CN105269838B - 风机叶片主梁制作方法、风机叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种风机叶片主梁制作方法、风机叶片，该方法包括以下步骤：在主梁模具上铺设第一辅助材料；在第一辅助材料上铺设下包覆主梁布，并在下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材，然后在两个芯材之间铺设中间主梁布，以形成主梁主体；在主梁主体上铺设第二辅助材料；对所述主梁主体进行真空灌注并成型出主梁。该风机叶片主梁制作方法可免去主梁大量切割的问题，保证主梁边的平滑。
Description
技术领域
本发明涉及风机叶片制作技术，尤其涉及一种风机叶片主梁制作方法、风机叶片。
背景技术
风机叶片主要是由主梁、腹板、壳体等部分组成，通常在其生产过程中预先制作主梁、腹板，再制作壳体，壳体制作过程中将主梁放入壳体一起灌注成型，固化成型后再粘接腹板，合模后制成叶片。其中，风机叶片的主梁是由许多层玻纤布在相应模具中平铺之后，灌注树脂制作而成。然而，现有技术中，风机叶片主梁制作成型后，主梁两侧需要实施切割打磨的步骤，而切割打磨可能会导致主梁宽度不足，且在车间切割打磨会产生大量粉尘。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风机叶片主梁制作方法、风机叶片，以解决加工成型后的主梁需要切割打磨的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种风机叶片主梁制作方法。该方法包括以下步骤：在主梁模具上铺设第一辅助材料；在第一辅助材料上铺设下包覆主梁布，并在下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材，然后在两个芯材之间铺设中间主梁布，以形成主梁主体；在主梁主体上铺设第二辅助材料；对主梁主体进行真空灌注并成型出主梁。
优选地，在主梁模具上铺设第一辅助材料的步骤包括：在主梁模具上依次铺设第一导流网、第一隔离膜以及第一脱模布。
优选地，在形成主梁主体的步骤中，在两个芯材之间铺设中间主梁布的步骤之后，还包括：在中间主梁布及其两侧的芯材上铺设上包覆主梁布，使上包覆主梁布将芯材全部包裹或者部分包裹，并形成主梁主体。
优选地，在主梁主体上铺设第二辅助材料的步骤包括：在主梁主体上依次铺设第二脱模布、第二隔离膜以及第二导流网。
优选地，对主梁主体进行真空灌注并成型出主梁的步骤包括：在第二辅助材料上铺设真空袋膜，密封并抽真空后，进行树脂灌注并加热固化成型。
优选地，芯材的上表面具有坡度。
优选地，芯材形成的坡度比不大于1:5。
优选地，芯材的远离所述主梁体的外侧表面上具有斜面。
优选地，在第一辅助材料上铺设下包覆主梁布，并在下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材的步骤中，在下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材时，下包覆主梁布及其芯材的外侧设有挡部。
根据本发明的另一方面，提供一种风机叶片。包括壳体和主梁，壳体包括壳体芯材，主梁由上述任一项的方法制作而成，主梁上的芯材与壳体芯材直接配合。
根据本发明实施例提供的风机叶片主梁制作方法、风机叶片，可免去主梁大量切割的问题，保证主梁边的平滑。
附图说明
图1示出本发明实施例的主梁真空灌注成型工艺的铺覆结构示意图；
图2是图1的局部放大示意图；
图3示出本发明实施例一的芯材截面示意图；
图4示出本发明实施例二的芯材截面示意图；
图5示出本发明实施例二的芯材带边标注的截面示意图；
图6示出本发明实施例三的芯材截面示意图；
图7示出现有技术中主梁在壳体上与壳体芯材配合的示意图。
