专利名称：风轮机转子叶片所用的模具的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于模制大型物体的模具，所述大型物体诸如是用于风轮发电机的转子叶片。
背景技术：
现今的风轮发电机转子叶片是大型结构，并且大多数风轮发电机转子叶片包括两个半壳，这两个半壳沿着它们共同边缘组装以形成转子叶片的外壳。每个半壳均能制造为复合结构，该复合结构包括例如玻璃纤维增强树脂材料，该玻璃纤维增强树脂材料布置在模具中，树脂在该模具中被固化。风轮发电机转子叶片的空气动力学特性对转子叶片和风轮发电机的操作来说是非常重要的。转子叶片的不完善的空气动力学特性导致风轮发电机的次优的操作。风轮发电机转子叶片的空气动力学特性受其几何特性影响。因此希望的是，每个叶片的几何特性被保持在容许极限内。这种几何特性包括横向于转子叶片的纵向轴线的横截面。用于模制用于风轮发电机转子叶片的半壳的模具能具有长形槽的大致形状，该长形槽具有向上敞口的腔，待模制的材料被沿着模具的腔的内表面放置在该腔中。用于模制用于风轮发电机转子叶片的叶片壳体的模具能基于叶片的理想形状的复杂计算机计算制成。这种计算基于完成的转子叶片的期望的空气动力学特性以及基于包含在制造叶片的过程中所包括的许多材料和技术。然而，即使非常精确制造的模具也可能偏离理想或预定的形状。不在容许极限内的偏差导致模制的叶片的几何特性不在容许极限内的相应偏差，这继而相应地影响空气动力学特性。因此可视为本发明的目的在于提供一种用于制造用于风轮机转子叶片的一部分的模具的方法，从而确保该转子叶片的几何特性处于容许极限内，由此确保由模具制造的转子叶片具有期望的均勻且一致的空气动力学特性。
发明内容
因此本发明提供了一种制造用于风轮机转子叶片的一部分的模具的方法，所述叶片的一部分待在所述模具中模制，所述方法包括设置第一模具；确定所述第一模具和/或由该第一模具制成的模制部的几何特性是否在容许极限内；并且假如所确定的几何特性不在所述容许极限内，则调整所述第一模具从而使所述几何特性处于所述容许极限内。调整所述第一模具可以基于该第一模具和/或由该第一模具制成的模制部的几何特性，或者通常而言基于与所述模具的形状直接和/或间接有关的几何特性。通常，诸如风轮机转子叶片的一部分的大型模制部可以在已被从所述模具移除之后显示出偏离期望的几何特性的几何特性。这种偏离能是由于例如所述模制部中的残余张力，所述张力随后被释放到已被从所述模具移除的所述模制部并且可以在一个时段内形成。这种模制部的几何特性因此可以通过测量确定，并且如果需要所述模具可以被相应地调整以吸收所述模制部的几何特性的这种变化。因此，代替或除确定所述第一模具的几何特性之外，模制部的几何特性也可以用于调整所述第一模具，从而使所述模制部的所述几何特性在所述容许极限内。所述模具或所述模制部的所确定的几何特性，或者所述模具和所述模制部的几何特性可以用作用于调整所述第一模具的基础。有利的是利用与所述第一模具的形状间接相关的几何特性(诸如模制部的几何特性)调整所述第一模具，因为这可以补偿由其它作用、剩余张力以及所述模制部的进一步处理引起的所述模具本身的形状偏差以及所述模制部的形状偏差。这种进一步处理可以包括使一模制叶片半部与另一模制叶片半部接合以形成最终叶片的过程，其中该接合过程可能影响所述叶片部分的形状。而且在模制期间，所述叶片部分的固化可能由于收缩而影响形状。因此，通过单独利用所述模制部的确定的形状特性或利用所述模制部的确定的形状特性结合所述模具的形状特性，可以将期望的几何特性和实际的几何特性的偏差减到最小，这是因为模具缺陷和其它形状影响因素能被适当地补偿。所述第一模具的几何特性和所述模制部的几何特性的结合可以例如通过下述方式来实现将所述模制部的确定的形状偏差的百分比与所述模具的确定的形状偏差相加并且将该结合的形状偏差与期望的形状比较，以便确定所述模具的调整。所述确定的形状偏差的百分比可以基于通过实验获得的值。本发明的优点是，所述模具不需要被制造成为制造风轮发电机转子叶片所需的最终的且窄的公差。但是调整至期望的几何特性能根据确定的几何特性和期望的公差来进行。这确保了转子叶片能被制造成具有期望的几何特性和空气动力学特性并且具有窄公差。而且，所述模具能被制造得更轻，由此所述模具将是较便宜并且更易于移动和操纵的。可视为另一个优点的是，所述制造模具的方法能够在所述模具的整个寿命期间将该模具的形状调整到期望的几何特性。