CN111070730A - 一种风电叶片真空灌注方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电叶片真空灌注方法，在风电叶片制备过程中设置防褶皱抽气区，褶皱抽气区包括第一抽气区及第二抽气区，第一抽气区布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层区域，或布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层附近区域；第二抽气区沿叶片模具的四周翻边布置；在抽真空阶段，先进行第一抽气区抽气，第一抽气区按由低点至高点依次抽气，再进行第二抽气区抽气，然后再进行叶片真空灌注。另外，在风电叶片制备过程中还设置防富树脂抽气区，当灌注后期出现富树脂时，开启对应的防富树脂抽气区，进行低点抽气。本发明的风电叶片真空灌注方法，易操作、效率高，避免了叶片因褶皱或富树脂产生的损伤乃至折断。

Description

一种风电叶片真空灌注方法

技术领域

本发明涉及风力发电机叶片制备领域，特别是涉及一种风电叶片真空灌注方法。

背景技术

风力发电机的叶片是风电设备将风能转化为机械能的关键部件，由复合材料制成。风电叶片早期是采用手糊工艺或预浸料工艺成型,而近几年主要以真空灌注工艺为主。真空灌注工艺是将纤维织物、芯材、预制件等根据设计逐层铺设在模具上，而后依次全面铺放脱模布、隔离膜、导流网，局部布置阻胶带，壳体区域布置导流管和进胶座，在模具翻边布置抽气管路，密封真空袋，插接抽气管和进胶管，真空泵抽气至负压状态，树脂在大气压的作用下进入叶片铺层的各个角落，完成灌注并固化成型。

现有技术中叶片在铺层时会在层间使用喷胶或缝线等固定方式，在叶根的铺层端面使用夹具固定，但在抽气过程中，靠近四周抽气管的铺层纤维布会先被压实，而中部纤维布会由于之前铺层时的架空、四周吸力的限制和自重的影响而产生褶皱。且随着现有叶片尺寸的增大和铺层的增厚，叶片低点区域的富胶现象也日益明显。

由此可见，上述现有的风电叶片真空灌注方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种易操作、效率高、防褶皱、防富树脂的风电叶片真空灌注方法，成为当前业界急需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种易操作、效率高、防褶皱、防富树脂的风电叶片真空灌注方法，进而解决叶片因褶皱或富树脂产生的损伤乃至折断的隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种风电叶片真空灌注方法，在所述风电叶片制备过程中设置防褶皱抽气区，所述防褶皱抽气区包括第一抽气区及第二抽气区，所述第一抽气区布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层区域，或所述第一抽气区布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层附近区域；所述第二抽气区沿叶片模具的四周翻边布置；在抽真空阶段，先进行第一抽气区抽气，第一抽气区按由低点至高点依次抽气，再进行第二抽气区抽气，然后再进行叶片真空灌注。

作为本发明进一步地改进，在所述风电叶片制备过程中还设置防富树脂抽气区，所述防富树脂抽气区布置在叶片的叶根低点区、叶尖的低点区和/或钝尾缘拐角处；所述防富树脂抽气区与第一抽气区部分重叠或不重叠；当灌注后期出现富树脂时，开启对应的防富树脂抽气区，进行低点抽气。

进一步地，在所述叶片模具上依次完成叶片壳体铺层、脱模布设置后，在铺层边缘以里铺设导流管，在导流管上间隔设置进胶座；另外布置第一抽气区对应的溢流管，溢流管上间隔设置抽气座；在主梁、后缘梁区域或附近区域的溢流管沿轴向布置，在叶根增厚层区域或附近区域的溢流管沿弦向布置。

进一步地，当所述主梁、后缘梁、叶根增厚层为预制件时，在预制件边缘至远离边缘的300mm范围内布置第一抽气区；第一抽气区的溢流管布置在主梁、后缘梁或叶根增厚层的单侧或双侧。

进一步地，所述第一抽气区的溢流管平行于预制件边缘或与预制件边缘呈锐角；所述溢流管长度等于预制件边缘或小于预制件边缘或为分段设置。

进一步地，当所述主梁、后缘梁、叶根增厚层为铺层时，在铺层低点区布置第一抽气区对应的溢流管，所述溢流管的长度等于或小于对应主梁、后缘梁、叶根增厚层或为分段设置。

进一步地，在所述溢流管和脱模布之间放置导流网、透气毡和/或VAP单向透气膜，或作为替换地，将溢流管与抽气座直接替换为VAP真空单元。

进一步地，所述第二抽气区沿叶片模具的四周翻边布置，为模具翻边自带抽气区或在模具翻边与铺层相连的导流网、透气毡和/或VAP单向透气膜上布置溢流管及抽气座，或在模具翻边与铺层相连的区域间隔布放VAP真空单元。

