CN110725775B - 一种一体成型风力发电机叶片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体成型风力发电机叶片及其制造方法，包括叶片本体；还包括结构芯模，所述结构芯模设于叶片本体内部，包括有腹板、前后缘加强筋板、背风面芯模真空辅助层和迎风面芯模真空辅助层，所述腹板的前、后缘侧形成有多个用于安装前后缘加强筋板的固定槽，所述前后缘加强筋板设于相应的固定槽内，分别与腹板粘胶固定，并手糊玻纤布，所述前后缘加强筋板的背风面设有背风面芯模真空辅助层，所述前后缘加强筋板的迎风面设有迎风面芯模真空辅助层；所述叶片本体与结构芯模组成待灌注成型的初始叶片，在模具内的RTM真空灌注系统内真空灌注，得到一体成型的叶片。本发明的叶片性能更加安全可靠，降低了风场运维的成本，提高经济效益。

Description

一种一体成型风力发电机叶片及其制造方法

技术领域

本发明涉及于风力发电机叶片成型的技术领域，尤其是指一种一体成型风力发电机叶片及其制造方法。

背景技术

随着风电行业发展，陆上和海上风力发电机都在朝着大型化方向发展，目前国内外已经有10MW级及以上风力发电机完成研发或者进入了样机运行阶段，最长的风电叶片已经达到了107米，未来还会往更长方向发展。随着叶片大型化发展，叶片传统方式的制造难度越来越大。现有的真空灌注导入树脂方式，需要浪费很多的树脂，同时需要很多的辅材完成真空导入，增加了叶片制造成本，而且人工操作不可控因素增加，粘胶的时候容易缺胶，对产品的质量保证也是一个挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种一体成型风力发电机叶片及其制造方法，通过创新性结构芯模的设计，简化了铺层工艺，有利于RTM真空灌注系统导入树脂，完成叶片的一体成型，叶片性能更加安全可靠，降低了风场运维的成本，提高经济效益。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种一体成型风力发电机叶片，包括叶片本体；还包括结构芯模，所述结构芯模设于叶片本体内部，包括有腹板、前后缘加强筋板、背风面芯模真空辅助层和迎风面芯模真空辅助层，所述腹板的前、后缘侧形成有多个用于安装前后缘加强筋板的固定槽，所述前后缘加强筋板设于相应的固定槽内，分别与腹板粘胶固定，并手糊玻纤布，所述前后缘加强筋板的背风面设有背风面芯模真空辅助层，所述前后缘加强筋板的迎风面设有迎风面芯模真空辅助层；所述叶片本体与结构芯模组成待灌注成型的初始叶片，对初始叶片的叶根段进行密封处理，并在模具内的RTM真空灌注系统内真空灌注，得到一体成型的叶片。

进一步，所述结构芯模还包括叶根挡板和叶根支撑加强筋板，所述叶根挡板设于迎风面芯模真空辅助层和背风面芯模真空辅助层之间，并靠近叶片本体的叶根段处，所述叶根支撑加强筋板设于迎风面芯模真空辅助层和背风面芯模真空辅助层之间，并靠近叶片本体的叶根段处，位于叶根挡板的外侧。

进一步，所述结构芯模的迎风面和背风面上均形成有梁帽定位槽，所述迎风面梁帽和背风面梁帽分别通过相应的梁帽定位槽定位安装。

进一步，所述背风面芯模真空辅助层和迎风面芯模真空辅助层均为±45度的双轴向布。

进一步，所述腹板为I型单腹板结构。

一种一体成型风力发电机叶片的制造方法，包括以下步骤，

1)预制腹板及叶片本体的组成部件：迎风面外蒙皮、背风面外蒙皮、迎风面内蒙皮、背风面内蒙皮、迎风面后缘梁、背风面后缘梁、迎风面梁帽、背风面梁帽、迎风面主梁、背风面主梁、迎风面壳体芯材、背风面壳体芯材、迎风面叶根增厚层和背风面叶根增厚层；

