專利名稱：一種風(fēng)電葉片一體化成型裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)電葉片一體化成型裝置及方法，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的關(guān)鍵零部 件。
背景技術(shù)：
隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔能源和可再生能源而得 到全球性的關(guān)注和高度重視。隨著各國研發(fā)的投入，風(fēng)電技術(shù)也取得了長足的進步，風(fēng)電機 組單機容量不斷增加。從初期的千瓦級到今天的多兆瓦級，葉片長度也從幾米達到目前的 八十多米。目前商業(yè)化的最長葉片已經(jīng)達到了 61. 5米，更大更長的葉片也在研發(fā)中。大型 化已經(jīng)成為一個必然的趨勢，但是帶來的運輸問題和高昂的運費也無法承受。
現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)電葉片成型方法或裝置，都是采用傳統(tǒng)的真空灌注工藝，未能解決 真空壓力小、灌注速度慢、成型質(zhì)量差等一些關(guān)鍵問題。
傳統(tǒng)的風(fēng)電葉片都是先分別制作出吸力面和壓力面殼體，前固化后在固定面上粘 接一個或兩個抗剪腹板，之后在前尾緣和抗剪腹板的頂部使用粘接劑將兩個半面殼體粘接 起來，然后葉根端面切割打孔制成成形葉片。殼體一般采用真空灌注或預(yù)浸料工藝制作，抗 剪腹板一般采用真空灌注、手糊或纏繞工藝預(yù)制。
傳統(tǒng)葉片工藝的最大缺點是上下殼體(包括抗剪腹板)完全靠粘接劑來連接，容易 帶來很多問題。粘接劑本身從廣泛的意義上來說，是一種高粘度的純樹脂，有的加入了一些 毫米級短切纖維或其他填料，但相比纖維增強的層合板，性能等級相差甚大。并且粘接劑是 一種脆性材料，韌性和疲勞性能差，造成葉片的粘接區(qū)域多為葉片的性能薄弱區(qū)域。實際 情況也是，葉片在風(fēng)場運行過程中粘接劑常發(fā)生裂紋、粘接面開裂和剝離的現(xiàn)象。
傳統(tǒng)的真空灌注工藝，由于主要依賴于真空負壓的作用，壓差不好(不超過一個大 氣壓)，所以導(dǎo)致灌注過程的速度慢，并且會發(fā)生吸不透等質(zhì)量缺陷。另外，在纖維增強材料 層數(shù)厚的地方還需要加上連續(xù)氈等導(dǎo)流介質(zhì)，保證增強材料能夠浸透，但是連續(xù)氈等導(dǎo)流 介質(zhì)本身是多孔性材料，容易聚集氣泡，含膠量也大，這些不利因素會消弱層合板層間剪切 能力，降低葉片在實際運行中的承載能力。另外，整個灌注過程高度依賴真空負壓的壓力推 動樹脂的流動前峰，對真空系統(tǒng)的要求高，一般需要使用二套真空系統(tǒng)防止灌注和固化階 段泄露造成的質(zhì)量缺陷。
傳統(tǒng)的RTM工藝，使用樹脂注射機，在較高的正壓下，將樹脂液體在高壓下流動浸 透增強纖維材料。整套系統(tǒng)效率高，但是整個模具系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，硬件投入成本高。同時對 樹脂注射機的要求也非常高，模具承受的壓力大，剛度要求高，成本高。所以RTM工藝一般 適合于中小型的復(fù)合材料部件，在風(fēng)電葉片上的成型工藝上應(yīng)用受限。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，本發(fā)明旨在提供一種風(fēng)電葉片一體化成型裝置及方 法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)電葉片成型方法中灌注速度慢、成型質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、制造成本聞等關(guān)鍵問題。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種風(fēng)電葉片一體化成型裝置， 所述裝置包括真空抽氣系統(tǒng)、加壓設(shè)備、樹脂消泡系統(tǒng)、樹脂供給系統(tǒng)及樹脂收集系統(tǒng)，其 特征在于
