CN111927701A - 一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法，包括前缘腹板和后缘腹板从叶根至叶尖的依次划分的：叶根铺层区域、过渡铺层区域和叶尖铺层区域；其中，分别铺设在叶根左下层、叶根右下层的多层玻纤布相互弦向搭接，分别铺设在叶根左上层、叶根右上层的多层玻纤布相互弦向搭接，并且叶根左下层的多层玻纤布与叶尖下层的玻纤布相互轴向搭接，叶根右上层的多层玻纤布与叶尖上层的玻纤布相互轴向搭接。本发明通过提前缝制，将腹板玻纤布分为若干块，一次性铺设多层玻纤布；将腹板铺层进行分区，同步、双向作业，互不干涉；操作简便，减少腹板层铺时间，提高了铺设速度和质量。

Description

一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法
技术领域
本发明涉及风电叶片领域，尤其涉及一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法。
背景技术
随着技术的不断升级，风电叶片正朝着大型化方向快速发展，90余米的叶片已进入量产阶段。与之相对应的，风电叶片腹板也越来越长，层铺耗时也越来越多。腹板一般设计为若干层玻纤布+芯材+若干层玻纤布，受幅宽限制，每层玻纤布都由若干块玻纤布搭接而成，尤其是有较大预弯的叶片，玻纤布裁片更多。而且，在腹板的生产过程中，工人从腹板根部向尖部逐层铺设，只能完成一层铺设后再进行下一层的铺设，生产效率较低，耗时较长。
为了简化腹板铺设流程，提高铺设效率，减少腹板占模时间，避免供应紧张，设计一种合理的腹板铺层方法是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法，提高了铺设速度和质量。
为实现上述目的，本发明一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法的具体技术方案为：
一种风电叶片腹板铺层结构，包括前缘腹板和后缘腹板从叶根至叶尖的依次划分的：
叶根铺层区域，包括位于叶根下层左侧的叶根左下层、位于叶根下层右侧的叶根右下层、以及位于叶根上层左侧的叶根左上层、位于叶根上层右侧的叶根右上层；
过渡铺层区域，包括位于底层的外补强层、位于顶层的内补强层、叶根左下层与叶尖下层的轴向搭接区域、以及叶根右上层与叶尖上层的轴向搭接区域；以及
叶尖铺层区域，包括位于叶尖下层的叶尖下层和位于叶尖上层的叶尖上层，叶尖上层位于叶尖下层的上部；
其中，分别铺设在叶根左下层、叶根右下层的多层玻纤布相互弦向搭接，分别铺设在叶根左上层、叶根右上层上的多层玻纤布相互弦向搭接，并且叶根左下层的多层玻纤布与叶尖下层的玻纤布相互轴向搭接，叶根右上层的多层玻纤布与叶尖上层的玻纤布相互轴向搭接。
一种风电叶片腹板铺层结构的铺层方法，包括以下步骤：
第一步，对腹板铺层进行分区；
第二步，将多层玻纤布缝制在一起；
第三步，清理腹板模具，铺设下层辅材，并在过渡铺层区域上铺设外补强层；
第四步，同时将多层玻纤布铺设在叶根铺层区域和叶尖铺层区域的下层；其中，对叶根铺层区域先进行下层左侧部分铺设；同时，对叶尖铺层区域先进行下层部分铺设；并且，对铺设好玻纤布的叶根铺层区域和叶尖铺层区域玻纤布进行轴向搭接；
第五步，对叶根铺层区域再进行下层右侧部分铺设，在叶尖铺层区域铺设芯材；
第六步，继续铺设叶根铺层区域芯材，并对叶尖铺层区域再进行上层玻纤布铺设；
