CN106945306A - 采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，包括以下步骤：通过拉挤成型工艺准备板材；在堆砌平台上进行风电叶片大梁或辅梁的逐层预铺设；对预铺设的风电叶片大梁或辅梁进行捆绑得到预制风电叶片大梁或辅梁；将预制风电叶片大梁或辅梁吊运至叶片壳体内指定位置；灌注树脂固化后得到风电叶片。本发明的工艺减少了把板材拼装成预制主梁后再采用主梁模具进行真空灌注这一工序，节约了费用和时间，提高了叶片的制作效率，而且最后与叶片壳体一次性灌注成型，不会出现树脂间的分层，效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺。
背景技术
随着风机叶片的不断增长变大，最长的叶片已经做到60多米，甚至有厂家准备做75米的叶片。原来采用的真空灌注的玻璃钢叶片在强度、刚度上已经达不到叶片大型化和轻量化的要求。为了能够适应当前风力发电的发展需要，很多厂家对现有的叶片生产工艺、技术进行了改进，以便能够让风机叶片具有更高的强度、模量，同时却能够越做越轻。采用碳纤维制作风机叶片及其各个部件是目前一个主流方向，已经有诸如VESTAS、TPI、金凤科技、中复连众、威海光威等风电企业在该领域投入大量的研发人力、物力。
传统的方式是编织成布后铺设灌注树脂，但编织工艺决定了不能充分发挥纤维的性能，因此业内都在探索拉挤成型工艺来制作风电叶片主梁或辅梁，例如威海光威、TPI、中复连众等公司已经形成量产。方法为先采用拉挤工艺制作标准尺寸的板材，然后在大梁或辅梁模具中铺设，再通过真空灌注把拼装的板材粘接起来形成大梁或辅梁，然后再用于制作叶片。但这种方法，一个模具只能适应于一种型号，成本很高，而且分次灌注(大梁或辅梁的制作中灌注一次，形成叶片再灌注一次)，大梁或辅梁与壳体的结合之间会存在一定的问题，性能不够好。
发明内容
本发明的目的是提供一种全新的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺。
实现本发明目的的技术方案是采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，包括以下步骤：
S1：通过拉挤成型工艺准备板材；
S2：在堆砌平台上进行风电叶片大梁或辅梁的逐层预铺设；
S3：对预铺设的风电叶片大梁或辅梁进行捆绑得到预制风电叶片大梁或辅梁；
S4：将预制风电叶片大梁或辅梁吊运至叶片壳体内指定位置；
S5：灌注树脂得到风电叶片；
或者：
S1’：通过拉挤成型工艺准备板材；
S2’：在堆砌平台上进行风电叶片大梁或辅梁的预铺设；
S3’：沿风电叶片大梁或辅梁厚度方向每预铺设完一层进行捆绑，或不捆绑直接进入下一步；
S4’：将捆绑好/未捆绑的一层预制板材吊运至叶片壳体内指定位置；重复步骤S2’～S4’，直至完成风电叶片大梁或辅梁厚度方向的吊运铺设；
S5’：灌注树脂与壳体一体成型得到风电叶片。
进一步的，所述S2和S2’步中，在堆砌平台上沿长度方向设置高度调节装置，使在高度调节装置上预铺设的风电叶片大梁或辅梁在沿长度方向上呈弧面。
进一步的，所述S1和S1’步中，准备至少两种宽度规格的板材；
所述S2步中，在风电叶片大梁或辅梁的宽度方向上，每层由多块同种/不同种宽度规格的板材铺设，在厚度方向上，各层的多块板材与其相邻的各层的多块板材之间形成错位铺设；所述S2’步中，在风电叶片大梁或辅梁的宽度方向上，每层由多块同种/不同种宽度规格的板材铺设，在一下层多块板材的铺设时，使其与上一层多块板材之间形成错位铺设。
