風電葉片製作工藝的製作方法

2023-06-02 22:32:56

專利名稱：風電葉片製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風電設備的葉片製作工藝。
背景技術：
一般而言，風力發電機的葉片通稱都是很長(兆瓦級的葉片長度一般在25米左右、5兆瓦的則超過60米)，面積龐大。如此大的龐然大物僅靠固定端懸掛在空間運轉。如 果降低葉片的自重，同時保證葉片在強風場中也具有足夠的剛度、強度尤其是抗疲勞強度、 以及穩定性，是葉片設計與製造面臨的關鍵問題所在。目前的大中型複合材料風力機葉片基本上都是採取多步成型方法製備先分別制 作葉片的上、下外殼和龍骨梁(或腹板)，再採用樹脂膠粘成一體。由於粘接處的強度大 大低於殼體本身的強度，使得葉殼不能充分發揮其性能，類似開口薄壁梁遠不及閉口薄壁 梁的承載能力。此外，這種多步法還至少需要三副大型模具，分別用於上殼、下殼和龍骨梁 (腹板)的製備。單腹板支撐的葉殼容易產生失穩破壞。倘若使用前緣梁和後緣梁或多塊 腹板則還須增添更多模具。因此，設備與廠房的投入大、生產周期長，增加了葉片製造的成 本。溫度對葉片的固化品質影響重大。若在室溫下固化，成型後的葉片一般都必須置 於大型爐內進行中溫後處理，需要額外的設備與廠房投入。倘若在中溫下固化，雖然可以省 去後處理工序與設備，但在模具內埋設導熱管或導熱棒不僅工藝複雜、模腔的整體剛度受 到影響，而且對金屬模加熱、保溫往往能耗巨大。模具越多，該問題越突出。傳統玻璃鋼葉板製作技術採用預浸料或接觸低壓，又稱「手糊」，成型方法，逐層鋪 放增強材料，並用樹脂浸透，最後抽真空後固化或者直接敞開的車間完成。這種方法完全由 手工完成，勞動生產率低，勞動強度大，現場衛生條件差，產品質量控制難，產品力學性能低 等缺點。中國專利申請《大型風力機葉片真空輔助灌注方法》，公開號CN1721161A，公開了 一種葉片真空製作方法，克服了傳統預浸料和手糊成型方法的缺點，但只是提供了一種用 真空灌注的方法製作葉片上的蒙皮及加強層，而沒有系統的提出兆瓦級風力發電機玻璃鋼 葉片整體的製作技術方案，如具體真空導入技術製作，葉片聯結方案等，使整個葉片的勞動 生產效率、勞動強度沒有得到進一步改善，產品性能沒有明顯提高。現有的合模工藝是先在葉片下殼體上粘接好主支架，待粘接膠固化完成後再合 模，即再將主支架與上殼體粘結，等待粘結膠固化。現有工藝在下殼體上粘接好主支架後 要將主支架用綁帶與下殼體綁緊，這會造成上下殼體與主支架間的間隙不均勻。現有二次 合模工藝工具、原輔材料使用量很大，減少工具的使用壽命，浪費原料，尤其是粘結膠，因為 當下殼體與主支架之間粘結固化時，可能多餘的膠固化後就沒有用了，增加了生產成本。另 夕卜，現有工藝主支架粘接在下殼體上後需固化8小時左右，然後將主支架與上殼體進行粘 結時，又需要固化8小時左右，造成工時的浪費，增加葉片的生產周期。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種風電葉片製作工藝，其能以簡單的結構有效 的簡化風電葉片製作工藝，並且可以節省相當一部分工時，節約成本，提高生產效率。
對於本發明所述的風電葉片製作工藝而言，上述技術問題是這樣加以解決的風 電葉片製作工藝中，一般包括材料及工藝準備，具有製作葉片殼體的模具，以及製作主支 架、葉片根部平臺的模具，用高強環氧膠將用上述模具製成的葉片上下殼體、主支架、葉片 根部平臺、防雷電纜、防雷接受器按風電葉片的結構要求粘結到一起，並用玻璃纖維和環氧 樹脂補強，然後進行根部打孔處理和表面處理，具體包括以下步驟增強材料裁剪、基體材 料混合粘度及凝膠時間測算、夾芯材料切割、真空導入所需要材料的準備，利用模具製作葉 片上下殼體，利用模具製作葉片根部平臺，利用模具製作主支架，其中將組裝好的主支架用 膠粘接在葉片一殼體的同時用夾具固定主支架，用葉片另一殼體壓下來以固定主支架，用 膠粘結另一殼體與主支架，待粘結膠固化後合模(合模指將模鑄好的葉片上下殼體與組 裝好的主支架通過粘結膠粘接起來的過程)完成，然後進行脫模，清理葉片表面輔助材料， 進行葉片表面打磨處理、葉片根部打孔處理，以及葉片膠結面用基體材料和增強材料補強 處理、根部平臺安裝，油漆處理，葉片配重處理，根部螺栓安裝等。