CN105563850B - 叶片模具及叶片生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种叶片模具及叶片生产方法。所述叶片模具包括第一半模和第二半模，第一半模包括可拆卸的前缘部分；或第一半模上设置有外补强预留槽，外补强预留槽内可拆卸地设置有填充块；第二半模上可拆卸地设置有外补强模具。采用本发明的技术方案，可以在真空灌注的过程中将外补强一体成型在叶片第二壳体上，省去了单独的外补强处理工序，提高了叶片的生产效率，以及外补强的可靠性，进而生产出高质量的叶片，有效减小了叶片的前缘失效的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组叶片生产制造领域，尤其涉及一种叶片模具及叶片生产方法。
背景技术
风力发电机组的叶片是复杂的大型玻璃钢结构，是通过分别制作吸力面壳体和压力面壳体，并使用胶黏剂将两壳体粘接为一体制成的。在两壳体之间存在大面积的粘接区域以及合模缝，由于粘接区域的强度和刚度比较低，所以粘接区域是整支叶片中较为脆弱的区域。而且，根据风电场事故的调查和相关数据分析，前缘位置处的粘接区域损坏是叶片失效的主要方式。因此，叶片的生产过程中均在前缘部分进行手糊外补强，来减小叶片局部应力集中，提高其整体承载能力。
手糊外补强工艺主要是，使用若干浸透树脂的玻璃纤维布铺覆在叶片前缘合模缝区域，在表面覆盖脱模布并加热固化而形成外补强。这种手糊外补强工艺完全依赖手工操作，成产效率较低；而且玻璃纤维布的树脂含量不可控，以引起分层、气泡等质量缺陷，造成外补强的质量不稳定，可靠性较低。此外，手糊外补强的固化时间较长，造成叶片生产效率较低。
发明内容
本发明的实施例提供一种叶片模具及叶片生产方法，以解决手糊外补强导致的叶片生产质量无法保证的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例提供一种叶片模具，包括第一半模和第二半模，第一半模包括可拆卸的前缘部分；或第一半模上设置有外补强预留槽，外补强预留槽内可拆卸地设置有填充块；第二半模上可拆卸地设置有外补强模具。
进一步地，第一半模包括第一半模主体和可拆卸地设置在第一半模主体上的前缘部分，第一半模主体上设置有第一安装法兰，前缘部分上设置有与第一安装法兰配合的第一前缘法兰。
进一步地，第一安装法兰和第一前缘法兰具有相互配合的齿形结构。
进一步地，第一安装法兰和第一前缘法兰之间设置有密封垫。
进一步地，第一半模上可拆卸地设置有粘接角模具。
进一步地，第一半模为吸力面模具，第二半模为压力面模具。
根据本发明的另一方面，还提供一种叶片生产方法，叶片生产方法采用如上的叶片模具生产叶片，叶片生产方法包括：在第一半模的成型面上铺设第一壳体套材，并利用真空灌注工艺形成吸力面壳体和压力面壳体中的一个；在第二半模的成型面上铺设第二壳体套材和外补强套材，并利用真空灌注工艺形成一体成型有外补强的吸力面壳体和压力面壳体中的另一个；将第一半模的前缘部分拆下，将第一半模和第二半模合模，并形成风力发电机组的叶片。
