CN108223264A - 一种风力发电机叶片、叶片表面防护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电机叶片、叶片表面防护结构及其施工方法。该防护结构包括一防护基层，及一防护涂层。防护基层由多条贴覆于风力发电机叶片表面的防护胶带形成，相邻防护胶带间零距离对接。防护涂层由树脂材料制成，涂覆于所述防护基层表面。其中所述防护胶带为双层结构，下层为粘接层，上层为基材层；所述基材层为玻璃纤维织物，所述粘接层为压敏胶粘剂。本发明的叶片表面防护结构表面防护结构整体的耐雨蚀和风砂侵蚀性能高，整体紧密均一，无薄弱部分。并且，整体施工步骤简短，易操作，厚度均一性高，不易受工人熟练程度的影响。此外，整体的施工过程中没有打磨步骤，不会产生粉尘，环境友好度高。
Description
技术领域
本发明属于制造业领域，具体涉及一种具有表面防护结构的风力发电机叶片、一种风力发电机叶片表面防护结构及该结构的施工方法。
背景技术
风力发电机叶片(如图1所示)一般在温度变化剧烈、强光照射、盐雾、风沙、周期应力等恶劣环境中运行。长期直接裸露在这样的恶劣环境中，风力发电机叶片表面会被侵蚀，出现凹凸不平、分层、老化等各种缺陷，严重影响风力发电机叶片的使用寿命和发电效率。
现有技术中的防护方法普遍采用薄膜凝胶型或油漆型涂层防护方式。目前常用的方法有模内胶衣和膜外涂装两种，各自的技术缺点如下：
对于膜内胶衣技术，一是需要事先在模具内涂覆胶衣，胶衣固化后才能进行纤维布的铺放及后续的叶片制作工艺，这样增加了风电叶片主成型模具的占模时间，影响生产效率；二是在自动化程度不高的生产车间里，仅依靠人工对模具进行胶衣涂覆，除了所需时间较长，更重要的是人工很难实现胶衣层均一的厚度，尤其是对于曲率变化较大且面积较大的大型叶片模具；三是胶衣的施工过程对于工人的操作技巧、包括温度和湿度在内的环境条件、模具条件、胶衣自身的混合质量及粘度等比较敏感，在叶片脱模时容易产生大量外观缺陷，叶片脱模后需要花费很多的时间成本和劳动力成本对这些缺陷进行修补，另外对于模具上残留的胶衣处理起来也需要较多的时间和劳动力。这些都会导致叶片的制造成本增加。
模外涂装是指在叶片从模具中脱出后在模具外进行的涂装技术。现行的模外涂装结构至少包括大腻子、小腻子和底面漆三层，在对每一层之前均要对叶片表面进行打磨，即总共至少需要进行三次打磨。整个涂装结构复杂，涂装工序较多，效率较低。且不论是对玻璃钢表面的打磨，还是对涂层表面的打磨，均会产生大量的粉尘，严重危害工人身体健康和环境安全。人工涂装带来的缺点是涂装厚度的不均一性，对于涂层过薄的地方，会在叶片运行过程中容易遭到破坏，导致叶片修补成本提高和叶片的预期寿命降低。
现有的防护方式中，防护层靠人工进行涂覆，所需时间较长，且人工很难实现防护膜均一的厚度，尤其是对于曲率变化较大且面积较大的大型叶片。其次，有专利(CN102027230)提出了用薄膜进行叶片表面防护。但其薄膜接缝处一般采用搭接或留缝的处理，这样会影响叶片的气动效率，而且在叶片运行过程中，会被砂蚀、雨蚀等优先破坏掉，从而引发薄膜的大面积破坏。此外，涂装过程中需要对叶片进行打磨，易产生大量粉尘，对工人健康造成影响，且影响环境安全。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种风力发电机叶片表面防护结构，接缝处不易被腐蚀破坏，可减少施工步骤，且施工过程不会产生粉尘。
本发明提供一种风力发电机叶片表面防护结构包括：一防护基层及一防护涂层。防护基层由多条贴覆于风力发电机叶片表面的防护胶带形成，相邻防护胶带间零距离对接。防护涂层，由树脂材料制成，涂覆于防护基层表面。其中防护胶带为双层结构，下层为粘接层，上层为基材层。基材层为玻璃纤维织物，粘接层为压敏胶粘剂。