1’、现有技术中的主梁；2’、壳体芯材；12’、夹角；1、主梁；2、芯材；21、斜面；3、主梁模具；41、第一脱模布；42、第二脱模布；51、第一导流网；52、第二导流网；6、真空袋膜；7、导胶管；81、第一双面胶带；82、第二双面胶带；9、透气毡；101、第一真空口；102、第二真空口。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1示出根据本发明实施例的风机叶片主梁真空灌注成型工艺的铺覆结构示意图。
参照图1和图2，本发明的实施例是以生产长58.2米、宽700毫米的主梁为例，该主梁采用玻璃纤维增强，利用树脂真空灌注成型。该主梁制作方法包括如下步骤。
在本实施例中，使用主梁模具3利用真空灌注成型工艺制作主梁1。主梁模具3(主梁模具3具有一定的弧度，以使成型后的主梁1与叶片壳体更加匹配)具有用于成型主梁1的成型面和位于成型面两侧的法兰边，在法兰边上设置有至少一个真空口，真空口沿法兰边的厚度方向贯穿法兰边。真空口用于在真空灌注成型工艺中抽真空。
优选地，在本实施例中，法兰边上设置有两列真空口，每列真空口包括多个沿主梁模具3的长度方向依次间隔设置的真空口。具体地，在靠近法兰边的外侧边缘处设置有由第一真空口101组成的第一真空口列，在法兰边的靠近成型面的边缘处设置有由第二真空口102组成的第二真空口列，相应的第一真空口101和第二真空口102之间具有一定的距离。该距离可以根据需求确定。
在主梁模具3上铺设第一辅助材料。该第一辅助材料的作用是为了便于脱模、便于树脂流动、使成型出的主梁1性能更好。
为确保成型出的主梁1与设计一致，防止主梁模具3上的杂质影响成型出的主梁1的质量，在铺设第一辅助材料之前，需要清理用于制作主梁1所需的主梁模具3。当然，若主梁模具3的成型面已经足够干净则可省略清洁步骤。
具体地，第一辅助材料包括第一导流网51、第一隔离膜(未示出)以及第一脱模布41。三者依次铺设在主梁模具3上。优选地，第一导流网51距离主梁1的最外侧边的距离为150mm，第一隔离膜在第一导流网51的上面，可以与第一导流网51的铺设面积大小一致，也可以比第一导流网51的铺设面积稍大一些。第一脱模布41需完全覆盖第一导流网51和第一隔离膜。并且沿主梁1的宽度方向(即主梁1的左右两侧)，第一脱模布41各超出主梁1一定范围，这个范围可以是50mm至150mm，例如，第一脱模布41在左右两侧各超出主梁100mm。或者，第一脱模布41在左右两侧各长出主梁50mm、60mm、80mm或150mm。
当然，本发明实施例中给出的第一辅助材料只是根据工艺要求具体地一种实施方式，第一辅助材料可以是不同用途的铺材，也可以有不同的铺设方法。例如第一导流网51不限于仅一层导流网，还可以根据需要铺设两层导流网，提高灌注效果。又例如，还可以根据实际情况的需要，在第一脱模布41与主梁模具3之间铺设单向透气膜，增加透气性。总之第一辅助材料应当不限于本发明实施例给出的铺材实例，其他的只要在主梁1制作过程中能实现的铺材都可以作为本发明实施例的第一辅助材料。
在第一辅助材料上铺设下包覆主梁布，并且在该下包覆主梁布(宽度可以是900mm)上铺设两个间隔的芯材2，然后在两个芯材2之间铺设中间主梁布，以形成主梁1的主体。
具体地，在第一脱模布41上一层一层按序铺设下包覆主梁布，并且在该下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材2，这时，可以利用下包覆主梁布的两侧部分包覆芯材2，然后在下包覆主梁布上一层一层地铺设中间主梁布，以形成主梁主体，中间主梁布可以包覆芯材2。主梁主体是由N多层主梁布叠加铺设而成，而此处在主梁布铺设时，其两侧设置芯材2，并使其与主梁布一起灌注成型成主梁主体，因为成型后的主梁主体由芯材2封边，可以免去主梁主体大量切割的问题，保证主梁边的平滑。
优选地，下包覆主梁布和中间主梁布是玻璃纤维布。当然，在其他实施例中，主梁布的材质可以是其他符合要求的材质。
铺设的主梁布的层数、铺设顺序和各层主梁布的长度和宽度可以根据设计需要具体确定。
