CN109958586A - 风力发电机组的叶尖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了风力发电机组的叶尖及其制备方法。该制备方法包括：在金属叶尖的指定部位的外周面包裹绝缘层；将金属叶尖的第一面的指定部位正对放置在叶片的非金属的第一面壳上；对相正对放置的金属叶尖和第一面壳进行真空灌注，得到结合为一体的金属叶尖和第一面壳。在本发明的实施例中，通过真空灌注的方法将金属叶尖和叶片的第一面壳(例如，背风面壳)固定结合为一个整体，从而避免金属叶尖与叶片之间错位的问题，提高了叶尖的质量，进而保证了避雷金属叶尖的性能。

Description

风力发电机组的叶尖及其制备方法
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体而言，本发明涉及风力发电机组中的叶尖及其制备方法。
背景技术
风能作为一种可再生的清洁能源，越来越受到世界各国的重视。其中，风力发电是目前对风能最广泛的应用之一，不仅环保而且可以产生大量的电能。
风力发电机是风力发电的核心部件，作用是将风能转化为机械功。风力发电机中包括风轮，常见的风轮中包含有三个叶片，在风的吹动下这三个叶片围绕轴心转动，从而将风的动能转化为机械能。
在实际应用中，由于风轮位于高处，因此容易遭受到雷电的袭击而对叶片造成损害；为了解决该问题，现有的叶片上会设置有避雷金属叶尖。现有技术在制备避雷金属叶尖时，通常是采用胶黏剂粘接的方式，具体地，先将叶尖的一面用胶黏剂粘接于叶片的SS面(Suction Side，背风面)；待胶黏剂固化后，在叶尖的另一面上涂抹胶黏剂，再将叶片的PS面(Pressure Side，迎风面)粘附在该面上。
采用上述现有技术制备的避雷金属叶尖，在胶黏剂未完全固化时，叶尖很容易翘起，以及叶尖与叶片上的SS面或PS面容易发生错位。另外，在使用胶黏剂粘接时，难免会出现粘接气泡、空洞，使得避雷金属叶尖出现裂纹，导致避雷金属叶尖的质量下降，进而影响避雷金属叶尖的性能。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了风力发电机组的叶尖及其制备方法，用于将叶片与叶尖一体化，避免叶尖与叶片之间错位的问题，提高了叶尖的质量，进而保证了避雷金属叶尖的性能。
本发明实施例提供了一种风力发电机组的叶尖的制备方法，包括：
在金属叶尖的指定部位的外周面包裹绝缘层；
将金属叶尖的第一面的指定部位正对放置在叶片的非金属的第一面壳上；
对相正对放置的金属叶尖和第一面壳进行真空灌注，得到结合为一体的金属叶尖和第一面壳。
优选地，当金属叶尖的指定部位具体为燕尾部时，从燕尾部的预设的凹槽组处开始缠绕单向玻璃纤维束，使得玻璃纤维束层覆盖燕尾部。
优选地，当凹槽组的凹槽为弦向凹槽和/或弦向螺旋槽时，沿顺时针方向将玻璃纤维束缠绕并填充在各弦向凹槽和/或弦向螺旋槽处。
优选地，当第一面壳具体为背风面壳时，将金属叶尖的背风面的覆盖有玻璃纤维束层的燕尾部，正对放置在背风面壳的玻纤布结构层上。
优选地，将正对放置的金属叶尖和背风面壳放置于真空环境中；
向金属叶尖的背风面上覆盖有玻璃纤维束层的燕尾部与背风面壳之间注入指定的粘合剂，并抽真空。
优选地，将正对放置的金属叶尖和背风面壳放置于真空环境中预设的导流膜层上。
优选地，对相正对放置的金属叶尖和第一面壳进行真空灌注之前，还包括：
在金属叶尖的第二面的指定部位覆盖柔性模具。
优选地，柔性模具包括：
硅胶阳模、聚氯乙烯材料模具或聚氨酯泡沫模具。
优选地，本发明实施例提供的叶尖的制备方法还包括：
在金属叶尖的第二面的指定部位与柔性模具之间设置脱模层。
优选地，将结合为一体的金属叶尖和第一面壳，与第二面壳粘接为一体。
本发明实施例还提供一种风力发电机组的叶尖，包括：结合为一体的金属叶尖和第一面壳；
金属叶尖的第一面的指定部位通过真空灌注与第一面壳相紧贴并固定连接；且指定部位与第一面壳之间夹有绝缘层。
优选地，第一面为背风面；和/或，指定部位为燕尾部；和/或，第一面壳为背风面壳。
