用于制備大結(jié)構(gòu)的模具、制備模具的方法以及模具的用途技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種用于制備大結(jié)構(gòu)如風(fēng)力渦輪葉片的模具（２）。而且提供用于制造和使用這種模具（２）的方法。該模具（２）包括支撐體結(jié)構(gòu)（４）、空氣排放系統(tǒng)（６）和透氣性表面元件（８）。該模具尤其適合于利用模內(nèi)涂覆來制備模制產(chǎn)品。（*該技術(shù)在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】?用于制備大結(jié)構(gòu)的模具、制備模具的方法以及模具的用途
本專利技術(shù)涉及制備大結(jié)構(gòu)如風(fēng)力渦輪葉片的模具。具體地，本專利技術(shù)涉及包括透氣性表面元件和空氣排放結(jié)構(gòu)的模具，制備這種透氣性表面的方法以及使用這種模具的方法。這種模具尤其適合于利用模內(nèi)涂覆制造風(fēng)力渦輪葉片。
技術(shù)介紹
許多復(fù)合產(chǎn)品通過涂覆來制備。傳統(tǒng)上，產(chǎn)品在模制之后被涂漆。現(xiàn)在已知用模內(nèi)涂覆例如熱塑性材料膜來加工產(chǎn)品，以形成表面膜。在加工過程中，通過用真空將膜吸到工具表面上，或者用空氣或機械壓力將膜向下壓到工具表面上，從而使膜保持在模具的表面。向下壓膜不適合于大尺寸的模制，如風(fēng)力渦輪葉片或殼的模制，因為匹配的模具和壓力都會非常大，因此昂貴且難以處理。因此，大結(jié)構(gòu)的模內(nèi)涂覆實際上依賴于真空技術(shù)。遺憾的是，在抽真空過程中空氣往往被捕集在膜和模具之間，導(dǎo)致模制產(chǎn)品出現(xiàn)不期望的形狀。已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試以通過改變模具表面紋理來防止空氣的這種捕集，包括將紡織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許多較大的通風(fēng)孔。但是，對于熱固化來說，這些可供選擇的方案中沒有一種能夠接受，因為膜在模制產(chǎn)品的固化循環(huán)過程中將變軟，因此在膜中將產(chǎn)生模具表面的紋理印記，導(dǎo)致模制產(chǎn)品上涂層的不能接受的表面粗糙度。大的模具如用于風(fēng)力渦輪葉片或殼的模具，通常用復(fù)合材料或焊接金屬板材制成。盡管有保證氣密模具的措施，但這種模具常常會有一些孔隙或微小裂縫，導(dǎo)致空氣穿過模具壁泄漏。膜下面的空氣泄漏在大部分情況下將使膜下面的真空度下降，從而導(dǎo)致在將被模制的產(chǎn)-->品的加工過程中膜不會緊緊地附著于模具上的風(fēng)險。而且，空氣泄漏將導(dǎo)致模制產(chǎn)品上的下陷痕跡。在日本專利申請07047595(公開)中，使用真空或壓縮空氣模制工具來使合成樹脂板成形。使許多小的透氣性元件分散，以形成模具體表面的限制部分。透氣性元件由燒結(jié)金屬粉末或泡沫耐熱塑料制備。要強調(diào)的是，尤其出于耐久性考慮，模具的主要部分是不透氣的。這種模具的生產(chǎn)相當(dāng)復(fù)雜，不適合于模制大產(chǎn)品。日本專利申請07047595(公開)完全沒有涉及模內(nèi)涂覆的應(yīng)用和模制除合成樹脂板以外的其它制品的適合性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在本專利技術(shù)的一方面中，其目的是提供用于大結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的模具。在本專利技術(shù)的另一方面中，其目的是提供制造這種模具的方法。在本專利技術(shù)的又一方面中，其目的是提供使用這種模具的方法。本專利技術(shù)的上述和其它目的利用權(quán)利要求1的模具實現(xiàn)，該模具用于制備風(fēng)力渦輪葉片、風(fēng)力渦輪葉片的殼或風(fēng)力渦輪葉片的一部分。這種模具包括支撐體結(jié)構(gòu)、空氣排放系統(tǒng)、有效模具表面和透氣性表面元件。空氣可在有效模具表面與空氣排放系統(tǒng)之間通過透氣性表面元件傳送。對于這種模具，透氣性表面元件基本上形成整個有效模具表面。術(shù)語風(fēng)力渦輪葉片在本文中是指完整的風(fēng)力渦輪葉片、風(fēng)力渦輪葉片的殼或預(yù)期形成風(fēng)力渦輪葉片一部分的大元件，該結(jié)構(gòu)任選地具有結(jié)合的增強元件，除非這些結(jié)構(gòu)中的一種或多種被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為不適合于特定的實施方案或指明了這種情況。