整體成型葉片用內部芯模的製作方法

2023-09-21 16:09:30

專利名稱：整體成型葉片用內部芯模的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於風力發電領域，尤其涉及一種風力發電機組葉片整體成型方法中 使用的內部芯模。
背景技術：
目前，公知的應用最廣泛的葉片製造工藝是真空輔助成型工藝(VARI)，真空輔助 成型工藝是一種新型的低成本複合材料製件成型技術，它是在真空狀態下排除纖維增強體 中的氣體，通過樹脂的流動、滲透，實現對纖維及其織物的浸漬，並在室溫下進行固化成形， 形成一定樹脂/纖維比例的工藝方法。通過真空輔助成型工藝分別製造出葉片的上下兩個 部分，然後通過結構膠將兩部分葉片在前後緣位置粘接起來，形成一個完整的殼體。這種方 法製造出來的葉片存在如下問題固化後的膠粘劑和樹脂增強材料在材料特性上有很大區 別，在彈性模量上，膠粘劑和樹脂增強材料有數量級的差別，而且固化後的膠粘劑發脆，在 局部運動的作用下，粘結層容易開裂，造成粘結結構剝離，葉片在非線性大載荷作用下，葉 片的橫截面形狀很容易發生變形，最終造成葉片的氣動性能下降，甚至導致葉片強度失效; 抗剪腹板與殼體粘接部位的尺寸誤差不好控制，增加製造難度；真空輔助成型方法製造的 葉片在合模過程中，操作人員要暴露在有毒、易揮發的結構膠氣體中，對操作人員的健康造 成威脅。然而，採用整體成型工藝完全可以避免上述不足。整體成型製造工藝製造葉片的 廠家主要是德國的西門子公司，它是指增強材料在一個封閉的內外部模具中鋪放，在葉片 的前後緣部位通過增強材料的搭接保證纖維的連續。再抽真空、灌注樹脂、固化成型的方 法。使用該方法製造葉片的過程中要有一個合適的內部芯模。內部芯模的外形用來保證 葉片內部尺寸，同時用來支撐玻璃纖維增強材料和夾芯材料。固化成型後還要保證內部芯 模能夠從葉片中取出。現階段葉片芯模主要採用密封的氣囊結構，但是葉片內部幾何尺寸 複雜，增加了氣囊的製造難度，同時由於尺寸的不規則導致氣囊的不規則變形，造成生產誤 差；樹脂固化的過程是放熱過程，放熱溫度較高，加速了橡膠材料的老化，氣囊的重複使用 次數降低；採用橡膠材料的氣囊也是通過模具來製造完成，製造成本高昂。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能夠定位腹板、支撐玻璃纖維增強材料鋪層、保證 葉片內腔尺寸、製作方便、可重複多次使用、固化成型後便於取出的低成本內部芯模。為了達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種葉片內腔成型用內部芯 模，用於在葉片整體成型過程中支撐玻璃纖維增強材料鋪層並定位抗剪腹板6，包括位於抗 剪腹板6左側的第一種成型用內部芯模，和位於抗剪腹板6右側的第二種成型用內部芯模。 第一種成型用內部芯模是由型材8和連接件9組裝而成的框架結構芯模5，保證對抗剪腹板 6的定位和纖維增強材料鋪層的支撐。此外，第一種成型用內部芯模和第二種成型用內部芯 模的外部形狀由葉片內腔的幾何形狀所確定，幾何尺寸略小於所述葉片內腔；並且第一種成型用內部芯模和第二種成型用內部芯模可根據葉片內腔幾何形狀特徵採用分段式結構。 