因此，所述方法甚至可以在需要更换所述模具之前延长该模具的寿命，因为能补偿由于连续使用而出现的所述模具的变差。因此，可视为优点的是，在模制叶片部分之前根据需要能够获得所述模具的最佳设定点(即，最佳形状)，使得能在所述模具的寿命期间重复获得模制叶片部分的大体上相同的形状。这样可以制造具有相同的期望的空气动力学特性的转子叶片。所述最佳形状可以从所述第一模具和/或由该第一模具制成的模制部的几何特性确定。在一实施方式中，本发明包括测量所述第一模具和/或所述模制部以确定该第一模具和/或该模制部的几何特性。然后将确定所述第一模具的所确定的几何特性、另选地或另外所述模制部的所确定的几何特性是否在容许极限内，并且假如不在所述容许极限内，则所述第一模具将被调整从而使几何特性或多个几何特性在所述容许极限内。因此，所述模具的调整可以在测量所述模制部的所述几何特性之后被执行，使得所述第一模具的调整基于所述几何特性而确定，其中所述调整被确定以便适于使所述模制部的所述几何特性在所述容许极限内。因而随后的调整包括利用确定的调整来调整所述第一模具。在第一模制叶片半壳已和第二模制叶片半壳结合形成最终的叶片组件之后可以通过该第一模制叶片半壳的外表面的表面测量来测量所述模制部的所述几何特性。所述两个半壳的结合可以另外包括在所述两个半壳之间固定翼梁。在所述模制部与其它部件组装之后测量该模制部的几何特性可以有利地暗示，由组装过程引起的形状缺陷能通过用于随后的模制部或多个模制部的模具调整来补偿。测量所述模制部可以在对所述叶片进行磨削和涂漆之前或者之后发生。另选地，测量所述模制部可以在其与其它部件组装之前进行，所述测量例如是当所述叶片壳体仍位于所述模具中时测量该叶片壳体的内表面的表面位置。在一实施方式中，本发明包括确定适于使所述模制部的所述几何特性在所述容许极限内的所述第一模具的调整；其中所述第一模具的包括利用确定的调整。因此，所述第一模具的调整可以基于实验经验或分析推导来确定，使得所述模制部或者所述模制部与其它部件的组件的几何特性在所述容许极限内。在本发明的实施方式中，支承件包括支承托架，该支承托架在所述模具的支承部位固定到该模具，所述支承托架具有通孔；螺纹轴，该螺纹轴连接到支承结构并且突出穿过所述支承托架的所述通孔；接合装置，该接合装置将所述螺纹轴连接到所述支承托架，从而使所述支承托架能相对于所述螺纹轴移位，并且所述制造模具的方法包括调整所述第一模具包括调整所述接合装置从而将所述支承托架相对于所述螺纹轴紧固在期望位置。使用将所述螺纹轴连接到所述支承托架以调整该支承托架的位置的所述接合装置可被视为允许适当地调整所述模具的有利的简单且可靠的机械结构。所述接合装置可以以不同方式来实现。例如，所述接合装置可以包括位于所述螺纹轴上的一对螺母以及所述支承托架的位于该对螺母之间的一部分，其中一个螺母或两个螺母被用来调整所述支承托架的位置。作为另一个实施例，所述接合装置可以包括形成在所述支承托架的所述通孔中的内螺纹，使得所述内螺纹与所述螺纹轴配合，并且因此，使得能够调整所述支承托架的位置。
图1示意地示出通过根据本发明的方法调整的用于风轮发电机转子叶片的半壳的模具的横截面；图2示出了用于本发明的方法的装置；以及图3示出了用于本发明的方法的替代装置。
具体实施例方式在图1中示出了用于模制风轮发电机转子叶片的半壳(未示出)的模具10的横截面。框架20上的支承件21、22、23或其它适当的支承结构在单独的支承部位支承模具10。 如将在下面更详细地说明的，支承件21、22、23中的一些或全部是可调整的。在模具10由位于框架20上的支承件21、22、23支承的情况下，确定该模具的一个或更多个选择的几何特性。所选择的几何特性能包括模具的表面的至少一部分的一个或更多个点的绝对坐标和/或相对坐标，例如涉及模具的横截面或纵截面，或模具的横截面或纵截面的形状或轮廓，或整个模具或该模具的一个或更多个部分的形状。用于确定几何特性的适当方法是公知的，但是利用例如激光扫描的非接触方法是特别有用的。当模具的一个或更多个几何特性已被确定时，所述几何特性被与相应的预定的期望的几何特性进行比较。被确定的每个几何特性均应在一个或更多个容许极限内，并且对于每个几何特性而言，可接受的几何特性相对于期望的几何特性的区间可以被限定。假如所确定的几何特性在容许极限内，则不采取与几何特性相关的进一步动作。假如所确定的几何特性不在容许极限内，则如下所述执行校正。