入液体离子交换树脂的玻璃纤维。这些面也可以被称为壳。这些壳在翼型的前缘和后缘处连接。此外，若干结构构件可以存在壳之间。例如，一个或多个梁杆可以在涡轮机叶片内部。

不同的有利实施例认识并考虑到：使用当前可用的适用于风力涡轮机中叶片的制造技术控制树脂流可能是困难的。不同的有利实施例认识并考虑到遍及涡轮机叶片获取均匀量的树脂可能是困难的。树脂的不一致水平可以导致需要重做或丢弃涡轮机叶片的不一致性。例如，这些不一致性可以包括空隙。空隙是一部分涡轮机叶片没有树脂。

不同的有利实施例认识并考虑到：一个解决方法可以包括使用预浸处理碳纤维复合材料代替真空辅助的树脂转移过程。换句话说，可以使用树脂已经注入纤维中的纤维。这些材料可以被称为预浸组件。可以铺设这些浸处理组件从而制造不同的构件。然后可以装配这些不同的构件形成叶片。不同的有利实施例认识并考虑可以通过使用预浸处理碳纤维复合材料而避免涉及注入树脂的难题。

进一步地，不同的有利实施例认识并考虑到：与由树脂注入玻璃纤维形成的翼型相比较，由碳纤维复合材料形成的其中基本无细纹(wrinkle)的翼型使得翼型的强度增加，重量减少。

不同的有利实施例认识并考虑到：使用预浸组件可以降低不一致性，但是却不能如期望的减少制造涡轮机叶片的时间。例如，不同的有利实施例认识并考虑到：可以通过在模具中铺设材料使用复合材料的预浸组件。不同的有利实施例认识并考虑到：模具一般是内衬模具(interline mold)。换句话说，预浸组件放置在模具内部。

不同的有利实施例认识并考虑到：可以用手或计算机数字控制(CNC)机床铺设预浸组件。不同的有利实施例认识并考虑到手动铺设预浸组件是耗时的，并且容易出错。进一步地，不同的有利实施例认识并考虑到：使用计算机数控机床将预浸组件铺设到适用于新部件的模具中可能需要用于每个壳和每个设计的五轴线程序(five-axisprogram)，五轴线程序比预期的要复杂。此外，不同的有利实施例认识并考虑到：这种类型的过程可能仍需要装配单独的部件，从而完成叶片。

不同的有利实施例认识并考虑到：与当前可用的过程中独立于其他构件形成翼型的每个构件相比较，在相同的形成过程期间形成翼型的不同构件可以降低形成翼型的时间、精力和/或成本。

因此，不同的有利实施例提供了形成翼型的方法和设备。在一个有利实施例中，设备包含框架和形成系统。框架被配置为相对于工具保持预浸组件。该形成系统与框架相关联，并被配置为相对于工具移动预浸组件，从而改变预浸组件的第一形状，进而形成无细纹的翼型的第二形状。

现在参考图3，根据有利实施例描述了翼型制造环境的图解。在该示例中，翼型制造环境300可以用于制造翼型302。翼型302可以用于图2中的风力涡轮机200。特别地，翼型302可以采用叶片304的形式，并可以用于图2中的叶片208。翼型302可以采用其他形式，例如飞行器的机翼306。

在该说明性的示例中，使用翼型形成系统308制造翼型302。翼型形成系统308包含框架310和成形系统312。框架310被配置为将预浸组件314定位在翼型形成系统308内。预浸组件314也可以被称为装料(charge)。预浸组件是由若干预浸处理材料层构成的。

在这些说明性的示例中，预浸组件314包含若干具有树脂320的织物层318。若干织物层318具有不同的方位，这取决于具体的实施。

在所描述的示例中，若干织物层318可以由若干不同材料构成。例如，若干织物层318可以由碳纤维、金属纤维、强化玻璃塑料、强化碳纤维塑料和/或其他合适类型的材料构成。若干织物层318采用不同的形式。例如，若干织物层318可以是不同宽度的单向性带、平面编织物、编织在一起的纤维、缝合在一起的纤维和/或一些其他合适的形式。这些织物层也可以被称为板层(ply)。

在这些示例中，树脂320灌注或注入到若干织物层318中，从而形成预浸组件314。树脂320可以采用不同的形式。例如但不限于，树脂320可以是环氧树脂、形状记忆聚合物和/或其他一些合适类型的材料。

