CN105196566B - 制作风力发电机组叶片的模具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种制作风力发电机组叶片的模具和方法。该制作风力发电机组叶片的模具包括用于成型风力发电机组叶片的上模具和下模具，在上模具和/或下模具上设置有止挡凸起，止挡凸起位于其所在的模具的大梁预制件放置位置的高度较低的一侧。本发明通过在制作风力发电机组叶片的模具上设置止挡凸起，解决了大梁预制件的滑移问题。

Description

制作风力发电机组叶片的模具和方法

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种制作风力发电机组叶片的模具和方法。

背景技术

随着风力发电技术的发展，风力发电机组的功率越来越大，相应地需要风力发电机组能够捕获更多的风能而为了捕获更多的风能，制作出的风力发电机组的叶片也在逐渐变大。

风力发电机组叶片包括上壳体、下壳体、大梁和腹板等。其中，大梁对叶片的上壳体和下壳体的支撑起到了关键的作用。在叶片的制作过程中，通常将大梁作为预制件，即使用单独的大梁模具制作大梁，然后在生产叶片时直接在风力发电机组叶片模具中放入制作好的大梁，再施行后续步骤完成对叶片的制作。

在现有技术中，为了保证预制出的大梁在叶片模具中的位置，通常使用大梁定位工装固定好大梁，然而，在铺设大梁上方的玻纤材料和真空灌注材料时，需要将大梁定位工装撤除，此时由于大梁的质量很大，且其位置通常不在叶片模具截面的最低点，这使得大梁会受重力作用而产生滑移现象，致使大梁偏离预定位置。

发明内容

本发明的实施例提供一种制作风力发电机组叶片的模具和方法，以解决大梁容易滑移的问题。

为达到上诉目的本发明实施例提供了一种制作风力发电机组叶片的模具，包括用于成型风力发电机组叶片的上模具和下模具，在上模具和/或下模具上设置有止挡凸起，止挡凸起位于其所在的模具的大梁预制件放置位置的高度较低的一侧。

进一步地，止挡凸起为多个，且沿其所在的模具的长度方向依次间隔设置。

进一步地，止挡凸起的凸起方向与其所在的模具的拔模方向一致。

进一步地，止挡凸起为第一止挡销，第一止挡销所在的模具上设置有安装孔，第一止挡销设置在安装孔内。

进一步地，止挡凸起为第二止挡销，第二止挡销的靠近其所在的模具的一侧设置有粘接胶层，第二止挡销通过粘接胶层粘接在模具上。

进一步地，止挡凸起为玻璃钢材质。

根据本发明的另一方面，提供一种制作风力发电机组叶片的方法，该方法使用上述的制作风力发电机组叶片的模具，方法包括如下步骤：S01：在制作风力发电机组叶片的模具上确定大梁预制件放置位置，并在大梁预制件放置位置的高度较低的一侧设置止挡凸起；S02：在制作风力发电机组叶片的模具上铺设玻璃纤维布层，并在玻璃纤维布层上开设孔，以供止挡凸起穿过；S03：将大梁预制件放置到预定的大梁预制件放置位置，使大梁预制件的高度较低的侧面贴合在止挡凸起上；S04：后续加工步骤，完成叶片生产。

进一步地，在步骤S01中包括如下步骤：S011a：在制作风力发电机组叶片的模具上开设安装孔或在制造制作风力发电机组叶片的模具时预成型出安装孔；S012a：将止挡凸起放置在安装孔内。

进一步地，在步骤S01中包括如下步骤：S011b：在止挡凸起的靠近制作风力发电机组叶片的模具表面上设置粘接胶层，并通过粘接胶层将止挡凸起粘接在制作风力发电机组叶片的模具上。

进一步地，步骤S04包括如下步骤：S041：铺设后续玻璃纤维布层和真空灌注材料；S042：完成叶片壳体灌注；S043：粘接腹板，并合模；S044：脱模；S045：将凸出于叶片壳体外侧面的止挡凸起打磨移除。