作為上述方法的一種優選方案是用夾具固定主支架，使其垂直於殼體。作為上述方法的另一種優選方案是按預先設定好的主支架與上下殼體之間的間 隙，用葉片另一殼體壓下來以固定主支架。作為上述方法的另一種優選方案是用葉片另一殼體壓下來以固定主支架時，主支 架與一殼體之間多餘的膠會溢出，用該溢出的膠粘結主支架與另一殼體之間的間隙。作為上述方法的另一種優選方案是用固定在一殼體上的與主支架配合的至少兩 個相對應的定位塊作為夾具，對主支架進行固定。作為上述方法的另一種優選方案是將定位塊可以分別固定在兩個殼體上，定位塊 之間的距離正好讓主支架可以嵌入。作為上述方法的另一種優選方案是所述夾具可以是分布在主支架外側及內側的 杆狀部件。在上述風電葉片製作工藝中，採用了一次合模技術，即當主支架與一殼體粘結時， 同時將主支架與另一殼體進行粘結。由於使用了夾具固定主支架所以主支架不會在殼體上 滑動、錯位，因而可以在主支架與一殼體粘結後，立刻將另一殼體與主支架進行粘結，連續 完成葉片合模，從而無需等待主支架與一殼體粘結膠固化完成後再進行合模。原有合模工 藝是先在葉片下殼體上粘接好主支架，待粘接膠固化完成後再合模，即再將主支架與上殼 體粘結，等待粘結膠固化。原工藝在下殼體上粘接好主支架後要將主支架用綁帶與下殼體 綁緊，這會造成上下殼體與主支架間的間隙不均勻。原有二次合模工藝工具、原輔材料使用 量很大，減少工具的使用壽命，浪費原料，尤其是粘結膠，因為當下殼體與主支架之間粘結 固化時，可能多餘的膠固化後就沒有用了，增加了生產成本。另外，原有工藝主支架粘接在 下殼體上後需固化8小時左右，然後將主支架與上殼體進行粘結時，又需要固化8小時左 右，造成工時的浪費，增加葉片的生產周期。改進後的風電葉片製作工藝是在葉片下殼體上 粘接好主支架後，連續完成葉片合模。改進後在下殼體粘接完主支架後，按預先設定好的主 支架與上下殼體的間隙，用上殼體壓一下，來固定主支架。採用本發明所述的風電葉片製作工藝生產的葉片合模後上下殼體的間隙均勻，提高了葉片的質量，改進後工藝工具和原輔材料使用都大大降低，尤其是節約了膠水的使用，降低了葉片的生產成本。工藝改進後同時 減少了膠水固化等候時間，提高了生產效率。


下面結合附圖所描述的實施方式對本發明所述的風電葉片製作工藝做進一步詳 細的說明。圖1為本發明一實施例的風電葉片截面主要結構示意圖。圖2為本發明另一實施例的風電葉片截面主要結構示意圖。
具體實施例方式圖1以截面圖顯示了本發明一實施例的風電葉片的主要結構，其中1為主支架連 接塊、2和3為前後主支架、4為定位塊、5為上下殼體。風電葉片製作工藝，包括以下步驟 增強材料裁剪、基體材料混合粘度及凝膠時間測算、夾芯材料切割、真空導入所需要材料的 準備，利用模具製作葉片上下殼體5，利用模具製作葉片根部平臺，利用模具製作主支架2， 3，將主支架2，3組裝好後安裝在葉片下殼體5上，進行合模，然後進行後續處理程序，其中 將組裝好的主支架2，3用膠粘接在葉片下殼體5的同時用夾具固定主支架2，3，用葉片上 殼體5壓下來以固定主支架2，3，用膠粘結上殼體5與主支架2，3，待粘結膠固化後合模完 成。由於主支架2，3之間是平行的，所以只需要測量主支架一側，即可得知主支架2，3是否 與下殼體5垂直，從而確保葉片的質量。按預先設定好的主支架2，3與上下殼體5之間的 間隙，用葉片上殼體5壓下來以固定主支架2，3。