CN108724760B - 用于风电叶片的制造装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于风电叶片的制造装置及方法。该制造装置包括：铺设在下模具上的成型材料层；铺设在所述成型材料层上的导胶管，所述导胶管沿着所述成型材料层的表面延伸，所述导胶管构造有与所述成型材料层连通的开口；以及与所述导胶管的端部相连通的抽气泵。通过该装置能在环境气压较低的情况下，以较低的成本制造出质量较高的风电叶片。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片制造工艺技术领域，特别是涉及一种用于风电叶片的制造装置。本发明还涉及一种用于风电叶片的制造方法。
背景技术
风电叶片即是风力发电机的叶片。随着风电叶片的技术和市场的发展，人们对风电叶片的技术、质量和成本都较为关注。如何能在确保甚至提高风电叶片的质量的情况下降低风电叶片的生产成本，是人们非常关注且在持续研究的问题。
在现有技术中，通常仅在制造风电叶片的模具的边缘处设置相应的抽气口，以对模具内进行抽真空。基于现有的风电叶片的制造技术，如果想要制造出质量较高的风电叶片，则需确保其模具内具有足够高的真空度。然而，如果环境气压较低，则会出现抽真空难等问题。这会对制造出的风电叶片的质量十分不利。通常，如果想要确保风电叶片的质量，则需使用抽真空性能更高的装置来进行抽真空。这将会极大地提高制造成本。
因此，需要一种即便环境气压低也能以较低的成本制造出质量较高的风电叶片的装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于风电叶片的制造装置。通过该装置能在环境气压较低的情况下，以较低的成本制造出质量较高的风电叶片。本发明还提出了一种用于风电叶片的制造方法，通过该方法能在环境气压较低的情况下，以较低的成本制造出质量较高的风电叶片。
根据本发明的第一方面，提出了一种用于风电叶片的制造装置，其包括：铺设在下模具上的成型材料层；铺设在所述成型材料层上的导胶管，所述导胶管沿着所述成型材料层的表面延伸，所述导胶管构造有与所述成型材料层连通的开口；以及与所述导胶管的端部相连通的抽气泵。
在上述制造装置中，能通过与抽气泵相连的导胶管有效地对模具内部进行抽真空，由此能够在不使用更加昂贵的抽真空设备的前提下，将模具内抽真空至符合标准的状态。由此，所制造得到的风电叶片能具备较高的质量。
在一个实施例中，导胶管的第一端与所述抽气泵通过抽气管相连通，在所述抽气泵与所述导胶管之间设置有仅允许气体通过的过滤器。
在一个实施例中，过滤器包括设置在所述导胶管的第一端与所述抽气管的半透膜，在设置有彼此平行的多根导胶管的情况下，单个半透膜沿所述成型材料层的表面横向延伸至覆盖所述多根导胶管的第一端。
在一个实施例中，半透膜覆盖所述导胶管的第一端，并沿着所述成型材料层的表面横向延伸至覆盖构造于所述下模具上的抽气口。
在一个实施例中，过滤器还包括设置在所述半透膜与所述抽气管之间的导流体，在所述导流体内构造有允许气体在半透膜与抽气管之间流通的导流间隙，在设置有彼此平行的多根导胶管的情况下，单个半透膜沿所述成型材料层的表面横向延伸至覆盖所述多跟导胶管的第一端。
在一个实施例中，导流间隙沿着所述成型材料层的表面横向延伸至覆盖构造于所述下模具上的抽气口。
在一个实施例中，过滤器包括设置在导胶管的第一端与所述抽气管之间的过滤袋，所述过滤袋包括：沿所述成型材料层的表面延伸的多层半透膜，相邻的两层半透膜在边缘处密封连接以在所述两层半透膜之间形成容纳空间；以及设置在所述容纳空间内的导流体，在所述导流体内构造有允许气体在半透膜与抽气管之间流通的导流间隙。
在一个实施例中，导胶管的第二端与注胶管相连通，所述注胶管与所述抽气泵或储胶容器选择性连通。
根据本发明的第二方面，提出了一种使用根据上述权利要求1到8中任一项所述的制造装置来制造风电叶片的方法，包括以下步骤：步骤一，通过与导胶管的端部相连通的抽气泵对所述模具内进行抽真空；以及步骤二，通过与所述导胶管的第二端相连的注胶管向所述导胶管内注入胶液。
通过这种方法，能够低成本但有效地对模具进行抽真空，以确保制造得到的风电叶片具有较高的质量。
在一个实施例中，在所述成型材料层上铺设有多根导胶管，在步骤二中，先通过注胶管向一部分导胶管内注入胶液，此时通过另一部分导胶管中的至少一根继续抽真空；然后再通过注胶管向所述另一部分导胶管中的至少一根注入胶液直到通过注胶管向所有的导胶管注入胶液为止。
