背景技术：
1、风力涡轮机转子叶片通常通过以下步骤制造：在模具中设置诸如玻璃纤维的复合材料的层，向复合材料中灌注树脂，以及从模具移除已固化的转子叶片。模具可能具有下半部和上半部，下半部和上半部在树脂灌注步骤之前被连接。为了移除固化的转子叶片，必须移除上半部。然而，当今转子叶片的尺寸使得这一步骤复杂化。转子叶片的长度可能是100米或更长，而如此长的转子叶片的根端的直径可能是4米或更大，这意味着(用于该转子叶片的)上模具的高度在根端处超过3米。因此，为了将上模具从固化的转子叶片抬升，需要超过3米的顶部空间。制造设施的天花板高度需要至少10米或甚至更高。需要足够的顶部空间，以提供诸如起重机的提升机构的操纵空间，以便在树脂灌注步骤之前放置上模具时不会损坏复合铺层，以及在固化步骤之后移除上模具时不会损坏转子叶片。因此，如果要制造具有更大根端的更长转子叶片，可能需要建造新的设施，而这可能产生约一亿欧元的成本。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的是提供一种制造风力涡轮机转子叶片的改进的方法。
2、该目的是通过所要求保护的制造风力涡轮机转子叶片的方法以及所要求保护的风力涡轮机转子叶片模具来实现的。
3、根据本发明，制造风力涡轮机转子叶片的方法包括以下步骤：提供转子叶片模具，该转子叶片模具包括下模具和分段式上模具，其中分段式上模具包括根端模具区段和多个翼型模具区段；在下模具中布置复合材料铺层以形成转子叶片的形状。本发明方法还包括将上模具布置在复合铺层上方的后续的步骤：将根端模具区段放置在翼型模具区段的位置处；将根端模具区段沿纵向方向移动至其在复合铺层的根端处的预定位置；以及将翼型模具区段放置在其在复合铺层上的位置中。这些步骤之后可以是制造工艺中的适当阶段，例如树脂灌注和固化阶段。
4、与现有技术的制造方法相比，本发明方法的优点是需要更少的顶部空间或间隙以执行方法步骤，现有技术制造方法通常需要至少根端半径的间隙。不再必须提供足够的空间以在将一体式上模具半部降低到下模具半部上之前将所述一体式上模具半部吊起在复合铺层上方到适当位置，相反，本发明的方法首先将根端模具区段放置在复合铺层的翼型区域上方，然后将其沿根端的方向移动，直至根端模具区段到达其相对于下模具半部的正确位置。采用这种新颖的方法，上模具半部并不需要超过根端半径的间隙。相反，闭合模具的高度可以接近制造设施的天花板。本发明方法可以允许使用现有的转子叶片制造设施来制造具有更大根端的转子叶片，即，可避免建造新的制造设施的成本。
5、根据本发明，风力涡轮机转子叶片模具包括下模具以及分段式上模具，该下模具被成形以模制转子叶片的一侧，该上模具被成形以模制转子叶片的另一侧。分段式上模具包括根端模具区段和多个翼型模具区段。上模具的每个区段都配置成由操纵机构来操纵，该操纵机构适于在模具组装阶段和/或模具拆卸阶段期间实现上模具区段的侧向移位。
6、本发明的特别有利的实施例和特征由以下描述中揭示的从属权利要求给出。不同的权利要求类别的特征可适当组合，以提供未在本文描述的更多实施例。
7、在下文中，可假定转子叶片为背景技术中提及的“长”转子叶片，其长度约为100米或更长，并具有相应较大的根端直径，例如为4米或更大。如背景技术所述，主要是根端直径导致了现有技术模制工艺的情境中的上述问题。
8、在其非加载状态中，长转子叶片的外侧端可被成形为沿迎风方向弯曲。当被安装在风力涡轮机中时，这种“预弯”的转子叶片在风力涡轮机的操作期间将伸直，但预弯曲率确保在高风速条件下避免叶尖与塔架发生碰撞。在下文中，可以假定转子叶片模具是为制造预弯转子叶片而构建的，但本发明方法同样很好地适于笔直转子叶片和/或短转子叶片。
9、模具半部可以以任何合适的方式构造。例如，每个模具半部可以包括内表面，该内表面将成形转子叶片的一侧的外表面。例如，下模具半部可以成形转子叶片的吸力侧，而上模具半部可以成形转子叶片的压力侧。由于模具半部和复合铺层可能具有非常大的组合重量，因此每个模具半部都可以设置在支撑框架中。在本发明的优选实施例中，转子叶片模具包括支撑结构，该支撑结构被设置成包围下模具半部，并在上模具半部在复合铺层上方到适当位置时支撑上模具半部的外边缘。