所述真空抽氣系統(tǒng)包括真空泵47、真空管道45及位于所述真空管道I 45上的控 制閥I 46，所述真空管道I 45—端與真空泵47連接，另一端與所述風(fēng)電葉片模具型腔的 密封空氣系統(tǒng)相連，用于灌注樹脂前抽出所述型腔內(nèi)部的空氣，抽氣時打開控制閥I 46，抽 氣結(jié)束時關(guān)閉控制閥I 46 ；
所述樹脂消泡系統(tǒng)包括真空消泡箱29、真空管道II 30、位于所述真空管道II 30上 的控制閥II 31、排氣管道32、位于所述排氣管道32上的控制閥III 33、通氣管道35、位于所 述通氣管道35上的控制閥IV 34、流膠管路I 42、位于所述流膠管路42的控制閥V 41，所述 真空管道II 30、排氣管道32設(shè)置于真空消泡箱29上部，所述通氣管道35連通儲膠罐38的 上部和所述真空消泡箱29的上部，所述流膠管路42連通所述儲膠罐38的底部和所述真空 消泡箱29的底部；所述樹脂消泡系統(tǒng)進行真空消泡時，打開控制閥II 31，關(guān)閉控制閥III33、 控制閥IV 34、控制閥V 41，所述真空管道II 30接入所述真空抽氣系統(tǒng)；
所述樹脂供給系統(tǒng)包括所述儲膠罐38、主供膠管路44、位于所述主供膠管路44的 控制閥VI43、加壓管路36、位于所述加壓管路36的控制閥VII 37，所述主供膠管路44與所述 風(fēng)電葉片模具型腔中的注膠管路16連接，所述加壓管路36與加壓設(shè)備連接；對所述風(fēng)電葉 片進行灌注樹脂時，首先開啟控制閥IV 34、控制閥V 41及控制閥III33，關(guān)閉控制閥II 31、控 制閥VI 43、控制閥珊39，真空消泡箱29中的樹脂在重力作用下通過所述流膠管路42流入 所述儲膠罐38中，同時所述儲膠罐38中的空氣通過通氣管道35、排氣管路32排放出去；之 后關(guān)閉控制閥IV 34、控制閥V 41，開啟控制閥VII 37、控制閥VI 43，儲膠罐38中的樹脂在加 壓設(shè)備的加壓下通過所述主供膠管路44供給到所述風(fēng)電葉片模具型腔中的注膠管路16 ；
所述樹脂收集系統(tǒng)包括密封箱體27、位于密封箱體27中的樹脂收集器28、回膠管 路23、位于所述回膠管路23的控制閥VDI 24、通氣管路26、位于所述通氣管路26的控制閥 IX 25，所述回膠管路23 —端通入樹脂收集器28，另一端與所述風(fēng)電葉片模具尾緣處的回膠 管道連接，所述通氣管路26 —端與密封箱體27連通，另一端與真空泵連接；對所述風(fēng)電葉 片進行灌注樹脂時，打開控制閥珊24、控制閥IX 25，接通真空泵，當(dāng)樹脂的流動前鋒到達模 具的尾緣時，樹脂溢出進入所述回膠管路23，進入樹脂收集器28中，當(dāng)所有相關(guān)的樹脂收 集器管路中都有樹脂流入時，關(guān)閉控制閥VI 43，停止注膠，同時關(guān)閉控制閥IX 25，防止樹脂 過多被抽出。
優(yōu)選地，所述真空管道I 45的另一端與位于所述風(fēng)電葉片模具前緣翻模邊上的 管道口相連。
優(yōu)選地，所述真空消泡箱29布置于比所述儲膠罐38高的位置。
優(yōu)選地，所述樹脂供給系統(tǒng)還包括備用供膠管路40及位于所述備用供膠管路40 的控制閥珊39，所述備用供膠管路40在需要時與所述注膠管路16連接或與所述風(fēng)電葉片 模具型腔中的備用注膠管路連接，需要時開啟控制閥珊39，將儲膠罐38中的樹脂通過備用 供膠管路40供給到所述風(fēng)電葉片模具型腔中。
優(yōu)選地，當(dāng)所述真空抽氣系統(tǒng)進行真空抽氣時，同時打開控制閥珊24、控制閥IX 25，所述通氣管路26接通真空泵，對所述真空抽氣系統(tǒng)進行輔助抽真空，抽真空完畢后， 關(guān)閉控制閥IX 25。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種風(fēng)電葉片一體化成型方法，使用本發(fā)明上 述的風(fēng)電葉片一體化成型裝置，所述風(fēng)電葉片包括上殼體和下殼體，采用纖維增強基體材 料，用于成型所述風(fēng)電葉片的模具包括上殼體陰模和下殼體陰模，其特征在于，所述方法包 括如下步驟
