CN105465141B - 一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件及其制备方法，它包括叶根连接件(1‑1)、与叶根连接件(1‑1)相连的轻质连接件(1‑4)，填充在轻质连接件(1‑4)内的轻质材料(1‑3)，包裹在叶根连接件(1‑1)和轻质连接件(1‑4)外周的拉挤复合材料部分(1‑2)。拉挤成型制备方法包括：配件组装、内嵌式复合材料拉挤和修整三个步骤。本发明提供的预埋叶根连接件外形尺寸稳定，制品缺陷率低，质量连续稳定可靠，内嵌预埋叶根连接件定位精确、不同材质间界面粘接牢固，机械化程度高。本发明制备方法可减少制品占用模具时间，减少材料铺设的时间，减少螺栓安装时间和减少灌注和固化时间，生产效率高，人工成本低。
Description
技术领域
本发明涉一种风力发电机叶片配件，具体涉及一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件及其拉挤成型工艺方法。
背景技术
随着叶片尺寸越变越大，采用T型螺栓的根部连接形式，在应用中有两个不利因素如下：
1)随着叶片的加长，根部的厚度不断增加，根部的铺层的褶皱问题越来越突出。
2)采用T型螺栓，需要在叶片根部打孔，对叶片根部强度影响较大。
目前，尽管已经出现了部分预埋的拉挤预埋叶根连接件，但是都不能是一个整体作为连接件，因此在连接件之间还需要填充一些布或纤维，这些被迫的填充给叶片的质量带来了极大的风险。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，设计研发一种结构设计合理，可减少制品占用模具时间，减少材料铺设的时间，减少螺栓安装时间，减少灌注和固化时间，工作效率更高的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件及其拉挤成型工艺方法。
技术方案：为了实现本发明的目的，本发明采取如下技术方案：
一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，它包括叶根连接件、与叶根连接件相连的轻质连接件，填充在轻质连接件内的轻质材料，包裹在叶根连接件与轻质连接件外周的拉挤复合材料部分。
作为优选方案，以上所述的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，叶根连接件为内螺纹的套管、外螺纹的螺栓、内嵌膨胀螺丝或者楔形夹连接结构，其材质可以是高强度金属、复合材料、工程塑料或无机非金属中的一种或者几种。
作为优选方案，以上所述的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，叶根连接件的外形可为圆形、矩形、方形、椭圆形、梯形或三角形。
作为优选方案，以上所述的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，叶根连接件外表面可为光滑的、加工机械咬合凹槽、物理或化学处理过的或涂层处理过的。加工机械咬合凹槽可以是规律的凹槽，例如等距环向凹槽，螺旋形凹槽等，也可以没有规律的凹槽。进行表面处理可以是化学的表面处理方法，也可以是物理的表面处理，还包括等离子喷涂等表面粗糙度处理。涂层处理可以是有机的涂层处理，也可以是无机的涂层处理。
作为优选方案，以上所述的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，外周的拉挤复合材料部分所用的树脂基体为热固性树脂，例如聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂，也可以是热塑性树脂，例如聚乙烯、聚氯乙烯，聚苯乙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚。所用的增强材料可以是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、有聚苯二甲酰对苯二胺纤维、芳香族聚酰胺共聚纤维、杂环族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、氢氧化铝、滑石粉。所用的增强材料的形式可以是连续纤维、毡、布、毡布结合材料，不同类型毡毡结合材料、纤维与毡或布结合的材料或粉状增强材料。
作为优选方案，以上所述的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，外周的拉挤复合材料部分是通过拉挤成型工艺一次或多次成型制备得到的。
作为优选方案，以上所述的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，轻质材料和轻质连接件为连接一体结构或独立的两件；轻质材料是密度低于2000kg/m2的聚氨酯泡沫、PVC泡沫或木头；轻质连接件是密度低于2200kg/m2的管材，管材的外形与叶根连接件一致。
本发明提供的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：配件组装
a.对叶根连接件的表面进行处理；
b.将轻质材料填充到轻质连接件内；
c.将叶根连接件与轻质连接件装配连接；
d.将装配好的叶根连接件与轻质连接件端面接缝处进行封堵；最好进行矫直；
步骤二：内嵌式复合材料拉挤
a、首先测量各根纤维的在纱架上的张力，保证每根纤维的张力分别相同，然后纤维通过除湿装备进行除湿，得到干燥的纤维；
b、调整固化模具和预成型工装之间的位置，保证二者同心位置；
c、将步骤a除湿干燥的纤维在恒温胶槽中分别进行充分浸胶；
d、在牵引机的作用下，将纤维和/或织物牵引进入预成型工装并穿过固化模具；同时将第一步组装好的配件通过连续送料装置同时送入到固化模具中；
e、控制固化模具温度维持在25～70℃，使浸胶的纤维或织物包裹在配件外周，固化成型；控制牵引机的牵引速度0.05-0.5m/min，根据配件长度(1410mm)，在切割机处切割，得到修整前的叶根连接件；
步骤三：修整
a、修整叶根连接件的断面，清理其封堵材料和内部；
b、对叶根连接件进行后处理；
c、对制品进行应用前的切割打磨，并进行界面处理。
作为优选方案，所述的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的制备方法，其特征在于：织物与纤维在同一个纱架上或者单独放置在织物架上。
