CN110894818A - 叶片壳体及制作方法、叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶片壳体及制作方法、叶片。根据本发明实施例的叶片壳体，包括主梁，为沿叶片的长轴方向延伸的条状结构体，主梁具有在自身高度方向上相背的上表面和下表面并具有在自身宽度方向上相背的两个侧面；芯材，在主梁宽度方向上的至少一侧与侧面相对设置；气泡分散结构，沿主梁的延伸方向布置于芯材与主梁之间间隙处，且位于间隙与上表面相邻侧，气泡分散结构内分布有气泡分散通道。根据本发明实施例的叶片壳体，能够避免微小气泡聚集成大气泡，以及将大气泡分散成微小气泡，利于气泡排出，避免叶片壳体的气泡缺陷。

Description

叶片壳体及制作方法、叶片
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种叶片壳体及制作方法、叶片。
背景技术
随着风电技术的不断发展，提供运行稳定的风力发电机组已经是行业中发展趋势，风电叶片的缺陷会影响风力发电机组的运行。
风电叶片通常由上下两个壳体构成外部轮廓，内部使用梁-腹板结构进行承载，梁是主要承载部件。壳体中梁的两侧由轻质填充材料填充，轻质填充材料和梁之间通过树脂固化成型。
然而，现有技术中的梁与填充材料之间位置处易发生树脂气泡集聚而导致壳体缺陷，影响叶片的质量。
发明内容
本发明提供一种叶片壳体及制作方法、叶片，能够避免微小气泡聚集成大气泡，以及将大气泡分散成微小气泡，利于气泡排出，避免叶片壳体的气泡缺陷。
第一方面，本发明实施例提供一种叶片壳体，包括主梁，为沿叶片的长轴方向延伸的条状结构体，主梁具有在自身高度方向上相背的上表面和下表面并具有在自身宽度方向上相背的两个侧面；芯材，在主梁宽度方向上的至少一侧与侧面相对设置；气泡分散结构，沿主梁的延伸方向布置于芯材与主梁之间间隙处，且位于间隙与上表面相邻侧，气泡分散结构内分布有气泡分散通道。
根据本发明实施例的一个方面，气泡分散通道包括沿气泡分散结构的长度方向延伸的孔隙，以及在周侧连通孔隙与外部环境的通道。
根据本发明实施例的一个方面，气泡分散结构延伸至间隙内。
根据本发明实施例的一个方面，气泡分散结构包括多个条状纤维，相邻条状纤维之间形成气泡分散通道。
根据本发明实施例的一个方面，叶片壳体还包括第一导流层，至少部分第一导流层夹设于芯材与主梁之间。
根据本发明实施例的一个方面，第一导流层包括夹设部和延伸部，夹设部夹设于芯材与主梁之间，延伸部连接于夹设部且在芯材的背向上表面的表面延伸。
根据本发明实施例的一个方面，叶片壳体还包括第二导流层，背向下表面盖设于气泡分散结构上，第二导流层的一部分延伸至上表面且另一部分延伸至芯材的背向下表面的表面。
根据本发明实施例的一个方面，第一导流层为网格状纤维布，和/或第二导流层为网格状纤维布。
根据本发明实施例的一个方面，芯材包括沿自身厚度方向叠设的平齐部和斜角部，斜角部的厚度自间隙向远离主梁方向减小设置，叠设的平齐部和斜角部为分体设置或一体设置。
根据本发明实施例的一个方面，叶片壳体还包括相对设置的内蒙皮和外蒙皮，主梁、芯材和气泡分散结构夹设在内蒙皮和外蒙皮之间。
第二方面，本发明实施例提供一种叶片壳体的制作方法，包括：提供模具；在模具内铺设主梁和芯材；在芯材与主梁之间间隙处且对应间隙与上表面相邻侧布置气泡分散结构，气泡分散结构内分布有气泡分散通道；在模具上形成密封环境并进行真空灌注，具有气泡的树脂流经分散通道，以分散并细小化气泡。
第三方面，本发明实施例提供一种叶片，包括根据上述任一实施例的叶片壳体。
