CN110154422A - 风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备及预成型工艺 - Google Patents

风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备及预成型工艺 Download PDF

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CN110154422A CN201910595822.1A CN201910595822A CN110154422A CN 110154422 A CN110154422 A CN 110154422A CN 201910595822 A CN201910595822 A CN 201910595822A CN 110154422 A CN110154422 A CN 110154422A
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Abstract

本发明公开了一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备及预成型工艺，属于拉挤设备领域，旨在提供一种采用单道开放式浸胶工序，同时具有能够明显减少胶液用量的拉挤预成型设备及预成型工艺，它包括送料结构、开放式浸胶结构、预成型工装、成型结构及牵引结构；开放式浸胶结构包括浸胶槽和胶槽板，浸胶槽内充满胶液，胶槽板与织物、玻纤的输送方向垂直设置；预成型工装包括多块预成型板一，预成型板一包括左侧织物通道、右侧织物通道及底部织物通道，左侧织物通道和右侧织物通道呈角度渐变设置；左侧织物通道、右侧织物通道及底部织物通道围合形成的区域内设有若干第一玻纤通孔，底部织物通道下方设有第二玻纤通孔。本发明适用于玻纤异形件的拉挤。

Description

风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备及预成型工艺
技术领域
本发明涉及一种拉挤成型设备，特别涉及一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备及预成型工艺。
背景技术
对于生产具有一定断面，连续成型的型材产品，拉挤成型是一种较为合适的快速成型且成本低的成型工艺。
本发明应用于如图1所示的T形截面的玻纤异形件，其中，T形截面的玻纤制品包括左侧织物、右侧织物和底部织物拉挤而成，左上部包括五层织物
公开号为CN107901454A的中国专利公开了一种用于多层织物拉挤工艺的预成型设备及其预成型方法，它包括预成型架以及依次设置在所述预成型架上的若干个注胶部分。若干个注胶部分均包括有依次设置的两个预成型板和一个注胶盒。注胶盒包括底板、注胶盒体和盒盖；注胶盒体固定在底板上；盒盖覆盖在注胶盒体上；底板上开设有下模腔；注胶盒体上开设有中模腔；盒盖上开设有上模腔；注胶接口与注胶通道连接；进料道的一端通向中模腔，进料道的另一端与注胶通道相通连接。
这种预成型设备虽然能够实现多层织物的拉挤成型，但是在多层织物的生产过程中，要经过N道注胶工序，由于玻纤、织物在浸胶后在胶液中会残留玻纤丝，因此，需要对胶液进行频繁更换，而预成型设备要经过N道注胶程序，会导致胶液的严重浪费。
本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备及预成型工艺，使其更具有实用性。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，采用单道开放式浸胶工序，结构简单、易于操作，同时具有能够明显减少胶液用量，降低生产成本的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，包括依次设置的送料结构，用于织物和玻纤的放卷；
开放式浸胶结构，用于织物和玻纤的浸胶；
预成型工装，用于织物和玻纤的预成型；
成型结构，用于玻纤异形件的成型；
以及牵引结构，用于为玻纤异形件提供动力；
所述开放式浸胶结构包括浸胶槽和胶槽板，所述浸胶槽内充满胶液，所述胶槽板与织物、玻纤的输送方向垂直设置；
所述预成型工装包括多块预成型板一，所述预成型板一包括左侧织物通道、右侧织物通道以及底部织物通道，所述左侧织物通道和所述右侧织物通道呈角度渐变设置；
所述左侧织物通道、所述右侧织物通道以及所述底部织物通道围合形成的区域内设有若干第一玻纤通孔，所述底部织物通道下方设有第二玻纤通孔；
织物和玻纤由所述送料结构放卷，并经过所述开放式浸胶结构和所述预成型工装进入所述成型结构后，形成玻纤异形件。