在这些说明性的示例中，可以使用框架310相对于工具322定位预浸组件314。工具322可以采用若干不同的形式。例如，工具322可以是外模线324、若干心轴326和/或其他合适类型的工具。外模线324是预浸组件314放置在外模线324的外表面上的模具。取决于特定的实施，外模线324也可以具有不只一件。特别地，工具322是包含多个部件323的多部件工具。举一个说明性的示例来说，多个部件323中的每个部件均可以是心轴。

在该说明性的示例中，框架310可以具有底部332、定位部段334和运动系统336。在这些示例中，定位部段334保持预浸组件314。定位部段334可以相对于底部332移动。进一步地，定位部段334可以相对于工具322移动。

在这些描述的示例中，定位部段334被配置为相对于多个部件323中的其他部件移动多个部件323中的若干部件。其他部件可以连接底部332。定位部段334包括第一沟槽335。第一沟槽335被配置为接收多个部件323中的若干部件。

例如，定位部段334可以包括连接系统337。连接系统337被配置为将多个部件323中的若干部件连接第一沟槽335中的定位部段334。定位部段334可以相对于底部332和工具322移动，以便于连接定位部段334的若干部件随着定位部段334相对于工具322的多个部件323中的其他部件移动。

在这些示例中，未连接定位部段334的多个部件323中的若干部件连接底部332。连接底部332的工具332的多个部件323中的若干部件包括用于成形预浸组件314的部件。连接定位部段334的多个部件323中的若干部件包括目前未用于成形预浸组件314的部件。由定位部段334支撑的多个部件323中的若干部件可以放置在连接底部332的多个部件323中的部件上或连接至连接底部332的多个部件323中的部件，用于成形预浸组件314。

在这些说明性的示例中，运动系统336控制定位部段334。换句话说，运动系统336可以沿着垂直轴线338移动定位部段334。当然，定位部段334可以沿着其他轴移动，这取决于特定的实施。定位部段334可以相对于垂直轴线338移动，从而相对于工具322定位预浸组件314。运动系统336可以采用若干致动器340的形式。在这些示例中若干致动器340可以是电动机械致动器。

在该说明性的示例中，成形系统312被配置为以如下方式相对于工具322移动预浸组件314，即，改变预浸组件314的第一形状328从而形成翼型302的第二形状330。

第一形状328是预浸组件314在发生任何形状改变之前的原始形状。第二形状330是翼型302中构件的形状。第二形状330可以是，例如但不限于，梁杆、壳和/或一些其他合适的形状。在一些说明性的示例中，第二形状330可以是整个翼型302的形状。

第二沟槽342存在于成形系统312中。此外，第二沟槽342具有间隙344。间隙344具有第一侧346和第二侧348。在这些说明性的示例中，预浸组件314放置到第二沟槽342的间隙344内。

在这些示例中，第二沟槽342的间隙344内的预浸组件314的部分350是显露的。在这些示例中可以通过成形系统312相对于工具322成形部分350。在这些说明性的示例中，成形系统312包含加热系统352和施力系统354。加热系统352被配置为加热预浸组件314的若干部段356，从而形成预浸组件314的若干被加热部段358。

在这些说明性的示例中，加热系统352包含第一加热组件362和第二加热组件364。第一加热组件362位于第二沟槽342的间隙344的第一侧346。第二加热组件364位于第二沟槽342的间隙344的第二侧348。

如上所述，这些加热组件均被配置为加热位于第二沟槽342的间隙344的任一侧上相应的若干部段356。在这些说明性的示例中，若干部段356可以是连续的和/或非连续的部段。例如，若干部段356中的部段可以具有非连续的子部段。在这些示例中，当若干部段356由加热系统352加热时，间隙344中的部分350是若干被加热部段358。

加热系统352可以将若干被加热部段358加热至足够引起若干被加热部段358从翼型302的第一形状328改变为其第二形状330的温度。施力系统354可以执行第一形状328到第二形状330的变化。施力系统354被配置为将力360相对于工具322施加于若干被加热部段358，以便于在这些示例中预浸组件314的若干被加热部段358具有第二形状330。

在这些说明性的示例中，若干被加热部段358可以，例如但不限于，具有大约100华氏度到大约130华氏度的温度。当然，可以使用引起预浸组件314适应或能够通过施力系统354改变形状的任何温度。