用葉片上殼體5壓下來以固定主支架2，3 時，主支架2，3與下殼體5之間多餘的膠會溢出，由於此時該膠還沒有固化，所以可以用該 溢出的膠粘結主支架2，3與上殼體5之間的間隙。同時如果主支架2，3與下殼體有間隙的 話，也可以用溢出的膠進行補強。可以用固定在下殼體上的與主支架2，3配合的兩個相對 應的定位塊4作為夾具，對主支架2，3進行固定，其中兩個定位塊之間間距正好對於主支架 2，3之間的距離，定位塊可以防止主支架在殼體上滑動或錯位。圖2以截面圖顯示了本發明另一實施例的風電葉片的主要結構，其中1為主支架 連接塊、2和3為前後主支架、4為定位塊、5為上下殼體、6為杆狀部件。定位塊4可以分別 固定在兩個殼體5上，定位塊之間的距離正好讓主支架2，3可以嵌入。夾具也可以是分布 在主支架外側及內側的杆狀器件6。
權利要求
一種風電葉片製作工藝，具有製作葉片殼體(5)的模具，以及製作主支架(2，3)、葉片根部平臺的模具，用高強環氧膠將用上述模具製成的葉片上下殼體(5)、主支架(2，3)、葉片根部平臺、防雷電纜、防雷接受器按風電葉片的結構要求粘結到一起，並用玻璃纖維和環氧樹脂補強，然後進行根部打孔處理和表面處理，具體包括以下步驟增強材料裁剪、基體材料混合粘度及凝膠時間測算、夾芯材料切割、真空導入所需要材料的準備，利用模具製作葉片上下殼體(5)，利用模具製作葉片根部平臺，利用模具製作主支架(2，3)，將主支架(2，3)組裝好後安裝在葉片一殼體(5)上，進行合模，然後進行後續處理程序，其特徵在於所述合模是將組裝好的主支架(2，3)用膠粘接在葉片一殼體(5)上的同時用夾具固定主支架(2，3)，然後用葉片另一殼體(5)壓下來以固定主支架(2，3)，再用膠粘結另一殼體(5)與主支架(2，3)，待粘結膠固化後合模完成。
2.根據權利要求1所述的風電葉片製作工藝，其特徵在於用夾具固定主支架(2，3)， 使其垂直於殼體(5)。
3.根據權利要求1所述的風電葉片製作工藝，其特徵在於按預先設定好的主支架(2， 3)與上下殼體(5)之間的間隙，用葉片另一殼體(5)壓下來以固定主支架(2，3)。
4.根據權利要求1所述的風電葉片製作工藝，其特徵在於用葉片另一殼體(5)壓下 來以固定主支架(2，3)時，主支架(2，3)與一殼體(5)之間多餘的膠會溢出，用該溢出的膠 粘結主支架(2，3)與另一殼體(5)之間的間隙。
5.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的風電葉片製作工藝，其特徵在於用固 定在一殼體上的與主支架配合的至少兩個相對應的定位裝置(4)作為夾具，對主支架進行 固定。
6.根據權利要求5所述的風電葉片製作工藝，其特徵在於將定位裝置(4)可以分別 固定在兩個殼體(5)上，定位裝置之間的距離正好讓主支架(2，3)可以嵌入。
7.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的風電葉片製作工藝，其特徵在於所述 夾具可以是分布在主支架外側及內側的杆狀器件(6)。
全文摘要
本發明公開了一種風電葉片製作工藝，其採用了一次合模技術，即當主支架與一殼體粘結時，立刻將另一殼體與主支架進行粘結，連續完成葉片合模，從而無需等待主支架與一殼體粘結膠固化完成後再進行合模。採用本發明所述的風電葉片製作工藝可提高葉片的質量，工具和原輔材料使用都大大降低，尤其是節約了膠水的使用，降低了葉片的生產成本，同時減少了不必要的膠水固化等候時間，提高了生產效率。
文檔編號F03D1/06GK101830074SQ20091002577
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者於大海, 李石剛, 陳德良 申請人:漢德風電設備(阜寧)有限公司