专利名称：一种轮毂罩模具及其使用方法
技术领域：
本发明涉及风力发电设备制造技术领域，尤其涉及一种用于制造风力发 电设备上的轮毂罩的轮毂罩模具及其使用方法。
背景4支术
随着近代工业化进程的不断发展，人类对化石能源(例如石油、煤炭) 的需求与日剧增，这种不可再生能源的大量消耗一方面提高了人类的生活质 量，但与之相伴同样带给人类诸如能源危机、气候变暖、环境污染等威胁人 类生存的严峻问题。
目前，可再生能源例如水电、太阳能、生物质能、风能的利用因其可部 分的替代化石能源的消耗而逐渐被大规模应用。其中，风能因其分布广泛、 可大规模建设、对生态环境的负面影响较小而成为新能源发展的热点。风力 发电设备，通常包括基座、立于基座上的塔筒、安装在塔筒顶端的机抢、与 机抢一端连接安装的轮毂及轮毂罩、以及对称安装在所述轮毂上的若干叶片 组成，其中所述机抢中安置有风力发电机，当有风时，风力带动叶片及轮毂 沿轮毂的轴线旋转，带动发电机的转子转动产生电能，从而通过轮毂将由风 能转换而来的机械能进一步经发电机转换为电能。而轮毂罩则是安装在轮毂 罩外侧的一个装置。为了获得尽可能多的风力，使得风力发电装置可以进行 高效发电并使其所产生的电能够顺利的并入现有电网，通常风力发电机都做 得非常庞大，例如塔筒高度及叶片长度达数十米，而轮毂作为连接叶片和塔 筒上的机抢内发电机的连接装置，不但体积较大而且对其机械性能要求也很 高。相应的，由于轮毂是安装在轮毂罩内部的，而轮毂罩则也是体积巨大的， 并且由于其直接面对风，其整体结构性能以及表面气动性能都很重要。
现有技术中，通常轮毂罩是采用复合材料(例如玻璃纤维、碳纤维、玻 璃钢材料等轻质硬度高的材料)通过模具铸造而成。
如图1所示，显示了通常风机轮穀罩的理想结构示意图。轮毂罩10通
常包括U形空心薄壁的轮毂罩本体100,所述轮毂罩本体100具有同轴心的 圆形开口 102和103，所述开口 102的半径大于开口 103的半径。所述轮毂 罩本体IOO在中部外侧连接有三个对称分布的筒状突出部104、 105、 106， 所述三个筒状突出部的轴线在同一水平面并且三条轴线彼此间隔120度。所 述筒状突出部104、 105、 106分别用于在组装时安装叶片才艮部于此。
如图2所示，给出了一种现有轮毂罩的结构示意图。图1所示轮毂罩 10的轮毂罩本体由100在图2中由三块分离的组块1001、 1002、 1003拼接 而成，拼接线为位于两个突出部之间的Al、 A2、 A3 (未示出)。所述组块 1001包括突出部106，所述组块1002包括突出部105，所述组块1003包括 突出部1004。所述组块IOOI、 1002、 1003分别是利用各自单独对应的模具 组块制造而成，即对应的模具也非整体模具而是由相应的三个模具组块构 成，其模具组块的形状与所述轮毂罩组块相同，在此不再赘述。所述组块 1001、 1002、 1003在任意两块之间的拼接线处具有拼接机构，例如拼接处 向内与轮毂罩表面垂直方向上的拼接条，通过拼接条的插接、啮合、铆接、 螺钉连接、扣接等方式，将相邻的两个轮毂罩组块连接起来，在3个轮毂罩 组块都连接完成后形成图1所示的完整轮毂罩，但该轮毂罩为非一体轮毂 罩。
如图3所示，给出了另一种现有轮毂罩的结构示意图。图1所示轮毂罩 IO的轮毂罩本体由IOO在图3中由三块分离的组块2001、 2002、 2003拼接 而成，拼接线为位于每一突出部的垂直中分线平面的拼接线B1、 B2、 B3。 所述组块2001包括突出部106的一部分以及突出部105的一部分，所述组 块2002包4舌突出部105的一部分以及突出部104的一部分，所述组块2003 包括突出部104的一部分以及突出部105的一部分。所述轮毂罩组块2001、 2002、 2003分别也是利用各自单独对应的模具组块制造而成，即对应的模 具也非整体模具而是由相应的三个模具组块构成，其模具组块的形状与所述 轮毂罩组块相同，每一模具组块都包括两个半筒结构，在此不再赘述。所述 轮毂罩组块2001、 2002、 2003在任意两块之间的拼4姿线处具有拼接机构， 例如拼接处向内与轮毂罩表面垂直方向上的拼接条，通过拼接条的插接、啮