在本实施例中，主梁布的层数为56层，当然在其他实施例中，主梁布的层数可以多于此或少于此。最下层的两层主梁布(也即第一层和第二层)为下包覆主梁布，其宽度是900mm。中间主梁布的宽度是700mm。主梁布可以是单轴布。
主梁布的铺设位置可以依照下表进行(第55、56层布暂不铺设)。
| 铺层号 | 开始位置(mm) | 结束位置(mm) | 铺层号 | 开始位置(mm) | 结束位置(mm) |
| 1 | 1500 | 58200 | 29 | 4300 | 45600 |
| 2 | 1600 | 58125 | 30 | 4400 | 45000 |
| 3 | 1700 | 58050 | 31 | 4500 | 44400 |
| 4 | 1800 | 57975 | 32 | 4600 | 43800 |
| 5 | 1900 | 57900 | 33 | 4700 | 43200 |
| 6 | 2000 | 57825 | 34 | 4800 | 42600 |
| 7 | 2100 | 57750 | 35 | 4900 | 42000 |
| 8 | 2200 | 57675 | 36 | 5000 | 41400 |
| 9 | 2300 | 57600 | 37 | 5100 | 40800 |
| 10 | 2400 | 56800 | 38 | 5200 | 40200 |
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| 12 | 2600 | 55200 | 40 | 5400 | 39000 |
| 13 | 2700 | 54400 | 41 | 5500 | 38400 |
| 14 | 2800 | 53600 | 42 | 5600 | 37800 |
| 15 | 2900 | 52800 | 43 | 5700 | 37200 |
| 16 | 3000 | 52000 | 44 | 5800 | 36600 |
| 17 | 3100 | 51600 | 45 | 5900 | 36000 |
| 18 | 3200 | 51200 | 46 | 6000 | 35250 |
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| 25 | 3900 | 48000 | 53 | 12700 | 30000 |
| 26 | 4000 | 47400 | 54 | 15200 | 20200 |
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| 28 | 4200 | 46200 | 56 | 1500 | 58200 |
为了使芯材2和主梁布一体(防止主梁1在转移吊运过程或者工作过程中，其内部的芯材2发生断裂)，在芯材2和中间主梁布上再铺设上包覆主梁布，使上包覆主梁布将芯材2全部包裹或者部分包裹，以形成主梁主体，进而保证加工出的主梁1的各层主梁布和芯材2一体。
例如，可以先在第一脱模布41上铺设两层下包覆主梁布，再在下包覆主梁布上设置两个芯材2，该芯材2应处于下包覆主梁布的靠近两侧的位置处，利用下包覆主梁布部分包裹芯材2。然后在两个芯材2之间铺设中间主梁布，芯材2位于中间主梁布的左右两侧，使得中间主梁布两侧芯材2的内侧(芯材2的左右两侧中远离模具边缘，且与中间主梁布紧密结合的一侧)均被中间主梁布包裹，然后再铺设两侧芯材2和中间主梁布上层的上包覆主梁布。
作为本发明实施例的一种可实施方式，在铺设两侧芯材2和中间主梁布上层的上包覆主梁布时，上包覆主梁布可以余出一定距离，使得上包覆主梁布覆盖芯材2上层表面的同时，可以折叠使其覆盖芯材2的外侧(与芯材2内侧相对应的一侧)，这样一来，上包覆主梁布、中间主梁布和下包覆主梁布组合即可将芯材2完全包裹住。作为本发明实施例的另一种可实施方式，上包覆主梁布可以仅覆盖芯材2的上表面，不覆盖芯材2的外侧，使得下包覆主梁布、中间主梁布和上包覆主梁布将芯材2部分包裹(半包裹)起来。