如上所述，施力系统354包含第一施力组件366和第二施力组件368。第一施力组件366与框架310在间隙344的第一侧246上相关联。第二施力组件368与框架310在间隙344的第二侧348上相关联。在这些说明性的示例中，第一施力组件366和第二施力组件368被配置为移动从而将力360施加于预浸组件314的若干被加热部段358，以便于若干被加热部段358具有翼型302的第二形状330。

在这些说明性的示例中，第一施力组件366包含第一若干细长元件370和第一运动系统372。第二施力组件368包含第二若干细长元件374和第二运动系统376。

第一运动系统372被配置为相对于工具322移动第一若干细长元件370，从而将力360施加于预浸组件314的若干被加热部段358。第二运动系统376被配置为相对于工具322移动第二若干细长元件374，从而将力360施加于预浸组件314的若干被加热部段358。

在这些说明性的示例中，可以相对于工具322的第一侧378定位第一若干细长元件370，同时可以相对于工具322的第二侧380定位第二若干细长元件374。因此，第一若干细长元件370将力360施加于定位在第一侧378上的若干被加热部段358，同时第二若干细长元件374将力360施加于工具322的第二侧380上的若干被加热部段358。

第一运动系统372包含若干致动器。第二运动系统376包含若干致动器。第一运动系统372中的一个或多个致动器被配置为独立于第一若干细长元件37的第二部分移动第一若干细长元件370的第一部分。以相似的方式，第二运动系统376中的若干致动器被配置为独立于第二若干细长元件374的第二部分移动第二若干细长元件374的第一部分。

对于一个或多个有利实施例，通过使用预浸组件可以降低翼型中的不一致性。进一步地，对于一个或多个有利实施例，可以避免计算机数控机床所需的花费和编程。

在不同的说明性示例中，除了预浸组件314之外，可以使用额外的预浸组件。例如，在一些说明性的示例中，使用除了预浸组件314以外的若干预浸组件394可以制造翼型302。例如，预浸组件314可以是翼型302的壳，同时若干预浸组件394可以形成结构元件，例如若干梁杆。

在预浸组件314和若干预浸组件394相对于工具322已经被移动，以便预浸组件314和若干预浸组件394已经从翼型302的第一形状328改变为第二形状330之后，可以沿着工具322将预浸组件314和若干预浸组件394移动至加热室396，在加热室中热量398和/或压力用于固化预浸组件314和若干预浸组件394，从而完成翼型302的形成。然后，可以从翼型302移除工具322。

图3中的翼型制造环境300的图解并不意味着不同的有利实施例可以实施的物理限制或建筑限制。可以使用除了所示以外的和/或代替所示的其他构件。在一些有利实施例中可以不需要一些构件。而且，所示的方框图为了示出一些功能构件。当在不同的有利实施例中实施时，这些方框中的一个或多个方框可以组合起来和/或划分为不同的方框。

例如，在一些说明性的示例中，框架310中的定位部段334可以关于除了竖直轴线338以外的其他轴线移动。进一步地，在一些说明性的示例中，可以不需要加热系统352。

关于成形系统312，不需要适用于不同翼型的复杂三维程序。也不需要昂贵的五轴线计算机数控带铺设机。使用简单的程序和较便宜的五轴线带铺设机可以构建预浸组件。进一步地，成形系统312也减少或避免了需要操作员将多个单独的预浸处理板层放置到工具322上。

现在参考图4，根据有利实施例描述了翼型形成系统的图解。翼型形成系统400是图3中实施成形系统312的示例。在该说明性的示例中，翼型形成系统400包括框架402和成形系统404。在该说明性的示例中，翼型形成系统400包含框架402、成形系统404和工具406。在这些说明性的示例中，工具406是多部件工具。特别地，工具406包含多个心轴。

框架402包含底部408、定位部段410和运动系统412。运动系统412包含致动器414。运动系统412被配置为相对于底部418和工具406移动定位部段410。运动系统412被配置为朝着轴线416的方向移动定位部段410。

在该说明性的示例中，沟槽418存在于成形系统404中。间隙420存在于沟槽418中。在这些说明性的示例中，工具406可以移动至间隙420中，然后移动至定位部段410中的沟槽422。在这些示例中，沟槽422与沟槽418互相垂直。当定位部段410朝着箭头424的方向移动时，工具406可以移动至沟槽418中的间隙420，然后移动至沟槽422。