第七步，再分别对叶根铺层区域的上层左侧、上层右侧部分进行铺设；
第八步，在过渡铺层区域铺设内补强层，并铺设上层辅材，完成腹板层铺过程。
本发明一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法的优点在于：
1)通过提前缝制，将腹板玻纤布分为若干块，可以一次性铺设多层玻纤布，无需逐层铺设；
2)将腹板铺层进行分区，可以实现同步、双向作业，互不干涉；
3)操作简便，可以减少腹板层铺时间，从而缩短占模时间，提高了铺设速度和质量，并提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的铺层结构在前缘腹板和后缘腹板的分区示意图；
图2为图1中的叶根铺层区域(A区)铺层的弦向截面示意图；
图3为图1中的叶尖铺层区域(B区)铺层的弦向截面示意图；
图4是图1中的过渡铺层区域(C区)铺层的轴向截面示意图。
图中：1、叶片腹板模具；2、玻纤布；21、叶根左下层；22、叶根右下层；23、叶根右上层；24、叶根左上层；25、叶尖下层；26、叶尖上层；27、外补强层；28、内补强层；3、芯材；4、缝编线。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法做进一步详细的描述。
如图1至图4所示，其示为本发明一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法，尤其针对大型风电叶片腹板进行铺层，在叶片腹板模具1(前缘腹板模具和后缘腹板模具)上铺设玻纤布2、芯材3及各种辅助材料。本发明通过在腹板模具1内铺设有多层缝制好的玻纤布2和芯材3，并在轴向上进行双向同时铺设，提高铺设速度和质量。
进一步，如图1所示，本发明的叶片腹板(前缘腹板和后缘腹板)的铺层结构包括从叶根至叶尖依次划分的叶根铺层区域(A区)、过渡铺层区域(C区)和叶尖铺层区域(B区)，叶根铺层区域和叶尖铺层区域分别设置在过渡铺层区域的两侧。本发明中的分区可以根据腹板宽度、玻纤布宽度、预弯程度以及操作习惯等确定，不仅限于分为三个区域。目前通用的玻纤布幅宽为1.27m，本实施例以此为依据进行分区，本发明的实施例将腹板所需玻纤布宽度＞1.2m区域作为叶根铺层区域，≤1.2m区域作为叶尖铺层区域。
进一步，本实施例以芯材上下各4层玻纤布为例绘制图示。
进一步，如图2至图4所示，前缘腹板和后缘腹板的叶根铺层区域(A区)所需玻纤布的宽度＞1.2m，本实施例仅将叶根铺层区域(A区)分为左侧部分和右侧部分，如尺寸更宽，则可选择分为更多部分。具体来说，叶根铺层区域(A区)包括位于叶根下层左侧的叶根左下层21、位于叶根下层右侧的叶根右下层22、以及位于叶根上层左侧的叶根左上层24、位于叶根上层右侧的叶根右上层23。叶根左上层24位于叶根左下层21的上部；叶根右上层23位于叶根右下层22的上部。
进一步，位于叶根下层的叶根左下层21和叶根右下层22在弦向上搭接，位于叶根上层的叶根左上层24和叶根右上层23在弦向上搭接。所有相邻层玻纤布的搭接缝之间错开至少100mm，任意层搭接缝之间错开至少20mm。
其中，叶根左下层21、叶根右下层22与叶根左上层24、叶根右上层23之间设置有芯材3(可选用PVC、PET等材料)。多层缝制在一起的玻纤布分别根据上述位置铺设在叶根左下层21、叶根右下层22、叶根左上层24、叶根右上层23上。
