CN109732946B - 带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，风电叶片包括叶片递减层、叶根增厚层、轻薄柔性层、蒙皮、芯材，风电叶片中的部分叶片递减层和部分叶根增厚层构成叶根预制件的主体，叶根预制件还包括轻薄柔性层。在叶根预制件模具内铺设一层轻薄柔性层、多层叶片递减层和多层叶根增厚层，轻薄柔性层伸出叶根预制件的主体外，制备叶根预制件；将叶根预制件置于风电叶片的模具内，在轻薄柔性层上开设多个V形剪口；在叶根预制件上铺设剩余的叶片递减层和叶根增厚层、蒙皮、芯材，制备风电叶片。利用轻薄柔性层上的多个V形剪口能够使轻薄柔性层完全贴合于风电叶片的模具，进而解决叶根预制件叶尖部台阶导致的后续铺层褶皱问题。

Description

带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺。

背景技术

风电叶片是风电机组的核心部件。叶片在运行过程中，叶身承担的风能载荷全部通过叶根传递至变桨轴承，因此叶片的叶根区域应具备良好的结构性能，要求该区域无纤维褶皱等缺陷。随着叶片大型化的发展，叶片根部的铺层厚度和截圆直径不断增加，传统的一次成型工艺容易导致叶根的铺层困难，灌注时间延长，固化放热剧烈等问题。为了提质增效，减少因叶根缺陷导致的叶片报废问题，采用叶根预制件成为风电叶片制造业的一个趋势。

叶根预制件在固化过程中，基体材料(环氧、不饱和聚酯、聚氨酯等)伴随化学反应会存在一定的收缩和变形。叶根预制件吊入叶片模具进行叶片生产时，即便有防变形工艺和工装的保证，叶根预制件的叶尖区域与模具型面仍会出现一定的间隙和台阶。如果台阶过大，在二次铺层过程中，纤维布会在此区域形成褶皱。

中国专利CN201310398079.3和CN201210334006.3提出了在风电叶片制造过程中使用叶根预制件，但没有说明预制件的铺层方式和防褶皱方案。中国专利CN201810295123.0提出了一种采用真空负压控制叶根预制件变形的方法，并在叶根预制件的尖部与壳体模具之间错层铺设多层玻纤布，用于填充间隙。但这种方法容易导致该区域的铺层变厚，导致叶片铺层结构发生变化。且由于叶尖处间隙一般不均匀，铺层厚度不易确定导致施工难度加大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在风电叶片制造过程中，采用叶根预制件时，叶根预制件的叶尖区域与模具型面之间容易形成褶皱的缺陷，提供一种带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特点在于，所述风电叶片包括叶片递减层、叶根增厚层、轻薄柔性层、蒙皮、芯材，所述风电叶片中的部分所述叶片递减层和部分所述叶根增厚层构成所述叶根预制件的主体，所述叶根预制件还包括轻薄柔性层，所述带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺包括以下步骤：

S1：根据所述风电叶片的尺寸，确定所述叶根预制件的主体的长度，在叶根预制件模具内自下而上铺设一层轻薄柔性层、多层所述叶片递减层和多层所述叶根增厚层，所述轻薄柔性层位于所述叶根预制件的尖部并伸出所述叶根预制件的主体外，采用真空灌注工艺制备所述叶根预制件；