进一步的，预成型工装还包括预成型板二，所述预成型板二位于所述预成型板一与所述成型结构之间，所述预成型板二包括与玻纤异形件的形状一致的第一异形通道，所述预成型板二位于所述第一异形通道下方开设有与所述第二玻纤通孔对应的第三玻纤通孔，所述预成型板二位于所述第一异形通道两侧和底部分别开设有供脱模布穿过的第一导向槽。
进一步的，每一所述预成型板一上的所述左侧织物通道的拐点a、所述右侧织物通道的拐点b、预成型板二上第一异形通道的两拐点c高度相等。
进一步的，所述预成型板二位于第一异形通道顶部、两翼周缘均设有若干预留孔。
进一步的，所述成型结构包括冷模和热模，所述冷模包括与玻纤异形件的形状一致的第二异形通道，所述冷模位于所述第二异形通道下方开设有与所述第二玻纤通孔对应的第四玻纤通孔，所述冷模位于所述第四玻纤通孔下方开设有供脱模布穿过的第二导向槽；
所述热模包括与玻纤异形件的尺寸一致的第三异形通道。
进一步的，所述第一异形通道的尺寸大于所述第二异形通道的尺寸，所述第二异形通道的尺寸大于所述第三异形通道的尺寸。
进一步的，所述胶槽板包括若干织物导向槽和若干个玻纤导向孔，所述织物导向槽的数量与织物层数相等，所述玻纤导向孔与所述玻纤根数相等。
本发明具有以下有益效果：
本发明中的预成型设备采用单道开放式浸胶和多次预成型相结合的方式对玻纤异形件进行拉挤成型，实现玻纤异形件的连续生产，对织物和玻纤进行充分浸胶后，再对织物和玻纤进行多次预成型，避免了N道注胶工序，大量节约了拉挤过程中胶液的使用，显著降低了玻纤异形件的生产成本。
本发明的第二目的是提供一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备的成型工艺，采用单道开放式浸胶、多次预成型相结合的工艺，实现玻纤异形件的连续生产，生产效率高，且所生产的玻纤异形件能够满足所需的强度要求。
一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备的成型工艺，包括以下步骤：
S1：安装预成型工装，多块预成型板一和一预成型板二依次安装，保证每一预成型板一上的左侧织物通道的拐点a、右侧织物通道的拐点b、预成型板二上第一异形通道的两拐点c高度相等；
S2：织物和玻纤的一端依次穿过浸胶槽、预成型板一、预成型板二、冷模以及热模，并与牵引结构固定，完成穿线，其中，织物和玻纤的牵引速度为0.2m/min；
S3：开放式浸胶，保证在玻纤异形件拉挤过程中，浸胶槽内的胶液完全没过织物和玻纤；
S4：预成型板一和预成型板二对织物和玻纤预成型，预成型后的织物和玻纤的截面与玻纤异形件一致；
S5：预成型后的织物和玻纤依次经过冷模、热模，热模对预成型后的织物和玻纤分段加热，加热温度为145℃-165℃，输出玻纤异形件。
进一步的，玻纤异形件表面贴合有脱模布，具体为，脱模布经预成型板二上的第一导向槽、冷模上的第二导向槽进入热模，贴合于织物表面。
进一步的，还包括定期清理热模中残留的树脂，具体为，玻纤的一端依次穿过预留孔、冷模以及热模，并与牵引结构固定，在牵引力作用下，玻纤在热模中移动，带出残留在热模中的树脂。
本发明具有以下有益效果：
按照传统的拉挤工艺，织物克重达到1200，织物含量占比50%，玻纤含量在70%以上，通过开放式浸胶槽内完成浸胶且实现顺序排列基本无法实现；本发明中采用单道开放式浸胶、多次预成型相结合的工艺，实现玻纤异形件的连续生产，所生产的玻纤异形件的织物克重达1300，织物含量55%左右，总玻纤含量80%左右。
附图说明
图1是实施例1中用于体现玻纤异形件的截面示意图；
图2是实施例1中用于体现预成型设备的整体结构示意图；
图3是实施例1中用于体现第一块预成型板一的结构示意图；
图4是实施例1中用于体现第二块预成型板一的结构示意图；
图5是实施例1中用于体现第三块预成型板一的结构示意图；
图6是实施例1中用于体现胶槽板的结构示意图；
图7是实施例1中用于体现预成型板二的结构示意图；
图8是实施例1中用于体现玻纤异形件的结构示意图；
图9是实施例1中用于体现玻纤异形件角度尺寸图；
图10是实施例1中用于体现冷模的结构示意图；
图11是实施例1中用于体现热模的结构示意图。
图中，1、送料结构；11、玻纤纱架；12、织物毡架；2、开放式浸胶结构；21、浸胶槽；22、胶槽板；221、织物导向槽；222、玻纤导向孔；3、预成型工装；31、预成型板一；311、左侧织物通道；3111、拐点a；312、右侧织物通道；3121、拐点b；313、底部织物通道；314、第一玻纤通孔；315、第二玻纤通孔；32、预成型板二；321、第一异形通道；3211、拐点c；322、第三玻纤通孔；323、第一导向槽；324、预留孔；4、成型结构；41、冷模；411、第二异形通道；412、第四玻纤通孔；413、第二导向槽；42、热模；421、第三异形通道；5、玻纤异形件；51、织物；52、玻纤；53、脱模布。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1：一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，如图1和图2所示，包括依次设置的送料结构1，用于织物51和玻纤52的放卷；开放式浸胶结构2，用于织物51和玻纤52的浸胶；预成型工装3，用于织物51和玻纤52的预成型；成型结构4，用于玻纤异形件5的成型；以及牵引结构，用于为玻纤异形件5提供动力。