进一步地，在形成吸力面壳体和压力面壳体中的一个的步骤中形成的吸力面壳体和压力面壳体中的一个一体成型有粘接角，包括如下步骤：将第一半模的第一半模主体与前缘部分组装，在第一半模的成型面上铺设第一壳体套材和粘接角套材，粘接角套材的第一部分位于第一半模上，粘接角套材的第二部分搭设在第一半模的分模面上；在第一壳体布层上铺设脱模布及灌注用辅助材料，并在第一壳体布层和粘接角套材的第二部分上铺设第一真空袋膜，使第一真空袋膜覆盖所述第一壳体布层和粘接角套材的第二部分的两面；将粘接角模具装配至第一半模的前缘部分的分模面上，将粘接角套材的第二部分贴合在粘接角模具内侧，并铺设第二真空袋膜；采用真空灌注工艺形成一体成型有粘接角的吸力面壳体和压力面壳体中的一个。
进一步地，在形成一体成型有外补强的吸力面壳体和压力面壳体中的另一个的步骤中包括：在第二半模的成型面上铺设表面毡，及外补强套材，外补强套材的第一部分位于第二半模上，外补强套材的第二部分搭设在第二半模的分模面上；在第二半模上铺设用于形成吸力面壳体或压力面壳体的第二壳体套材，所述第二壳体套材包括第二壳体布层；在外补强套材上铺设脱模布及灌注用辅助材料，并在第二壳体布层和外补强套材的第二部分上铺设第三真空袋膜，使第三真空袋膜覆盖所述第二壳体布层和外补强套材的第二部分的两面；将外补强模具固定设置在第二半模的分模面上，将外补强套材的第二部分贴合在外补强模具上，并真空灌注。
进一步地，在将外补强模具固定设置在第二半模上，将外补强套材的第二部分贴合在外补强模具上的步骤中包括：将外补强套材的第二部分放置在外补强模具内侧，并铺设第四真空袋膜，抽真空将外补强套材压在外补强模具内侧表面，第四真空袋膜覆盖外补强套材以及用于形成吸力面壳体或压力面壳体的壳体套材和辅助材料，铺设第四真空袋膜后，抽真空并保压。
根据本发明的另一方面，还提供一种叶片生产方法，叶片生产方法采用如上的叶片模具生产叶片，叶片生产方法包括：在第一半模的成型面上铺设第一壳体套材，并利用真空灌注工艺形成吸力面壳体和压力面壳体中的一个；在第二半模的成型面上铺设第二壳体套材，并利用真空灌注工艺形成一体成型有外补强的吸力面壳体和压力面壳体中的另一个；将第一半模的填充块拆下，将第一半模和第二半模合模，并形成风力发电机组的叶片。
本发明实施例的叶片模具及叶片生产方法，通过设置有外补强模具的叶片模具，可以方便快捷地生产出一体成型有外补强的叶片，提升了叶片的生产效率，并提高了外补强的可靠性，进而达到避免叶片在风力发电机组的运行过程中的前缘失效的目的。
附图说明
图1为本发明实施例一的叶片模具的结构示意图；
图2为本发明实施例一的叶片模具的第一半模的局部放大图；
图3为本发明实施例一的叶片模具的第一半模的前缘部分的结构示意图；
图4为本发明实施例一的叶片模具的连接有粘接角模具的第一半模的局部放大图；
图5为本发明实施例一的叶片模具的连接有外补强模具的第二半模的局部放大图。
附图标记说明：
1、第一半模；2、第二半模；3、前缘部分；4、外补强模具；5、第一安装法兰；6、第一前缘法兰；7、齿形结构；8、螺栓；9、粘接角；10、外补强；11、防脱膜；12、吸力面壳体；13、压力面壳体；14、合模缝；15、粘接角模具。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例的叶片模具及叶片生产方法进行详细描述。
实施例一
图1为本发明实施例一的叶片模具的结构示意图，该叶片模具可用于生产风力发电机组的叶片的压力面壳体和吸力面壳体，并合模形成外补强质量可靠的叶片。在本实施例中，第一半模1用于生产风力发电机组叶片的吸力面壳体12，其为吸力面模具；第二半模2用于生产风力发电机组叶片的压力面壳体13，其为压力面模具。当然，在其他实施例中，第一半模1可以用于生产压力面壳体13，第二半模2可以用于生产吸力面壳体12。