根据本发明实施例的叶片壳体，包括沿主梁的延伸方向布置于芯材与主梁之间间隙处的气泡分散结构，气泡分散结构内分布有气泡分散通道。气泡分散结构的气泡分散通道能够避免微小气泡聚集成大气泡，以及将大气泡分散成微小气泡，利于气泡排出，避免叶片壳体的气泡缺陷。
在一些可选的实施例中，叶片壳体还包括第二导流层，背向下表面盖设于气泡分散结构上，第二导流层的一部分延伸至上表面且另一部分延伸至芯材的背向下表面的表面，第二导流层能够进一步避免微小气泡聚集成大气泡，并提高气泡分散效果，利于气泡排出，避免叶片壳体的气泡缺陷。
附图说明
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。
图1示出根据本发明实施例的叶片壳体的俯视图；
图2示出图1中AA的剖视结构示意图；
图3示出图2中区域P的一个示例的结构示意图；
图4示出图2中区域P的再一个示例的结构示意图；
图5示出图3和图4中气泡分散结构的放大结构示意图；
图6示出图2中区域P的另一个示例的结构示意图；
图7示出图2中区域P的又一个示例的结构示意图；
图8示出图2中区域P的又另一个示例的结构示意图；
图9示出根据本发明实施例的叶片壳体的制作方法的流程图。
图中：
100-主梁；101-上表面；102-下表面；
200-芯材；210-平齐部；220-斜角部；
300-第一导流层；310-夹设部；320-延伸部；
400-气泡分散结构；
500-第二导流层。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请一并参阅图1至图3，图1示出根据本发明实施例的叶片壳体的俯视图，图2示出图1中AA的剖视结构示意图，图3示出图2中区域P的一个示例的结构示意图。
本发明实施例提供一种叶片壳体，尤其用于风力发电机组的叶片，包括主梁100、芯材200和气泡分散结构400。
主梁100为沿叶片的长轴方向延伸的条状结构体。主梁100具有在自身高度方向上相背的上表面101和下表面102并具有在自身宽度方向上相背的两个侧面。主梁100的截面可以大体呈矩形，也可以是梯形、平行四边形等形状。主梁100可以是由多层纤维布堆叠并通过树脂固化成型，也可以可由一个或多个拉挤纤维增强件堆叠后通过树脂固化成型。
芯材200在主梁100宽度方向上的至少一侧与侧面相对设置。芯材200可以沿叶片的长轴方向延伸，并且还可以沿远离主梁100方向延伸。芯材200可以设置在主梁100的一侧或两侧。优选地，主梁100的两个侧面都对应设置有芯材200。芯材200可以是泡沫材料，例如聚氯乙烯泡沫、聚酯泡沫、聚酰亚胺泡沫等。芯材200还可以是轻木材料，例如巴沙木。芯材200也可以是蜂窝状材料、中空的玻璃钢拉挤型材。可以理解的是，芯材200可以是泡沫材料、塑料材料、轻木材料、中空的玻璃钢拉挤型材中的一种或多种的组合。
请一并参阅图4，图4示出图2中区域P的再一个示例的结构示意图。
在一些实施例中，芯材200包括沿自身厚度方向叠设的平齐部210和斜角部220。平齐部210的下表面大体与主梁100的下表面102平齐设置。平齐部210的上表面和下表面大体平齐设置。平齐部210可以包括一个或多个层。斜角部220堆叠设置在平齐部210上方，且斜角部220背向平齐部210的表面为斜面，该斜面相对于主梁100的上表面101是倾斜的。斜角部220的斜面有利于叶片壳体的非平齐表面的成型。进一步地，斜角部220的厚度自间隙向远离主梁100方向减小设置。进而使得叶片壳体的厚度自主梁100向远离主梁100的方向变化设置，以顺应叶片壳体的表面变化的外轮廓。在一些可选的实施例中，叠设的平齐部210和斜角部220为分体设置。在另一些可选的实施例中，叠设的平齐部210和斜角部220为一体设置。图4中示出了叠设的平齐部210和斜角部220为分体设置的实施例的结构示意图。