相關(guān)的大元件例如是葉片的基本部分或頂端部分、前面或后面的殼的主要部分和增強元件如圓材等。本專利技術(shù)模具比現(xiàn)有技術(shù)的模具有利，因為它提供制造非常大的模制產(chǎn)品(如風(fēng)力渦輪葉片)的能力以及下述一種或多種能力：通過透氣性表面元件和空氣排放系統(tǒng)更強有力地從模具中除去空氣；提高的-->對空氣穿過支撐體結(jié)構(gòu)泄漏的耐受性；模制產(chǎn)品中下陷痕記的數(shù)目和尺寸減小；能夠提供模內(nèi)涂覆；和改善的模制產(chǎn)品的表面粗糙度。制造模具的方面由根據(jù)權(quán)利要求34的方法實現(xiàn)，其中空氣排放系統(tǒng)任選地由根據(jù)權(quán)利要求32的方法制造，透氣性表面元件任選地由根據(jù)權(quán)利要求33的方法制造。使用模具的方面由根據(jù)權(quán)利要求36或37的使用方法實現(xiàn)。下文進(jìn)一步討論本專利技術(shù)概念內(nèi)的這些和其它方面，并參考附圖用許多非限制性優(yōu)選實施方案示例說明。附圖說明下面將參考特別優(yōu)選的實施方案和附圖更完全地說明本專利技術(shù)，在附圖中圖1表示本專利技術(shù)模具的剖視圖，圖2表示包括通道的空氣傳送網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選實施方案，圖3表示包括固體材料島的空氣傳送網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選實施方案，圖4表示包括通過連接件連接的固體材料島的空氣傳送網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選實施方案，圖5表示空氣排放系統(tǒng)的實施方案，該系統(tǒng)與支撐體結(jié)構(gòu)和/或透氣性表面元件集成(integrated)，圖6表示具有不同通道結(jié)構(gòu)的透氣性表面元件的實施方案，和圖7表示具有不同通道結(jié)構(gòu)的透氣性表面元件的其它實施方案。所有附圖是高度概略性的，不必按比例繪制，它們僅示出了為了闡明本專利技術(shù)而必需的部分，其它部分省略或僅暗示。具體實施方式本專利技術(shù)模具通常是相當(dāng)大的，如大約10-70米，為了能夠識別較小的特征，在附圖中僅示出有限的部分。圖1也是這種情況，其中示出了模具2的橫截面。圖1中的模具具有支撐體結(jié)構(gòu)4，空氣排放系統(tǒng)6與之連接。最-->后，透氣性表面元件8設(shè)置在空氣排放系統(tǒng)6上，以形成有效模具表面12。支撐體結(jié)構(gòu)支撐體結(jié)構(gòu)4通常提供模具承載能力的主要部分，不過在一些實施方案中，透氣性表面元件和/或空氣排放系統(tǒng)可構(gòu)成承載的重要部分。而且，支撐體結(jié)構(gòu)通常提供有效模具表面的大致形狀，不過透氣性表面元件和/或空氣排放系統(tǒng)可提供更小的形狀調(diào)節(jié)。可制造支撐體結(jié)構(gòu)4以專門用于本專利技術(shù)模具，或者支撐體結(jié)構(gòu)自身可成為模具或包括模具，例如可用于另一目的的模具。在這種情況下，本專利技術(shù)模具的制造可被認(rèn)為是舊模具的革新或改造。支撐體結(jié)構(gòu)能夠以各種方式提供用于空氣排放系統(tǒng)和透氣性表面元件的支撐體。例如，支撐體結(jié)構(gòu)可包括肋材(rib)或者甚至僅由肋材組成，該肋材可任選地被相互連接，或者支撐體結(jié)構(gòu)可形成與預(yù)期的有效模具表面基本上平行的部分或整個表面。在優(yōu)選實施方案中，支撐體結(jié)構(gòu)形成基本上氣密的整個表面。在優(yōu)選實施方案中，支撐體結(jié)構(gòu)包括金屬板材或復(fù)合材料如纖維增強的塑料，因為這給支撐體結(jié)構(gòu)提供了合適的和可再現(xiàn)的性質(zhì)。組件的連接支撐體結(jié)構(gòu)4、空氣排放系統(tǒng)6和透氣性表面元件8可以按所述的順序同時固定，例如通過緊固零件如針、螺釘或等同物，或者使用粘合劑，通過空氣排放系統(tǒng)6將透氣性表面元件8固定到支撐體結(jié)構(gòu)4上。可供選擇地，該結(jié)構(gòu)可例如通過緊固零件或粘合劑分別將空氣排放系統(tǒng)6固定到支撐體結(jié)構(gòu)4，并將透氣性表面元件8固定到空氣排放系統(tǒng)6來制備。