用于模制風力渦輪機葉片的方法和模具技術

本發明專利技術描述了一種用增強材料和基體材料模制風力渦輪機葉片（1）的模具（2），該模具（2）包括固態不沾襯里（3），并且其中所述不沾襯里（3）的材料性質被選擇成防止基體材料與模具（2）的不沾襯里（3）結合。本發明專利技術還描述了一種在模具（2）中模制風力渦輪機葉片（1）的方法，該方法包括步驟：向模具（2）的內表面（20）施加固態不沾襯里（3）；在不沾襯里（3）上組裝用于風力渦輪機葉片（1）的增強材料敷層（10）；在增強材料敷層（10）的各層中分布基體材料；執行固化步驟，以使基體材料硬化，并且隨后從模具（2）中移走固化的風力渦輪機葉片（1）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術描述了一種模制風力渦輪機葉片的方法、用在風力渦輪機葉片模制工藝中的膜和該膜在模制風力渦輪機葉片中的用途。
技術介紹
閉式模具鑄造技術被廣泛用來制造必須輕而且堅固的大型部件，例如風力渦輪機葉片。這樣的部件可被制成為復合物，其組成材料包括被基體材料全部接合或結合的數層剛性或半剛性增強材料(給部件賦予其結構穩定性)。增強材料可以是一些適當的輕質柔性材料，諸如玻璃或碳纖維墊。各層被構造或鋪設在適當成形的模具中，墊的各層與適當基體材料結合，并在模具中固化，以得到纖維增強聚合物，玻璃增強塑料等。此方法描述于EP I310 351A1 中。 為了便于在固化之后釋放成品部件，模具通常用脫模劑，如適當的蠟敷涂，使基體材料不與模具結合，這使在不損壞任一者的情況下從模具中移走部件，不是有效可行的。在鋪設之前，脫模劑被施加到模具。已知的脫模劑是聚乙烯醇，硅酮蠟、滑蠟等。脫模劑必須以均勻厚度施加到整個模具內表面，以便確保硬化后部件的平滑外表面。然而，施加脫模劑以滿足這些要求并不容易，并且如果被不適當地施加，則不均勻的脫模劑層可導致不均勻或有波紋的葉片表面。而且，通常使用的脫模劑的類型包含易揮發溶劑，其對暴露于它們中的任何人產生健康危害。必須使用此脫模劑的另一主要缺點是在固化之后，脫模劑的硬化殘余物可附著到就位的葉片。這些殘余物必須被移走，使得可以完成葉片的表面。再次，這可能是耗成本的工序，由于在可以執行最后的噴漆步驟之前，風力渦輪機葉片必須絕對沒有任何殘余物。因此，脫模劑的殘余物必須在耗時的工序如擦洗或噴沙工序中被移去，增加了制造的總體成本。在現有技術已知的模制技術中，如真空輔助樹脂傳遞模制(VARTM)，小氣袋或氣泡可陷入在粘性或打蠟的脫模劑層和紡織層的外區域之間。在成品過程中，這些氣袋可打開，以“針孔”出現在葉片的外表面上。由于針孔導致在噴漆之后有明顯的表面不規則，因此必須在耗時且費用高的另外的步驟中通過手工施加填孔物來修復。因此，這樣的針孔缺陷被認為是極其不希望的。
技術實現思路
因此，本專利技術的一個目的是要提供一種通過模制來制造風力渦輪機葉片的改進方式，從而克服了上文提到的問題。本專利技術的這個目的是通過權利要求I所述的用于模制風力渦輪機葉片的模具、權利要求7所述的模制風力渦輪機葉片的方法和權利要求10所述的此模具在模制風力渦輪機葉片的方法中的用途來實現的。根據本專利技術的用增加材料和基體材料來模制風力渦輪機葉片的模具包括固態不沾襯里，其中不沾襯里的材料性質被選擇成防止基體材料與模具的不沾襯里結合。在用于形成復合物模具的背景下，基體材料是用來結合并支撐增強層的物質。在現有技術的模制技術中，正如上文已描述的，基體材料還結合到模具，除非使用了脫模劑。根據本專利技術的模具的一個明顯優點在于，固態不沾襯里使得不需要脫模劑，且在固化后，風力渦輪機葉片可被容易地從不沾襯里拆開。因此，在時間和成本上可實現節約，由于不需要將時間花在要求嚴格的脫模劑層的施加上，并且對于健康問題而言，工作人員不需要暴露到任何溶劑煙氣中。而且，在固化并從模具中拿出來之后，葉片的表面沒有任何有問題的脫模劑的殘余物，且基本準備好用于最后的成品步驟，諸如噴漆。同樣，固態不沾襯里有利地抑制了氣袋陷入在部件的外表面上，使得基本阻止不發展成針孔。這些積極方面可節省大量時間和費用，同時允許以高質量的外表面制造葉片。