S1.下殼體原材料鋪放在所述下殼體陰模的內(nèi)表面上涂抹完脫模劑后鋪設(shè)外蒙 皮，所述外蒙皮比所述下殼體陰模的內(nèi)表面大，超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法 蘭邊的分模線；然后在所述外蒙皮上鋪設(shè)夾芯材料；之后在所述夾芯材料上鋪設(shè)內(nèi)蒙皮， 所述內(nèi)蒙皮部分或者整體超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法蘭邊的分模線；之后在 所述內(nèi)蒙皮上鋪放脫模布；最后在所述下殼體陰模的前緣位置鋪放注膠管路；
S2.放置剪切腹板和芯模首先在所述內(nèi)蒙皮的脫模布上面，設(shè)置至少一個剪切 腹板，之后在腹板的左右兩側(cè)分別設(shè)置芯模，腹板兩側(cè)覆蓋的纖維布需要延伸到芯模的上 下面上，分別與所述內(nèi)蒙皮、芯模的上下面搭接；各所述芯模外面再覆蓋真空袋；
S3.鋪放上殼體材料在各所述芯模、剪切腹板及其兩側(cè)超出的纖維布鋪層、以及 步驟SI中超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法蘭邊的分模線的纖維鋪層上面鋪放上 殼體內(nèi)蒙皮，然后在上殼體內(nèi)蒙皮上鋪放夾芯材料，之后鋪放上殼體外蒙皮，覆蓋內(nèi)蒙皮和 夾芯材料；
S4.上下殼體合模在上殼體陰模涂抹完脫模劑后，翻轉(zhuǎn)上殼體陰模放置在所述 上殼體外蒙皮的上面，并使上、下殼體陰模準確配合緊密連接在一起，形成密閉型腔；
S5.真空灌注前的準備工作(I)抽真空，使用真空抽氣設(shè)備抽出所述型腔內(nèi)部的 空氣；(2)對樹脂進行消泡處理，將樹脂放入真空消泡裝置中，真空消泡裝置接通真空抽氣 設(shè)備，對樹脂進行抽真空消泡處理；
S6.風(fēng)電葉片一體化灌注成型將樹脂通過所述注膠管路加壓注入到所述上、下 殼體陰模和各芯模之間的區(qū)域內(nèi)；
S7.葉片灌注完成并加熱固化達到規(guī)定要求的固化度后翻轉(zhuǎn)模具進行起模，并去 除各所述芯模。
優(yōu)選地，各所述芯模由芯材及包裹于其外表面的氣囊組成，所述氣囊的外面再覆 蓋真空袋，在步驟S5中，可以根據(jù)需要在所述氣囊內(nèi)充入一定壓力，使得各纖維鋪層和夾 芯材料緊密貼合在所述上、下殼體陰模的內(nèi)表面上。
優(yōu)選地，步驟S2中，按一定間隔設(shè)置兩個剪切腹板，在所述兩個剪切腹板的左右 兩側(cè)分別設(shè)置前緣段芯模、中間段芯模和尾緣段芯模；對應(yīng)于前緣段芯模、中間段芯模和 尾緣段芯模的上、下殼體的前緣段、尾緣段處的夾芯材料為Balsa木或PVC材料，中間段的 夾芯材料為玻璃纖維或其預(yù)制品、或碳纖維或其預(yù)制品。
優(yōu)選地，步驟S2中，在剪切腹板與內(nèi)蒙皮接觸的拐角處沿葉片展向設(shè)置PVC泡沫 或玻璃鋼支撐塊，以定位和支撐剪切腹板。
優(yōu)選地，所述剪切腹板的芯材為Balsa木、PVC或其他硬質(zhì)泡沫材料，吸注成型后 腹板兩側(cè)的纖維布和芯材構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，根據(jù)葉片氣動外形和工藝便捷性的需要，所述前緣段芯模、中間段芯模和尾緣段芯模每個都可以是單獨的整體，或者由可拆裝的多部分組裝構(gòu)成，尤其是尾緣段芯模，其幾何形狀可能會有彎扭部分；各芯模的組成材料相同，為在木質(zhì)或泡沫材料的外面包裹硅橡膠或其它橡膠類彈性材料而成，其中所述木質(zhì)或泡沫材料用數(shù)控機床、線切割或其他加工方式做成與所述模具內(nèi)腔表面接近的型面。
優(yōu)選地，所述外蒙皮為復(fù)合纖維層，所述復(fù)合纖維層為玻璃纖維布、碳纖維織物。
優(yōu)選地，除在所述下殼體陰模的前緣位置鋪放注膠管路外，還需在非前緣位置鋪放備用注膠管路。
優(yōu)選地，為了增加所述風(fēng)電葉片前、尾緣的強度，上、下殼體的外蒙皮和前緣、尾緣超出分模線部分的纖維可以交叉重疊鋪放。
優(yōu)選地，所述上、下殼體陰模中均布設(shè)有加熱系統(tǒng)，并能根據(jù)工藝過程的需要對溫度能進行調(diào)控。
