CN107972290B - 叶片的制造方法和叶片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片的制造方法和叶片，所述制造方法包括：在叶片模具上铺设纤维布；在所述纤维布上布置真空灌注系统，所述真空灌注系统包括主抽气管和辅助抽气管，其中，在叶根处布置辅助抽气管，所述辅助抽气管能够沿从叶尖朝向所述叶根的方向抽气；通过所述主抽气管和所述辅助抽气管进行抽气；灌注树脂并使所述树脂固化。根据本发明，通过沿从叶尖朝向叶根的方向抽气，从注胶管路中流出的树脂可通过负压更容易地渗透到铺设在叶根处的纤维布中，从而解决螺栓套空腔以及树脂灌不透的问题。

Description

叶片的制造方法和叶片

技术领域

本发明涉及风力发电机组技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种用于风力发电机组的叶片的制造方法和通过该方法制造的叶片。

背景技术

根据叶根类型不同，现有叶片主要分为打孔型叶片和预埋螺栓套型叶片。打孔型叶片是在叶片成型结束以后利用打孔机在叶根钻孔安装T型螺母，预埋螺栓套型叶片是在铺设纤维布的过程中将螺栓套预先设置在叶根的纤维布中，然后灌注树脂，使纤维布与螺栓套一起固化成型。

在现有的真空灌注系统中，通过抽真空形成负压，树脂因负压而渗透到纤维布中。然而，对于打孔型叶片而言，由于叶根处的纤维布层过厚，增加了灌注树脂的难度，导致叶根处的树脂灌不透。另外，对于预埋螺栓套型叶片而言，在叶根处，由于螺栓套预埋在纤维布中且叶根处的纤维布的厚度大，因此增加了灌注树脂的难度，导致螺栓套周围出现螺栓套空腔以及树脂灌不透的问题，导致叶片报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决叶根处的树脂灌不透问题的叶片的制造方法和通过该方法制造的叶片。

根据本发明的一方面，提供一种用于风力发电机组的叶片的制造方法，所述制造方法包括：在叶片模具上铺设纤维布；在所述纤维布上布置真空灌注系统，所述真空灌注系统包括主抽气管和辅助抽气管，其中，在叶根处布置辅助抽气管，所述辅助抽气管能够沿从叶尖朝向所述叶根的方向抽气；通过所述主抽气管和所述辅助抽气管进行抽气；灌注树脂并使所述树脂固化。

可选地，所述辅助抽气管可呈环状地设置在所述叶根处，并且沿所述辅助抽气管的长度方向，可在所述辅助抽气管上设置多个气孔。

可选地，所述辅助抽气管可被脱模布、呼吸棉或连续毡包裹。

可选地，所述辅助抽气管可设置为与所述纤维布分隔开预定距离，多个所述气孔的开口可朝向所述纤维布。

可选地，所述叶片可以为预埋螺栓套型叶片，所述辅助抽气管可设置在与所述叶片模具的叶根端面垂直布置的螺栓套定位部件上。

可选地，所述辅助抽气管的两端中的至少一端可通过密闭管连接至所述真空灌注系统中的抽气系统。

可选地，在灌注结束后，可首先关闭所述辅助抽气管，再停止灌注树脂。

可选地，所述制造方法还可包括：在铺设所述纤维布之前，使用补缝材料填充所述叶片模具与所述螺栓套定位部件之间的间隙。

可选地，所述补缝材料可以为纤维布，所述螺栓套定位部件可以为钢法兰，所述辅助抽气管与铺设在所述叶根处的脱模布之间的距离可以为80mm-150mm。

可选地，在铺设所述纤维布的步骤中，可使所述纤维布比叶根端面长。

可选地，所述辅助抽气管可以为具有环形孔的螺旋管，所述螺旋管可被所述真空灌注系统中的脱模布完全包裹。

根据本发明的另一方面，提供一种用于风力发电机组的叶片，所述叶片可通过如上所述的制造方法制造而成。

根据本发明，通过沿从叶尖朝向叶根的方向抽气，从注胶管路中流出的树脂可通过负压更容易地渗透到铺设在叶根处的纤维布中，从而解决螺栓套空腔以及树脂灌不透的问题。

另外，根据本发明，通过使用补缝材料填充叶片模具的端部与螺栓套定位部件之间的间隙，可避免出现暗流道，因此有利于灌透叶根处的纤维布。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明的叶片的制造方法的流程图；

图2是从叶片模具的叶尖部朝向叶根部观看，根据本发明的实施例的补缝材料的设置方式的示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是根据本发明的实施例的螺栓套的设置方式的俯视图；