根據本專利技術，在模具中模制風力渦輪機葉片的方法包括步驟向模具的內表面施加固態不沾襯里；在不沾襯里上組裝用于風力渦輪機葉片的增強材料敷層，該不沾內部襯里優選沒有任何脫模劑；在增強材料敷層的各層中分布基體材料；執行固化步驟，以使基體材料變硬，并且隨后從模具中移走固化的風力渦輪機葉片。本專利技術特別有利的實施例和特征由從屬權利要求給出，如在下文的描述中揭示 的。可根據需要組合各實施例的特征，以得到另外的實施例。下文中，術語“織物層”應被理解為表示鋪設在模具中的增強材料層，且鋪設時可包括基體材料在內。替代性地，可在鋪設增強材料層之后加入基體材料(通常僅稱為“環氧樹脂”或僅稱為“樹脂”)。在不沾襯里的背景下，所用術語“固態”的含義用來表示不沾襯里并非蠟態或其它半固態材料，以便將其與現有技術中手工施加以敷涂模具內部的任何脫模劑完全區分開。在本專利技術的一個特別優選的實施例中，固態不沾襯里包括聚四氟乙烯(PTFE)材料層，諸如Teflon (特氟龍)，它是DuPont (杜邦)公司的注冊商標。固態不沾襯里可只被施加到模具的內表面一次，然后可使用多次，不必更換不沾襯里。Telfon和類似不沾材料可用在許多不同的產品類型中，并且可以各種方式施加。例如，Teflon可在預制造的片或帶中提供，或甚至作為噴霧提供。根據本專利技術模具的內表面因此可噴射有不沾物質，以得到滿意的平滑襯里。替代性地，在本專利技術的另一優選實施例中，不沾材料可以以在底面有粘合劑涂層的形式提供，該粘合劑表面可附著到模具的內表面，使不沾表面朝外。根據本專利技術的方法可用于在固化之前在模具中鋪設各層的任何模制技術。例如，基本中空的風力渦輪機葉片可通過單獨模制兩半個外殼形成，在固化之后，通過在前邊緣和后邊緣用膠粘在一起來接合。該結構可通過結合到半個外殼的內表面的一個或多個橫梁而被賦予另外的支撐。然而，由于不同的材料性質，如半個殼體彈性模量和用來沿整個長度將它們進行結合所使用的膠，確保膠粘接合處的滿意質量可能很難。在風力渦輪機葉片的情況下，由于可作用于葉片上的極限力的結果，這些膠接合存在潛在弱點，最終可破裂或打開。因此，在本專利技術的一個特別優選的實施例中，模具包括用于以整體制造風力渦輪機葉片的閉式模具，具有至少第一模具部分和第二模具部分，在固化步驟中，它們可以氣密方式接合在一起。優選地，第一和第二模具部分兩者都包括固態不沾襯里。織物層然后可鋪設在模具中，也許還如EP I 310 351A1中描述，使用內模具，以得到葉片的附加結構支撐。在閉式模具方法中，織物層可繞核心或心軸設置，然后整個結構可封裝在模具中。在固化后，模具打開，可取出變硬的風力渦輪機葉片。使用此方法，可以制造大型中空部件，如整體式的風力渦輪機葉片，而沒有任何潛在的臨界膠接合。在一種方法中，復合物敷層可包括預浸材料層，其中增強材料層已經用基體材料，如熱固化聚合物或任何適當環氧樹脂浸透或浸泡。為了固化各層，熱可被施加到模具。為此目的，模具優選包括加熱元件，例如埋入在模具體中的加熱絲或線圈。在固化之前，通常從閉式模具中吸出空氣，使材料層膨脹，以填充模具，并壓在模具的內表面上，因此確保成品部件的平滑外表面。為此目的，閉式模具優選包括氣密密封，以便于形成滿意的真空。在本專利技術的一個特別優選的實施例中，模具被實現為用在真空輔助樹脂傳遞模制(VARTM)工藝中，其中熱固聚合物或環氧樹脂被抽吸或吸入到閉式模具中，基本均勻地在增強材料層周圍分布。在另一優選實施例中，模具則優選包括噴射入口，用于將基體材料噴射到閉式模具中；和真空抽取出口，用于施加真空以將基體材料分配到增強材料敷層的各層中。噴射入口(或樹脂入口)可位于比真空抽取出口更低的水平面上，抽取出口通常位于模具高處，使得當樹脂被迫進入閉式模具中時，待抽吸的空氣可向上上升。通常，閉式模具在閉合之后，被放置在垂直位置，使樹脂可最佳地從模具底部的本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H施蒂斯達爾，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：