其中，牵引结构（图中未示出）包括动力装置和夹具，这里动力装置可以是电机以及齿轮齿条传动机构，通过齿轮齿条传动机构传递电机的动力，此为现有技术，在此不再赘述，夹具用于固定织物51和玻纤52的一端，在动力装置的牵引作用下，带动织物51和玻纤52向前输出，夹具只要能够固定织物51和玻纤52的端部即可，本发明的重点并不是要保护夹具的具体形态，可以采用市售夹具，在此夹具的结构不作具体阐述。
其中，如图1所示，送料结构1包括玻纤纱架11和织物毡架12，玻纤52和织物51的放卷方式为恒张力被动放卷，玻纤纱架11的恒张力放卷具体如下，在玻纤纱架11的输出端固定有张力架，张力架上设有可转动的张力调节辊，通过转动张力调节辊的角度来调节玻纤52的张力。织物毡架12的恒张力放卷具体如下，织物毡架12同轴固定连接有磁粉制动器，通过磁粉制动器来设定织物毡架12的制动力，从而实现织物51的恒张力放卷。
其中，如图1和图2所示，开放式浸胶结构2包括浸胶槽21和胶槽板22，浸胶槽21内充满胶液，胶槽板22与织物51、玻纤52的输送方向垂直设置。
其中，如图1至图5所示，预成型工装3包括多块预成型板一31，预成型板一31包括左侧织物通道311、右侧织物通道312以及底部织物通道313，左侧织物通道311和右侧织物通道312呈角度渐变设置。左侧织物通道311、右侧织物通道312以及底部织物通道313围合形成的区域内设有若干第一玻纤通孔314，底部织物通道313下方设有第二玻纤通孔315；织物51和玻纤52由送料结构1放卷，并经过开放式浸胶结构2和预成型工装3进入成型结构4后，形成玻纤异形件5。
本发明中的预成型设备采用单道开放式浸胶和多次预成型相结合的方式对玻纤异形件5进行拉挤成型，实现玻纤异形件5的连续生产，对织物51和玻纤52进行充分浸胶后，再对织物51和玻纤52进行多次预成型，避免了N道注胶工序，大量节约了拉挤过程中胶液的使用，显著降低了玻纤异形件5的生产成本。
具体的，如图6所示，胶槽板22包括若干织物导向槽221和若干个玻纤导向孔222，织物导向槽221的数量与织物51层数相等，玻纤导向孔222与玻纤52根数相等，以保证织物51和玻纤52能够充分被浸润，保证玻纤异形件5最终的成型效果。
具体的，在本发明具体实施时，开放式浸胶结构2还包括集胶槽、液位检测装置、胶液隔膜泵，集胶槽将多余的胶液收集至供胶桶，以便循环利用；本实施例中的液位检测装置可以采用市售的液位浮球或液位计，用于监测浸胶槽21中的胶液液位，一旦浸胶槽21内的胶液液位过低，通过胶液隔膜泵及时从供胶桶补充胶液至浸胶槽21内，防止织物51和玻纤52因胶量少，而导致浸胶不充分引起的产品报废。为了减少循环使用胶液内的杂质含量，在供胶桶内设有过滤装置。
如图2和图7所示，预成型工装3还包括预成型板二32，预成型板二32位于预成型板一31与成型结构4之间，预成型板二32包括与玻纤异形件5的形状一致的第一异形通道321，预成型板二32位于第一异形通道321下方开设有与第二玻纤通孔315（参见图5）对应的第三玻纤通孔322，预成型板二32位于第一异形通道321两侧和底部分别开设有供脱模布53（参见图1）穿过的第一导向槽323。第一异形通道321与玻纤异形件5的形状一致的设计，对织物51和玻纤52进行初步定型，实现织物51与玻纤52的顺序排列，为玻纤异形件5的成型提供了充分的准备。脱模布53可直接设于成型结构4上，此处，将第一导向槽323设于预成型板二32上的目的，一方面是为了对脱模布53的张力进行调节，另一方面是能够为脱模布53纠偏提供足够的时间。
如图8和图9所示，由于玻纤异形件5自身的结构特征，L面为加工及安装基准面，A、B、C存在相对应的角度尺寸。
如图3至图5、图7所示，为了保证玻纤异形件5的织物51的一致性，每一预成型板一31上的左侧织物通道311的拐点a3111、右侧织物通道312的拐点b3121、预成型板二32上第一异形通道321的两拐点c3211高度相等。保证织物51在经过每个预成型板一31时，支撑织物51变形的拐点均处于同一高度，从而保证了每层织物51的定位。