优选地，燕尾部处设置有凹槽组，凹槽组的凹槽为弦向凹槽和/或弦向螺旋槽；以及
各弦向凹槽和/或弦向螺旋槽处缠绕有单向玻璃纤维束。
优选地，本发明实施例提供的叶尖还包括：与结合为一体的金属叶尖和第一面壳相粘接的第二面壳。
本发明实施例还提供一种风力发电机组的叶片，包括：本发明实施例提供的任一风力发电机组的叶尖制备方法制备的叶尖。
本发明实施例还提供一种风力发电机组，包括：本发明实施例提供的任一叶片。
应用本发明实施例获得的有益效果为：
1、在本发明实施例中，在金属叶尖的指定部位的外周面包裹绝缘层，将金属叶尖的第一面的指定部位正对放置在叶片的非金属的第一面壳上，对相正对放置的金属叶尖和第一面壳进行真空灌注，得到结合为一体的金属叶尖和第一面壳。在该实施例中，通过真空灌注的方法将金属叶尖和叶片的第一面壳(例如，背风面壳)固定结合为一个整体，从而避免金属叶尖与叶片之间错位的问题，提高了叶尖的质量，进而保证了避雷金属叶尖的性能。
2、本发明实施例采用真空灌注的方法制备叶尖，避免了现有技术中利用胶黏剂制备避雷金属叶尖时，叶尖容易翘起，以及出现粘接气泡、空洞，使得避雷金属叶尖出现裂纹等问题，进一步地提高了叶尖的质量。
3、本发明实施例通过在金属叶尖的燕尾部的凹槽组缠绕单向玻璃纤维束，提高了绝缘性能，且增加了真空灌注时粘合剂与金属叶尖的接触面积，进而提高了真空灌注时金属叶尖和第一面壳之间的粘附强度。
4、在本发明实施例中，在对金属叶尖和第一面壳进行真空灌注之前，在金属叶尖的第二面的燕尾部覆盖柔性模具，有效地防止粘合剂进入燕尾部的第二面的凹槽中；若该粘合剂为树脂，本发明实施例可以防止富树脂的问题。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的一种风力发电机组的叶尖的制备方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种将金属叶尖的背风面上覆盖有玻璃纤维束的燕尾部，正对放置在背风面壳的玻纤布结构层上的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种在金属叶尖的第二面的指定部位覆盖柔性模具的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种具体放置柔性模具的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种将结合为一体的金属叶尖和第一面壳与第二面壳粘接为一体的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种在实例中风力发电机组的叶尖的制备方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种风力发电机组的叶尖的结构示意图；
附图标记介绍如下:
101-金属叶尖，1011-叶尖，1012-燕尾部，102-第一面壳(背风面壳)，103-柔性模具，104-第二面壳(迎风面壳)。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面详细说明本发明各实施例。
本发明实施例提供了一种风力发电机组的叶尖的制备方法。该制备方法的流程示意图如图1所示，具体包括以下步骤：
S101：在金属叶尖的指定部位的外周面包裹绝缘层；
S102：将金属叶尖的第一面的指定部位正对放置在叶片的非金属的第一面壳上；
S103：对相正对放置的金属叶尖和第一面壳进行真空灌注，得到结合为一体的金属叶尖和第一面壳。
在本发明实施例中，通过真空灌注的方法将金属叶尖和叶片的第一面壳(例如，背风面壳)固定结合为一个整体，从而避免金属叶尖与叶片之间错位的问题，提高了叶尖的质量，进而保证了避雷金属叶尖的性能。
一种具体的实施方式中，具体如图2的左图，该图形所示的结构为本发明实施例提供的有一种金属叶尖结构，该金属叶尖101具体包括叶尖1011和燕尾部1012，其中，燕尾部1012上设置有凹槽组。