如上所述，成形系统404包含加热系统426和施力系统428。在该说明性的示例中，框架402可以具有深度430、宽度432和高度434。在这个描述的示例中，深度430可以是大约55英尺，宽度432可以是大约19英尺，以及高度434可以是大约15英尺。当然，取决于特定的实施，尺寸可以改变。

在这些说明性的示例中，框架402可以由以下材料构成，例如但不限于，钢、钛、铝和/或其他合适类型的材料。进一步地，工具406可以有以下材料构成，例如但不限于，镍钢合金、钢合金和/或其他合适类型的材料。

现在参考图5，根据有利实施例描述了翼型形成系统的侧视图的图解。在该翼型形成系统400的侧视图中，图4的加热系统426包含第一加热组件500和第二加热组件502。施力系统428包含第一施力组件504、第二施力组件506、第一运动系统508和第二运动系统510。

在该说明性的示例中，第一运动系统508可以朝着箭头512的方向移动第一施力组件504。第二运动系统510可以朝着箭头514的方向移动第二施力组件506。第一运动系统508和第二运动系统510可以包含致动器。在该示例中，间隙420可以随着第一运动系统508和第二运动系统510移动第一施力组件504和第二施力组件506而改变。

在该说明性的示例中，第一施力组件504和第二施力组件506均与框架402可移动地相关联。特别地，第一施力组件504和第二施力组件506均与定位部段410可移动地相关联。第一加热组件500和第二加热组件502通过第一施力组件504和第二施力组件506均与框架402中的定位部段410相关联。第一加热组件500和第二加热组件502通过加热预浸组件将弯曲力施加于预浸组件。

如上所述，第一施力组件504包含细长元件516和可移动梁518。第二施力组件506包含细长元件520和可移动梁522。在这些示例中，细长元件516和细长元件520分别采用囊状物524和囊状物526的形式。囊状物是细长可充气装置，用于在形成期间将基本均匀的力或压力施加于预浸组件。该囊状物施加该力，以便预浸组件符合工具406的表面形状。

在该说明性的示例中，沟槽418在框架402的定位部段410中的可移动梁518和可移动梁522内形成。如上所述，部分528包括成形系统404的加热系统426和施力系统428。

现在参考图6，根据有利实施例描述了一部分翼型形成系统的侧视图图解。在该说明性的示例中，根据有利实施例描述了图5中部段528的更详细的图解。

在该示例中，第一加热组件500包含加热器600和加热器支承板602。第二加热组件502包含加热器604和加热器支承板606。在该说明性的示例中，囊状物524通过支撑梁608连接可移动梁518。囊状物526通过支撑梁610连接可移动梁杆522。

如上所述，加热器支承板602连接可移动梁518。加热器支承板606连接可移动梁522。

现在参考图7-图14，根据有利实施例描述了形成翼型的过程的图解。在图7中，根据有利实施例描述了具有多部件工具的翼型形成系统的图解。

如上所述，在这些示例中，工具406包含两个部件，心轴700和心轴702。心轴700连接定位部段410，同时心轴702连接底部408。特别地，心轴702通过定位部段410的连接系统703连接定位部段410。

连接系统703可以包含，例如，附接至定位部段410的若干结构元件、被配置为将若干结构元件连接至心轴700的若干销和/或其他合适的构件。当然，在其他的说明性示例中，连接系统703可以包含被配置为将心轴700连接至定位部段410的任意数量的构件。

在该说明性的示例中，定位部段410朝着轴线416的方向向下移动至心轴700可以连接到连接系统703的位置。然后，定位部段410朝着轴线416的方向向上移动，从而相对于心轴702移动心轴700。换句话说，定位部段410移动，以便可以移动心轴700远离心轴702，从而使得相对于心轴702的顶部706定位预浸组件。

定位部段410相对于底部408朝着箭头704的方向移动，直到第一加热组件500和第二加热组件502中的加热器支承板与心轴702的顶部706基本齐平。心轴702的顶部706是用于形成翼型中的梁杆的预浸组件所处的位置。

现在参考图8，根据有利实施例描述了插入了预浸组件的翼型形成系统的透视图图解。在该图解中，预浸组件800装入沟槽418内。预浸组件800可以通过若干不同的方式装入沟槽418。例如，可以通过操作员、机器人、两者的组合或一些其他合适的系统装入预浸组件800。

