CN102606414B - 一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片及其制造方法，阻尼减振材料层呈网络化结构，阻尼减振材料层由以下重量份的原料组成：丁基橡胶5-20份，再生丁基橡胶10-50份，环氧树脂5-20份，粉煤灰20-60份，石蜡油5-10份，萜烯树脂2-10份，防老剂0.5-1份；制造方法包括阻尼减振结构层预成型和叶片成型两大步骤；本发明的优点是：阻尼减振材料层被包裹在叶片主体内，可以有效提高叶片抗强风冲击性能，降低有害振动幅度，提高气动效率，降低振动噪音，延长使用寿命；方法简单，容易实施。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机叶片技术，尤其是涉及一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片及制造方法。
背景技术
风电能源属绿色能源之一，在世界能源低碳主题之下，风电能源已进入了高速发展通道。风力发电机容量也由小容量向大容量方向发展，出现了兆瓦级风力发电机，相应风力发电机的叶片也从小规格变成大规格，出现了长达几十米甚至上百米的大型叶片。大型叶片的造价很高，损坏后维护、更换费用也高，因此大型叶片的使用寿命长短直接关系到风电能源的应用成本。
大型叶片通常使用玻璃钢材料制成，其主要的损坏形式是应力集中损坏和应力疲劳。应力集中损坏是指在强风的反复冲击下，叶片发生振动或共振，振动或共振在叶片材料内部形成应力，当局部应力超过材料的极限强度而发生损坏。应力疲劳是指虽然局部应力未超过材料的极限强度，但反复的冲击振动后，材料发生应力疲劳，从而发生的损坏。振动和共振对风力发电机还会造成无用功损耗，降低风力发电机的气动效率。因此，减少振动和共振是叶片关键技术之一。
目前这一关键技术的改进方案有两种途径，第一种途径是给叶片安装外部阻尼器，如公开号为CN101297112的中国发明专利公开说明书中公开的“包括一个或多个振动阻尼器的风轮机叶片”，公开号为CN1513084的中国发明专利公开说明书中公开的“带有内装减振器的风力涡轮转子”等，这一途径的缺点是在叶片的结构本身之外增加了部件，增加了制造、安装、维护成本；第二种途径是将阻尼器设计成阻尼材料和粘合剂两部分组成，通过粘合剂将阻尼材料粘接在叶片的内壁面，如公开号为CN2737980的中国实用新型专利说明书中公开的“风轮叶片的结构阻尼器”，这种结构设计更为紧凑，但存在粘接施工，且阻尼材料仅被粘接在叶片的内壁面，也使叶片增加了重量，减振效果有限，可靠性较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种重量轻、抗强风冲击能力强、振动小、使用寿命长的包含阻尼减振结构层风力发电机叶片。
本发明的另一目的是提供一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片的制造方法。
本发明的技术解决方案是：一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片，阻尼减振材料层呈网络化结构，构成网络化结构的网格形状为菱形、六边形或圆形；阻尼减振材料层的厚度为1-3毫米；阻尼减振材料层由以下重量份的原料组成：丁基橡胶5-20份，再生丁基橡胶10-50份，环氧树脂5-20份，粉煤灰20-60份，石蜡油5-10份，萜烯树脂2-10份，防老剂0.5-1份。
本发明的另一技术解决方案是：一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片的制造方法，其特征在于包括以下两大步骤，步骤1：网络化阻尼减振结构层预成型，步骤2：包含阻尼减振结构层风力发电机叶片的成型；步骤1包含以下工序：称量配料、混炼均匀、压延出片和冲裁网格，步骤2是在叶片主体铺设或灌注成型过程中铺设阻尼减振结构层。
由于阻尼减振结构层被包覆在叶片主体材料的内部，并且两者之间形成了很好的界面粘接，因此在叶片受到风力发电机非有功风力的冲击时，阻尼减振结构层的阻尼效应将非有功风力冲击机械能的一部分转化为热能耗散，从而降低了冲击机械振动幅度，延长叶片的使用寿命，同时，非有功风力冲击引起的冲击机械振动幅度的降低，也降低了振动对风能的损耗，提高了风力发电机的气动效率。
本发明的优点是：阻尼减振材料层被包裹在叶片主体内，可以有效提高叶片抗强风冲击性能，降低有害振动幅度，提高气动效率，降低振动噪音，延长使用寿命。
附图说明
附图1为本发明实施例中叶片的结构示意图；
附图2为图1中A-A向剖视图；
附图3为本发明实施例1中阻尼减振材料层的圆形网格结构示意图；
附图4为本发明实施例2中阻尼减振材料层的菱形网格结构示意图；