10、上模具半部可以包括任意数量的区段。在本发明的优选实施例中，除了根端区段外，上模具半部还包括至少两个翼型模具区段。例如，上模具半部可以包括根端模具区段、一个或多个内侧翼型模具区段、以及外侧翼型模具区段。翼型模具区段的数量可以取决于各种因素，例如转子叶片翼型厚度、生产厂房中的相邻转子叶片模具之间的空间约束、天花板高度、起重机容量、模具区段存储约束等。
11、上模具区段可以使用任何合适的操纵机构来移动。在本发明的特别优选的实施例中，模具区段操纵机构包括适当数量的起重机，例如移动桥式起重机、天花板安装桥式起重机、龙门起重机、悬臂起重机等的任何合适组合。一组起重机可以根据需要同步或彼此独立地操作。
12、例如，悬臂起重机可以将根端模具区段以侧向运动的方式提升到模具支撑结构上，并且桥式起重机可以被部署为使根端模具区段沿纵向方向朝向根端移动。之后，悬臂起重机再次被部署为将翼型模具区段一个接一个地提升到复合铺层上到适当位置。在模制工艺之后，可以按照相反的顺序执行这些步骤：悬臂起重机再次被部署为从已模制和固化的转子叶片提升翼型模具；桥式起重机被部署为将根端模具区段沿纵向方向朝向由翼型模具区段腾出的空间移动；随后悬臂起重机再次被用来将根端模具区段以侧向运动的方式从模具支撑结构提升。
13、本发明方法中使用的任何起重机都可以容易地购买或租用。替代地，也可以建造桥式起重机以适应转子叶片模具的宽度和/或所需的行程长度；类似地，也可以建造悬臂起重机以执行本发明方法中的侧向提升操作，从而使风力涡轮机转子叶片模制布置包括本发明转子叶片模具的实施例以及模具区段操纵机构，所述模具区段操纵机构配置为在模具组装阶段期间将上模具区段放置到复合铺层上并在模具拆卸阶段期间从下模具移除上模具区段。
14、模具区段的“侧向移位”应被理解为如下过程，在该过程中，模具区段基本上侧向地移动，即，沿垂直于模具的纵向轴线的大致水平方向移动。换句话说，上模具区段没有被提升到高于下模具的高度的任何显著量。如果有必要，上模具区段可以被抬升以使得翼型的表面不进行阻碍(clear)，但这个高度是不显著的。与现有技术的方法不同，不需要将任何上模具区段提升到使得已模制转子叶片的根端不进行阻碍所需的高度。
15、可存在任意合适数量的上模具区段，且每个区段可具有任意合适的长度。模具区段的数量及区段长度可根据上述提及的各种约束被选择，或者例如为了使模具的组装和拆卸阶段的持续时间最少化。在本发明的优选实施例中，与根端模具区段相邻的翼型模具区段的长度至少与根端模具区段的长度一样大，以便在移除该翼型模具区段后能够移除根端模具区段。
16、在模制工艺期间，重要的是实现模具部件之间的气密密封。在本发明的优选实施例中，相邻的上模具区段包括适于在模具组装步骤期间连结的连接接口。这些连接接口可以以任何合适的方式实现，以实现用于后续树脂灌注步骤的必要气密性。组装好的上模具和下模具优选地还包括适于在模具组装步骤期间连结的连接接口，从而闭合的模具实现用于后续树脂灌注步骤的必要气密性。
17、如上所述，根端模具部分能够相对于下模具半部在纵向方向上“滑动”。为了便于此操作，与现有技术的模具半部相比，根端模具部分不包括用于覆盖复合铺层的根端的任何竖直半圆盘。因此，在本发明的优选实施例中，上模具包含根端板，该根端板可以连接到根端模具区段。在将根端模具区段带到合适位置之后，该方法包括完成上模具的后续步骤：将根端板连接到模具的根端。根端板可以被实现为半圆盘，该半圆盘可以被连接到形成下模具的一端的相似半圆盘。替代地，根端板可以是圆盘，其下半部分被形成为下模具的一部分。在进一步可能的实施例中，根端板是独立的圆盘形部件，其可以被连接到上模具和下模具以完成转子叶片模具。
18、在本发明的特别优选的实施例中，根端板包括垂直向外延伸的法兰，以便根端板可以以气密的方式连接到模具的其他部分。例如，半圆盘根端板可以具有半圆形法兰，用于连接到上模具的根端模具区段。根端模具区段可以被成形以使得根端板的半圆形法兰配合在根端模具区段内部。这种半圆盘根端板还可以具有沿其笔直底边缘延伸的笔直法兰，用于连接到下模具。
19、替代地，圆盘形根端板的上半部分可以具有半圆形的法兰，用于连接到上模具的根端模具区段，而这种圆盘形根端板的下半部分可以被实现为下模具的一部分，或者可以被实现为以某种适当的方式连接到下模具。