现在参考图9，根据有利实施例描述了用于形成翼型中的梁杆的一部分翼型形成系统的图解。在该说明性的示例中，加热预浸组件800，以便于部段900和部段902形成形状可以改变的被加热部段，从而形成翼型的形状。在该示例中，该形状就是翼型的梁杆的形状。

第一运动系统508和第二运动系统510移动可移动梁518和522，从而相对于预浸组件800的部段900和部段902定位囊状物524和囊状物526。在这些示例中，朝着箭头904的方向移动囊状物524，并且朝着箭头906的方向移动囊状物526。

此外，运动系统412朝着箭头908的方向移动定位部段410。这些移动引起囊状物524和囊状物526将力施加于预浸组件800的部段900和部段902，从而使预浸组件800从其原始形状改变为翼型的梁杆形状。囊状物524对部段900施加力从而朝着心轴702的侧面910推动部段900。囊状物526移动，从而对部段902施加力，以便朝着心轴702的侧面912移动部段902。

现在参考图10，根据有利实施例描述了具有形成的梁杆形状的预浸组件的一部分翼型形成系统的图解。在该示例中，预浸组件800的形状已经改变为翼型的梁杆1000的形状。

图5的第一运动系统508和第二运动系统510分别朝着箭头1002和箭头1004的方向移动可移动梁518和可移动梁522。该移动使囊状物524和囊状物526远离预浸组件800移动。此外，加热器600和加热器604可以关闭，从而使预浸组件800冷却。

现在参考图11，根据有利实施例描述了一部分翼型形成系统被定位从而形成叶片的壳的图解。在该示例中，定位部段410已经移动，从而将心轴700放置在心轴702的顶部。在该示例中，心轴700可以连接心轴702。移动之后，现在预浸组件800定位在心轴700和心轴702之间。运动系统412移动定位部段410，以便加热器支承受板与心轴700的顶部1100基本水平或匹配。可移动梁518和可移动梁522可以朝着箭头1102和箭头1104的方向移动，直到接触心轴700。

现在参考图12，根据有利实施例描述了插入具有叶片的壳的预浸组件的翼型形成系统的图解。然后将预浸组件1200放入沟槽418中。第一加热组件500和第二加热组件502可以加热预浸组件1200的部段。

现在参考图13，根据有利实施例描述了具有部分形成的预浸组件的翼型形成系统的图解。可移动梁518和可移动梁522朝着箭头1302和箭头1304的方向移动，以便囊状物524和囊状物526对预浸组件1200的部段1306和部段1308施加力。在这些说明性的示例中，部段1306和部段1308是预浸组件1200的被加热的部段。囊状物524和囊状物526分别朝着心轴700的侧面1310和侧面1312挤压部段1306和部段1308。

此外，通过囊状物524和囊状物526分别朝侧面1310和侧面1308施加于部段1306和部段1308的力，结合第一加热组件500和第二加热组件502施加的弯曲力，以如下方式在预浸组件1200上提供了张力，即，可以防止在预浸组件1200中的单独板层内形成细纹。在该示例中，定位部段410朝着箭头1314的方向移动。

现在参考图14，根据有利实施例描述了具有被完成的叶片的一部分翼型形成系统的图解。图8中的预浸组件800和图12中的预浸组件1200已经从其原始形状改变为翼型1400的形状。如图所示，预浸组件1200构成翼型1400的外壳1402。预浸组件800构成翼型1400的梁杆1404。此时，翼型1400、心轴700和心轴702可以移动至固化翼型1400的位置。固化之后，可以移除心轴700和心轴702。

现在参考图15，根据有利实施例描述了翼型的透视图图解。如图所示，翼型1400的侧面1500具有长度1502，而翼型1400的侧面1504具有长度1506。在该说明性的示例中，长度1502比长度1506更长。

现在参考图16，根据有利实施例描述了翼型的另一个透视图图解。进一步地，在图17中，根据有利实施例描述了翼型的侧视图图解。

现在转向图18，根据有利实施例描述了成形翼型的过程的流程图图解。可以使用图3中的翼型形成系统308实施图18中所示的过程。特别地，可以执行该过程，从而从具有第一形状的预浸组件形成翼型和/或具有第二形状的翼型的构件。

