用于抗剪腹板生产的模制站及其制造方法与流程

本发明涉及一种模制站，其包括多个腹板模具，每个腹板模具包括用于模制抗剪腹板部件的模制表面，其中每个腹板模具具有第一端、相对的第二端、第一侧和相对的第二侧。

本发明还涉及一种使用以上模制站制造抗剪腹板的方法。

背景技术：

已知在腹板模具中制造抗剪腹板，而叶片壳体在叶片模具中被单独制造。通常，两个或更多个抗剪腹板定位在风力涡轮机叶片内，以增加对叶片壳体的支撑。将抗剪腹板提升到位并附接到一个叶片壳体部件，在其之后将另一个叶片壳体部件移动到位并附接到抗剪腹板和一个叶片壳体部件。

us2017/0151711a1公开了这样的风力涡轮机叶片的制造方法，其中当将两个叶片壳体部件移动成彼此接触时，抗剪腹板被引导到正确的位置中。两个叶片模具成形为各自形成风力涡轮机叶片的一部分，其中两个叶片壳体部件形成风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。

us2017/0320275a1公开了这样的用于制造i形抗剪腹板的腹板模具，该i形抗剪腹板随后被从腹板模具中提升出并且到叶片部件上的位置中。腹板模具通常成形为形成针对该风力涡轮机叶片设计的特定抗剪腹板轮廓。

使用单独的腹板模具和叶片模具占用更多空间，并减少了其他生产线的可用间距，因此降低了制造设施的整体生产能力。因此，存在用于优化生产能力的需求。

技术实现要素：

发明目的

本发明的目的是提供一种解决上述问题的腹板模具系统和方法。

本发明的另一目的是提供一种提高制造能力的腹板模具系统和方法。

本发明的再一目的是提供一种允许同时多个抗剪腹板的生产的腹板模具系统和方法。

本发明的详细描述

本发明的一个目的通过模制站实现，该模制站包括第一腹板模具和至少第二腹板模具，该第一腹板模具包括用于模制第一抗剪腹板的模制表面，该第二腹板模具包括用于模制第二抗剪腹板的模制表面，其中所述第一腹板模具和第二腹板模具中的每一个包括第一端、第二端、第一侧和第二侧，其特征在于，第一腹板模具布置在地面水平（groundlevel）处，并且第二腹板模具布置在位于地面水平以上的上水平（upperlevel）处。

这提供了紧凑的模制站，其包括以多个水平布置的多个腹板模具，由此在不增加所需生产区域的情况下增加生产能力。这允许在不占用附加生产空间的情况下同时制造用于大型风力涡轮机叶片的大型抗剪腹板。这还允许在同一制造设施内布置多个生产线。

常规生产线使所有叶片和腹板模具布置在地面水平处。因此，只能同时在制造设施内布置有限数量的生产线。这降低了整体生产能力。可替代地，当开始不同风力涡轮机叶片的生产时，当前生产线的叶片和腹板模具可被移除并且由新的叶片和腹板模具来更换。然而，这是耗时的过程，并且增加了生产停机时间。

根据一个实施例，所述上水平由在纵向方向上和在横向方向上延伸的工作平台形成，其中所述第一腹板模具布置在所述工作平台下方。

制造设施可被构造为限定整个生产区域的永久性结构或临时性结构。地面水平由地板形成，例如生产区域的混凝土地板或临时制造地板，该生产区域限定了地面水平地板空间。上水平被限定为位于地面水平与生产区域的天花板之间的中间地板，该生产区域限定了上水平地板空间。例如，第一上水平可位于地面水平以上，并且另一个第二上水平可位于第一上水平以上，依此类推。这增加了用于生产线的总地板面积。

上水平可由在纵向方向上并且进一步在横向方向上延伸的工作平台形成。工作平台在地面水平的一部分上方延伸，并限定了专用的地板区域。工作平台可形成为永久的内置结构，或者可被拆卸和重新定位的半永久结构。可替代地，工作平台可形成为可沿地面水平移动的可移动结构。例如，两个或更多个工作平台可被布置在相同的上水平处并且可被间隔开或彼此邻接。例如，至少第一工作平台可布置在第一上水平处，并且至少第二工作平台可布置在第二上水平处。因此，工作平台可用作用于抗剪腹板的生产的夹层（mezzanine）。

