CN101830074A - 风电叶片制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片制作工艺，其采用了一次合模技术，即当主支架与一壳体粘结时，立刻将另一壳体与主支架进行粘结，连续完成叶片合模，从而无需等待主支架与一壳体粘结胶固化完成后再进行合模。采用本发明所述的风电叶片制作工艺可提高叶片的质量，工具和原辅材料使用都大大降低，尤其是节约了胶水的使用，降低了叶片的生产成本，同时减少了不必要的胶水固化等候时间，提高了生产效率。

Description

风电叶片制作工艺
技术领域
本发明涉及一种风电设备的叶片制作工艺。
背景技术
一般而言，风力发电机的叶片通称都是很长(兆瓦级的叶片长度一般在25米左右、5兆瓦的则超过60米)，面积庞大。如此大的庞然大物仅靠固定端悬挂在空间运转。如果降低叶片的自重，同时保证叶片在强风场中也具有足够的刚度、强度尤其是抗疲劳强度、以及稳定性，是叶片设计与制造面临的关键问题所在。
目前的大中型复合材料风力机叶片基本上都是采取多步成型方法制备：先分别制作叶片的上、下外壳和龙骨梁(或腹板)，再采用树脂胶粘成一体。由于粘接处的强度大大低于壳体本身的强度，使得叶壳不能充分发挥其性能，类似开口薄壁梁远不及闭口薄壁梁的承载能力。此外，这种多步法还至少需要三副大型模具，分别用于上壳、下壳和龙骨梁(腹板)的制备。单腹板支撑的叶壳容易产生失稳破坏。倘若使用前缘梁和后缘梁或多块腹板则还须增添更多模具。因此，设备与厂房的投入大、生产周期长，增加了叶片制造的成本。
温度对叶片的固化品质影响重大。若在室温下固化，成型后的叶片一般都必须置于大型炉内进行中温后处理，需要额外的设备与厂房投入。倘若在中温下固化，虽然可以省去后处理工序与设备，但在模具内埋设导热管或导热棒不仅工艺复杂、模腔的整体刚度受到影响，而且对金属模加热、保温往往能耗巨大。模具越多，该问题越突出。
传统玻璃钢叶板制作技术采用预浸料或接触低压，又称“手糊”，成型方法，逐层铺放增强材料，并用树脂浸透，最后抽真空后固化或者直接敞开的车间完成。这种方法完全由手工完成，劳动生产率低，劳动强度大，现场卫生条件差，产品质量控制难，产品力学性能低等缺点。
中国专利申请《大型风力机叶片真空辅助灌注方法》，公开号CN1721161A，公开了一种叶片真空制作方法，克服了传统预浸料和手糊成型方法的缺点，但只是提供了一种用真空灌注的方法制作叶片上的蒙皮及加强层，而没有系统的提出兆瓦级风力发电机玻璃钢叶片整体的制作技术方案，如具体真空导入技术制作，叶片联结方案等，使整个叶片的劳动生产效率、劳动强度没有得到进一步改善，产品性能没有明显提高。
现有的合模工艺是先在叶片下壳体上粘接好主支架，待粘接胶固化完成后再合模，即再将主支架与上壳体粘结，等待粘结胶固化。现有工艺在下壳体上粘接好主支架后要将主支架用绑带与下壳体绑紧，这会造成上下壳体与主支架间的间隙不均匀。现有二次合模工艺工具、原辅材料使用量很大，减少工具的使用寿命，浪费原料，尤其是粘结胶，因为当下壳体与主支架之间粘结固化时，可能多余的胶固化后就没有用了，增加了生产成本。另外，现有工艺主支架粘接在下壳体上后需固化8小时左右，然后将主支架与上壳体进行粘结时，又需要固化8小时左右，造成工时的浪费，增加叶片的生产周期。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风电叶片制作工艺，其能以简单的结构有效的简化风电叶片制作工艺，并且可以节省相当一部分工时，节约成本，提高生产效率。
