CN113954388B - 预制限位件、翼梁帽、风机叶片及制造方法、预制板材固定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预制限位件、翼梁帽、风机叶片及制造方法、预制板材固定方法，所述预制限位件至少包括一对沿槽宽方向连续设置的上卡槽和下卡槽，所述上卡槽和所述下卡槽的宽度均设为至少一块预制板材宽度的倍数，和所述上卡槽和所述下卡槽的高度均设为预制板材高度。本发明降低或避免相邻板材之间的相对滑移，产生较大的间隙，造成强度削弱的富树脂缺陷，同时也减少板材错位导致边缘凸起，引起的与芯材不贴合造成的富树脂缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及风机叶片领域，具体为预制限位件、翼梁帽、风机叶片及制造方法、预制板材固定方法。
背景技术
为了进一步提升风力发电的竞争力，风力发电机功率越来越大，风力发电机的涡轮叶片作为风能捕捉设备，尺寸越做越大，但随之而来的是，重量也越来越大，成本也不断攀升。
现有技术中的叶片横截面，风机叶片是在叶片模具中由外蒙皮、内蒙皮、夹芯材料、翼梁帽通过特定的方式组装，由聚合物借助真空模塑辅助技术制作而成半壳体迎风面和背风面，在翼梁帽之间由腹板将两个半壳体连接，在腹板与主梁之间、迎风面与背风面前后缘区域通过结构胶粘接剂粘连，从而完成风机叶片制作；从减重及控制成本的角度，翼梁帽的制作近年引入一种新的成型方式——预制拉挤板材堆叠结构；
中国专利CN111761847B公开一种采用拉挤板材制作风机叶片翼梁帽的全自动生产系统及工艺，通过将拉挤设备、切割打磨设备、桁架抓取设备并列排布以及通过桁架抓取设备横跨三者设置的方式，实现了对叶片主梁加工过程中的全自动处理，通过对集成化设置，提高效率的同时降低运输成本；拉挤板材由于其更优异的树脂含量控制，更少量的成型时间，在风机叶片降本减重上颇具优势，然而使用拉挤板材制作风机叶片时更需要考虑板材的组装、以及层间的树脂填充效果；
中国专利CN107073888B公开一种关于风轮机叶片用的加强结构的改进，在其使用板材过程中，在至少相邻的两块板材之间引入灌注促进层，以期板材堆叠结构的灌注速度能够与通过叶片结构的相邻区域的灌注速度基本相容，减小灌注过程中在叶片内形成孔隙的风险；
中国专利CN111794901A公开一种用于风力涡轮机的叶片的翼梁帽、风力涡轮机叶片、风力涡轮机以及制造翼梁帽的方法，在板材堆叠结构的宽度方向使用限位元件，减轻堆叠结构放入模具中产生滑移，形成堆叠结构间的间隙，从而引起非期望的富树脂区域；
中国专利CN107771193B公开一种用于风力涡轮机中的层结构的聚氨酯体系，涉及一种或多种异氰酸酯与一种或多种有机多元醇的混合物体系，此体系树脂的原材料成本更低，性能更优异，可用于风机叶片翼梁帽或腹板部件的制作，以降低风机叶片的成本；
尽管以上公开，拉挤板材在风机叶片上应用过程中还是存在诸多问题，以板材吊装入模具时层间的滑移间隙及层间树脂浸润不充足为主，如图2所示，板材层间及组间的滑移导致富树脂形成的强度削弱区，以及边缘凸起也较容易产生与边缘处芯材不匹配而导致富树脂；
综上所述，现有技术存在的问题如下：
1.目前使用环氧树脂制作风机叶片，成本高，成型周期长，不利于成本控制；
2.拉挤板材使用过程中，相互之间固定不牢靠，易产生层间滑移，导致堆叠间隙扩大而产生过多富树脂；
3.拉挤板材使用过程中，层间灌注速度慢于周边区域，易产生层间树脂浸润不良，降低板材之间结合强度；
因此，目前寻求一种更有效的风机叶片制作方法，降低风力发电叶片的重量和成本成为业界的迫切需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种防止相对滑移、预制板材错位的预制限位件、翼梁帽、风机叶片及制造方法、预制板材固定方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明第一方面提供一种预制限位件，至少包括一对沿槽宽方向连续设置的上卡槽和下卡槽，所述上卡槽和所述下卡槽的宽度均设为至少一块预制板材宽度的倍数，和所述上卡槽和所述下卡槽的高度均设为预制板材高度。
本技术方案中，提供了一种预制限位件，在翼梁帽预制过程中，通过将该预制限位件的上卡槽和下卡槽分别于对应的预制板材进行连接，使得相邻的预制板材被该预制限位件所定位，解决了防止预制板材相对滑移、预制板材错位的技术问题，利用预制限位件上的各个卡槽结构防止在翼梁帽预制过程中产生的预制板材相对滑移、预制板材错位导致边缘凸起的问题。
