CN101704300A - 一种风电叶片整体一次成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:该叶片为两步成型,先用下模成型叶片的一部分,再用上模成型剩余的部分合模形成。 本发明的优点在于:整体成型复合材料叶片外壳,上下外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,因而可以减轻作为主承力件的主梁的重量,同时彻底排除了因粘接质量引起叶片失效的可能性。

Description

一种风电叶片整体一次成型工艺
技术领域
本发明涉及一种风电叶片整体一次成型工艺,具体涉及一种主体叶片为玻璃纤维增强材料,上下叶片以模具获得外表面结构,以气囊法获得内型腔,通过模具合模形成整体叶片的风电叶片整体一次成型工艺。
技术背景:
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,即叶片上下外壳和主梁板分别制成后,再粘成一体,由于上下外壳粘接处的强度低,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电叶片整体一次成型工艺,具体是一种叶片整体性能好,承载能力增大,且彻底排除了因粘接质量引起叶片失效的可能性的风电叶片整体一次成型工艺。
为了解决以上技术问题,本发明的一种风电叶片整体一次成型工艺,所述风电叶片整体一次成型工艺为先在下叶壳模内铺放下叶壳成型的增强材料及成型的辅助材料,然后在增强材料层内设两根平行的腹板,将模具型腔分成三个密封腔体,然后分别在三个腔体内设置充气的气囊芯模,再在气囊芯模上铺放上叶壳成型的增强材料及成型的辅助材料,最后合模采用抽真空的方式逼出多余树脂,待叶片固化后形成叶片。
进一步地,所述叶壳成型的增强材料为三层,所述三层增强材料分别为:第一、三层为多层预浸渍有树脂的玻璃纤维多轴向织物或毡,铺设时,该两层在叶片边缘连续;中间层为梁帽及梁帽两侧铺设的PVC泡沫或balsa芯木。
进一步地,所述增强材料及夹芯材料预浸渍的成分为树脂,增强材料层控制树脂重量含量在25%-35%范围内。
进一步地,所述梁帽为一对,由与叶片仿型的主梁两端设卡槽形成。
进一步地,所述辅助材料为导流管、导流网、真空袋;所述导流管由数根纵向主管和众多横向次级管路连接构成,其末端均伸向叶壳的尾端,通向外界;所述导流网为网格状,平铺在导流管上;所述真空袋贴靠在气囊芯模上,包围气囊芯模密封。
进一步地,所述气囊芯模充气后的上下面为上下叶片内型面的仿型结构。
进一步地,所述腹板为直条型板。
本发明的优点在于:整体成型复合材料叶片外壳,上下外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,因而可以减轻作为主承力件的主梁的重量,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
图为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
首先准备上外壳模、下外壳模,所述上外壳模与下外壳模接触面形状、结构相同,可以实现合模。然后还要准备芯模、导流管、导流网、腹板、主梁帽、增强材料及夹芯材料。
上述上外壳模、下外壳模的模具内部均匀分布有加热装置,用于对模具加热。
上述材料中,所述芯模为气囊芯模,由密封的气囊上设通气口构成,本发明中用三个,其气囊充气后的形状与所在叶片内型面的形状吻合;气囊充气后能承受半只叶片增强材料的重量而不发生较大的变形,放气后可收缩并在成型后拆除。在气囊的外表面布置真空袋包围气囊并完全密封,真空袋和气囊分别留有通气口,打开后分别与外界相通,以便抽真空和充气。
上述导流管由数根纵向主管上连通众多横向次级管路连接构成,导流管可以采用复合材料,金属材料或非金属材料制成。
上述主梁帽由与叶片仿型的主梁两端设卡槽形成,本发明用两根,分别对应置于上下外壳模的两侧。主梁为浸透树脂的增强材料制得,。卡槽也是增强材料,用手糊法制作四根角件,在上下主梁帽的内表面各粘接两根构成卡槽。
上述主腹板为直条型板,本发明用两根,使用时,两根主腹板平行放置,两端分别置于主梁帽的卡槽内。
将上述制作的相关部件准备好后,进行整体成型,具体步骤如图所示:
1,铺放下叶壳成型材料
选择内腔为与下叶片外表面形状配合的下外壳模,对叶片下外壳模清理并涂上通用的脱模剂后,按常规制作胶衣层,胶衣初步固化后,铺放下叶片成型用增强材料,叶壳共三层,具体铺放为:第一层预浸的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,其中一个铺设在模腔的中间位置上,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的预浸渍树脂的玻璃纤织物或毡,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预浸渍树脂的玻璃纤维增强材料,其预留的量要足够平铺上外壳边缘。在该工序中,预浸渍玻璃纤织物或毡与树脂之间的重量比为:100∶25-35。
2,安放腹板,芯模及真空袋压辅助材料布置。
在上述下外壳内安放腹板到主梁帽定位槽内,槽内预先注有充分的胶粘剂以保证腹板与主梁帽的连接,安放腹板后,下模腔被分成三个部分,分别在三部分下部依次铺放导流管,在导流管上平铺导流网,接着在导流网上安放气囊芯模,对气囊芯模充气,使气囊芯模膨胀至其表面与叶壳的内型面形状相同的状态,作用是形成上叶壳成型材料的支撑面。一切布置完毕后,再在气囊芯模上布置导流网,导流管,布置要求与在下外模壳内的布置要求相同。但气囊芯模上的导流管布置完毕后,将其与下外模壳内的导流管相连接,然后将主导流管从模具根部导出至模具的外部,与树脂收集器连接,树脂收集器再与真空泵连接。
3,铺放上叶壳成型材料
在芯模的外表面首先把下叶壳模边缘上预留的部分或全部上外壳成型用预浸渍增强材料铺放到气囊的上边缘,对叶尖等无法通过气囊承压的区域可用弹性材料铺层,接着铺放上叶壳所需的其它增强材料,该材料还是为三层,具体与下叶壳的增强材料层相同。
4,密封合模
在铺放上叶壳增强材料的同时,对叶片上外壳模清理并施加脱模材料后,制作胶衣层,胶衣初步固化后,上下叶壳模合模,仔细检查全部边缘确保完全处于密封状态,必要时可采用密封胶加固密封。
5,真空袋压
开启真空泵,打开真空袋的通气口,通过抽真空对上下叶壳成型材料施加大气压并抽出多余的树脂,直至管路内树脂凝胶固化后停止抽真空。
6,固化成型及整理
打开模具自身的加热装置,按固化工艺要求使叶片充分固化后脱去上下外模,并清理四周边缘,从叶片敞开的尾部取出内部放气后的气囊,必要时可清理内部真空成型辅助材料包括真空袋,导流网,真空管路等,叶片成型完毕。