上述步骤S101中，当金属叶尖101的指定部分具体为燕尾部1012时，从燕尾部1022的预设的凹槽组处开始缠绕绝缘材料。优选地，该绝缘材料具体为单向玻璃纤维束，在燕尾部1022的凹槽组处缠绕单向玻璃纤维束，使得玻璃纤维束层覆盖燕尾部1022。
上述实施方式在燕尾部1022的凹槽组处缠绕单向玻璃纤维束的有益效果为：首先，玻璃纤维束具有良好的绝缘效果，其次，在凹槽组处缠绕玻璃纤维束可以增加后续真空灌注时粘合剂与金属叶尖101的接触面积，提高了真空灌注时金属叶尖101和第一面壳102之间的粘附强度。
本发明实施例中燕尾部1012上的凹槽可以为弦向凹槽，还可以是弦向螺旋槽，如图2中的左图所示，多个弦向凹槽并列设置在燕尾部1012。优选地，沿顺时针方向将玻璃纤维束缠绕并填充在各弦向凹槽和/或弦向螺旋槽处。该实施方式中顺时针缠绕玻璃纤维束的有益效果为：第一，操作方便；第二，相比于逆时针缠绕玻璃纤维束的实施方式，顺时针缠绕更加容易将玻璃纤维束缠紧，避免璃纤维束散开的问题。
在上述步骤S102中，在一种实施方式中，如图2中右图所示，第一面壳102具体为背风面壳(SS面壳)，将金属叶尖的背风面(SS面)上覆盖有玻璃纤维束的燕尾部1012，正对放置在背风面壳102的玻纤布结构层上。
在上述步骤S103中，在一种优选的实施方式中，本发明实施例中采用真空灌注将金属叶尖101和背风面壳102结合为一体的方法为：将正对放置的金属叶尖101和背风面壳102放置于真空环境中；向该金属叶尖101的背风面上覆盖有玻璃纤维层的燕尾部1012与背风面壳102之间注入指定的粘合剂，并抽真空；该粘合剂可具体为树脂。在一种具体的实施方式中，可以将正对放置的金属叶尖101和背风面壳102放置在袋膜(例如，聚酯薄膜袋)中，通过对袋膜执行抽真空操作，使得金属叶尖101和背风面壳102处于真空环境中。
在本发明实施例中，可将正对放置的金属叶尖101和背风面壳102放置于真空环境中预设的导流膜层上，该导流膜层可将粘合剂输送到金属叶尖101和背风面壳102之间的指定位置处，即：对于本发明实施例，导流膜层具有导流、传输粘合剂的作用。导流膜层具体可为导流网，由于导流网通常为塑料，为避免影响叶尖的性能，在真空灌注后，需将导流网去除。优选地，该导流膜层可为连续粘，连续粘通常为玻璃纤维束，在真空灌注后无需去除，简化了制备叶尖的工艺，而且连续粘不会在抽真空的过程中在叶尖上留下压痕，保证了叶尖的质量。
在对金属叶尖101和背风面壳102进行真空灌注后，对金属叶尖101和背风面壳102进行固化处理，使得金属叶尖101和背风面壳102结合为一体。
在实际制备过程中，在真空灌注时，对于本发明实施例中图2中左图所示的叶尖结构，由于燕尾部1012设置有凹槽组，因此，在金属叶尖101和背风面壳102之间导入粘合剂时，很容易造成粘合剂堆积在燕尾部1012的凹槽中。对于金属叶尖101的第一面，因为需要利用粘合剂与第一面壳102进行真空灌注，所以金属叶尖101的第一面上的凹槽内堆积的粘合剂是需要的；而金属叶尖101的第二面无需与第一面壳102接触，因此金属叶尖101的第二面上的凹槽内堆积的粘合剂是不需要的，会影响后续的操作(例如，下述内容中的合模操作)；若粘合剂采用树脂，树脂会在金属叶尖101的第二面上凹槽上堆积形成富树脂现象。
针对该问题，如图3所示，在对相正对放置的金属叶尖101和第一面壳102进行真空灌注之前，在金属叶尖101的第二面的指定部位覆盖柔性模具103。优选地，柔性模具103中与燕尾部1012接触的部分与燕尾部1012上凹槽组的结构相同。
具体放置柔性模具103的方式如图4所示，柔性模具103上的凹槽与燕尾部1012的第二面的凹槽互补放置，即：柔性模具103将燕尾部1012的第二面的凹槽填满。当在真空灌注的过程中，通过抽真空可将柔性模具103紧贴在燕尾部1012的第二面，有效地防止粘合剂进入燕尾部1012的第二面的凹槽中；若该粘合剂为树脂，本实施方式可有效地防止富树脂的问题。
本发明实施例中使用的柔性模具103可以是硅胶阳模、聚氯乙烯材料(PVC)模具或聚氨酯泡沫模具，等等。
