專利名稱：一種大型風力發(fā)電機組整體葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種大型復(fù)合材料風力發(fā)電機組整體葉片。
背景技術(shù)：
目前，公知的大型復(fù)合材料風力發(fā)電機組葉片是采用真空輔助成型(VARI)工藝， 分別制造葉片的迎風面殼體和背風面殼體兩部分，在殼體前緣和后緣部位涂覆結(jié)構(gòu)膠粘接 成一個整體。兩個殼體的中間，通常有抗剪腹板，抗剪腹板的數(shù)量根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計來確定，抗 剪腹板與殼體之間的連接也是通過膠接實現(xiàn)。采用該方法制造出來的葉片存在如下問題 粘接材料與纖維材料在材料特性上有差別，粘接部位容易開裂，在大載荷作用下葉片容易 失效；抗剪腹板與上下殼體之間的粘接尺寸不好控制，增加制造難度；葉片的質(zhì)量相對較 重，原材料使用成本較高，沒有充分發(fā)揮復(fù)合材料的特性；上下殼體膠接的過程中，操作人 員暴露在有毒的結(jié)構(gòu)膠揮發(fā)的氣體中，對操作人員的健康造成威脅。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有葉片強度不足，制作周期長，制作成本高和對操作人員健康造成威 脅的不足，本實用新型提供一種整體葉片，葉片在模具中一次成型，葉片承載能力提高，不 使用粘接材料，不僅避免有害氣體對人和環(huán)境的影響，同時縮短了葉片的加工周期，而且降 低了葉片的制造成本。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種風力發(fā)電用整體葉片， 包括葉片殼體和位于葉片殼體中部的抗剪腹板。葉片殼體包括外部纖維鋪層、夾芯、梁帽和 內(nèi)部纖維鋪層。內(nèi)外纖維鋪層是連續(xù)的增強纖維，沒有膠結(jié)部位，提高了葉片的強度。梁帽 與夾芯同層置于內(nèi)外纖維鋪層之間。此外，梁帽經(jīng)由纖維鋪層搭接在抗剪腹板兩端。梁帽的長度延伸出抗剪腹板兩端橫向長度。此外，上述風力發(fā)電用整體葉片還包 括至少一個所述抗剪腹板，用于承載所述葉片殼體，并且抗剪腹板通過纖維鋪層與葉片殼 體貼合，注膠后抗剪腹板和纖維鋪層通過浸漬樹脂材料固化而連接，使得抗剪腹板與葉片 殼體成為整體，進一步提高了葉片的承載能力。此外，抗剪腹板可以是一個、兩個、三個或更 多，可根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定抗剪腹板的數(shù)量。內(nèi)外纖維鋪層采用玻璃纖維或碳纖維織物。葉片殼體用浸漬樹脂材料采用不飽和 聚酯樹脂、乙烯基樹脂或環(huán)氧樹脂材料。在葉片殼體后緣部位預(yù)埋置后緣粘結(jié)角，確保葉片后緣位置的幾何形狀，同時降 低芯模的制作難度，并方便固化后取出芯模，整體提高了葉片的制造效率。后緣粘結(jié)角采用輕木或PVC泡沫材料制成，其形狀由葉片后緣處的幾何形狀所確 定，可以是三角形結(jié)構(gòu)。同時本實用新型采用真空輔助成型工藝提前預(yù)制抗剪腹板和梁帽，達到縮短葉片 制造過程中注膠的時間，減少占模時間，提高生產(chǎn)效率的目的。[0010]本實用新型的有益效果是，葉片在模具中一次成型，保證葉片強度、剛度的同時， 不使用粘接材料，縮短葉片制造時間，降低制造成本。

下面結(jié) 合附圖對本實用新型進一步說明。圖1是現(xiàn)階段葉片結(jié)構(gòu)的截面示意圖。圖2是本實用新型整體葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型整體葉片迎風面纖維鋪層的制作示意圖。圖4是本實用新型整體葉片芯模安放示意圖。圖5是本實用新型整體葉片氣囊和芯模間纖維鋪層示意圖。圖6是本實用新型整體葉片背風面鋪層的制作示意圖。圖7是本實用新型整體葉片注膠示意圖。圖中1.迎風面殼體，2.背風面殼體，3、4.抗剪腹板，5.前緣結(jié)構(gòu)膠，6.腹板結(jié) 構(gòu)膠，7.后緣結(jié)構(gòu)膠，8.整體葉片迎風面殼體，9.整體葉片迎風面梁帽，10.整體葉片背風 面殼體，11.整體葉片背風面梁帽，12、13.抗剪腹板，14.后緣粘結(jié)角，15、16、17.腹板纖 維鋪層，18.模具加熱系統(tǒng)，19.迎風面模具，20.外部纖維鋪層，21.夾芯，22.內(nèi)部纖維鋪 層，23.模具前緣吸膠用凹槽，24.模具后緣出膠用凹槽，25、26、27.芯模，28.背風面模具， 29.注膠設(shè)備，30.吸膠設(shè)備。
