[發明專利]轉子葉片制造裝置

有效

• 申請號: 201480031122.5
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN105246671B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: K.希布斯拜
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周春梅,傅永霄

技術領域

本發明描述了一種用于制造轉子葉片的制造裝置；一種纖維墊料斗；一種生產線；一種制造轉子葉片的方法；以及一種風力渦輪機轉子葉片。

背景技術

風力渦輪機轉子葉片通常由增強纖維材料制成，并且通過在兩個半模（一個用于葉片的吸力側，以及一個用于葉片的壓力側）中鋪設合適的纖維排布來構造。在已知的方法中，在真空輔助樹脂轉移模塑（VARTM）技術中，采用樹脂浸漬纖維敷層以粘結纖維和纖維層，并且然后被固化以硬化。葉片半部被連結，并且葉片的外表面必要時能夠被處理。

風力渦輪機轉子葉片翼型的希望的空氣動力學形狀、包含用于連接至軸轂的圓形根區段、對輕重量以及結構強度的需求全部合計成昂貴且復雜的制造工藝。例如，在葉片模具中手工設置纖維材料的工藝是非常耗時的，導致葉片冗長的總生產時間。此外，手工鋪設是困難的，并且即使非常小心也無法排除纖維材料的錯誤定位。纖維敷層中的不一致性——例如太薄或太厚的纖維層，過度拉緊或欠拉緊的纖維粗紗，纖維材料中的皺褶或皺痕等——能夠導致成品轉子葉片中的結構缺陷。

風力渦輪機轉子葉片的不同區域在操作期間經受不同類型的負載，并且葉片的一些區域經受比其他區域更大的負載。因此一定的最小材料厚度是必需的以避免在葉片中發展裂縫。然而，材料厚度的增加將導致葉片重量的增加。在傳統的制造技術中，纖維材料敷層可能并未恰當地考慮這些因素，以使得得到的葉片可能無法展現必需的結構強度，或者葉片可能過分地重以使得在運輸和安裝期間的處理變得更加困難和耗時。

因此本發明的目標是提供一種可靠的、更經濟的并且較少耗時的制造結構強健的風力渦輪機轉子葉片的方式。

發明內容

由本發明的制造裝置、纖維墊料斗、生產線、制造轉子葉片的方法、以及風力渦輪機轉子葉片實現這個目標。

根據本發明，實現了用于制造轉子葉片的制造裝置，并且包括，軌道對，其沿著葉片模具的縱向側設置；第一臺架組件，實現為橫跨軌道對并且承載第一工具裝置，所述第一工具裝置至少包括纖維分配器用于將纖維材料分配到葉片模具中；第二臺架組件，實現為橫跨軌道對并且承載第二工具裝置，所述第二工具裝置實現為承載纖維材料供應源并向纖維分配器提供纖維材料；以及控制裝置，實現為實現臺架組件沿著軌道對的協調運動并且協調第二工具裝置的操作和第一工具裝置的操作。

操作工具裝置以執行諸如在敷層工序期間在模具中分配纖維材料的功能。在本發明的情況中，“工具裝置”能夠包括能夠被主動地或被動地用于執行或完成功能的任何工具或裝置。通過控制臺架沿著軌道對的運動并且同時協調工具裝置，根據本發明的制造裝置允許執行有利地高效并且精確的纖維敷層，因為纖維材料能夠以受控且預定的方式供應至纖維分配器，并且如果需要的話能夠執行其他與敷層相關的功能。在本發明的情況中，控制裝置能夠控制工具裝置的任何可控工具或裝置的操作和功能，并且能夠控制第一和第二臺架沿著軌道移動的速率。以這種方式對臺架和工具裝置的控制能夠視作是編排類型。根據本發明的制造裝置的另一優點在于，其大大縮短了葉片“在模具中的時間”。這導致更有成本效益的制造工藝，因為葉片模具是轉子葉片制造的最昂貴部件。有效地，當將要制造多個轉子葉片時需要較少的模具。此外，通過被操作的工具裝置的高效和協調控制而減少了每個個體轉子葉片的制造時間。

根據本發明，實現了一種纖維墊料斗，用于這樣的制造裝置，并且包括用于保持多個纖維墊卷軸的保持機構；以及用于卷繞一長度的纖維材料至工具裝置以準備用于向纖維分配器提供纖維材料的卷繞單元。

根據本發明的纖維墊料斗的優點是，能夠在敷層工序期間方便地保持纖維墊供應源，并且能夠在敷層期間向纖維分配器容易地提供希望長度的纖維墊。這允許平滑和不中斷的敷層工序，因為基本上能夠消除耗時的取得和裝載步驟。此外，能夠通過纖維墊料斗與制造裝置的纖維分配器的高效協調而大大減少纖維敷層工序的持續時間。

根據本發明，實現了用于制造風力渦輪機轉子葉片的生產線，并且包括根據本發明的用于制造上半部葉片的第一制造裝置，其中，軌道對沿著上葉片模具的縱向側設置；以及根據本發明的用于制造下半部葉片的第二制造裝置，其中，軌道對沿著下葉片模具的縱向側設置；以及其中，實現了第一和第二制造裝置的控制裝置以協調工具裝置的操作以使得基本上同時制造葉片半部。