对于本发明所述的风电叶片制作工艺而言，上述技术问题是这样加以解决的：风电叶片制作工艺中，一般包括材料及工艺准备，具有制作叶片壳体的模具，以及制作主支架、叶片根部平台的模具，用高强环氧胶将用上述模具制成的叶片上下壳体、主支架、叶片根部平台、防雷电缆、防雷接受器按风电叶片的结构要求粘结到一起，并用玻璃纤维和环氧树脂补强，然后进行根部打孔处理和表面处理，具体包括以下步骤：增强材料裁剪、基体材料混合粘度及凝胶时间测算、夹芯材料切割、真空导入所需要材料的准备，利用模具制作叶片上下壳体，利用模具制作叶片根部平台，利用模具制作主支架，其中将组装好的主支架用胶粘接在叶片一壳体的同时用夹具固定主支架，用叶片另一壳体压下来以固定主支架，用胶粘结另一壳体与主支架，待粘结胶固化后合模(合模：指将模铸好的叶片上下壳体与组装好的主支架通过粘结胶粘接起来的过程)完成，然后进行脱模，清理叶片表面辅助材料，进行叶片表面打磨处理、叶片根部打孔处理，以及叶片胶结面用基体材料和增强材料补强处理、根部平台安装，油漆处理，叶片配重处理，根部螺栓安装等。
作为上述方法的一种优选方案是用夹具固定主支架，使其垂直于壳体。
作为上述方法的另一种优选方案是按预先设定好的主支架与上下壳体之间的间隙，用叶片另一壳体压下来以固定主支架。
作为上述方法的另一种优选方案是用叶片另一壳体压下来以固定主支架时，主支架与一壳体之间多余的胶会溢出，用该溢出的胶粘结主支架与另一壳体之间的间隙。
作为上述方法的另一种优选方案是用固定在一壳体上的与主支架配合的至少两个相对应的定位块作为夹具，对主支架进行固定。
作为上述方法的另一种优选方案是将定位块可以分别固定在两个壳体上，定位块之间的距离正好让主支架可以嵌入。
作为上述方法的另一种优选方案是所述夹具可以是分布在主支架外侧及内侧的杆状部件。
在上述风电叶片制作工艺中，采用了一次合模技术，即当主支架与一壳体粘结时，同时将主支架与另一壳体进行粘结。由于使用了夹具固定主支架所以主支架不会在壳体上滑动、错位，因而可以在主支架与一壳体粘结后，立刻将另一壳体与主支架进行粘结，连续完成叶片合模，从而无需等待主支架与一壳体粘结胶固化完成后再进行合模。原有合模工艺是先在叶片下壳体上粘接好主支架，待粘接胶固化完成后再合模，即再将主支架与上壳体粘结，等待粘结胶固化。原工艺在下壳体上粘接好主支架后要将主支架用绑带与下壳体绑紧，这会造成上下壳体与主支架间的间隙不均匀。原有二次合模工艺工具、原辅材料使用量很大，减少工具的使用寿命，浪费原料，尤其是粘结胶，因为当下壳体与主支架之间粘结固化时，可能多余的胶固化后就没有用了，增加了生产成本。另外，原有工艺主支架粘接在下壳体上后需固化8小时左右，然后将主支架与上壳体进行粘结时，又需要固化8小时左右，造成工时的浪费，增加叶片的生产周期。改进后的风电叶片制作工艺是在叶片下壳体上粘接好主支架后，连续完成叶片合模。改进后在下壳体粘接完主支架后，按预先设定好的主支架与上下壳体的间隙，用上壳体压一下，来固定主支架。采用本发明所述的风电叶片制作工艺生产的叶片合模后上下壳体的间隙均匀，提高了叶片的质量，改进后工艺工具和原辅材料使用都大大降低，尤其是节约了胶水的使用，降低了叶片的生产成本。工艺改进后同时减少了胶水固化等候时间，提高了生产效率。
附图说明
下面结合附图所描述的实施方式对本发明所述的风电叶片制作工艺做进一步详细的说明。
图1为本发明一实施例的风电叶片截面主要结构示意图。
图2为本发明另一实施例的风电叶片截面主要结构示意图。
具体实施方式