具體實施方式
在圖1中，現(xiàn)階段公知的葉片主要由迎風面殼體1和背風面殼體2，抗剪腹板3和 4構(gòu)成，迎風面殼體1和背風面殼體2分別在前緣位置使用前緣結(jié)構(gòu)膠5膠接，在后緣位置 使用后緣結(jié)構(gòu)膠7膠接，同時上下兩殼體與抗剪腹板3和4之間也是通過腹板結(jié)構(gòu)膠6膠 接固定。在圖2所示整體葉片的結(jié)構(gòu)示意圖中，整體葉片迎風面殼體8中有包含整體葉片 迎風面梁帽9，整體葉片背風面殼體10中包含整體葉片背風面梁帽11，抗剪腹板12，13通 過纖維鋪層15，16，17與整體葉片迎風面殼體8、整體葉片背風面殼體10貼合，經(jīng)樹脂材料 浸漬后與纖維鋪層15、16、17固化連接，進而與整體葉片迎風面殼體和背風面殼體8、10成 為整體。整體葉片后緣部位有預(yù)制的后緣粘結(jié)角14，前后緣部位纖維鋪層連續(xù)鋪放。根據(jù) 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定抗剪腹板的數(shù)量，抗剪腹板可以是一個，二個，也可以是三個或者更多。 如圖1所示，整體葉片迎風面梁帽9和整體葉片背風面梁帽11長度大于抗剪腹板12、13兩 端橫向長度。圖3所示為整體葉片迎風面纖維鋪層的制作示意圖，這是整體葉片制造的第一 步，將外部纖維鋪層20放于整體葉片迎風面模具19上，在該迎風面模具19上安裝模具加 熱系統(tǒng)18，其中纖維鋪層可以是玻璃纖維也可以是碳纖維織物；接著，在外部纖維鋪層20 上鋪放夾芯21和迎風面梁帽9，再鋪放內(nèi)部纖維鋪層22，在迎風面模具19的右側(cè)纖維鋪層 上安放后緣粘結(jié)角14，后緣粘結(jié)角14采用輕木或PVC泡沫材料提前加工而成，保證葉片在 后緣部位的強度。如圖3所示，后緣粘結(jié)角14的形狀由葉片后緣部位的幾何設(shè)計形狀所確 定，如三角形結(jié)構(gòu)。迎風面模具19的前緣位置挖有模具前緣吸膠用凹槽23，用于后期葉片注膠插入注膠管，最后將多余的纖維鋪層搭放在迎風面模具19的兩側(cè)。在圖4的整體葉片芯模安放示意圖中，迎風面纖維鋪層的制作完畢后，將通過真 空輔助成型工藝提前預(yù)制好的抗剪腹板12、13放置于內(nèi)部纖維鋪層22上，抗剪腹板12、 13的定位通過芯模25、26、27實現(xiàn)，芯模25、26、27采用軟體材料，能夠承受一定的壓力，因 為芯模的外形面用來保證葉片內(nèi)腔的幾何尺寸，要保證背風面鋪層之后不會產(chǎn)生過大的變 形，同時芯模25、26、27是可以壓縮的，葉片注膠固化以后以便保證芯模25、26、27能夠順利 取出。圖5所示為整體葉片氣囊和芯模之間的纖維鋪層示意圖，腹板纖維鋪層15、16和 17貼合抗剪腹板12、13，并在上下兩端留有多余部分，多余部分搭在芯模25、26、27上。在圖6的整體葉片背風面鋪層的制作示意圖中，將迎風面模具19兩側(cè)原有多余纖 維鋪層鋪放到芯模25、27上，首先將內(nèi)部纖維鋪層22折回到芯模25、27上，接著鋪放夾芯 21，放置整體葉片背風面梁帽11，最后折回外部纖維鋪層20。圖7所示為整體葉片注膠示意圖，背風面鋪層的制作完畢后，將背風面模具28扣 到迎風面模具19上，整體將模具逆時針翻轉(zhuǎn)90 °，在模具前緣吸膠用凹槽23上插入注膠管 并與注膠設(shè)備29聯(lián)通，模具后緣出膠用凹槽24與吸膠設(shè)備30聯(lián)通。