本發(fā)明的風(fēng)電葉片一體化成型裝置和方法，同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著的優(yōu)占-^ \\\ ·
1.本發(fā)明解決風(fēng)電葉片的一體化成型問題，并且采用正壓輔助真空灌注工藝，優(yōu)化傳統(tǒng)工藝方法，提高生產(chǎn)效率和葉片成品質(zhì)量，還可以降低成本。
2.本發(fā)明采用的是正壓輔助真空灌注工藝，成型裝置系統(tǒng)可利用現(xiàn)有設(shè)備進行改造，無需專用注膠泵。較低的正壓結(jié)合真空負壓，可以有效的提高注膠速度，縮短制作周期。 在固化的過程中也保持正壓，防止泄露帶來的質(zhì)量缺陷。由于使用較低的正壓，對軟胎芯模的要求不高，成本低。另外，可以根據(jù)層合板的纖維層數(shù)調(diào)節(jié)正壓的大小，取消連續(xù)氈等導(dǎo)流介質(zhì)，節(jié)省材料用量，降低成本，還能提高成型后的葉片質(zhì)量，提高葉片的承載能力。


圖1是本發(fā)明的正壓輔助真空灌注一體化成型的集成圖。
具體實施方式
下面，將結(jié)合附圖和具體實施案例，對本發(fā)明進行詳細的細節(jié)闡述。應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
圖1是本發(fā)明采用的正壓輔助真空灌注一體化成型的集成圖。陰模1、21提供生產(chǎn)葉片上、下殼體的模具，在葉片制作過程中，通過模具桁架和翻模邊上定位、鎖緊裝置 緊固在一起形成一個整體，模具里面含有水加熱或電加熱系統(tǒng)，并配備溫度控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)溫度。
本發(fā)明的風(fēng)電葉片一體化成型成型裝置，所述裝置包括真空抽氣系統(tǒng)、加壓設(shè)備、 樹脂消泡系統(tǒng)、樹脂供給系統(tǒng)及樹脂收集系統(tǒng)。
所述真空抽氣系統(tǒng)包括真空泵47、真空管道I 45及位于所述真空管道I 45上的控制閥I 46，所述真空管道I 45—端與真空泵47連接，另一端與所述風(fēng)電葉片模具型腔的密封空氣系統(tǒng)相連，用于灌注樹脂前抽出所述型腔內(nèi)部的空氣，抽氣時打開控制閥I 46，抽氣結(jié)束時關(guān)閉控制閥I 46。
所述樹脂消泡系統(tǒng)包括真空消泡箱29、真空管道II 30、位于所述真空管道II 30上的控制閥II 31、排氣管道32、位于所述排氣管道32上的控制閥III 33、通氣管道35、位于所 述通氣管道35上的控制閥IV 34、流膠管路I 42、位于所述流膠管路42的控制閥V 41，所述 真空管道II 30、排氣管道32設(shè)置于真空消泡箱29上部，所述通氣管道35連通儲膠罐38的 上部和所述真空消泡箱29的上部，所述流膠管路42連通所述儲膠罐38的底部和所述真空 消泡箱29的底部；所述樹脂消泡系統(tǒng)進行真空消泡時，打開控制閥II 31，關(guān)閉控制閥III33、 控制閥IV 34、控制閥V 41，所述真空管道II 30接入所述真空抽氣系統(tǒng)。
所述樹脂供給系統(tǒng)包括所述儲膠罐38、主供膠管路44、位于所述主供膠管路44的 控制閥VI43、加壓管路36、位于所述加壓管路36的控制閥VII 37，所述主供膠管路44與所述 風(fēng)電葉片模具型腔中的注膠管路16連接，所述加壓管路36與加壓設(shè)備連接；對所述風(fēng)電葉 片進行灌注樹脂時，首先開啟控制閥IV 34、控制閥V 41及控制閥III33，關(guān)閉控制閥II 31、控 制閥VI 43、控制閥珊39，真空消泡箱29中的樹脂在重力作用下通過所述流膠管路42流入 所述儲膠罐38中，同時所述儲膠罐38中的空氣通過通氣管道35、排氣管路32排放出去；之 后關(guān)閉控制閥IV 34、控制閥V 41，開啟控制閥VII 37、控制閥VI 43，儲膠罐38中的樹脂在加 壓設(shè)備的加壓下通過所述主供膠管路44供給到所述風(fēng)電葉片模具型腔中的注膠管路16。