每个工作平台适于一个或更多个适合于抗剪腹板的制造的腹板模具的安装。如稍后所述，可进一步准备工作平台以用于提升系统的安装，以用于至少将抗剪腹板从腹板模具中提升出。附加地，可在工作平台下方安装一个或更多个其他腹板模具。工作平台的底部和/或工作平台之下的间距可被准备以用于另外的提升系统的安装，以用于至少将抗剪腹板从另外的腹板模具中提升出。这提供了紧凑的生产线，其允许在多个水平处制造抗剪腹板。

可替代地，一个或更多个叶片模具和相关联的提升系统可在工作平台之前或在工作平台之上安装。这允许叶片壳体部件和抗剪腹板在组合的生产线中被制造。

可替代地，一个或更多个叶片模具和相关联的提升系统可在工作平台之前和进一步在工作平台之上安装。这允许叶片壳体部件在多个水平处被制造。

根据一个实施例，至少第三腹板模具还被布置在相对于第一腹板模具的地面水平处和/或相对于第二腹板模具的上水平处，第三腹板模具包括用于模制至少第三抗剪腹板的模制表面。

工作平台的长度和宽度可适于实现多个单独的腹板模具的安装。类似地，可在地面水平处安装多个单独的腹板模具。例如，两个、三个、四个或更多个腹板模具可被布置在地面水平处和/或上水平处。例如，一个或更多个第一腹板模具可被安装在第一上水平上，而一个或更多个第二腹板模具可被安装在第二上水平上。这允许在多于一个的水平上的多个抗剪腹板的生产。

例如，用于第一风力涡轮机叶片的第一组腹板模具可布置在地面水平处。第一组的单独的腹板模具可邻近工作平台或在工作平台下方布置。可替代地，一些腹板模具可邻近工作平台布置，而其他腹板模具布置在工作平台下方。用于第二风力涡轮机叶片的第二组腹板模具可布置在工作平台处。可替代地，第一组和/或第二组的单独的腹板模具可部分地布置在地面水平和上水平两者上。可以以类似方式布置腹板模具的另外的组。

根据一个实施例，所述第一或第二腹板模具和所述第三腹板模具在纵向方向上对准。

单独的腹板模具的尺寸适于抗剪腹板或抗剪腹板段的大小和形状。例如，抗剪腹板可形成为单个连续件。这需要腹板模具延伸至少该抗剪腹板的总长度。例如，抗剪腹板可由连接在一起的多个抗剪腹板段形成。这需要一个或更多个腹板模具延伸至少该抗剪腹板段的局部长度。

在选择的水平上的腹板模具（例如，第一或第二腹板模具和第三腹板模具）可沿纵向方向连续地布置。这形成了连续的生产线。此外，在另一个选择的水平上的腹板模具也可沿纵向方向连续地布置。

这种布置例如适合于抗剪腹板的组的生产，例如连续的抗剪腹板，以用于大型风力涡轮机叶片，例如具有50米或更长的叶片长度。

根据一个实施例，所述第一或第二腹板模具和所述第三腹板模具在横向方向上对准。

可替代地，在选择的水平上的腹板模具（例如，第一或第二腹板模具和第三腹板模具）可沿横向方向平行布置。这可形成多个平行的生产线。此外，在另一个选择的水平上的腹板模具也可沿横向方向平行布置。

这种布置例如适合于用于不同风力涡轮机叶片的抗剪腹板段的不同组的平行生产。此外，当前未在生产中使用的任何腹板模具可与制造设施一起存储而不会限制生产能力，由此减少了生产停机时间。

在另一替代方案中，一组中的一个或更多个腹板模具可相对于纵向方向以倾斜角延伸。这可以例如适合于预弯曲的风力涡轮机叶片。

在再另一替代方案中，一组中的一个腹板模具（例如，用于第一抗剪腹板段的腹板模具）可在第一方向上延伸，而所述组中的另一腹板模具（例如，用于第二抗剪腹板段的腹板模具）可在第二方向上延伸。这可以例如适合于分段抗剪腹板的生产。