本发明的实施例提供的一种制作风力发电机组叶片的模具，通过在制作叶片壳体的模具上对应大梁的位置处设置用于止挡并限位大梁的止挡凸起，解决了大梁容易滑移的问题。

附图说明

图1为本发明的实施例的风力发电机组叶片的局部剖视图；

图2为本发明的实施例一的制作风力发电机组叶片的模具的局部的剖视结构示意图；

图3为本发明的实施例二的制作风力发电机组叶片的模具的局部的剖视结构示意图；

图4为本发明的实施例二的制作风力发电机组叶片的模具的过渡模具的结构示意图；

图5为本发明的实施例三的制作风力发电机组叶片的模具的局部的的剖视结构示意图；

图6为本发明的实施例三的安装第二止挡销的固定工作的俯视结构示意图；

图7为本发明的实施例的制作风力发电机组叶片的方法的流程图。

附图标记说明：1、上模具；2、大梁预制件；3、止挡凸起；31、第一止挡销；32、第二止挡销；4、安装孔；5、粘接胶层；7、芯材；8、固定工作；81、通孔；9、过渡模具；91、凸起。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例的制作风力发电机组叶片的模具和方法进行详细描述。

如图1所示，其为风力发电机组叶片的局部剖视图。

通常叶片分为上壳体和下壳体，相应地，用于制作风力发电机组叶片的模具分为上模具和下模具。在生产风力发电机组叶片时，上壳体通过上模具成型，下壳体通过下模具成型，然后将上壳体和下壳体粘接成型出风力发电机组叶片。

沿叶片的厚度方向叶片包括依次设置的外蒙皮、大梁预制件2和芯材7、内蒙皮等。其中大梁预制件2和芯材7构成同一层。

实施例一

如图2所示，其为本发明的实施例一的用于制作风力发电机组叶片的模具的局部的剖视结构示意图。

通常情况下，用于制作风力发电机组叶片的模具包括上模具1和下模具(图中为示出)。根据风力发电机组叶片的设计需要，叶片上壳体和/或叶片下壳体上需要设置至少一个大梁预制件2，因此，在使用上模具1和下模具生产风力发电机组叶片时，大梁预制件2需要放置在相应模具的相应放置位置上。

在本实施例中，在上模具1和/或下模具上固定设置有止挡凸起3，该止挡凸起3位于其所在的模具的大梁预制件2的放置位置的高度较低的一侧。

该止挡凸起3防止大梁预制件2滑移的原理是：

在风力发电机组叶片的制作过程中，由于大梁预制件2的质量很大，且其位置通常不在其所在的模具(本实施例中以上模具1举例)的截面的最低点，这使得大梁预制件2会受重力作用而产生滑移现象，致使大梁偏离预定位置，造成大梁预制件2定位不准，影响生产出的风力发电机组叶片的性能的问题。而通过在模具上设置止挡凸起3，可以利用其止挡大梁预制件2，防止其受重力影响而滑动，进而保证大梁预制件2定位准确并确保在生产过程中大梁预制件2不会发生移动，解决现有技术中生产叶片时大梁预制件2容易产生横向(叶片的弦向)滑移的问题。

需要说明的是，在本实施例中以上模具1为例进行说明，在其他实施例中，下模具上也可以设置该止挡凸起3。最优选地，每一个大梁预制件2均对应设置至少一个止挡凸起3，以保证大梁预制件2的定位精度。即当叶片的上壳体(和/或下壳体)上分布有多个大梁预制件2时，每个大梁预制件2的高度较低的一侧均设置至少一个止挡凸起3。

止挡凸起3可以为一个或多个。当止挡凸起3为一个时，优选地，止挡凸起3的长度与大梁预制件2的长度一致，并沿大梁预制件2的长度方向延伸。当然，止挡凸起3的长度也可以小于大梁预制件2的长度。当止挡凸起3为多个时，各止挡凸起3的长度应小于大梁预制件2的长度，且多个止挡凸起3沿大梁预制件2的长度方向依次间隔设置。

优选地，为了更好地止挡大梁预制件2，同时降低成本和操作复杂性，止挡凸起3设置为多个，并且止挡凸起3沿其所在的上模具1的长度方向(即大梁预制件2的长度方向)依次间隔设置。

止挡凸起3可以为等截面，也可以为变截面，如锥孔等。

止挡凸起3可以均匀间隔分布在上模具1上，但优选为根据大梁预制件2各处厚度的不同使止挡凸起3非均匀分布。即在大梁预制件2的各处，厚度较大的位置止挡凸起3之间的间隔小，分布密集；厚度较小的位置止挡凸起3之间的间隔大，分布稀疏。

例如：叶片上壳体和叶片下壳体之间呈凸面对接，在叶片的中间位置处，上壳体和下壳体的距离较大，因此中间区域的大梁预制件2的质量较大，为了保证此处的大梁预制件2的稳定，在上模具1的对应于大梁预制件2的中间区域的位置设置较多的止挡凸起3。