如图1所示，该叶片模具包括第一半模1和第二半模2，第一半模1包括可拆卸的前缘部分3，第二半模2上可拆卸地设置有外补强模具4。由于第二半模2上可拆卸地设置有外补强模具4，这样在生产压力面壳体13时可以一体成型出外补强10。第一半模1具有可拆卸的前缘部分3使得在第一半模1和第二半模2合模时外补强10可以与吸力面壳体12合模，而不被第一半模1的前缘部分3干涉。由此使得生产出的叶片具有一体成型的外补强10，既减少了生产所需时间，提高了叶片生产效率，又避免了人工手糊外补强造成的叶片质量不统一，使用效果不好的问题，还降低了工人的劳动强度。
较优地，第一半模1包括第一半模主体和可拆卸地设置在第一半模主体上的前缘部分3，为了使前缘部分3可以方便地与第一半模主体连接或拆卸，第一半模主体上设置有第一安装法兰5，前缘部分3上设置有与第一安装法兰5配合的第一前缘法兰6。
如图2和图3所示，第一安装法兰5与第一前缘法兰6通过紧固组件固定连接，这样可以将前缘部分3固定设置在第一半模主体上，使第一半模主体与前缘部分3组成完整的第一半模1的成型面，可以用于通过真空灌注成型吸力面壳体12。在成型出吸力面壳体12之后，可以通过松开紧固组件将前缘部分3从第一半模主体上拆卸下来，以方便进行合模。
本实施例中，连接第一安装法兰5与第一前缘法兰6通过紧固组件为螺栓8。在第一安装法兰5与第一前缘法兰6上设置相匹配的法兰孔，并使用螺栓8穿过法兰孔将第一安装法兰5与第一前缘法兰6紧固连接，通过拆卸螺栓8可以将第一安装法兰5与第一前缘法兰6拆卸开。当然，第一安装法兰5与第一前缘法兰6也可以通过其他形式的紧固组件连接，例如通过销钉或铆钉等。
较优地，第一安装法兰5和第一前缘法兰6具有相互配合的齿形结构7，用于使第一安装法兰5和第一前缘法兰6可以连接的更加紧密，防止在真空灌注成型吸力面壳体12的过程中，因第一安装法兰5和第一前缘法兰6之间存在缝隙而造成真空度下降的问题。齿形结构7的具体形式可以为矩形齿、三角形齿等。
较优地，第一安装法兰5和第一前缘法兰6之间还设置有密封垫，密封垫在第一安装法兰5与第一前缘法兰6紧固连接时产生形变，用于密封第一安装法兰5与第一前缘法兰6之间的缝隙，进而有效避免该缝隙在真空灌注成型吸力面壳体12的过程中造成气密性问题。此外，第一安装法兰5和第一前缘法兰6之间的密封垫，还能防止两个部件因摩擦或碰撞接触而产生的损坏。
较优地，第一半模1上可拆卸地设置有粘接角模具15。
如图4所示，设置有粘接角模具15的第一半模1可以通过真空灌注工艺，生产出一体成型有粘接角9的吸力面壳体12。在第一半模1与第二半模2合模时，粘接角9可以在吸力面壳体12与压力面壳体13内部密封合模缝14，使吸力面壳体12与压力面壳体13的连接更加可靠，进而提高叶片的生产质量。
在实际应用场景中，为了不影响叶片的生产质量，可以相应地调整第一半模1和第二半模2的成型面的形状，确保生产出的叶片的外表面型面与设计一致，进而保证叶片的气动性能，确保风力发电机组的发电量。
以上为本实施例的叶片模具，在此基础上，本实施例还提供一种叶片生产方法，该叶片生产方法是使用如上的叶片模具来生产叶片，该方法可用于生产叶片的压力面壳体和吸力面壳体，并合模形成外补强质量可靠的叶片。
根据本发明的实施例，该叶片生产方法包括：