根据一个实施例，模制站还包括配置成在第一位置和第二位置之间提升选择的抗剪腹板的提升系统，其中所述提升系统配置成相对于至少第一或第二腹板模具移动。

如前所述，模制站可进一步包括至少一个提升系统，该至少一个提升系统被配置成将抗剪腹板部件从选择的腹板模具中提升出并将其移动到另一位置。该提升系统可形成为龙门起重机单元、高架起重机单元或另一种合适的提升系统。提升系统相对于（一个或更多个）腹板模具布置，使得提升设备可相对于（一个或更多个）腹板模具在纵向方向和/或横向方向上移动。这允许抗剪腹板部件从由腹板模具限定的第一位置移动并且到第二位置。

在示例中，可在用于每个生产线的每个水平处安装本地（local）提升系统，或者可在适合于在所有生产线中使用的水平处安装公共提升系统。（公共）提升系统可进一步在由以上第二位置限定的（公共）模制后的子站上方延伸。用于每个生产线和/或每个水平的提升系统可独立操作。一个水平上的提升系统可能不同于另一水平上的提升系统。例如，龙门起重机单元可在地面水平上使用，而高架起重机单元可在上水平上使用。

可替代地，提升系统可包括专用的提升设备和/或运输设备。提升设备可被配置成执行抗剪腹板的提升，而运输设备可被配置成执行第一位置和第二位置之间的抗剪腹板的运输。运输设备和提升设备可配置为单独的设备或集成设备。

在示例中，可将抗剪腹板移动到限定第二位置的专用转移区域中。在该转移区域中，可准备抗剪腹板以用于安装和/或旋转到安装位置中。可将抗剪腹板从该第二位置转移并且转移到存储区域以用于以后的安装，或者直接转移到叶片模具或支架以用于安装。

根据一个实施例，模制站还包括至少一个模制后的子站，其布置在地面水平处或上水平处。

如前所述，可在每个生产线的延伸范围内布置模制后的子站。模制后的子站可配置成接收并保持至少一个抗剪腹板部件，优选地为一组抗剪腹板。模制后的子站可简单地包括支架，该支架用于在将（一个或更多个）抗剪腹板转移到叶片壳体以用于安装之前临时保持（一个或多个）抗剪腹板。因此，这组抗剪腹板可直接组装在叶片模具中或模制后的支架中。

可替代地，模制后的子站可形成为用于在叶片壳体中的安装之前组装抗剪腹板的组的组装站。模制后的子站可包括用于在组装期间保持抗剪腹板的支撑框架或结构。单独的抗剪腹板段可进一步连接在一起以在组装站中形成相应的抗剪腹板。临时隔离装置（spacermeans）（例如，互连或伸缩杆）可装配在抗剪腹板之间，以在安装期间保持抗剪腹板之间的距离。

然后，具有抗剪腹板的支撑框架可转移到叶片壳体并安装。一旦安装过程完成，就可将隔离装置和支撑框架移除并重新用于另一组抗剪腹板。这允许在安装之前在模制站中组装抗剪腹板的组。

另一个提升系统（例如，高架起重机单元）可用于在模制后的子站与叶片模具或支架之间转移抗剪腹板的组。

可替代地，可在一个或更多个水平处为位于该水平上的所有生产线提供公共的模制后的子站。可选地，可为所有水平和所有生产线提供单个公共的模制后的子站。该单个公共的模制后的子站可适于接收和保持抗剪腹板的各种组。这减少了子站的总数量。

地面水平上和上水平上的（一个或更多个）模制后的子站可在竖直方向上对准以形成堆叠构造。可替代地，地面水平上和上水平上的模制后的子站可在竖直方向上相对于彼此偏置（offset）。

