CN107856330B - 叶根预制模具、叶根预制方法、叶片制造方法及叶片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶根预制模具、叶根预制方法、叶片制造方法及叶片，所述叶根预制模具包括：支撑架，围成圆柱状；阳模，套设在所述支撑架的外周并由所述支撑架支撑。根据本发明，可防止纤维增强织物出现变形和褶皱。另外，可提高叶根预制件的整体强度。

Description

叶根预制模具、叶根预制方法、叶片制造方法及叶片

技术领域

本发明涉及风力发电机组领域，更具体地说，本发明涉及一种叶根预制模具、叶根预制方法、叶片制造方法及叶片。

背景技术

叶片质量对于风力发电机组运行的可靠性至关重要，而叶片的根部区域承担着整个叶片传递过来的载荷，为保证可靠性和耐用性，叶片的根部需要使用层数较多的纤维增强织物(例如，玻璃纤维增强织物或碳纤维增强织物)。

由于叶片根部的纤维增强织物层数较多，且纤维增强织物具有一定的柔软性，因此在铺设纤维增强织物时容易导致叶片的根部铺层出现变形和褶皱。变形和褶皱的存在会降低纤维增强织物的承载能力，给叶片的运行造成质量隐患，因此属于严重的质量缺陷，甚至导致整个叶片报废。

目前，在生产根部预埋螺栓套型叶片和根部打孔型叶片(尤其是根部打孔型叶片)时，通常将叶片根部的部分纤维增强织物(例如，根部打孔型叶片的增厚层)单独制成叶根预制件，然后再将叶根预制件与叶片的其它部件结合到一起。

目前，叶根预制件是在叶根预制件分段制造后，将其粘合在一起形成一个整体的叶根预制件。这样，会削弱叶根预制件的整体强度，而且导致工序繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶根预制模具、叶根预制方法、叶片制造方法及叶片，利用该叶根预制模具，能够防止在制造叶根预制件时出现纤维增强织物的变形和褶皱，并能提高叶根预制件的整体强度，且便于制造叶根预制件。

根据本发明的一方面，提供一种叶根预制模具，所述叶根预制模具包括：支撑架，围成圆柱状；阳模，套设在所述支撑架的外周并由所述支撑架支撑。根据本发明的叶根预制模具，可防止纤维增强织物出现变形和褶皱，并可提高叶根预制件的整体强度。

可选地，所述阳模可一体地形成，且在所述阳模的一侧具有直径逐渐增大的区段。通过一体地形成阳模，可使阳模的制造和维护更便利。

可选地，所述阳模可包括：基底阳模，所述基底阳模套设在所述支撑架上并呈圆柱状；可拆卸阳模，所述可拆卸阳模套设在所述基底阳模上，并能够从所述基底阳模拆卸。通过这种方式形成阳模，可便于叶根预制件的脱模。

可选地，所述叶根预制模具还可包括：顶升件，所述顶升件在所述叶根预制模具的一侧固定到所述支撑架，并能够沿所述叶根预制模具的轴向施加作用力。

可选地，所述阳模沿所述阳模的周向可分成n段，所述n段阳模中的至少一部分能够沿所述阳模的径向移动，其中，n≥3。通过这种方式形成阳模，可便于叶根预制件的脱模。

可选地，所述叶根预制模具还可包括固定到所述支撑架的可伸缩构件，所述至少一部分阳模能够通过所述可伸缩构件沿所述阳模的径向移动。

根据本发明的另一方面，提供一种叶根预制方法，利用叶根预制模具来制造叶根预制件，其中，所述叶根预制模具包括支撑架和阳模，所述支撑架围成圆柱状，所述阳模套设在所述支撑架的外周并由所述支撑架支撑。

可选地，所述叶根预制方法可包括：将脱模层铺设到所述叶根预制模具上；在所述脱模层上铺设纤维增强织物；在所述纤维增强织物外侧铺设真空辅助灌注系统；抽真空并在抽真空后灌注树脂；使所述树脂固化成型以形成所述叶根预制件；脱模。通过利用真空辅助灌注系统制造叶根预制件，可提高叶根预制件的质量，并可减轻工人劳动强度。