在第一半模1的成型面上铺设第一壳体套材，并利用真空灌注工艺形成吸力面叶片壳体和压力面叶片壳体中的一个。本实施例中，第一半模1用于成型吸力面壳体，第一壳体套材为成型吸力面壳体用的第一壳体布层，包括内蒙皮、根部加强层、芯材和外蒙皮等。
在第二半模2的成型面上铺设第二壳体套材和外补强套材，并利用真空灌注工艺形成一体成型有外补强10的吸力面叶片壳体和压力面叶片壳体中的另一个。在本实施例中，第二半模2用于成型压力面壳体，外补强10一体成型在压力面壳体上。
将第一半模1的前缘部分3拆下，将第一半模1和第二半模2合模，并形成风力发电机组的叶片。
生产叶片时，第一半模1组装有前缘部分3，第一半模1可通过真空灌注工艺形成吸力面壳体12；第二半模2组装有外补强模具4(如图5所示)时，可通过真空灌注工艺形成一体成型有外补强10的压力面壳体13。吸力面壳体12和压力面壳体13形成之后，可以通过将第一半模1和第二半模2合模制成叶片。
在第一半模1和第二半模2进行合模时，将前缘部分3从第一半模1上拆卸下来，并将外补强模具4从第二半模2上拆卸下来，避免第一半模1的前缘部分3与压力面壳体13的外补强10相互产生干涉。在翻转合模过程中，为了避免第一半模1或第二半模2上的壳体在翻转过程中从模具上脱落，在需要翻转的模具上制作防脱膜11，防脱膜11覆盖模具上的壳体和模具分模面，并利用真空压力将壳体固定在模具上。翻转合模后，通过胶黏剂将外补强10与吸力面壳体12粘接起来。
由于外补强10一体成型在压力面壳体13上，可以避免手糊外补强时因纯手工操作引起的质量缺陷，而且外补强10与吸力面壳体12和压力面壳体13稳定连接，所以通过叶片生产方法生产的叶片具有质量可靠的外补强10，可以减少叶片在风力发电机组的运行过程中因前缘损坏而失效。
进一步地，形成吸力面壳体12的步骤中形成一体成型有粘接角9的吸力面壳体12，包括：
将第一半模1的第一半模主体与前缘部分3组装，在第一半模1的成型面上铺设第一壳体套材和粘接角套材，粘接角套材的第一部分位于第一半模1上，粘接角套材的第二部分搭设在第一半模1的分模面上；在第一壳体套材的第一壳体布层上铺设脱模布以及灌注用辅助材料，并在第一壳体布层和粘接角套材的第二部分上铺设第一真空袋膜，使第一真空袋膜覆盖所有第一壳体布层和粘接角套材的第二部分的两面；将粘接角模具15装配至第一半模1的前缘部分3的分模面上，将粘接角套材的第二部分贴合在粘接角模具15内侧，并铺设第二真空袋膜，并抽真空保压，将外补强套材牢牢压在粘接角模具15内侧表面；采用真空灌注工艺形成一体成型有粘接角9的吸力面壳体12。
其中，粘接角套材为生产粘接角9用的材料，例如玻璃纤维布层和连续毡等。灌注用辅助材料包括导流网、导流管等材料。将粘接角9一体成型在吸力面壳体12上，可以避免手糊粘接角造成的叶片质量不统一的问题。
进一步地，形成一体成型有外补强10的压力面壳体13的步骤包括：
在第二半模2的成型面上铺设一层连续毡，并铺设外补强套材，外补强套材的第一部分位于第二半模2上，外补强套材的第二部分搭设在第二半模2的分模面上；在第二半模2上铺设用于形成压力面壳体13的第二壳体套材；在外补强套材上铺设脱模布及灌注用辅助材料，并在第二壳体套材的第二壳体布层和外补强套材的第二部分上铺设第三真空袋膜，使第三真空袋膜覆盖第二壳体布层和外补强套材的第二部分的两面；将外补强模具4固定设置在第二半模2的分模面上，将外补强套材的第二部分贴合在外补强模具4上，并真空灌注。
其中，外补强套材包括玻璃纤维布层和连续毡，连接毡是为了确保真空灌注时树脂可以完全浸润玻璃纤维布层，保证外补强的结构强度。