在模制后的子站中，可以可选地在抗剪腹板上执行一个或最后的（finishing）步骤。

本发明的一个目的还通过一种制造用于风力涡轮机叶片的抗剪腹板的方法来实现，该方法包括以下步骤：

-提供包括第一腹板模具和至少第二腹板模具的模制站，

-使用模制工艺在所述第一腹板模具中制造第一抗剪腹板，

-进一步使用模制工艺在所述第二腹板模具中制造第二抗剪腹板，其特征在于

所述第一抗剪腹板的制造在地面水平处执行，而所述第二抗剪腹板的所述进一步制造在上水平处执行，所述上水平位于地面水平以上。

这提供了在多个水平处制造多组抗剪腹板的方法，由此减少了在相同制造设施处用于生产多个风力涡轮机叶片的周期时间。这增加了模制站的生产能力，而没有增加所需的生产区域。

因此，可在不同的腹板模具中同时生产用于特定风力涡轮机叶片的单独的抗剪腹板。这减少了总周期时间。然后，在安装之前，将抗剪腹板直接转移到叶片模具或支架以用于安装，或者直接转移到模制后的子站以用于组装。

使用本发明可有利地制造大型的抗剪腹板或抗剪腹板段，而不必增加生产区域。因此，用于一种类型的风力涡轮机叶片的抗剪腹板是在一个生产线中制造的，例如在上水平上制造，而用于另一种类型的风力涡轮机叶片的抗剪腹板在另一个生产线中制造，例如在地面水平处。由此增加了可同时制造的抗剪腹板的数量。

本发明进一步减少了用于将腹板模具移入和移出生产区域的需要，由此减少了生产停机时间。

根据一个实施例，该方法还包括以下步骤：

-使用模制站的提升系统将所述第一或第二抗剪腹板移动到模制后的子站。

可使用一个或更多个提升系统将单独的抗剪腹板从腹板模具中移出，并移入模制后的子站中。可在模制后的子站中在抗剪腹板上执行一个或更多个最后的步骤。附加地或可替代地，抗剪腹板的组可在模制后的子站内被组装。一旦组装，就可将抗剪腹板的组转移到叶片模具或支架以用于安装。

根据一个实施例，一个风力涡轮机叶片的第一组抗剪腹板在一个水平处制造，而另一个风力涡轮机叶片的第二组抗剪腹板在另一个水平处制造。

第一组抗剪腹板可在地面水平上制造，而第二组抗剪腹板可在上水平处制造，或者反之亦然。可替代地，第一组和第二组抗剪腹板两者可在同一水平上制造。可将用于相应的抗剪腹板的组的腹板模具组合在一起以促进制造过程并减少生产周期时间。这适合于大型连续抗剪腹板的制造。

根据一个实施例，一个风力涡轮机叶片的第一组抗剪腹板在地面和上水平处的选择的腹板模具中制造，而另一个风力涡轮机叶片的第二组抗剪腹板在地面和上水平处的进一步选择的腹板模具中制造。

可替代地，可在每一水平上使用专用的腹板模具在地面和上水平两者上制造第一组抗剪腹板。类似地，也可在每一水平上使用专用的腹板模具在地面和上水平两者上制造第二组抗剪腹板。在选择的水平上的专用腹板模具可适于制造组合的抗剪腹板的一部分或所述组的特定抗剪腹板。在另一选择的水平上的专用腹板模具可适于制造组合的抗剪腹板的另一部分或所述组的另一特定抗剪腹板。

在示例中，大型抗剪腹板段或第一抗剪腹板段的制造可在一个水平上执行，而小型的抗剪腹板段或第二抗剪腹板段的制造可在另一个水平上执行。在示例中，i形或c形抗剪腹板的制造可在一个水平上执行，而增强抗剪腹板的制造可在另一个水平上执行。增强抗剪腹板可包括后缘抗剪腹板、前缘抗剪腹板或另一增强抗剪腹板。