如图10和图11所示，成型结构4（参见图2）包括冷模41和热模42，冷模41包括与玻纤异形件5（参见图1）的形状一致的第二异形通道411，冷模41位于第二异形通道411下方开设有与第二玻纤通孔315（参见图5）对应的第四玻纤通孔412，第四玻纤通孔412用于玻纤52（参见图1）穿过，保证玻纤异形件5底部圆弧段的成型，冷模41位于第四玻纤通孔412下方开设有供脱模布53（参见图1）穿过的第二导向槽413。热模42包括与玻纤异形件5的尺寸一致的第三异形通道421，用于玻纤异形件5的固化成型。
作为本实施例的优选，如图9至图11所示，第一异形通道321的尺寸大于第二异形通道411的尺寸，第二异形通道411的尺寸大于第三异形通道421的尺寸，第三异形通道421尺寸大于玻纤异形件5的尺寸，两者之差为0.1mm，第二异形通道411的尺寸与第三异形通道421的尺寸之差为0.25mm，第一异形通道321的尺寸与第二异形通道411的尺寸之差为0.25mm。第一异形通道321、第二异形通道411、第三异形通道421逐渐缩小的设置方式，对织物51和玻纤52逐步趋近于所需尺寸，避免玻纤异形件5出现尺寸突变，提高了玻纤异形件5的成型效果。
如图7所示，由于热模42中容易残留一些树脂，导致玻纤异形件5出现缺角、缺边等质量问题，因此，在预成型板二32位于第一异形通道321顶部、两翼周缘均设有若干预留孔324。在拉挤生产过程中，在预留孔324中穿入玻纤52，在牵引力作用下，玻纤52在热模42中移动，带出残留在热模42中的树脂，对热模42进行定期清理，保证玻纤异形件5的成型质量。
实施例2：一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备的成型工艺，如图1至图11所示，包括以下步骤：
S1：安装预成型工装3，多块预成型板一31和一预成型板二32依次安装，保证每一预成型板一31上的左侧织物通道311的拐点a3111、右侧织物通道312的拐点b3121、预成型板二32上第一异形通道321的两拐点c3211高度相等；
S2：织物51和玻纤52的一端依次穿过浸胶槽21、预成型板一31、预成型板二32、冷模41以及热模42，并与牵引结构固定，完成穿线，其中，织物51和玻纤52的牵引速度为0.2m/min；
S3：开放式浸胶，保证在玻纤异形件5拉挤过程中，浸胶槽21内的胶液完全没过织物51和玻纤52；
S4：预成型板一31和预成型板二32对织物51和玻纤52预成型，预成型后的织物51和玻纤52的截面与玻纤异形件5一致；
S5：预成型后的织物51和玻纤52依次经过冷模41、热模42，热模42对预成型后的织物51和玻纤52分段加热，加热温度为145℃-165℃，输出玻纤异形件5。
玻纤异形件5表面贴合有脱模布53，具体为，脱模布53经预成型板二32上的第一导向槽323、冷模41上的第二导向槽413进入热模42，贴合于织物51表面。
还包括定期清理热模42中残留的树脂，具体为，玻纤52的一端依次穿过预留孔324、冷模41以及热模42，并与牵引结构固定，在牵引力作用下，玻纤52在热模42中移动，带出残留在热模42中的树脂。
按照传统的拉挤工艺，织物克重达到1200，织物含量占比50%，玻纤含量在70%以上，通过开放式浸胶槽内完成浸胶且实现顺序排列基本无法实现；本发明中采用单道开放式浸胶、多次预成型相结合的工艺，实现玻纤异形件5的连续生产，所生产的玻纤异形件5的织物克重达1300，织物的含量为55%左右，总玻纤的含量为80%左右。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，其特征在于，包括依次设置的送料结构(1)，用于织物(51)和玻纤(52)的放卷；
开放式浸胶结构(2)，用于织物(51)和玻纤(52)的浸胶；
预成型工装(3)，用于织物(51)和玻纤(52)的预成型；
成型结构(4)，用于玻纤异形件(5)的成型；
以及牵引结构，用于为玻纤异形件(5)提供动力；
所述开放式浸胶结构(2)包括浸胶槽(21)和胶槽板(22)，所述浸胶槽(21)内充满胶液，所述胶槽板(22)与织物(51)、玻纤(52)的输送方向垂直设置；
所述预成型工装(3)包括多块预成型板一(31)，所述预成型板一(31)包括左侧织物通道(311)、右侧织物通道(312)以及底部织物通道(313)，所述左侧织物通道(311)和所述右侧织物通道(312)呈角度渐变设置；
所述左侧织物通道(311)、所述右侧织物通道(312)以及所述底部织物通道(313)围合形成的区域内设有若干第一玻纤通孔(314)，所述底部织物通道(313)下方设有第二玻纤通孔(315)；
织物(51)和玻纤(52)由所述送料结构(1)放卷，并经过所述开放式浸胶结构(2)和所述预成型工装(3)进入所述成型结构(4)后，形成玻纤异形件(5)。
