專利名稱：一種制備大型復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機葉片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料成型工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及非金屬復(fù)合材料的成型技術(shù)，主要提出 一種制備大型復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機葉片的方法。
背景技術(shù)：
大型復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機葉片(簡稱風(fēng)電葉片)的生產(chǎn)工藝簡化涉及到葉片成本 和工人的勞動強度，是葉片生產(chǎn)工藝首先要注意到的事情。目前大部分風(fēng)力發(fā)電機葉片， 尤其是大型葉片仍然采用多步法成型工藝(兩次或兩次以上復(fù)合材料成型工藝)，即先分 別制備葉片的上、下外殼(葉片殼體)和龍骨主梁(抗剪腹板)及大梁(也稱梁帽)，然后 采用膠結(jié)、手糊等工藝使之組合成一個整體。梁帽單獨成型時可采用手糊、擠壓或真空灌 注等方法，可控性較強，容易操作，但增加了大梁模具和工序，使葉片成本上升，耗費工時較 多，而且可能使大梁與其他鋪層的界面結(jié)合強度降低，不利于風(fēng)電葉片生產(chǎn)效率和質(zhì)量的 控制。如果采用開放式手糊成型的方法制作大梁預(yù)制件，污染指數(shù)高，工人勞動強度更大。專利《大型復(fù)合材料風(fēng)力機葉片及其制備方法》(專利申請?zhí)?00510023488. 0)中 提出復(fù)合材料葉片一次整體成型，但是這種方法與目前大部分企業(yè)中正在使用的工藝差別 較大，不易實施。最近的一篇國內(nèi)專利(申請?zhí)?00810117093.0 —種復(fù)合材料閉模一次 成型工藝)介紹的復(fù)合材料葉片制備技術(shù)，即葉片閉模袋壓一次成型工藝，這種工藝可以 降低毒氣排出量，生產(chǎn)效率高，制品內(nèi)外尺寸準確，但設(shè)備投資大，要求制作氣囊，工藝較為 復(fù)雜，纖維定向控制困難，需要解決的技術(shù)問題還很多，短期內(nèi)難以實現(xiàn)。目前，比較可行的 方法仍是由多步法成型逐步向閉模一次成型過度，減少多步法的步驟，從而最終實現(xiàn)大型 風(fēng)電葉片的閉模一次成型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種制備大型復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機葉片的方法，其目的在于簡化葉片 的生產(chǎn)工藝，增強大梁與葉片殼體的結(jié)合強度，降低葉片內(nèi)部應(yīng)力，更好的控制葉片的質(zhì)量 和生產(chǎn)成本。本發(fā)明完成其發(fā)明任務(wù)所采取的技術(shù)方案是采用真空輔助成型的方法，通過大 梁與葉片殼體一體成型的工藝，大梁的鋪層參與到葉片殼體的鋪設(shè)過程中，即葉片殼體的 鋪層工作包括了大梁，在葉片殼體的鋪設(shè)時，直接在葉片殼體內(nèi)鋪設(shè)大梁；在真空狀態(tài)下整 體灌注使大梁與葉片殼體一體成型；在真空灌注時，根據(jù)樹脂在纖維中滲透速率的變化設(shè) 置不同的快速導(dǎo)流區(qū)和阻流區(qū)，以使樹脂能夠更快更好的浸潤整個鋪層；葉片殼體分上、下 外殼(葉片殼體)和龍骨主梁(抗剪腹板)的分別制作，將葉片上、下殼體對合連接，并將 龍骨主梁(抗剪腹板)設(shè)置安裝于葉片上、下殼體內(nèi)，構(gòu)成整個復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機的葉 片。