优选地，为了便于风力发电机组叶片的加工，将止挡凸起3的凸起方向设置为与上模具1的拔模方向一致(通常为竖直方向)，以方便安全地进行脱模操作，防止止挡凸起3干涉拔模。

实施例二

如图3所示，其为本发明的实施例二的用于制作风力发电机组叶片的模具的局部的剖视结构示意图。

在本实施例中，除止挡凸起3与其所在的模具的配合方式不同之外，其它均与实施例一相同。

在本实施例中，止挡凸起3为第一止挡销31，该第一止挡销31所在的上模具1上设置有用于安装第一止挡销31的安装孔4。第一止挡销31固定设置在安装孔4内，且凸出于安装孔4，以通过伸出部分止挡大梁预制件2。

安装孔4可以是已经加工好的模具上后续开设的孔，也可以是在模具加工过程中预制在模具上的孔。

当安装孔4预制在上模具1上时，上模具1的加工过程如下：

如图4所示，在制作上模具1的过渡模具9上设置凸起91，然后利用过渡模具9翻制出上模具1。由于凸起91的存在，所以翻制出的上模具1上形成有安装孔4。这种方式可以避免在后续加工安装孔4的过程中意外损伤上模具1的加热层。

安装孔4的深度根据对应位置处的大梁预制件2的质量确定，需要保证深度足够深，以保证第一止挡销31能够可靠地止挡大梁预制件2。例如：叶片的叶根位置和叶尖位置的大梁预制件2的厚度较薄，质量较小，因而可以开较浅的安装孔4；叶片的中间位置的大梁预制件2的质量较大，则需要开设较深的安装孔4。安装孔4的深度的具体数值可以根据具体需要加工的叶片的参数确定。

安装孔4沿大梁预制件2的长度方向分布的疏密根据大梁预制件2的各位置偏离叶片截面的最低处的大小确定。例如：大梁预制件2偏离叶片的截面的最低处的高度较小则可以开设较少的安装孔4；反之则开设较多的安装孔4。

安装孔4横截面积的大小(也即安装孔4的粗细)根据对应位置处的大梁预制件2的质量大小确定。第一止挡销31的粗细与安装孔4的粗细匹配为宜。这样可以防止第一止挡销31在安装孔4内晃动，避免影响止挡效果。优选地，安装孔4的截面积不超过100mm×100mm。

安装孔4可以为圆柱孔、锥形孔、方形孔或其它形状的孔，相应地，第一止挡销31为适配的圆柱形、圆锥形或其它形状。当然，第一止挡销31的形状并非必须与安装孔4适配，只要第一止挡销31能够插入安装孔4内，并可靠止挡大梁预制件2即可。

为保证有可靠的止挡效果，第一止挡销31露出安装孔4的高度足够高。

第一止挡销31其材质可以为玻璃钢，第一止挡销31可以为拉挤成型的玻璃杆。当然，其也可以为其他材质。此时，第一止挡销31的高度＝安装孔4的深度+第一止挡销31所对应的位置处的芯材7的厚度+芯材7下方玻璃纤维布层的厚度。

第一止挡销31也可以为其他材质，如按照设计的铺层和芯材制作的预制块，其上部为第一止挡销31周围同种的芯材，下部为第一止挡销31周围下方同样的玻璃钢材质，玻璃钢材质高度＝周边玻璃钢层厚度+安装孔4的深度。优选地，为了避免止挡凸起3的存在影响加工出的叶片的性能，止挡凸起3的顶面(指图3中所示的顶面)与大梁预制件2的顶面(指图3中所示的顶面，也即大梁预制件2的内壁面)配合形成的型面与设计型面一致。当然，这一点并非必须的，止挡凸起3的顶面可以低于大梁预制件2的顶面，然后通过在止挡凸起3的上部设置芯材补齐。

实施例三

如图5所示，其为本发明的实施例三的用于制作风力发电机组叶片的模具的局部的剖视结构示意图。

在本实施例中，除了止挡凸起3与模具的固定方式不同之外，其他均与实施例二相同。具体地，在本实施例中，止挡凸起3为第二止挡销32，其采用胶粘的方法固定设置在其所在的模具上。

例如，在第二止挡销32的靠近上模具1的一侧设置粘接胶层5，第二止挡销32通过粘接胶层5粘接在模具上。这种固定方式的好处是可以避免在现有模具上打孔，防止破坏模具内部的结构，也能避免在打孔时意外损坏模具的加热层的情况，而且生产成本低。