在一些实施例中，芯材200包括相互拼接的多个单元。多个单元中的每个单元可以是相同的，也可以是不同的。单元可以是与主梁100延伸方向同向延伸的条状体。单元也可以是延伸方向与主梁100延伸方向相交的条状体。单元还可以是块状体，多个单元沿主梁100延伸方向、沿远离主梁100的方向及主梁100的上表面101至下表面102的厚度方向堆叠拼接。可以理解的是，芯材200可以包括与主梁100延伸方向同向延伸的条状体单元、延伸方向与主梁100延伸方向相交的条状体单元、块状体单元中的一种或多种的组合。可选地，单元的至少部分外周表面包覆有纤维布，例如二维编制纤维布。
气泡分散结构400沿主梁100的延伸方向布置于芯材200与主梁100之间间隙处，且位于间隙与上表面101相邻侧。即气泡分散结构400布置于芯材200与主梁100之间间隙的上方。
具体地，气泡分散结构400可以是与主梁100延伸方向同向延伸的条状体。在一些实施例中，气泡分散结构400的长度可以与主梁100的长度大体相同。在另一些实施例中，气泡分散结构400具有与主梁100延伸方向同向延伸的长度，且多个气泡分散结构400沿主梁100延伸方向依次布置。沿主梁100延伸方向相邻的气泡分散结构400可以交叠设置，以形成沿主梁100延伸方向的连续结构。
请一并参阅图5，图5示出图3和图4中气泡分散结构的放大结构示意图。
气泡分散结构400内分布有气泡分散通道。具体地，气泡分散通道连通于气泡分散结构400的外周面。气泡分散通道可以沿气泡分散结构400的延伸方向延伸。气泡分散通道可以是交错设置的多个通道。在一些实施例中，多个通道之间可以相互独立。在另一些实施例中，至少部分通道可以相连通。
在一些实施例中，气泡分散通道包括沿气泡分散结构400的长度方向延伸的孔隙，以及在周侧连通孔隙与外部环境的通道。孔隙能够在气泡分散结构400内形成留置空间，利于填充经过气泡分散通道的树脂，并将树脂向相邻通道分配，在填充树脂和分配树脂的过程中，能够避免微小气泡聚集成大气泡，以及将树脂包覆成的大气泡进行分散成微小气泡并向分配向其他通道中，避免气泡再聚集。并且，在叶片壳体成型的真空灌注树脂的过程中，微小气泡相对于分散前的大气泡更易于排出，进而避免大气泡形成空腔缺陷，影响叶片壳体的质量。需要说明的是，本文中的大气泡的尺寸是相对于分散后的微小气泡的尺寸而限定的，即大气泡的尺寸大于微小气泡的尺寸。
进一步地，气泡分散结构400延伸至芯材200与主梁100之间间隙内。在芯材200与主梁100之间间隙的至少部分具有大尺寸时，也容易聚集气泡而形成空腔缺陷，气泡分散结构400延伸并填充至该部分间隙，以起到将气泡分散成微小气泡的作用。
请一并参阅图6，图6示出图2中区域P的另一个示例的结构示意图。
优选地，气泡分散结构400包括多个条状纤维。条状纤维沿与气泡分散结构400的延伸方向相同的方向延伸。条状纤维的截面可以是圆形、椭圆形、多边形等。进一步优选地，条状纤维的截面为圆形。相邻条状纤维之间形成气泡分散通道。圆形的条状纤维之间能够合围成孔隙，并且相邻条状纤维之间构成连通孔隙与外部环境的通道。在一些可选的实施例中，部分条状纤维或者部分条状纤维中的部分纤维段延伸至芯材200与主梁100之间间隙内。在一些可选的实施例中，部分条状纤维延伸至主梁100的上表面101，且部分条状纤维延伸至芯材200对应上表面101的上表面。