可选地，所述叶根预制方法可包括：将脱模层铺设到叶根预制模具上；在所述脱模层上铺设纤维增强织物，所述纤维增强织物预浸有树脂；在所述纤维增强织物外侧布置真空系统；抽真空后使所述树脂固化成型，以形成所述叶根预制件；脱模。通过直接铺设预浸有树脂的纤维增强织物来制造叶根预制件，可节约灌注时间。

可选地，在所述脱模的步骤中，沿所述叶根预制模具的直径逐渐减小的方向进行脱模。

可选地，所述阳模可包括：基底阳模，所述基底阳模套设在所述支撑架上并呈圆柱状；可拆卸阳模，所述可拆卸阳模套设在所述基底阳模上，并能够从所述基底阳模拆卸，其中，将脱模层铺设到所述叶根预制模具上的步骤包括：将脱模层铺设到所述基底阳模上；将可拆卸阳模安装在所述基底阳模与所述脱模层之间。

可选地，所述脱模的步骤可包括：拆除所述可拆卸阳模；利用顶升件将所述叶根预制件脱模。

可选地，所述阳模沿所述阳模的周向可分成n段，所述n段阳模中的至少一部分能够沿所述阳模的径向移动，其中，n≥3，其中，所述脱模的步骤可包括：利用固定到所述支撑架的可伸缩构件使所述至少一部分阳模沿所述阳模的径向移动；将所述叶根预制件脱模。

可选地，在所述脱模层上铺设所述纤维增强织物的步骤可包括：在所述脱模层上缠绕所述纤维增强织物，或者在所述脱模层上沿所述叶根预制模具)的周向逐层铺设所述纤维增强织物。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片的制造方法，所述制造方法包括：制造上壳体和下壳体；根据如上所述的叶根预制方法制造叶根预制件；将所述上壳体、所述下壳体和所述叶根预制件粘结在一起。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片，所述叶片通过根据如上所述的叶片的制造方法来制造。

根据本发明，可防止纤维增强织物出现变形和褶皱。另外，可提高叶根预制件的整体强度。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的叶根预制模具的示意图；

图2是沿着叶根预制模具的径向截取的示意性截面图；

图3是示出根据本发明的另一实施例的叶根预制模具的示意图；

图4是示出图3中的叶根预制模具在脱模状态下的示意图；

图5是利用图2中所示的叶根预制模具来制造叶根预制件的示意图；

图6是示出制造叶根预制件的方法的流程图；

图7是示出制造叶片的方法的流程图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示，根据本发明的实施例的叶根预制模具100可包括：支撑架110，围成圆柱状；阳模120，套设在支撑架110的外周并由支撑架110支撑。

如图1所示，叶根预制模具100可包括围成大致圆柱状的支撑架110，以用于支撑阳模120。例如，支撑架110可以为钢制框架。

应理解的是，支撑架110的具体结构可不受具体限制，只要其能够围成圆柱状并能够支撑套在其上的阳模120即可。

阳模120套设在支撑架110的外周并由支撑架110支撑，具体而言，阳模120可通过沿支撑架110的外周围绕一周而形成。并且，阳模120的型面可根据叶根预制件(例如，叶根的增厚层)的内周形状来确定。

另外，根据本发明的实施例，叶根预制模具100还可包括加热保温层(未示出)，在制造叶根预制件过程中，加热保温层用于使树脂固化。加热保温层可围绕支撑架110的外周或内周设置，但本发明不限于此。

以下，将描述根据本发明的实施例的阳模120的具体结构。

如图2所示，根据本发明的第一实施例，阳模120可包括：基底阳模121；基底阳模121套设在支撑架110上并呈圆柱状；可拆卸阳模122，可拆卸阳模122套设在基底阳模121上，并能够从基底阳模121拆卸。

基底阳模121可具有与支撑架110的形状基本上相同的形状，如图2所示。可拆卸阳模122可拆卸地套设在基底阳模121上。可选地，可拆卸阳模122可以为可拆卸硅胶阳模。

