CN109986802A - 风力发电机组叶片内补强制备方法及风力发电机组叶片 - Google Patents

风力发电机组叶片内补强制备方法及风力发电机组叶片 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风力发电机组叶片内补强制备方法及风力发电机组叶片。所述风力发电机组叶片内补强制备方法包括以下步骤：在模具上铺设第一真空膜；在所述第一真空膜上铺设用于叶片内补强成型的材料；在所述用于叶片内补强成型的材料上铺设第二真空膜；将所述第二真空膜密封在所述模具上；第一次抽真空形成第一预制件；将所述第一预制件贴附在待补强的叶片的内表面上，且所述第二真空膜位于所述待补强的叶片和所述第一预制件之间；将第二真空膜移出；将第一真空膜密封在所述内表面上；第二次抽真空；采用真空灌注法将树脂灌至所述用于叶片内补强成型的材料中，加热固化而形成叶片内补强。本发明的制备方法具有保证产品质量、提高生产效率等优点。

Description

风力发电机组叶片内补强制备方法及风力发电机组叶片
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及一种能够进行预铺操作的风力发电机组叶片内补强制备方法及风力发电机组叶片。
背景技术
目前，在风力发电机组叶片生产过程中，一般采用手糊工艺、手糊真空袋压工艺或真空灌注工艺制备风力发电机组叶片前缘或后缘内补强。
手糊工艺和手糊真空袋压工艺存在叶片前、后缘内补强发白、毛刺多、褶皱等缺陷；真空灌注工艺一般使用手糊树脂进行真空灌注，灌注缺陷较多，而且存在灌注辅材遗留的压痕、褶皱、局部富树脂等缺陷。真空灌注工艺还存在占用模具时间较长，工人铺设玻纤布和封真空保压等工序操作困难等问题，导致整个操作工序耗费的时间较长，生产效率极为低下；真空系统漏气率非常高，产品的返修率也非常高。
而且，上述三种风力发电机组叶片内补强工艺结束后都需要进行后固化，而且后固化一般通过叶片壳体模具加热，利用壳体模具加热存在下述问题：固化方式不方便，固化温度不好控制，加热效率非常低，整个加热工序耗费的时间较长，能耗较大，生产效率较低等等。
发明内容
为了解决上述问题，提出本发明，本发明提供一种风力发电机组叶片内补强制备方法及包括利用该风力发电机组叶片内补强制备方法制备得到的叶片内补强的风力发电机组叶片。
根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组叶片内补强制备方法，所述风力发电机组叶片内补强制备方法包括以下步骤：1)在模具上铺设第一真空膜；2)在所述第一真空膜上铺设用于叶片内补强成型的材料；3)在所述用于叶片内补强成型的材料上铺设第二真空膜；4)将所述第二真空膜密封在所述模具上；5)第一次抽真空形成第一预制件；6)将所述第一预制件贴附在待补强的叶片的内表面上，且所述第二真空膜位于所述待补强的叶片和所述第一预制件之间；7)将第二真空膜移出；8)将所述第一真空膜密封在所述内表面上；9)第二次抽真空；10)采用真空灌注法将树脂灌至所述用于叶片内补强成型的材料中，加热固化而形成叶片内补强。
根据本发明的示例性实施例，所述风力发电机组叶片内补强制备方法还可包括：在所述步骤1)之后，所述步骤2)之前，在所述第一真空膜上铺设柔性加热层。在所述风力发电机组叶片内补强制备方法中，可通过温控系统控制所述柔性加热层执行加热，使得固化方式更方便，固化温度更容易被控制，固化效率和固化效果明显提高。
根据本发明的示例性实施例，所述柔性加热层可利用碳纤维材料、或者玻璃纤维和铜网、或者玻璃纤维和电热丝制成，从而获得优异的加热效果。
根据本发明的示例性实施例，所述柔性加热层通过温控系统控制电加热。
根据本发明的示例性实施例，所述模具中可设置有加热层，换言之，所述加热层或上述柔性加热层可合成到所述模具中，使得所述模具兼具预铺和加热两种功能。
根据本发明的示例性实施例，所述加热层可利用碳纤维材料、或者玻璃纤维和铜网、或者玻璃纤维和电热丝制成，从而获得优异的加热效果。
根据本发明的示例性实施例，在所述步骤2)中，可在所述第一真空膜上顺序地铺设导流层和玻纤布，并且布置抽气管和注胶管以分别与所述导流层相连，该导流方式可更易于执行真空灌注。