该过程开始于使用框架的定位部段相对于翼型的工具的多个部件中的部件定位预浸组件(操作1800)。该定位部段被配置为相对于工具和框架的底部移动，以及相对于彼此移动工具的多个部件中的若干部件。例如，多个部件可以是多个心轴。

然后该过程加热预浸组件中的若干部段(操作1802)。在操作1802中，使用翼型形成系统的形状形成系统中的加热系统加热该若干部段。该加热系统将预浸组件中的该若干部段加热至足够允许该若干部段能弯曲并能够符合工具的温度。

然后，该过程将力施加于已经被加热以符合工具的预浸组件中的该若干部段，从而使得预浸组件中的这些部段符合具有翼型构件形状的工具(操作1804)。然后，该过程确定翼型是否完成(操作1806)。当预浸组件已经成形为翼型的第二形状时，翼型完成。在一些说明性的示例中，当若干预浸组件已经成形为翼型的不同构件的形状时，翼型完成。

如果翼型完成，那么该过程固化翼型(操作1808)，之后该过程终止。否则，该过程返回至如上所述的操作1800。在重复操作1800时，将使用额外的预浸组件执行该操作。第一次执行操作1800时，该部件是第一部件。具有翼型第二形状的预浸组件粘住的工具的第一部件，预浸组件在工具的第一部件上形成并留在其上。在重复操作1800的过程中，相对于工具的多个部件中的第二部件定位额外的预浸组件，同时预浸组件仍然在第一部件上。

现在参考图19，根据有利实施例描述了成形翼型过程的流程图图解。可以使用图3中的翼型形成系统308执行图19中所示的过程。特别地，执行该过程从而形成包含若干构件的翼型。

通过在翼型的若干构件中选择预浸组件，该过程开始(操作1900)。例如，构件可以是翼型的梁杆或壳。然后预浸组件放入翼型形成系统的成形系统的沟槽中(操作1901)。翼型形成系统包含成形系统和框架。框架包含底部和定位部段。定位部段被配置为相对于底部朝着竖直轴线的方向移动。

在该说明性的示例中，定位部段与成形系统相关联。成形系统中的沟槽具有间隙，间隙具有第一侧和第二侧。间隙内的预浸组件的部分暴露于在定位部段内形成的沟槽。定位部段内的沟槽与成形系统中的沟槽基本垂直。

然后使用框架相对于工具的心轴定位预浸组件(操作1902)。在该说明性的示例中心轴是工具的多个心轴中的一个心轴。在操作1902中，定位部段向下移动，从而相对于心轴定位预浸组件。特别地，第一次执行该操作时，预浸组件就定位在心轴的顶部。在该说明性的示例中，心轴的顶部部分具有翼型的梁杆的形状。在该说明性的示例中，工具可以包含任意数量的心轴。

然后，可以使用成形系统中的加热系统加热预浸组件的第一部段和第二部段(操作1904)。预浸组件的第一部段暴露于在成形系统中的沟槽中的间隙的第一侧的加热系统。预浸组件的第二部段暴露于在成形系统中的沟槽中的间隙的第二侧的加热系统。

加热系统包含第一加热组件和第二加热组件。第一加热组件被配置为加热预浸组件的第一部段，以及第二加热组件被配置为加热预浸组件的第二部段。

接下来，分别使用第一运动系统和第二运动系统移动第一施力组件和第二施力组件，从而将力分别施加于预浸组件的第一部段和第二部段(操作1906)。第一施力组件和第二施力组件均是成形系统中的施力系统的部件。

在操作1906中，施加力以便第一部段符合心轴的第一侧和第二部段符合心轴的第二部段。进一步地，朝着相反的方向移动第一施力组件和第二施力组件。

关于是否已经形成预浸组件以便预浸组件具有组件的形状做出判断(操作1908)。当预浸组件具有特定构件的形状时，该构件完成。如果预浸组件不具有该构件的形状，那么过程返回至如上所述的操作1906。

在重复操作1906的过程中，定位部段向下移动，以便预浸组件的新的第一部段和新的第二部段暴露于成形系统中的沟槽的间隙中。用这种方式，定位部段中的沟槽向下移动到工具上。

再次参考操作1908，如果预浸组件具有构件的形状，那么框架的定位部段相对于框架底部向上移动，以便特定的构件留在心轴上(操作1910)。然后，关于翼型是否完成做出判断(操作1912)。