2)制作结构芯模；将预制好的腹板，按照迎风面朝下、背风面朝上放置在定位装配工装上，在腹板上预先标记好迎风面主梁和背风面主梁的定位位置，然后在腹板的前、后缘侧加工多个用于安装前后缘加强筋板的固定槽，将前后缘加强筋板设于相应的固定槽内，并分别与腹板粘胶固定，再手糊玻纤布予以增强，固定完成后，先在背风面手糊一层±45度的双轴向布，形成背风面芯模真空辅助层，然后检测型面是否满足要求，满足要求后，进行封孔修型，再灌注一层双轴向布进行增强处理，放在适宜温度条件下固化后，安装防雷系统，然后按照背风面芯模真空辅助层的制作方法完成迎风面芯模真空辅助层的制作，固化完成后，进行结构芯模的叶根挡板安装和结构芯模的叶根支撑加强筋板安装，再在结构芯模的前、后缘以及叶尖进行封孔增强处理；

3)铺放背风面外蒙皮，然后按照腹板上的定位位置放置背风面主梁，接着放置背风面壳体芯材、铺放背风面后缘梁和背风面叶根增厚层，最后完成背风面内蒙皮铺放；

4)将结构芯模上的背风面梁帽定位槽对准背风面梁帽卡紧放置，在结构芯模的迎风面上先铺放迎风面内蒙皮，安装迎风面叶根增厚层，然后将迎风面梁帽放置在结构芯模迎风面的梁帽定位槽内，保证迎风面梁帽固定卡紧在梁帽定位槽内后，将后缘合模PVC放置在后缘空腔内，调整后缘合模缝隙，便于迎风面后缘梁的放置，然后铺放迎风面后缘梁、迎风面壳体芯材，放置叶尖接闪器并与腹板内的避雷导线连接好，铺放迎风面外蒙皮，得到待灌注成型的初始叶片；

5)对初始叶片的叶根段进行密封处理，与叶片配套的模具前、后缘设计密封系统进行密封处理，将模具合模，结合模具上的灌注系统和抽气系统，从而形成RTM真空灌注系统，完成真空灌注，从而得到一体成型的叶片，再进行叶根切割打孔、后处理、喷漆工序。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明的叶片制作方法简单、关键部件都是提前预制，节约了占模时间，有利于提高叶片生产制作效率，降低了叶片生产制造成本，规避了灌注成型质量风险以及人工操作不可控因素，避免了叶片缺胶的风险。

2、本发明通过将腹板作为结构芯模的一部分，简化了铺层工艺，有利于RTM闭模导入树脂及灌注工艺实施，同时通过引入RTM真空灌注系统，减少了叶片真空灌注辅材的使用，节约了叶片材料成本。

3、本发明的一体成型的叶片，使叶片性能更加安全可靠，叶片在风场中运行更加安全，降低了风场运维的成本，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明的叶片的爆炸图。

图2为本发明的结构芯模的结构示意图。

图3为本发明的叶片的截面图。

图4为本发明的防雷系统的位置截面图。

图5为本发明的结构芯模截止位置的截面图。

图6为本发明的叶片叶根段的截面图。

图7为本发明的叶片叶根段A的局部放大图。

图8为本发明的叶片在模具内灌注的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图8所示，本实施例所述的一体成型风力发电机叶片，包括叶片本体，还包括结构芯模，所述结构芯模设于叶片本体内部，包括有腹板401、前后缘加强筋板402、背风面芯模真空辅助层404、迎风面芯模真空辅助层405、叶根挡板406和叶根支撑加强筋板407，所述腹板401为I型单腹板401结构，其前、后缘侧形成有多个用于安装前后缘加强筋板402的固定槽(图中未示出)，所述前后缘加强筋板402设于相应的固定槽内，分别与腹板401粘胶固定，并手糊玻纤布，所述前后缘加强筋板402的背风面设有背风面芯模真空辅助层404(即±45度的双轴向布)，所述前后缘加强筋板402的迎风面设有迎风面芯模真空辅助层405(即±45度的双轴向布)，所述叶根挡板406设于迎风面芯模真空辅助层405和背风面芯模真空辅助层404之间，并靠近叶片本体的叶根段处，所述叶根支撑加强筋板407设于迎风面芯模真空辅助层405和背风面芯模真空辅助层404之间，并靠近叶片本体的叶根段处，位于叶根挡板406的外侧；所述叶片本体与结构芯模组成待灌注成型的初始叶片，对初始叶片的叶根段进行密封处理10，并在模具5内的RTM真空灌注系统内真空灌注，得到一体成型的叶片。