根据本发明的示例性实施例，所述导流层可为连续毡，可增加树脂流动性，并且可解决真空灌注工艺存在的灌注辅材压痕等问题。
根据本发明的示例性实施例，在步骤9)中，可使真空度在-0.098Mpa～-0.010Mpa之间，保压15分钟以上并且5分钟内压力下降不超过2％，以保证真空灌注的产品质量。
根据本发明的示例性实施例，所述模具可具有与所述待补强的叶片的内表面的形状相对应的形状，使得所述第一预制件与在待补强的叶片的内表面相匹配，以便于二者之间的贴合。
根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组叶片，所述风力发电机组叶片可包括利用如上所述的风力发电机组叶片内补强制备方法制备得到的所述叶片内补强。
根据本发明的风力发电机组叶片内补强制备方法可实现叶片内补强的预铺，不仅解决了现有工艺中存在的玻纤布褶皱、毛刺、局部富树脂的问题；而且，可在叶片合模之后的任何阶段将所述第一预制件贴附在待补强的叶片的内表面上，不会影响其他工序，实现了叶片内补强的模块化制作，同时消除了现有的真空灌注工艺存在占用模具时间较长，工人铺设玻纤布和封真空保压等工序操作困难等问题；此外，通过前后两次抽真空操作，使得所述叶片内补强可牢固、精确地定位在待补强的叶片的内表面上，可改善叶片内补强的表面平整度、随型度；此外，所述加热层还可明显提高固化效率和固化效果。因此，根据本发明的所述风力发电机组叶片内补强制备方法可提高产品质量和生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的以上和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的示例性实施例的风力发电机组叶片内补强制备方法的流程框图；
图2是采用根据本发明的示例性实施例的风力发电机组叶片内补强制备方法建立第一真空系统的示意图；以及
图3是采用根据本发明的示例性实施例的风力发电机组叶片内补强制备方法建立第二真空系统的示意图。
附图标记说明：
1：密封胶条；2：第一真空膜；3：玻纤布；4：导流层；5：柔性加热层；6：第二真空膜；7：模具；8：抽气管；9：注胶管；20：待补强的叶片的内表面。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例性实施例。下面将结合图1至图3详细描述根据本发明的示例性实施例的风力发电机组叶片内补强制备方法。本发明所描述的根据本发明的示例性实施例的风力发电机组叶片内补强制备方法可以用于制备适用于叶片前缘和/或叶片后缘的叶片内补强。
在步骤S1，在模具7上铺设第一真空膜2。在这里，模具7可称为预铺模具，并且模具7具有与待补强的叶片的内表面20的形状相对应的形状，且光顺过渡，使得叶片内补强的预制件与待补强的叶片的内表面20相匹配。作为示例，模具7可采用玻璃钢和钢架组合制成，然而，本发明不限于此，只要具有一定刚性并且可形成具有与待补强的叶片的内表面20的形状相对应的形状的材料均可用于制成模具7。
在步骤S2，在第一真空膜2上铺设用于叶片内补强成型的材料。作为示例，可在第一真空膜2上顺序地铺设导流层4和多层玻纤布3，并且布置抽气管8和注胶管9以分别与导流层4相连，该导流方式可更易于执行真空灌注。优选地，抽气管8可设置为螺旋管的形式，导流层4可以是连续毡，可增加树脂流动性，并且可解决真空灌注工艺存在的灌注辅材压痕等问题。当然，本发明不限于此，用于叶片内补强成型的材料还可包括隔离膜、脱模布等，可根据实际需要选取用于叶片内补强成型的材料以及各材料的层数等。
在步骤S3，在用于叶片内补强成型的材料上铺设第二真空膜6，即，在玻纤布3上铺设第二真空膜6。
在步骤S4，将第二真空膜6密封在模具7上，配合使用密封胶条1，以将玻纤布3、导流层4、柔性加热层5、第一真空膜2与模具7密封在内(参见图2)。
在步骤S5，执行第一次抽真空，获得第一真空系统，以形成第一预制件。在此，将第一真空系统称为反抽真空系统，以形成第一预制件。由此，可实现玻纤布3的预铺并利用第二真空膜6抽真空以压实，便可解决现有工艺过程中存在的玻纤布3褶皱、毛刺、局部富树脂等问题。