本發(fā)明主要涉及葉片上、下外殼的制作；其中，葉片上、下外殼的制作方式相同即在葉 片外殼的鋪設(shè)時，直接在葉片外殼體內(nèi)鋪設(shè)大梁；在真空狀態(tài)下整體灌注成型葉片外殼體； 在真空灌注成型時，采取在鋪設(shè)完成的葉片上、下外殼體上部設(shè)置快速導(dǎo)流區(qū)和阻流區(qū)，以使樹脂能夠更快更好的浸潤整個鋪層；快速導(dǎo)流區(qū)為導(dǎo)流介質(zhì)構(gòu)成，如在葉片外殼體的上 端表面鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)或其它起導(dǎo)流作用的部件；葉片殼體上端表面的阻流區(qū)對應(yīng)葉片殼體內(nèi) 鋪設(shè)的大梁設(shè)置，即在與大梁寬度兩端相對應(yīng)的葉片殼體上端表面設(shè)置阻流區(qū)；這是因為， 大梁一般采用單向纖維制作，樹脂在纖維中的橫向滲透阻力較大，但在導(dǎo)流介質(zhì)中的流動 阻力小，如果垂直纖維方向不設(shè)置阻流區(qū)會導(dǎo)致樹脂只在導(dǎo)流介質(zhì)和纖維的表面流動，由 于大梁單向布鋪層很厚，樹脂很難滲透到纖維內(nèi)部，從而出現(xiàn)浸潤不透的干區(qū)或白斑。所述阻流區(qū)的設(shè)置可以采用導(dǎo)流介質(zhì)之間間隔一定距離的方式，導(dǎo)流介質(zhì)之間的 間隔構(gòu)成阻流區(qū)；即將導(dǎo)流介質(zhì)位于葉片殼體上端表面并使與大梁寬度兩端相對應(yīng)的葉片 殼體上端表面具有導(dǎo)流介質(zhì)，所述導(dǎo)流介質(zhì)在對應(yīng)于大梁寬度方向的另一端與相鄰的導(dǎo)流 介質(zhì)之間間隔一定距離，間隔距離需要根據(jù)玻璃布的層數(shù)或厚度以及樹脂的固化時間來確 定，改變樹脂沿纖維方向和垂直纖維方向滲透速率的差別，從而起到阻流的作用，使樹脂的 流動方向由橫向流動變?yōu)樽陨隙碌睦w維滲透過程；也可以在導(dǎo)流介質(zhì)之上的需要阻流的 位置鋪一條阻流帶，即在對應(yīng)于大梁寬度方向的另一端鋪設(shè)阻流帶，阻流帶縱向與大梁寬 度方向的另一端對應(yīng)；在真空壓力的作用下柔軟的膠帶嵌入到導(dǎo)流介質(zhì)的網(wǎng)格中，從而起 到阻流的作用，使樹脂的流動方向由橫向流動變?yōu)樽陨隙碌睦w維滲透過程；也可將阻流 帶直接鋪設(shè)在葉片殼體的上端表面。另外一種方式是在大梁鋪層內(nèi)部加入適當(dāng)厚度的連續(xù) 氈，加快樹脂在其中的滲透速率。這里的大型復(fù)合材料風(fēng)機葉片主要由纖維和樹脂組成，纖維布包括碳纖維、玻璃 纖維，樹脂包括不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂；復(fù)合材料大梁一般由單向纖維布構(gòu)成。本發(fā)明的有益效果是采用大梁、殼體一體成型的工藝制作大型風(fēng)力機葉片，省去 了大梁的模具，節(jié)約了制作成品，并使大梁與殼體的結(jié)合強度得到提高，同時減少了工時， 如省去了大梁預(yù)制品的吊裝和定位，提高了大型風(fēng)力機葉片的生產(chǎn)效率。