附图5为本发明实施例3中阻尼减振材料层的六边形网格结构示意图；
1、叶片主体，2、阻尼减振材料层。
具体实施方式
实施例1：
步骤1：
a、称量配料工序：按照丁基橡胶5份、再生丁基橡胶30份、环氧树脂(E-31)15份、粉煤灰40份、石蜡油5份、萜烯树脂4.5份、防老剂4020 0.5份的重量比例进行配料称量；
b、混炼均匀工序：采用密炼机，先投入工序a称量好的丁基橡胶、再生丁基橡胶、环氧树脂混炼5分钟，再投入工序a称量好的粉煤灰、防老剂4020、石蜡油、萜烯树脂混炼21分钟，期间提起“上顶栓”两次，每间隔7分钟一次，出料；
c、压延出片工序：采用压延机，将工序b混炼均匀的复合阻尼减振材料压制成3mm厚度的片状，并复合上双面防粘离型纸，方便搬运和储存；
d、冲裁网格工序：采用冲裁机，将工序c压制的片状冲裁成圆形网格形式的阻尼减振材料层(2)；
步骤2：在叶片主体成型过程中，将叶片主体(1)的玻璃钢材料铺设或灌注至比叶片整体厚度的1/2厚刚好差1.5mm时，铺装一层由步骤1所预成型的阻尼减振结构层(2)，最后铺设或灌注剩下的叶片主体材料玻璃钢，形成包含阻尼减振结构层风力发电机叶片。
实施例2
步骤1：
a、称量配料工序：按照丁基橡胶10份、再生丁基橡胶25份、环氧树脂(E-31)15份、粉煤灰40份、石蜡油5份、萜烯树脂4.5份、防老剂4020 0.5份的重量比例进行配料称量；
b、混炼均匀工序：采用密炼机，先投入工序a称量好的丁基橡胶、再生丁基橡胶、环氧树脂混炼5分钟，再投入工序a称量好的粉煤灰、防老剂4020、石蜡油、萜烯树脂混炼21分钟，期间提起“上顶栓”两次，每间隔7分钟一次，出料；
c、压延出片工序：采用压延机，将工序b混炼均匀的复合阻尼减振材料压制成1mm厚度的片状，并复合上双面防粘离型纸，方便搬运和储存；
d、冲裁网格工序：采用冲裁机，将工序c压制的片状冲裁成菱形网格形式的阻尼减振材料层(2)；
步骤2：在叶片主体成型过程，将叶片主体(1)的玻璃钢材料铺设或灌注至比叶片整体厚度的1/3厚刚好差0.5mm时，铺装一层由步骤1所预成型的阻尼减振结构层(2)，接着铺设或灌注玻璃钢材料至比叶片整体厚度的2/3厚刚好差0.5mm时，再铺装一层由步骤1所预成型的阻尼减振结构层(2)，最后铺设或灌注剩下的叶片主体材料玻璃钢，形成包含阻尼减振结构层风力发电机叶片。
实施例3
步骤1：
a、称量配料工序：按照丁基橡胶10份、再生丁基橡胶25份、环氧树脂(E-31)18份、粉煤灰37份、石蜡油6份、萜烯树脂3.5份、防老剂4020 0.5份的重量比例进行配料称量；
b、混炼均匀工序：采用密炼机，先投入步工序a称量好的丁基橡胶、再生丁基橡胶、环氧树脂混炼4分钟，再投入工序a称量好的粉煤灰、防老剂4020、石蜡油、萜烯树脂混炼18分钟，期间提起“上顶栓”两次，每间隔6分钟一次，出料；
c、压延出片工序：采用压延机，将步工序b混炼均匀的复合阻尼减振材料压制成2mm厚度的片状，并复合上双面防粘离型纸，方便搬运和储存；
d、冲裁网格工序：采用冲裁机，将工序c压制成的片状冲裁成六边形网格形式的阻尼减振材料层(2)。
步骤2：在叶片主体成型过程，将叶片主体(1)的玻璃钢材料铺设或灌注至比叶片整体厚度的1/3厚刚好差1mm时，铺装一层由步骤1所预成型的阻尼减振结构层(2)，接着铺设或灌注玻璃钢材料至比叶片整体厚度的2/3厚刚好差1mm时，再铺装一层由步骤1所预成型的阻尼减振结构层(2)，最后铺设或灌注剩下的叶片主体材料玻璃钢，形成包含阻尼减振结构层风力发电机叶片。
以上实施例是本发明较佳实施例，并非用以限制本发明的实施范围，凡依据本发明所做的等效实施或变更，均为本案权利要求所涵盖的范围。
Claims (2)
1.一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片，其特征在于：所述叶片主体内轴向设有至少一层阻尼减振材料层；阻尼减振材料层呈网络化结构，构成网络化结构的网格形状为菱形、六边形或圆形；阻尼减振材料层的厚度为1-3毫米；阻尼减振材料层由以下重量份的原料组成：丁基橡胶5-20份，再生丁基橡胶10-50份，环氧树脂5-20份，粉煤灰20-60份，石蜡油5-10份，萜烯树脂2-10份，防老剂0.5-1份。
2.如权利要求1所述的一种包含阻尼减振结构层风力发电机叶片，其特征在于制造方法包含以下步骤：步骤1网络化阻尼减振结构层预成型，包含称量配料、混炼均匀、压延出片和冲裁网格四个工序；步骤2包含网络化阻尼减振结构层风力发电机叶片的成型，不改变风力发电机叶片原有的铺设或灌注成型工艺，而是在叶片主体铺设或灌注成型过程中铺设网络化阻尼减振结构层。
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