较佳的，所述预制限位件的表面设置曲率。
本技术方案中，解决了预制限位件与后续叶片壳体模具的适配问题。
较佳的，所述预制限位件表面设有导流孔。
本技术方案中，解决了预制限位件与后续叶片壳体模具的适配过程中树脂如何导流的问题。
较佳的，所述导流孔沿所述预制限位件表面的槽宽方向等间距排布，所述导流孔沿所述预制限位件表面的槽长方向等间距排布。
本技术方案中，等间距排布的导流孔可以使得树脂导流得更均匀高效。
较佳的，所述导流孔的形状为任意多边形的一种或多种。
本技术方案中，在等间距排布导流孔的基础上，结合导流孔本身的形状设计，可以进一步使得树脂导流得更均匀高效。
本发明第二方面提供一种翼梁帽，包括预制板材，所述预制板材沿所述翼梁帽的宽度方向堆叠至少两组预制板材，所述至少两组预制板材沿翼梁帽的宽度方向且位于同一层的至少两块预制板材彼此相邻，其特征在于，还包括：
如上述预制限位件，所述预制限位件穿插设置于各所述预制板材组的组与组之间的间隙中。
本技术方案中，为了解决翼梁帽中相邻预制板材之间的相对滑移、预制板材错位导致边缘凸起的问题，采用预制板材堆叠、同时预制板材限位件固定，降低或避免相邻板材之间的相对滑移，产生较大的间隙，造成强度削弱的富树脂缺陷，同时也减少板材错位导致边缘凸起，引起的与芯材不贴合造成的富树脂缺陷。
较佳的，所述预制板材的长度沿翼梁帽的纵向方向延伸，所述预制板材沿翼梁帽的纵向方向设有多组所述预制限位件。
本技术方案中，为了解决了长形预制板材如何限位的问题，防止因太长而导致相对滑移、预制板材错位导致边缘凸起的问题。
较佳的，所述预制限位件，所述预制限位件与相邻的两组预制板材之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定。
本技术方案中，为了进一步解决邻预制板材之间的相对滑移、预制板材错位导致边缘凸起的问题，预制板材限位件与相邻的两组板材之间以平纹编织的方式相互锁定，加强固定作用。
较佳的，每一组预制板材沿翼梁帽的高度方向堆叠至少两层预制板材，上下两层相邻以及同一层相邻的预制限位件之间形成树脂流道，供树脂浸润板材层间。
相邻的预制限位件在固定组间预制板材的同时，彼此间形成树脂流道，供树脂填充板材层间，提高板材层间粘接的可靠性，使得通过堆叠结构的灌注速度能够与通过叶片结构的相邻区域的灌注速度基本相同，这减小了灌注过程中在叶片内形成孔隙的风险；
较佳的，所述预制板材设有端部渐缩面，所述端部渐缩面上设有端部固定件，所述端部固定件在宽度方向将同一层的相邻预制板材彼此固定。
本技术方案中，通过端部固定件的使用，使端部渐缩板材与相邻层彼此贴合固定，减少其相互错位导致的两组板材相互叠加，造成强度集中或引起布层褶皱；同时，弥补因端部磨削产生的强度削弱。
较佳的，所述端部固定件为多轴向编织物。
本技术方案中，多轴向编织物为优选实施例，通过多轴向编织物可以进一步加强固定。
本发明第三方面提供一种风机叶片，包括外蒙皮、内蒙皮、芯材、树脂以及翼梁，其特征在于，所述翼梁具有上述任一项所述的翼梁帽。
本技术方案中，使用预制板材堆叠组装后，放入壳体模具一体成型，减少风机叶片翼梁帽模具的投入，降低模具投入成本，进而也可降低人员成本投入；使用预制板材堆叠而成的翼梁帽结构，增强体的材料含量稳定，可提高结构的稳定可靠性，降低叶片后期运行维护成本。
较佳的，所述外蒙皮、内蒙皮为增强纤维编织布。
本技术方案中，增强纤维编织布的优选实施例，通过增强纤维本身的强度进一步提升蒙皮的强度。
较佳的，所述增强纤维编织布克重为600～1500gsm，包括双轴向、单轴向、三轴向编织布。
本技术方案中，增强纤维编织布的优选实施例，通过克重的选取以及轴向编织形态提高编织布强度。
较佳的，所述夹芯材料为PVC或PET或balsa轻木材质中的一种或多种。
本技术方案中，夹芯材料的优选实施例，使用轻木材质可节约材料成本。
较佳的，所述树脂包括聚氨酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、或环氧乙烯基不饱和树脂混合体系。
本技术方案中，树脂的优选实施例，使用低粘度、低成本、高性能的聚氨酯树脂，可节约材料成本。
较佳的，所述聚氨酯树脂是一种或多种有机多异氰酸酯与一种或多种有机多元醇的组合物。