圖1為葉片殼體(上、下外殼)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為灌注成型時阻流區(qū)的設(shè)置與大梁對應(yīng)關(guān)系示意圖。圖中；1、葉片截面，2、葉片前緣，3、葉片中的大梁，4、葉片后緣，5、葉片灌注用注膠 管，6、注膠口，7、樹脂流動的阻流區(qū)域，8、導(dǎo)流介質(zhì)，9、阻流帶。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明加以說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。如圖1、圖2所示，葉片殼體分上、下外殼(葉片殼體)和龍骨主梁(抗剪腹板)， 這幾部分分體制作；將葉片上、下殼體對合連接，并將龍骨主梁(抗剪腹板)設(shè)置安裝于葉 片上、下殼體內(nèi)，構(gòu)成整個復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機的葉片。本發(fā)明主要涉及葉片上、下外殼的 制作；其中，葉片上、下外殼的制作方式相同即在葉片外殼的鋪設(shè)時，直接在葉片外殼體內(nèi) 鋪設(shè)大梁；采用真空輔助成型的方法，通過大梁與葉片殼體一體成型的工藝，完成葉片殼體 的制作。大梁的鋪層參與到葉片殼體的鋪設(shè)過程中，即葉片殼體的鋪層工作包括了大梁， 在葉片殼體的鋪設(shè)時，直接在葉片殼體內(nèi)鋪設(shè)大梁；即在鋪設(shè)葉片殼體的大片和小片至中 間層厚時，(在大梁的兩側(cè)先鋪設(shè)小片所鋪設(shè)小片的厚度與所鋪設(shè)大梁的厚度相同)，在已鋪設(shè)葉片殼體的寬度中間部位鋪設(shè)大梁，再鋪設(shè)葉片殼體至鋪層完成；在真空狀態(tài)下整 體灌注使大梁與葉片殼體一體成型；在真空灌注時，根據(jù)樹脂在纖維中滲透速率的變化設(shè) 置不同的快速導(dǎo)流區(qū)和阻流區(qū)，以使樹脂能夠更快更好的浸潤整個鋪層；在所鋪設(shè)的葉片 殼體上部表面鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)，構(gòu)成快速導(dǎo)流區(qū)；所鋪設(shè)在葉片殼體上部表面的導(dǎo)流網(wǎng)對應(yīng)位 于葉片殼體內(nèi)的大梁設(shè)置。所述阻流區(qū)的設(shè)置可以采用導(dǎo)流介質(zhì)之間間隔一定距離的方 式，導(dǎo)流介質(zhì)之間的間隔構(gòu)成阻流區(qū)；即將導(dǎo)流介質(zhì)位于葉片殼體上表面并使與大梁(寬 度兩端)相對應(yīng)的葉片殼體上端表面具有導(dǎo)流介質(zhì)，所述導(dǎo)流介質(zhì)在對應(yīng)于大梁寬度方向 的另一端與相鄰的導(dǎo)流介質(zhì)之間間隔一定距離，在大梁的兩側(cè)分別設(shè)置注膠管道，所述的 兩個注膠管道順序開啟注膠，在與后開啟注膠管對應(yīng)一側(cè)的大梁上設(shè)置阻流區(qū)，即將導(dǎo)流 網(wǎng)斷開構(gòu)成阻流區(qū)，導(dǎo)流網(wǎng)的斷開位置位于大梁與后開啟注膠管對應(yīng)的側(cè)端上；即阻流區(qū) 位于大梁與后開啟注膠管對應(yīng)的側(cè)端上，改變樹脂沿纖維方向和垂直纖維方向滲透速率的 差別，從而起到阻流的作用，使樹脂的流動方向由橫向流動變?yōu)樽陨隙碌睦w維滲透過程； (樹脂在導(dǎo)流網(wǎng)上的流動方向與大梁的長度方向垂直，)導(dǎo)流網(wǎng)之間間隔距離根據(jù)玻璃布 的層數(shù)或厚度以及樹脂的固化時間來確定，也可以在需要阻流的位置的導(dǎo)流介質(zhì)上鋪一條 阻流帶，即在大梁與后開啟注膠管對應(yīng)的側(cè)端上鋪設(shè)阻流帶，阻流帶縱向與大梁長度方向 一致；在真空壓力的作用下柔軟的膠帶嵌入到導(dǎo)流介質(zhì)的網(wǎng)格中，從而起到阻流的作用，使 樹脂的流動方向由橫向流動變?yōu)樽陨隙碌睦w維滲透過程；也可將阻流帶直接鋪設(shè)在葉片 殼體的上端表面。