在本发明的一个方面，压敏胶粘剂为丙烯酸类压敏胶粘剂、橡胶型压敏胶粘剂或硅胶压敏胶粘剂中的一种。
在本发明的一个方面，玻璃纤维织物为无碱玻璃纤维平纹织物，克重在60-200克每平方米之间。
在本发明的一个方面，树脂材料为聚氨酯、丙烯酸树脂或氟聚合物。
在本发明的一个方面，基材层的厚度为60～300微米，粘接层厚度为2～10微米，防护涂层厚度为20～100微米。
本发明还提供一种风力发电机叶片表面防护结构的施工方法包括：准备一防护胶带，防护胶带为双层结构，下层为粘接层，上层为基材层。基材层为玻璃纤维织物，粘接层为压敏胶粘剂。使用多条防护胶带贴覆于风力发电机叶片表面，相邻防护胶带之间零距离对接，以形成一防护基层。在防护基层表面涂覆一由树脂材料制成的防护涂层。
在本发明的一个方面，上述的施工方法中，基材层的厚度为60～300微米，粘接层厚度为2～10微米，防护涂层厚度为20～100微米。
在本发明的一个方面，上述施工方法中，防护涂层的涂覆方式为喷涂或辊涂。
本发明还提供一种风力发电机叶片表面防护结构，包括：一粘接层、一基材层及一防护涂层。粘接层涂覆于风力发电机叶片表面。基材层涂覆于粘接层表面。防护涂层由树脂材料制成，涂覆于防护基层表面。其中，基材层为玻璃纤维织物，粘接层为压敏胶粘剂。
本发明提供一种风力发电机叶片，具有一如上述的风力发电机叶片表面防护结构。
本发明的有益效果在于：施工步骤少，施工过程简短，较现有技术用时较短。叶片防护结构施工过程无需打磨，不会产生粉尘，环境友好度高。防护结构厚度均一性高，人工实施影响较小。
附图说明
图1为风力发电机叶片示意图；
图2为本发明的一个实施例的截面示意图；
图3为图2中A-A截面的示意图；
图4为本发明一实施例中相邻胶带接缝处示意图；
图5为本发明中相邻防护胶带间零距离对接的处理方法示意图；
图6A-图6E为本发明不同实施例中防护胶带的贴覆方式；
其中，附图标记说明如下：
1 叶片基体
2 防护胶带
21 基材层
22 粘接层
2a 后贴覆胶带去除部分
2b 先贴覆胶带去除部分
3 防护涂层
a 分割线
B 前缘保护条
具体实施方式
以下将结合附图，通过本发明的具体实施例对本发明所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本发明进行更明确的了解。需要说明的是，以下实施例所提供的技术方案及说明书附图仅供对本发明进行说明使用，并非用于对本发明加以限制。其中相同的元件、步骤将以相同的附图标记加以说明。以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件、步骤均已省略而未示出；且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。
参见图2-图4。图2为本发明的一个实施例的截面示意图；图3为图2中A-A截面的示意图；图4为本发明一实施例中相邻胶带接缝处示意图。本发明提供一种风力发电机叶片表面防护结构，包括一由防护胶带2形成的防护基层和一防护涂层3。防护基层由多条防护胶带贴覆于风力发电机叶片的叶片基体1表面形成。形成防护基层的防护胶带2为双层结构，包括基材层21和粘接层22。基材层21为玻璃纤维织物，粘接层22为压敏胶粘剂。防护涂层3由树脂材料制成，涂覆于防护基层表面。
由于防护涂层3采用树脂材料，形成防护基层的防护胶带2基材层21为玻璃纤维织物，因而涂覆于防护基层上的防护涂层3在基材层21上有一定程度的渗透，从而形成一玻璃纤维-树脂混合的过渡层(图中未示出)，即相当于一纤维增强树脂复合材料层。当玻璃纤维织物足够薄时，防护涂层3甚至可渗透整个基材层21。过渡层的存在使得防护基层和防护涂层的结合更加紧密，结构强度更高，增强了表面防护结构整体的耐雨蚀和风砂侵蚀性能。