Claims (7)

1.一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:所述风电叶片整体一次成型工艺为先在下叶壳模内铺放下叶壳成型的预浸渍增强材料及真空成型的辅助材料,在全部或部分边缘上预留上叶壳边缘用预浸渍增强材料,然后在增强材料层上设立两根平行的腹板,将模具型腔分成三个密封腔体,再分别在腔体内设置充气的气囊芯模,然后在气囊芯模上铺放真空成型的辅助材料,再铺放下叶壳边缘预留的增强材料至上芯模边缘,并在芯模的其余中间部位铺设预浸渍增强材料,最后合模采用抽真空的方式抽出多余树脂从导流管中流出,待固化后形成叶片。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:所述叶壳成型的增强材料为三层,所述三层增强材料分别为:第一、三层为多层预浸渍有树脂的玻璃纤维多轴向织物或毡,铺设时,该两层在叶片边缘连续;中间层为梁帽及梁帽两侧铺设的PVC泡沫或balsa芯木。
3.根据权利要求2所述的一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:所述增强材料及夹芯材料预浸渍的成分为树脂,增强材料层控制树脂重量含量在25%-35%范围内。
4.根据权利要求1所述的一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:所述梁帽为一对,由与叶片仿型的主梁两端设卡槽形成。
5.根据权利要求1所述的一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:所述辅助材料为导流管、导流网、真空袋;所述导流管由数根纵向主管和众多横向次级管路连接构成,其末端均伸向叶壳的尾端,通向外界;所述导流网为网格状,平铺在导流管上;所述真空袋贴靠在气囊芯模上,包围气囊芯模密封。
6.根据权利要求1所述的一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:所述气囊芯模充气后的上下面为上下叶片内型面的仿型结构。
7.根据权利要求1所述的一种风电叶片整体一次成型工艺,其特征在于:所述腹板为直条型板。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20100512