CN101695871A - 一种大型风力叶片及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种大型风力叶片,叶片主要由增强材料浸渍树脂固化成型,其特征在于:该工艺为先制作下叶壳,在下叶壳内设芯模,然后再在芯模上铺设上叶壳增强材料,最后合模、在上叶模内的增强材料上浸渍树脂构成完整的叶片;所述上下叶壳的增强材料为一个整体,上叶壳的边缘增强材料在制作下叶壳时先将使用量预留获得,使叶壳的增强材料整体连续。 本发明的优点在于:所述风力叶片为整体成型,且上下叶壳接合处玻璃纤维连续,大大提高了叶片的整体性能,叶壳成为闭合结构,具备了更高的承载能力,因而可以减轻叶壳的重量,同时彻底排除了因粘接质量引起叶片失效的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力设备的叶片及其制作工艺,具体涉及一种由上叶壳、下叶壳和芯模构成,所述芯模由主腹板及两侧固定网架构成,所述主腹板的下端与下叶壳接合,所述上叶壳罩在芯模上,其下端与下叶壳上端接合,且其上叶壳、下叶壳接合处的玻璃纤维增强材料连续。
背景技术
风力发电机叶片技术是风力发电系统关键技术之一,传统的复合材料风机叶片通过分体多步成型,即叶片上下叶壳和主腹板板分别制成后,再粘成一体,由于上下叶壳粘接处的强度低,粘接处开裂也成了叶片的重要质量问题之一,影响了复合材料性能的充分发挥,大大降低叶片的实际效率。
目前中小型叶片,国外已开始采用RTM工艺整体成型,但大型叶片仍只有开模手工铺层和闭模真空浸透两种方法,而这两种都是上述分体多步成型后再粘成一体。
发明内容
本发明的主要任务在于提供一种风力设备的叶片及其制作工艺,具体涉及一种接合处玻璃纤维连续,叶壳为闭合结构的叶片及其制作工艺,由该工艺制造出的叶片整体性能提高了,且具备了更高的承载能力。
为了解决以上技术问题,本发明的一种大型风力叶片,叶片主要由增强材料浸渍树脂固化成型,其特征在于:该工艺为先制作下叶壳,在下叶壳内设芯模,然后再在芯模上铺设上叶壳增强材料,最后合模、在上叶模内的增强材料上浸渍树脂构成完整的叶片;所述上下叶壳的增强材料为一个整体,上叶壳的边缘增强材料在制作下叶壳时先将使用量预留获得,使叶壳的增强材料整体连续。
进一步地,所述下叶壳制作方法如下:在清理过的下叶壳外模内按常规涂抹脱模剂,然后在下叶壳内铺设风力叶片所需的增强材料并在下外壳模的边缘上预留制作上叶壳边缘所需增强材料;在铺放风力叶片用增强材料的同时,下叶壳模边缘的增强材料浸渍树脂手工糊制成15CM-25CM宽度的玻璃纤维复合材料带做成封闭环,在封闭环内部表面铺设制造下叶片成型的真空辅助材料,并在封闭环上做好真空密封,采用惯用的真空灌注法注入树脂至增强材料上成型叶片下叶壳,待下叶壳固化后除去脱模布及其以上的全部真空成型辅助材料,下叶壳制作完毕。
进一步地,所述增强材料叶壳部分共三层,分别为:第一、三层为数层玻璃纤维多轴向织物或毡;中间层为梁帽及梁帽两侧铺设的PVC泡沫或balsa芯木。叶根部份及叶尖部分全部为数层玻璃纤维多轴向织物或毡。
进一步地,所述上叶壳制作方法如下:上叶壳的真空成型辅助材料铺设在芯模上,在真空辅助材料上将下叶壳成型时预留的上叶壳的下层边缘增强材料及其它中部增强材料平铺到芯模上,按与下叶壳铺设手法相同的方法铺设中间层;然后,再在中间层上平铺下叶壳成型时预留的上叶壳的上层边缘增强材料及其它中部上层增强材料,最后,将处理好的上叶壳模合模,采用惯用的真空灌注手法注入树脂至增强材料上成型叶片上叶壳,上叶壳制作完毕。