第二種成型用內部芯模與第一種成型用內部芯模相同，是由型材8和連接件9組裝而成的 框架結構芯模5，用於定位抗剪腹板6並支撐纖維增強材料鋪層；而且第一種成型用內部芯 模和第二種成型用內部芯模的外部形狀可以由葉片內腔的幾何形狀所確定，幾何尺寸略小 於所述葉片內腔；第一種成型用內部芯模和第二種成型用內部芯模可以根據葉片內腔幾何 形狀特徵採用分段式結構。框架結構芯模5是可拆卸的。葉片固化後可通過拆卸連接件9，取出框架結構芯模 5。型材8由金屬或塑料或玻璃纖維材料製成。型材8和連接件9製作簡單，容易組裝成任 何形狀，並且重複使用率高。本實用新型還提供了另一種葉片內腔成型用內部芯模，包括第一種成型用內部芯 模和第二種成型用內部芯模。第一種成型用內部芯模和第二種成型用內部芯模分別位於抗 剪腹板6兩側。第一種成型用內部芯模是由型材8和連接件9所組裝而成的框架結構芯模 5。第二種成型用內部芯模是由軟體10和包裹在該軟體10上的密封件11所組成的軟體芯 模7。密封件11的內表面塗有矽橡膠，其表面上開有孔12，用於葉片固化後，通過對抽 氣口抽氣壓縮、取出軟體芯模7。第一種成型用內部芯模和第二種成型用內部芯模的外部形狀由葉片內腔的幾何 形狀所確定，並且幾何尺寸略小於所述葉片內腔。第一種成型用內部芯模和第二種成型用 內部芯模可沿著葉片展向根據葉片內腔幾何形狀特徵進行分段製造，形成分段式結構。本實用新型的有益效果是，可以在定位抗剪腹板6和支撐纖維增強材料鋪層、夾 芯材料3的同時，方便的取出。本實用新型結構簡單、製作方便、設計靈活、重複使用率高、 成本較低。以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。


圖1是在整體成型葉片工藝中鋪放纖維增強材料鋪層過程中的示意圖。圖2是在整體成型葉片工藝中鋪放纖維增強材料鋪層之後的示意圖。圖3是本實用新型框架結構芯模5的結構示意圖。圖4是本實用新型軟體芯模7的截面示意圖。圖5是軟體芯模7立體結構示意圖。圖中，1.外部模具；2.外部纖維增強材料鋪層；3.夾芯材料；4.內部纖維增強材 料鋪層；5.框架結構芯模；6.抗剪腹板；7.軟體芯模；8.型材；9.連接件；10.軟體；11.密 封件；12.孔。
具體實施方式
圖1是在整體成型葉片工藝中鋪放纖維增強材料鋪層過程中的示意圖。在
圖1中， 外部模具ι上面鋪放外部纖維增強材料鋪層2，其次外部纖維增強材料鋪層2上鋪放夾芯材 料3，然後繼續鋪放內部纖維增強材料鋪層4，多餘的內外纖維增強材料鋪層搭在外部模具 1上，在抗剪腹板6的左側放置框架結構芯模5，用於定位抗剪腹板6並支撐內外纖維增強材料鋪層和夾芯材料3，隨後在抗剪腹板6的右側鋪放軟體芯模7。圖2是在整體成型葉片工藝中鋪放纖維增強材料鋪層之後的示意圖。在圖2所示 的實施方式中，首先將預留出的內部纖維增強材料鋪層4鋪於框架結構芯模5和軟體芯模 7的表面上，然後鋪放夾芯材料3於內部纖維增強材料鋪層4上，最後鋪放外部纖維增強材 料鋪層2。這樣纖維增強材料鋪層就能在模具的分模面位置形成一個連續的整體。圖3所示為框架結構芯模5的結構示意圖，框架結構芯模5由型材8組裝而成，型 材之間通過連接件9將其固定。框架結構芯模5的外形由葉片內腔的幾何形狀確定，框架 的幾何外形尺寸相對於葉片內腔的尺寸略小，因為葉片內腔的形狀是由外部模具1型面來 保證的，這就給框架結構芯模5的製造降低了難度。注膠固化以後，通過拆卸連接型材的連 接件9就可以方便地取出框架結構芯模5。型材8可以是由金屬、塑料或玻璃纖維等材料制 成。