20、在完成模具组装阶段之后，转子叶片模具被有效地密封，并且可开始制造转子叶片的下一阶段。例如，树脂可以通过模具中提供的各种端口灌注到模具中，并且可以启动真空泵以产生负压，从而使得树脂遍及复合铺层分布。
21、在固化步骤之后，本发明的方法继续进行到移除上模具的后续步骤：至少移除与根端模具区段相邻的翼型模具区段；将根端模具区段沿纵向方向移动至由所移除的翼型模具区段所腾出的位置；以及移除根端模具区段。如上所述，使用一个或多个合适的起重机来移除上模具区段，并且每个上模具区段都是通过向外的侧向移位从下模具被移除的。换言之，在侧向移位步骤期间，都不必将任何上模具区段抬升成高于转子叶片根端的高度，即，模具区段的最低边缘保持在转子叶片根端的高度以下。
22、本发明的方法减少了组装和拆卸转子叶片模具所需的空间量。不再需要至少1.5倍的根端直径加上起重机操纵顶部空间，制造设施中的天花板高度只需略高于根端直径加上起重机操纵顶部空间。额外的空间仅由上模具的超出根端的厚度决定。在如上所述的大根端直径的情况下，本发明的转子叶片模具可以意味着天花板高度要求减少数米，从而能够利用(用于较小直径的转子叶片的)现存的制造设施来制造具有大直径的转子叶片。
23、本发明的其他目的和特征从结合附图考虑的以下详细描述将显而易见。然而，需要理解的是，附图被设计仅用于说明目的，并非用作限制本发明的限定。
1.一种制造风力涡轮机转子叶片(4)的方法，所述方法至少包括以下步骤：
2.根据前一权利要求所述的方法，其中，每个上模具区段(120,121,122)通过向内侧向移位(dx)被提升到下模具(11)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将根端板(123)连接至根端模具区段(120)的步骤。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在闭合模具(1)后执行模制工艺的步骤。
5.根据前一权利要求所述的方法，包括移除上模具(12)的后续的步骤，通过以下操作来实现：
6.根据前一权利要求所述的方法，其中移除根端板(123)的步骤在移动根端模具区段(120)的步骤之前。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每个上模具区段(120,121,122)通过向外侧向移位(dx)被移除。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在模具组装阶段和/或模具拆卸阶段的侧向移位期间，模具区段(120,121,122)的最低边缘保持在转子叶片根端(20,40)的高度以下。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中连接相邻模具区段(120,121,122)的步骤在执行模制工艺的步骤之前，以及将相邻模具区段(120,121,122)断开连接的步骤在移除上模具(12)的步骤之前。
10.用于根据权利要求1至9中任一项所述的方法的风力涡轮机转子叶片模具(1)，包括：
11.根据前一权利要求所述的风力涡轮机转子叶片模具，其中转子叶片模具(1)包括适于接收上模具(12)的支撑结构(1f)。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的风力涡轮机转子叶片模具，包括两个或更多个翼型模具区段(121,122)。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的风力涡轮机转子叶片模具，包括用于与上模具(12)的根端模具区段(120)连接的根端板(123)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的风力涡轮机转子叶片模具，其中相邻的上模具区段(120,121,122)包括连接接口，所述连接接口适于在模具组装步骤期间被连结以及在模具拆卸步骤期间被释放。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的风力涡轮机转子叶片模具，其中所述操纵机构包括桥式起重机和/或悬臂起重机。