根据本发明实施例的叶片壳体，包括沿主梁100的延伸方向布置于芯材200与主梁100之间间隙处的气泡分散结构400，气泡分散结构400内分布有气泡分散通道。气泡分散结构的气泡分散通道能够避免微小气泡聚集成大气泡，以及将大气泡分散成微小气泡，利于气泡排出，避免叶片壳体的气泡缺陷。
请一并参阅图7，图7示出图2中区域P的又一个示例的结构示意图。
在一些实施例中，叶片壳体还包括第一导流层300，至少部分第一导流层300夹设于芯材200与主梁100之间。第一导流层300为网格状纤维布，例如二维编制纤维布。第一导流层300能够利于芯材200与主梁100树脂的流通和均匀分布。第一导流层300可以是一层或多层。
具体地，第一导流层300包括夹设部310和延伸部320，夹设部310夹设于芯材200与主梁100之间，延伸部320连接于夹设部310且在芯材200的背向上表面101的表面延伸。延伸部320能够进一步加强叶片壳体中芯材200的强度，且连接于夹设部310，利于树脂在夹设部310与延伸部320之间流通和均匀分布。
请一并参阅图8，图8示出图2中区域P的又另一个示例的结构示意图。
在一些实施例中，叶片壳体还包括第二导流层500。第二导流层500为网格状纤维，例如二维编制纤维布。第二导流层500背向主梁100的下表面102盖设于气泡分散结构400上。第二导流层500能够进一步避免微小气泡聚集成大气泡，并提高气泡分散效果，利于气泡排出，避免叶片壳体的气泡缺陷。第二导流层500的一部分延伸至主梁100的上表面101且另一部分延伸至芯材200的背向下表面102的表面。第二导流层500能够进一步加强芯材200与主梁100之间间隙处的强度，并且利于树脂的流通和均匀分布。第二导流层500可以是一层或多层。
在一些实施例中，叶片壳体还包括相对设置的内蒙皮和外蒙皮，主梁100、芯材200和气泡分散结构400夹设在内蒙皮和外蒙皮之间。内蒙皮和外蒙皮可以是增强纤维层、金属层等。
请一并参阅图9，图9示出根据本发明实施例的叶片壳体的制作方法的流程图。
本发明实施例还提供一种叶片壳体的制作方法，包括：
S110：提供模具。
模具的形状可以对应叶片壳体的一侧表面轮廓。
S120：在模具内铺设主梁100和芯材200。
可以理解是，在主梁100和芯材200与模具之间可以铺设纤维布、蒙皮材料等。芯材200对应主梁100的侧面设置。
S130：在芯材200与主梁100之间间隙处且对应间隙与上表面101相邻侧布置气泡分散结构400，气泡分散结构400内分布有气泡分散通道。气泡分散结构400位于芯材200与主梁100之间间隙上方，即背向模具设置。气泡分散结构400可以包括多个条状纤维，条状纤维的长度方向与主梁100的延伸方向相同。
S140：在模具上形成密封环境并进行真空灌注，具有气泡的树脂流经分散通道，以分散并细小化气泡。
步骤S140还可以包括铺设树脂进胶管、真空管、真空密封胶带和真空袋以在模具上形成密封环境。
真空袋与模具共同将主梁100、芯材200、气泡分散结构400及上述其他材料密封在密封环境中。树脂进胶管用于向密封环境提供树脂。真空管用于与抽真空装置一起对密封环境进行抽真空操作，以使密封环境内形成负压环境，利于树脂的流动和均匀分布。
由于在树脂在注入到密封环境之前往往会存在气泡，在注入到密封环境之后气泡容易在密封环境内集聚成尺寸更大的大气泡。具有气泡的树脂流经气泡分散结构400，气泡分散结构400的分散通道使得树脂内气泡不易聚集成大气泡，并且能够将大气泡分散和细小化。