同样地，风轮机转子叶片的模制部或者由该模制部组装的整个转子叶片能被测量以确定其几何特性。与期望的几何特性的可能偏差因而能形成用于确定模具的相应调整的基础，该调整将消除所观察到的偏差，使得随后的模制部的几何特性将在容许极限内。容许极限被理解为模具和/或模制部的机械公差，所确定的几何特性这样满足该机械公差。容许极限可以是从计算机模拟或实验确定的预定值或最小值和最大值的范围， 该计算机模拟或实验目的在于使某些空气动力学特性(诸如叶片的空气动力学效率)最优化。在图1中，三个支承件21、22、23被示意地显示为箭头，并且支承件能被单独调整到框架20上方的不同高度。图1示出这样的情况，即，所确定的几何特性是模具10的轮廓并且该轮廓需要调整。在支承件22处，模具被朝向框架20拉动，并且在支承件23处，模具被升起或推离框架20，而支承件21未变化。实线示出了作为模具的轮廓的所确定的几何特性，虚线示出调整过的轮廓。图2示出了用于模具10的可调整支承件25的实施例。螺纹轴沈被固定地连接到支承结构或框架20，该支承结构或框架可以被固定到地板并且设计成承载模具10。支承托架四具有通孔，螺纹轴沈穿过该通孔，并且两个螺母27J8被拧紧在螺纹轴沈上，其中支承托架的一部分位于这些螺母之间。支承托架四在模具的支承部位11处固定到模具10。当模具10需要相对于框架20调整时，螺母27J8被拧松并且调整以根据需要降下或升起支承托架四，从而改变支承部位的位置。当已获得期望的几何特性时，两个螺母 27、观被抵靠支承托架拧紧，从而将支承托架相对于螺纹轴固定在期望位置并且固定模具并且保持模具的如此调整的几何特性。因此，螺母27、28与螺纹轴沈以及支承托架的组合构成接合装置，该接合装置将螺纹轴连接到支承托架，从而使支承托架能相对于螺纹轴 (或者等同地相对于支承结构20)移位。图3示出了用于模具10的可调整支承件35的另一实施例。螺纹轴44可旋转地连接到支承结构或框架20。例如，心轴41包括螺纹轴部44和连接到框架20的心轴头42， 通过心轴41使螺纹轴44能够可旋转地连接到框架，其中心轴头42与框架20的相配心轴保持装置43可旋转地接合。心轴保持装置43可以形成为凹槽、T形槽，或者允许心轴41绕其纵向轴线旋转同时限制或者抑制心轴沿其纵向轴线的方向的位移的其它保持装置43。心轴包括沿其纵向延伸的螺纹轴部44。外螺纹部44与形成在支承托架四的通孔 47中的相应的内螺纹46配合。因此，外螺纹部44和内螺纹46的组合构成接合装置，该接合装置将螺纹轴连接到支承托架，从而使支承托架能相对于螺纹轴移位。支承托架四在模具的支承点11被固定到该模具10。通过将心轴头42插入保持装置43中并且将外螺纹部44拧紧到通孔27的螺纹46中，可以朝向或远离框架20调整模具10的支承部位11，以便通过使心轴41绕其纵向轴线旋转来调整模具的形状。心轴的旋转能借助于键(未示出)来实现，该键成形为与成形部 48接合，该成形部例如是在心轴41的其中一端上形成的端部48。当已经实现模具的期望调整时，能通过抵靠支承托架四拧紧螺母49或50来锁定心轴41的旋转。可选地，两个螺母49和50都被拧紧。因此，当使用两个螺母时，螺母49 和50中的一个或两个设置在螺纹部44上、也就是在通孔47的相邻两侧上。在图2和图3中的实施例中，可调整支承件25、35能以相反方式布置，使得支承托架被连接到框架20并且螺纹轴沈或心轴头42被连接到模具10。可以使用其它类型的可调整支承件，诸如电气或液压操作的支承件。当已经确定模具的几何特性时，计算机可以有利地用于计算待进行的每个支承件的调整，以便使模具的几何特性在容许极限内。计算机还可以用于致动电气或液压操作的支承件，由此调整模具的过程的一部分或可能整个过程能被自动执行。
权利要求
1.一种风轮机转子叶片的一部分所用的模具的制造方法，所述风轮机转子叶片的一部分待在所述模具中模制，所述方法包括设置第一模具；确定所述第一模具的几何特性和/或由该第一模具制成的模制部的几何特性是否在容许极限内；并且，假如所确定的几何特性不在容许极限内，则调整所述第一模具从而使所述几何特性处于容许极限内。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括测量所述第一模具和/或所述模制部以确定该第一模具的所述几何特性和/或该模制部的所述几何特性。