根据本发明的实施例，基底阳模121的一部分和可拆卸阳模122可共同形成叶根预制件的成型面。

如图1和图2所示，在阳模120包括基底阳模121和可拆卸阳模122的情况下，叶根预制模具100还可包括顶升件130(例如，液压顶升件)。

顶升件130在叶根预制模具100的一侧固定到支撑架110，并能够沿叶根预制模具100的轴向施加作用力。具体地，顶升件130可沿叶根预制模具100的直径增大的方向施加作用力。

如图2所示，顶升件130在左侧固定到支撑架110，并能够朝右施加顶力，以便于叶根预制件的脱模。

以上参照图2描述了阳模120包括基底阳模121和可拆卸阳模122的第一实施例。根据本发明的第二实施例，阳模120可一体地形成，且在阳模120的一侧具有直径逐渐增大的区段。也就是说，图2中的基底阳模121和可拆卸阳模122可形成为一体，而不可彼此分离。在这种情况下，叶根预制模具100不使用顶升件130来进行脱模，在对叶根预制件进行脱模时，可使用辅助工装钩挂在叶根预制件上的预埋连接点上或者成型后形成的孔上，然后沿着叶根预制模具的直径逐渐减小的方向(即，图2中的朝左的方向)进行脱模。

以下参照图3和图4描述根据本发明的第三实施例的阳模120。图3是示出根据本发明的另一实施例的叶根预制模具的示意图，图4是示出图3中的叶根预制模具在脱模状态下的示意图。

根据本发明的第三实施例，阳模120可沿阳模120的周向分成n段，n段阳模120中的至少一部分能够沿阳模120的径向移动，其中，n≥3。可选地，可将阳模120均匀地分成n段，但本发明不限于此。

例如，当阳模120均匀地分成三段时，可使至少两段阳模120能够沿阳模120的径向移动。当阳模120均匀地分成四段时，可使至少三段阳模120能够沿阳模120的径向移动。

可根据是否能够使在阳模120上成型的叶根预制件顺利地脱模来确定阳模120的段数和能够沿阳模120的径向移动的段数。

图3和图4作为示例，示出了将阳模120均匀地分成四段。当阳模120均匀地分成四段时，可使至少三段阳模120能够沿阳模120的径向移动。

如图3和图4所示，为了一部分阳模120能够沿阳模120的径向移动，叶根预制模具100可包括固定到支撑架110的可伸缩构件140(例如，液压顶升件)。

可选地，每段阳模120上均可连接有可伸缩构件140，以使每段阳模120均可实现沿阳模120的径向移动。然而，本发明不限于此，可仅在需要移动的一部分阳模120上连接可伸缩构件140。可选地，可使最上面的一段阳模120保持不动，以支撑叶根预制件。虽然图4仅示出了两段阳模120收缩的示例，但应理解的是，当收缩两段阳模120无法实现顺利的脱模时，可使除了顶段阳模120之外的其余三段阳模120均收缩回来，以利于顺利地进行脱模。

以下，将参照图5和图6来描述利用叶根预制模具100来制造叶根预制件的方法。具体地，将以制造根部打孔型叶片的叶根的增厚层作为示例来描述制造叶根预制件的方法。

图5是利用图2中所示的叶根预制模具来制造叶根预制件的示意图，图6是示出制造叶根预制件的方法的流程图。如图5和图6所示，利用本发明的第一实施例的叶根预制模具100来制造叶根预制件的方法包括：将脱模层10铺设到叶根预制模具100上(S10)；在脱模层10上铺设纤维增强织物30(S20)；在纤维增强织物30外侧铺设真空辅助灌注系统(S30)；抽真空并在抽真空后灌注树脂(S40)；使树脂固化成型以形成叶根预制件(S50)；脱模(S60)。