所述樹脂收集系統(tǒng)包括密封箱體27、位于密封箱體27中的樹脂收集器28、回膠管 路23、位于所述回膠管路23的控制閥VDI 24、通氣管路26、位于所述通氣管路26的控制閥 IX 25，所述回膠管路23 —端通入樹脂收集器28，另一端與所述風(fēng)電葉片模具尾緣處的回膠 管道連接，所述通氣管路26 —端與密封箱體27連通，另一端與真空泵連接；對所述風(fēng)電葉 片進行灌注樹脂時，打開控制閥珊24、控制閥IX 25，接通真空泵，當(dāng)樹脂的流動前鋒到達模 具的尾緣時，樹脂溢出進入所述回膠管路23，進入樹脂收集器28中，當(dāng)所有相關(guān)的樹脂收 集器管路中都有樹脂流入時，關(guān)閉控制閥VI 43，停止注膠，同時關(guān)閉控制閥IX 25，防止樹脂 過多被抽出。
優(yōu)選地，所述真空管道I 45的另一端與位于所述風(fēng)電葉片模具前緣翻模邊上的 管道口相連。
優(yōu)選地，所述真空消泡箱29布置于比所述儲膠罐38高的位置。
優(yōu)選地，所述樹脂供給系統(tǒng)還包括備用供膠管路40及位于所述備用供膠管路40 的控制閥珊39，所述備用供膠管路40在需要時與所述注膠管路16連接或與所述風(fēng)電葉片 模具型腔中的備用注膠管路連接，需要時開啟控制閥珊39，將儲膠罐38中的樹脂通過備用 供膠管路40供給到所述風(fēng)電葉片模具型腔中。
優(yōu)選地，當(dāng)所述真空抽氣系統(tǒng)進行真空抽氣時，同時打開控制閥珊24、控制閥 IX 25，所述通氣管路26接通真空泵，對所述真空抽氣系統(tǒng)進行輔助抽真空，抽真空完畢后， 關(guān)閉控制閥IX 25。
下面介紹適用本發(fā)明的裝置制備風(fēng)電葉片的工藝步驟。
一體化成型工藝的第一步是下殼體原材料鋪放。下殼體陰殼I上涂抹完脫模劑后 開始鋪外蒙皮2，這些玻璃纖維布可能包含一些工藝上的氈，或者是碳纖維織物、制品。這 部分纖維織物在前緣和尾緣的一部分都需要預(yù)留部分超出模具法蘭邊的分模線，待芯模18 和20放置后鋪放到上殼體上。然后在外蒙皮2上鋪放Balsa木或PVC材料的前緣段、尾緣 段夾芯材料3和5，及玻纖或碳纖的中間段夾芯材料4 (或者它們的預(yù)制品)。內(nèi)蒙皮6的 纖維材料和外蒙皮I的鋪放方法一致，根據(jù)設(shè)計需要，部分或者整體超出前緣和尾緣的分模線。為了便于脫模前去除真空輔材，鋪放完主材后鋪放脫模布。然后在前緣位置鋪放注 膠管路16，根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)鋪層和導(dǎo)流需要，可能在其他位置也需要鋪放這樣的注膠管路， 或者鋪放一些備用注膠管路，以備一些應(yīng)急情況。
第二步是放置芯模和剪切腹板。如圖1，在下殼體內(nèi)蒙皮6上面，放置前緣段、中間 段、尾緣段芯模18、19和20，剪切腹板11和13。根據(jù)葉片氣動外形和工藝便捷性的需要， 芯模18、19和20每個都可以是單獨的整體，或者由可拆裝的多部分組裝構(gòu)成，尤其是尾緣 段芯模20，幾何形狀可能會有彎扭部分。每個芯模的組成材料都一樣，如前緣段芯模18就 是在木質(zhì)或泡沫材料的外面包裹硅橡膠或其他橡膠類彈性材料而成，其中木質(zhì)或泡沫材料 用數(shù)控機床、線切割或其他加工方式做成與內(nèi)腔表面接近的型面。待上殼體鋪放完畢后， 通過氣囊充壓，使得纖維和夾芯材料貼附在上模殼模腔內(nèi)表面賦形。芯模外面硅橡膠的外 面再覆蓋真空袋，后續(xù)真空灌注之前抽真空需要。剪切腹板11和13的芯材可以是Balsa、 PVC或其他硬質(zhì)泡沫材料，并且在腹板的兩側(cè)都覆蓋有纖維布，吸注成型后和芯材構(gòu)成三明 治結(jié)構(gòu)，并且兩側(cè)的纖維布需要延伸到芯模的上下面上，即下殼體內(nèi)蒙皮6和芯模18、19和 20上。根據(jù)工藝需要，可以在葉片展向合適的位置處放置PVC泡沫或玻璃鋼支撐塊12，起 到定位和支撐腹板的作用。
第三步是鋪放上殼體材料。如圖1，接下來是在前緣段、中間段、尾緣段芯模18、 19,20和剪切腹板11、13兩側(cè)超出的纖維鋪層以及前尾緣超出分模線的纖維鋪層上面鋪放 上殼體內(nèi)蒙皮7的纖維材料，和下殼體內(nèi)蒙皮6的纖維鋪放方式一樣。然后在上殼體內(nèi)蒙 皮7上鋪放Balsa木或PVC材料的夾芯材料8和14，玻纖或碳纖10 (或者它們的預(yù)制品)。 然后也類似外蒙皮1，鋪放上殼體外蒙皮15，覆蓋上殼體內(nèi)蒙皮7、夾芯材料8、14和10。為 了增加前尾緣的強度，外蒙皮和前緣、尾緣超出分模線部分的纖維可以交叉重疊鋪放。