优选地，芯材2是由巴沙木、PVC(聚氯乙烯)、PET泡沫(主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯)、HPE(超高分子量聚乙烯)或者玻纤块等非金属材料制成，其宽度根据主梁1两侧的壳体芯材2’的厚度进行调节。使用上述材料，可以使芯材2在和玻纤布的主梁一体成型后，不会影响整体主梁的性能。
为了利于主梁1在叶片壳体上时与其两侧的壳体芯材2’更好的配合，可将芯材2的上表面制作出一定的坡度，即芯材2的上表面制作出适当的斜面，其具体形状的选择根据主梁1的厚度和其两侧叶片的壳体芯材2’厚度来选择相应的芯材2的形状。
参照图3和图4，优选地，当芯材2的上表面形成一定的坡度时，芯材2的横截面是三角形或者是梯形。举例来说，如图3所示的芯材2的横截面是三角形，这种三角形截面的芯材2是使用在主梁1叶尖部位的，因为叶尖处除了主梁1两侧的芯材2之外，没有其他壳体芯材2’，所以芯材2的截面做成三角形，使得主梁1与芯材2一体成型之后即可形成叶片叶尖的形状。又例如，如图4所示的芯材2的横截面是左边低、右边高的梯形，这种梯形截面的芯材2用在主梁1叶根部位，叶根处，与主梁1配合的壳体芯材2’比主梁厚，所以使用的是左边高度低、右边高度高的梯形芯材2，其目的是用来弥补主梁1与壳体芯材2’之间的一个高度差。当然芯材2的横截面还可以左边高、右边低的梯形，适用于与主梁1配合的壳体芯材2’比主梁薄的情形。总之，设置芯材2能够利于主梁1在壳体上时和其两侧的壳体芯材2’更好的配合。当然芯材2的横截面还可以不限于是三角形或者是梯形，只要满足芯材2的上表面制作出一定的坡度，使主梁1在壳体上时和其两侧的壳体芯材2’能更好的配合即可。
参照图5，优选地，上述芯材2形成的坡度比不大于1:5，即芯材2的横截面形成的坡度比不大于1:5，例如可以是1：7，这里芯材2的横截面形成的坡度比是指三角形的短边与长边的比值，对于芯材2的横截面是梯形的情形，其坡度比是指梯形的两条非平行对边形成夹角的正切值，如图5中，是指a与b的比值。
参照图6，优选地，芯材2的远离主梁体的一侧表面上具有斜面21，即芯材2的与壳体芯材2’配合的一侧表面上具有斜面21，此处的斜面21的作用是使得芯材2与壳体芯材2’的配合更紧密，消除了间隙。
作为一种本发明实施例的可实施方式，在第一辅助材料上铺设下包覆主梁布，并在下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材2的步骤中，在下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材2时，下包覆主梁布及其芯材2的外侧设有挡部，以限制下包覆主梁布和芯材2的位移，使其在铺设过程中不会移动。具体地，挡部可以是在主梁模具3上的两侧设置两个挡块(未示出)，以限制芯材2的位移；也可以是夹具(未示出)，夹具具有凸起部分，将夹具夹在主梁模具3上的两侧，使其凸起部分限制芯材2的位移。
形成主梁主体后，在主梁主体上铺设第二辅助材料。
在主梁主体上铺设第二辅助材料，即依次铺设第二脱模布42、第二隔离膜(未示出)以及第二导流网52，目的是满足后续成型固化工艺的需要。优选地，第二脱模布42布满铺设在主梁布的上方，左右各长出主梁布一定范围，这个范围是50mm至150mm，例如，左右两侧的第二脱模布42各长出主梁布100mm，或者左右两侧的第二脱模布42各长出主梁布50mm、80mm、120mm或150mm。第二隔离膜、第二导流网52距离主梁布边170mm，比第一导流网51长20mm。为了便于后续的灌注，第一导流网51、第二导流网52可以搭接在一起。
对主梁主体进行真空灌注并成型出主梁。