由于第二止挡销32是粘接在上模具1的凹面上的，在叶片成型后，进行拔模时，需要粘接胶层5不干扰正常拔模。即粘接胶层5的粘接力不宜过强。

粘接胶层5的材质可选用环氧胶，优选为5分钟环氧胶。这种环氧胶能够将第二止挡销32可靠地固定在上模具1上，且在拔模时可以方便地与上模具1分离，且不容易损坏上模具1。

由于本实施例中的第二止挡销32通过粘接胶层5固定在上模具1上，其不用与孔配合，因而，第二止挡销32的设置方向并不一定需要与拔模方向一致。其可以垂直于其所在位置的上模具1的成型面设置，当然也可以沿拔模方向设置，只要保证第二止挡销32固定可靠，且止挡效果好，并保证其定位准确即可。

为了便于安装第二止挡销32，在上模具1的第二止挡销32所在位置设置有特种颜色胶衣进行标记，该特种颜色胶衣的颜色与周围的颜色存在明显差别，以突出第二止挡销32的设置位置。

如图5所示，优选地，第二止挡销32通过固定工装8安装到上模具1上。固定工装8的型面与第二止挡销32所在处的上模具1的型面一致，以保证精确定位，固定工装8上设置有通孔81用于安装第二止挡销32。这样能够方便地将第二止挡销32定位到需要的位置。

如图7所示，基于上述的三个实施例，本发明还提供一种制作风力发电机组叶片的方法，其步骤如下：

S01：在制作风力发电机组叶片的模具上确定大梁预制件2放置位置，并在大梁预制件2放置位置的高度较低的一侧设置止挡凸起3。

具体地，在风力发电机组叶片的制作过程中，需要在成型叶片的上模具1和/或下模具上确定大梁预制件2的位置，然后在放在大梁预制件2之前，需要根据设计要求设置止挡凸起3，止挡凸起3的设置位置在大梁预制件2的高度较低的一侧，以防止大梁预制件2下滑。止挡凸起3的朝向大梁预制件2的一侧与大梁预制件2的放置位置的边沿平齐，以保证定位准确。

S02：在制作风力发电机组叶片的模具上铺设玻璃纤维布层，并在玻璃纤维布层上开设孔，以供止挡凸起3穿过。

具体地，生产风力发电机组叶片时需要铺设多层玻璃纤维布层，而止挡凸起3和上模具1之间是直接接触的，因此在铺设玻璃纤维布层时需要在其上开孔，以供止挡凸起3穿过。

S03：将大梁预制件2放置到预定的大梁预制件放置位置，使大梁预制件2的高度较低的侧面贴合在止挡凸起3上。

具体地，在设置好止挡凸起3后，需要进行对大梁预制件2的铺设工作，在此操作中，将大梁预制件2放置在预定的位置处，并且使其高度较低的侧面贴合在止挡凸起3上，以稳固大梁预制件2，防止其滑移。

S04：后续加工步骤，完成叶片生产。依照常规操作手段完成叶片生产即可。需要注意的是，在拔模之后需要对凸出于叶片的外壁面的止挡凸起3进行打磨。

具体地，S041：铺设后续玻璃纤维布层和真空灌注材料；S042：完成叶片壳体灌注；S043：粘接腹板，并合模；S044：脱模；S045：将凸出于叶片壳体外侧面的止挡凸起3打磨移除。

具体地，在完成铺设大梁预制件2的操作后，继续铺设玻璃纤维布层和真空灌注材料，使其覆盖大梁预制件2和止挡凸起3；利用真空灌注方法完成叶片壳体的成型；在大梁预制件2上粘接腹板，将上模具1和下模具进行合模；完成模具中两个壳体的粘接后进行脱模，形成完整的风力发电机组叶片；对凸出叶片壳体外侧面的止挡凸起3进行打磨移除，以使叶片表面光滑，避免影响气动性。

针对于止挡凸起3通过安装孔4设置在模具上的情况，步骤S01具体为：

S011a：在制作风力发电机组叶片的模具上开设安装孔4或在制造制作风力发电机组叶片的模具时预成型出安装孔4；

S012a：将止挡凸起3(也即第一止挡销31)放置在安装孔4内。在此步骤中，首次将第一止挡销31固定在安装孔4内时，需要在安装孔4内打脱模剂，以方便拔模。后续则根据模具其他表面打脱模剂的周期和频次在安装孔4内同样打脱模剂。