本技术方案中，使用低粘度、低成本、高性能的聚氨酯树脂，可节约材料成本。
本发明第四方面提供一种翼梁帽的制造方法，其特征在于，其用于制造如上述任一项所述翼梁帽，所述翼梁帽由预制板材堆叠组装而成，所述翼梁帽的制造方法具体包括如下步骤：
S100，准备若干条定长切割的预制板材，所述预制板材沿长度方向定长切割，端部打磨渐缩；
S200，将上述预制板材沿宽度方向铺设，记为第一层；
S300，使用预制限位件将位于相邻组的预制板材相互固定；
S400，重复步骤S100和S200以铺设第二层预制板材；
S500，将第二层固定完成的预制板材放在第一层固定完成的预制板材上；
S600，重复步骤S200至S500，直至预制板材铺设堆叠完成。
较佳的，所述预制板材端部沿长度方向在其中一个表面打磨斜坡，斜坡厚度与宽度方向比例为1:50。
本发明的翼梁帽制造方法可取得以下有益效果：
1.预制限位件与相邻的两组板材之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定，降低或避免相邻板材之间的相对滑移，产生较大的间隙，造成强度削弱的富树脂缺陷，同时也减少板材错位导致边缘凸起，引起的与芯材不贴合造成的富树脂缺陷；
2.通过端部固定件的使用，使端部渐缩板材与相邻层彼此贴合固定，减少其相互错位导致的两组板材相互叠加，造成强度集中或引起布层褶皱；同时，弥补因端部磨削产生的强度削弱；
3.相邻的预制限位件在固定组间板材的同时，彼此间形成树脂流道，供树脂填充板材层间，提高板材层间粘接的可靠性；
4.减少层间其他辅助灌注层的使用，节约材料成本以及降低工艺难度；
5.使用预制板材堆叠组装后，放入壳体模具一体成型，减少风机叶片翼梁帽模具的投入，降低模具投入成本，进而也可降低人员成本投入；
6.使用预制板材堆叠而成的翼梁帽结构，增强体的材料含量稳定，可提高结构的稳定可靠性，降低叶片后期运行维护成本；
7.使用预制限位件可以将预制板材彼此固定，防止或减少预制板材在堆叠过程中产生滑移，进而产生强度削弱富树脂的风险，同时预制限位件可在板材表面形成树脂通道，供树脂完全填充板材层间，使得通过堆叠结构的灌注速度能够与通过叶片结构的相邻区域的灌注速度基本相同，这减小了灌注过程中在叶片内形成孔隙的风险；
8.使用低粘度、低成本、高性能的聚氨酯树脂，可节约材料成本。
本发明第五方面提供一种风机叶片的制造方法，其特征在于，其用于制造如上述任一项所述风机叶片，具体包括以下步骤：
S1，外蒙皮布层铺设；
S2，将堆叠组装的预制板材组成的上述任一项所述的翼梁帽放入叶片壳体模具，且在主梁侧放置夹芯材料；
S3，内蒙皮布层铺设；
S4，布置真空系统，并抽真空；
S5，叶片壳体模具加热，对真空系统内部进行除湿；当选用聚氨酯树脂灌注时需要此步骤，选用其他树脂体系不需此步骤。
S6，注入树脂，并固化。
较佳的，所述除湿为在真空条件下利用模具或其他加热方式对真空内部结构进行加热，温度为30～50℃，持续2～4h，除去布层及夹芯材料中的水分。
本发明通过改善预制板材相互之间的固定方式，提升预制板材层间的浸润性能，进而使用预制板材一体成型技术制作风机叶片，减少翼梁帽模具的投入使用，结合聚氨酯树脂的使用，以达到降本增效的目的。
本发明第六方面提供一种预制板材固定方法，通过限位件固定多个预制板材之间的相对位置，所述预制板材沿所述翼梁帽的宽度方向堆叠至少两组预制板材，所述至少两组预制板材沿翼梁帽的宽度方向且位于同一层的至少两块预制板材彼此相邻，其特征在于，所述预制板材固定方法包括：将所述限位件沿几字形的路径依次穿插位于同一层的各预制板材的上表面、下表面及板材之间的间隙中。
本技术方案中，为了解决邻预制板材之间的相对滑移、预制板材错位导致边缘凸起的问题，预制板材限位件与相邻的两组板材之间以平纹编织的方式相互锁定，加强固定作用，进而将位于同一层的相邻板材通过所述限位件彼此紧锁。
较佳的，所述限位件为软质的限位件。
本技术方案中，相比于采用硬质材料的限位件，采用软质材料的限位件，由于其柔性的特征，无需在固定预制板材前对限位件进行预加工，就可以相对较好的贴合板材，防止错位，简化固定流程。
较佳的，在所述预制板材固定方法中，还包括：所述限位件与相邻的两组预制板材之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定。