作为优选方案，所述的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的制备方法，叶根连接件的后处理包括等离子喷涂表面粗糙度处理、机械咬合凹槽处理；界面处理可以是有机的涂层处理或无机的涂层处理。
有益效果：本发明提供的一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件及其拉挤成型工艺方法具有以下优点：
(1)本发明提供的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件具有独特的强度和设计自由度。叶片实际生产过程中，可有效的减少制品占用模具时间，减少材料铺设的时间，减少螺栓安装时间和减少灌注和固化时间。
(2)本发明提供的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件拉挤成型工艺方法，工艺设计合理，外形尺寸稳定，制品缺陷率低，质量连续稳定可靠，内嵌预埋叶根连接件定位精确、不同材质间界面粘接牢固，机械化程度高，可实现连续生产，生产效率高，人工成本低等优点。
附图说明
图1为本发明提供的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的结构示意图。
图2为预埋叶根连接件的拉挤成型工艺过程的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，它包括叶根连接件(1-1)、与叶根连接件(1-1)相连的轻质连接件(1-4)，填充在轻质连接件(1-4)内的轻质材料(1-3)，包裹在叶根连接件(1-1)和轻质连接件(1-4)外周的拉挤复合材料部分(1-2)。
所述的叶根连接件(1-1)为内螺纹的套管、外螺纹的螺栓、内嵌膨胀螺丝或者楔形夹连接结构，其材质可以是高强度金属、复合材料、工程塑料或无机非金属中的一种或者几种。
所述的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，叶根连接件(1-1)的外形为圆形、矩形、方形、椭圆形、梯形或三角形。
所述的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件，叶根连接件(1-1)外表面为光滑的、加工机械咬合凹槽、物理或化学处理过的或涂层处理过的。
以上外周的拉挤复合材料部分(1-2)所用的树脂基体可为热固性树脂或热塑性树脂；所用的增强材料为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、有聚苯二甲酰对苯二胺纤维、芳香族聚酰胺共聚纤维、杂环族聚酰胺纤维、石墨纤维、碳化硅纤维、氢氧化铝、滑石粉；所用的增强材料的形式为连续纤维、毡、布、毡布结合材料，纤维与毡或布结合的材料或粉状增强材料。
以上轻质材料(1-3)和轻质连接件(1-4)为连接一体结构或独立的两件；轻质材料(1-3)可以为密度低于2000kg/m2的聚氨酯泡沫、PVC泡沫或木头；轻质连接件(1-4)可以为密度低于2200kg/m2的管材，管材的外形与叶根连接件(1-1)一致。
实施例2
如图2所示，一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：配件组装
e.对叶根连接件(1-1)的表面进行处理；
f.将轻质材料(1-3)填充到轻质连接件(1-4)内
g.将叶根连接件(1-1)与轻质连接件(1-4)装配连接；
h.将装配好的叶根连接件(1-1)与轻质连接件(1-4)端面接缝处进行封堵，最好进行矫直；
步骤二：内嵌式复合材料拉挤
a、首先测量各根纤维的在纱架(2-1)上的张力，保证每根纤维的张力分别相同，然后纤维通过除湿装备进行除湿，得到干燥的纤维；
b、调整固化模具(2-5)和预成型工装(2-4)之间的位置，保证同心位置；
c、将步骤a除湿干燥的纤维在恒温胶槽(2-2)中分别进行充分浸胶；
d、在牵引机(2-6)的作用下，将纤维和/或织物牵引进入预成型工装(2-4)并穿过固化模具(2-5)；同时将第一步组装好的配件通过连续送料装置(2-3)同时送入到固化模具(2-5)中；
e、控制固化模具温度维持在25～70℃范围内，使浸胶的纤维或织物包裹在配件外周，固化成型；控制牵引机(2-6)的牵引速度为0.05-0.5m/min，根据配件长度，在切割机(2-7)处切割，得到修整前的叶根连接件；
步骤三：修整
a、修整叶根连接件的断面，清理其封堵材料和内部；
b、对叶根连接件进行后处理；
c、对制品进行应用前的切割打磨，并进行界面处理。
所述的叶根连接件的后处理包括等离子喷涂表面粗糙度处理、机械咬合凹槽处理；界面处理可以是有机的涂层处理或无机的涂层处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：配件组装
a.对叶根连接件(1-1)的表面进行处理；
b.将轻质材料(1-3)填充到轻质连接件(1-4)内；
c.将叶根连接件(1-1)与轻质连接件(1-4)装配连接；
d.将装配好的叶根连接件(1-1)与轻质连接件(1-4)端面接缝处进行封堵，最后进行矫直；
步骤二：内嵌式复合材料拉挤
a、首先测量各根纤维的在纱架(2-1)上的张力，保证每根纤维的张力分别相同，然后纤维通过除湿装备进行除湿，得到干燥的纤维；
b、调整固化模具(2-5)和预成型工装(2-4)之间的位置，保证同心位置；
c、将步骤a除湿干燥的纤维在恒温胶槽(2-2)中分别进行充分浸胶；
d、在牵引机(2-6)的作用下，将纤维和织物牵引进入预成型工装(2-4)并穿过固化模具(2-5)；同时将步骤一组装好的配件通过连续送料装置(2-3)与纤维和织物同时送入到固化模具(2-5)中；
e、控制固化模具温度维持在一定范围内，使浸胶的纤维和织物包裹在配件外周，固化成型；控制牵引机(2-6)的牵引速度，根据配件长度，在切割机(2-7)处切割，得到修整前的叶根连接件；
步骤三：修整
a、修整叶根连接件的断面，清理其封堵材料和内部；
b、对叶根连接件进行后处理；
c、对制品进行应用前的切割打磨，并进行界面处理。
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的制备方法，其特征在于：织物与纤维在同一个纱架上或者单独放置在织物架上。
3.根据权利要求1所述的风力发电机叶片用拉挤预埋叶根连接件的制备方法，其特征在于：叶根连接件的后处理为等离子喷涂表面粗糙度处理或机械咬合凹槽处理；界面处理为有机的涂层处理或无机的涂层处理。
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