针对止挡凸起3通过粘接方式固定在模具上的情况，步骤S01具体为：

S011b：在止挡凸起3的靠近制作风力发电机组叶片的模具的端面上设置粘接胶层5，并通过粘接胶层将止挡凸起3粘接在制作风力发电机组叶片的模具上。

本发明的制作风力发电机组叶片的模具和方法具有如下效果：

通过设置止挡凸起可以防止大梁滑移。

模具加工阶段预制出安装孔可以避免后续在模具上打孔造成的可能伤害模具加热层的问题。

使用5分钟环氧胶固定第二止挡销可以保证第二止挡销可靠固定，且在拔模时不易伤害模具，且这种方式不用破坏现有模具的结构。

本发明实施例提供的制作风力发电机组叶片的模具和方法，通过在制作叶片壳体的模具上对应大梁的位置处设置用于固定大梁的止挡凸起，以解决大梁容易滑移的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种制作风力发电机组叶片的模具，其特征在于，包括用于成型风力发电机组叶片的上模具(1)和下模具，在所述上模具(1)和/或所述下模具上沿厚度方向依次铺设有玻璃纤维布层、大梁预制件(2)和芯材(7)，所述大梁预制件(2)和所述芯材(7)构成同一层，在所述上模具(1)和/或所述下模具上设置有防止大梁预制件(2)横向滑移的止挡凸起(3)，所述止挡凸起(3)位于其所在的模具的大梁预制件(2)放置位置的高度较低的一侧，所述止挡凸起(3)沿厚度方向穿过所述玻璃纤维布层。

2.根据权利要求1所述的制作风力发电机组叶片的模具，其特征在于，所述止挡凸起(3)为多个，且沿其所在的模具的长度方向依次间隔设置。

3.根据权利要求1或2所述的制作风力发电机组叶片的模具，其特征在于，所述止挡凸起(3)的凸起方向与其所在的模具的拔模方向一致。

4.根据权利要求3所述的制作风力发电机组叶片的模具，其特征在于，所述止挡凸起(3)为第一止挡销(31)，所述第一止挡销(31)所在的模具上设置有安装孔(4)，所述第一止挡销(31)设置在所述安装孔(4)内。

5.根据权利要求1或2所述的制作风力发电机组叶片的模具，其特征在于，所述止挡凸起(3)为第二止挡销(32)，所述第二止挡销(32)的靠近其所在的模具的一侧设置有粘接胶层(5)，所述第二止挡销(32)通过所述粘接胶层(5)粘接在模具上。

6.根据权利要求1所述的制作风力发电机组叶片的模具，其特征在于，所述止挡凸起(3)为玻璃钢材质。

7.一种制作风力发电机组叶片的方法，其特征在于，方法使用权利要求1至6中任一项的制作风力发电机组叶片的模具，方法包括如下步骤：

S01：在制作风力发电机组叶片的模具上确定大梁预制件(2)放置位置，并在大梁预制件(2)放置位置的高度较低的一侧设置止挡凸起(3)；

S02：在制作风力发电机组叶片的模具上铺设玻璃纤维布层，并在玻璃纤维布层上开设孔，以供止挡凸起穿过；

S03：将大梁预制件(2)放置到预定的大梁预制件(2)放置位置，使大梁预制件(2)的高度较低的侧面贴合在止挡凸起(3)上；

S04：后续加工步骤，完成叶片生产。

8.根据权利要求7所述的制作风力发电机组叶片的方法，其特征在于，在步骤S01中包括如下步骤：

S011a：在制作风力发电机组叶片的模具上开设安装孔(4)或在制造所述制作风力发电机组叶片的模具时预成型出安装孔(4)；

S012a：将止挡凸起(3)放置在安装孔(4)内。

9.根据权利要求7所述的制作风力发电机组叶片的方法，其特征在于，在步骤S01中包括如下步骤：

S011b：在止挡凸起(3)的靠近制作风力发电机组叶片的模具表面上设置粘接胶层(5)，并通过粘接胶层将止挡凸起(3)粘接在制作风力发电机组叶片的模具上。

10.根据权利要求7所述的制作风力发电机组叶片的方法，其特征在于，步骤S04包括如下步骤：

S041：铺设后续玻璃纤维布层和真空灌注材料；

S042：完成叶片壳体灌注；

S043：粘接腹板，并合模；

S044：脱模；

S045：将凸出于叶片壳体外侧面的止挡凸起(3)打磨移除。