圖4所示為軟體芯模7的截面圖，軟體芯模7由軟體10以及包裹在軟體10上的 密封件11組成，密封件11的內表面塗有矽橡膠，起到密封的作用，方便固化後抽氣。圖5所示為軟體芯模7的三維結構示意圖，密封件11包裹住成確定形狀的軟體 10，軟體10可以是海綿或其他聚氨酯材料製成的，這些材料通過外部模具1發泡而製成，保 證其尺寸與葉片內腔的尺寸相近。密封件11上有孔12用於葉片固化以後抽真空，抽真空 以後的軟體芯模體積減小，可以方便地從固化以後的葉片中取出。在本文中，僅對本實用新型作出了特定的描述，很顯然仍可以作出各種修改和變 換而不背離本實用新型的精神和範圍。因此，本文和附圖應被認為是說明性的而非限制性 的。本實用新型的權利範圍應當以權利要求書為準。
權利要求1.一種整體成型葉片用內部芯模，用於在葉片整體成型過程中支撐玻璃纖維增強材料 鋪層並定位抗剪腹板(6)，其特徵在於，包括第一種成型用內部芯模和第二種成型用內部芯 模，在葉片整體成型過程中所述第一種成型用內部芯模和所述第二種成型用內部芯模分別 設置在所述抗剪腹板(6)兩側，其中第一種成型用內部芯模是由型材⑶和連接件(9)組 裝而成的框架結構芯模(5)。
2.根據權利要求1所述的整體成型葉片用內部芯模，其特徵在於，所述第二種成型用 內部芯模與所述第一種成型用內部芯模相同，是由型材(8)和連接件(9)組裝而成的框架 結構芯模(5)。
3.根據權利要求1或2所述的整體成型葉片用內部芯模，其特徵在於，所述框架結構芯 模( 是可拆卸的，所述型材(8)是金屬、塑料或玻璃纖維材料。
4.根據權利要求1所述的整體成型葉片用內部芯模，其特徵在於，所述第二種成型用 內部芯模是由軟體(10)和包裹在該軟體(10)上的密封件(11)組成的軟體芯模(7)。
5.根據權利要求4所述的整體成型葉片用內部芯模，其特徵在於，所述密封件(11)上 開有孔(12)，用於抽氣、取出所述軟體芯模(7)。
6.根據權利要求4所述的整體成型葉片用內部芯模，其特徵在於，所述密封件(11)的 內表面塗有矽橡膠。
7.根據權利要求1或2或4所述的整體成型葉片用內部芯模，其特徵在於，所述第一種 成型用內部芯模和所述第二種成型用內部芯模的外部形狀由所述葉片內腔的幾何形狀所 確定，幾何尺寸略小於所述葉片內腔。
8.根據權利要求1或2或4所述的整體成型葉片用內部芯模，其特徵在於，所述第一種 成型用內部芯模和所述第二種成型用內部芯模根據所述葉片內腔幾何形狀特徵採用分段 式結構。
專利摘要本實用新型公開了一種風力發電機組整體成型葉片的內部芯模，涉及有整體成型葉片的模具，在模具上鋪放玻璃布、夾芯、玻璃布的三明治鋪層，在三明治鋪層上安放第一種成型用內部芯模、抗剪腹板和第二種成型用內部芯模，第一種和第二種成型用內部芯模分別放置於抗剪腹板兩側，第一種成型用內部芯模是框架結構形式的芯模用於定位抗剪腹板。第一種成型用內部芯模和第二種成型用內部芯模幾何尺寸與葉片內腔的尺寸相同，在整體葉片抽真空之後或者葉片固化之後可以方便取出，並且本實用新型製造方便、成本低廉、重複使用率高。
文檔編號B29L31/08GK201833599SQ201020254238
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月12日 優先權日2010年7月12日
發明者任偉華, 李海龍 申請人:內蒙古航天億久科技發展有限責任公司