进一步的，所述S2步中，在风电叶片大梁或辅梁的厚度方向上，每铺设完一层板材，在板材表面铺设一层层间布；所述S4’步中，在风电叶片大梁或辅梁的厚度方向上，每吊运铺设完一层板材，在板材表面铺设一层层间布。
进一步的，所述S2和S2’步中，在堆砌平台上沿宽度方向设置高度调节装置，使在高度调节装置上预铺设的风电叶片大梁或辅梁在沿宽度方向上呈弧面。
进一步的，所述S1和S1’步的具体步骤为：
采用拉挤工艺得到至少两种宽度规格的板材；将板材收卷；到达堆砌平台时，退卷成直板，经过定长切割机把板材切割成需要的长度，并把板材两端磨切成需要的斜面形状；
或者采用拉挤工艺得到至少两种宽度规格的板材；经过定长切割机把板材切割成需要的长度，并把板材两端磨切成需要的斜面形状；将板材收卷；到达堆砌平台时，退卷成直板。
进一步的，所述S4和S4’步中，将预制风电叶片大梁或辅梁吊运至叶片壳体内指定位置以及将捆绑好的一层预制板材吊运至叶片壳体内指定位置时，在叶片壳体的大梁或辅梁的宽度和长度方向设置限位装置，确保预制风电叶片大梁或辅梁在宽度和长度方向不会错位。
进一步的，所述步骤S4和S4’步中，吊运装置的夹具包括刚性伸缩杆，使吊运过程中，预制风电叶片大梁或辅梁以及预制的一层板材保持沿长度和宽度方向的弧面形状。
所有捆绑带为类玻纤类材质或非类玻纤类材质；若捆绑带为非类玻纤类材质时，所述步骤S5步中，在灌注前去除捆绑带；所述S4’步中，当每层捆绑时，吊运至叶片壳体内指定位置后，去除捆绑带；若捆绑带为类玻纤类材质，则无需进行前述去除捆绑带的步骤。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：(1)本发明的工艺是革命性的全新工艺，减少了把板材拼装成预制主梁后再采用主梁模具进行真空灌注这一工序，节约了费用和时间，提高了叶片的制作效率，而且最后与叶片壳体一次性灌注，不会出现树脂间的分层，效果更佳。
(2)本发明的工艺在堆砌平台上沿长度方向和宽度方向均设置高度调节装置，使在高度调节装置上预铺设的风电叶片大梁或辅梁在沿长度方向和宽度方向上呈弧面，弧面的弧度确保能适应叶片壳体的弧度，根据需要制作的叶片的型号来确定即可，这样就达到了模具的作用，同时高度调节装置可以随时调整，能适应各种型号的叶片的大梁或辅梁制作，省去了对每一个型号的叶片的大梁或辅梁的模具费用，而且不像模具是有限次使用，本发明的高度调节装置可以无限次使用。
(3)本发明采用层间错位铺设，类似于建筑中的互锁的原理，可以使各层片材结合更加稳固，且得到更多的树脂灌注通道。在风电叶片大梁或辅梁的厚度方向上，每铺设完一层板材，在板材表面铺设一层层间布，其作用是增加板材层与层之间的结合，同时增加树脂导流通道，方便树脂灌注，且提升灌注效果。
(4)本发明的吊运装置的夹具包括刚性伸缩杆，使吊运过程中，预制风电叶片大梁或辅梁以及预制的一层板材保持沿长度和宽度方向的弧面形状，而且不会产生形变，放置到壳体位置后无需再做调整。在叶片壳体的大梁或辅梁的宽度和长度方向设置限位装置，确保预制风电叶片大梁或辅梁在宽度和长度方向不会错位。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，包括以下步骤：
S1：通过拉挤成型工艺准备板材；准备两种宽度规格的板材，宽100mm和200mm，厚度为5mm，长度根据需要现场切割；将这两种宽度规格的板材分别收卷；到达堆砌平台时，退卷成直板，经过定长切割机把板材切割成需要的长度，并把板材两端磨切成需要的斜面形状；