在利用叶根预制模具100来制造叶根预制件时，可将叶根预制模具100安放在支架上，且叶根预制模具100可在支架上少量移动，便于后续操作。

根据本发明的实施例，在步骤S10之前，可在叶根预制模具100的表面上涂抹脱模剂，防止模具表面粘上树脂，便于后续处理。

根据本发明的实施例，当阳模120包括基底阳模121和可拆卸阳模122时，步骤S10可包括：将脱模层10铺设到基底阳模121上；将可拆卸阳模122安装在基底阳模121与脱模层10之间。

另外，根据本发明的实施例，当阳模120一体地形成或分段形成时，可直接将脱模层10铺设到阳模120上。

脱模层10可有利于叶根预制件的脱模。具体地，脱模层10可以呈圆柱状，并且可以为塑料脱模层。脱模层10可采用热缩性材料，以贴紧可拆卸阳模122的表面。另外，可在脱模层10上方粘结密封胶带20，避免在脱模层10与叶根预制模具100之间出现缝隙。

根据本发明的实施例，在步骤S20中，在脱模层10上铺设纤维增强织物30，以构成例如叶根的增厚层。具体地，可在脱模层10上缠绕纤维增强织物30，或者在脱模层10上沿叶根预制模具100的周向逐层铺设纤维增强织物30。具体地讲，可通过类似“缠线”的方式按照例如增厚层的形状缠绕纤维增强织物。或者，可以一块一块地铺设纤维增强织物，在这种情况下，可在脱模层10上沿叶根预制模具100的周向逐层错层铺设纤维增强织物，层与层之间可彼此搭接在一起。虽然以上描述了铺设纤维增强织物30的两种方式，但本发明不限于此，只要能够将纤维增强织物30铺设成其预期形状即可。

根据本发明，由于叶根预制模具100可呈圆柱状，因此可防止在铺放纤维增强织物过程中以及在抽真空过程中，纤维增强织物出现变形和褶皱。

根据本发明的实施例，在步骤S30中，在纤维增强织物30外侧铺设真空辅助灌注系统。具体地，真空辅助灌注系统可包括辅助灌注层40和真空灌注系统。可将辅助灌注层40铺设在纤维增强织物30上。辅助灌注层40由下至上可依次包括脱模布、隔离膜和导流材料。真空灌注系统可包括真空袋膜50、抽气管60和欧姆管70。可在辅助灌注层40上布置真空袋膜50，可在真空袋膜50的例如右侧布置抽气管60，并可在辅助灌注层40的一侧设置欧姆管70。其中，抽气管60可用来抽真空，欧姆管70可用来灌注树脂。

根据本发明的实施例，在步骤S40中，抽真空并在抽真空后灌注树脂。在步骤S50中，使树脂固化成型以形成叶根预制件。具体地，可通过加热来使树脂固化成型。

在步骤S60中，可首先拆除真空辅助灌注系统，然后进行脱模。

根据本发明的实施例，当阳模120包括基底阳模121和可拆卸阳模122时，步骤S60可包括：拆除可拆卸阳模122；利用顶升件130将叶根预制件脱模。具体地讲，在拆除真空辅助灌注系统后，可朝图3中的朝右方向拆除可拆卸阳模122，然后利用顶升件130施加向右的顶力，从而可使叶根预制件从叶根预制模具100上脱出，实现叶根预制件的脱模。

根据本发明的实施例，当阳模120一体地形成时，可在叶根预制件上预埋连接孔或在叶根预制件成型后在叶根预制件上形成连接孔，然后利用辅助工装钩挂连接孔，沿叶根预制模具100的直径减小的方向(图2中的朝左方向)进行脱模。

根据本发明的实施例，当阳模120分段形成时，可利用可伸缩构件140使一部分阳模120沿阳模120的径向收缩回来(例如，使图3中的除顶部阳模120之外的其余三段阳模120收缩回来)，然后利用辅助工装将叶根预制件脱模。具体地，可在叶根预制件上预埋连接孔或在叶根预制件成型后在叶根预制件上形成连接孔，然后利用辅助工装钩挂连接孔，沿叶根预制模具100的直径减小的方向(图2中的朝左方向)或直径减大的方向(图2中的朝右方向)进行脱模。