进一步地，所述第一抽气区与第二抽气区分别连接一个真空泵，所述真空泵与抽气区之间设置或不设置树脂收集桶。

进一步地，所述抽真空阶段包括：启动第一抽气区，依次进行主梁、后缘梁及叶根增厚层区域的抽气，然后启动第二抽气区，当真空度≤30mbar时，停止抽气，开始保压，当真空度变化值≤1.0mbar/min时，可判定保压合格；再打开第二抽气区，抽真空20-30min；然后再进行所述叶片真空灌注，当所述叶片注胶、预固化完成后，关闭第二抽气区。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明使用分区分步的防褶皱抽气区布置，从低点到高点进行铺层的逐步压实，避免叶片褶皱缺陷，大大提高了叶片质量。

2、本发明通过设置防富树脂抽气区，对富树脂可直接进行抽气去除，避免局部树脂含量超标所引起的性能下降。

3、本发明第一抽气区的制作材料选择范围广，适用性强。

4、本发明的真空灌注方法适用不同叶型，尤其是对外形起伏大的叶片，效果更为显著，解决叶片因褶皱或富树脂产生的损伤乃至折断的隐患。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例中的风电叶片真空灌注装置相对于叶片模具的结构示意图；(叶片沿弦向剖视)

图2是本发明实施例中的风电叶片真空灌注装置相对于叶片模具的结构示意图(叶片局部俯视图)。

具体实施方式

本实施例提供了一种风电叶片真空灌注方法，在风电叶片制备过程中设置防褶皱抽气区，防褶皱抽气区包括第一抽气区及第二抽气区，第一抽气区布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层区域，或第一抽气区布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层附近区域；第二抽气区沿叶片模具的四周翻边布置；在抽真空阶段，先进行第一抽气区抽气，第一抽气区按由低点至高点依次抽气，再进行第二抽气区抽气，然后再进行叶片真空灌注。

下面对风电叶片真空灌注用装置的制备过程进行详细展开描述：

(1)防褶皱抽气区选择。有两种方案：(a)主梁、后缘梁、叶根增厚层为预制件，在预制件边缘至远离边缘的300mm范围内布置第一抽气区，第一抽气区的溢流管既可在预制件单侧也可在预制件双侧，在预制件双侧时既可对称也可非对称。第一抽气区的溢流管既可平行于预制件边缘也可与预制件边缘呈锐角，第一抽气区长度既可等于预制件边缘也可小于预制件边缘还可分段设置。(b)主梁、后缘梁、叶根增厚层为铺层，在铺层低点区布置第一抽气区，第一抽气区的溢流管其可与模具轴线呈任意角度，且既可等于织物厚层长度也可小于织物厚层长度还可分段设置。

(2)防富树脂抽气区选择。叶根低点区、叶尖的低点区和/或钝尾缘拐角处。防褶皱抽气区和防富树脂抽气区可重叠。当灌注后期出现富树脂时，开启对应的防富树脂抽气区，进行低点抽气。

(3)在铺层完成后，依次铺放脱模布、隔离膜、导流网、阻胶带、导流管、进胶座。阻胶带既可以用密封胶条压实制作也可以用剪豁口的方式制作。

(4)布置第一抽气区。在防褶皱抽气区和防富树脂抽气区，放置导流网或透气毡或VAP单向透气膜或以上组合，放置溢流管，在溢流管上间隔设置抽气座，或直接放置VAP真空单元。在主梁、后缘梁区域或附近区域的溢流管沿轴向布置，在叶根增厚层区域或附近区域的溢流管沿弦向布置。导流网既可以是压制型的也可以是编织型的，溢流管既可以是Ω型导流管、Λ型导流管也可以是螺旋管。

防富树脂抽气区的布置也同上述布置方式。

(5)布置第二抽气区。第二抽气区沿叶片模具的四周翻边布置，既可以是模具翻边处自带的，也可以在与铺层相连的导流网、透气毡或VAP单向透气膜上布置溢流管和注胶座，还可以在模具翻边与铺层相连的区域间隔布放VAP真空单元。整体铺放1-2层真空袋，用密封胶带将真空袋边缘与模具相连。由抽气管通过三通组装而成。