如果翼型完成，那么该过程固化翼型(操作1914)，随后过程终止。如果翼型未完成，那么移动定位部段将新的心轴放置在当前心轴的顶部(操作1916)。预浸组件在当前的心轴上成形。在成形预浸组件期间新的心轴连接定位部段。

在操作1916中，定位部段的移动使得新的心轴向下移动，并位于当前心轴的顶部。进一步地，在操作1916中，通过将新的心轴从定位部段断开将新的心轴放置在当前心轴的顶部，以便当定位部段向上移动时，新的心轴留在当前心轴的顶部。

然后，该过程返回至如上所述的操作1900。

尽管这些示例示出了具有两个心轴的工具的使用，但是其他示例可以具有其他的心轴数。例如，其他的实施可以使用可以放置在彼此顶部的三个或四个心轴。进一步地，这些心轴也可以彼此互相连接或可以具有允许心轴彼此对齐的形状。

所描述不同的实施例中的流程图和方框图示出了不同的有利实施例中设备和方法的一些可能实施的结构、功能和操作。就这一点而言，流程图或方框图中的每个方框可以表示模块、段、功能和/或操作或步骤的一部分。

在一些可替换的实施中，方框中提到的功能可以不按照图中所示的顺序进行。例如，在某种情况下，取决于所包含的功能，连续示出的两个方框可以基本上同时执行，或有时候方框可以按照相反的顺序执行。而且，除了流程图或方框图中所示的方框之外，可以增加其他的方框。

用这种方式，不同的有利实施例提供了形成翼型的方法和设备。在一个有利实施例中，设备包含框架和形成系统。框架被配置为相对于工具保持预浸组件。该形成系统与框架相关联，并被配置为相对于工具移动预浸组件，从而改变预浸组件的第一形状，进而形成翼型的第二形状。

为了示出和描述已经呈现了不同的有利实施例的说明，并且不同的有利实施例的说明并不是为了穷尽或限制所公开形式的实施例。本领域的技术人员将明显看出，可以做出若干改进和改变。进一步地，与其他有利实施例相比较而言，不同的有利实施例可以提供不同的优势。选择和描述所选的实施例是为了最好地说明实施例的原理、实际应用和能够使本领域的其他普通技术人员理解本公开，因为具有各种改进的各种实施例也适用于预期到的特定应用。

那些实施例中的一些示例如下：

一种设备，其中定位部段被配置为移动预浸组件，以便预浸组件中的额外部段被加热，从而形成预浸组件的额外被加热部段，并且力被施加于预浸组件的额外部段直到预浸组件具有翼型的第二形状。

所述设备进一步包含成形系统中的沟槽，其中沟槽具有间隙，其中加热系统被配置为加热位于沟槽内的预浸组件中的若干部段，形成若干被加热的部段，并且其中预浸组件中的若干被加热的部段位于相对于工具的位置的间隙中。

所述设备，其中定位部段包含在该定位部段中的沟槽，其被配置为当相对于工具的其他部件移动当工具的部件时，用于接收工具的部件。

所述设备，其中所述间隙具有第一侧和第二侧，其中所述加热系统包含第一加热组件和第二加热组件，第一加热组件位于间隙的第一侧上；和第二加热组件位于间隙的第二侧上，其中所述第一加热组件和第二加热组件均被配置为加热预浸组件的所述若干部段中的部段。

所述设备，其中所述第一施力组件和第二施力组件的移动改变间隙的大小。

根据权利要求1所述的设备，其中所述多个部件具有多种形状，以便可以使用多个部件将多个预浸组件形成为具有多个形状，并且其中定位部段被配置为相对于工具的多个部件中的其他部件移动多个部件中的每个部件，以便可以相对于多个部件中的相应部件定位多个预浸组件中的每个预浸组件。

所述设备，其中翼型选自风力涡轮机叶片、飞行器叶片和飞行器机翼其中之一。

翼型形成系统包含具有底部和定位部段的框架，其中所述定位部段具有第一沟槽，并被配置为相对于包含多个部件的工具将预浸组件定位在第一沟槽中；相对于工具和框架的底部移动；并且相对于多个部件中的其他部件移动多个部件中的部件；成形系统包含加热系统、施力系统和第二沟槽，其中所述加热系统与定位部段相关联，并被配置为加热预浸组件中的若干部段，从而形成预浸组件中的若干被加热部段，并且其中所述施力系统与定位系统相关联，并被配置为相对于工具将力施加于预浸组件中的若干被加热部段，以便预浸组件中的所述若干被加热部段具有翼型的第二形状。