另外一種方式是在大梁鋪層內(nèi)部加入適當(dāng)厚度的連續(xù)氈，加快樹脂在其 中的滲透速率。葉片中的大梁一般為一個或兩個，這里以含有兩個主大梁的葉片為例，說明大梁 和殼體等的一次灌注成型時的管路布置。對于只有一個大梁的葉片，一般是去掉一個小的 大梁，主大梁做的更大一些，則大梁灌注時需要減少兩個注膠管和一個阻流區(qū)域。對應(yīng)大梁兩端分別設(shè)置有注膠管道，在管道之間根據(jù)大梁的寬度設(shè)置不同區(qū)域的 阻流帶，阻流帶可以采用密封膠條或粘性橡膠或采用不加任何導(dǎo)流設(shè)施的方法，如果需要 增加阻流效果，則可以兩種方法聯(lián)合使用。阻流帶的寬度根據(jù)大梁的寬度和厚度制定。大 梁越厚越寬則阻流帶面積越大，反之，面積越小。實施例實施例1-風(fēng)電葉片大梁與殼體一體成型1、制作能夠加熱的硬質(zhì)單面模具，如果采用室溫固化樹脂體系則不需加熱裝置； 2、模具清理，打脫模劑；3、鋪設(shè)增強材料和填充物，將大梁成型增強材料與之一起鋪設(shè)；4、 按圖1所示進行管網(wǎng)布置，阻流區(qū)的面積要根據(jù)大梁鋪層的厚度進行改變，梁的兩端各有 一個進膠管；5、用真空袋密封整個模具，抽真空，確認無空氣泄漏后灌注樹脂，加熱固化； 6、放置抗剪腹板(獨立制作)，合模固化；7、將復(fù)合材料葉片脫出模具。實施例2-真空灌注法制作厚度有突變的纖維增強樹脂基復(fù)合材料1、制作能夠加熱的硬質(zhì)單面模具，如果采用室溫固化樹脂體系則不需加熱裝置； 2、模具清理，打脫模劑；3、鋪設(shè)增強材料，厚度突變區(qū)域與之一起鋪設(shè)；4、管網(wǎng)鋪設(shè)，按圖2 所示進行導(dǎo)流布置，突變區(qū)域的上部需要根據(jù)突變情況進行阻流區(qū)和導(dǎo)流介質(zhì)的設(shè)置；5、 用真空袋密封整個模具，抽真空，確認無空氣泄漏后灌注樹脂，加熱固化；6、將復(fù)合材料成 品脫出模具。
權(quán)利要求
1. 一種制備大型復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機葉片的方法，葉片殼體的上、下外殼和龍骨主梁 幾部分分體制作；將葉片上、下殼體對合連接，并將龍骨主梁設(shè)置安裝于葉片上、下殼體內(nèi)， 構(gòu)成整個復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機的葉片；其特征是本發(fā)明主要涉及葉片上、下外殼的制作； 其中，葉片上、下外殼的制作方式相同即在葉片外殼的鋪設(shè)時，直接在葉片外殼體內(nèi)鋪設(shè)大 梁(3)；采用真空輔助成型的方法，通過大梁(3)與葉片殼體一體成型的工藝，完成葉片殼 體的制作；大梁(3)的鋪層參與到葉片殼體的鋪設(shè)過程中，即葉片殼體的鋪層工作包括了 大梁(3)，在葉片殼體的鋪設(shè)時，直接在葉片殼體內(nèi)鋪設(shè)大梁；即在鋪設(shè)葉片殼體的大片和 小片至中間層厚時，在鋪設(shè)大梁位置的兩側(cè)先鋪設(shè)小片，所鋪設(shè)小片的厚度與所鋪設(shè)大梁 的厚度相同；在已鋪設(shè)葉片殼體的寬度中間部位鋪設(shè)大梁，再鋪設(shè)葉片殼體至鋪層完成； 在真空狀態(tài)下整體灌注使大梁與葉片殼體一體成型；在真空灌注時，根據(jù)樹脂在纖維中滲 