在本发明中，上述基材层21的厚度为60～300微米，粘接层22厚度为2～10微米，防护涂层3厚度为20～100微米。
在本发明的一些实施例中，上述压敏胶粘剂可以为丙烯酸类压敏胶粘剂、橡胶型压敏胶粘剂或硅胶压敏胶粘剂；上述树脂材料可以为聚氨酯、丙烯酸树脂或氟聚合物。本实施例中压敏胶粘剂选用丙烯酸类压敏胶粘剂，树脂材料选用聚氨酯。以及本实施例中上述玻璃纤维织物为无碱玻璃纤维平纹织物，克重在60-200克每平方米之间。
本发明还提供一种风力发电机叶片防护结构，与上述不同的是，防护基层2采用玻璃纤维材料直接喷涂或辊涂形成，其他技术细节大致相仿，在此不予赘述。
以上为本发明所提供的风力发电机叶片防护结构的结构说明，以下将就其施工方法做进一步说明。
本发明的风力发电机叶片表面防护结构的施工方法包括：
准备一如上所述的防护胶带2，使用多条防护胶带2贴覆于所述风力发电机叶片的叶片基体1表面；
相邻所述防护胶带2之间以零距离对接方式处理，以形成一平整的防护基层；
在所述防护基层表面涂覆一如上所述的防护涂层3。
其中防护涂层3的涂覆方式为喷涂或辊涂，优选使用辊涂。
在本发明的其他一些施工方法的实施例中，还包括对防护涂层3进行刮平或刷平或烘干成型的步骤，本实施例并未采用，本发明并不以此为限。在一些实施例中，烘干成型的步骤可以为利用外部加热方式对防护涂层进行加热烘干，如辐射烘干或热风烘干，使防护涂层3达到固化所需的温度，一般不超过120℃，以利其快速成型，并于冷却至室温后形成平整无缝隙的防护结构。
对于上述的胶带间零距离对接的处理方式，参见图5，图5为本发明中相邻防护胶带2间零距离对接的处理方法示意图。为方便示意，图5并未区分基材层21和粘接层22，仅使用防护胶带2示意，本领域技术人员可以知晓，是采用具有双层结构的防护胶带2实施，而并非单独采用防护胶带2的基材层21或粘接层22。具体的：在防护胶带2贴覆过程中，先采用搭接方式贴覆，后贴覆的防护胶带2搭接于先贴覆胶带之上，搭接区宽度一般不超过10cm。当全部胶带贴覆完毕后，使用壁纸刀之类的刀具在胶带搭接区的中间划一道分割线a，要求所有的胶带都要划透，至叶片基体1表面为止。将分割线a两侧后贴覆胶带去除部分2a和先贴覆胶带去除部分2b清除。再将后贴覆的防护胶带2原先位于先贴覆胶带去除部分2b上方的的部分重新贴覆至叶片基体1表面。这样就可以达到防护胶带2之间零距离对接的目的。
关于防护胶带2的贴覆方向，请参阅图6A-图6E，图6A-图6E中提供了本发明不同实施例中防护胶带2的贴覆方式。可以沿叶片的长度方向(图6C)或垂直于叶片长度方向(图6A)环向贴覆，或者以相同的角度与叶片长度方向呈一定角度贴覆(图6B)。为了贴合叶片后缘曲率最大处，防护胶带2可在该处以三角形的方式分布(图6E)。由于前缘是叶片上最容易被破坏的地方，所以，由于叶片前缘保护的重要性，防护胶带2可以在叶片前缘提供前缘保护条B(图6C、图6D)，提高叶片前缘的抗腐蚀性。可以理解的是，本技术领域技术人员可以根据实际需要选用其他贴覆方式，本发明并不以此为限。
另外，由于风电叶片有不同的型号和不同的气动外形，同一叶片上各处的曲率也不相同，防护胶带2贴覆时应尽量与叶片曲率保持最大一致。为了达到此效果，防护胶带2可以进行预先切割，或者以卷状贴到叶片上，再进行修剪。施工顺序可以从叶根开始向叶尖贴覆，也可以从叶尖开始向叶根贴覆，或叶根叶尖同时开始向中间贴覆。在本发明的一些实施例中，防护胶带2还具有衬底材料覆盖在粘接层上。在将防护胶带2贴敷到叶片上之前，先剥离衬底材料，再将防护胶带2修剪成对应处适当的形状，然后用热气流吹拂防护胶带2，边吹边将防护胶带2贴覆到叶片表面。在贴覆过程中，要确保胶带与叶片表面紧密接触，无气泡残留。
以上即为本发明提供的风力发电机叶片表面防护结构及其施工方法。除此之外，本发明还提供一种风力发电机叶片，其表面施有本发明所提供的风力发电机叶片表面防护结构。