S2：将所述叶根预制件置于所述风电叶片的模具内，在所述轻薄柔性层上开设多个V形剪口；

S3：在所述叶根预制件上铺设所述风电叶片中剩余的所述叶片递减层和剩余的所述叶根增厚层、所述蒙皮、所述芯材，采用真空灌注成型工艺制备所述风电叶片。

较佳地，轻薄柔性层为低克重的双轴布。

较佳地，多个所述V形剪口分别位于所述叶根预制件的尖部与所述风电叶片的模具之间存在空隙的区域。

较佳地，所述V形剪口的尖角距离搭接的所述叶片递减层50-80mm。

较佳地，所述V形剪口的宽度为10-20mm。

较佳地，在步骤S1中，所述叶片递减层的长度小于或等于所述主体的长度，多层所述叶片递减层的长度由下至上逐渐递减。

较佳地，在步骤S1中，多层所述叶根增厚层的长度由下至上逐渐递减，多层所述叶根增厚层逐层递减形成的角度小于或等于多层所述叶片递减层逐层递减形成的角度。

较佳地，多层所述叶片递减层逐层递减形成的角度小于等于6度。

较佳地，在步骤S3中，剩余的所述叶片递减层的长度均大于所述叶根预制件的主体的长度。

较佳地，在步骤S3中，铺设于所述叶根预制件上的第1层和第2层铺层与所述叶根预制件相搭接，第3层及以上铺层铺设至所述叶根预制件的根部。

较佳地，铺设于所述叶根预制件上的第1层和第2层铺层与所述叶根预制件的搭接长度为100-200mm。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：利用轻薄柔性层上的多个V形剪口能够使轻薄柔性层完全贴合于风电叶片的模具，进而解决叶根预制件叶尖部台阶导致的后续铺层褶皱问题。

附图说明

图1为本发明优选实施例中叶根预制件的立体结构示意图。

图2为本发明优选实施例中叶根预制件的局部剖面结构示意图。

附图标记说明：

叶根预制件10

叶片递减层11

叶根增厚层12

轻薄柔性层13

V形剪口14

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，风电叶片包括叶片递减层11、叶根增厚层12、轻薄柔性层13、蒙皮、芯材。为了解决传统的一次成型工艺容易导致叶根的铺层困难，灌注时间延长，固化放热剧烈等问题，本实施例中将风电叶片中的部分叶片递减层11和部分叶根增厚层12以及轻薄柔性层13预先加工形成叶根预制件10，而后将叶根预制件10放置于叶片模具内加工风电叶片。其中，风电叶片中的部分叶片递减层11和部分构成叶根预制件10的主体。带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺包括以下步骤：

S1：根据风电叶片的尺寸，确定叶根预制件10的主体的长度。如图1所示，在叶根预制件10模具内自下而上铺设一层轻薄柔性层13、多层叶片递减层11和多层叶根增厚层12，轻薄柔性层13位于叶根预制件10的尖部并伸出叶根预制件10的主体外，采用真空灌注工艺制备叶根预制件10；

S2：将叶根预制件10置于风电叶片的模具内，如图2所示，在轻薄柔性层13上开设多个V形剪口14；

S3：在叶根预制件10上铺设所述风电叶片中剩余的叶片递减层11和剩余的叶根增厚层12、蒙皮、芯材，采用真空灌注成型工艺制备风电叶片。

在本方案中，轻薄柔性层13为低克重的双轴布，克重小于600g/m²，布层宽度应为300-500mm。低克重的双轴布具有柔软度高，易产生形变、贴合性好的特性。双轴布位于叶根预制件10的最底层，双轴布与相连的叶片递减层11的搭接距离为50mm，呈近似贴合于风电叶片的模具的圆弧状。实际制备过程中，难以保证叶根预制件10与风电叶片的模具完全贴合，需利用外力按压叶根预制件10，使得双轴布贴合于风电叶片的模具，从而填充叶根预制件10于风电叶片的模具之间的缝隙。但由于双轴布呈圆弧状，其产生变形后会由圆弧两侧向中间形成褶皱。利用双轴布上的多个V形剪口14能够使双轴布完全贴合于风电叶片的模具而不会形成褶皱，进而解决叶根预制件10的尖部台阶导致的后续铺层褶皱问题。

为了有针对性地消除双轴布可能产生的褶皱，多个V形剪口14分别位于叶根预制件10的尖部与风电叶片的模具之间存在空隙的区域。

本实施例中，V形剪口14的尖角距离搭接的叶片递减层11的距离50-80mm，V形剪口14的宽度为10-20mm。

如图1所示，在步骤S1中，叶片递减层11的长度小于或等于主体的长度，多层叶片递减层11的长度由下至上逐渐递减。多层叶根增厚层12的长度由下至上逐渐递减，多层叶根增厚层12逐层递减形成的角度小于或等于多层叶片递减层11逐层递减形成的角度θ。