3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括确定所述第一模具的适于使所述模制部的所述几何特性位于容许极限内的调整方式； 其中所述第一模具的所述调整包括使用所确定的调整方式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述几何特性包括点的坐标。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述几何特性包括横截面的轮廓。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述几何特性包括表面的至少一部分的几何形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述风轮机转子叶片的待模制的所述一部分是该转子叶片的外壳的至少一部分。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述的调整所述第一模具包括对固定到所述模具的支承部位的支承件进行调整，从而改变该支承部位的位置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述的调整所述第一模具包括对固定到相应的支承部位的多个支承件进行调整，从而改变这些支承部位的位置。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，其中，所述支承件包括支承托架，该支承托架在所述模具的支承部位固定到该模具，所述支承托架具有通孔；螺纹轴，该螺纹轴连接到支承结构并且穿过所述支承托架的所述通孔突出；接合装置，该接合装置将所述螺纹轴连接到所述支承托架从而使该支承托架能相对于该螺纹轴移位；并且其中所述的调整所述第一模具的方法步骤包括调整所述接合装置从而将所述支承托架相对于所述螺纹轴紧固在期望位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述接合装置包括位于所述螺纹轴上的一对螺母以及所述支承托架的位于这一对螺母之间的部分。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述接合装置包括在所述通孔中形成的内螺纹，并且其中所述内螺纹与所述螺纹轴相配。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，利用心轴头将所述螺纹轴连接到所述支承结构，该心轴头与所述支承结构的相配心轴保持装置以能旋转的方式接合，或者其中所述螺纹轴被固定到所述支承结构。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述的调整所述第一模具包括对固定到所述模具的支承部位的支承件进行调整从而改变该支承部位的位置，并且其中所述支承件包括支承托架，该支承托架在所述模具的支承部位固定到该模具，所述支承托架具有通孔；螺纹轴，该螺纹轴固定到支承结构并且穿过所述支承托架的所述通孔突出； 位于所述螺纹轴上的一对螺母以及所述支承托架的位于这一对螺母之间的部分；并且其中所述的调整所述第一模具的方法步骤包括调整所述一对螺母从而将所述支承托架相对于所述螺纹轴紧固在期望位置。
全文摘要
提供一种风轮机转子叶片的一部分所用的模具的制造方法，所述风轮机转子叶片待在所述模具中模制，所述方法包括确定所述模具的几何特性是否在容许极限内；并且假如所确定的几何特性不在所述容许极限内，则调整所述模具从而使所述几何特性在所述容许极限内。所述模具不需要制造成为制造风轮发电机转子叶片所需的最终的且窄的公差，但是调整至期望几何特性能根据所确定的几何特性和期望的公差来进行。这确保转子叶片能被制造成具有期望的几何特性和空气动力学特性并且具有窄公差。而且，所述模具能被制造得更轻，由此所述模具将是较便宜的并且更易于移动和操纵。
文档编号B29C33/30GK102481706SQ201080037392
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月16日 优先权日2009年7月23日
发明者L·K·佩特森 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司