(6)抽气管路组装。使用抽气管、三通和密封胶条将第一抽气区沿抽气座串联成一个通路连接到真空泵上，或并联成几个通路连接到不同的真空泵上或通过树脂收集桶连接到真空泵上。另外使用抽气管、三通和密封胶条将第二抽气区沿抽气座串联成一个通路连接到另一个的真空泵上。在进胶座上插接进胶管，并用密封胶条缠绕接口处。

(7)抽真空顺序。启动第一抽气区对应的真空泵，先打开主梁区抽气管连接真空泵的阀门，再打开后缘梁抽气管连接真空泵的阀门，然后打开叶根增厚层抽气管连接真空泵的阀门，1-20min后，启动第二抽气区对应的真空泵，当真空度≤30mbar时，关闭所有抽气管与真空泵相连的阀门，开始保压，保压10min，真空度变化值≤1.0mbar/min时，可判定保压合格；再打开抽气区II，抽真空20-30min，可开始注胶，当叶片注胶、预固化完成后，关闭第二抽气区。

(8)在局部出现富树脂后,打开防富树脂抽气区与真空泵连接的阀门，富树脂消失后，关闭防富树脂抽气区与真空泵连接的阀门。

下面结合附图，通过两个实施例对本发明进行展开说明。

实施例1

结合图1、2所示，本实施例的风电叶片真空灌注方法具体包括如下步骤：

(1)整体铺设。铺放叶片壳体铺层2和织物厚层(主梁101、后缘梁102)。在铺层2上满铺脱模布3，在导流管7的预铺放区域铺放100mm宽的隔离膜4，在铺层边缘以里铺设编织型导流网5和局部剪豁口制作阻胶带6，沿轴向布置5道导流管7，并在导流管7上每隔7m放置一个进胶座8，在模具翻边与铺层搭接的区域布置VAP真空单元16，VAP真空单元16是一个组装好的抽气组合体。

(2)布置第一抽气区。由于主梁101和后缘梁102为预制件，因此在主梁101和后缘梁102之间靠近边缘处，布置两条200mm宽的透气毡14(或VAP单向透气膜15)，其上居中放置两根溢流管18，并分别每隔7m放置1个抽气座12，整体铺设两层真空袋10，四周用密封胶条11密封。用密封胶条将抽气管13连接到抽气座12以内，并使用三通将抽气管13相串联并连接到一个真空泵17里，作为第一抽气区。

(3)布置第二抽气区。用密封胶条将抽气管13连接到VAP真空单元16上，并使用三通将抽气管相串联并连接到另一个真空泵17里，作为第二抽气区。在进胶座8上插接进胶管9，并用密封胶条缠绕接口处，进胶管9的阀门处关闭状态。

(4)真空保压。启动第一抽气区对应的真空泵，先打开主梁区抽气管连接真空泵的阀门，再打开后缘梁抽气管连接真空泵的阀门，然后打开叶根增厚层抽气管连接真空泵的阀门，10min后，启动第二抽气区对应的真空泵，当真空度≤30mbar时，关闭所有抽气管与真空泵相连的阀门，开始保压，保压10min，真空度变化值≤1.0mbar/min时，可判定保压合格；再打开第二抽气区，抽真空20-30min，可开始注胶。

(5)叶片注胶、预固化完成后，关闭所有真空泵。

实施例2

参考图1、2所示，本实施例的风电叶片真空灌注方法具体包括如下步骤：

(1)整体铺设。铺放叶片壳体铺层2和织物厚层(叶根增厚图中未示出)。在铺层2上满铺脱模布3，在导流管7的预铺放区域铺放100mm宽的隔离膜4，在铺层边缘以里铺设热压型导流网5和局部贴密封胶条制作阻胶带6，沿弦向布置3道溢流管7，并在溢流管上最低点放置一个进胶座8，在模具翻边与铺层搭接的区域布置VAP真空单元16。

(2)布置第一抽气区。由于叶根增厚层为玻纤织物，因此在紧贴进胶座8的位置处，分别布置3条100mm宽的导流网5，其长度为400mm，长度方向沿弦向铺放，其上放置溢流管18，并分别居中放置1个抽气座12，整体铺设两层真空袋10，四周用密封胶条11密封。用密封胶条将抽气管13连接到抽气座12以内，并使用三通将抽气管并联到一个真空泵17里，作为第一抽气区。

(3)布置第二抽气区。用密封胶条将抽气管13连接到VAP真空单元16上，并使用三通将抽气管相串联并连接到另一个真空泵17里，作为第二抽气区。在进胶座8上插接进胶管9，并用密封胶条缠绕接口处，进胶管9的阀门处关闭状态。