2.根据权利要求1所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，其特征在于，预成型工装(3)还包括预成型板二(32)，所述预成型板二(32)位于所述预成型板一(31)与所述成型结构(4)之间，所述预成型板二(32)包括与玻纤异形件(5)的形状一致的第一异形通道(321)，所述预成型板二(32)位于所述第一异形通道(321)下方开设有与所述第二玻纤通孔(315)对应的第三玻纤通孔(322)，所述预成型板二(32)位于所述第一异形通道(321)两侧和底部分别开设有供脱模布(53)穿过的第一导向槽(323)。
3.根据权利要求2所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，其特征在于，每一所述预成型板一(31)上的所述左侧织物通道(311)的拐点a(3111)、所述右侧织物通道(312)的拐点b(3121)、预成型板二(32)上第一异形通道(321)的两拐点c(3211)高度相等。
4.根据权利要求2所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，其特征在于，所述预成型板二(32)位于第一异形通道(321)顶部、两翼周缘均设有若干预留孔(324)。
5.根据权利要求4所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，其特征在于，所述成型结构(4)包括冷模(41)和热模(42)，所述冷模(41)包括与玻纤异形件(5)的形状一致的第二异形通道(411)，所述冷模(41)位于所述第二异形通道(411)下方开设有与所述第二玻纤通孔(315)对应的第四玻纤通孔(412)，所述冷模(41)位于所述第四玻纤通孔(412)下方开设有供脱模布(53)穿过的第二导向槽(413)；
所述热模(42)包括与玻纤异形件(5)的尺寸一致的第三异形通道(421)。
6.根据权利要求5所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，其特征在于，所述第一异形通道(321)的尺寸大于所述第二异形通道(411)的尺寸，所述第二异形通道(411)的尺寸大于所述第三异形通道(421)的尺寸。
7.根据权利要求1所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备，其特征在于，所述胶槽板(22)包括若干织物导向槽(221)和若干个玻纤导向孔(222)，所述织物导向槽(221)的数量与织物(51)层数相等，所述玻纤导向孔(222)与所述玻纤(52)根数相等。
8.一种风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备的成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：安装预成型工装(3)，多块预成型板一(31)和一预成型板二(32)依次安装，保证每一预成型板一(31)上的左侧织物通道(311)的拐点a(3111)、右侧织物通道(312)的拐点b(3121)、预成型板二(32)上第一异形通道(321)的两拐点c(3211)高度相等；
S2：织物(51)和玻纤(52)的一端依次穿过浸胶槽(21)、预成型板一(31)、预成型板二(32)、冷模(41)以及热模(42)，并与牵引结构固定，完成穿线，其中，织物(51)和玻纤(52)的牵引速度为0.2m/min；
S3：开放式浸胶，保证在玻纤异形件(5)拉挤过程中，浸胶槽(21)内的胶液完全没过织物(51)和玻纤(52)；
S4：预成型板一(31)和预成型板二(32)对织物(51)和玻纤(52)预成型，预成型后的织物(51)和玻纤(52)的截面与玻纤异形件(5)一致；
S5：预成型后的织物(51)和玻纤(52)依次经过冷模(41)、热模(42)，热模(42)对预成型后的织物(51)和玻纤(52)分段加热，加热温度为145℃-165℃，输出玻纤异形件(5)。
9.根据权利要求8所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备的成型工艺，其特征在于，玻纤异形件(5)表面贴合有脱模布(53)，具体为，脱模布(53)经预成型板二(32)上的第一导向槽(323)、冷模(41)上的第二导向槽(413)进入热模(42)，贴合于织物(51)表面。
10.根据权利要求8所述的风电叶片用玻纤异型拉挤预成型设备的成型工艺，其特征在于，还包括定期清理热模(42)中残留的树脂，具体为，玻纤(52)的一端依次穿过预留孔(324)、冷模(41)以及热模(42)，并与牵引结构固定，在牵引力作用下，玻纤(52)在热模(42)中移动，带出残留在热模(42)中的树脂。
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