合、铆接、螺钉连接、扣接等方式，将相邻的两个轮毂罩组块连接起来，在 3个轮毂罩组块都连接完成后形成图l所示的完整轮毂罩，但该轮毂罩亦非
一体4会毂罩。
综上所述，可知随着风机功率的增大，大型化风机组件，尤其轮毂罩的 体积也必将日益增大，对大型机构而言，在恶劣的风厂环境下，结构的稳定 性及应力结构的均衡性都有很高的要求。而上述拼接而成的轮毂罩，其结构
强度将很大程度上受限与轮毂罩组块的拼接机构，存在致命的缺点；另一方 面，拼接而成的轮毂罩其表面形状因拼接缝的存在必然会影响表面气流动力 性能，虽然可以通过后期的修补将缝隙填平磨光来达到表面曲线平滑，但也 因而增加了轮毂罩制造工艺流程及相应费用。
因而需要一种整体形成一体轮毂罩的轮毂罩模具来克服拼接组装轮毂 罩所存在的各种问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种轮毂罩模具以及其使用方 法，用于克服现有技术中解决分体轮毂罩的结构强度及表面气动性能的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种轮毂罩模具，包括:U形空心薄 壁的轮毂罩模具本体、以及与所述模具本体拼接为一体而形成U形的第一 分型才莫具组件、第二分型才莫具组件、第三分型4莫具组件；
所述U形空心薄壁的轮毂罩模具本体侧壁上的拼接处包括第一半筒状 突出部、第二半筒状突出部、第三半筒状突出部；
所述第一分型模具组件具有对应第一半筒状突出部的第四半筒状突出 部，所述第一、第四半筒状突出部拼接构成嵌于所述U形轮毂罩模具本体 上的第七筒状突出部；
所述第二分型模具组件具有对应第二半筒状突出部的第五半筒状突出 部，所述第二、第五半筒状突出部拼接构成嵌于所述U形轮毂罩模具本体 上的第八筒状突出部；
所述第三分型模具组件具有对应第三半筒状突出部的第六半筒状突出
部，所述第三、第六半筒状突出部拼接构成嵌于所述u形轮毂罩模具本体
上的第九筒状突出部；
所述轮毂罩模具本体进一步包括U形开口处的第三开口 ，以及位于U 形本体底部的第 一柱状突出部，所述第三开口的开口半径大于所述第 一柱状 突出部C4半径并且两者具有相同轴线。
进一步地，所述U形空心薄壁的轮毂罩模具本体和第一分型模具组件、 第二分型模具组件、第三分型模具组件进行拼接的地方分别具有拼接体，所 述拼接体在拼接线位置各自沿垂直U形表面的方向向外延展。
进一步地，在所述拼接体上安装有连接件，所述连接件是螺栓连接件、 或锁扣连接件、或##件、或电磁吸引紧固件，用于在拼接时将所述第一分 型模具组件、第二分型模具组件、第三分型模具组件通过拼接体拼接至所述 U形空心薄壁的轮毂罩模具本体时，对所述拼接体进行紧固。
进一步地，所述拼接体包括与拼接线平行的密封槽，所述密封槽用于填 充密封条。所述密封槽是矩形的槽体、或弧形的槽体、或U形的槽体。所 述密封条是硅胶条或橡胶条。
本发明还提供一种轮毂罩模具的使用方法，包括如下步骤
将所述第一分型^莫具组件、第二分型才莫具组件、第三分型才莫具组件通过 拼接体拼接至所述U形空心薄壁的轮毂罩模具本体上，形成U形轮毂罩模 具以及侧壁上的筒状突出部；
