CN114589938B - 一种前缘防护风电叶片及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种前缘防护风电叶片及其成型方法，在叶片前缘设置前缘防护膜，前缘防护膜为多层结构，从外到内依次包括防护层、缓冲层和粘接层。所述防护层为填充石墨增强剂的聚四氟乙烯或同等性能的高分子改性材料，所述缓冲层为高弹性聚氨酯泡沫或具有同等性能的高密度弹性泡沫，所述粘接层为玻璃纤维胶带。前缘防护膜上设置V型槽，粘接时与双曲面叶片壳体随形性好。该前缘防护膜可与叶片壳体一体灌注成型，也可在叶片脱模后进行安装，成型工艺简单，可操作性强，使用周期长，同时具备导电性，能对叶片前缘进行雷击防护。
Description
技术领域
本发明属于风力发电叶片技术领域，具体的说是一种前缘防护风电叶片及其成型方法。
背景技术
风能作为一种绿色清洁可能源，近年来发展迅速，装机量在持续增长。风电叶片作为风力发电中的重要部件，其主要原材料为玻璃纤维增强材料，当叶片旋转过程，叶片前缘首先“劈开”气流，最先和空气中的颗粒物直接接触碰撞，加上雨水对前缘冲击、紫外老化等因素，容量造成叶片前缘的磨损和腐蚀，同时因叶片处于较高地势，前缘也容易遭受雷击。前缘腐蚀和雷击后都会破坏叶片的气动特性，影响发电量，如腐蚀过于严重，会造成叶片巨大的损坏，维修费用极高，所以对风电叶片的前缘防护至关重要。
目前常见的前缘防护风电叶片一种是在叶片前缘粘贴带有压敏胶的聚氨酯贴膜，但叶片前缘是在长度方向和弦向方向均为曲率不断变化的双曲面结构，平面薄膜在粘贴过程中很难做到与前缘完全随形，且压敏胶与壳体粘接不牢固，在叶片运转过程中贴膜容易脱落；另一种是在叶片成型后在叶片前缘区域滚涂前缘防护油漆，涂装对工艺的要求较高，操作时间长。同时以上两种方式还存在不能进行前缘雷击防护，施工工艺复杂，耐磨性差，防护周期短等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种前缘防护风电叶片及其成型方法，施工工艺简单，可操作性强，使用周期长，同时具备导电性，能对叶片前缘进行雷击防护。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种前缘防护风电叶片，在叶片的前缘设置有前缘防护膜，所述前缘防护膜为多层结构，从外到内依次包括防护层、缓冲层和粘接层。
进一步的，所述防护层为填充石墨增强剂的聚四氟乙烯或同等性能的高分子改性材料。
进一步的，所述缓冲层为高弹性聚氨酯泡沫或具有同等性能的高密度弹性泡沫。
进一步的，所述粘接层为玻璃纤维胶带，所述粘接层内侧设置有可撕除的隔离纸。
进一步的，所述防护层外表面光滑，所述防护层内表面为锯齿状，所述缓冲层的外表面为与防护层内表面相对应的锯齿状。
进一步的，所述前缘防护膜的边缘设置若干个V型槽，所述V型槽在单位面积内的个数、角度α和深度H根据叶片前缘在此处的曲率和前缘面积计算而得。
进一步的，所述前缘防护膜与叶片尖部接闪器相连通，进行雷电导通。
一种前缘防护的风电叶片的成型方法，前缘防护膜可与叶片壳体的铺层一起进行铺层，然后一体灌注成型，或者在成型脱模的叶片上粘贴前缘防护膜。
进一步的，一体灌注成型的具体方法包括以下步骤：
（1）在模具表面涂抹脱模剂；
（2）在叶片SS面前缘铺设前缘防护膜，防护膜宽度的一半在模具内侧，一半在模具法兰边侧，在模具侧的将隔离纸撕除，在模具法兰边侧的隔离纸不进行撕除；
（3）在叶片PS面前缘铺设脱模布，脱模布宽度的一半在模具内侧，一半在模具法兰边侧；
（4）然后在叶片SS面和叶片PS面分别铺设叶片壳体材料：外蒙皮玻纤布、放置大梁、芯材、内蒙皮玻纤布；
（5）叶片SS面和叶片PS面分别进行灌注固化；
（6）在前后缘模具法兰边放置垫块，防止用于叶片SS面和叶片PS面粘合的胶黏剂挤出；