虽然以上方法中描述了铺设真空辅助灌注系统并在抽真空后灌注树脂，但本发明不限于此。根据本发明的叶根预制方法可直接使用预浸树脂的纤维增强织物，在这种情况下，可省略灌注树脂和铺设灌注系统的步骤。具体地讲，当使用预浸树脂的纤维增强织物时，叶根预制方法包括：将脱模层铺设到叶根预制模具上；在脱模层上铺设预浸树脂的纤维增强织物；在纤维增强织物外侧布置真空系统；抽真空后使树脂固化成型，以形成叶根预制件；脱模。另外，虽然以上以制造根部打孔型叶片的叶根的增厚层作为示例来描述制造叶根预制件的方法，但本发明不限于此，根据本发明的叶根预制方法可被用来制造根部打孔型叶片的叶根的其它部分，或者根部预埋螺栓套型叶片的叶根的某一部分。

以下，将以制造根部打孔型叶片作为示例来描述根据本发明的实施例的叶片的制造方法。图7是示出制造叶片的方法的流程图。

如图7所示，根据本发明的实施例的叶片的制造方法可包括：制造上壳体和下壳体(S100)；制造叶根预制件(S200)；将上壳体、下壳体和叶根预制件粘结在一起(S300)。

在步骤S100中，可按照本领域中通常使用的方法来制造上壳体和下壳体。具体地，制造上壳体和下壳体的方法可均包括：在制造叶片壳体的模具表面涂抹脱模剂；铺放辅材；铺放外蒙皮与下增强层；放置主梁与芯材；铺放上增强层与内蒙皮；铺放真空辅助灌注系统；灌注树脂；加热固化。

其中，辅材可以是例如用于辅助灌注树脂的层(例如导流网)，便于产品脱模的层(例如脱模层)等。外蒙皮、下增强层、上增强层与内蒙皮均可以为纤维增强材料。主梁可以为预制件，用于承重，芯材可以为PVC材料，用于填充的作用。真空辅助灌注系统可以是本领域中通常使用的用于辅助灌注树脂的系统，在此不做赘述。另外，与叶根预制方法类似，在制造上壳体和下壳体时，也可直接使用预浸树脂的纤维增强织物，在这种情况下，可省略灌注树脂和铺设灌注系统的步骤。

在按照上述方法制造完上壳体和下壳体之后，在步骤S200中，可制造叶根预制件。可按照以上参照图5和图6描述的方法来制造叶根预制件。另外，应理解的是，制造上壳体和下壳体以及制造叶根预制件的步骤不存在先后顺序，也可先制造叶根预制件，然后在制造上壳体和下壳体，或者也可以同时制造上壳体、下壳体和叶根预制件。

根据本发明的实施例，在步骤S300中，将上壳体、下壳体和叶根预制件粘结在一起。应理解的是，粘结顺序不受具体限制，例如，可先将上壳体和下壳体粘结在一起，然后在粘结叶根预制件，或者也可先将叶根预制件粘结至上壳体和下壳体中的一个，再粘结上壳体和下壳体中的另一个。

以下，将作为示例描述首先将叶根预制件粘结至下壳体，然后在粘结上壳体。

在粘结叶根预制件之前，可首先将叶片的腹板粘结至下壳体。然后，在下壳体上在叶根预制件对应的位置处粘结定位块或定位工装，然后使用例如粘结胶等的具有粘性的材料将叶根预制件粘结至下壳体上。

然后，在叶片的前后缘、腹板上方和叶根预制件的上方涂抹例如粘结胶等的具有粘性的材料，将上壳体粘接到下壳体上。

根据本发明的实施例，在将上壳体、下壳体和叶根预制件粘结在一起之后，可对上壳体、下壳体与叶根预制件的粘结过渡区域进行补强。具体地，可将补强层应用到上壳体、下壳体与叶根预制件的粘结过渡区域。其中，补强层可以为纤维增强织物，例如，玻璃纤维织物，并且玻璃纤维织物可以为两层。