第四步是上下殼體合模。上殼體陰模21脫模完脫模劑后，使用液壓翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)放 置在上殼體外蒙皮15的上面，通過模具桁架、翻模邊等上的定位鎖緊裝置使得上下兩面位 置準確、配合精密的連接在一起。上下殼體同時都有加熱系統(tǒng)，并能根據(jù)工藝過程的需要對 溫度能進行調(diào)控。
第五步是真空灌注前的準備工作。這步分為兩個部分，第一部分是抽真空。整個 葉片的上下殼體型腔由纖維層2、4、6、7、10、15，夾芯材料3、5、8、11、13、14，注膠管路16和 其他一些輔助材料組成，里面充滿空氣。將真空抽氣系統(tǒng)(45、46、47)與型腔的密封空氣系 統(tǒng)相連，抽出型腔內(nèi)部的空氣。真空管道I 45與模具翻模邊上的管道口相連，整個抽真空 系統(tǒng)由控制閥I 46控制。纖維布和芯材隨著柔性真空袋的延展而壓緊再一起。17和22是 模具翻模邊上的密封材料，繞著模具一周對模具進行密封，以保證良好的真空度。如果想獲 得致密性更好的層合板，或者在發(fā)生真空泄露后無法找到漏點，可以根據(jù)需要在硅橡膠氣 囊內(nèi)充入一定壓力，使得纖維布貼合更加密實。也可以在樹脂收集系統(tǒng)(23、24、25、26、27、 28)的通氣管路26上接上真空泵，打開控制閥VDI 24、控制閥IX 25，對型腔進行輔助抽真空， 抽真空完畢后，關(guān)閉控制閥IX 25。
第二部分是樹脂的消泡處理。29、30、31、32、33、34、41、42是樹脂消泡系統(tǒng)。先保 證控制閥IV 34、控制閥V 41及控制閥III 33處于關(guān)閉狀態(tài)，然后將樹脂放入真空消泡箱28 中，真空管道II 30接入抽真空系統(tǒng)，打開控制閥II 31進行抽真空消泡處理。
第六步是一體化灌注成型。當(dāng)完成前面幾個步驟之后，就可以對分段葉片進行一體化灌注成型。開啟閥門控制閥V 41、控制閥IV 34、控制閥VI 43、控制閥Vn 37，其中加壓管 路36接入加壓設(shè)備?？刂崎yVDI 39 一般處于關(guān)閉狀態(tài)，供膠管路40在需要的時刻接入注膠 管路16或其他備用注膠管路，接入后同時開啟控制閥VDI 39。開啟控制閥V 41、控制閥IV 34 的同時開啟控制閥III 33，消泡箱29的樹脂流入儲膠罐38的同時，將儲膠罐38的空氣通過 排氣管路32排放出去。控制閥VI 43可以調(diào)節(jié)主供膠管路44和注膠管路16中的樹脂流量 和流動速率。樹脂經(jīng)由注膠管路16上的孔洞、縫隙，芯材3、5、8和14上的切割縫，纖維布 的纖維束之間的編織縫隙等，樹脂的流動前鋒逐漸到達葉片的各個部位。當(dāng)流動前鋒到達 模具的尾緣時，樹脂溢出進入流膠管路23，進入樹脂收集器28中。當(dāng)所有相關(guān)的樹脂收集 器管路中都有樹脂流入時，關(guān)閉控制閥VI 43，停止注膠。因為抽真空會持續(xù)整個固化過程， 為了防止樹脂過多被抽出，此時也應(yīng)當(dāng)關(guān)閉樹脂收集系統(tǒng)的控制閥珊24。
葉片灌注完成進行加熱固化，達到規(guī)定要求的固化度后翻轉(zhuǎn)模具進行起模。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電葉片一體化成型裝置，所述裝置包括真空抽氣系統(tǒng)、加壓設(shè)備、樹脂消泡系統(tǒng)、樹脂供給系統(tǒng)及樹脂收集系統(tǒng)，其特征在于所述真空抽氣系統(tǒng)包括真空泵47、真空管道45及位于所述真空管道I 45上的控制閥 I 46，所述真空管道I 45—端與真空泵47連接，另一端與所述風(fēng)電葉片模具型腔的密封空氣系統(tǒng)相連，用于灌注樹脂前抽出所述型腔內(nèi)部的空氣，抽氣時打開控制閥I 46，抽氣結(jié)束時關(guān)閉控制閥I 46 ；所述樹脂消泡系統(tǒng)包括真空消泡箱29、真空管道II 30、位于所述真空管道II 30上的控制閥II 31、排氣管道32、位于所述排氣管道32上的控制閥III 33、通氣管道35、位于所述通氣管道35上的控制閥IV 