(4)真空保压。启动第一抽气区对应的真空泵，先打开主梁区抽气管连接真空泵的阀门，再打开后缘梁抽气管连接真空泵的阀门，然后打开叶根增厚层抽气管连接真空泵的阀门，10min后，启动第二抽气区对应的真空泵，当真空度≤30mbar时，关闭所有抽气管与真空泵相连的阀门，开始保压，保压10min，真空度变化值≤1.0mbar/min时，可判定保压合格；再打开第二抽气区，抽真空20-30min，可开始注胶。

(5)在叶根出现富树脂后，打开富树脂抽气区中对应位置的抽气管与真空泵连接的阀门，富树脂消失后，关闭第一抽气区与真空泵连接的阀门，此操作可反复。叶片注胶、预固化完成后，关闭所有真空泵。

综上所述，本发明依托在主梁、后缘梁、叶根增厚层区域或附近布置抽气点，在抽真空阶段进行分区分步抽气，解决了叶片的局部褶皱问题，在叶片的叶根低点区、叶尖的低点区和/或钝尾缘拐角处布置防富树脂抽气管，在灌注后期进行低点抽气，解决了叶片的富树脂问题。本发明的真空灌注方法适用不同叶型，尤其是对外形起伏大的叶片，效果更为显著，避免了叶片因局部应力集中导致的损伤乃至折断。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风电叶片真空灌注方法，其特征在于，在所述风电叶片制备过程中设置防褶皱抽气区，所述防褶皱抽气区包括第一抽气区及第二抽气区，所述第一抽气区布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层区域，或所述第一抽气区布置在主梁、后缘梁和/或叶根增厚层附近区域；所述第二抽气区沿叶片模具的四周翻边布置；

在抽真空阶段，先进行第一抽气区抽气，第一抽气区按由低点至高点依次抽气，再进行第二抽气区抽气，然后再进行叶片真空灌注。

2.根据权利要求1所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，在所述风电叶片制备过程中还设置防富树脂抽气区，所述防富树脂抽气区布置在叶片的叶根低点区、叶尖的低点区和/或钝尾缘拐角处；所述防富树脂抽气区与第一抽气区部分重叠或不重叠；

当灌注后期出现富树脂时，开启对应的防富树脂抽气区，进行低点抽气。

3.根据权利要求1或2所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，在所述叶片模具上依次完成叶片壳体铺层、脱模布设置后，在铺层边缘以里铺设导流管，在导流管上间隔设置进胶座；另外布置第一抽气区对应的溢流管，溢流管上间隔设置抽气座；在主梁、后缘梁区域或附近区域的溢流管沿轴向布置，在叶根增厚层区域或附近区域的溢流管沿弦向布置。

4.根据权利要求3所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，当所述主梁、后缘梁、叶根增厚层为预制件时，在预制件边缘至远离边缘的300mm范围内布置第一抽气区；第一抽气区的溢流管布置在主梁、后缘梁或叶根增厚层的单侧或双侧。

5.根据权利要求4所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，所述第一抽气区的溢流管平行于预制件边缘或与预制件边缘呈锐角；所述溢流管长度等于预制件边缘或小于预制件边缘或为分段设置。

6.根据权利要求3所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，当所述主梁、后缘梁、叶根增厚层为铺层时，在铺层低点区布置第一抽气区对应的溢流管，所述溢流管的长度等于或小于对应主梁、后缘梁、叶根增厚层或为分段设置。

7.根据权利要求3所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，在所述溢流管和脱模布之间放置导流网、透气毡和/或VAP单向透气膜，或作为替换地，将溢流管与抽气座直接替换为VAP真空单元。

8.根据权利要求3所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，所述第二抽气区沿叶片模具的四周翻边布置，为模具翻边自带抽气区或在模具翻边与铺层相连的导流网、透气毡和/或VAP单向透气膜上布置溢流管及抽气座，或在模具翻边与铺层相连的区域间隔布放VAP真空单元。

9.根据权利要求1所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，所述第一抽气区与第二抽气区分别连接一个真空泵，所述真空泵与抽气区之间设置或不设置树脂收集桶。

10.根据权利要求1所述的风电叶片真空灌注方法，其特征在于，所述抽真空阶段包括：启动第一抽气区，依次进行主梁、后缘梁及叶根增厚层区域的抽气，然后启动第二抽气区，当真空度≤30mbar时，停止抽气，开始保压，当真空度变化值≤1.0mbar/min时，可判定保压合格；再打开第二抽气区，抽真空20-30min；

然后再进行所述叶片真空灌注，当所述叶片注胶、预固化完成后，关闭第二抽气区。

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