另一種獲得本專利技術(shù)模具的方式涉及下述這種情況，其中至少一個組件包括可固化的樹脂或部分固化的樹脂。在這種情況下，該固定可作為固化這種組件的集成部分來進(jìn)行，例如通過使固化樹脂化學(xué)或機械結(jié)合到相鄰的組件上。優(yōu)選通過粘合劑實現(xiàn)固定，因-->為這種方法可提供穩(wěn)定的固定，其容易按比例放大。空氣排放系統(tǒng)空氣排放系統(tǒng)包括下述這種裝置，該裝置用于將空氣傳送到模具外面，以及任選地，在例如當(dāng)模制產(chǎn)品從模具中取出時的情況下，將空氣傳送到模具中。空氣排放系統(tǒng)可包括許多獨立的空氣排放結(jié)構(gòu)，如通道或凹槽。但是，非常優(yōu)選空氣排放系統(tǒng)8包括傳送空氣的網(wǎng)絡(luò)，即交聯(lián)的空氣排放結(jié)構(gòu)，因為這提供了空氣排放系統(tǒng)，其在空氣穿過支撐體結(jié)構(gòu)泄漏或封閉空氣排放結(jié)構(gòu)的情況下是更加強有力的。在日本專利申請07047595(公開)中，從透氣性元件經(jīng)由通道除去空氣，該通道與有效模具表面基本上正交地鉆到覆蓋模具的整個背面的開放空間中，從這里空氣可明顯被排空。通道的這種設(shè)計使得模具非常容易受空氣排除失敗的影響本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
用于制備風(fēng)力渦輪葉片、風(fēng)力渦輪葉片的殼或預(yù)期形成風(fēng)力渦輪葉片一部分的大元件的模具（２），包括－支撐體結(jié)構(gòu)（４），－空氣排放系統(tǒng)（６），－有效模具表面（１２）和－透氣性表面元件（８），空氣可經(jīng)由該透氣性表面元件 （８）在有效模具表面（１２）與空氣排放系統(tǒng)（６）之間傳送，其中透氣性表面元件（８）基本上形成整個有效模具表面（１２）。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1、用于制備風(fēng)力渦輪葉片、風(fēng)力渦輪葉片的殼或預(yù)期形成風(fēng)力渦輪葉片一部分的大元件的模具(2)，包括-支撐體結(jié)構(gòu)(4)，-空氣排放系統(tǒng)(6)，-有效模具表面(12)和-透氣性表面元件(8)，空氣可經(jīng)由該透氣性表面元件(8)在有效模具表面(12)與空氣排放系統(tǒng)(6)之間傳送，其中透氣性表面元件(8)基本上形成整個有效模具表面(12)。2、權(quán)利要求1的模具(2)，其中空氣排放系統(tǒng)(6)包括空氣傳送網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)選該網(wǎng)絡(luò)沿著有效模具表面(12)。3、權(quán)利要求1或2的模具(2)，其中空氣排放系統(tǒng)(6)包括固體材料的島(16)，島之間的間隔被包括在空氣傳送網(wǎng)絡(luò)中，優(yōu)選地，島(16)之間的間隔形成用于傳送空氣的二維網(wǎng)絡(luò)。4、權(quán)利要求2的模具(2)，其中島(16)中的至少一個具有基本上類似于幾何形狀的橫截面，所述幾何形狀例如是圓形、三角形、四邊形或另一種多邊形，優(yōu)選地，大部分或全部的島(16)具有基本上類似于幾何形狀的橫截面，所述幾何形狀例如是圓形、三角形、四邊形或另一種多邊形。5、權(quán)利要求3-4中任一項的模具(2)，其中島(16)中的至少兩個由連接件(17)連接，并且所述連接件的高度小于島(16)的高度。6、權(quán)利要求2-5中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(tǒng)(6)包括用于傳送空氣的通道(10)。7、權(quán)利要求6的模具(2)，其中大部分的用于傳送空氣的通道(10)的橫截面積大于1mm2，優(yōu)選大于4mm2，更優(yōu)選大于9mm2。8、權(quán)利要求6或7的模具(2)，其中平行相鄰的用于傳送空氣的通道(10)中的至少一些之間的距離為0.4cm-20cm，優(yōu)選0.5cm-5cm，如約1-2cm。9、權(quán)利要求6-8中任一項的模具(2)，其中用于傳送空氣的通道(10)的交叉點中的至少一些之間的距離為0.5cm-20cm，優(yōu)選0.7cm-5cm，如約1-2cm。10、權(quán)利要求1-9中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(tǒng)(6)至少部分地集成于支撐體結(jié)構(gòu)(4)中，優(yōu)選地，空氣排放系統(tǒng)(6)完全集成于支撐體結(jié)構(gòu)(4)中。