进一步，前缘腹板和后缘腹板的叶尖铺层区域(B区)所需的玻纤布宽度均≤1.2m，玻纤布无需搭接可直接进行铺设。具体来说，叶尖铺层区域(B区)包括位于叶尖下层的叶尖下层25和位于叶尖上层的叶尖上层26，叶尖上层位于叶尖下层的上部，叶尖下层25与叶尖上层26之间设置有芯材3(可选用PVC、PET等材料)。多层缝制在一起的玻纤布分别根据上述位置铺设在叶尖下层25与叶尖上层26上。
进一步，前缘腹板和后缘腹板的过渡铺层区域(C区)为叶根铺层区域(A区)与叶尖铺层区域(B区)的玻纤布轴向错层搭接的过渡区域。为了补强过渡铺层区域(C区)，过渡铺层区域(C区)包括位于下层的外补强层27和位于上层的内补强层28，外补强层27的两侧分别位于叶根铺层区域的叶根左下层21以及叶尖铺层区域的叶尖下层25的底部，内补强层28的两侧分别位于叶根右上层23、叶尖上层26的顶部。外补强层27和内补强层28为2～3层玻纤布，在轴向上超出搭接区域至少0.2m，弦向上与腹板同宽。
此外，前缘腹板的过渡铺层区域(C区)和后缘腹板的过渡铺层区域(C区)在轴向上交错设置，相互间隔有一定距离(优选≥1m)，以防止玻纤布断开区域在轴向重合，影响腹板质量。
进一步，在过渡铺层区域(C区)，叶根左下层21和叶尖下层25、叶根右上层23和叶尖上层26的各层玻纤布在轴向分别搭接，搭接宽度为50-70mm。所有相邻层玻纤布的搭接缝之间错开至少100mm，任意层搭接缝之间错开至少20mm，且芯材上下的搭接位置需错开至少0.5m。
此外，靠近过渡铺层区域(C区)的叶根右上层23位于靠近过渡铺层区域(C区)的叶尖上层26的顶部。并且，靠近过渡铺层区域(C区)的叶根左下层21位于靠近过渡铺层区域(C区)的叶尖下层25的底部。
进一步，为了便于快速铺设，本发明中各区域的多层玻纤布在铺设前，均通过缝编线4提前沿轴向缝制在一起。并且，在弦向、幅宽较大玻纤布的区域上，叶根左下层21和叶根右上层23为宽布层，均缝制有两道缝编线4，通过两道缝编线4将多层玻纤布缝制在一起，其中一道缝编线4距离叶片腹板模具1的翻边100～200mm，便于后续调整翻边布层，另一道缝编线4距离最窄玻纤布(多层玻纤布中最窄的一层)的边沿80mm～120mm(优选100mm)，以便于后续玻纤布错层搭接、调整。
其中，叶根右下层22、叶根左上层24、叶尖下层25和叶尖上层26为窄布层，均直接缝制有一道缝编线4。叶根右下层22和叶根左上层24的缝编线4距离叶片腹板模具1的翻边100～200mm，以便于后续调整翻边布层。叶尖下层25和叶尖上层26的缝编线4居中设置，能够直接居中缝制玻纤布。如图4所示，在轴向上，叶根左下层21和叶尖下层25、叶根右上层23和叶尖上层26的搭接位置预留80～120mm(优选100mm)不缝制缝编线4，用于调整搭接布层。缝制过程中要注意调整玻纤布的平整度，防止形成褶皱。
本发明还公开了一种风电叶片腹板铺层结构的铺层方法，包括以下步骤：
第一步，对腹板铺层进行分区。
根据叶片腹板所需玻纤布的宽度将叶片腹板(前缘腹板和后缘腹板)从叶根至叶尖依次分成叶根铺层区域(A区)、过渡铺层区域(C区)和叶尖铺层区域(B区)。
本发明中的分区根据腹板宽度、玻纤布宽度、预弯程度以及操作习惯等确定，不仅限于分为三个区域。本发明的实施例根据目前通用的幅宽为1.27m的玻纤布为依据进行分区，将腹板所需玻纤布宽度＞1.2m区域作为叶根铺层区域，≤1.2m区域作为叶尖铺层区域。
第二步，将多层玻纤布缝制在一起。