34、流膠管路I 42、位于所述流膠管路42的控制閥V 41，所述真空管道II 30、排氣管道32設(shè)置于真空消泡箱29上部，所述通氣管道35連通儲膠罐38的上部和所述真空消泡箱29的上部，所述流膠管路42連通所述儲膠罐38的底部和所述真空消泡箱29的底部；所述樹脂消泡系統(tǒng)進行真空消泡時，打開控制閥II 31，關(guān)閉控制閥III33、控制閥IV 34、控制閥V 41，所述真空管道II 30接入所述真空抽氣系統(tǒng)；所述樹脂供給系統(tǒng)包括所述儲膠罐38、主供膠管路44、位于所述主供膠管路44的控制閥VI43、加壓管路36、位于所述加壓管路36的控制閥VII 37，所述主供膠管路44與所述風(fēng)電葉片模具型腔中的注膠管路16連接，所述加壓管路36與加壓設(shè)備連接；對所述風(fēng)電葉片進行灌注樹脂時，首先開啟控制閥IV 34、控制閥V 41及控制閥III33，關(guān)閉控制閥II 31、控制閥 VI 43、控制閥珊39，真空消泡箱29中的樹脂在重力作用下通過所述流膠管路42流入所述儲膠罐38中，同時所述儲膠罐38中的空氣通過通氣管道35、排氣管路32排放出去；之后關(guān)閉控制閥IV 34、控制閥V 41，開啟控制閥VII 37、控制閥VI 43，儲膠罐38中的樹脂在加壓設(shè)備的加壓下通過所述主供膠管路44供給到所述風(fēng)電葉片模具型腔中的注膠管路16 ；所述樹脂收集系統(tǒng)包括密封箱體27、位于密封箱體27中的樹脂收集器28、回膠管路23、位于所述回膠管路23的控制閥VDI 24、通氣管路26、位于所述通氣管路26的控制閥 IX 25，所述回膠管路23 —端通入樹脂收集器28，另一端與所述風(fēng)電葉片模具尾緣處的回膠管道連接，所述通氣管路26 —端與密封箱體27連通，另一端與真空泵連接；對所述風(fēng)電葉片進行灌注樹脂時，打開控制閥珊24、控制閥IX 25，接通真空泵，當(dāng)樹脂的流動前鋒到達模具的尾緣時，樹脂溢出進入所述回膠管路23，進入樹脂收集器28中，當(dāng)所有相關(guān)的樹脂收集器管路中都有樹脂流入時，關(guān)閉控制閥VI 43，停止注膠，同時關(guān)閉控制閥IX 25，防止樹脂過多被抽出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化成型裝置，其特征在于所述真空管道I45的另一端與位于所述風(fēng)電葉片模具前緣翻模邊上的管道口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化成型裝置，其特征在于所述真空消泡箱29布置于比所述儲膠罐38高的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化成型裝置，其特征在于所述樹脂供給系統(tǒng)還包括備用供膠管路40及位于所述備用供膠管路40的控制閥珊39，所述備用供膠管路40在需要時與所述注膠管路16連接或與所述風(fēng)電葉片模具型腔中的備用注膠管路連接，需要時開啟控制閥珊39，將儲膠罐38中的樹脂通過備用供膠管路40供給到所述風(fēng)電葉片模具型腔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化成型裝置，其特征在于當(dāng)所述真空抽氣系統(tǒng)進行真空抽氣時，同時打開控制閥珊24、控制閥IX 25，所述通氣管路26接通真空泵，對所述真空抽氣系統(tǒng)進行輔助抽真空，抽真空完畢后，關(guān)閉控制閥IX 25。
6.一種風(fēng)電葉片一體化成型方法，使用權(quán)利要求1至5任一項所述的風(fēng)電葉片一體化成型裝置，所述風(fēng)電葉片包括上殼體和下殼體，采用纖維增強基體材料，用于成型所述風(fēng)電葉片的模具包括上殼體陰模和下殼體陰模，其特征在于，所述方法包括如下步驟51.下殼體原材料鋪放在所述下殼體陰模的內(nèi)表面上涂抹完脫模劑后鋪設(shè)外蒙皮， 所述外蒙皮比所述下殼體陰模的內(nèi)表面大，超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法蘭邊的分模線；然后在所述外蒙皮上鋪設(shè)夾芯材料；之后在所述夾芯材料上鋪設(shè)內(nèi)蒙皮，所述內(nèi)蒙皮部分或者整體超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法蘭邊的分模線；之后在所述內(nèi)蒙皮上鋪放脫模布；最后在所述下殼體陰模的前緣位置鋪放注膠管路；52.