在主梁模具3的一侧铺放导胶管7，即欧姆管，在导胶管7上预留注胶口。在主梁模具3的另一侧的第一真空口101上铺设半透膜，半透膜的作用是可以让空气透过去，但阻挡树脂通过。在半透膜的上方铺设透气毡9，透气毡9的铺设范围为：在主梁模具3有真空口侧沿主梁展向铺放宽度范围是50mm至150mm，例如可以是宽度为100mm。透气毡9与主梁1边的主梁布对接或搭接在第一脱模布41下侧。透气毡9还可以用螺旋管代替，只要利于将气体抽出的即可。
为提高后续真空灌注时的密封性，在主梁模具3两侧靠近边缘处设置双面胶带。优选地，在主梁模具3上设有真空口的一侧，其双面胶带包括第一双面胶带81和第二双面胶带82，第一双面胶带81设在第一真空口101和第二真空口102之间，第二双面胶带82设在第二真空口102的外侧(靠近模具边缘一侧)。为了不影响双面胶带的粘合性，双面胶带上层的离型纸暂不撕除。双面胶带的主要作用是提高密封性，双面胶带两面的胶具有较强的粘合力，牢牢粘住上下表面，防止在后续对主梁1进行真空灌注时出现漏气的现象。
在第二辅助材料上铺设真空袋膜6(真空袋膜6可以是一层，也可以是多层，若真空袋膜6质量较好，即只使用一层即可)，并使真空袋膜6的第一层与内侧的第一双面胶带81粘接，并将真空袋膜6与注胶口密封完好。抽真空，并进行真空保压，使其压力为-98kpa，或者是压力表数值不再变化为止，保压要求为5分钟真空压力不上升2kpa。
如果使用两层真空袋膜6，则在第一层真空袋膜6上铺设第二透气毡(未示出)或者第三导流网(未示出)，并使其呈“Z型”铺设，再铺设第二真空袋膜(未示出)，与外侧的第二双面胶带82粘接，将第二真空袋膜与注胶口密封完好，抽真空，并进行真空保压，使其压力为-104kpa，保压要求为15分钟真空压力不下降3kpa。
预热主梁模具3，是主梁模具3的温度在35-45℃之间，当然，加热模具的步骤也可以在抽真空时同步进行。
接下来，混合树脂与固化剂，脱泡后灌注。灌注可以是从一侧开始向另一侧灌注，为提高灌注速度，也可以从中间开始向两侧灌注，若从中间向两侧灌注，需在两侧均需设置真空口。
灌注完成后固化，将主梁模具3的加热温度提高至75℃，加热固化树脂。主梁1达到65℃4小时之后，测试硬度，硬度达到55D(邵氏硬度D级)后，可以脱模。
本发明实施例提供的风机叶片主梁制作方法，将主梁1的两侧使用芯材2进行封边，并使其二者一起成型，成型后一起脱模，成为主梁1的一个整体，这样一来不仅可以免去对主梁边大量切割打磨的问题，还能保证主梁1边缘的光滑，另一方面，改善了现有技术下生产出的主梁1边角是圆角的问题，由于用芯材2封边，使其具有直角边，更利于配合。
本发明提供一种风机叶片，包括壳体和主梁1，壳体包括壳体芯材2’，主梁1由上述的风机叶片主梁制作方法制作而成，主梁1上的芯材2与壳体芯材2’直接配合。
如图7所示，通常情况下，风机叶片是将壳体芯材2’与主梁1’一起灌注成型，再放到壳体上。现有技术中的主梁1’与壳体芯材2’在进行配合时(图中仅示出了主梁1’与一侧壳体芯材2’配合的情况)，二者通常会形成一个间隙，即夹角12’，当间隙过大时需要用玻纤丝将其填充。
本发明的实施例提供的风机叶片，由于与主梁1一起成型的芯材2上的与壳体芯材2’配合的一侧表面上具有斜面21，此处的斜面21正好消除了主梁1与壳体芯材2’配合时产生的间隙，使得芯材2与壳体芯材2’的配合更紧密，无需填塞玻纤丝。
此外，本发明的实施例提供的风机叶片，改善了现有技术下生产出的主梁边角是圆角的问题，由于用芯材2对主梁1进行封边，使其具有直角边，更利于配合。此外，因为与主梁1一起成型的芯材2上表面具有一定的坡度，能平滑过度主梁1的边缘和与之配合的壳体芯材2’之间的高度差，使主梁1与壳体芯材2’的配合能更加紧密，因主梁1上的芯材2与壳体芯材2’是直接配合，无须在主梁1与壳体芯材2’之间铺设主梁边倒角(铺设主梁边倒角的目的是为了让主梁1与壳体芯材2’之间配合的更加充分)，节省了工序和时间。
本发明的风机叶片主梁制作方法、风机叶片具有如下效果：