附图说明

下面参考附图中所示的实施例详细解释本发明，其中，

图1示出了风力涡轮机，

图2示出了具有基本空气动力学轮廓的风力涡轮机叶片的示例性实施例，

图3示出了根据本发明的模制站的第一示例性实施例，

图4示出了腹板模具的组的第二示例性布置，

图5示出了腹板模具的组的第三示例性布置，

图6示出了模制站的第二示例性实施例，

图7示出了模制站的第三示例性实施例，以及

图8示出了模制站的第四示例性实施例。

参考列表

1．风力涡轮机

2．风力涡轮机塔

3．机舱

4．毂

5．风力涡轮机叶片

6．变桨轴承（pitchbearing）

7．叶片根部

8．末梢端

9．前缘

10．后缘

11．叶片壳体

12．压力侧

13．吸力侧

14．叶片根部部分

15．空气动力学叶片部分

16．过渡部分

17．风力涡轮机叶片的叶片长度

18．风力涡轮机叶片的弦长

19．模制站

20．地面水平

21．上水平

22．工作平台

23．第一腹板模具

24．第二腹板模具

25．第三腹板模具

26．抗剪腹板部件

27．第二位置

28．叶片模具

29．叶片支架（bladecradle）

30．腹板模具的第一端

31．腹板模具的第二端

32．腹板模具的第一侧

33．腹板模具的第二侧

34．模制表面

35．第一提升系统

36．模制后的子站

37．第二提升系统

在上述附图中示出了列出的参考标号，出于说明性目的，在同一附图中未示出所有参考标号。附图中看到的相同部分或位置将在附图中利用相同的参考标号编号。

具体实施方式

图1示出了现代风力涡轮机1，其包括风力涡轮机塔2、布置在风力涡轮机塔2的顶部上的机舱3以及限定转子平面的转子。机舱3例如经由偏航轴承单元（yawbearingunit）连接到风力涡轮机塔2。转子包括毂4和多个风力涡轮机叶片5。这里示出了三个风力涡轮机叶片，但是转子可包括更多或更少的风力涡轮机叶片5。

毂4经由旋转轴连接到位于风力涡轮机1中的传动系，例如发电机。

毂4包括用于每个风力涡轮机叶片5的安装接口。变桨轴承单元6可选地连接到该安装接口，并且进一步连接到风力涡轮机叶片5的叶片根部。

图2示出了风力涡轮机叶片5的示意图，该风力涡轮机叶片5在纵向方向上从叶片根部7延伸到末梢端8。风力涡轮机叶片5进一步在弦向方向上从前缘9延伸到后缘10。风力涡轮机叶片5包括叶片壳体11，该叶片壳体11具有两个相对面向的侧表面，其分别限定了压力侧12和吸力侧13。叶片壳体11还限定叶片根部部分14、空气动力学叶片部分15以及在叶片根部部分14和空气动力学叶片部分15之间的过渡部分16。

叶片根部部分14具有大致圆形或椭圆形的横截面（由虚线指示）。叶片根部部分14连同承载结构（例如，组合有抗剪腹板或箱形梁的主层压板）配置成向风力涡轮机叶片5增加结构强度，并将动态负载转移到毂4。承载结构在压力侧12和吸力侧13之间并且进一步在纵向方向上延伸。

叶片空气动力学叶片部分15具有设计成产生升力的空气动力学形状的横截面（由虚线指示）。叶片壳体11的横截面轮廓在过渡部分16中从圆形或椭圆形轮廓逐渐转变为空气动力学的轮廓。

风力涡轮机叶片5具有在纵向方向上测量的至少35米、优选地至少50米的叶片长度17。风力涡轮机叶片5还具有弦长18，该弦长18作为在弦向方向上测量的叶片长度17的函数，其中最大弦长在叶片空气动力学叶片部分15和过渡部分16之间找到。

图3示出了根据本发明的模制站19的示例性实施例，其中模制站19包括地面水平20和上水平21。

地面水平20在此由制造设施的地板形成。上水平21由在纵向方向上延伸并且在横向方向上进一步延伸的工作平台22形成。在此，工作平台22形成为半永久结构，该半永久结构定位成在工作平台22和地板之间限定了限定区域。

在此，第一腹板模具23被布置在工作平台22下方的地面水平20处，而第二腹板模具24被布置在上水平21处。至少第三腹板模具25还分别相对于第一腹板模具23和第二腹板模具24布置在地面水平20和上水平21两者处。因此在地面水平20处提供了一组腹板模具，并且在上水平21处进一步提供了一组腹板模具。

如图3中所图示，第一腹板模具23和第三腹板模具25沿纵向方向连续地延伸，以形成一个连续的生产线。此外，第二腹板模具24和第三腹板模具25沿纵向方向连续地延伸，以形成另一个连续的生产线。

如图3中所图示，在第一腹板模具23的延伸中布置有由转移区域限定的第二位置27。第二位置27适于容纳在选择的腹板模具（例如，第一、第二或第三腹板模具）中制造的抗剪腹板部件26，例如第一、第二或第三抗剪腹板。