S2：在堆砌平台上进行风电叶片大梁或辅梁的逐层预铺设；在堆砌平台上沿长度方向和宽度方向均设置高度调节装置，使在高度调节装置上预铺设的风电叶片大梁或辅梁在沿长度方向和宽度方向上呈弧面，弧面的弧度确保能适应叶片壳体的弧度，根据需要制作的叶片的型号来确定即可，这样就达到了模具的作用，同时高度调节装置可以随时调整，能适应各种型号的叶片的大梁或辅梁制作。在风电叶片大梁或辅梁的宽度方向上，每层由多块同种/不同种宽度规格的板材铺设，在厚度方向上，各层的多块板材与其相邻的各层的多块板材之间形成错位铺设，比如风电叶片大梁或辅梁的宽度为600mm，第一层可以是3块宽200mm的板材，第二层则为100mm+200mm+200mm+100mm，这样就形成错位铺设，类似于建筑中的互锁的原理，可以使各层片材结合更加稳固，且得到更多的树脂灌注通道。在风电叶片大梁或辅梁的厚度方向上，每铺设完一层板材，在板材表面铺设一层层间布，层间布可以为玻纤布，克重为50-500g/m2，其作用是增加板材层与层之间的结合，同时增加树脂导流通道，方便树脂灌注，且提升灌注效果。
S3：对预铺设的风电叶片大梁或辅梁进行捆绑得到预制风电叶片大梁或辅梁；在沿着预制风电叶片大梁或辅梁的长度方向捆绑多处，为提升效率，可以在堆砌平台上设置自动捆绑装置。
S4：将预制风电叶片大梁或辅梁吊运至叶片壳体内指定位置；吊运装置的夹具包括刚性伸缩杆，使吊运过程中，预制风电叶片大梁或辅梁以及预制的一层板材保持沿长度和宽度方向的弧面形状，而且不会产生形变。在叶片壳体的大梁或辅梁的宽度和长度方向设置限位装置，确保预制风电叶片大梁或辅梁在宽度和长度方向不会错位。
S5：灌注树脂得到风电叶片。解开或者剪断捆绑带，并去除捆绑带，以减少叶片杂质，当然层间布为玻纤布时也可以不去除，直接一起灌注。按照叶片正常的制作流程继续铺布、轻木等，通过真空导流工艺把预制梁与壳体灌注在一起。
(实施例2)
本实施例的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，包括以下步骤：
S1’：通过拉挤成型工艺准备板材；采用拉挤工艺得到至少两种宽度规格的板材；经过定长切割机把板材切割成需要的长度，并把板材两端磨切成需要的斜面形状；将板材收卷；到达堆砌平台时，退卷成直板。
S2’：在堆砌平台上进行风电叶片大梁或辅梁的预铺设；在风电叶片大梁或辅梁的宽度方向上，每层由多块同种/不同种宽度规格的板材铺设，在一下层多块板材的铺设时，使其与上一层多块板材之间形成错位铺设。
S3’：沿风电叶片大梁或辅梁厚度方向每预铺设完一层进行捆绑，或不捆绑直接进入下一步；
S4’：将捆绑好/未捆绑的一层预制板材吊运至叶片壳体内指定位置；重复步骤S2’～S4’，直至完成风电叶片大梁或辅梁厚度方向的吊运铺设；在风电叶片大梁或辅梁的厚度方向上，每吊运铺设完一层板材，在板材表面铺设一层层间布；
S5’：灌注树脂得到风电叶片。
实施例2与实施例1的主要区别在于：(1)板材的处理与后续铺设分开进行，在板材收卷时已经定长切割和打磨；(2)逐层吊运，在堆砌平台上不完成完整的叶片大梁或辅梁的铺设，每次拼装完一层板材即吊运至壳体内，单层进行吊运时，由于单层重量有限且不存在层间错位的风险，可以进行捆绑也可以不捆绑，对于单层吊运的吊具可以采用吸盘式吊具进行吸取。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1：通过拉挤成型工艺准备板材；
S2：在堆砌平台上进行风电叶片大梁或辅梁的逐层预铺设；
S3：对预铺设的风电叶片大梁或辅梁进行捆绑得到预制风电叶片大梁或辅梁；
S4：将预制风电叶片大梁或辅梁吊运至叶片壳体内指定位置；
S5：灌注树脂得到风电叶片；
或者：
S1’：通过拉挤成型工艺准备板材；
S2’：在堆砌平台上进行风电叶片大梁或辅梁的预铺设；