逐层递减的叶片递减层11能够在叶根预制件10上形成平整的斜面，便于之后在上面铺设其他铺层。多层叶根增厚层12逐层递减形成的角度小于多层叶片递减层11逐层递减形成的角度θ能够保证叶根增厚层12形成的斜角角度较小，斜面较为平缓，后续铺层容易铺设平整。在本实施例中，多层叶片递减层11逐层递减形成的角度θ小于等于6度，即多层叶根增厚层12逐层递减形成的角度小于等于6度。

实际操作中，为了减小后续铺设的难度，在制作叶根预制件10时，将所有长度小于等于叶根预制件10的主体长度的叶片递减层11全部铺设于叶根预制件10的模具内用于制作叶根预制件10，即，后续铺层中剩余的叶片递减层11的长度均大于叶根预制件10的主体的长度。

另外，在步骤S3中，铺设于叶根预制件10上的第1层和第2层铺层与叶根预制件10相搭接，第3层及以上铺层铺设至叶根预制件10的根部。第1层和第2层铺层易于变形能够填充台阶，也可以起到减少叶根预制件10的尖部区域褶皱的作用。由于叶根预制件10的斜坡的角度较小，后续纤维铺层容易铺设平整。本实施例中，铺设于叶根预制件10上的第1层和第2层铺层与叶根预制件10的搭接长度为100-200mm。在其他实施例中，当叶根预制件10的斜面较为平缓，叶根预制件10与风电叶片模具之间无台阶或台阶较小时，铺设于叶根预制件10上的铺层也可从第1层起铺设至叶根预制件10的根部。

本实施例中，在叶根预制件10上铺设其他铺层时，若仍然存在不平整的区域，可将不平整区域内的纤维铺层沿叶根向叶尖方向开设“一字型”剪口，并将剪口两侧铺层抹平，以提高铺设的平整度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，所述风电叶片包括叶片递减层、叶根增厚层、轻薄柔性层、蒙皮、芯材，所述风电叶片中的部分所述叶片递减层和部分所述叶根增厚层构成所述叶根预制件的主体，所述叶根预制件还包括轻薄柔性层，所述带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺包括以下步骤：

S1：根据所述风电叶片的尺寸，确定所述叶根预制件的主体的长度，在叶根预制件模具内自下而上铺设一层轻薄柔性层、多层所述叶片递减层和多层所述叶根增厚层，所述轻薄柔性层位于所述叶根预制件的尖部并伸出所述叶根预制件的主体外，采用真空灌注工艺制备所述叶根预制件；

S2：将所述叶根预制件置于所述风电叶片的模具内，在所述轻薄柔性层上开设多个V形剪口；

S3：在所述叶根预制件上铺设所述风电叶片中剩余的所述叶片递减层和剩余的所述叶根增厚层、所述蒙皮、所述芯材，采用真空灌注成型工艺制备所述风电叶片。

2.如权利要求1所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，轻薄柔性层为低克重的双轴布。

3.如权利要求1所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，多个所述V形剪口分别位于所述叶根预制件的尖部与所述风电叶片的模具之间存在空隙的区域。

4.如权利要求3所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，所述V形剪口的尖角距离搭接的所述叶片递减层50-80mm。

5.如权利要求4所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，所述V形剪口的宽度为10-20mm。

6.如权利要求1所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述叶片递减层的长度小于或等于所述主体的长度，多层所述叶片递减层的长度由下至上逐渐递减。

7.如权利要求6所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，在步骤S1中，多层所述叶根增厚层的长度由下至上逐渐递减，多层所述叶根增厚层逐层递减形成的角度小于或等于多层所述叶片递减层逐层递减形成的角度。

8.如权利要求7所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，多层所述叶片递减层逐层递减形成的角度小于等于6度。

9.如权利要求1所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，在步骤S3中，剩余的所述叶片递减层的长度均大于所述叶根预制件的主体的长度。

10.如权利要求1所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，在步骤S3中，铺设于所述叶根预制件上的第1层和第2层铺层与所述叶根预制件相搭接，第3层及以上铺层铺设至所述叶根预制件的根部。

11.如权利要求1所述的带有叶根预制件的风电叶片的制备工艺，其特征在于，铺设于所述叶根预制件上的第1层和第2层铺层与所述叶根预制件的搭接长度为100-200mm。

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