进一步，所述结构芯模的迎风面和背风面上均形成有梁帽定位槽408，所述迎风面梁帽(图中未示出)和背风面梁帽(图中未示出)分别通过相应的梁帽定位槽408定位安装。

本实施例所述的一体成型风力发电机叶片的制造方法，包括以下步骤，

1)预制腹板401及叶片本体的组成部件：迎风面外蒙皮101、背风面外蒙皮201、迎风面内蒙皮(图中未示出)、背风面内蒙皮(图中未示出)、迎风面后缘梁102、背风面后缘梁202、迎风面梁帽、背风面梁帽、迎风面主梁104、背风面主梁204、迎风面壳体芯材105、背风面壳体芯材205、迎风面叶根增厚层106和背风面叶根增厚层206；

2)制作结构芯模；将预制好的腹板401，按照迎风面朝下、背风面朝上放置在定位装配工装上，在腹板401预先定位好迎风面主梁104和背风面主梁204安装的定位位置，其前、后缘侧加工多个用于安装前后缘加强筋板402的固定槽，将前后缘加强筋板402设于相应的固定槽内，并分别与腹板401粘胶固定，再手糊玻纤布予以增强，固定完成后，先在背风面手糊一层±45度的双轴向布，形成背风面芯模真空辅助层404，然后检测型面是否满足要求，满足要求后，进行封孔修型，再灌注一层双轴向布进行增强处理，放在适宜温度条件下固化后，安装防雷系统9，然后按照背风面芯模真空辅助层404的制作方法完成迎风面芯模真空辅助层405的制作，固化完成后，进行结构芯模的叶根挡板406安装和结构芯模的叶根支撑加强筋板407安装，再在结构芯模的前、后缘以及叶尖进行封孔增强处理；

3)铺放背风面外蒙皮201，然后按照腹板401上的定位位置放置背风面主梁204，接着放置背风面壳体芯材205、铺放背风面后缘梁202和背风面叶根增厚层206，最后完成背风面内蒙皮铺放；

4)将结构芯模上的背风面梁帽定位槽408对准背风面梁帽卡紧放置，在结构芯模的迎风面上先铺放迎风面内蒙皮，安装迎风面叶根增厚层106，然后将迎风面梁帽放置在结构芯模迎风面的梁帽定位槽408内，保证迎风面梁帽固定卡紧在梁帽定位槽408内后，将后缘合模PVC 3放置在后缘空腔内，调整后缘合模缝隙，便于迎风面后缘梁102的放置，然后铺放迎风面后缘梁102、迎风面壳体芯材105，放置叶尖接闪器(图中未示出)并与腹板401内的避雷导线连接好，铺放迎风面外蒙皮101，得到待灌注成型的初始叶片；

5)如图7、图8所示，对初始叶片的叶根段进行密封处理10，与叶片配套的模具5前、后缘设计密封系统6进行密封处理，将模具合模，结合模具5上的灌注系统7和抽气系统8，从而形成RTM真空灌注系统，完成真空灌注，从而得到一体成型的叶片，再进行叶根切割打孔、后处理、喷漆工序。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种一体成型风力发电机叶片，包括叶片本体；其特征在于：还包括结构芯模，所述结构芯模设于叶片本体内部，包括有腹板、前后缘加强筋板、背风面芯模真空辅助层和迎风面芯模真空辅助层，所述腹板的前、后缘侧形成有多个用于安装前后缘加强筋板的固定槽，所述前后缘加强筋板设于相应的固定槽内，分别与腹板粘胶固定，并手糊玻纤布，所述前后缘加强筋板的背风面设有背风面芯模真空辅助层，所述前后缘加强筋板的迎风面设有迎风面芯模真空辅助层；所述叶片本体与结构芯模组成待灌注成型的初始叶片，对初始叶片的叶根段进行密封处理，并在模具内的RTM真空灌注系统内真空灌注，得到一体成型的叶片。

