CN101649817B - 网栅型增强结构 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种大型风力发电装置机组的机舱罩的网栅型增强结构。该网栅型增强结构是包括机舱罩壳板和加强筋内芯、十字连接块、树脂导管及导流带；外板和内板间设有轻体夹芯层，在轻体夹芯层的上面设有网栅状的导流层和加强筋内芯和十字连接块，切底部均开有方槽，方槽的内放置有树脂导管，外板的表面涂一层表面涂层。采用真空辅助成型(AVRI)工艺，将外板和增强构架同时成型，大大地简化了生产工艺。采用这种结构的机舱罩具有整体性强、浸渍充分、结构密实、强度高、刚度好及一次成型等特点。本发明可广泛用于大型风力发电设备的机舱罩及相似的大型薄壳类产品。

Description

网栅型增强结构
技术领域
本发明涉及风力发电装置领域，具体涉及一种玻璃钢机舱罩的网栅型增强结构。
背景技术
据权威报道，2009年我国新增风力发电装机容量将达1.5万MW(产值RMB1000亿元，相当大约1万台1.5MW机组)。在新增的风电设备中，大多数为风能利用率高、发电成本低的大型风力发电机组(≥1.5MW)。随着风力发电技术日臻完善和市场需求的急速扩大，促进了风电设备大型化的趋势，从而加快推动了其主要零部件的设计改进、工艺创新和成本的降低的步伐。作为风电设备主要部件的机舱罩，也由初期的金属框架+铝合金蒙皮式，逐步演化为FRP(Fiberglass Reinforced Plastics，玻璃钢，下同)对开式和FRP三瓣式，其壳体的结构类型绝大多数为单层板骨架式。这种结构形式最初是从船体结构设计移植而来的，虽经不断改进，但仍未脱离原有的工艺格局。
由于机舱罩的工作载荷与船体的工作载荷存在着明显的差异，因此，简单的移植设计很难达到理想的使用效果。现以1.5MW的FRP机舱罩(外形尺寸3.8×3.8×10m)为例，做一下简单的对比分析。首先，将一个与前述机舱罩相同体积的船体置于水中，吃水2m(满载，53％舷高)，其壳板最大载荷2000kg/m2，而1.5MW机舱罩在12级风压下的最大载荷为85.1kg/m2(风速36.9m/s，空载、正横方向)，二者相差达23.5倍；其次，船舶的典型工况一般分为：空载静止、满载静止、空载全速和满载全速4种，机舱罩的典型工况(剔除非极限状态)可分为：静置(存放和运输)、最大风速空载(正横方向)和最大风速发电(纵向)3种；二者相比较，船体的满载静止工况和机舱罩的最大风速空载工况较为相似，但两种工况的载荷却相差甚远。因此，将船舶结构设计简单移植到机舱罩，就造成了机舱罩普遍存在的总体结构强度过裕，而壳板刚度相对不足的缺陷。
目前，大型风电机组的FRP机舱罩多数为对开式或三瓣式分型设计，一般厂家多采用接触模具手糊工艺，多次成型。成型工艺可简述为：(1)模具清理，(2)喷涂胶衣层，(3)分二次或数次手糊外板，(4)贴敷加强筋内芯，(5)手糊加强筋，(6)修整，(7)安装并加固金属连接件等步骤。这种工艺存在着生产周期长，劳动效率低，机械性能波动较大等不足。
中国专利号：ZL 200820033032.1，授权公告号：CN 201162631Y，授权公告日：2008年8月6日，实用新型名称：大型风电机舱罩，公开了一种“大型风电机舱罩，属风力发电机组用设备，包括上罩体、下罩体，多向玻璃纤维制成的上罩体和下罩体有内法兰连接，上罩体和下罩体的内侧面上均置有空心加强筋，通过改变机舱罩的结构和连接方式，提高了产品的机械强度......”。该实用新型提出的大型风电机舱罩的设计思路属于前述手糊对开式机舱罩的范畴。
还有“一种具有光洁表面的真空导入制造方法”生产的机舱罩。中国专利公开号：CN 101412286A，公开了一种“真空导入制造方法”用于“具有光洁表面的机舱罩”，该发明没有涉及机舱罩的分型及壳板的结构设计。
综上所述，目前在大型FRP机舱罩的生产中，还延续着移植船体结构的设计思路和采用手糊成型工艺。由于船体与机舱罩的工况不同，从而造成了目前这种机舱罩普遍存在着整体结构强度过裕，而壳板刚度相对不足；同时，相对简陋的手糊工艺亦无法满足大型风电机组对FRP机舱罩的刚度、尺寸精度、质量一致性、快速生产和降低成本等技术经济指标的严格要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够较好适应大型风电机组极限工况载荷条件，强度高、刚度大，生产工艺稳定的FRP机舱罩增强结构，以满足大型风力发电机组对机舱罩的技术指标和成本造价的严格要求。
实现本发明目的的技术方案：一种网栅型增强结构包括内板、轻体夹芯层、外板、表面涂层、加强筋内芯、树脂导管、导流带和十字连接块，外板和内板间设有轻体夹芯层，在轻体夹芯层的上面设有网栅状的导流带、加强筋内芯和十字连接块，加强筋内芯和十字连接块拼接呈网状格栅结构，其底部均开有方槽，方槽的内放置有树脂导管，外板的表面有一层表面涂层。
上述的外板和内板均采用玻璃钢材料，外板和内板同时也是加强筋内芯和十字连接块外表面的增强层板。
上述的导流带是由外部包裹着纤维网、内部为纵向玻璃纤维束组成的高渗透性的带状织物，导流带的横截面与内板搭接，固化后成为一体。
上述的的表面涂层为耐候性胶衣树脂层。
上述的树脂导管由塑料螺旋管和内部纵向玻璃纤维增强材料组成。
上述的加强筋内芯和十字连接块均采用模具成型的硬质聚氨酯泡沫塑料模块。