针对上述在金属叶尖101的第二面的指定部位覆盖柔性模具103的实施方式，当通过真空灌注、固化处理等使得金属叶尖101和背风面壳102结合为一体后，脱掉柔性模具103。在一种优选的实施方式中，在金属叶尖101的第二面的指定部位与柔性模具103之间设置脱模层。这里设置脱模层的有益效果为：增加金属叶尖101的第二面的指定部位与柔性模具103之间的粗糙度，使得柔性模具103可更牢靠地放置在燕尾部1012的第二面上。另外，设置脱模层可以更加容易地脱掉柔性模具103。
如图5所示，在将金属叶尖101和第一面壳102结合为一体后，将结合为一体的金属叶尖101和第一面壳102与第二面壳104粘接为一体(即：合模)。若第一面壳102为背风面壳，第二面壳104具体为迎风面壳(PS面壳)，具体地，在金属叶尖101的第二面(PS面)的指定部位放置第二面壳104。
在实际应用中，还可以先将金属叶尖与迎风面壳先结合为一体，再与背风面壳进行合模，具体方法与上述先将金属叶尖与背风面壳先结合为一体，再与迎风面壳进行合模的方法类似，这里对此不再赘述。
为了清楚地说明本发明实施方案，下面通过一个完整的实例来说明本方案。该实例的流程示意图如图6所示，具体包括以下步骤：
S201：从金属叶尖101的燕尾部1022的预设的凹槽组处开始缠绕玻璃纤维束。
S202：将金属叶尖101的背风面上覆盖有玻璃纤维束的燕尾部1012，正对放置在背风面壳102的玻纤布结构层上。
S203：在金属叶尖101的迎风面104的指定部位覆盖柔性模具103。
S204：将正对放置的金属叶尖101和背风面壳102放置于真空环境中预设的导流膜层上，并进行真空灌注。
S205：对金属叶尖101和背风面壳102进行固化处理。
S206：脱掉柔性模具103。
S207：将结合为一体的金属叶尖101和背风面壳102与迎风面壳104粘接为一体。
应用本发明实施例获得的有益效果为：
1、在本发明实施例中，在金属叶尖的指定部位的外周面包裹绝缘层，将金属叶尖的第一面的指定部位正对放置在叶片的非金属的第一面壳上，对相正对放置的金属叶尖和第一面壳进行真空灌注，得到结合为一体的金属叶尖和第一面壳。在该实施例中，通过真空灌注的方法将金属叶尖和叶片的第一面壳(例如，背风面壳)固定结合为一个整体，从而避免金属叶尖与叶片之间错位的问题，提高了叶尖的质量，进而保证了避雷金属叶尖的性能。
2、本发明实施例采用真空灌注的方法制备叶尖，避免了现有技术中利用胶黏剂制备避雷金属叶尖时，叶尖容易翘起，以及出现粘接气泡、空洞，使得避雷金属叶尖出现裂纹等问题，进一步地提高了叶尖的质量。
3、本发明实施例通过在金属叶尖的燕尾部的凹槽组缠绕单向玻璃纤维束，提高了绝缘性能，且增加了真空灌注时粘合剂与金属叶尖的接触面积，进而提高了真空灌注时金属叶尖和第一面壳之间的粘附强度。
4、在本发明实施例中，在对金属叶尖和第一面壳进行真空灌注之前，在金属叶尖的第二面的燕尾部覆盖柔性模具，有效地防止粘合剂进入燕尾部的第二面的凹槽中；若该粘合剂为树脂，本发明实施例可以防止富树脂的问题。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种风力发电机组的叶尖，该叶尖的结构示意图如图7所示，具体包括结合为一体的金属叶尖101和第一面壳102；金属叶尖101的第一面的指定部位通过真空灌注与第一面壳102相紧贴并固定连接；且指定部位与第一面壳101之间夹有绝缘层。具体地，该金属叶尖101可以是铝尖，第一面壳102是非金属材料。
在一种优选的实施方式中，金属叶尖101具体包括叶尖1011和燕尾部1012。金属叶尖101的第一面为背风面(SS面)；和/或，指定部位为燕尾部1022；和/或，第一面壳为背风面壳(SS面壳)。
具体地，燕尾部1012处设置有凹槽组，凹槽组的凹槽为弦向凹槽和/或弦向螺旋槽；以及各弦向凹槽和/或弦向螺旋槽处缠绕有单向玻璃纤维束。本实施方式中，在燕尾部1012的凹槽组中缠绕有单向玻璃纤维束的有益效果已在前述方法实施例中提及，这里不再赘述。
如图7所示，具体地，可以是多个弦向凹槽并列设置在燕尾部1012。优选地，弦向凹槽的深度具体为2毫米，各弦向凹槽之间的轴向间距为10毫米.