本发明的优点在于:所述风力叶片为整体成型,且上下叶壳接合处玻璃纤维连续,大大提高了叶片的整体性能,叶壳成为闭合结构,具备了更高的承载能力,因而可以减轻叶壳的重量,同时彻底排除了因粘接质量引起叶片失效的可能性。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如附图所示,本发明的叶片结构为:有上叶壳1、下叶壳2和芯模3,其中,芯模3由两个平行的主腹板4并在其两侧固定连接网架5构成,该结构中,网架5的内部构造可以为任意形状。
本发明中上叶壳1与下叶壳2为玻璃纤维增-强塑料,两叶壳之间置芯模3,芯模3的网架5的上表面与上叶壳1内表面完全吻合,芯模3中主腹板4的下部与下叶壳2的上表面完全吻合、上叶壳1与下叶壳2边缘接合为一个整体,产品制作时是先制作下叶壳2,再制作上叶壳1,不同的是在制作下叶壳2时就预留上叶壳1的边缘增强材料,使其增强材料为整体,不分割,无需通过胶粘剂粘接上下叶壳,这样通过两个步骤实现了叶片的整体成型。并通过将玻璃纤维浸制树脂,形成连续复合材料并与主腹板4充分粘接;其优点为:使上下叶壳1、2接合处玻璃纤维连续,大大提高了叶片的整体性能,上下叶壳1、2成为闭合结构,具备了更高的承载能力,因而可以减轻叶壳的重量,同时彻底排除了因粘接质量引起叶片失效的可能性。
上述主腹板4可以用玻璃纤维复合材料制得,其截面的形状可以为双拼I形或双拼槽钢形结构。
本发明制作上述叶片的工艺,该工艺是先制作下叶片再制作上叶片,然后合模充入树脂,形成边缘增强材料连续不需粘结的叶片。具体步骤如下:
整体成型的工艺流程:
1,制作复合材料主腹板
主腹板为玻璃纤维复合材料材质,其形状为双拼I形或双拼槽形等形式。主腹板根部外表面与上外壳模具根部内表面完全吻合,主腹板下端面与下叶壳结合部位完全吻合,主腹板的制作可以采用现有的手糊、真空浸渍或其它现有复合材料的制作工艺直接成型或组装成型,主腹板和上下叶壳一起作为叶片的承力件。
2,制作芯模
芯模由上述主腹板的上方设网架构成,网架可以采用复合材料,金属材料或非金属材料制成,网架可整体制作,也可分段制作,主要分布在上外壳模内,对上叶壳作支撑,其骨架形状为任意形状,主要保证上叶壳的增强材料不发生形变即可。网架与两个平行设置的主腹板两侧相连并固定后形成刚性芯模,网架上表面与上叶壳内表面完全吻合,主腹板的两端抵在梁帽上,其双拼I型和双拼槽的形状作用在于增大连接面,形成更稳定的连接。
3,成型叶片下叶壳
下叶壳模为具有下叶壳外壳表面形状的模腔的模具,在下叶壳模腔四周设有与外界连通的真空通道。将叶片下叶壳模清理并施加脱模材料后,制作胶衣层,铺放增强材料,其中叶壳部分增强材料为三层:第一层为玻璃纤维多轴向织物或毡,该层平铺在模腔的内壁上,第二层为梁帽和PVC泡沫或balsa芯木,梁帽为一对,是以单向纤维增强材料为主预先制作的玻璃钢,其中一个铺设在下外壳模腔的中间位置上,另一个用于上外壳模腔,在梁帽的两侧铺设PVC泡沫或balsa芯木,最后再在其上铺一层与第一层类似的玻璃纤维织物或毡,铺设时注意的是在下叶壳模的全部边缘上预留部分或全部上叶壳边缘成型用的玻璃纤维增强材料,其预留的量要足够平铺上外壳的边缘。
在铺放风力叶片用增强材料的同时,下叶壳模边缘处浸渍树脂糊制成15CM-25CM宽度的复合材料带,形成封闭环。封闭环固化后,在环内部表面铺设制造下叶片成型的辅助材料,具体如下:首先平铺脱模布,在脱模布上再平铺隔离膜,再在隔离膜上铺设导流网,在导流网上局部铺设真空辅助膜,该真空辅助膜铺设位置为向外界连通的真空管周边的部分,接着,铺设树脂流道,树脂流道可用若干根小管,也可以用一根主管上设多条支管构成,管可以为三角形、螺旋型、Ω型等形状的树脂管;待上述树脂流道和真空通道铺设完毕后,最后将真空袋铺放到模腔的上方,与模腔边缘封闭环密封连接,在真空辅助膜铺处插入真空管并与真空通道连接,真空通道布置为:一般布置在模具的四周,总管与真空泵连接。最后采用真空灌注法抽真空注入树脂成型叶片下叶壳,待下叶壳固化后除去脱模布及其以上的全部真空成型辅助材料,下叶壳制作完毕。