在一个实施例中，对于所述另一部分导胶管来说，当至少位于单个导胶管的第二端周围的成型材料层被胶液所浸渍时，通过注胶管向所述单个导胶管内注入胶液。
在一个实施例中，在步骤二中，所有导胶管的第一端始终保持与抽气泵相连并进行抽真空。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过上述装置和方法，能借由与抽气泵相连的导胶管有效地对模具内部进行抽真空。由此，能够在不使用更加昂贵的抽真空设备的前提下，将模具内抽真空至符合标准的状态。因此，所制造得到的风电叶片能具备较高的质量。
附图说明
在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本发明的用于风电叶片的制造装置的一个实施例的示意图；
图2显示了根据本发明的用于风电叶片的制造装置的一个实施例的示意图；
图3显示了根据本发明的用于风电叶片的制造装置的一个实施例的示意图；
图4显示了根据本发明的用于风电叶片的制造装置中的过滤器的一个实施例的示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1至图3示意性显示了根据本发明的用于风电叶片的制造装置(以下简称为“装置”)100的多个实施例。
装置100包括下模具10，其例如可以是阴模，在其上方形成用于设置成型材料的区域。装置100还包括铺设在下模具10上的该区域内的成型材料层11。该成型材料层11例如包括用于形成风电叶片的纤维织物和夹芯等增强材料。另外，该成型材料层11还可包括设置在增强材料上方的脱模介质和高渗透导流介质。该成型材料层11为现有技术中已知的结构，在此不加赘述。
装置100还包括铺设在成型材料层11上的导胶管。在如图1至图3所示的实施例中，均设置有多个导胶管，这些导胶管相对较为均匀地分布在成型材料层上。优选地，导胶管包括在成型材料层11的表面上沿纵向方向延伸的多根导胶管12A，以及在纤维织物层的表面上沿横向方向延伸的多根导胶管12B。通常，导胶管12B设置在下模具10的沿纵向方向的端部(在这里加工形成风电叶片的根部)处。这里所使用的导胶管是本领域常用的导胶管，其构造有朝向成型材料层11并由此与成型材料层11相连通的开口。
装置100还包括抽气泵。在如图1至图3所示的实施例中，绘制出了两个抽气泵15、16。实际上，根据需要，也可采用单个或更多个抽气泵。抽气泵与铺设在成型材料层11上的导胶管相连通，例如通过抽气管的端部(包括第一端和/或第二端)相连通。在设置有多根导胶管的情况下，优选地仅将部分抽气管与导胶管相连通。
在如图1至图3所示的实施例中，抽气泵16通过抽气管与导胶管12A的第一端相连通。优选地，在导胶管与抽气管之间设置有过滤器14。
过滤器14大体上呈片状，其可以包括设置在导胶管与抽气管之间的半透膜。该半透膜不允许胶液(例如为树脂)通过而仅允许气体通过。该半透膜例如可由PE和/或PP制成。
过滤器14还可以包括设置在半透膜与抽气管之间的导流体，在该导流体内构造有允许气体在半透膜与抽气管之间流通的导流间隙。由此，有利于使抽气泵更加顺畅地对导流管内的气体进行抽吸，并进而能更加顺畅地对于导流管相连通的成型材料层11乃至整个模具内的气体进行抽吸。例如，该导流体可以是网状体或纤维状体等。
在一个优选的实施例中，如图4所示，过滤器14构造为过滤袋，其包括大体上相互平行地设置的两层半透膜141、142。这两层半透膜141、142的边缘例如通过密封胶条而密封式连接在一起，以在两层半透膜141、142之间形成大体上封闭的容纳空间。过滤器14还包括设置在该容纳空间内的导流体143。导流管12B的第一端例如可连通到半透膜141的外表面(即，背向导流体143的表面)上。抽气管可连通到半透膜141或142的外表面上，并与上述导流管12B的一端相互间隔开。或者优选地，抽气管可插入到该容纳空间内，甚至插入到导流体143内，以直接与导流体143相连通。应当理解的是，这里的两层半透膜141、142可由两个相互独立的半透膜形成，也可由单个半透膜对折形成。另外，根据需要，过滤袋可包括大体上相互平行的更多层半透膜，相邻的两层半透膜的边缘密封连接并在之间形成容纳空间，在该容纳空间内优选地设置有导流体。
优选地，密封胶条的宽度在200mm至300mm之间。