上述的十字连接块可切除一角构成三通连接块，亦可切除两角，成为直角连接块。
本发明的设计原理是：针对大型风力发电机组机舱罩在最大极限工况下的载荷特性，改进FRP壳板的结构设计，在壳板的中性层内加入轻体芯材形成FRP夹芯结构，在重量和材料成本相近的前提下，明显地提高了壳板的刚度，从而保证机舱罩在应对高速气流造成的交变载荷的极限工况时，能够抑制壳板的震动并保证在长期疲劳应力下的安全运行；采用模块式拼接组成的网栅式增强结构内芯和相应的真空辅助成型工艺(AVRI)，使外壳板和增强结构一次同时成型，达到简化工艺、提高质量和生产效率的目的。
本发明取得的有益效果：(1)该机舱罩的增强结构由壳板、加强筋内芯、十字连接块、树脂导管及导流带组合而成，使机舱罩的外壳板和增强结构成为一个整体，简化了增强材料的铺层设计和生产的工艺周期；(2)机舱罩壳板为FRP夹芯板，由FRP内板、轻体夹芯层、FRP外板和表面涂层组成。这种夹芯板结构，在同等单位重量的前提下，能够有效地提高壳板的刚度。以下举例说明：为方便叙述，先把外板简化为梁。在相同受力状态下，梁的刚度可以用EJ来表示(E为弹性模量，J为抗弯截面模量)。当壳板的单位重量g和E的变化可以忽略时，J与梁的截面高度H的立方成正比。例如，当普通FRP壳板的板厚H1＝8mm(g1＝12kg/m2)，夹芯板的板厚H2＝10mm(4mmFRP外板+3mm夹芯层+3mmFRP内板，g2＝10.95kg/m2)，则普通板的刚度EJ1与夹芯板的刚度EJ2有如下关系：EJ1∶EJ2＝1∶1.95，即在重量不变的前提下，夹芯板的刚度提高了近1倍。(3)加强筋内芯和十字连接块均采用模具成型的硬质聚氨酯泡沫塑料单元模块，其内侧均具有方槽，用于放置树脂导管，加强筋内芯可以裁切为任意长度，加强筋内芯、十字连接块、树脂导管和导流带拼接后组成网状格栅状加强筋内芯；这种设计可以方便地按不同的设计要求组成增强网架，有效地提高了生产效率。(4)本发明在增强材料的铺层结构设计中，将工艺组件与结构要素融为一体，例如：所述树脂导管由塑料螺旋管和内部纵向玻璃纤维增强材料组成，导流带被置于加强筋内芯和十字连接块的下部，这些部件不仅是树脂浸渍成型时的流道，固化后也将成为结构体系中的强度构件；FRP内板同时也是加强筋和十字连接块的FRP增强板。这种设计的优点是简化了铺层结构、提高了机械性能，同时也降低了材料成本。(5)组成机舱罩壳板的材料和组成网状格栅内芯的构件一起被置于模具上，采用一次成型的真空辅助成型工艺(AVRI)，简化了生产工艺，使得生产周期由3～7天缩减到1～2天。同时产品的机械强度、表面质量及性能的一致性也得到大幅度的提高。
由此可见，本发明采用的模块化的加强筋内芯与FRP夹芯板可以方便地组成所述的网栅型增强结构，使机舱罩的外壳板和增强网架成为一个整体；采用真空辅助成型(AVRI)工艺，将外板和增强构架同时成型，大大地简化了制造工艺，缩短了生产周期。采用网栅型增强结构的机舱罩具有整体性强、浸渍充分、结构密实、强度高、刚度好及一次成型等特点，可广泛用于大型风力发电设备的机舱罩和其它相似的大型薄壳类产品。
附图说明
图1是本发明的用于大型风力发电机组机舱罩壳板的网栅型增强结构示意图；
图2是机舱罩壳板制造过程中壳板及增强结构截面示意图；
图3是树脂导管示意图；
图4是增强材料铺层示意图。
图5是增强结构模块内芯的连接示意图
图中，1.透明硅胶膜，2.内板，3.轻体夹芯层，4.外板，5.表面涂层，6.加强筋内芯，7.树脂导管，8.导流带，9.模具，10.十字连接块。
具体实施方式
下面以某型1.5MW风力发电机组的机舱罩的网栅型增强结构为例详细说明本发明，如图1～5所示。本实施例采用三瓣式分型设计和网栅型增强结构。该增强结构包括透明硅胶膜1、内板2、轻体夹芯层3、外板4、表面涂层5、加强筋内芯6、十字连接块10、树脂导管7和导流带8。机舱罩壳板的外板4的材料为玻璃钢其厚度为4mm，在其上面铺上一层厚度为4mm的涤纶强芯毯轻体夹芯层3，根据实际结构需要在轻体夹芯层3的上面铺上一层外部包裹着纤维网、内部为纵向玻璃纤维束组成的具有高渗透性带状织物的网栅状导流带8，导流带8的上面有一个由模具成型的硬质聚氨酯泡沫塑料加工成的加强筋内芯6和十字连接块10，加强筋内芯6和十字连接块10的底部均开有其尺寸为14.5×14.5mm的方槽，方槽的内放置有直径为
Figure G2009101690484D00051
15mm的树脂导管7，树脂导管7由塑料螺旋管和内部纵向玻璃纤维增强材料组成，最上面有一层厚度为3mm的玻璃钢内板2，外板4有一层间苯新戊二醇型耐候胶衣树脂表面涂层5，厚度为0.4～0.5mm。在实际成型时是先将模具9做好，然后在模具9上喷涂胶衣树脂然后铺敷增强材料(如玻纤织物和加芯材料等)，其后加上硅胶膜1，最后采用真空吸附(吸入树脂)，采用真空辅助成型工艺(AVRI)，一次成型而成。该机舱罩壳体的夹芯板整体厚度为11mm，单重g1＝11.1kg/m2。本发明采用的夹芯板与普通8mm厚度的FRP板(厚度为8mm，单重g0＝12kg/m2)相比较，其刚度EJ提高了1.6倍。
经实测，本实施例与FRP单层板框架式对照组机舱罩相比较：本实施例的重量略有降低，工艺周期缩短至2天，壳板刚度提高1倍以上。
该发明的网栅型增强结构可广泛应用于大型风力发电设备的机舱罩及其他大型薄壳类产品。