4,安装刚性芯模
将刚性芯模放入上述已成型但尚未脱模的下叶壳内,芯模主腹板下部与下叶壳粘接牢固,可用手糊法加固主腹板与下叶壳的连接,以芯模主腹板的左右下边缘及叶片下叶壳内边缘为边界形成左中右三个封闭环。以上述封闭环为边界在网架上铺设真空袋并采用真空成型密封材料与封闭环形成密封,在真空袋上按下叶壳模布置的方法布置树脂流道和真空通道,并在抽真空管路处铺设真空辅助膜,然后在其上布置导流网,该环节其实是为上叶片成型铺设的上外壳模成型辅助材料。
5,铺放上叶壳成型材料
把下叶壳边缘预留的第三层玻璃纤维多轴向织物或毡平铺在芯模上边缘,在其余中间部位铺设与下叶壳类似的玻璃纤维多轴向织物或毡,然后铺设下叶壳相应的第二层材料,最后,在第二层材料上再将下叶壳边缘预留的第一层玻璃纤维多轴向织物或毡平铺在第二层边缘上,在其余中间部位铺设与下叶壳类似的玻璃纤维多轴向织物或毡,这样,上叶片的增强材料铺设完毕。最后再在铺层的外围上下叶壳对合处及上叶壳根部与芯模根部的对合处粘贴密封材料,形成外层封闭环。
6,整体成型
以同样的方式处理上外壳模的真空成型准备,上外壳模的结构与下外壳模的结构除了模腔,其他结构相同。合上叶片上外壳模,确保上下叶壳模准确对位并检查边缘确保完全密封,然后采用真空灌注法通过上外壳模或叶根通道注入树脂到上叶壳增强材料上,让其充分浸渍树脂,成型上叶壳面。待产品充分固化后上下叶壳完全通过连续增强材料形成一体并与主腹板、主梁帽之间充分粘接,最后脱去上下叶壳模具,对产品边缘进行清理及表面处理并在叶根安装与风力发电机连接的金属螺栓等,形成整体的产品。
Claims (4)
1.一种大型风力叶片的制作工艺,叶片主要由增强材料浸渍树脂成型成叶片构成,其特征在于:该工艺为先制作下叶壳,在下叶壳内设芯模,然后再在芯模上铺设上叶壳增强材料,最后合模、在上叶模内的增强材料上浸渍树脂构成完整的叶片;所述上下叶壳的边缘增强材料为一个整体,上叶壳的边缘增强材料在制作下叶壳时先将使用量预留获得,使叶壳的增强材料整体连续。
2.根据权利要求1所述的一种大型风力叶片的制作工艺,其特征在于:下叶壳制作方法如下:在清理过的下叶壳外模内按常规涂抹脱模剂,然后在下叶壳内铺设风力叶片所需的增强材料并在下外壳模的边缘上预留制作上叶壳边缘所需增强材料;在铺放风力叶片用增强材料的同时,下叶壳模边缘的增强材料浸渍树脂手工糊制成15CM-25CM宽度的玻璃纤维复合材料带做成封闭环,在封闭环内部表面铺设制造下叶片成型的真空辅助材料,并在封闭环上做好真空密封,采用惯用的真空灌注法注入树脂至增强材料上成型叶片下叶壳,待下叶壳固化后除去脱模布及其以上的全部真空成型辅助材料,下叶壳制作完毕。
3.根据权利要求2所述的一种大型风力叶片的制作工艺,其特征在于:所述增强材料叶壳部分共三层,分别为:第一、三层为数层玻璃纤维多轴向织物或毡;中间层为梁帽及梁帽两侧铺设的PVC泡沫或balsa芯木。叶根部份及叶尖部分全部为数层玻璃纤维多轴向织物或毡。
4.根据权利要求1所述的一种大型风力叶片的制作工艺,其特征在于:所述上叶壳制作方法如下:上叶壳的真空成型辅助材料铺设在芯模上,在真空辅助材料上将下叶壳成型时预留的上叶壳的下层边缘增强材料及其它中部增强材料平铺到芯模上,按与下叶壳铺设手法相同的方法铺设中间层;然后,再在中间层上平铺下叶壳成型时预留的上叶壳的上层边缘增强材料及其它中部上层增强材料,最后,将处理好的上叶壳模合模,采用惯用的真空灌注手法注入树脂至增强材料上成型叶片上叶壳,上叶壳制作完毕。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100421 |