在如图1所示的实施例中，过滤器14沿垂直于成型材料层11且垂直于上述纵向方向的平面延伸。导流管12A的第一端可抵到过滤器14上，以与其相连通。抽气管也可抵到过滤器14上以与其连通。或者，在设置有导流体的情况下，抽气管可插入到导流体内以进行连通。在设置有彼此平行的多根导胶管12A的情况下，单个过滤器14(其中的半透膜和导流体)可沿着横向方向延伸至与该多根导胶管12A的第一端都连通。应当理解的是，图1所示的实施例中的过滤器14可以是上述任何适当形式的过滤器14。应当理解的是，在过滤器14为过滤袋的情况下，半透膜141和半透膜142也都沿垂直于成型材料层11且垂直于上述纵向方向的平面延伸。此时，导流管12A的第一端抵在半透膜141的外表面上。在抽气管抵在半透膜142的外表面上或有另外的导流管抵在半透膜142的外表面上的情况下，半透膜142保持为半透膜。否则，该半透膜142可替换为不透气也不透胶液的材料层。
在图2所示的实施例中，过滤器14沿成型材料层11延伸，且覆盖导胶管12A的第一端，由此实现过滤器14与导胶管12A的第一端之间的连通。此时，半透膜铺设在导胶管12A的第一端上，导流体(如果有的话)铺设在半透膜的上方。优选地，过滤器14为过滤袋。此时，在导胶管12A的第一端上依次铺设有半透膜141、导流体143和半透膜142。抽气管优选地插入到容纳空间内，并更优选地插入到导流体143内。在设置有多根相互平行的导胶管12A的情况下，过滤器14沿成型材料层11横向延伸至覆盖该多根导胶管12A的第一端。根据需要半透膜142也可替换为不透气也不透胶液的材料层。
优选地，过滤器14(例如为过滤袋)所覆盖的导胶管12A的部分为从第一端沿导胶管12A的长度方向延伸至少约50mm的部分。
图3所示的实施例与图2所示的实施例类似。其区别在于，在图3所示的实施例中，过滤器14沿着成型材料层11的表面横向延伸，直至覆盖下模具10的边缘处的抽气口17。通过该抽气口17也能抽吸模具内的气体。
另外，导胶管12A的第二端也可与抽气泵15相连通，以对模具内进行抽气。在如图1至图3所示的实施例中，导胶管12A的第二端与注胶管13相连通。该注胶管13转而与抽气泵15(例如通过抽气管)相连通。
优选地，在注胶管13的两端分别设置有阀131、132，以控制注胶管13是否导通。
应当理解的是，也可在抽气管与抽气泵15、16之间设置其他适当的过滤器。
还应当理解的是，在未进行明确说明且不存在明显矛盾的情况下，上述针对导胶管12A的描述也适用于导胶管12B。
下面将参照图1至图4中显示的结构而针对本发明提出的制造风电叶片的方法进行详细描述。
首先，设置下模具10，并在下模具10上铺设成型材料层11。根据所要制得的风电叶片的形状，成型材料层11的不同部分的厚度可以不同，例如在要制得风电叶片的根部的位置，成型材料层11的厚度较大。
然后，在成型材料层11上铺设导胶管。例如可铺设相互平行且沿纵向方向延伸的多根导胶管12A和相互平行且沿横向方向延伸的多根导胶管12B。例如，相邻的导胶管之间的间距在300mm至800mm之间。在成型材料层11的较厚的部分处，可优选地铺设沿横向方向延伸的导胶管12B(参见图1至图3)。
再次，将至少部分导胶管12A、12B的第一端通过过滤器14和抽气管连接到抽气泵16。将至少部分导胶管12A、12B的第二端通过注胶管139(和抽气管)连接到抽气泵15。将下模具10上的抽气口17连通到抽气泵。
在此之后，在设置好的上述部件上方铺设真空袋膜，该真空袋膜与下模具10的边缘通过密封胶条相连，以形成完整的模具，在其中密封式容纳成型材料层11和导胶管12A、12B。
此后，通过上述导胶管12A、12B的第一端和第二端以及抽气口17对密封好的模具内进行抽真空，直至达到预期的真空状态。例如，可抽真空至-0.07MPa～-0.09MPa为止。
在进行上述抽真空时，例如可先通过导胶管12A、12B的第一端和抽气口17进行抽真空，然后再通过导胶管12A、12B的第一端和第二端以及抽气口17一起进行抽真空。
在达到预期的真空状态之后，仍旧保持上述抽真空操作。然而，同时将与一部分导胶管12A、12B的第二端相连的注胶管13与容纳有胶液的储胶容器(未显示)连通在一起，以进行注胶。这一部分导胶管12A、12B中的任一根导胶管可以是与其第二端相连的注胶管之前未与抽气泵相连的导胶管。在这种情况下，直接将与该导胶管的第二端相连的注胶管13连通到储胶容器即可。然而，这一部分导胶管12A、12B中的任一根导胶管也可以是与其第二端相连的注胶管之前与抽气泵相连并进行抽气的导胶管。在这种情况下，先将该导胶管的第二端所连接的注胶管与抽气泵断开连接，再将该注胶管与储胶容器连接在一起。