11、權(quán)利要求1-9中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(tǒng)(6)至少部分地集成于透氣性表面元件(8)中，優(yōu)選地，空氣排放系統(tǒng)(6)完全集成于透氣性表面元件(8)中。12、權(quán)利要求1-9中任一項的模具(2)，其中空氣排放系統(tǒng)(6)位于支撐體結(jié)構(gòu)(4)與透氣性表面元件(8)之間，優(yōu)選地作為獨立的元件。13、權(quán)利要求1-12中任一項的模具(2)，其中除了朝向透氣性表面元件8和至少一個至壓力控制系統(tǒng)的開口之外，空氣排放系統(tǒng)(6)規(guī)定為氣密的。14、權(quán)利要求1-13中任一項的模具(2)，其中通道結(jié)構(gòu)(14)提供經(jīng)由透氣性表面元件(8)的透氣性，并且通道結(jié)構(gòu)具有朝向有效模具表面(12)的開口(18)，所述開口中的至少90％所覆蓋的區(qū)域?qū)?yīng)于直徑小于0.5mm，優(yōu)選約10μm-250μm，更優(yōu)選25μm-150μm，例如50μm-125μm的圓。15、權(quán)利要求14的模具(2)，其中朝向有效模具表面的通道結(jié)構(gòu)開口(18)的密度為1-1000個/cm2，優(yōu)選密度為2-200個/cm2，更優(yōu)選密度為5-100個/cm2。16、權(quán)利要求13-15中任一項的模具(2)，其中至少90％的通道結(jié)構(gòu)(14)具有對應(yīng)于小于1mm，優(yōu)選小于0.5mm，更優(yōu)選小于0.25mm，如25μm-150μm直徑的穿過透氣性表面元件(8)的平均橫截面積。17、權(quán)利要求13-16中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)具有小于20體積％的包括通道結(jié)構(gòu)(14)的開放體積，更優(yōu)選0.01-10體積％，最優(yōu)選1-4體積％，如約2體積％的開放體積。18、權(quán)利要求13-17中任一項的模具(2)，其中至少90％的通道結(jié)構(gòu)(14)允許在有效模具表面(12)與空氣排放系統(tǒng)(6)之間的直的空氣傳送路徑，例如經(jīng)由鉆孔或洞。19、權(quán)利要求13-17中任一項的模具(2)，其中至少90％的通道結(jié)構(gòu)(14)允許在有效模具表面(12)與空氣排放系統(tǒng)(6)之間的彎曲的空氣傳送路徑，例如經(jīng)由燒結(jié)或固化材料或泡沫材料中的孔。20、權(quán)利要求13-19中任一項的模具(2)，其中在有效模具表面(12)與空氣排放系統(tǒng)(6)之間的穿過透氣性表面層(8)的空氣傳送距離(20)小于5mm，優(yōu)選小于3mm，更優(yōu)選為0.5-2.5mm，如0.75-2mm。21、權(quán)利要求1-20中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)是足夠剛性的，以防止透氣性表面元件(8)顯著變形到空氣排放系統(tǒng)中，優(yōu)選地，與有效模具表面(12)正交的透氣性表面元件的變形小于2mm，更優(yōu)選小于1mm，最優(yōu)選小于0.5mm。22、權(quán)利要求1-21中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)的至少一部分是耐熱的，優(yōu)選地，在將在模具中制備的產(chǎn)品的固化溫度下，優(yōu)選在高達(dá)至少80℃的溫度下，更優(yōu)選在高達(dá)至少120℃的溫度下，最優(yōu)選在高達(dá)至少180℃的溫度下，透氣性表面元件(8)的所述部分是機械和化學(xué)穩(wěn)定的。23、權(quán)利要求1-22中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件(8)包括透氣性材料的板材(22)，優(yōu)選透氣性表面元件(8)由所述板材(22)構(gòu)成，其連接至空氣排放系統(tǒng)(6)。24、權(quán)利要求1-23中任一項的模具(2)，其中透氣性表面元件包括金屬和/或塑料；所述金屬選自鋼、鋁以及包括這些金屬中的一種或...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：A比馳，
申請(專利權(quán))人：維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：DK[丹麥]