具体来说，对需要铺设在叶根左下层21、叶根右下层22、叶根右上层23、叶根左上层24、叶尖下层25和叶尖上层26上的多层玻纤布分别通过缝编线4缝制到一起，缝制时要注意调整玻纤布的平整度，防止形成褶皱。卷好后，做好玻纤布布层标记。
第三步，模具清理及外补强层27铺设。
具体来说，清理叶片腹板模具1(前缘腹板模具和后缘腹板模具)，并铺设所需辅材后，在叶片腹板模具1对应的过渡铺层区域(C区)内铺设外补强层27。
第四步，同时铺设叶根铺层区域和叶尖铺层区域的下层，其中，对较宽的叶根铺层区域先进行下层左侧部分铺设；同时，对较窄的叶尖铺层区域先进行下层部分铺设；并且，对铺设好的叶根铺层区域和叶尖铺层区域进行轴向搭接。
具体来说，将叶片腹板(前缘腹板和后缘腹板)的叶根铺层区域(A区)玻纤布处从根部向尖部进行铺设，即先将缝制好叶根左下层21铺设在叶根左下侧。
同时，在叶尖铺层区域(B区)从尖部向根部进行铺设，将缝制好的叶尖下层25(玻纤布)铺设在叶尖铺层区域(B区)的下侧；
在过渡铺层区域(C区)调整叶根左下层21处的玻纤布和叶尖下层25处的玻纤布轴向搭接，各层玻纤布搭接宽度为50～70mm，相邻层搭接缝之间错开至少100mm，任意层搭接缝之间错开至少20mm。后续搭接均按此要求执行。
第五步，对较宽的叶根铺层区域再进行下层右侧部分铺设，在叶尖铺层区域铺设芯材3。
具体来说，对叶根铺层区域(A区)的下层右侧部分(即叶根右下层22)进行铺设，将缝制好的叶根右下层22的玻纤布铺设在腹板模具1根部的右下侧。注意叶根右下层22和叶根左下层21玻纤布在弦向上搭接。同时，在叶尖铺层区域(B区)铺设芯材3。
第六步，继续铺设芯材3，并对较窄的叶尖铺层区域再进行上层部分铺设。
具体来说，将芯材3铺设在叶根铺层区域(A区)上，同时对叶尖铺层区域(B区)的上层部分(即叶尖上层26)进行铺设。
第七步，再分别对叶根铺层区域的上层左侧、上层右侧部分进行铺设。
具体来说，对叶根铺层区域的上层左侧(即叶根左上层24)、上层右侧部分(叶根右上层23)进行铺设，注意二者在弦向的搭接，以及叶根右上层23与叶尖上层26在轴向的搭接。叶根右上层23与叶尖上层26在轴向的搭接位置需与下层搭接(根左下层21和叶尖下层25)位置轴向错开至少0.5m。
最后，在过渡铺层区域(C区)铺设内补强层28，并铺设上层辅材，完成腹板层铺过程。
其中，外补强层27和内补强层28为2～3层玻纤布，在轴向上超出搭接区域至少0.2m，弦向上与腹板同宽。
本发明一种风电叶片腹板铺层结构及铺层方法，通过提前缝制，将腹板玻纤布分为若干块，可以一次性铺设多层玻纤布，无需逐层铺设；将腹板铺层进行分区，可以实现同步、双向作业，互不干涉；操作简便，可以减少腹板层铺时间，从而缩短占模时间，提高了铺设速度和质量，并提高了生产效率。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种风电叶片腹板铺层结构，其特征在于，包括前缘腹板和后缘腹板从叶根至叶尖的依次划分的：
叶根铺层区域，包括位于叶根下层左侧的叶根左下层(21)、位于叶根下层右侧的叶根右下层(22)、以及位于叶根上层左侧的叶根左上层(24)、位于叶根上层右侧的叶根右上层(23)；
过渡铺层区域，包括位于底层的外补强层(27)、位于顶层的内补强层(28)、叶根左下层(21)与叶尖下层(25)的轴向搭接区域、以及叶根右上层(23)与叶尖上层(26)的轴向搭接区域；以及
叶尖铺层区域，包括位于叶尖下层的叶尖下层(25)和位于叶尖上层的叶尖上层(26)，叶尖上层位于叶尖下层的上部；