也就是说，对于上述一部分导胶管12A、12B来说，与其第二端相连的注胶管13此时不再与抽气泵15相连，而是与储胶容器相连。储胶容器内的胶液被泵送至注胶管13，再经由注胶管13到达与其相连的导胶管12A、12B。导胶管12A、12B中的胶液可通过其上的开口进入并浸润到成型材料层11内。优选地，此时另一部分导胶管12A、12B(或其中的一部分)的第二端仍通过注胶管13与抽气泵相连，以进行抽气。更优选地，此时至少部分(优选为所有的)导胶管12A、12B的第一端都保持与抽气泵16相连，并进行抽气。在此过程中，通过其中一部分导胶管12A、12B的第二端进入到成型材料层11内的胶液能够在成型材料层11内更加快速而均匀地扩散。同时，通过抽气，可将模具内残存的气体以及胶液中含带的气体抽吸走，以尽可能地减少残存在模具内的气体。
优选地，在上述步骤中，沿横向方向延伸的导胶管12B中较为远离下模具10的端部的导胶管12B优先开始注胶，该导胶管12B下方的成型材料层11较厚。
在一部分导胶管12A、12B开始注胶后，根据需要，另一部分导胶管12A、12B的第二端可逐一地或分批次地停止抽气并开始注胶。例如，在胶液流动扩散至未在进行注胶的导胶管12A、12B的至少一部分(例如为第二端)周围或下方的成型材料层11的部分时，该未在进行注胶的导胶管12A、12B开始进行注胶。优选地，在胶液到达该未在进行注胶的导胶管12A、12B的端部(第二端)周围或下方的成型材料层11并沿导胶管12A、12B的纵向方向超过该端部100mm至200mm时，该导胶管12A、12B开始进行注胶。通过上述方式进行操作，直至所有的导胶管12A、12B都开始注胶为止。
应当理解的是，上述未再进行注胶的导胶管12A、12B包括正在进行抽气的导胶管12A、12B，也包括未进行抽气也未进行注胶的导胶管12A、12B。
优选地，在上述方法中，正在进行注胶的导胶管12A、12B的与注胶管13相连的第二端进行注胶。然而，这些导胶管12A、12B的第一端始终与抽气泵16相连并进行抽气。
在整个成型材料层11均被胶液所完全浸润之后，停止注胶。
最后，对模具进行加热，以使被胶液浸润的成型材料层11固化成型为风电叶片。
通过上述装置100和方法，即可在成本较低的情况下，实现在模具中较为高效地抽真空。由此，能够大幅地减少甚至完全消除制造得到的风电叶片内所含的气泡和其他瑕疵，使得该风电叶片的质量较高。该装置100和方法尤其适用于高原等环境气压低(例如环境气压低于0.8MPa)的环境。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (2)
1.一种使用制造装置来制造风电叶片的方法，所述制造装置包括：
铺设在下模具上的成型材料层；
铺设在所述成型材料层上的导胶管，所述导胶管沿着所述成型材料层的表面延伸，所述导胶管构造有与所述成型材料层连通的开口；
与所述导胶管的第一端和/或第二端相连通的抽气泵；以及
过滤器，所述过滤器构造为连通在所述导胶管的第一端与所述抽气泵之间，其中，所述过滤器构造为沿着所述成型材料层的表面横向延伸至覆盖所述导胶管的第一端和所述下模具的边缘处的抽气口，所述抽气口连通到抽气泵，所述过滤器包括铺设在所述导胶管的第一端上的半透膜，以及铺设在所述半透膜上的导流体；
在设置有彼此平行的多根导胶管的情况下，所述过滤器沿所述成型材料层的表面横向延伸至覆盖所述多根导胶管的第一端；
所述方法包括以下步骤：
步骤一，通过与多根导胶管的第一端和/或第二端相连通的抽气泵对所述模具内进行抽真空；以及
步骤二，先保持所述多根导胶管中的一部分通过第一端和第二端继续抽真空，同时，通过与所述多根导胶管中的另一部分的第二端相连的注胶管向所述多根导胶管中的另一部分内注入胶液；然后，再通过与所述多根导胶管中的一部分中的至少一根的第二端相连的注胶管向所述多根导胶管中的一部分中的至少一根注入胶液，直到通过注胶管向所有的导胶管都注入胶液为止；
其中，在步骤二中，所有导胶管的第一端始终保持与抽气泵相连并进行抽真空。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤二中，对于所述多根导胶管中的一部分中的至少一根来说，当至少位于单个导胶管的第二端周围的成型材料层被胶液所浸渍时，通过注胶管向所述单个导胶管内注入胶液。
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