进行内壁清洁、涂布胶衣、黏贴复合材津十层、铺设脱才莫布、导流网以及 分布于所述导流网表面的注入管，罩装真空膜后抽真空，达到真空度后进行 真空树脂吸铸；
待树脂固化后，去除真空膜、注入管、导流网、脱模布，去除拼接体上 的连接件，首先移去所述第一分型模具组件、第二分型模具组件、第三分型 模具组件，再将固化后的轮毂罩从轮毂罩模具的U形本体中吊装出来即制 得一体轮敎罩。其中，所述树脂为环氧树脂。所述复合材料层为玻璃纤维、或玻璃钢纤 维、或碳纤维材料层。
所述拼接的步骤中进一步包括在所述拼接体的密封槽中加入密封条后， 再利用连接件将所述拼接体进行紧固。
本发明的轮毂罩模具，由于采用分型模具组件，在完成一体铸造而成的 一体结构的轮毂罩之后，可以从所述轮毂罩的筒状突出部上部打开，从而在 需要将轮穀罩取出时，去除了阻碍其顺利吊装而出的障碍，可以一体取出， 从而避免了分体结构中存在的因拼接造成的结构强度较低以及拼接缝导致 的后续修补流程及费用，并且因整体铸造而成具有良好的光滑表面。
图1是一种轮毂罩的原理结构图2是现有技术中一种拼接轮毂罩的结构示意图3是现有技术中另一中拼接轮毂罩的结构示意图4是用于本发明中铸造一体轮毂罩的模具的结构示意图5是所述模具本体C0与模具组件Cl之间的拼接线处的局部放大图6是图5所示的密封槽的示例性的密封结构示意图7是利用轮毂罩模具铸造轮毂罩时的层状结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明 作进一步地详细i兑明。
对于一体轮轂罩而言，由于所述轮毂罩的U形本体上具有三个筒状突 出部，因轮毂罩铸造时是与模具内表面贴合的，而对应的模具也必然具有三 个筒状突出部，而一旦一体轮毂罩整体铸造完成后，如何将体积巨大的轮毂 罩从模具中脱离出来则成为 一个极为重要的问题。这是因为轮毂罩的突出部
是水平嵌入在轮毂罩模具的对应突出部中的，为解决上述技术问题，本发明
的主要思想在于利用分型技术，针对轮毂罩的每一突出部，采用一个宽度 超过筒状突出部最大口径的一个模具组件，在水平最大口径处进行水平分割 确定水平拼接线，并在所述任意两个突出部之间确定竖直分割的拼接线，所
进行连接。
如图4所示，显示了本发明中用于铸造图1所示轮毂罩的模具示意图。 由于轮毂罩的形状与轮毂罩模具的形状基本一致，尤其轮毂罩的外表面与轮 毂罩模具的内表面完全贴合，所以图4所示轮毂罩模具与图1所示轮毂罩原 理结构示意图基本一致。在图4中，用于实现轮毂罩铸造的轮毂罩模具20， 由4个模具组件拼接而成，包括主体形状为U形空心薄壁结构的模具本体 CO，以及三个分型模具组件C1、 C2 (未示出)、C3 (未示出)。图4中所 示虚线C11-C12表示的模具组件Cl与模具本体CO之间的拼接线，为了在 由C0、 Cl、 C2、 C3拼接成的模具20中铸造完成的轮毂罩10能够完整的与 模具脱离，在对应例如图1所示的突出部105的最大口径处的水平位置上划 定为水平拼接线，即CO和Cl在水平位置上从水平拼接线处进行分离的， 而竖直拼接线可选择在任意两个突出部之间的位置，但优选的应距离突出部 较近的位置进行划分，例如在距离最大口径边缘约为半径一半的竖直位置对 称划分。这样既能确保模具的强度，也能减小分型模具组件C1的大小，从 而尽可能保证轮毂罩与模具本体CO的接触面积，从而确保轮毂罩的形状与 模具一致，避免因分型可能会造成的形变。
所述轮毂罩模具的U形空心薄壁的轮毂罩模具本体CO进一步包括U形 开口处的第三开口，以及位于U形底部的第一柱状突出部C4，所述第三开 口的开口半径大于所述第一柱状突出部C4半径并且具有相同轴线。
