用于制备大结构的模具、制备模具的方法以及模具的用途技术

本发明专利技术提供一种用于制备大结构如风力涡轮叶片的模具（２）。而且提供用于制造和使用这种模具（２）的方法。该模具（２）包括支撑体结构（４）、空气排放系统（６）和透气性表面元件（８）。该模具尤其适合于利用模内涂覆来制备模制产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备大结构的模具、制备模具的方法以及模具的用途
本专利技术涉及制备大结构如风力涡轮叶片的模具。具体地，本专利技术涉及包括透气性表面元件和空气排放结构的模具，制备这种透气性表面的方法以及使用这种模具的方法。这种模具尤其适合于利用模内涂覆制造风力涡轮叶片。
技术介绍
许多复合产品通过涂覆来制备。传统上，产品在模制之后被涂漆。现在已知用模内涂覆例如热塑性材料膜来加工产品，以形成表面膜。在加工过程中，通过用真空将膜吸到工具表面上，或者用空气或机械压力将膜向下压到工具表面上，从而使膜保持在模具的表面。向下压膜不适合于大尺寸的模制，如风力涡轮叶片或壳的模制，因为匹配的模具和压力都会非常大，因此昂贵且难以处理。因此，大结构的模内涂覆实际上依赖于真空技术。遗憾的是，在抽真空过程中空气往往被捕集在膜和模具之间，导致模制产品出现不期望的形状。已经进行了各种尝试以通过改变模具表面纹理来防止空气的这种捕集，包括将纺织品布放置在模具表面上，以使得具有粗糙磨砂的模具表面并在模具表面中具有许多较大的通风孔。但是，对于热固化来说，这些可供选择的方案中没有一种能够接受，因为膜在模制产品的固化循环过程中将变软，因此在膜中将产生模具表面的纹理印记，导致模制产品上涂层的不能接受的表面粗糙度。大的模具如用于风力涡轮叶片或壳的模具，通常用复合材料或焊接金属板材制成。尽管有保证气密模具的措施，但这种模具常常会有一些孔隙或微小裂缝，导致空气穿过模具壁泄漏。膜下面的空气泄漏在大部分情况下将使膜下面的真空度下降，从而导致在将被模制的产-->品的加工过程中膜不会紧紧地附着于模具上的风险。而且，空气泄漏将导致模制产品上的下陷痕迹。在日本专利申请07047595(公开)中，使用真空或压缩空气模制工具来使合成树脂板成形。使许多小的透气性元件分散，以形成模具体表面的限制部分。透气性元件由烧结金属粉末或泡沫耐热塑料制备。要强调的是，尤其出于耐久性考虑，模具的主要部分是不透气的。这种模具的生产相当复杂，不适合于模制大产品。日本专利申请07047595(公开)完全没有涉及模内涂覆的应用和模制除合成树脂板以外的其它制品的适合性。
技术实现思路
在本专利技术的一方面中，其目的是提供用于大结构的改进的模具。在本专利技术的另一方面中，其目的是提供制造这种模具的方法。在本专利技术的又一方面中，其目的是提供使用这种模具的方法。本专利技术的上述和其它目的利用权利要求1的模具实现，该模具用于制备风力涡轮叶片、风力涡轮叶片的壳或风力涡轮叶片的一部分。这种模具包括支撑体结构、空气排放系统、有效模具表面和透气性表面元件。空气可在有效模具表面与空气排放系统之间通过透气性表面元件传送。对于这种模具，透气性表面元件基本上形成整个有效模具表面。术语风力涡轮叶片在本文中是指完整的风力涡轮叶片、风力涡轮叶片的壳或预期形成风力涡轮叶片一部分的大元件，该结构任选地具有结合的增强元件，除非这些结构中的一种或多种被本领域技术人员认为不适合于特定的实施方案或指明了这种情况。相关的大元件例如是叶片的基本部分或顶端部分、前面或后面的壳的主要部分和增强元件如圆材等。本专利技术模具比现有技术的模具有利，因为它提供制造非常大的模制产品(如风力涡轮叶片)的能力以及下述一种或多种能力：通过透气性表面元件和空气排放系统更强有力地从模具中除去空气；提高的-->对空气穿过支撑体结构泄漏的耐受性；模制产品中下陷痕记的数目和尺寸减小；能够提供模内涂覆；和改善的模制产品的表面粗糙度。制造模具的方面由根据权利要求34的方法实现，其中空气排放系统任选地由根据权利要求32的方法制造，透气性表面元件任选地由根据权利要求33的方法制造。使用模具的方面由根据权利要求36或37的使用方法实现。下文进一步讨论本专利技术概念内的这些和其它方面，并参考附图用许多非限制性优选实施方案示例说明。附图说明下面将参考特别优选的实施方案和附图更完全地说明本专利技术，在附图中图1表示本专利技术模具的剖视图，图2表示包括通道的空气传送网络的优选实施方案，图3表示包括固体材料岛的空气传送网络的优选实施方案，图4表示包括通过连接件连接的固体材料岛的空气传送网络的优选实施方案，图5表示空气排放系统的实施方案，该系统与支撑体结构和/或透气性表面元件集成(integrated)，图6表示具有不同通道结构的透气性表面元件的实施方案，和图7表示具有不同通道结构的透气性表面元件的其它实施方案。