具体地，在将外补强套材的第二部分贴合在外补强模具上时，可以将外补强套材的第二部分放置在外补强模具4内侧，并铺设第四真空袋膜，然后抽真空利用真空压力将外补强套材压在外补强模具4内侧表面，第四真空袋膜覆盖外补强套材以及用于形成吸力面壳体12或压力面壳体13的壳体套材和辅助材料，铺设第四真空袋膜后，抽真空并保压。
本实施例的叶片模具和叶片生产方法，通过在第二半模上设置可拆卸的外补强模具，可以成型出一体成型有外补强的第二壳体，与设置在第一半模上可拆卸的前缘部分相配合，可以将第一半模和第二半模成型出壳体合模成具有质量可靠的外补强的叶片，进而有效解决叶片在风力发电机组运行过程中易出现故障的问题。
实施例二
本实施例的叶片模具包括第一半模1和第二半模2，第一半模1上设置有外补强预留槽，外补强预留槽内可拆卸地设置有填充块，第二半模2上可拆卸地设置有外补强模具4。
本实施例的叶片模具与上述实施例一的叶片模具不同的是，第一半模1上没有设置可拆卸的前缘部分3，而是设置了具有可拆卸填充块的外补强预留槽。
在此基础上，本实施例还提供一种叶片生产方法，该叶片生产方法使用上述的叶片模具来生产叶片，该叶片生产方法包括：在第一半模1的成型面上铺设第一壳体套材，并利用真空灌注工艺形成吸力面壳体12和压力面壳体13中的一个；在第二半模2的成型面上铺设第二壳体套材，并利用真空灌注工艺形成一体成型有外补强10的吸力面壳体12和压力面壳体13中的另一个；将第一半模1的填充块拆下，将第一半模1和第二半模2合模，并形成风力发电机组的叶片。
例如，在第一半模1上通过真空灌注工艺形成吸力面壳体12，以及在第二半模2上通过真空灌注工艺形成压力面壳体13之后，将填充块拆卸下来，使外补强预留槽容纳一体成型在压力面壳体13上的外补强10，进而方便快捷地使第一半模1和第二半模2合模，生产出具有质量可靠的外补强10的叶片。
本实施例的叶片模具和叶片生产方法，通过第二半模可以形成一体成型有外补强的壳体，与设置在第一半模上的外补强预留槽相配合，来快捷地进行第一半模和第二半模的合模，并生产出具有高质量的外补强的叶片，进而有效解决叶片在风力发电机组运行过程中易出现故障的问题
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明的目的。
本发明的实施例的叶片模具及叶片生产方法具有如下效果：
通过在第二半模成型出一体成型有外补强的壳体，并利用第一半模上可拆卸地前缘部分或外补强预留槽，方便快捷地与第一半模成型的壳体进行合模，生产出具有高质量外补强的叶片，进而有效减小叶片的前缘失效的可能性；
在叶片壳体的生产过程中成型外补强，并在合模过程中将外补强叶片胶接，省去了单独的外补强处理工序，有效提高了生产效率，以及降低了生产成本。
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 (7)
1.一种叶片模具，包括第一半模(1)和第二半模(2)，其特征在于，所述第一半模(1)包括第一半模主体和可拆卸地设置在所述第一半模主体上的前缘部分(3)，所述第一半模主体上设置有第一安装法兰(5)，所述前缘部分(3)上设置有与所述第一安装法兰(5)配合的第一前缘法兰(6)；所述第一安装法兰(5)和所述第一前缘法兰(6)具有相互配合的齿形结构(7)；所述第二半模(2)上可拆卸地设置有外补强模具(4)；所述第一半模(1)上可拆卸地设置有粘接角模具(15)。