放置剪切腹板和芯模首先在所述內(nèi)蒙皮的脫模布上面，設(shè)置至少一個剪切腹板， 之后在腹板的左右兩側(cè)分別設(shè)置芯模，腹板兩側(cè)覆蓋的纖維布需要延伸到芯模的上下面上，分別與所述內(nèi)蒙皮、芯模的上下面搭接；各所述芯模外面再覆蓋真空袋；53.鋪放上殼體材料在各所述芯模、剪切腹板及其兩側(cè)超出的纖維布鋪層、以及步驟 SI中超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法蘭邊的分模線的纖維鋪層上面鋪放上殼體內(nèi)蒙皮，然后在上殼體內(nèi)蒙皮上鋪放夾芯材料，之后鋪放上殼體外蒙皮，覆蓋內(nèi)蒙皮和夾芯材料；54.上下殼體合模在上殼體陰模涂抹完脫模劑后，翻轉(zhuǎn)上殼體陰模放置在所述上殼體外蒙皮的上面，并使上、下殼體陰模準確配合緊密連接在一起，形成密閉型腔；55.真空灌注前的準備工作(I)抽真空，使用真空抽氣設(shè)備抽出所述型腔內(nèi)部的空氣；(2)對樹脂進行消泡處理，將樹脂放入真空消泡裝置中，真空消泡裝置接通真空抽氣設(shè)備，對樹脂進行抽真空消泡處理；56.風(fēng)電葉片一體化灌注成型將樹脂通過所述注膠管路加壓注入到所述上、下殼體陰模和各芯模之間的區(qū)域內(nèi)；57.葉片灌注完成并加熱固化達到規(guī)定要求的固化度后翻轉(zhuǎn)模具進行起模，并去除各所述芯模。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)電葉片一體化成型方法，其特征在于各所述芯模由芯材及包裹于其外表面的氣囊組成，所述氣囊的外面再覆蓋真空袋，在步驟S5中，可以根據(jù)需要在所述氣囊內(nèi)充入一定壓力，使得各纖維鋪層和夾芯材料緊密貼合在所述上、下殼體陰模的內(nèi)表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)電葉片一體化成型方法，其特征在于步驟S2中，按一定間隔設(shè)置兩個剪切腹板，在所述兩個剪切腹板的左右兩側(cè)分別設(shè)置前緣段芯模、中間段芯模和尾緣段芯模；對應(yīng)于前緣段芯模、中間段芯模和尾緣段芯模的上、下殼體的前緣段、尾緣段處的夾芯材料為Balsa木或PVC材料，中間段的夾芯材料為玻璃纖維或其預(yù)制品、或碳纖維或其預(yù)制品。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的風(fēng)電葉片一體化成型方法，其特征在于步驟S2 中，在剪切腹板與內(nèi)蒙皮接觸的拐角處沿葉片展向設(shè)置PVC泡沫或玻璃鋼支撐塊，以定位和支撐剪切腹板。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項所述的風(fēng)電葉片一體化成型方法，其特征在于所述剪切腹板 的芯材為Balsa木、PVC或其他硬質(zhì)泡沫材料，吸注成型后腹板兩側(cè)的纖維布和芯材構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水平軸風(fēng)電葉片一體化成型裝置及方法，所述裝置包括真空抽氣系統(tǒng)、加壓設(shè)備、樹脂消泡系統(tǒng)、樹脂供給系統(tǒng)及樹脂收集系統(tǒng)。制備風(fēng)電葉片時，采用正壓輔助真空灌注的方式一體化成型，既克服了傳統(tǒng)真空灌注工藝的不足，提高葉片成型的產(chǎn)品質(zhì)量，也避免了傳統(tǒng)工藝殼體使用粘接劑粘接帶來的各種弊端和風(fēng)險。
文檔編號B29L31/08GK103042701SQ20121058185
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者榮曉敏, 楊科, 趙曉路, 秦志文, 徐建中, 劉叢慶, 馬雙彥 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所