CN102019651A - 风轮机叶片模具加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风轮机叶片模具加热系统，其中，风轮机叶片模具由复合叠层板制成，用于循环传热流体的多个循环管设在处于背衬侧的主结构层与处于模制侧的表面层之间，其特征在于，采用纯的或稀释的乙二醇或丙二醇作为传热流体。因此，实现了安全、清洁和高效的加热。

Description

风轮机叶片模具加热系统
技术领域
本发明涉及风轮机叶片模具加热系统。
背景技术
在过去，世界上普遍的是采用水来加热风轮机叶片模具。
但是，用水加热具有以下缺点：
(1)在冬天水会凝固，从而破坏模具中的管道；
(2)水会导致管道腐蚀，从而破坏模具；
(3)在没有压力的情况下，无法加热到90℃以上；
(4)如果使用加压水以达到更高的温度，有可能发生危险的泄漏或爆炸；并且，需要对加压锅炉进行安全检查；
(5)如果使用不纯净的水，会在管道中形成盐沉积，从而堵塞管道。
这导致用于加热风轮机叶片模具的水锅炉系统的有限温度设定为90℃。因为叶片生产需要高达80℃的温度，因此导致叶片生产周期较长。随着叶片模具温度接近锅炉温度，从60℃加热到80℃变得越来越慢。这是因为随着温差变小，传热流体的有效传热能力越来越下降。
另外，环氧树脂-玻璃纤维的叶片模具应该在使用前在至少为110℃的温度进行后固化，以便完成模壳的固化并得到最耐用的模具叠层板。采用水加热系统不能实现此效果。
也曾提出过把硅油用于加热，这允许在没有压力的情况下达到高得多的锅炉温度。但是，采用硅油可能会导致叶片车间中的硅污染。硅污染可能导致风轮机叶片的胶粘失败，或导致叶片上漆时的缺陷。众所周知，任何微量的硅污染对于各种粘结剂粘合都极为有害。
迄今为止有效的是，所有叶片模具都是采用电加热、空气加热或水加热。在风轮机叶片模具制造业的短期历史中，一直没有成功地发现或使用其它传热流体。
发明内容
为了克服以上采用水加热的所有缺点，在不采用传热硅油的情况下，本发明的目的是采用更高沸点的传热流体。理想的传热流体应该在100～120℃时稳定、成本低、对叶片材料不是特别有害、不可燃或可燃性低、不腐蚀、比热高、粘度低。
通过研究和实验，发现理想的传热流体是纯的乙二醇。
如果采用纯的乙二醇来用于模具加热，使用者可得到以下优点：
(1)模具可加热到高达130℃，同时传热流体不分解或沸腾；
(2)任何的溅洒可以用水来容易地清洁；
(3)传热流体对于叶片材料不是特别有害，并且不会导致微量的粘结缺陷；
(4)传热流体防止腐蚀；
(5)传热流体具有合适的粘度，可以用离心泵、叶片泵或齿轮泵来泵送。
缺点是：乙二醇的比热大约是水的比热的一半，所以泵流速需加倍，以实现等同的传热效果。但是，乙二醇的比热仍大大优于矿物油或硅油的比热。
一些模具加热流体在25℃的比热如下所示：
水：4180j/(kg＊k)；
乙二醇：2350j/(kg＊k)；
矿物油：1670j/(kg＊k)；
硅油：1588j/(kg＊k)。
根据本发明，提供了一种风轮机叶片模具加热系统，其中，风轮机叶片模具由复合叠层板制成，用于循环传热流体的多个循环管设在处于背衬侧的主结构层与处于模制侧的表面层之间，其特征在于，采用纯的或稀释的乙二醇或丙二醇作为传热流体。
根据一优选实施例，乙二醇、丙二醇或乙二醇和丙二醇的混合物占传热流体的体积比大于25％。特别优选的是，纯的乙二醇或丙二醇占传热流体的体积比是100％。
附图说明
下面，参考附图并借助非限制性例子来详细描述本发明，其中：
图1是可采用本发明的加热系统来加热的模具叠层板的横截面。
图2是整个加热系统的示意图。
图3是加热和循环锅炉的简图。
具体实施方式
根据本发明，按照如下方式来构造用于模具例如风轮机叶片模具的加热系统。如图1最好地所示，模具由复合叠层板制成。在背衬侧的模具主结构层5由2～10mm厚的玻璃纤维-树脂混合物制成，并作为循环管的背衬层，循环管将在下面描述。在模制侧的复合叠层板表面层1由玻璃纤维和树脂的混合物制成，厚度为4～20mm。可选择地，还可在模具的背衬侧提供结构芯层6和模具支持层7，其中，结构芯层6由5～100mm厚的聚合物泡沫材料或木材制成，模具支持层7由1～10mm厚的玻璃纤维-树脂混合物制成。
用于循环传热流体3的多个循环管2设在主结构层5和表面层1之间。有利地，循环管直径为8～16mm，并且各循环管的间距为50～100mm。循环管由铜、铝或塑料制成。采用导热膏4来固定循环管，导热膏由环氧树脂-铝混合物或环氧树脂-Al2O3混合物制成。根据本发明，传热流体在锅炉单元中加热，并被泵送通过循环管，从而加热模具。
根据本发明，采用纯的或稀释的乙二醇或丙二醇作为传热流体。优选的是，乙二醇、丙二醇或乙二醇和丙二醇的混合物占传热流体的体积比大于25％。为了在无需加压的情况下得到更高的沸点，特别优选的是传热流体包括80％(体积比)以上的乙二醇、丙二醇或乙二醇和丙二醇的混合物，或更好是100％的纯的乙二醇或丙二醇。这是因为乙二醇或丙二醇的蒸气压比水的蒸气压低得多，并且添加任何的水将大大降低沸点。
乙二醇或丙二醇所占比例越大且水所占比例越小将导致最大操作温度的增加，对于纯的乙二醇来说最大操作温度实际上限于140℃，而对于纯的丙二醇来说最大操作温度实际上仅限于120℃。
参考图2-3，将描述根据一个实施例的加热系统的组成。模具包括上叶片模具8和下叶片模具12。每个模具8、12分别设有锅炉单元11、10，锅炉单元11、10借助连接软管9连接到循环管3。如图3所示，每个锅炉单元包括循环泵14、泵电机13和锅炉箱16。循环泵14和锅炉箱16安装在同一底板15上。锅炉箱连接到传热流体供应源(未示出)，并且锅炉箱中设有电加热元件17，用于加热供送到锅炉箱中的传热流体。加热了的传热流体被循环泵14泵送到循环管2中和泵送出循环管2。
在本发明的范围和精神内，本领域技术人员将明白可进行各种改变。

Claims (3)

1.风轮机叶片模具加热系统，其中，风轮机叶片模具由复合叠层板制成，用于循环传热流体的多个循环管设在处于背衬侧的主结构层与处于模制侧的表面层之间，其特征在于，采用纯的或稀释的乙二醇或丙二醇作为传热流体。
2.如权利要求1所述的风轮机叶片模具加热系统，其中，乙二醇、丙二醇或乙二醇和丙二醇的混合物占传热流体的体积比大于25％。
3.如权利要求1所述的风轮机叶片模具加热系统，其中，纯的乙二醇或丙二醇占传热流体的体积比是100％。
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