將背風面和迎風面模 具28和19抽真空，向迎風面和背風面鋪層注入樹脂與固化劑的混合液體，樹脂材料可以是 不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂或環(huán)氧樹脂。在內(nèi)外壓強差的作用下，液體自下而上滲透整個 鋪層；混合液體流入吸膠設(shè)備30以后，停止注膠；通過模具加熱系統(tǒng)18加熱混合液體，等 待固化成型。最后，開啟模具，脫模后取出葉片和內(nèi)腔中的芯模25、26、27，形成整體葉片。本文僅僅對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行了描述，然而對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 而言，在不脫離本實用新型的精神的前提下是可以對本實用新型做出各種改進。因此，本實 用新型并不限于上述優(yōu)選實施方式，其保護范圍由所附的權(quán)利要求書予以限定。
權(quán)利要求一種風力發(fā)電機用整體葉片，包括葉片殼體和位于葉片殼體中部的抗剪腹板，其特征在于，所述葉片殼體包括外部纖維鋪層、夾芯、梁帽和內(nèi)部纖維鋪層，所述內(nèi)外纖維鋪層是連續(xù)的增強纖維，無膠接部位，所述梁帽經(jīng)由纖維鋪層搭接在所述抗剪腹板兩端，并且與所述夾層同層位于內(nèi)外纖維鋪層之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體葉片，其特征在于，所述梁帽延伸出所述抗剪腹板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體葉片，其特征在于，包括至少一個所述抗剪腹板，用于承 載所述葉片殼體，所述抗剪腹板通過纖維鋪層與所述葉片殼體貼合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整體葉片，所述抗剪腹板與所述纖維鋪層通過浸漬樹脂材料 并固化而連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體葉片，其特征在于，所述內(nèi)外纖維鋪層采用玻璃纖維或 碳纖維織物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體葉片，其特征在于，所述葉片殼體的浸漬用樹脂材料采 用不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂或環(huán)氧樹脂材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體葉片，其特征在于，所述葉片殼體后緣位置埋有后緣粘5口用O
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的整體葉片，其特征在于，所述后緣粘結(jié)角是采用輕木或PVC泡 沫材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的整體葉片，其特征在于，所述后緣粘結(jié)角是三角形結(jié)構(gòu)的。
專利摘要本實用新型提供一種風力發(fā)電機組整體葉片，其內(nèi)外纖維增強材料層是連續(xù)的，無任何膠結(jié)部位。在該整體葉片的內(nèi)部有抗剪腹板及預(yù)制的梁帽，抗剪腹板和梁帽通過纖維增強基體材料固定，可以提高葉片的承載能力，縮短葉片的制造周期；因為葉片的后緣相對較窄，放置芯模有困難，所以整體葉片的后緣位置放置提前加工好的后緣粘結(jié)角，同時，因為整體葉片沒有使用有毒的結(jié)構(gòu)膠粘接材料，減少了對環(huán)境的污染和對操作人員的危害，也降低了成本。
文檔編號F03D11/00GK201771696SQ20102025425
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者任偉華, 李海龍 申請人:內(nèi)蒙古航天億久科技發(fā)展有限責任公司