其中，分别铺设在叶根左下层(21)、叶根右下层(22)的多层玻纤布相互弦向搭接，分别铺设在叶根左上层(24)、叶根右上层(23)上的多层玻纤布相互弦向搭接，并且叶根左下层(21)的多层玻纤布与叶尖下层(25)的玻纤布相互轴向搭接，叶根右上层(23)的多层玻纤布与叶尖上层(26)的玻纤布相互轴向搭接。
2.根据权利要求1所述的风电叶片腹板铺层结构，其特征在于，靠近过渡铺层区域的叶根右上层(23)位于靠近过渡铺层区域的叶尖上层(26)的上方；靠近过渡铺层区域的叶根左下层(21)位于靠近过渡铺层区域的叶尖下层(25)的下方。
3.一种风电叶片腹板铺层结构的铺层方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，对腹板铺层进行分区；
第二步，将多层玻纤布缝制在一起；
第三步，清理腹板模具，铺设下层辅材，并在过渡铺层区域上铺设外补强层；
第四步，同时将多层玻纤布铺设在叶根铺层区域和叶尖铺层区域的下层；其中，对叶根铺层区域先进行下层左侧部分铺设；同时，对叶尖铺层区域先进行下层部分铺设；并且，对铺设好玻纤布的叶根铺层区域和叶尖铺层区域玻纤布进行轴向搭接；
第五步，对叶根铺层区域再进行下层右侧部分铺设多，在叶尖铺层区域铺设芯材；
第六步，继续铺设叶根铺层区域芯材，并对叶尖铺层区域再进行上层玻纤布铺设；
第七步，再分别对叶根铺层区域的上层左侧、上层右侧部分进行铺设；
第八步，在过渡铺层区域铺设内补强层，并铺设上层辅材，完成腹板层铺过程。
4.根据权利要求3所述的铺层方法，其特征在于，在第二步中，对需要铺设在叶根铺层区域和叶尖铺层区域的多层玻纤布分别通过缝编线(4)缝制到一起。
5.根据权利要求4所述的铺层方法，其特征在于，在第四步中，将缝制好的玻纤布在叶片腹板模具的叶根铺层区域处从根部向尖部进行铺设，对叶根铺层区域的叶根左下层(21)分左侧部分和右侧部分进行铺设，先铺设叶根左下层(21)；在叶尖铺层区域从尖部向根部进行铺设，先进行叶尖下层(25)的铺设。
6.根据权利要求5所述的铺层方法，其特征在于，在第五步中，铺设叶根铺层区域的叶根右下层(22)；并在叶尖铺层区域铺设芯材(3)；在第六步中，将芯材(3)铺设在叶根铺层区域上，并铺设叶尖铺层区域的叶尖上层(26)；在第七步中，铺设叶根铺层区域的叶根左上层(24)、叶根右上层(23)。
7.根据权利要求4所述的铺层方法，其特征在于，叶根右下层(22)、叶根左上层(24)、叶尖下层(25)和叶尖上层(26)为窄布层，均缝制有一道缝编线(4)；叶根左下层(21)和叶根右上层(23)为宽布层，均缝制有两道缝编线(4)。
8.根据权利要求7所述的铺层方法，其特征在于，叶根右下层(22)和叶根左上层(24)的缝编线(4)距离叶片腹板模具(1)的翻边100～200mm；叶尖下层(25)和叶尖上层(26)的缝编线(4)居中设置。
9.根据权利要求7所述的铺层方法，其特征在于，叶根左下层(21)和叶根右上层(23)上的两道缝编线(4)中的其中一道缝编线(4)距离叶片腹板模具(1)的翻边100～200mm；另一道缝编线(4)距离多层玻纤布上窄玻纤布的边沿80mm～120mm。
10.根据权利要求7所述的铺层方法，其特征在于，在轴向上，叶根左下层(21)和叶尖下层(25)、叶根右上层(23)和叶尖上层(26)的搭接位置预留80～120mm不缝制缝编线(4)。
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