所有附图是高度概略性的，不必按比例绘制，它们仅示出了为了阐明本专利技术而必需的部分，其它部分省略或仅暗示。具体实施方式本专利技术模具通常是相当大的，如大约10-70米，为了能够识别较小的特征，在附图中仅示出有限的部分。图1也是这种情况，其中示出了模具2的横截面。图1中的模具具有支撑体结构4，空气排放系统6与之连接。最-->后，透气性表面元件8设置在空气排放系统6上，以形成有效模具表面12。支撑体结构支撑体结构4通常提供模具承载能力的主要部分，不过在一些实施方案中，透气性表面元件和/或空气排放系统可构成承载的重要部分。而且，支撑体结构通常提供有效模具表面的大致形状，不过透气性表面元件和/或空气排放系统可提供更小的形状调节。可制造支撑体结构4以专门用于本专利技术模具，或者支撑体结构自身可成为模具或包括模具，例如可用于另一目的的模具。在这种情况下，本专利技术模具的制造可被认为是旧模具的革新或改造。支撑体结构能够以各种方式提供用于空气排放系统和透气性表面元件的支撑体。例如，支撑体结构可包括肋材(rib)或者甚至仅由肋材组成，该肋材可任选地被相互连接，或者支撑体结构可形成与预期的有效模具表面基本上平行的部分或整个表面。在优选实施方案中，支撑体结构形成基本上气密的整个表面。在优选实施方案中，支撑体结构包括金属板材或复合材料如纤维增强的塑料，因为这给支撑体结构提供了合适的和可再现的性质。组件的连接支撑体结构4、空气排放系统6和透气性表面元件8可以按所述的顺序同时固定，例如通过紧固零件如针、螺钉或等同物，或者使用粘合剂，通过空气排放系统6将透气性表面元件8固定到支撑体结构4上。可供选择地，该结构可例如通过紧固零件或粘合剂分别将空气排放系统6固定到支撑体结构4，并将透气性表面元件8固定到空气排放系统6来制备。另一种获得本专利技术模具的方式涉及下述这种情况，其中至少一个组件包括可固化的树脂或部分固化的树脂。在这种情况下，该固定可作为固化这种组件的集成部分来进行，例如通过使固化树脂化学或机械结合到相邻的组件上。优选通过粘合剂实现固定，因-->为这种方法可提供稳定的固定，其容易按比例放大。空气排放系统空气排放系统包括下述这种装置，该装置用于将空气传送到模具外面，以及任选地，在例如当模制产品从模具中取出时的情况下，将空气传送到模具中。空气排放系统可包括许多独立的空气排放结构，如通道或凹槽。但是，非常优选空气排放系统8包括传送空气的网络，即交联的空气排放结构，因为这提供了空气排放系统，其在空气穿过支撑体结构泄漏或封闭空气排放结构的情况下是更加强有力的。在日本专利申请07047595(公开)中，从透气性元件经由通道除去空气，该通道与有效模具表面基本上正交地钻到覆盖模具的整个背面的开放空间中，从这里空气可明显被排空。通道的这种设计使得模具非常容易受空气排除失败的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备风力涡轮叶片、风力涡轮叶片的壳或预期形成风力涡轮叶片一部分的大元件的模具（２），包括－支撑体结构（４），－空气排放系统（６），－有效模具表面（１２）和－透气性表面元件（８），空气可经由该透气性表面元件 （８）在有效模具表面（１２）与空气排放系统（６）之间传送，其中透气性表面元件（８）基本上形成整个有效模具表面（１２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、用于制备风力涡轮叶片、风力涡轮叶片的壳或预期形成风力涡轮叶片一部分的大元件的模具(2)，包括-支撑体结构(4)，-空气排放系统(6)，-有效模具表面(12)和-透气性表面元件(8)，空气可经由该透气性表面元件(8)在有效模具表面(12)与空气排放系统(6)之间传送，其中透气性表面元件(8)基本上形成整个有效模具表面(12)。2、权利要求1的模具(2)，其中空气排放系统(6)包括空气传送网络，优选该网络沿着有效模具表面(12)。3、权利要求1或2的模具(2)，其中空气排放系统(6)包括固体材料的岛(16)，岛之间的间隔被包括在空气传送网络中，优选地，岛(16)之间的间隔形成用于传送空气的二维网络。4、权利要求2的模具(2)，其中岛(16)中的至少一个具有基本上类似于几何形状的横截面，所述几何形状例如是圆形、三角形、四边形或另一种多边形，优选地，大部分或全部的岛(16)具有基本上类似于几何形状的横截面，所述几何形状例如是圆形、三角形、四边形或另一种多边形。