将主梁的两侧使用芯材进行封边，并使其二者一起成型，成型后一起脱模，成为主梁的一个整体，这样一来不仅可以免去对主梁边大量切割打磨的问题，还能保证主梁边缘的光滑，另一方面，改善了现有技术下生产出的主梁边角是圆角的问题，由于用芯材封边，使其具有直角边，更利于配合。此外，因为与主梁一起成型的芯材上表面具有一定的坡度，能平滑过度主梁的边缘和与之配合的壳体芯材之间的高度差，使主梁与壳体芯材能直接配合。再加上由于与主梁一起成型的芯材上的与壳体芯材配合的一侧表面上具有斜面，能消除主梁与壳体芯材配合时产生的间隙，使得芯材与壳体芯材的配合更紧密，无需填塞玻纤丝。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种风机叶片主梁制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
在主梁模具(3)上铺设第一辅助材料；
在所述第一辅助材料上铺设下包覆主梁布，并在所述下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材(2)，然后在两个所述芯材(2)之间铺设中间主梁布，以形成主梁主体；
在所述主梁主体上铺设第二辅助材料；
对所述主梁主体进行真空灌注并成型出主梁。
2.根据权利要求1所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，在主梁模具(3)上铺设第一辅助材料的步骤包括：
在所述主梁模具(3)上依次铺设第一导流网(51)、第一隔离膜以及第一脱模布(41)。
3.根据权利要求1所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，在形成所述主梁主体的步骤中，在两个所述芯材(2)之间铺设中间主梁布的步骤之后，还包括：
在所述中间主梁布及其两侧的芯材(2)上铺设上包覆主梁布，使所述上包覆主梁布将所述芯材(2)全部包裹或者部分包裹，并形成所述主梁主体。
4.根据权利要求1所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，在所述主梁主体上铺设第二辅助材料的步骤包括：
在所述主梁主体上依次铺设第二脱模布(42)、第二隔离膜以及第二导流网(52)。
5.根据权利要求1所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，对所述主梁主体进行真空灌注并成型出主梁的步骤包括：
在所述第二辅助材料上铺设真空袋膜(6)，密封并抽真空后，进行树脂灌注并加热固化成型。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，所述芯材(2)的上表面具有坡度。
7.根据权利要求6所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，所述芯材(2)形成的坡度比不大于1:5。
8.根据权利要求6所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，所述芯材(2)的远离所述主梁体的外侧表面上具有斜面(21)。
9.根据权利要求1所述的风机叶片主梁制作方法，其特征在于，在所述第一辅助材料上铺设下包覆主梁布，并在所述下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材(2)的步骤中，在所述下包覆主梁布上铺设两个间隔的芯材(2)时，所述下包覆主梁布及其所述芯材(2)的外侧设有挡部。
10.一种风机叶片，其特征在于，包括壳体和主梁(1)，所述壳体包括壳体芯材(2’)，所述主梁由权利要求1至9中任一项所述的方法制作而成，所述主梁(1)上的芯材(2)与所述壳体芯材(2’)直接配合。
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