图5是从叶片模具的叶尖部朝向叶根部观看，根据本发明的实施例的脱模布、隔离膜和辅助抽气管的设置方式的示意图；

图6是根据本发明的实施例的脱模布和辅助抽气管的设置方式的侧视图；

图7是从叶片模具的叶根部朝向叶尖部观看，辅助抽气管的设置方式的示意图。

具体实施方式

以下，将以预埋螺栓套型叶片作为示例来描述本发明的叶片的制造方法。

如图1至图7所示，根据本发明的实施例，叶片的制造方法可包括：在叶片模具10上铺设纤维布；在纤维布上布置真空灌注系统，该真空灌注系统包括主抽气管(未示出)和辅助抽气管100，其中，在叶根处布置辅助抽气管100，辅助抽气管100能够沿从叶尖朝向叶根的方向D1抽气(S20)；通过主抽气管和辅助抽气管100进行抽气(S30)；灌注树脂并使树脂固化(S40)。

图2是在制造叶片时，从叶片模具10的叶尖部朝向叶根部观看时的示意图，图3是在制造叶片时，从顶部观看的叶片模具10的俯视图。在制造预埋螺栓套型叶片时，需要在叶片根部的纤维布中预先设置螺栓套40(如图4所示)。螺栓套定位部件设置在叶片模具10的叶根端部，用于在进行真空灌注之前将螺栓套40固定到相应的位置。作为示例，螺栓套定位部件可以采用钢法兰20。钢法兰20设置为与叶片模具10的叶根端面垂直，钢法兰20通过其上设置的螺栓孔21来定位螺栓套40。根据本发明的实施例，在步骤S10之前，可首先使用补缝材料30填充叶片模具10与钢法兰20之间的间隙。如图2所示，在布置钢法兰20时，在叶片模具10的端部11与钢法兰20的端部22之间会不可避免地产生纵向间隙。在灌注树脂时，该纵向间隙会成为暗流道，树脂在暗流道处流速较快，会绕过设置有纤维布的阻力较大的部分，从而导致树脂无法灌透叶根处纤维布。

根据本发明的实施例，通过使用补缝材料30填充叶片模具10与钢法兰20之间的间隙，可避免出现暗流道，因此有利于纤维布的充分灌透。

根据本发明的实施例，补缝材料30可以为纤维布。补缝材料30的材料可以与制造叶片的纤维布的材料相同或不同。可选地，补缝材料30可以为单轴玻纤布或双轴玻纤布。另外，当补缝材料30为纤维布时，纤维布的层数不受具体限制，例如，可以为3层或更多层。

在步骤S10中，在叶片模具10上铺设纤维布(未示出)，将螺栓套40预埋在叶根处的纤维布中。在铺设纤维布时，优选地，可使纤维布比叶根端面长(例如，比叶根端面长出0mm-5mm)。在这种情况下，可避免在纤维布与钢法兰20之间产生暗流道，导致树脂无法灌透叶根处的纤维布。

如图4所示，可在叶根处的纤维布层之间预埋螺栓套40，螺栓套40可通过分隔件60彼此分开，并且，可通过填充件70填充螺栓套40与分隔件60之间的空间，以防止在螺栓套40与分隔件60之间产生暗流道。

可选地，分隔件60可以为玻璃钢楔子，填充件70可以为角条、单向纱束、UD布或其它类型的玻纤布。

此外，由于螺栓套40为硬质材料，而纤维布为软质材料，因此可在螺栓套40与纤维布之间设置缓冲件50(例如，PVC楔子)来实现螺栓套40与纤维布之间的平缓过渡。

当叶片为打孔型叶片时，可省略上述预埋螺栓套40的步骤。

然后，在步骤S20中，在纤维布上布置真空灌注系统。在图5和图6中，示意性地示出了与本发明的实施例相关的真空灌注系统的部分，而省略了其它部分。其中，图5是从叶片模具的叶尖部朝向叶根部观看时叶片模具10和钢法兰20的示意图，图6是叶片模具10和钢法兰20的侧视图。

在图5中，B1表示叶片模具10和钢法兰20之间的分界线。如图5所示，在布置真空灌注系统时，可首先铺设脱模布80(如图6所示)。例如，可从叶根朝向叶尖的区域铺满脱模布80。然后，可在脱模布80上铺设隔离膜(未示出)，并在隔离膜上铺设导流网90(如图5所示)。

在铺设导流网90时，可使导流网90与叶根端面间隔一定距离d1，以使得通过导流网90导流的树脂缓慢地浸润到铺设在叶根处的纤维布中，保证叶根处的纤维布树脂灌注良好。优选地，d1的范围为50mm～80mm，但本发明不限于此，可根据不同类型的叶片来合理设置d1的范围。