S3’：沿风电叶片大梁或辅梁厚度方向每预铺设完一层进行捆绑，或不捆绑直接进入下一步；
S4’：将捆绑好/未捆绑的一层预制板材吊运至叶片壳体内指定位置；重复步骤S2’～S4’，直至完成风电叶片大梁或辅梁厚度方向的吊运铺设；
S5’：灌注树脂与壳体一体成型得到风电叶片。
2.根据权利要求1所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：
所述S2和S2’步中，在堆砌平台上沿长度方向设置高度调节装置，使在高度调节装置上预铺设的风电叶片大梁或辅梁在沿长度方向上呈弧面。
3.根据权利要求1所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：
所述S1和S1’步中，准备至少两种宽度规格的板材；
所述S2步中，在风电叶片大梁或辅梁的宽度方向上，每层由多块同种/不同种宽度规格的板材铺设，在厚度方向上，各层的多块板材与其相邻的各层的多块板材之间形成错位铺设；所述S2’步中，在风电叶片大梁或辅梁的宽度方向上，每层由多块同种/不同种宽度规格的板材铺设，在一下层多块板材的铺设时，使其与上一层多块板材之间形成错位铺设。
4.根据权利要求3所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：
所述S2步中，在风电叶片大梁或辅梁的厚度方向上，每铺设完一层板材，在板材表面铺设一层层间布；所述S4’步中，在风电叶片大梁或辅梁的厚度方向上，每吊运铺设完一层板材，在板材表面铺设一层层间布。
5.根据权利要求3所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：
所述S2和S2’步中，在堆砌平台上沿宽度方向设置高度调节装置，使在高度调节装置上预铺设的风电叶片大梁或辅梁在沿宽度方向上呈弧面。
6.根据权利要求1所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：
所述S1和S1’步的具体步骤为：
采用拉挤工艺得到至少两种宽度规格的板材；将板材收卷；到达堆砌平台时，退卷成直板，经过定长切割机把板材切割成需要的长度，并把板材两端磨切成需要的斜面形状；
或者采用拉挤工艺得到至少两种宽度规格的板材；经过定长切割机把板材切割成需要的长度，并把板材两端磨切成需要的斜面形状；将板材收卷；到达堆砌平台时，退卷成直板。
7.根据权利要求1所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：所述S4和S4’步中，将预制风电叶片大梁或辅梁吊运至叶片壳体内指定位置以及将捆绑好的一层预制板材吊运至叶片壳体内指定位置时，在叶片壳体的大梁或辅梁的宽度和长度方向设置限位装置，确保预制风电叶片大梁或辅梁在宽度和长度方向不会错位。
8.根据权利要求1所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：所述步骤S4和S4’步中，吊运装置的夹具包括刚性伸缩杆，使吊运过程中，预制风电叶片大梁或辅梁以及预制的一层板材保持沿长度和宽度方向的弧面形状。
9.根据权利要求1所述的采用拉挤成型的板材制作风电叶片的工艺，其特征在于：所有捆绑带为类玻纤类材质或非类玻纤类材质；若捆绑带为非类玻纤类材质时，所述步骤S5步中，在灌注前去除捆绑带；所述S4’步中，当每层捆绑时，吊运至叶片壳体内指定位置后，去除捆绑带；若捆绑带为类玻纤类材质，则无需进行前述去除捆绑带的步骤。
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