用于风轮机部件的模具的制作方法
[0063] 每个网格层48均由热传导材料网格(在本示例中是侣）制成。另选地，网格层48可 由其它合适的热传导材料(诸如铜或碳纤维复合材料)制成。网格层48的厚度可介于0.25mm 至2mm之间。网格密度的密度通常约为20%密集（即每个网格层48的20%包括热传导材料， 而网格层48的80 %为空的空间）。
[0064] 往回参考图4,当使用模具30时，模具30支撑并模制叶片10的半壳。
[0065] 为了形成半壳，把半壳的元件铺放在内模具层38的模具表面40上。首先，将凝胶涂 层施加至模具表面40,把将要形成半壳外蒙皮(未示出）的一个或多个纤维布铺放在凝胶涂 层的顶部。
[0066] 然后，在模具30的第一区域34上把梁帽22铺放就位，并且在模具30的第二区域36 上把泡沫板24铺放就位。W运种方式，梁帽22与泡沫板24之间的边界23位于模具30的过渡 区域35上方。如图4所示，模具30的过渡区域35在梁帽22的下方延伸一小段距离，并且在泡 沫板24的下方延伸一小段距离，使得过渡区域35具有约IOOmm的宽度d。
[0067] 然后，把将要形成半壳内蒙皮的纤维布铺放在模具30中的元件上。然后，向半壳的 部件注入树脂，并且加热模具30直到树脂在整个铺放过程中达到需要的固化溫度TBfcD
[0068] 为了加热模具30,在加热元件44中产生电流。来自加热元件44的热量被传导至相 邻的热分布层46,进而传导至内模具层38和模具表面40。
[0069] 在加热期间，热分布层46执行两个功能。首先，凭借热分布层46的材料的相对较高 的传导率，热量容易在热分布层46内传导。运确保了热量快速地分布在模具30周围，从而加 快固化过程。
[0070] 其次，凭借其变化的厚度，热分布层46的热量分布与根据模具30的模具区域％、 35、36不同。
[0071] 因为梁帽22的热容高于泡沫板24,所W梁帽22充当散热器，吸收比泡沫板24更多 的热能。因此，热量趋于从模具30的第二区域36流向模具30的第一区域34。该热流由热分布 层46促进，在模具30的过渡区域35中具有比模具30的第一区域34和第二区域36中更大的厚 度。
[0072] 因此，热分布层46的构造增加了热量从第二区域36传导至第一区域34的速率，使 得朝向梁帽22的热流得W增强。运补偿了梁帽22和泡沫板24的相应热容差，使得当梁帽22 达到固化溫度TBfc(例如，60°C到120°C )时，泡沫板24尚未超过最大安全暴露溫度T献(例如， 12(TC 到 150。〇。
[0073] 由此，泡沫板24未热量超过安全暴露溫度!'敲:，减少了泡沫板的结构损坏的可能 性。固化过程也比公知模具中更节能。
[0074] 此外，由于实现了稳定状态，热分布层46能够适应不同导热系数的梁帽22(将具有 相对较高的导热系数)和泡沫板24(将具有相对较低的导热系数），用于分布热量W维持适 当的溫度控制。
[0075] 为了制造模具30,如图6所示，设置有限定外表面52的母模50,外表面52模仿被模 制的半体外壳的外表面。为了通过施加凝胶涂层和玻璃纤维组织层(未示出）进行模制，首 先制备母模50的外表面52。然后，把内模具层38铺放在母模50的外表面52上:把玻璃纤维层 和碳纤维层铺放在外表面52上，向纤维层注入树脂，并且部分地预固化运些部件。
[0076] 接着，把热分布层46铺放在内模具层38上。首先，把两个网格层48铺放在模具30的 第一区域34、第二区域36和过渡区域35上。然后，仅仅把额外的网格层48铺放在过渡区域35 上，使得热分布层46在过渡区域35中具有比第一区域34和第二区域36中更大的厚度。
[0077] 然后，把每个加热元件44铺放在热分布层46上。为此，把形成每个加热元件44的一 段线缆铺放在热分布层46上，并且W横跨模具30来回延伸(跨越加热控制区26的区域)的婉 艇方式布置成排。薄的玻璃纤维组织层54布置在加热元件44上，然后向各部件注入树脂。热 分布层46的网格结构便于了运种注入，因为树脂能够渗透网格48中的开放空间W包围部 件。接着，通过加热使部件部分地预固化。
[0078] 然后从母模50除去模具30,并且发生最终固化阶段W使模具30完全固化。在该最 终固化阶段中，包括在模具30中的加热元件44用于使模具30脉冲固化。W运种方式，热分布 层46在固化阶段期间将热量传导至模具30周围，从而利于部件的有效固化。一旦被完全固 化，模具30就准备好用来模制风轮机叶片10。