然后，可在导流网90上铺放流道。可根据本领域中常用的铺放流道的方式来铺放流道，而不受具体限制。

然后，可在导流网90上布置注胶管路、抽气管并铺放真空膜。根据本发明，可按照现有技术中的布置注胶管路的方式来布置注胶管路，在此不做阐述。

另外，在现有技术中，抽气管布置在如图4中示出的叶片模具10的法兰边12上，而在叶片模具10的叶根处没有布置抽气管。在灌注树脂时，布置在法兰边12上的抽气管沿叶片模具10的弦向抽气，树脂通过负压自由渗透到铺设在叶根处的纤维布中。然而，在叶根处，由于螺栓套预埋在纤维布中且叶根处的纤维布的厚度大，因此仅通过负压难以灌透纤维布，导致螺栓套周围出现螺栓套空腔以及树脂灌不透的问题，导致叶片报废。

根据本发明的实施例，在布置抽气管时，除了在叶片模具10的法兰边12上按照常规方式布置主抽气管之外，还在叶根处布置辅助抽气管100，以沿从叶尖朝向叶根的方向D1抽气。通过沿从叶尖朝向叶根的方向D1抽真空，从注胶管路中流出的树脂可通过负压更容易地渗透到铺设在叶根处的纤维布中，从而解决螺栓套空腔以及树脂灌不透的问题。

根据本发明的实施例，辅助抽气管100可呈环状地设置在叶根处，并且沿辅助抽气管100的长度方向可设置多个气孔。通过这样设置，辅助抽气管100可与呈环形布置在叶根处的纤维布充分接触，并且可通过多个气孔在叶根的圆周方向上均匀地抽气。优选地，多个气孔的开口可朝向纤维布，以更好地对纤维布进行抽气。可选地，辅助抽气管100可以为具有环形孔的螺旋管。然而，本发明不限于此，辅助抽气管100可以为开设有气孔的例如橡胶管等的任何管。

具体而言，也可在叶根处布置沿叶片的轴向延伸的辅助抽气管，且不在辅助抽气管上形成气孔。但在这种情况下，由于辅助抽气管仅在局部处对叶根处的纤维布进行抽气，因此抽气效果可能是不理想的。

根据本发明的实施例，通过使辅助抽气管100与布置在叶根处的纤维布类似地呈环状地设置，并且沿辅助抽气管100的轴向设置多个气孔，辅助抽气管100可对布置在叶根处的纤维布的各个部位进行充分地抽气，从而提高抽气效果。

根据本发明的实施例，辅助抽气管100可被脱模布80，或者为单独设置的呼吸棉或连续毡包裹。

例如，辅助抽气管100可被真空灌注系统中的脱模布80包裹，由于脱模布80铺设在纤维布上与纤维布气体连通，因此辅助抽气管100可通过脱模布80对纤维布进行抽气。

当使用脱模布80来包裹辅助抽气管100时，在铺设脱模布80的步骤中，可使脱模布80长出叶根端面预定距离(例如，长出叶根端面300mm)，然后使用长出的脱模布80来包裹辅助抽气管100。

此外，辅助抽气管100也可被单独设置的呼吸棉或连续毡包裹，其中，呼吸棉或连续毡与纤维布气体连通。由于呼吸棉或连续毡均为透气材料，因此辅助抽气管100可通过呼吸棉或连续毡对纤维布进行抽气。

应理解的是，当使用辅助抽气管100进行抽气时，辅助抽气管100不仅会抽取纤维布上的气体，还会抽取纤维布上的树脂。为了解决以上提及的螺栓套空腔和树脂灌不透问题，应合理控制辅助抽气管100的抽气量，从而使抽取树脂的量最小化。如果辅助抽气管100的抽气量太大，会导致抽取树脂的量过大；如果辅助抽气管100的抽气量太小，会导致抽气效果不足。

根据本发明的实施例，通过使辅助抽气管100被与纤维布气体连通的透气层包裹，而不使其与纤维布直接接触，可防止辅助抽气管100过度地抽取纤维布上的树脂而影响抽气效果。并且，按照抽气效果的优异程度，上述透气层依次排列为脱模布、呼吸棉和连续毡，即，最优选的透气层为脱模布。

另外，根据本发明的实施例，辅助抽气管100可设置为与纤维布分隔开预定距离。通过这样设置来延长抽气路径，可减小辅助抽气管100的抽气量，从而防止辅助抽气管100的抽气量过大而过度地抽取纤维布上的树脂。

根据本发明的实施例，当叶片为预埋螺栓套型叶片时，辅助抽气管100可设置在钢法兰20上，例如，可通过例如粘接等方式固定到钢法兰20上。其中，图5至图7示出了辅助抽气管100设置在钢法兰20上且被真空灌注系统中的脱模布80包裹的示例。

为了更好地控制抽气量，优选地，如图6所示，辅助抽气管100与铺设在叶根处的脱模布80之间的距离d2为80mm-150mm。更优选地，辅助抽气管100与铺设在叶根处的脱模布80之间的距离d2为90mm-100mm。最优选地，辅助抽气管100与铺设在叶根处的脱模布80之间的距离d2为100mm。

