CN107246354B - 一种风电叶片及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过叶片模型得出后缘内腔形状，经过理论计算除去壳体铺层的厚度，再减去设定的粘接结构胶的厚度，得到后缘粘接所需理论形状，制备发泡泡沫用以填充；实际应用时用玻纤布包裹发泡泡沫材料，包裹布与发泡泡沫材料构成一个完整合模发泡泡沫模块。为了保证壳体布层能够得到有效的灌注，发泡泡沫被钻有竖向通孔或表面开槽以保证灌注过程树脂能够从孔下渗到壳体布层中，这样就避免了由于发泡泡沫过厚导致发泡泡沫下布层灌注不完全的问题，此外孔或槽中树脂固化后在发泡泡沫中形成一个个柱状结构或网状结构，通过这些结构将发泡泡沫与壳体相连接，这样使得后缘强度得到增强。

Description

一种风电叶片及其制造方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及风电叶片技术领域。
背景技术
风电叶片是风力发电设备的重要部件，通常情况下，需要将风电叶片的根部与轮毂连接。为了捕获更多风能提高风机发电功率，一般会增加风电叶片尺寸，但风电叶片的长度越大，其根部的弯矩就越大，这就对风电叶片的根部与轮毂的连接强度有了更高的要求。现有风机叶片的根部结构中，使用垫层布的方法，因为垫层本身具有一定的重量，加之灌注过程会吸收树脂；这样不仅消耗了原材料而且增加了叶片的重量，而且垫层布与叶片后缘难以紧密贴合，不能很好的匹配叶片后缘不规则的型面，这样即使使用了大量的垫层布仍然无法将后缘间隙控制在标准范围内。而且在注入树脂后，周围容易形成富树脂堆积或灌注空腔，而富树脂堆积或形成灌注空腔的区域强度和粘合力较低，由于叶片在使用过程中会承受较大载荷，此时，可能会造成出现叶片开裂情况，从而造成设备损坏或引起安全事故。因此有效控制叶片后缘粘接间隙，如何避免富树脂堆积或灌注空腔，以提高产品可靠性是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电叶片及其制造方法，其特征在于叶片后缘结构，能够保证有效的解决叶片后缘粘接间隙过大的问题，同时降低叶片后缘重量，减少叶片的制造成本。
根据本发明的一方面，本发明提供一种风电叶片，该风电叶片结构包括叶片高压片，叶片低压片，所述叶片高压片，叶片低压片均包括有大梁、芯材和玻璃纤维布，其特征在于所述高压片后缘内腔设有合模发泡泡沫模块。
优选的是，所述合模发泡泡沫模块包裹布和发泡泡沫材料。
优选的是，所述泡沫发泡材料为PVC材料。
优选的是，所述发泡泡沫材料被钻有钻通孔，所述钻通孔为竖向通孔或者表面开槽，能够保证灌注过程中树脂能够从孔下渗到壳体布层中，这样就避免了由于发泡泡沫过厚导致发泡泡沫下布层灌注不完全的问题，此外孔或槽中树脂固化后在发泡泡沫中形成一个个柱状结构或网状结构，通过这些结构将发泡泡沫与壳体相连接，这样使得后缘强度得到增强。
优选的是，所述后缘内腔表面铺设有壳体布层。
优选的是，所述合模发泡泡沫模块设置在壳体布层之上。
根据本发明的另一方面，一种风电叶片的制造方法，所述的风电叶片包括高压片和低压片，其特征在于，所述的方法包括高压片叶片后缘的铺层步骤，该步骤包括：
a . 制备合模发泡泡沫模块，通过叶片模型得出后缘内腔形状，经过理论计算除去壳体铺层的厚度，再减去设定的粘接结构胶的厚度，得到后缘粘接所需理论形状用于制备发泡泡沫；
b. 铺放壳体铺层；
c. 铺放合模发泡泡沫模块；
d. 铺层结束之后上辅材，灌注固化，固化结束之后去除辅材；
e. 在叶片前缘，叶片后缘涂抹结构胶；
f. 使高压片和低压片粘合在一起；
优选的是，实际应用时用玻纤布包裹发泡泡沫材料，包裹布与发泡泡沫材料构成一个完整合模发泡泡沫模块。
优选的是，由于发泡泡沫材料具有一定的厚度，而且发泡泡沫在壳体布层之上，为了保证壳体布层能够得到有效的灌注，发泡泡沫被钻有竖向通孔或表面开槽以保证灌注过程树脂能够从孔下渗到壳体布层中，这样就避免了由于发泡泡沫过厚导致发泡泡沫下布层灌注不完全的问题，此外孔或槽中树脂固化后在发泡泡沫中形成一个个柱状结构或网状结构，通过这些结构将发泡泡沫与壳体相连接，这样使得后缘强度得到增强。
综上所述，本发明提供的一种风电叶片，能够有效解决因垫层布不能很好的匹配叶片后缘不规则的型面而造成的叶片后缘粘接间隙过大的问题，将后缘间隙控制在标准范围内，从而消除了在注入树脂后，周围容易的形成富树脂堆积或灌注空腔，有效的提高了区域强度和粘合力。
同时，由于泡沫发泡材料上钻有钻通孔或者开有槽，这样就避免了由于发泡泡沫过厚导致发泡泡沫下布层灌注不完全的问题，此外孔或槽中树脂固化后在发泡泡沫中形成一个个柱状结构或网状结构，通过这些结构将发泡泡沫与壳体相连接，这样使得后缘强度得到增强。使得叶片在使用过程中会承受较大载荷，从而减小了造成设备损坏或引起安全事故的概率。
附图说明
通过下文的参照附图所描述的部分，能够理解上述技术特征，所述附图为：
图1 低压片结构示意图；
图2 高压片结构示意图；
图3 风电叶片后缘内腔局部放大图
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明做进一步描述，附图中给出了本发明的较佳实施方式，但是本发明可以以很多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式，相反的，提供这些实施方式的目的是对本发明提供的技术方案理解的更加全面透彻。
一种风电叶片，包括叶片高压片，叶片低压片，所述叶片高压片，叶片低压片均包括有大梁、芯材和玻璃纤维布，其特征在于所述高压片后缘内腔表面铺设有壳体布层4，所述壳体布层4上设有合模发泡泡沫模块。所述合模发泡泡沫模块包裹布1和发泡泡沫材料2。所述发泡泡沫材料2被钻有钻通孔3，优选的是，所述钻通孔3为竖向通孔，能够保证灌注过程中树脂能够从孔下渗到壳体布层4中，这样就避免了由于发泡泡沫过厚导致发泡泡沫下布层灌注不完全的问题，此外孔中树脂固化后在发泡泡沫中形成一个个柱状结构，通过这些结构将发泡泡沫2与壳体相连接，这样使得后缘强度得到增强。
优选的是，所述泡沫发泡材料为具有一定厚度的PVC泡沫。
一种风电叶片的制造方法，包括：所述叶片是一种复合材料，主要由玻纤，芯材，环氧粘接剂构成，它分两个半片，通过结构胶将两个半片粘接起来，两个半片迎风面称之为高压片，被风面被称之为低压片。叶片的每个半片都是玻纤布 - 芯材 -玻纤布的夹心结构；夹心下面的玻纤布称为A面布层、夹心上面的玻纤布称为B面布层，所以每个半片首先是铺放A面布层，A面布层铺完，放置大梁，大梁是叶片的主要承力结构，大梁放置结束铺放芯材，铺放芯材结束开始B面铺层，然后通过叶片模型得出后缘内腔形状，经过理论计算除去壳体布层4的厚度，再减去设定的粘接结构胶的厚度，得到后缘粘接所需理论形状用于制备发泡泡沫块2；然后铺放壳体布层4，所述壳体布层4、大梁9与叶片根部组成叶片的骨架，为主要承力结构。然后在叶片后缘铺放合模发泡泡沫模块；之后上辅材，灌注固化，固化结束之后去除辅材；在叶片前缘，叶片后缘涂抹结构胶；粘接腹板8，腹板8粘接在高压片上，腹板在叶片中主要承受的剪切力。在前缘后缘以及腹板涂抹结构胶，使高压片和低压片粘合在一起。
优选的是，实际应用时用玻纤布包裹发泡泡沫材料，包裹布1与发泡泡沫材料2构成一个完整合模发泡泡沫模块。
优选的是，由于发泡泡沫材料具有一定的厚度，而且发泡泡沫在壳体布层4之上，为了保证壳体布层能够得到有效的灌注，发泡泡沫2被钻有竖向通孔3以保证灌注过程树脂能够从孔下渗到壳体布层中，这样就避免了由于发泡泡沫过厚导致发泡泡沫下布层灌注不完全的问题，此外孔或槽中树脂固化后在发泡泡沫中形成一个个柱状结构或网状结构，通过这些结构将发泡泡沫与壳体相连接，这样使得后缘强度得到增强。