[0079]当模具30在使用中并被加热而使叶片的半壳固化时，热量在整个过渡区域35从第 二区域36流向第一区域34的速率Q由下方的公式1给出：
公式1
[0081 ]其中A是热分布层46的垂直于热流方向的横截面面积，k是热分布层46的热传导材 料在过渡区域35中的导热系数，T敲:是泡沫板24的最大安全暴露溫度，T邸fc是树脂的固化溫 度，并且d是过渡区域35的宽度(参见图3)。
[0082] 为了成功地操作所述模具，横跨过渡区域35的该热流速率Q必须高于为将热分布 层46的过渡区域35加热所需要的功率拘波，功率拘波由下方的公式2给出：
[0083] P述J=P继姐A 公式2
[0084] 其中1?纖是供给至形成加热元件44的线缆的功率，d是过渡区域35的宽度，并且X是 线缆的节距(即相邻两排铺放线缆之间的间距）。
[0085] 为了确保横跨过渡区域35的热流速率Q足W满足该标准，可W通过由具有更大导 热系数k的材料形成网格层48，和/或通过增加热分布层46的垂直于热流方向的横截面面积 A，而提高热流速率Q。可通过增加层46的厚度，和/或在热分布层46是网格的情况下通过增 加网格密度，而增加横截面面积A。过渡区域35的宽度d也可变化，W控制热流速率Q和供给 至过渡区域3 5的功率拘S两者。
[0086] 由此，热分布层46的性能可W适应模具30中被模制的叶片10的具体要求。
[0087] 如已经描述的，横跨过渡区域35的热流速率Q受W下参数影响：热分布层46在垂直 于热流方向的平面中的横截面面积A(即热分布层46的厚度或网格密度），及其导热系数。
[0088] 由此，在本发明的其它实施方式中，模具30的不同区域34、35、36可包括在不同区 域中具有恒定厚度的热分布层46,但具有变化的网格密度，或具有变化的材料。
[0089] 在一个实施方式中，具有不同网格密度的网格层48曰、4^3用在不同的区域34、35、 36中。具有相对较低网格密度的网格层48a(图7A和图7C所示）用在第一区域34和第二区域 36中，并且具有相对较高网格密度的网格层48b(图7B和图7D所示）用在过渡区域35中。W运 种方式，并且可W从图7C和图7D比较看出的，相比于在模具30的第一区域34和第二区域36 中具有较低网格密度和相同厚度的网格48曰，在过渡区域35中具有较高网格密度的网格48b 具有更大的垂直于热流方向的横截面面积A。由此，如已经描述的，热量横跨过渡区域35从 第二区域36流向第一区域34。
[0090] 在另一实施方式中，具有不同热性能的不同材料的网格层48用在不同的区域34、 35、36中。选择材料使得过渡区域35中的网格层48的材料的导热系数大于第一区域34和第 二区域36中的网格层48的材料。由具有相对较高导热系数的材料(诸如铜)制成的网格层48 用在过渡区域35中，而由具有相对较低导热系数的材料(诸如侣）制成的网格层48用在第一 区域34和第二区域36中。由此，热分布层46在过渡区域35中的导热系数比在第一区域34和 第二区域36中的导热系数大，并且如已经描述的，热量横跨过渡区域35从第二区域36流向 第一区域34。
[0091] 在本发明的其它实施方式中，热分布层46的厚度、网格密度和/或材料的任何组合 可横跨模具30的区域34、35、36而变化。
[0092] 还可W想到运样的本发明的实施方式，即：热分布层46具有更大的厚度和/或更大 的网格密度，和/或由在模具30的第一区域34中W及在模具30的过渡区域35中具有更大导 热系数的材料制成。
[0093] 图8和图9图示了运样的实施方式的实例，其中热分布层46在模具的第一区域34中 具有更大的厚度。在该实施方式中，过渡区域35的宽度d增大而与邻接的过渡区域35汇合。 过渡区域35因此延伸到模具30的第一区域34中，使得热分布层46在整个梁帽22下方具有更 大的厚度，运在图9中最佳看出。
[0094] 将了解的是，虽然描述的【具体实施方式】设及用于风轮机叶片的模具，但是所述模 具可W是用于包括具有不同热容的元件的任何部件的模具。
[0095] 虽然在描述的实施方式中，加热装置采取电加热元件的形式，但是所述加
文档序号 :
【 9829134 】
技术研发人员：D·拉加辛加姆,D·A·皮诺,O·戴维斯
技术所有人：维斯塔斯风力系统有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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