本技术方案中，利用纤维采用平纹或斜纹穿插于板材之间的方式锁定板材组将板材捆绑，分为预制限位件或者两种，其中预制限位件也可以使用纤维编织布预先成型。
较佳的，所述限位件包括纤维布、玻璃纤维、碳纤维、玻碳混合纤维的一种或多种混合编织的纤维布。
本技术方案中，选用纤维布、玻璃纤维、碳纤维、玻碳混合纤维的一种或多种混合编织的编织布可进一步增强锁紧力度。
较佳的，所述纤维布优选克重100-400gsm。
本技术方案中，选用100-400gsm的纤维布可进一步增强锁紧力度。
较佳的，所述纤维布为±45°编织或0°和90°正交编织的编织布。
本技术方案中，选用±45°编织或0°和90°正交编织的编织布可进一步增强锁紧力度。
本发明的预制限位件、翼梁帽、风机叶片及制造方法、预制板材固定方法的积极进步效果在于：
1.使用预制板材堆叠组装后，放入壳体模具一体成型，减少风机叶片翼梁帽模具的投入，降低模具投入成本，进而也可降低人员成本投入；
2.使用预制板材堆叠而成的翼梁帽结构，增强体的材料含量稳定，可提高结构的稳定可靠性，降低叶片后期运行维护成本；
3.使用预制限位件可以将预制板材彼此固定，防止或减少预制板材在堆叠过程中产生滑移，进而产生强度削弱富树脂的风险，同时预制限位件可在预制板材表面形成树脂通道，供树脂完全填充板材层间，使得通过堆叠结构的灌注速度能够与通过叶片结构的相邻区域的灌注速度基本相同，这减小了灌注过程中在叶片内形成孔隙的风险；
4.使用低粘度、低成本、高性能的聚氨酯树脂，可节约材料成本；
5.聚氨酯树脂固化速度快，可降低成型时间，以及能源损耗，进而降低叶片成本；
6.使用预制板材堆叠组装后，放入壳体模具一体成型，减少风机叶片翼梁帽模具的投入，降低模具投入成本，进而也可降低人员成本投入；
7.使用预制板材堆叠而成的翼梁帽结构，增强体的材料含量稳定，可提高结构的稳定可靠性，降低叶片后期运行维护成本。
附图说明
图1为本发明的风机叶片截面的示意效果图；
图2为预制板材堆叠用于风机叶片、层间错位导致的富树脂缺陷横截面示意图；
图3为本发明的带有预制限位件的堆叠翼梁帽结构；
图4为本发明的预制板材端部固定件；
图5A为本发明的预制限位件依次穿过同一层的相邻两组预制板材的上或下表面；
图5B为本发明的预制限位件依次穿过同一层的相邻两组预制板材的上或下表面的一种形式；
图6为本发明的预制限位件固定预制板材的横截面示意图；
图7A为本发明的预制限位件与位于同一层的预制板材之间采用平纹编织的方式固定；
图7B为本发明的预制限位件与位于同一层的预制板材之间采用斜纹编织的方式固定；
图8A为本发明的预制限位件结构示意图；
图8B为本发明的预制限位件表面方形导流孔；
图8C为本发明的预制限位件表面圆形导流孔；
图9为本发明的预制板材叶片一体成型示意图。图中标记说明：
外蒙皮 1
内蒙皮 2
夹芯材料 3
翼梁帽 4
预制板材组间间隙 5
第一组预制板材组 51
第二组预制板材组 52
第三组预制板材组 53
第一层预制板材层 54
第二层预制板材层 55
第三层预制板材层 56
第四层预制板材层 57
第五层预制板材层 58
预制板材错位导致边缘凸起 6
预制板材 7
预制限位件 8
第一折边 810
第二折边 820
第一凸面 830
第一凹面 840
导流孔 850
端部渐缩面 9
端部固定件 10
模具型腔 11
薄膜 12
注胶口 13
注胶管 14
树脂流道 15
后缘 16
背风面 17
迎风面 18
前缘 19
叶片尖部 20
叶片根部 21
翼梁帽的宽度方向 W
翼梁帽的高度方向 H
翼梁帽的纵向方向 L
风机叶片轴向 Z
风机叶片弦向 X
预制限位件的槽宽方向 Y。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明的技术方案，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
实施例一
如图8A、8B、8C所示，本实施例提供一种预制限位件8，至少包括一对沿槽宽方向连续设置的上卡槽和下卡槽，预制限位件的槽宽方向Y如图所示，上卡槽和下卡槽的宽度均设为至少一块预制板材7宽度的倍数，和上卡槽和下卡槽的高度均设为预制板材7高度。本实施例中，提供了预制限位件8的卡槽形式的实施例，利用卡槽结构防止相对滑移、预制板材7错位导致边缘凸起的问题。