Claims (4)

1.一种风电叶片，包括叶片高压片、叶片低压片，所述叶片高压片，叶片低压片均包括有大梁、芯材和玻璃纤维布，其特征在于所述高压片后缘内腔设有合模发泡泡沫模块；所述合模发泡泡沫模块包括包裹布和发泡泡沫材料；所述后缘内腔表面铺设有壳体布层，所述合模发泡泡沫模块设置在壳体布层之上；所述发泡泡沫材料被钻有竖向通孔，所述发泡泡沫材料表面开有槽；所述发泡泡沫材料内灌注有树脂。
2.如权利要求1所述的一种风电叶片，其特征在于，所述发泡泡沫材料为PVC。
3.一种风电叶片的制造方法，所述的风电叶片包括高压片和低压片，其特征在于，所述的方法包括高压片叶片后缘的铺层步骤，该步骤包括：
a.制备合模发泡泡沫模块，通过叶片模型得出后缘内腔形状，经过理论计算除去壳体布层的厚度，再减去设定的粘接结构胶的厚度，得到后缘粘接所需理论形状用于制备发泡泡沫；
b.铺放壳体布层；
c.铺放合模发泡泡沫模块；
真空灌注树脂材料步骤，所述发泡泡沫材料被钻有钻通孔，能够保证灌注过程中树脂能够从孔下渗到壳体布层中。
4.如权利要求3所述的一种风电叶片制造方法，其特征在于：步骤a制备合模发泡泡沫模块中，还包括用玻纤布包裹发泡泡沫材料，使包裹布与发泡泡沫材料成一个完整合模发泡泡沫模块。
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