本发明的有益效果在于，首先，本发明通过“防护胶带2贴覆于叶片基体1表面形成一防护基层，防护涂层涂覆于其上”的设置，由于“防护涂层3采用树脂材料，形成防护基层的防护胶带2基材层21为玻璃纤维织物”，因而涂覆于防护基层上的防护涂层3在基材层21上有一定程度的渗透，从而形成一玻璃纤维-树脂混合的过渡层，即相当于一纤维增强树脂复合材料层。过渡层的存在使得防护基层和防护涂层的结合更加紧密，结构强度更高，增强了表面防护结构整体的耐雨蚀和风砂侵蚀性能。其次，每一条胶带之间采取紧密接触的零距离对接方式而非搭接方式，这样可保证防护结构整体紧密均一，无如搭接或留缝处理的接缝处为防护结构薄弱部分的缺点。并且，本发明的防护结构整体施工步骤简短，易操作，由于防护涂层为直接辊涂或喷涂，因此厚度均一性高，不易受工人熟练程度的影响。此外，整体的施工过程中没有打磨步骤，不会产生粉尘，环境友好度高。
以上为本发明所提供的风力发电机叶片、叶片表面防护结构及其施工方法的一些实施例，通过实施例的说明，相信本领域技术人员能够了解本发明的技术方案及其运作原理。然而以上仅为本发明的优选实施例，并非对本发明加以限制。本领域技术人员可根据实际需求对本发明所提供技术方案进行适当修改，所做修改及等效变换均不脱离本发明所要求保护的范围。本发明所要求保护的权利范围，当以所附的权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种风力发电机叶片表面防护结构，其特征在于，包括：
一防护基层，由多条贴覆于风力发电机叶片表面的防护胶带形成，相邻防护胶带间零距离对接；
一防护涂层，由树脂材料制成，涂覆于所述防护基层表面；
其中所述防护胶带为双层结构，下层为粘接层，上层为基材层；所述基材层为玻璃纤维织物，所述粘接层为压敏胶粘剂。
2.如权利要求1所述的风力发电机叶片表面防护结构，其特征在于，所述压敏胶粘剂为丙烯酸类压敏胶粘剂、橡胶型压敏胶粘剂或硅胶压敏胶粘剂中的一种。
3.如权利要求1所述的风力发电机叶片表面防护结构，其特征在于，所述玻璃纤维织物为无碱玻璃纤维平纹织物，克重在60-200克每平方米之间。
4.如权利要求1所述的风力发电机叶片表面防护结构，其特征在于，所述树脂材料为聚氨酯、丙烯酸树脂或氟聚合物。
5.如权利要求1所述的风力发电机叶片表面防护结构，其特征在于，所述基材层的厚度为60～300微米，所述粘接层厚度为2～10微米，所述防护涂层厚度为20～100微米。
6.一种如权利要求1所述的风力发电机叶片表面防护结构的施工方法，其特征在于，包括：
准备一防护胶带，所述防护胶带为双层结构，下层为粘接层，上层为基材层；所述基材层为玻璃纤维织物，所述粘接层为压敏胶粘剂；
使用多条所述防护胶带贴覆于所述风力发电机叶片表面，相邻所述防护胶带之间零距离对接，以形成一防护基层；
在所述防护基层表面涂覆一由树脂材料制成的防护涂层。
7.如权利要求6所述的风力发电机叶片表面防护结构的施工方法，其特征在于，所述基材层的厚度为60～300微米，所述粘接层厚度为2～10微米，所述防护涂层厚度为20～100微米。
8.如权利要求6所述的风力发电机叶片表面防护结构的施工方法，其特征在于，所述防护涂层的涂覆方式为喷涂或辊涂。
9.一种风力发电机叶片表面防护结构，其特征在于，包括：
一粘接层，涂覆于所述风力发电机叶片表面；
一基材层，涂覆于所述粘接层表面；
一防护涂层，由树脂材料制成，涂覆于所述防护基层表面；
其中，所述基材层为玻璃纤维织物，所述粘接层为压敏胶粘剂。
10.一种风力发电机叶片，其特征在于，所述风力发电机叶片具有一如权利要求1-5或9中任一项所述的风力发电机叶片表面防护结构。
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