在本实施例中，预制限位件8包括至少一个第一折边810、至少一个第二折边820、至少一个第一凹面840、至少一个第一凸面830，第一凹面840贴靠第一板材的上或下表面，第一凸面830贴靠与第一板材相邻的板材即第二板材的下或上表面；且第一凸面830和第一凹面840的表面具有与模具一致的曲率；第一折边810与第二板材的侧边紧靠，第二折边820与第一板材的侧边紧靠；且相邻第一折边810和第二折边820的间距为单条板材的宽度或单条板材宽度的105％。
为了解决了预制限位件8与后续叶片壳体模具的适配问题，预制限位件8的表面设置曲率。
较佳的，预制限位件8表面设有导流孔850。导流孔850的形状为任意多边形的一种或多种，在本实施例中，举例说明，如圆形、方形或其他等效导流孔。导流孔850沿预制限位件8表面的槽宽方向等间距排布，导流孔沿预制限位件8表面的槽长方向等间距排布。
在本实施例中，预制限位件8为玻璃纤维、碳纤维或玻碳混合编织的纤维，作为优选克重为100～400gsm；亦可是由1～2层上述纤维通过聚合物加强固化所得的预制板条制作而成。
实施例二
如图3、4、5A、5B、6、7A、7B所示，本实施例提供一种翼梁帽4，该翼梁帽4包括沿翼梁帽4的纵向方向布置的至少两个堆叠，其中，至少两个堆叠布置成沿翼梁帽4的宽度方向彼此相邻，并且至少两个堆叠中的每一个包括沿翼梁帽4的高度方向堆叠在彼此顶部上的由增强纤维加强聚合物制成的拉挤板材，堆叠宽度方向位于同一层的多个相邻的预制板材7是由穿插在其间的预制限位件8以及端部固定件10在宽度或高度方向将预制板材7按一定方式彼此固定；同时，相邻两层预制板材7上的预制限位件8在厚度方向不重叠；同时，上下两层相邻以及同一层相邻的预制限位件8之间会形成树脂流道15，供树脂浸润板材层间；
即使用多条预制板材7并使用预制限位件8固定的堆叠体；预制限位件8将同层相邻预制板材7彼此固定，防止产生滑移导致堆叠结构之间产生间隙，同时可在预制板材7表面形成树脂通道，供树脂完全填充预制板材7层间，使得通过堆叠结构的灌注速度能够与通过叶片结构的相邻区域的灌注速度基本相同，这减小了灌注过程中在叶片内形成孔隙的风险。
下面具体分别阐述预制板材7和预制限位件8：
包括预制板材7，预制板材7沿翼梁帽4的宽度方向堆叠至少两组预制板材7，至少两组预制板材7沿翼梁帽4的宽度方向且位于同一层的至少两块预制板材7彼此相邻，在本实施例中，预制板材7沿翼梁帽4的纵向方向布置至少两组预制板材7堆叠，至少两组预制板材7堆叠布置成沿翼梁帽4的宽度方向彼此相邻，并且至少两组预制板材7堆叠中的每一个包括沿翼梁帽4的高度方向堆叠在彼此顶部上的预制板材7，相邻两层预制板材7上的预制限位件8在厚度方向不重叠，
还包括如实施例一中的预制限位件8，预制限位件8穿插设置于各预制板材7组的组与组之间的间隙中。在本实施例中，固定方式为由预制限位件8呈“几”形依次穿插位于同一层的不同组之间的预制板材7上或下表面，进而将位于同一层的预制板材7通过此预制限位件8或固定件彼此紧锁，防止其产生宽度方向的移动，见图5A和图5B；紧锁方式为将至少将相邻的两组预制板材7以平纹或斜纹编织的形式将限位件与板材编织在一起，见图7A和图7B；
本实施例中，为了解决翼梁帽4中相邻预制板材7之间的相对滑移、预制板材7错位导致边缘凸起的问题，采用预制板材7堆叠+预制板材7限位件固定，降低或避免相邻板材之间的相对滑移，产生较大的间隙，造成强度削弱的富树脂缺陷，同时也减少板材错位导致边缘凸起，引起的与芯材不贴合造成的富树脂缺陷。
本实施例中，为了解决了长形预制板材7如何限位的问题，防止因太长而导致相对滑移、预制板材7错位导致边缘凸起的问题，预制板材7的长度沿翼梁帽4的纵向方向延伸，预制板材7沿翼梁帽4的纵向方向设有多组预制限位件8。相邻的预制限位件8或固定件沿长度方向的间隔至多2m；
如图7A、7B所示，本实施例中，为了进一步解决邻预制板材7之间的相对滑移、预制板材7错位导致边缘凸起的问题，预制板材7限位件与相邻的两组板材之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定，加强固定作用。预制限位件8与相邻的两组预制板材7之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定。