所述模具组件ci沿拼接线Cl 1-C12至模具本体的所述第三开口边缘处 的部分，其包括U形侧壁的一部分以及嵌于所述模具本体侧壁并向外延展 的筒状突出部的上半部分。所述模具组件C2、 C3具有与C1相同的结构。
如图5所示，显示了图4所示模具本体CO与模具组件Cl之间的拼接 线处的局部放大图。由于用于铸造轮毂罩的模具为模具本体CO与模具组件
Cl、 C2、 C3祸-接而成，那么在拼4妄处必然存在4并4妄缝隙，而本发明中采用 真空吸铸方式，为了确保拼接处的密封性，需要进行密封处理。
如图5A所示，给出了本发明中的一种用于确保拼接密封性的拼接结构 示意图。在CO与Cl相接的模具壁接口的截面表面分别具有一个密封槽 GOl。在模具本体CO的接口处还包括向外侧延展的连接体COA，在模具组 件C1的几口处还包括与所述COA对应的外侧延展的连接体C1A。所述连接 体COA与C1A通过至少一个连接件51进行连接，所述连4妄件51可以将所 述连接体COA与C1A进行紧固，所述连接件51为螺栓连接件、或锁扣连 接件、或榫接件、或电磁吸引紧固件。进行拼接时，在所述密封槽G01中 填充入密封条SOl，所述密封条SOl是具有弹性的密封材料制成的，例如可 以是硅胶条、橡胶条等。拼接时，在所述密封槽GOl中填入密封条S01之 后，将模具本体C0与模具组件C1、 C2、 C3对齐后，利用连接件对拼接体 进行紧固，使得模具本体C0与模具组件C1、 C2、 C3紧密拼接，并且压缩 所述密封条S01阻断沖莫具内表面与外侧的缝隙以保证后续真空吸铸工艺的 真空效果。
如图5B所示，给出了本发明中的另一种用于确保拼接密封性的拼接结 构示意图。在模具本体CO的接口处还包括向外侧延展的连接体COA,在模 具组件Cl的接口处还包括与所述C0A对应的外侧延展的连接体C1A。所述 连接体COA与C1A通过至少一个连4妄件51进4亍连4妄，所述连4妄件51可以 将所述连接体COA与C1A进行紧固，所述连接件51为螺栓连接件、或锁 扣连接件、或##件、或电磁吸引紧固件。在所述连接体COA与C1A相接 的接口截面表面分别具有一个密封槽G02。进行拼接时，在所述密封槽G02 中填充入密封条S02,所述密封条S02是具有弹性的密封材料制成的，例如 可以是硅胶条、橡胶条等。拼接时，在所述密封槽G02中填入密封条S02 之后，将模具本体C0与模具组件C1、 C2、 C3对齐后，利用连接件51对拼 接体进行紧固，使得模具本体C0与模具组件C1、 C2、 C3紧密拼接，并且 压缩所述密封条S02阻断模具内表面与外侧的缝隙以保证后续真空吸铸工 艺的真空效果。
进一步地，图5所示的密封槽G01、 G02还可以进一步釆用其它形状的
槽体结构。如图6所示，显示了几种示例性的密封结构。图6A中显示为图 5所示的密封结构，即采用矩形槽体结构。图6B显示了一种在4并接的两个 界面处，在一侧上开有矩形槽体，而另一侧则不必开槽的实施例。图6C显 示了一种在拼接的两个界面处，在一侧上开有矩形槽体，而另一侧开有弧形 槽体的实施例，所述弧形槽体可以为半圆形、或圆弧形、或U形。图6D显 示了 一种在拼接的两个界面处均开有弧形槽体的实施例，所述弧形槽体可以 为半圆形、或圆弧形、或U形。当然根据本领域技术人员的技能，所述槽 体还可以为三角形、或其它利于密封处理的槽体形状。
基于图4所示的模具在拼接完成后，进行一体轮毂罩的铸造时，需要从 模具内表面开始铺设各种层体，并在最外侧加罩真空膜进行整体密封后，开 始真空吸铸，完成一体模具的铸造。如图7所示显示了各层的层次关系示意 图。下面结合图7将详细介绍本发明实现一体轮敎罩铸造的制造方法，包括
步骤SIOO,首先要将模具本体C0与模具组件C1、 C2、 C3在加入密封 条后利用连接件51进行紧固为整体轮毂罩模具；