如上所述，本发明可提供一种叶根预制模具、叶根预制方法、叶片制造方法及叶片，由于该叶根预制模具呈圆柱状，因此可防止在铺放纤维增强织物过程中以及在抽真空过程中，纤维增强织物出现变形和褶皱。另外，由于利用根据本发明的叶根预制模具可直接制造一个完整的叶根预制件，因此可避免在粘结分段的叶根预制件时出现的叶根强度降低的问题，提高叶根预制件的整体强度。

虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (10)

1.一种叶根预制模具，其特征在于，所述叶根预制模具(100)包括：

支撑架(110)，围成圆柱状；

阳模(120)，套设在所述支撑架(110)的外周并由所述支撑架(110)支撑，

其中，在所述阳模(120)的一侧具有直径逐渐增大的区段，

其中，所述阳模(120)包括：

基底阳模(121)，所述基底阳模(121)套设在所述支撑架(110)上并呈圆柱状；

可拆卸阳模(122)，所述可拆卸阳模(122)套设在所述基底阳模(121)上，并能够从所述基底阳模(121)拆卸。

2.根据权利要求1所述的叶根预制模具，其特征在于，所述叶根预制模具(100)还包括：顶升件(130)，所述顶升件(130)在所述叶根预制模具(100)的一侧固定到所述支撑架(110)，并能够沿所述叶根预制模具(100)的轴向施加作用力。

3.一种叶根预制方法，其特征在于，利用叶根预制模具(100)来制造叶根预制件，

其中，所述叶根预制模具(100)包括支撑架(110)和阳模(120)，所述支撑架(110)围成圆柱状，所述阳模(120)套设在所述支撑架(110)的外周并由所述支撑架(110)支撑，

其中，在所述阳模(120)的一侧具有直径逐渐增大的区段，

其中，所述阳模(120)包括：

基底阳模(121)，所述基底阳模(121)套设在所述支撑架(110)上并呈圆柱状；

可拆卸阳模(122)，所述可拆卸阳模(122)套设在所述基底阳模(121)上，并能够从所述基底阳模(121)拆卸。

4.根据权利要求3所述的叶根预制方法，其特征在于，所述叶根预制方法包括：

将脱模层(10)铺设到所述叶根预制模具(100)上；

在所述脱模层(10)上铺设纤维增强织物(30)；

在所述纤维增强织物(30)外侧铺设真空辅助灌注系统；

抽真空并在抽真空后灌注树脂；

使所述树脂固化成型以形成所述叶根预制件；

脱模。

5.根据权利要求3所述的叶根预制方法，其特征在于，所述叶根预制方法包括：

将脱模层(10)铺设到所述叶根预制模具(100)上；

在所述脱模层(10)上铺设纤维增强织物(30)，所述纤维增强织物(30)预浸有树脂；

在所述纤维增强织物外侧布置真空系统；

抽真空后使所述树脂固化成型，以形成所述叶根预制件；

脱模。

6.根据权利要求4或5所述的叶根预制方法，其特征在于，

将脱模层(10)铺设到所述叶根预制模具(100)上的步骤包括：

将脱模层(10)铺设到所述基底阳模(121)上；

将可拆卸阳模(122)安装在所述基底阳模(121)与所述脱模层(10)之间。

7.根据权利要求6所述的叶根预制方法，其特征在于，所述脱模的步骤包括：

拆除所述可拆卸阳模(122)；

利用顶升件(130)将所述叶根预制件脱模。

8.根据权利要求4或5所述的叶根预制方法，其特征在于，在所述脱模层(10)上铺设所述纤维增强织物(30)的步骤包括：

在所述脱模层(10)上缠绕所述纤维增强织物(30)，或者在所述脱模层(10)上沿所述叶根预制模具(100)的周向逐层铺设所述纤维增强织物(30)。

9.一种叶片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

制造上壳体和下壳体；

根据权利要求3至8中任一项所述的叶根预制方法制造叶根预制件；

将所述上壳体、所述下壳体和所述叶根预制件粘结在一起。

10.一种叶片，其特征在于，所述叶片通过根据权利要求9所述的叶片的制造方法来制造。

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