在本实施例中，上下两层相邻以及同一层相邻的预制板材7板材限位件在固定组间板材的同时，彼此间形成树脂流道15，供树脂填充板材层间，提高板材层间粘接的可靠性，使得通过堆叠结构的灌注速度能够与通过叶片结构的相邻区域的灌注速度基本相同，这减小了灌注过程中在叶片内形成孔隙的风险；每一组预制板材7沿翼梁帽4的高度方向堆叠至少两层预制板材7，上下两层相邻以及同一层相邻的预制限位件8之间形成树脂流道，供树脂浸润板材层间。
如图4所示，在本实施例中，通过端部固定件10的使用，使端部渐缩板材与相邻层彼此贴合固定，减少其相互错位导致的两组板材相互叠加，造成强度集中或引起布层褶皱；同时，弥补因端部磨削产生的强度削弱。预制板材7设有端部渐缩面，端部渐缩面上设有端部固定件10，端部固定件10在宽度方向将同一层的相邻预制板材7彼此固定。在本实施例中，端部固定件10为双轴向或三轴向编织物，其为玻璃纤维或碳纤维；以端部渐缩结束位置为中心沿长度方向布置，将上一层的端部渐缩与下一层的板材“捆绑”。
本实施例中，多轴向编织物为优选实施例，端部固定件10为多轴向编织物。
实施例三
如图1、2所示，本实施例提供一种风机叶片，尤其是风轮机叶片，包括外蒙皮1、外蒙皮2、芯材、树脂以及翼梁，其特征在于，翼梁具有上述任一项的翼梁帽4，此风轮机叶片多条预制板材7堆叠而成的翼梁帽4结构，并且多个预制板材7中至少一对相邻的预制板材7由预制限位件8和/或固定件固定；
本实施例中，使用预制板材7堆叠组装后，放入壳体模具一体成型，减少风机叶片翼梁帽4模具的投入，降低模具投入成本，进而也可降低人员成本投入；使用预制板材堆叠而成的翼梁帽4结构，增强体的材料含量稳定，可提高结构的稳定可靠性，降低叶片后期运行维护成本。
本实施例中，外蒙皮1、外蒙皮2的优选实施例，外蒙皮1、外蒙皮2为增强纤维编织布。
本实施例中，增强纤维编织布的优选实施例，增强纤维编织布克重为600～1500gsm，包括双轴向、单轴向、三轴向编织布。
本技术方案中，夹芯材料3的优选实施例，夹芯材料3为PVC或PET或balsa轻木材质中的一种或多种。
本实施例中，树脂的优选实施例，树脂包括聚氨酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、或环氧乙烯基不饱和树脂混合体系。聚氨酯树脂是一种或多种有机多异氰酸酯与一种或多种有机多元醇的组合物。本实施例中，使用低粘度、低成本、高性能的聚氨酯树脂，可节约材料成本。
实施例四
本实施例提供一种翼梁帽4的制造方法，其用于制造如上述任一项翼梁帽4，翼梁帽4由预制板材7堆叠组装而成，翼梁帽4的制造方法具体包括如下步骤：
S100，准备若干条定长切割的预制板材7，预制板材7沿长度方向定长切割，端部打磨渐缩，预制板材7端部沿长度方向在其中一个表面打磨斜坡，斜坡厚度与宽度方向比例为1:50；
S200，将上述预制板材7沿宽度方向铺设，记为第一层；
S300，使用预制限位件8将位于相邻组的预制板材7相互固定；
S400，重复步骤S100和S200以铺设第二层预制板材7；
S500，将第二层固定完成的预制板材7放在第一层固定完成的预制板材7上；
S600，重复步骤S200至S500，直至预制板材7铺设堆叠完成。
通过以上技术方案可取得以下有益效果：
1)预制限位件8与相邻的两组预制板材7之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定，降低或避免相邻板材之间的相对滑移，产生较大的间隙，造成强度削弱的富树脂缺陷，同时也减少板材错位导致边缘凸起，引起的与芯材不贴合造成的富树脂缺陷；
2)通过端部固定件10的使用，使端部渐缩板材与相邻层彼此贴合固定，减少其相互错位导致的两组板材相互叠加，造成强度集中或引起布层褶皱；同时，弥补因端部磨削产生的强度削弱；
3)相邻的预制限位件8在固定组间预制板材7的同时，彼此间形成树脂流道，供树脂填充板材层间，提高预制板材7层间粘接的可靠性；
4)减少层间其他辅助灌注层的使用，节约材料成本以及降低工艺难度。
实施例五
以图9为例，本实施例提供一种风机叶片的制造方法，其用于制造如上述任一项风机叶片，具体包括以下步骤：
S1，外蒙皮1布层铺设，在叶片壳体模具型腔内11铺设外蒙皮11增强纤维布；模具型腔11优选叶片壳体模具型腔，模具型腔内具有曲率；
S2，将堆叠组装的预制板材7组成的上述的翼梁帽4放入叶片壳体模具，且在主梁侧放置夹芯材料3；将堆叠组装完成的拉挤板材翼梁帽44结构吊入壳体模具型腔11内，并沿模具型腔11轴向在梁帽4结构前后缘区域放置夹芯材料33；