所述方法进一步包含使用工具的多个部件中的其他部件对若干额外的预浸组件重复进行定位、加热和施加的步骤。

所述方法进一步包含在翼型完成之后对翼型进行固化。

Claims (10)

1.一种设备，包含：

框架，其被配置为相对于具有多个部件的工具定位预浸组件，其中所述框架包含底部和定位部段，其中所述定位部段被配置为相对于所述工具和所述框架的所述底部运动，并且在所述预浸组件成形期间相对于所述工具的所述多个部件中的被连接到所述底部的其他部件移动所述工具的所述多个部件中的被连接到所述定位部段的部件；和

成形系统，其与所述框架相关联，并被配置为相对于所述预浸组件运动，所述预浸组件是相对于连接至所述底部的所述工具的所述多个部件中的若干部件被定位的，从而当所述定位部段相对于所述工具运动时，改变所述预浸组件的第一形状，进而形成翼型的第二形状。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述成形系统包含：

加热系统，其被配置为加热位于所述成形系统的沟槽内的所述预浸组件中的若干部段，从而形成所述预浸组件中的若干被加热的部段，其中所述沟槽具有间隙，并且所述预浸组件内的所述若干被加热的部段位于相对于所述工具的位置在所述间隙内；和

施力系统，其被配置为相对于所述工具将力施加于所述预浸组件中的所述若干被加热的部段，以便所述预浸组件中的所述若干被加热的部段具有所述翼型的所述第二形状。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第二形状选自所述翼型的梁杆和壳其中之一。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述定位部段被配置为相对于连接至所述底部的所述工具的所述多个部件中的所述若干部件定位若干额外的预浸组件，并且所述成形系统被配置为相对于所述工具的所述多个部件中的所述若干部件移动所述若干额外的预浸组件，直到形成所述翼型。

5.根据权利要求2所述的设备，其中所述施力系统包含：

第一施力组件，其与所述间隙的第一侧上的所述框架相关联；和

第二施力组件，其与所述间隙的第二侧上的所述框架相关联，其中所述第一施力组件和所述第二施力组件被配置为运动，从而相对于连接至所述底部的所述工具的所述多个部件中的所述若干部件将力施加于所述预浸组件中的所述若干被加热的部段，以便所述预浸组件中的所述若干被加热的部段具有所述翼型的所述第二形状，其中所述第一施力组件和所述第二施力组件的运动改变所述间隙的大小。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一施力组件包含：

第一若干细长元件；和

第一运动系统，其被配置为相对于所述工具移动所述第一若干细长元件，从而将力施加于所述预浸组件中的所述若干被加热的部段；并且

其中所述第二施力组件包含：

第二若干细长元件；和

第二运动系统，其被配置为相对于连接至所述底部的所述工具的所述若干部件移动所述第二若干细长元件，从而将力施加于所述预浸组件中的所述若干被加热的部段。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述第一若干细长元件和所述第二若干细长元件是多个囊状物。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一运动系统包含第一若干致动器；所述第二运动系统包含第二若干致动器；所述第一若干致动器被配置为独立于所述第一若干细长元件的另一部分移动所述第一若干细长元件的一部分；并且所述第二若干致动器被配置为独立于所述第二若干细长元件的另一部分移动所述第二若干细长元件的一部分。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述工具选自外模线、若干心轴和两件式模具其中之一。

10.一种成形翼型的方法，所述方法包含：

使用框架的定位部段相对于所述翼型的工具的多个部件中的部件定位预浸组件，其中所述定位部段被配置为相对于所述工具和所述框架的底部运动，并且在所述预浸组件成形期间使所述工具的所述多个部件中的被连接到所述定位部段的部件相对于所述工具的所述多个部件中的被连接到所述底部的其他部件运动；

加热所述预浸组件中的若干部段；并且

将力施加于已经被加热的所述预浸组件中的所述若干部段以符合所述工具，从而使得已经被加热的所述预浸组件中的所述若干部段符合具有所述翼型的构件的形状的所述工具，使用所述工具的所述多个部件中的其他部件对若干额外的预浸组件重复进行定位、加热和施加的步骤，直到所述翼型完成。