5、权利要求3-4中任一项的模具(2)，其中岛(16)中的至少两个由连接件(17)连接，并且所述连接件的高度小于岛(16)的高度。6、权利要求2-5中任一项的模具(2)，其中空气排放系统(6)包括用于传送空气的通道(10)。7、权利要求6的模具(2)，其中大部分的用于传送空气的通道(10)的横截面积大于1mm2，优选大于4mm2，更优选大于9mm2。8、权利要求6或7的模具(2)，其中平行相邻的用于传送空气的通道(10)中的至少一些之间的距离为0.4cm-20cm，优选0.5cm-5cm，如约1-2cm。9、权利要求6-8中任一项的模具(2)，其中用于传送空气的通道(10)的交叉点中的至少一些之间的距离为0.5cm-20cm，优选0.7cm-5cm，如约1-2cm。10、权利要求1-9中任一项的模具(2)，其中空气排放系统(6)至少部分地集成于支撑体结构(4)中，优选地，空气排放系统(6)完全集成于支撑体结构(4)中。11、权利要求1-9中任一项的模具(2)，其中空气排放系统(6)至少部分地集成于透气性表面元件(8)中，优选地，空气排放系统(6)完全集成于透气性表面元件(8)中。12、权利要求1-9中任一项的模具(2)，其中空气排放系统(6)位于支撑体结构(4)与透气性表面元件(8)之间，优选地作为独立的元件。13、权利要求1-12中任一项的模具(2)，其中除了朝向透气性表面元件8和至少一个至压力控制系统的开口之外，空气排放系统(6)规定为气密的。14、权利要求1-13中任一项的模具(2)，其中通道结构(14)提供经由透气性表面元件(8)的透气性，并且通道结构具有朝向有效模具表面(12)的开口(18)，所述开口中的至少90％所覆盖的区域对应于直径小于0.5mm，优选约10μm-250μm，更优选25μm-150μm，例如50μm-125μm的圆。15、权利要求14的模具(2)，其中朝向有效模具表面的通道结构开口(18)的密度为1-1000个/cm2，优选密度为2-200个/cm2，更优选密度为5-100个/cm2。16、权利要求13-15中任一项的模具(2)，其中至少90％的通道结构(14)具有对应于小于1mm，优选小于0.5mm，更优选小于0.25mm，如25μm-150μm直径的穿过透气性表面元件(8)的平均横截面积。17、权利要求13-16中任一项的模具(2)，其中透气性表面元件(8)具有小于20体积％的包括通道结构(14)的开放体积，更优选0.01-10体积％，最优选1-4体积％，如约2体积％的开放体积。18、权利要求13-17中任一项的模具(2)，其中至少90％的通道结构(14)允许在有效模具表面(12)与空气排放系统(6)之间的直的空气传送路径，例如经由钻孔或洞。19、权利要求13-17中任一项的模具(2)，其中至少90％的通道结构(14)允许在有效模具表面(12)与空气排放系统(6)之间的弯曲的空气传送路径，例如经由烧结或固化材料或泡沫材料中的孔。20、权利要求13-19中任一项的模具(2)，其中在有效模具表面(12)与空气排放系统(6)之间的穿过透气性表面层(8)的空气传送距离(20)小于5mm，优选小于3mm，更优选为0.5-2.5mm，如0.75-2mm。21、权利要求1-20中任一项的模具(2)，其中透气性表面元件(8)是足够刚性的，以防止透气性表面元件(8)显著变形到空气排放系统中，优选地，与有效模具表面(12)正交的透气性表面元件的变形小于2mm，更优选小于1mm，最优选小于0.5mm。22、权利要求1-21中任一项的模具(2)，其中透气性表面元件(8)的至少一部分是耐热的，优选地，在将在模具中制备的产品的固化温度下，优选在高达至少80℃的温度下，更优选在高达至少120℃的温度下，最优选在高达至少180℃的温度下，透气性表面元件(8)的所述部分是机械和化学稳定的。23、权利要求1-22中任一项的模具(2)，其中透气性表面元件(8)包括透气性材料的板材(22)，优选透气性表面元件(8)由所述板材(22)构成，其连接至空气排放系统(6)。24、权利要求1-23中任一项的模具(2)，其中透气性表面元件包括金属和/或塑料；所述金属选自钢、铝以及包括这些金属中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：A比驰，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]