（7）打胶合模，固化；
（8）叶片脱模，脱模后将叶片PS面脱模布和垫块撕除，脱模后叶片前缘无飞边，不需进行切割；
（9）撕除前缘防护膜的法兰边侧的隔离纸，粘接在叶片PS面壳体前缘侧；
（10）对叶片SS面和叶片PS面前缘防护膜边缘用密封胶进行封边处理。
进一步的，在成型脱模的叶片上粘贴前缘防护膜的具体步骤为：
（1）叶片脱模后在叶片前缘标记出防护膜前缘粘接区域；
（2）在此前缘粘接区域进行打磨处理，打磨后清理干净；
（3）在前缘粘接区域刮上一层树脂，然后将前缘防护膜隔离纸撕除后直接粘接在叶片前缘粘接区域，用刮板擀平；
（4）固化后，对叶片SS面和叶片PS面前缘防护膜边缘用密封胶进行封边处理。
本发明的有益效果在于：
在防护膜上设置V型槽，粘接时与双曲面叶片壳体随形性好，可一体灌注成型粘接性好，也可在叶片脱模后进行安装，成型工艺简单，可操作性强。所述防护层外表面光滑，具备防水、高疏水作用，便于抵抗雨水冲蚀，具有导电性，能进行雷击防护。所述缓冲层具有高弹性、耐磨性，高延伸率，便于吸收雨水冲击能量。所述粘接层为玻璃纤维胶带，与叶片本体材料一样，可增强叶片结构。防护膜边缘做封边处理，能全方位阻止雨水进入，加长防护周期。
附图说明
图1为前缘防护膜的结构截面示意图；
图2为前缘防护膜的长度方向展开图；
图3为叶片SS面壳体铺层示意图；
图4为叶片合模状态效果示意图；
图5为叶片脱模后效果示意图；
图6为叶片成型后效果示意图；
图7为实施例2前缘防护叶片成型方法的示意图；
附图标记：1、前缘防护膜；101、防护层；102、缓冲层；103、粘接层；104、隔离纸；2、叶片壳体；3、模具；301、模具法兰边；4、脱模布；5、垫块；6、胶黏剂；7、密封胶；8、前缘粘接区域。
具体实施方式
下面根据附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
本发明提出了一种前缘防护的风电叶片，叶片的前缘设置有前缘防护膜1（如图1所示），前缘防护膜1为多层结构，从外到内依次包括防护层101、缓冲层102和粘接层103。
防护层101为填充石墨增强剂的聚四氟乙烯或同等性能的高分子改性材料，具有良好的刚性、耐磨性，耐腐蚀性，便于抵抗雨水冲蚀，同时具有导电性。
缓冲层102为高弹性聚氨酯泡沫或具有同等性能的高密度弹性泡沫，具有高弹性，耐磨性，高延伸率，便于吸收雨水冲击能量。
粘接层103为玻璃纤维胶带，粘接层一侧贴有隔离纸104，隔离纸可撕除，便于与叶片壳体粘接。
防护层101、缓冲层102和粘接层103采用复合工艺成型为一体连接。防护层101外表面光滑，具备防水、高疏水作用。防护层101内表面为锯齿状，与缓冲层102的外表面锯齿状相对应，粘接牢固。缓冲层102的内表面也为锯齿状，便于与粘接层103粘接牢固。
前缘防护膜1的边缘设置V型槽（如图2所示），叶片前缘作为双曲面结构，设置V型槽可以在粘接过程中避免褶皱不随形的问题。前缘防护膜上V型槽在单位面积内的个数和角度α和深度H是根据叶片前缘在此处的曲率和前缘面积计算而得。
防护膜1与叶片尖部接闪器相连通，进行雷电导通。
本发明提供的一种前缘防护的风电叶片的成型方法，前缘防护膜1与叶片壳体2的铺层一起进行铺层，然后一体灌注成型，具体包括以下步骤：
（1）在模具3表面涂抹脱模剂；
（2）在叶片SS面前缘铺设前缘防护膜1，防护膜1宽度的一半在模具3内侧，一半在模具法兰边301侧，在模具3侧的将隔离纸104撕除，在模具法兰边301侧的隔离纸104不进行撕除，如图3所示；
（3）在叶片PS面前缘铺设脱模布4，脱模布4宽度的一半在模具3内侧，一半在模具法兰边301侧；
（4）然后在叶片SS面和叶片PS面铺设叶片壳体2材料：外蒙皮玻纤布、放置大梁、芯材、内蒙皮玻纤布；
（5）叶片SS面和叶片PS分别进行灌注固化；