另外，如图5和图7所示，辅助抽气管100可被布置为具有与钢法兰20相同的曲率，但本发明不限于此。

根据本发明的实施例，当叶片为打孔型叶片时，辅助抽气管100可设置在其它位置，只要其与纤维布分隔开预定距离即可。

在如上所述布置完辅助抽气管100之后，可铺放真空膜，可用真空膜将辅助抽气管包覆起来，并用胶带粘好保证密封性。优选地，可铺设两层真空膜，以保证密封可靠性。

在步骤S30中，可使用真空灌注系统中的主抽气管和辅助抽气管100进行抽气。真空灌注系统中的主抽气管和辅助抽气管100可连接至一个抽气系统或分开地连接至两个抽气系统。根据本发明的实施例，如图7所示，辅助抽气管100的两端中的至少一端可通过密闭管110连接至抽气系统120。

虽然图7示出了辅助抽气管100的两端均连接至抽气系统120，但本发明不限于此，辅助抽气管100可仅一端连接至抽气系统120。

另外，根据本发明的实施例，密闭管110上可设置有打开或关闭密闭管110的气体通道的开关111。

然后，在步骤S40中，可灌注树脂并使树脂固化。根据本发明的实施例，在灌注结束后，可首先通过开关111关闭辅助抽气管100，然后再停止灌注树脂。这是因为，在利用辅助抽气管100进行抽气时，叶根处的少量树脂会随着气体一起被抽出，如果先停止灌注树脂然后再关闭抽气管100，抽气管100会继续抽取叶根处的树脂。因此，根据本发明的实施例，通过首先关闭辅助抽气管100，然后再停止灌注树脂，可防止叶根处的树脂被抽出。

另外，在灌注结束后，在使树脂固化时，可在常温下使树脂固化或通过加热使树脂快速固化。

如上所述，根据本发明的实施例，通过使用补缝材料填充叶片模具的端部与螺栓套定位部件之间的间隙，可避免出现暗流道，因此有利于灌透叶根处的纤维布。

另外，根据本发明的实施例，在布置抽气管时，除了按照常规方式布置主抽气管之外，还在叶根处布置辅助抽气管，以沿从叶尖朝向叶根的方向抽气。通过沿从叶尖朝向叶根的方向抽气，从注胶管路中流出的树脂可通过负压更容易地渗透到铺设在叶根处的纤维布中，从而解决螺栓套空腔以及树脂灌不透的问题。

此外，应理解的是，虽然在上面的实施例中以制造预埋螺栓套型叶片作为示例描述了制造叶片的方法，但本发明不限于此，本发明的制造叶片的方法也可适用于打孔型叶片。即，也可在制造打孔型叶片时，在叶根处布置能够沿从叶尖朝向叶根的方向抽气的辅助抽气管，从而解决打孔型叶片的叶根处纤维层太厚树脂灌不透的问题。

尽管已经参照其示例性实施例具体描述了本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (10)

1.一种用于风力发电机组的叶片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

在叶片模具(10)上铺设纤维布；

在所述纤维布上布置真空灌注系统，所述真空灌注系统包括主抽气管和辅助抽气管(100)，其中，在叶根处布置所述辅助抽气管(100)，所述辅助抽气管100)能够沿从叶尖朝向所述叶根的方向抽气；

通过所述主抽气管和所述辅助抽气管(100)进行抽气；

灌注树脂并使所述树脂固化，

其中，所述辅助抽气管(100)呈环状地设置在所述叶根处，并且沿所述辅助抽气管(100)的长度方向，在所述辅助抽气管(100)上设置多个气孔。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述辅助抽气管(100)被脱模布、呼吸棉或连续毡包裹。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述辅助抽气管(100)设置为与所述纤维布分隔开预定距离，多个所述气孔的开口朝向所述纤维布。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述叶片为预埋螺栓套型叶片，所述辅助抽气管(100)设置在与所述叶片模具(10)的叶根端面垂直布置的螺栓套定位部件上。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述辅助抽气管(100)的两端中的至少一端通过密闭管(110)连接至所述真空灌注系统中的抽气系统(120)。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在灌注结束后，首先关闭所述辅助抽气管(100)，再停止灌注树脂。

7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

在铺设所述纤维布之前，使用补缝材料(30)填充所述叶片模具(10)与所述螺栓套定位部件之间的间隙。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述补缝材料(30)为纤维布，所述螺栓套定位部件为钢法兰(20)，所述辅助抽气管(100)与铺设在所述叶根处的脱模布(80)之间的距离(d2)为80mm-150mm。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在铺设所述纤维布的步骤中，使所述纤维布比叶根端面长。

10.一种用于风力发电机组的叶片，其特征在于，所述叶片通过如权利要求1-9中任一项所述的制造方法制造而成。

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