透速率的變化設(shè)置不同的快速導(dǎo)流區(qū)和阻流區(qū)(7)，以使樹脂能夠更快更好的浸潤整個鋪 層；在所鋪設(shè)的葉片殼體上部表面鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)，構(gòu)成快速導(dǎo)流區(qū)；所鋪設(shè)在葉片殼體上部 表面的導(dǎo)流網(wǎng)對應(yīng)位于葉片殼體內(nèi)的大梁設(shè)置；所述阻流區(qū)(7)的設(shè)置可以采用導(dǎo)流介質(zhì) 之間間隔一定距離的方式，導(dǎo)流介質(zhì)之間的間隔構(gòu)成阻流區(qū)；即將導(dǎo)流介質(zhì)位于葉片殼體 上表面并使與大梁相對應(yīng)的葉片殼體上端表面具有導(dǎo)流介質(zhì)(8)，所述導(dǎo)流介質(zhì)(8)在對 應(yīng)于大梁寬度方向的另一端與相鄰的導(dǎo)流介質(zhì)之間間隔一定距離，在大梁的兩側(cè)分別設(shè)置 注膠管道(5)，所述的兩個注膠管道( 順序開啟注膠，在與后開啟注膠管對應(yīng)一側(cè)的大梁 上設(shè)置阻流區(qū)(7)，即將導(dǎo)流網(wǎng)斷開構(gòu)成阻流區(qū)，導(dǎo)流網(wǎng)的斷開位置位于大梁與后開啟注膠 管對應(yīng)的側(cè)端上；即阻流區(qū)位于大梁與后開啟注膠管對應(yīng)的側(cè)端上，改變樹脂沿纖維方向 和垂直纖維方向滲透速率的差別，從而起到阻流的作用，使樹脂的流動方向由橫向流動變 為自上而下的纖維滲透過程；(樹脂在導(dǎo)流網(wǎng)上的流動方向與大梁的長度方向垂直，)導(dǎo)流 網(wǎng)之間間隔距離根據(jù)玻璃布的層數(shù)或厚度以及樹脂的固化時間來確定，也可以在需要阻流 的位置的導(dǎo)流介質(zhì)上鋪一條阻流帶(9)，即在大梁與后開啟注膠管對應(yīng)的側(cè)端上鋪設(shè)阻流 帶(9)，阻流帶縱向與大梁長度方向一致；在真空壓力的作用下柔軟的膠帶嵌入到導(dǎo)流介 質(zhì)的網(wǎng)格中，從而起到阻流的作用，使樹脂的流動方向由橫向流動變?yōu)樽陨隙碌睦w維滲 透過程；也可將阻流帶(9)直接鋪設(shè)在葉片殼體的上端表面；在大梁鋪層內(nèi)部加入有適當(dāng) 厚度的連續(xù)氈，加快樹脂在其中的滲透速率。
全文摘要
本發(fā)明涉及非金屬復(fù)合材料的成型技術(shù)，提出的制備大型復(fù)合材料風(fēng)力發(fā)電機葉片的方法，主要涉及葉片上、下外殼的制作；在葉片外殼的鋪設(shè)時，直接在葉片外殼體內(nèi)鋪設(shè)大梁(3)；通過大梁(3)與葉片殼體一體成型的工藝，完成葉片殼體的制作；在真空灌注時，根據(jù)樹脂在纖維中滲透速率的變化設(shè)置不同的快速導(dǎo)流區(qū)和阻流區(qū)(7)，以使樹脂能夠更快更好的浸潤整個鋪層；在所鋪設(shè)的葉片殼體上部表面鋪設(shè)導(dǎo)流網(wǎng)；阻流區(qū)(7)的設(shè)置采用導(dǎo)流介質(zhì)之間間隔一定距離的方式、在需要阻流的位置的導(dǎo)流介質(zhì)上鋪一條阻流帶(9)；也可將阻流帶直接鋪設(shè)在葉片殼體的上端表面；在大梁鋪層內(nèi)部加入有連續(xù)氈，加快樹脂在其中的滲透速率。
文檔編號B29C70/34GK102114710SQ20091022773
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者余啟勇, 史俊虎, 裴鵬宇 申請人:洛陽雙瑞風(fēng)電葉片有限公司