在步骤S6和步骤S7，将所述第一预制件贴附在待补强的叶片的内表面20上，且使第二真空膜6位于所述待补强的叶片和所述第一预制件之间；然后将第二真空膜6移出。具体地，在叶片合模(合模缝O如图3所示)之后，通过将所述第一预制件转动到合适的角度，将所述第一预制件与待补强的叶片的内表面20贴合，然后去除真空压力并移除第二真空膜6，以使玻纤布3与待补强的叶片的内表面20完全贴实。由于真空膜是非常光滑的塑料膜，其柔韧性非常好，可以很容易抽出，且不会有任何残留的可能性，因此，可通过抽出第二真空膜6来轻松地移除第二真空膜6。
在步骤S8，将第一真空膜2密封在待补强的叶片的内表面20上，配合使用密封胶条1来将柔性加热层5、导流层4、玻纤布3与待补强的叶片的内表面20密封在内(参见图3)。
在步骤S9，执行第二次抽真空，获得第二真空系统，并且使真空度在-0.098Mpa～-0.010Mpa之间，保压15分钟以上并且5分钟内压力下降不超过2％，以保证真空灌注的产品质量。在此，将第二真空系统称为正抽真空系统。
通过步骤S8和S9，被压实的第一预制件牢固且精确地定位在待补强的叶片的内表面20的对应区域上。
在保压操作满足步骤S9中所描述的上述保压条件时，再执行步骤S10。
在步骤S10，采用真空灌注法将树脂灌至所述用于叶片内补强成型的材料中，加热固化，移除模具7、第一真空膜2、柔性加热层5和导流层4，以得到而获得叶片内补强。具体地，利用树脂通过注胶管9执行真空灌注。在本发明中，所采用的树脂为叶片正常灌注树脂，因此，与现有技术中采用手糊树脂执行真空灌注相比，可解决由于用手糊树脂进行真空灌注而导致的诸如气泡多等缺陷的问题。
根据一个示例，可通过叶片壳体模具进行加热固化。然而，由于通过叶片壳体模具进行加热必须在拆掉叶片壳体模具之前制备叶片内补强。因此，为了便于在拆掉叶片壳体模具之后也能独立地执行加热且不用借助其他的附辅助加热工具，在步骤S1之后，步骤S2之前，在铺设第一真空膜2之后，还可在第一真空膜2上铺设柔性加热层5。在所述风力发电机组叶片内补强制备方法中，可通过温控系统控制柔性加热层5执行电加热，使得固化方式更方便，固化温度更容易被控制，固化效率和固化效果明显提高。
然而，本发明不限于此，加热层也可以设置在模具7之内，例如，在模具7的铺设表面或者靠近铺设表面的位置处设置柔性加热层5。在此，加热层可以设置为柔性加热层，或者可以设置为具有与模具7的铺设表面具有相同形状的刚性加热层。换言之，上述加热层或柔性加热层5可合成到模具7中，使得模具7兼具预铺和加热两种功能。
由于碳纤维材料不但具有优异的柔性和韧性，而且加热效果非常好，因此，优选地，柔性加热层5可利用碳纤维材料制成，以使柔性加热层5具有优异的柔性、韧性和加热性能。然而，本发明不限于此，柔性加热层5也可以利用玻璃纤维和铜网制成，或者利用玻璃纤维和电热丝制成。
不论在真空灌注期间和/或完成真空灌注之后，都可以通过温控系统控制柔性加热层5执行加热操作。具体地，在真空灌注期间，可以启动柔性加热层5加热，并根据温控系统输入的参数要求来控制柔性加热层5执行微加热，以加快树脂流动，从而加快真空灌注速度。在完成真空灌注之后，通过温控系统启动柔性加热层5加热，并根据温控系统输入的参数要求来控制柔性加热层5，从而实现自由升温加热，提供固化所需要的温度，以确保叶片内补强达到完全固化。用柔性加热层5或者设置于模具7中的加热层执行加热，这样就完美的解决了现有的通过壳体模具进行加热的技术工艺中所存在的灌注速度慢、固化方式不方便、固化温度不好控制、加热效率非常低、整个加热工序耗费的时间较长、能耗较大、生产效率较低等诸多问题，可以大大提高叶片内补强的制作效率，保证叶片内补强的固化质量，最终达到精益生产的目的。
根据本发明的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组叶片，所述风力发电机组叶片包括利用如上所述的风力发电机组叶片内补强制备方法制备得到的所述叶片内补强。