第一提升系统（图6中所示）用于使至少地面水平20的抗剪腹板部件26在由第一腹板模具23或第三腹板模具25限定的第一位置与第二位置27之间移动。

第二提升系统（图6中所示）用于在第二位置27和叶片模具28或叶片支架29之间转移抗剪腹板部件26以用于安装。可替代地或附加地，第二提升系统也被用于使抗剪腹板部件26从第二腹板模具24或第三腹板模具25直接移动并进入叶片模具28或叶片支架29或进入第二位置27。

图4示出了腹板模具的组的第二布置，其中第一腹板模具23和第三腹板模具25在地面水平20处在横向方向上延伸，由此形成一排平行的生产线。可替代地或附加地，第二腹板模具24和第三腹板模具25在上水平21处在横向方向上延伸，由此形成另一排平行的生产线。

腹板模具23、24、25中的每个具有从第一端30延伸到第二端31的局部长度和从第一侧32延伸到第二侧33的局部宽度。每个腹板模具23、24、25具有模制表面34，其用于在模制过程期间铺放抗剪腹板部件26的材料。

图5示出了腹板模具的组的第三布置。与图4中的第二布置不同，在此第一腹板模具23和第三腹板模具25在地面水平20处相对于纵向方向成一定角度定位。可替代地或附加地，在此第二腹板模具24和第三腹板模具25在上水平21处相对于横向方向成一定角度定位。

图6示出了模制站19'的第二示例性实施例，其中第一提升系统35相对于工作平台22布置。第一提升系统35在第一腹板模具23或第三腹板模具25上方延伸，并在第二位置27处在模制后的子站36上方延伸。第一提升系统35被配置成使抗剪腹板部件26在地面水平20上的选择的腹板模具与模制后的子站36之间移动。

此外，第二提升系统37相对于工作平台22布置。第二提升系统37在第二腹板模具24或第三腹板模具25上方以及在模制后的子站36上方延伸。第二提升系统37配置成使抗剪腹板部件26在上水平21上的选择的腹板模具、模制后的子站36和叶片模具28或叶片支架29之间移动。

如图6中所图示，在工作平台22下方的地面水平20处只能布置一个腹板模具。可替代地或附加地，仅一个腹板模具布置在工作平台22上并且因此布置在上水平21处。

可选地，在安装之前，在模制后的子站36中在抗剪腹板部件26上执行一个或更多个最后的步骤。

图7示出了模制站19''的第三示例性实施例，其中在地面水平20和上水平21处的腹板模具具有不同的配置。在此，在地面水平20处的第一腹板模具23和/或第三腹板模具25被配置用于具有30米（优选地为50米或更长）的长度的抗剪腹板或其段的制造。

上水平21处的第二腹板模具24和/或第三腹板模具25被配置用于具有30米（优选地为50米或更少）的长度的抗剪腹板或其段的制造。

如图7中所图示，在地面水平20处的腹板模具在第一方向上延伸，例如在纵向方向上延伸，而在上水平21处的腹板模具在第二方向上延伸，例如在横向方向上延伸。

模制后的子站36'在此配置成容纳用于特定风力涡轮机叶片5的一组抗剪腹板，其中单独的抗剪腹板在被转移到叶片模具28或叶片支架29之前被组装以用于安装。通过连接任何抗剪腹板段和/或经由临时隔离装置使单独的抗剪腹板互连来执行该组装。可选地，在组装过程之前、期间或之后将抗剪腹板旋转到安装位置中。

图8示出了模制站19的第四示例性实施例，其中在地面水平20和上水平21处的腹板模具具有不同的配置。

在此，地面水平20处的第一腹板模具23和/或第三腹板模具25被配置用于专用于第一风力涡轮机叶片5的抗剪腹板或段的制造。上水平21处的第二腹板模具24''和/或第三腹板模具25''被配置用于专用于第二风力涡轮机叶片5的抗剪腹板或段的制造。

第一和第二风力涡轮机叶片5具有不同的叶片长度、不同的空气动力学轮廓和/或不同的结构特性。

在不脱离本发明的情况下，可以以任何组合来组合上述实施例。