Claims (7)

1.一种网栅型增强结构，它包括内板(2)、轻体夹芯层(3)、外板(4)、表面涂层(5)、加强筋内芯(6)、树脂导管(7)、导流带(8)和十字连接块(10)，其特征在于：外板(4)和内板(2)间设有轻体夹芯层(3)，在轻体夹芯层(3)的上面设有网栅状的导流带(8)、加强筋内芯(6)和十字连接块(10)，加强筋内芯(6)和十字连接块(10)拼接呈网状格栅结构，加强筋内芯(6)和十字连接块(10)的底部均开有方槽，方槽内放置有树脂导管(7)，外板(4)的表面有一层表面涂层(5)。
2.如权利要求1所述的一种网栅型增强结构，其特征在于，上述的外板(4)和内板(2)均采用玻璃钢材料，外板(4)和内板(2)同时也是加强筋内芯(6)和十字连接块(10)外表面的增强层板。
3.如权利要求1所述的一种网栅型增强结构，其特征在于，上述的导流带(8)是由外部包裹着纤维网、内部为纵向玻璃纤维束组成的具有高渗透性的带状织物，导流带(8)的横截面与内板(2)搭接，固化后成为一体。
4.如权利要求1所述的一种网栅型增强结构，其特征在于，上述的表面涂层(5)为耐候性胶衣树脂层。
5.如权利要求1所述的一种网栅型增强结构，其特征在于，上述的树脂导管(7)由塑料螺旋管和内部纵向玻璃纤维增强材料组成。
6.如权利要求1所述的一种网栅型增强结构，其特征在于，上述的加强筋内芯(6)和十字连接块(10)均采用模具成型的硬质聚氨酯泡沫塑料模块。
7.如权利要求1所述的一种网栅型增强结构，其特征在于，上述的十字连接块(10)切除一角构成三通连接块，或者切除两角，成为直角连接块。
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CN102189690A (zh) * 2010-03-18 2011-09-21 无锡利保科技发展有限公司 一种夹芯结构玻璃钢机舱罩的制造方法
CN102814979A (zh) * 2011-06-08 2012-12-12 新疆永昌新材料科技股份有限公司 固定机舱罩加强筋工艺
CN103375901B (zh) * 2012-04-28 2016-12-14 苏州三星电子有限公司 空调器室外机顶盖板
CN103786830B (zh) * 2012-10-31 2017-09-26 威海中复西港船艇有限公司 带加强槽的玻璃钢复合甲板及其加工工艺
CN105292273B (zh) * 2015-08-07 2018-11-23 湖南星通汽车制造有限公司 房车一体成型外壳结构及其加工方法
CN106476303A (zh) * 2016-10-19 2017-03-08 河南省东利银建科技有限公司 一种真空导入方法及其制品
CN109826761B (zh) * 2019-03-05 2020-07-07 戴铂新材料(张家港)有限公司 用于芯材表面切割开槽打孔加工的结构
CN110219779A (zh) * 2019-05-17 2019-09-10 优利康达（天津）科技有限公司 一种具有防滑功能的机舱罩

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