本发明实施例提供的叶尖还包括：与结合为一体的金属叶尖101和第一面壳102相粘接的第二面壳104，具体参见图5。在一种具体的实施方式中，若第一面壳102为背风面壳，第二面壳粘104具体为迎风面壳(PS面壳)。
基于相同的发明思路，本发明还提供一种风力发电机组的叶片，该叶片包括上述通过本发明实施例提供的任一风力发电机组的叶尖的制备方法所制备的叶尖。
以及本发明实施例又提供一种风力发电机组，该风力发电机组也包括上述本发明实施例提供的任一叶片。
应用本发明实施例(包括叶尖、叶片和风力发电机组)获得有益效果为：
在该实施例中，通过真空灌注的方法将金属叶尖和叶片的第一面壳(例如，背风面壳)固定结合为一个整体，从而避免金属叶尖与叶片之间错位的问题，提高了叶尖的质量，进而保证了避雷金属叶尖的性能。
另外，在金属叶尖的燕尾部的凹槽组缠绕有单向玻璃纤维束，提高了绝缘性能，且增加了真空灌注时粘合剂与金属叶尖的接触面积，进而提高了真空灌注时金属叶尖和第一面壳之间的粘附强度。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种风力发电机组的叶尖的制备方法，其特征在于，
在金属叶尖的指定部位的外周面包裹绝缘层；
将所述金属叶尖的第一面的指定部位正对放置在叶片的非金属的第一面壳上；
对相正对放置的所述金属叶尖和所述第一面壳进行真空灌注，得到结合为一体的所述金属叶尖和所述第一面壳。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述金属叶尖的指定部位具体为燕尾部时，从所述燕尾部的预设的凹槽组处开始缠绕单向玻璃纤维束，使得玻璃纤维束层覆盖所述燕尾部。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述凹槽组的凹槽为弦向凹槽和/或弦向螺旋槽时，沿顺时针方向将所述玻璃纤维束缠绕并填充在各弦向凹槽和/或弦向螺旋槽处。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述第一面壳具体为背风面壳时，将所述金属叶尖的背风面上覆盖有玻璃纤维束层的燕尾部，正对放置在所述背风面壳的玻纤布结构层上。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将正对放置的所述金属叶尖和背风面壳放置于真空环境中；
向所述金属叶尖的背风面上覆盖有玻璃纤维束层的燕尾部与所述背风面壳之间注入指定的粘合剂，并抽真空。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将正对放置的所述金属叶尖和背风面壳放置于真空环境中预设的导流膜层上。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对相正对放置的所述金属叶尖和第一面壳进行真空灌注之前，还包括：
在所述金属叶尖的第二面的指定部位覆盖柔性模具。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述柔性模具包括：
硅胶阳模、聚氯乙烯材料模具或聚氨酯泡沫模具。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在所述金属叶尖的第二面的指定部位与所述柔性模具之间设置脱模层。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述结合为一体的所述金属叶尖和第一面壳，与第二面壳粘接为一体。
11.一种风力发电机组的叶尖，其特征在于，包括：结合为一体的金属叶尖和第一面壳；
所述金属叶尖的第一面的指定部位通过真空灌注与第一面壳相紧贴并固定连接；且所述指定部位与所述第一面壳之间夹有绝缘层。
12.根据权利要求11所述的叶尖，其特征在于，所述第一面为背风面；和/或，所述指定部位为燕尾部；和/或，所述第一面壳为背风面壳。
13.根据权利要求12所述的叶尖，其特征在于，所述燕尾部处设置有凹槽组，所述凹槽组的凹槽为弦向凹槽和/或弦向螺旋槽；以及
各弦向凹槽和/或弦向螺旋槽处缠绕有单向玻璃纤维束。
14.根据权利要求11所述的叶尖，其特征在于，还包括：与所述结合为一体的金属叶尖和所述第一面壳相粘接的第二面壳。
15.一种风力发电机组的叶片，其特征在于，包括：如权利要求1-10任一项所述风力发电机组的叶尖的制备方法制备的叶尖。
16.一种风力发电机组，其特征在于，包括：如权利要求15所述的叶片。
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