S3，外蒙皮2布层铺设，在梁帽4及夹芯材料33表面沿轴向和弦向铺设外蒙皮2增强纤维2，纤维铺设至前后缘模具型腔11边缘；
S4，布置真空系统，并抽真空，布置真空导流体系，放置导流网等辅材后，在梁帽4边缘两侧放置导流管14及注胶口13，并在型腔表面整体铺覆至少一层真空膜12以备结构层创造负压环境；
S5，当所述树脂选用聚氨酯树脂灌注时，叶片壳体模具加热，对真空系统内部进行除湿；在负压条件下对真空膜内结构层进行加热除湿，温度30～50℃，时间2～4h以除去结构层中的水分；其他树脂可省略本步骤。
S6，注入树脂，并固化。
其中，在S1和S2之间还有，同时提供一种实施例四的预制板材7堆叠组装翼梁帽4的方法。
本实施例通过以上技术方案可取得以下有益效果：
1)预制限位件8与相邻的两组预制板材7之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定，降低或避免相邻预制板材7之间的相对滑移，产生较大的间隙，造成强度削弱的富树脂缺陷，同时也减少板材错位导致边缘凸起，引起的与芯材不贴合造成的富树脂缺陷；
2)通过端部固定件10的使用，使端部渐缩板材与相邻层彼此贴合固定，减少其相互错位导致的两组板材相互叠加，造成强度集中或引起布层褶皱；同时，弥补因端部磨削产生的强度削弱；
3)相邻的预制限位件8在固定组间板材的同时，彼此间形成树脂流道，供树脂填充预制板材7层间，提高预制板材7层间粘接的可靠性；
4)减少层间其他辅助灌注层的使用，节约材料成本以及降低工艺难度；
5)使用预制板材7堆叠组装后，放入壳体模具一体成型，减少风机叶片翼梁帽4模具的投入，降低模具投入成本，进而也可降低人员成本投入；
6)使用预制板材7堆叠而成的翼梁帽4结构，增强体的材料含量稳定，可提高结构的稳定可靠性，降低叶片后期运行维护成本；
7)使用预制限位件8可以将预制板材7彼此固定，防止或减少预制板材7在堆叠过程中产生滑移，进而产生强度削弱富树脂的风险，同时限位件可在板材表面形成树脂通道，供树脂完全填充板材层间，使得通过堆叠结构的灌注速度能够与通过叶片结构的相邻区域的灌注速度基本相同，这减小了灌注过程中在叶片内形成孔隙的风险；
8)使用低粘度、低成本、高性能的聚氨酯树脂，可节约材料成本。
实施例六
本实施例提供了一种直接利用纤维，采用平纹或斜纹穿插于预制板材之间的方式锁定预制板材组将板材捆绑，其中实施例一中的预制限位件8也可以使用纤维编织布预先成型，也可以使用软质的限位件，后续应用方法即同实施例一至五。
利用纤维当限位件编织固定预制板材时，如图7A-7B所示，一种预制板材固定方法，包括预制板材7，预制板材7沿翼梁帽4的宽度方向堆叠至少两组预制板材7，至少两组预制板材7沿翼梁帽4的宽度方向且位于同一层的至少两块预制板材7彼此相邻，由限位件沿几字形的路径依次穿插位于同一层的各预制板材的上表面、下表面及板材之间的间隙中。
为了解决邻预制板材之间的相对滑移、预制板材错位导致边缘凸起的问题，预制板材限位件与相邻的两组板材之间以平纹编织的方式相互锁定，加强固定作用，进而将位于同一层的相邻板材通过所述限位件彼此紧锁。
进一步增强锁紧力度，限位件选用纤维布、玻璃纤维、碳纤维、玻碳混合纤维的一种或多种混合编织的编织布可进一步增强锁紧力度。
进一步增强锁紧力度，纤维布优选克重100-400gsm。
进一步增强锁紧力度，纤维布为±45°编织或0°和90°正交编织的编织布。
上述实施例中的预制板材7，可以使用拉挤板材，也可以使用其他预制工艺制造的板材。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (21)
1.一种翼梁帽，包括预制板材，所述预制板材沿所述翼梁帽的宽度方向堆叠至少两组预制板材，所述至少两组预制板材沿翼梁帽的宽度方向且位于同一层的至少两块预制板材彼此相邻，其特征在于，还包括：
一种预制限位件，至少包括一对沿槽宽方向连续设置的上卡槽和下卡槽，所述上卡槽和所述下卡槽的宽度均设为至少一块预制板材宽度的倍数，和所述上卡槽和所述下卡槽的高度均设为预制板材高度；
所述预制限位件穿插设置于各所述预制板材组的组与组之间的间隙中；
所述预制限位件表面设有导流孔；
所述预制板材设有端部渐缩面，所述端部渐缩面上设有端部固定件，所述端部固定件在宽度方向将同一层的相邻预制板材彼此固定；
所述预制限位件的表面设置曲率；
所述导流孔沿所述预制限位件表面的槽宽方向等间距排布，所述导流孔沿所述预制限位件表面的槽长方向等间距排布。