步骤S200，清洗干净模具内表面后，在模具内表面上涂布胶衣701;
步骤S300,将复合材料逐层粘布在所述胶衣层701上，直到达到所述 厚度，通常为1至3厘米，形成复合材料层702。由于模具本体为U形结构， 在侧面上铺设复合材料布时不易保持每层材料的贴合性，可以采用强力胶加 以固定。所述复合材料为玻璃纤维、碳纤维材料，通常为网状织物形式即玻 璃纤维布、碳纤维布。
步骤S400，在复合材料层702之上进一步铺设脱模布703;
步骤S500，在所述脱才莫布703之上铺i殳导流网704,所述导流网704为 网格状，用于将铸造所用的凝固剂，例如环氧树脂等导流至所需的空间。
步骤S600,在铺设导流网704之后，进一步铺^殳若干注入管708，所述 注入管应尽量均匀分布在导流网表面；
步骤S700,在最外侧罩设一层真空膜705,所述真空膜705的边缘与模 具外缘通过粘合剂或粘合条进行密封处理；
步骤S800,在所述真空膜705与模具边缘处预留有注入管入口以及抽
真空口，所述注入管通过注入管入口与树脂注入装置706相连，所述注入管 入口与抽真空口在与真空膜接触处也要进行密封处理，并且所述注入管入口
有第一开关装置720,用于控制是否允许树脂注入；所述抽真空口具有第二 开关装置730,用于控制是否进行真空抽取。
步骤S900，在进行真空密封完成后，关闭第一开关装置720,打开抽真 空口的第二开关装置730,利用相连接的抽真空装置707对真空膜705所密 封罩闭的空间进行抽真空；
步骤SIOOO，待真空度达到预定气压后，关闭第二开关装置730,确保 注入管在真空膜外部的部分的入口浸入至树脂液面以下后，打开第一开关装 置720，利用真空膜内外的负压，将树脂通过注入管抽取至真空膜内，通过 注入管708注入至导流网704表面，通过导流网704的纵才黄网才各将树脂导流 至膜内各个区域，并浸润至真空膜与模具内表面之间的任何空间内，之后关 闭所述第一开关装置720;
步骤SllOO，待树脂固化坚固后，从外之内，依次揭开真空膜、去除注 入管、导流网、脱模布后，即只剩下由复合材料结合树脂铸成的轮毂罩，以 及用于铸造轮毂罩的轮毂罩模具，轮毂罩与模具紧密贴合，此时，去除连接 件51,将模具组件C1、 C2、 C3从C0上分离开，此时，所述轮毂罩的筒状 突出部的上半部已经不在受模具的禁锢，此时，只有模具本体CO与铸造完 成的一体模具相贴合，通过吊装装置利用预先埋置的吊点，将一体轮毂罩直 接吊起，即可实现轮毂罩与模具的分离。需要说明的是，由于胶衣701的存 在，在树脂固化后，模具与轮毂罩之间是极易脱离的。
经过上述步骤之后，就最终得到了一体铸造的轮穀罩。该一体轮毂罩在 铸造、固化时是一体完成的，从结构上而言在任一水平面上是均匀一致的， 从而不会存在图2、 3所示拼接轮毂罩所固有的结构缺陷，并且由于采用了 较小的分型模具组件Cl~3,其外表面上的拼接线痕迹也会很小，仅需进行 简单打磨掉细小痕迹即可得到美观平滑的外表面，对轮毂罩的气动性能的影 响极其微小。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域 的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则