2.根据权利要求1所述的一种一体成型风力发电机叶片，其特征在于：所述结构芯模还包括叶根挡板和叶根支撑加强筋板，所述叶根挡板设于迎风面芯模真空辅助层和背风面芯模真空辅助层之间，并靠近叶片本体的叶根段处，所述叶根支撑加强筋板设于迎风面芯模真空辅助层和背风面芯模真空辅助层之间，并靠近叶片本体的叶根段处，位于叶根挡板的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种一体成型风力发电机叶片，其特征在于：所述结构芯模的迎风面和背风面上均形成有梁帽定位槽，所述叶片本体的迎风面梁帽和背风面梁帽分别通过相应的梁帽定位槽定位安装。

4.根据权利要求1所述的一种一体成型风力发电机叶片，其特征在于：所述背风面芯模真空辅助层和迎风面芯模真空辅助层均为±45度的双轴向布。

5.根据权利要求1所述的一种一体成型风力发电机叶片，其特征在于：所述腹板为I型单腹板结构。

6.一种权利要求1或5所述的一体成型风力发电机叶片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)预制腹板及叶片本体的组成部件：迎风面外蒙皮、背风面外蒙皮、迎风面内蒙皮、背风面内蒙皮、迎风面后缘梁、背风面后缘梁、迎风面梁帽、背风面梁帽、迎风面主梁、背风面主梁、迎风面壳体芯材、背风面壳体芯材、迎风面叶根增厚层和背风面叶根增厚层；

2)制作结构芯模；将预制好的腹板，按照迎风面朝下、背风面朝上放置在定位装配工装上，在腹板上预先标记好迎风面主梁和背风面主梁的定位位置，然后在腹板的前、后缘侧加工多个用于安装前后缘加强筋板的固定槽，将前后缘加强筋板设于相应的固定槽内，并分别与腹板粘胶固定，再手糊玻纤布予以增强，固定完成后，先在背风面手糊一层±45度的双轴向布，形成背风面芯模真空辅助层，然后检测型面是否满足要求，满足要求后，进行封孔修型，再灌注一层双轴向布进行增强处理，放在适宜温度条件下固化后，安装防雷系统，然后按照背风面芯模真空辅助层的制作方法完成迎风面芯模真空辅助层的制作，固化完成后，进行结构芯模的叶根挡板安装和结构芯模的叶根支撑加强筋板安装，再在结构芯模的前、后缘以及叶尖进行封孔增强处理；

3)铺放背风面外蒙皮，然后按照腹板上的定位位置放置背风面主梁，接着放置背风面壳体芯材、铺放背风面后缘梁和背风面叶根增厚层，最后完成背风面内蒙皮铺放；

4)将结构芯模上的背风面梁帽定位槽对准背风面梁帽卡紧放置，在结构芯模的迎风面上先铺放迎风面内蒙皮，安装迎风面叶根增厚层，然后将迎风面梁帽放置在结构芯模迎风面的梁帽定位槽内，保证迎风面梁帽固定卡紧在梁帽定位槽内后，将后缘合模PVC放置在后缘空腔内，调整后缘合模缝隙，便于迎风面后缘梁的放置，然后铺放迎风面后缘梁、迎风面壳体芯材，放置叶尖接闪器并与腹板内的避雷导线连接好，铺放迎风面外蒙皮，得到待灌注成型的初始叶片；

5)对初始叶片的叶根段进行密封处理，与叶片配套的模具前、后缘设计密封系统进行密封处理，将模具合模，结合模具上的灌注系统和抽气系统，从而形成RTM真空灌注系统，完成真空灌注，从而得到一体成型的叶片，再进行叶根切割打孔、后处理、喷漆工序。