2.根据权利要求1所述的叶片模具，其特征在于，所述第一安装法兰(5)和所述第一前缘法兰(6)之间设置有密封垫。
3.根据权利要求1所述的叶片模具，其特征在于，所述第一半模(1)为吸力面模具，所述第二半模(2)为压力面模具。
4.一种叶片生产方法，其特征在于，所述叶片生产方法采用权利要求1至3中任一项所述的叶片模具生产叶片，所述叶片生产方法包括：
在第一半模(1)的成型面上铺设第一壳体套材，并利用真空灌注工艺形成吸力面壳体(12)和压力面壳体(13)中的一个；
在第二半模(2)的成型面上铺设第二壳体套材和外补强套材，并利用真空灌注工艺形成一体成型有外补强(10)的吸力面壳体(12)和压力面壳体(13)中的另一个；
将所述第一半模(1)的前缘部分(3)拆下，将所述第一半模(1)和所述第二半模(2)合模，并形成风力发电机组的叶片。
5.根据权利要求4所述的叶片生产方法，其特征在于，在形成吸力面壳体(12)和压力面壳体(13)中的一个的步骤中形成的吸力面壳体(12)和压力面壳体(13)中的一个一体成型有粘接角(9)，包括如下步骤：
将第一半模(1)的第一半模主体与前缘部分(3)组装，在所述第一半模(1)的成型面上铺设所述第一壳体套材和粘接角套材，所述粘接角套材的第一部分位于所述第一半模(1)上，所述粘接角套材的第二部分搭设在所述第一半模(1)的分模面上，所述第一壳体套材包括第一壳体布层；
在第一壳体布层上铺设脱模布及灌注用辅助材料，并在所述第一壳体布层和粘接角套材的第二部分上铺设第一真空袋膜，使所述第一真空袋膜覆盖所述第一壳体布层和粘接角套材的第二部分的两面；
将粘接角模具(15)装配至第一半模(1)的前缘部分(3)的分模面上，将所述粘接角套材的第二部分贴合在所述粘接角模具(15)内侧，并铺设第二真空袋膜；
采用真空灌注工艺形成一体成型有粘接角(9)的吸力面壳体(12)和压力面壳体(13)中的一个。
6.根据权利要求4所述的叶片生产方法，其特征在于，在形成一体成型有外补强(10)的吸力面壳体(12)和压力面壳体(13)中的另一个的步骤中包括：
在第二半模(2)的成型面上铺设表面毡，并铺设外补强套材，所述外补强套材的第一部分位于所述第二半模(2)上，所述外补强套材的第二部分搭设在所述第二半模(2)的分模面上；
在第二半模(2)上铺设用于形成吸力面壳体(12)或压力面壳体(13)的第二壳体套材，所述第二壳体套材包括第二壳体布层；
在所述外补强套材上铺设脱模布及灌注用辅助材料，并在所述第二壳体布层和外补强套材的第二部分上铺设第三真空袋膜，使所述第三真空袋膜覆盖所述第二壳体布层和所述外补强套材的第二部分的两面；
将外补强模具(4)固定设置在第二半模(2)的分模面上，将所述外补强套材的第二部分贴合在所述外补强模具(4)上，并真空灌注。
7.根据权利要求6所述的叶片生产方法，其特征在于，在将外补强模具(4)固定设置在第二半模(2)上，将所述外补强套材的第二部分贴合在所述外补强模具(4)上的步骤中包括：
将外补强套材的第二部分放置在外补强模具(4)内侧，并铺设第四真空袋膜，抽真空将外补强套材压在外补强模具(4)内侧表面，所述第四真空袋膜覆盖所述外补强套材以及用于形成吸力面壳体(12)或压力面壳体(13)的壳体套材和辅助材料，铺设所述第四真空袋膜后，抽真空并保压。
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