根据本发明的风力发电机组叶片内补强制备方法可实现叶片内补强玻纤布的预铺，不仅解决了现有工艺中存在的玻纤布褶皱、毛刺、局部富树脂的问题；而且，可在叶片合模之后的任何阶段将所述第一预制件贴附在待补强的叶片的内表面上，不会影响其他工序，即在叶片合模之后，可以先进行叶片内补强制备操作，也可以先将叶片从模具里面起模，等叶片转移到后面的工序过程中，再进行叶片内补强制备操作，从而实现了叶片内补强的模块化制作，同时还消除了现有的真空灌注工艺存在占用模具时间较长，工人铺设玻纤布和封真空保压等工序操作困难等问题。
此外，通过前后两次抽真空操作，使得所述叶片内补强可牢固、精确地定位在待补强的叶片的内表面上，可改善叶片内补强的表面平整度、随型度；此外，柔性加热层还可明显提高固化效率和固化效果。
此外，将风力发电机组叶片内补强与叶片壳体灌注成型，将使得叶片内补强粘接性能更好、叶片内补强表面更为光滑、随型性大幅提升，从而提升叶片内腔前缘或后缘整体型面效果。
因此，根据本发明的风力发电机组叶片内补强制备方法可提前进行预铺操作，不会影响其他工序，并且可改善用于前缘和/或后缘的叶片内补强的表面平整度、随型度及固化效率，从而可保证产品质量并提高生产效率。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求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的各种改变。

Claims (10)

1.一种风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述风力发电机组叶片内补强制备方法包括以下步骤：
1)在模具(7)上铺设第一真空膜(2)；
2)在所述第一真空膜(2)上铺设用于叶片内补强成型的材料；
3)在所述用于叶片内补强成型的材料上铺设第二真空膜(6)；
4)将所述第二真空膜(6)密封在所述模具(7)上；
5)第一次抽真空形成第一预制件；
6)将所述第一预制件贴附在待补强的叶片的内表面(20)上，且所述第二真空膜(6)位于所述待补强的叶片和所述第一预制件之间；
7)将第二真空膜(6)移出；
8)将所述第一真空膜(2)密封在所述内表面(20)上；
9)第二次抽真空；
10)采用真空灌注法将树脂灌至所述用于叶片内补强成型的材料中，加热固化而形成叶片内补强。
2.如权利要求1所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述风力发电机组叶片内补强制备方法还包括：在所述步骤1)之后，所述步骤2)之前，在所述第一真空膜(2)上铺设柔性加热层(5)。
3.如权利要求2所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述柔性加热层(5)利用碳纤维材料、或者玻璃纤维和铜网、或者玻璃纤维和电热丝制成。
4.如权利要求2所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述柔性加热层(5)通过温控系统控制电加热。
5.如权利要求1所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述模具(7)中设置有加热层。
6.如权利要求5所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述加热层利用碳纤维材料、或者玻璃纤维和铜网、或者玻璃纤维和电热丝制成。
7.如权利要求1所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，在所述第一真空膜(2)上顺序地铺设导流层(4)和玻纤布(3)，并且布置抽气管(8)和注胶管(9)以分别与所述导流层(4)相连。
8.如权利要求7所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述导流层(4)为连续毡。
9.如权利要求1-8中任一项所述的风力发电机组叶片内补强制备方法，其特征在于，所述模具(7)具有与所述待补强的叶片的内表面(20)的形状相对应的形状。
10.一种风力发电机组叶片，其特征在于，所述风力发电机组叶片包括利用如权利要求1至9中任一项所述的风力发电机组叶片内补强制备方法制备得到的所述叶片内补强。
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