图1以截面图显示了本发明一实施例的风电叶片的主要结构，其中1为主支架连接块、2和3为前后主支架、4为定位块、5为上下壳体。风电叶片制作工艺，包括以下步骤：增强材料裁剪、基体材料混合粘度及凝胶时间测算、夹芯材料切割、真空导入所需要材料的准备，利用模具制作叶片上下壳体5，利用模具制作叶片根部平台，利用模具制作主支架2，3，将主支架2，3组装好后安装在叶片下壳体5上，进行合模，然后进行后续处理程序，其中将组装好的主支架2，3用胶粘接在叶片下壳体5的同时用夹具固定主支架2，3，用叶片上壳体5压下来以固定主支架2，3，用胶粘结上壳体5与主支架2，3，待粘结胶固化后合模完成。由于主支架2，3之间是平行的，所以只需要测量主支架一侧，即可得知主支架2，3是否与下壳体5垂直，从而确保叶片的质量。按预先设定好的主支架2，3与上下壳体5之间的间隙，用叶片上壳体5压下来以固定主支架2，3。用叶片上壳体5压下来以固定主支架2，3时，主支架2，3与下壳体5之间多余的胶会溢出，由于此时该胶还没有固化，所以可以用该溢出的胶粘结主支架2，3与上壳体5之间的间隙。同时如果主支架2，3与下壳体有间隙的话，也可以用溢出的胶进行补强。可以用固定在下壳体上的与主支架2，3配合的两个相对应的定位块4作为夹具，对主支架2，3进行固定，其中两个定位块之间间距正好对于主支架2，3之间的距离，定位块可以防止主支架在壳体上滑动或错位。
图2以截面图显示了本发明另一实施例的风电叶片的主要结构，其中1为主支架连接块、2和3为前后主支架、4为定位块、5为上下壳体、6为杆状部件。定位块4可以分别固定在两个壳体5上，定位块之间的距离正好让主支架2，3可以嵌入。夹具也可以是分布在主支架外侧及内侧的杆状器件6。

Claims (7)

1.一种风电叶片制作工艺，具有制作叶片壳体(5)的模具，以及制作主支架(2，3)、叶片根部平台的模具，用高强环氧胶将用上述模具制成的叶片上下壳体(5)、主支架(2，3)、叶片根部平台、防雷电缆、防雷接受器按风电叶片的结构要求粘结到一起，并用玻璃纤维和环氧树脂补强，然后进行根部打孔处理和表面处理，具体包括以下步骤：增强材料裁剪、基体材料混合粘度及凝胶时间测算、夹芯材料切割、真空导入所需要材料的准备，利用模具制作叶片上下壳体(5)，利用模具制作叶片根部平台，利用模具制作主支架(2，3)，将主支架(2，3)组装好后安装在叶片一壳体(5)上，进行合模，然后进行后续处理程序，其特征在于：所述合模是将组装好的主支架(2，3)用胶粘接在叶片一壳体(5)上的同时用夹具固定主支架(2，3)，然后用叶片另一壳体(5)压下来以固定主支架(2，3)，再用胶粘结另一壳体(5)与主支架(2，3)，待粘结胶固化后合模完成。
2.根据权利要求1所述的风电叶片制作工艺，其特征在于：用夹具固定主支架(2，3)，使其垂直于壳体(5)。
3.根据权利要求1所述的风电叶片制作工艺，其特征在于：按预先设定好的主支架(2，3)与上下壳体(5)之间的间隙，用叶片另一壳体(5)压下来以固定主支架(2，3)。
4.根据权利要求1所述的风电叶片制作工艺，其特征在于：用叶片另一壳体(5)压下来以固定主支架(2，3)时，主支架(2，3)与一壳体(5)之间多余的胶会溢出，用该溢出的胶粘结主支架(2，3)与另一壳体(5)之间的间隙。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的风电叶片制作工艺，其特征在于：用固定在一壳体上的与主支架配合的至少两个相对应的定位装置(4)作为夹具，对主支架进行固定。
6.根据权利要求5所述的风电叶片制作工艺，其特征在于：将定位装置(4)可以分别固定在两个壳体(5)上，定位装置之间的距离正好让主支架(2，3)可以嵌入。
7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的风电叶片制作工艺，其特征在于：所述夹具可以是分布在主支架外侧及内侧的杆状器件(6)。
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