本发明实施例还提供一种叶片，包括根据上述任一实施例的叶片壳体。叶片可用于风力发电机组。本发明实施例提供的叶片，在叶片壳体的芯材200与主梁100之间间隙处具有气泡分散结构400，使得该间隙处不易形成大气泡，避免空腔缺陷，保证了叶片的质量，有利于叶片的稳定运行。
依照本发明如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (12)

1.一种叶片壳体，其特征在于，包括：
主梁(100)，为沿叶片的长轴方向延伸的条状结构体，所述主梁(100)具有在自身高度方向上相背的上表面(101)和下表面(102)并具有在自身宽度方向上相背的两个侧面；
芯材(200)，在所述主梁(100)宽度方向上的至少一侧与所述侧面相对设置；
气泡分散结构(400)，沿所述主梁(100)的延伸方向布置于所述芯材(200)与所述主梁(100)之间间隙处，且位于所述间隙与所述上表面(101)相邻侧，所述气泡分散结构(400)内分布有气泡分散通道。
2.根据权利要求1所述的叶片壳体，其特征在于，所述气泡分散通道包括沿所述气泡分散结构(400)的长度方向延伸的孔隙，以及在周侧连通所述孔隙与外部环境的通道。
3.根据权利要求1所述的叶片壳体，其特征在于，所述气泡分散结构(400)延伸至所述间隙内。
4.根据权利要求1所述的叶片壳体，其特征在于，所述气泡分散结构(400)包括多个条状纤维，相邻所述条状纤维之间形成所述气泡分散通道。
5.根据权利要求4所述的叶片壳体，其特征在于，所述叶片壳体还包括第一导流层(300)，至少部分所述第一导流层(300)夹设于所述芯材(200)与所述主梁(100)之间。
6.根据权利要求5所述的叶片壳体，其特征在于，所述第一导流层(300)包括夹设部(310)和延伸部(320)，所述夹设部(310)夹设于所述芯材(200)与所述主梁(100)之间，所述延伸部(320)连接于所述夹设部(310)且在所述芯材(200)的背向所述上表面(101)的表面延伸。
7.根据权利要求5所述的叶片壳体，其特征在于，所述叶片壳体还包括第二导流层(500)，背向所述下表面(102)盖设于所述气泡分散结构(400)上，所述第二导流层(500)的一部分延伸至所述上表面(101)且另一部分延伸至所述芯材(200)的背向所述下表面(102)的表面。
8.根据权利要求7所述的叶片壳体，其特征在于，所述第一导流层(300)为网格状纤维布，和/或所述第二导流层(500)为网格状纤维布。
9.根据权利要求1所述的叶片壳体，其特征在于，所述芯材(200)包括沿自身厚度方向叠设的平齐部(210)和斜角部(220)，所述斜角部(220)的厚度自所述间隙向远离所述主梁(100)方向减小设置，叠设的所述平齐部(210)和所述斜角部(220)为分体设置或一体设置。
10.根据权利要求1所述的叶片壳体，其特征在于，所述叶片壳体还包括相对设置的内蒙皮和外蒙皮，所述主梁(100)、所述芯材(200)和所述气泡分散结构(400)夹设在所述内蒙皮和所述外蒙皮之间。
11.一种叶片壳体的制作方法，其特征在于，包括：
提供模具；
在所述模具内铺设主梁(100)和芯材(200)；
在所述芯材(200)与所述主梁(100)之间间隙处且对应所述间隙与所述上表面(101)相邻侧布置气泡分散结构(400)，所述气泡分散结构(400)内分布有气泡分散通道；
在所述模具上形成密封环境并进行真空灌注，具有气泡的树脂流经所述分散通道，以分散并细小化所述气泡。
12.一种叶片，其特征在于，包括根据权利要求1至10任一项所述的叶片壳体。
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