（6）在前后缘模具法兰边301放置垫块5，防止胶黏剂6挤出，如图4所示；
（7）打胶合模，固化；
（8）叶片脱模，脱模后将叶片PS面脱模布4和垫块5撕除，脱模后叶片前缘无飞边，不需进行切割，如图5所示；
（9）撕除前缘防护膜的模具法兰边301侧的隔离纸104，粘接在PS面壳体前缘侧；
（10）对叶片SS面和叶片PS面前缘防护膜1边缘用密封胶7进行封边处理，如图6所示。
实施例2
本发明提供另一种前缘防护的风电叶片的成型方法，在成型脱模的叶片上粘贴前缘防护膜1，如图7所示，具体步骤如下：
（1）叶片脱模后在叶片前缘标记出防护膜前缘粘接区域8；
（2）在此前缘粘接区域8进行打磨处理，打磨后清理干净；
（3）在前缘粘接区域刮上一层树脂，然后将前缘防护膜隔离纸104撕除后直接粘接在叶片前缘粘接区域8，用刮板擀平；
（4）固化后，对叶片SS面和叶片PS面前缘防护膜1边缘用密封胶7进行封边处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种前缘防护风电叶片的成型方法，其特征在于：所述前缘防护风电叶片在叶片的前缘设置有前缘防护膜，所述前缘防护膜为多层结构，从外到内依次包括防护层、缓冲层和粘接层，所述粘接层为玻璃纤维胶带，所述粘接层内侧设置有可撕除的隔离纸；所述防护层外表面光滑，所述防护层内表面为锯齿状，所述缓冲层的外表面为与防护层内表面相对应的锯齿状；所述前缘防护膜的边缘设置若干个V型槽，所述前缘防护膜可与叶片壳体的铺层一起进行铺层，然后一体灌注成型，或者在成型脱模的叶片上粘贴前缘防护膜，
所述一体灌注成型的具体方法包括以下步骤：
（1）在模具表面涂抹脱模剂；
（2）在叶片SS面前缘铺设前缘防护膜，防护膜宽度的一半在模具内侧，一半在模具法兰边侧，在模具侧的将隔离纸撕除，在模具法兰边侧的隔离纸不进行撕除；
（3）在叶片PS面前缘铺设脱模布，脱模布宽度的一半在模具内侧，一半在模具法兰边侧；
（4）然后在叶片SS面和叶片PS面分别铺设叶片壳体材料：外蒙皮玻纤布、放置大梁、芯材、内蒙皮玻纤布；
（5）叶片SS面和叶片PS面分别进行灌注固化；
（6）在前后缘模具法兰边放置垫块，防止用于叶片SS面和叶片PS面粘合的胶黏剂挤出；
（7）打胶合模，固化；
（8）叶片脱模，脱模后将叶片PS面脱模布和垫块撕除，脱模后叶片前缘无飞边，不需进行切割；
（9）撕除前缘防护膜的法兰边侧的隔离纸，粘接在叶片PS面壳体前缘侧；
（10）对叶片SS面和叶片PS面前缘防护膜边缘用密封胶进行封边处理。
2.根据权利要求1所述的一种前缘防护风电叶片的成型方法，其特征在于：所述防护层为填充石墨增强剂的聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种前缘防护风电叶片的成型方法，其特征在于：所述缓冲层为高弹性聚氨酯泡沫。
4.根据权利要求1所述的一种前缘防护风电叶片的成型方法，其特征在于：所述V型槽在单位面积内的个数、角度α和深度H根据叶片前缘在此处的曲率和前缘面积计算而得。
5.根据权利要求1所述的一种前缘防护风电叶片的成型方法，其特征在于：所述前缘防护膜与叶片尖部接闪器相连通，进行雷电导通。
6.根据权利要求1所述的一种前缘防护风电叶片的成型方法，其特征在于：在成型脱模的叶片上粘贴前缘防护膜的具体步骤为：
（1）叶片脱模后在叶片前缘标记出防护膜前缘粘接区域；
（2）在此前缘粘接区域进行打磨处理，打磨后清理干净；
（3）在前缘粘接区域刮上一层树脂，然后将前缘防护膜隔离纸撕除后直接粘接在叶片前缘粘接区域，用刮板擀平；
（4）固化后，对叶片SS面和叶片PS面前缘防护膜边缘用密封胶进行封边处理。
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