之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1、一种轮毂罩模具，其特征在于，包括:U形空心薄壁的轮毂罩模具本体、以及与所述模具本体拼接为一体而形成U形的第一分型模具组件、第二分型模具组件、第三分型模具组件；所述U形空心薄壁的轮毂罩模具本体侧壁上的拼接处包括第一半筒状突出部、第二半筒状突出部、第三半筒状突出部；所述第一分型模具组件具有对应第一半筒状突出部的第四半筒状突出部，所述第一、第四半筒状突出部拼接构成嵌于所述U形轮毂罩模具本体上的第七筒状突出部；所述第二分型模具组件具有对应第二半筒状突出部的第五半筒状突出部，所述第二、第五半筒状突出部拼接构成嵌于所述U形轮毂罩模具本体上的第八筒状突出部；所述第三分型模具组件具有对应第三半筒状突出部的第六半筒状突出部，所述第三、第六半筒状突出部拼接构成嵌于所述U形轮毂罩模具本体上的第九筒状突出部；所述轮毂罩模具本体进一步包括U形开口处的第三开口，以及位于U形本体底部的第一柱状突出部，所述第三开口的开口半径大于所述第一柱状突出部C4半径并且两者具有相同轴线。
2、 如权利要求1所述的轮毂罩模具，其特征在于，所述U形空心薄壁 的轮毂罩模具本体和第一分型模具组件、第二分型才莫具组件、第三分型沖莫具 组件进行拼接的地方分别具有拼接体，所述拼接体在拼接线位置各自沿垂直 U形表面的方向向外延展。
3、 如权利要求2所述的轮毂罩模具，其特征在于，在所述拼接体上安 装有连接件，所述连接件是螺栓连接件、或锁扣连接件、或榫接件、或电磁 吸引紧固件，用于在拼接时将所述第一分型模具组件、第二分型模具组件、 第三分型模具组件通过拼接体拼接至所述U形空心薄壁的轮毂罩模具本体 时，对所述拼接体进行紧固。
4、 如权利要求2所述的轮毂罩模具，其特征在于，所述拼接体包括与 拼接线平行的密封槽，所述密封槽用于填充密封条。
5、 如权利要求4所述的轮毂罩模具，其特征在于，所述密封槽是矩形 的槽体、或弧形的槽体、或U形的槽体。
6、 如权利要求4所述的轮毂罩模具，其特征在于，所述密封条是硅胶 条或橡胶条。
7、 一种轮毂罩模具的使用方法，其特征在于，包括如下步骤将所述第一分型模具组件、第二分型模具组件、第三分型模具组件通过 拼接体拼接至所述U形空心薄壁的轮毂罩模具本体上，形成U形轮毂罩模 具以及侧壁上的筒状突出部；进行内壁清洁、涂布胶衣、黏贴复合材料层、铺设脱模布、导流网以及 分布于所述导流网表面的注入管，罩装真空膜后抽真空，达到真空度后进行 真空树脂吸铸；待树脂固化后，去除真空膜、注入管、导流网、脱模布，去除拼接体上 的连接件，首先移去所述第一分型才莫具组件、第二分型沖莫具组件、第三分型 模具组件，再将固化后的轮毂罩从轮毂罩模具的U形本体中吊装出来即制 得一体轮毂罩。
8、 如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述树脂为环氧树脂。
9、 如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述复合材料层为玻 璃纤维、或玻璃钢纤维、或碳纤维材料层。
10、 如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述拼接的步骤中进 一步包括在所述拼接体的密封槽中加入密封条后，再利用连接件将所述拼接 体进行紧固。
全文摘要
本发明公开了一种轮毂罩模具及其使用方法，所述轮毂罩模具包括U形空心薄壁的轮毂罩模具本体、以及与所述模具本体拼接为一体而形成U形的第一分型模具组件、第二分型模具组件、第三分型模具组件。制造所述轮毂罩时采用本发明的分型拼接轮毂罩模具，利用真空吸铸方式，由复合材料及树脂吸铸、固化后制得。本发明的轮毂罩模具具有拼接、打开方便等优点。
文档编号B29C70/42GK101380788SQ200810167830
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月13日 优先权日2008年10月13日
发明者英 马 申请人:英 马