2.根据权利要求1所述的翼梁帽，其特征在于，所述导流孔的形状为任意多边形的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的翼梁帽，其特征在于，所述预制板材的长度沿翼梁帽的纵向方向延伸，所述预制板材沿翼梁帽的纵向方向设有多组所述预制限位件。
4.根据权利要求1或3所述的翼梁帽，其特征在于，所述预制限位件，所述预制限位件与相邻的两组预制板材之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定。
5.根据权利要求1或3所述的翼梁帽，其特征在于，每一组预制板材沿翼梁帽的高度方向堆叠至少两层预制板材，上下两层相邻以及同一层相邻的预制限位件之间形成树脂流道，供树脂浸润板材层间。
6.根据权利要求1所述的翼梁帽，其特征在于，所述端部固定件为多轴向编织物。
7.一种风机叶片，包括外蒙皮、内蒙皮、夹芯材料、树脂以及翼梁，其特征在于，所述翼梁具有如权利要求1-6任一项所述的翼梁帽。
8.根据权利要求7所述的风机叶片，其特征在于，所述外蒙皮、内蒙皮为增强纤维编织布。
9.根据权利要求7所述的风机叶片，其特征在于，所述树脂包括聚氨酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、或环氧乙烯基不饱和树脂混合体系。
10.根据权利要求9所述的风机叶片，其特征在于，所述聚氨酯树脂是一种或多种有机多异氰酸酯与一种或多种有机多元醇的组合物。
11.一种翼梁帽的制造方法，其特征在于，其用于制造如权利要求1-6任一项所述翼梁帽，所述翼梁帽由预制板材堆叠组装而成，所述翼梁帽的制造方法具体包括如下步骤：
S100，准备若干条定长切割的预制板材，所述预制板材沿长度方向定长切割，端部打磨渐缩；
S200，将上述预制板材沿宽度方向铺设，记为第一层；
S300，使用预制限位件将位于相邻组的预制板材相互固定；
S400，重复步骤S100和S200以铺设第二层预制板材；
S500，将第二层固定完成的预制板材放在第一层固定完成的预制板材上；
S600，重复步骤S200至S500，直至预制板材铺设堆叠完成。
12.如权利要求11所述的翼梁帽的制造方法，其特征在于，所述预制板材端部沿长度方向在其中一个表面打磨斜坡，斜坡厚度与宽度方向比例为1:50。
13.一种风机叶片的制造方法，其特征在于，其用于制造如权利要求7-10任一项所述风机叶片，具体包括以下步骤：
S1，外蒙皮布层铺设；
S2，将堆叠组装的预制板材组成的如权利要求1-6任一项所述的翼梁帽放入叶片壳体模具，且在主梁侧放置夹芯材料；
S3，内蒙皮布层铺设；
S4，布置真空系统，并抽真空；
S5，注入树脂，并固化。
14.如权利要求13所述的风机叶片的制造方法，其特征在于，当步骤S5中的所述树脂选用聚氨酯树脂时，在步骤S4与步骤S5之间增设一步骤S41：叶片壳体模具加热，对真空系统内部进行除湿。
15.如权利要求14所述的风机叶片的制造方法，其特征在于，所述除湿为在真空条件下利用模具或其他加热方式对真空内部结构进行加热，温度为30～50℃，持续2～4h，除去布层及夹芯材料中的水分。
16.一种预制板材固定方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述翼梁帽中的预制板材，通过限位件固定多个预制板材之间的相对位置，所述预制板材的固定方法包括：将所述限位件沿几字形的路径依次穿插位于同一层的各预制板材的上表面、下表面及板材之间的间隙中。
17.如权利要求16所述的预制板材固定方法，其特征在于，在所述预制板材的固定方法中，还包括：所述限位件与相邻的两组预制板材之间以平纹或斜纹编织的方式相互锁定。
18.如权利要求16所述的预制板材固定方法，其特征在于，所述限位件包括纤维布。
19.如权利要求16所述的预制板材固定方法，其特征在于，所述限位件包括玻璃纤维、碳纤维、玻碳混合纤维的一种或多种混合编织的纤维布。
20.如权利要求18所述的预制板材固定方法，其特征在于，所述纤维布的克重范围在100-400gsm之间。
21.如权利要求18所述的预制板材固定方法，其特征在于，所述纤维布为±45°编织或0°和90°正交编织的编织布。
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