CN102166822A - 一种风力发电叶片下壳体与前缘粘贴角一体成型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料技术领域，提出一种用于风力发电叶片下壳体与前缘粘贴角一体成型的方法，所述风力发电叶片下壳体(2)与前缘粘贴角(6)一体成型的方法，包括前缘粘贴角模具(14)的制作、前缘粘贴角模具的固定以及前缘粘贴角(6)和叶片下壳体(2)一体灌注成型；通过前缘粘贴角模具(6)，使得前缘粘贴角与下壳体一体灌注成型；利用下壳体(2)固化所放出的热量使得前缘粘贴角固化，有效的避免了前缘粘贴角手糊带来的问题；不仅提高前缘粘接的质量，而且省去单独制作前缘粘贴角以及等待其固化的时间，改善操作环境，提高生产效率。

Description

一种风力发电叶片下壳体与前缘粘贴角一体成型的方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，主要涉及一种风力发电叶片下壳体与前缘粘贴角一体成型的方法。

背景技术

风力发电叶片的成型过程中，由于本身体积大，而且内部存在支撑件，所以难以一次成型，一般是通过将叶片分成上下壳体来制作，然后通过上下壳体粘接的方式，使得上下壳体形成整体叶片。为保证足够的粘接强度，必须采用前缘粘贴角增大上下壳体粘接时的粘接面积。风力发电叶片在制作时，可以分以下几个步骤，如图1：

a)上、下壳体铺层。此步骤是指将玻璃纤维布铺设到模具表面，作为叶片的增强材料。

b)上、下壳体的灌注。此步骤是通过在上下壳体模具上分别建立真空系统，将叶片的上下壳体的玻璃纤维结构包覆在真空系统内，利用大气压力，将树脂灌注到玻璃纤维布中，使树脂完全浸润玻璃纤维布。

c)上、下壳体的固化。此步骤是通过上下壳体模具自带的加热装置，使得树脂逐渐反应，粘度逐渐变大，最后变成固体的过程。

d)上、下壳体脱模，在下壳体的前缘制作前缘粘贴角。此步骤是指在下壳体的前缘，制作一条粘接带，以增加叶片上下壳体粘接时前缘的粘接面积。

e)粘接腹板。此步骤是指在下壳体上，粘接内部支撑件的过程。

f)合模。此步骤是指将上、下壳体粘接到一起的过程。

风电叶片在使用的过程中，前缘不但受到各种载荷的作用，尤其还需承受各种风沙的冲击，侵蚀，所以前缘也成为了叶片最容易损害的区域之一，前缘粘接的质量将直接决定叶片的寿命，而前缘本身制品薄，平均厚度不足6mm，如图2，粘接面积不足，粘接强度低，这将导致叶片在旋转的过程中，上下壳体开裂，叶片直接报废，所以，设计中便通过步骤d)制作前缘粘贴角的方式来增加前缘的粘接面积，使得前缘有足够的强度，以保证叶片的使用寿命，可见前缘粘贴角在整个叶片制作过程中的重要地位。

目前行业内制作前缘粘贴角均采用手糊成型工艺，该工艺的制作过程可以分为以下几步：

清理叶片下壳体模具的前缘法兰，方便在此位置放置前缘粘贴角模具，打磨已固化的下壳体制品前缘。此步骤主要是由于下壳体在成型过程中，制品前缘不平整，所以需要打磨下壳体前缘不平整的部分。

安装前缘粘贴角模具(上、下壳体和前缘粘贴角分别具有独立的模具)。此步骤需调整前缘粘贴角模具与下壳体模具前缘之间的间隙，以及俯仰的角度。

手糊。此步骤是将混合好的树脂通过毛滚或刷子，均匀的涂在玻璃纤维布上，使其完全浸润玻璃纤维布，然后再将浸润好的玻璃纤维布铺在前缘粘贴角模具的型面和已固化的下壳体前缘上，铺设时，完全浸润的玻璃布宽度的一半铺设再前缘粘贴角模具的型面上，宽度的另一半铺设在已固化的下壳体前缘上。最后使用毛滚将完全浸润的玻璃布与前缘粘贴角模具之间的气泡赶出。每铺一层玻璃纤维布，上述过程需要重复进行一次。

固化脱模。固化的目的是使得前缘粘贴角铺层和下壳体前缘达到牢固的粘接。脱模是指等树脂固化后，脱去前缘粘贴角模具。

打磨前缘粘贴角。此步骤是将制作好的前缘粘贴角进行切边，以达到合适的粘接面积。

上述工艺称为手糊工艺，操作过程复杂，效率较低，操作环境差，且由于手工操作的不稳定性，造成返工次数较多，而且，手糊成型工艺受环境温度影响较大，尤其是夏、冬天的温差以及白天、夜里的温差，使前缘粘贴角的脱模时间难以稳定，导致制品质量也有差异。

发明内容

本发明为了解决手糊工艺中的诸多问题，提出一种风力发电叶片下壳体与前缘粘贴角一体成型的方法，不仅提高前缘粘接的质量，而且省去单独制作前缘粘贴角以及等待其固化的时间，改善操作环境，提高生产效率。

本发明提出的一种风力发电叶片下壳体与前缘粘贴角一体成型的方法，包括前缘粘贴角模具制作、前缘粘贴角模具与叶片下壳体模具的固定和前缘粘贴角与叶片下壳体的一体灌注成型；

本发明的具体方法为：

一体灌注成型所用前缘粘贴角模具的制作；

在叶片的上、下壳体模具空置状态下，进行前缘粘贴角模具制作；所述前缘粘贴角模具分两部分制作，在叶片的下壳体模具前缘法兰制作前缘粘贴角模具的底面，在叶片的上壳体模具前缘法兰制作前缘粘贴角模具的型面，再通过叶片上下壳体模具的合模，将上述制作的前缘粘贴角模具的两部分粘接；具体制作过程可分为以下几个步骤；

1)在叶片下壳体模具前缘法兰制作前缘粘贴角模具的底面；

2)在叶片上壳体模具前缘法兰以及型面制作前缘粘贴角模具的型面；

3)在前缘粘贴角模具的底面上涂胶粘剂；

4)通过液压翻转系统，将叶片上壳体模具翻转180°，将前缘粘贴角模具的底面与型面粘接成一体；

5)打开叶片上壳体模具，将已粘接好的前缘粘贴角粗模从下壳体模具上移开，并对前缘粘贴角粗模的多余部分进行切割打磨；

6)为了增加前缘粘贴角模具的刚度，防止变形，同时又保证前缘粘贴角的轻便，可以在前缘粘贴角模具制作完成后，在其背面填充泡沫，以保证前缘粘贴角模具的稳固；

前缘粘贴角与叶片下壳体一体灌注成型；

1)在叶片下壳体模具内进行干纤维铺设；

2)安装固定前缘粘贴角模具；将前缘粘贴角模具安装固定在叶片下壳体模具的前缘法兰上；

一体灌注成型所用前缘粘贴角模具与叶片下壳体模具的安装固定方式可采用如下几种；

●方式a)：使用手电钻，分别在叶片下壳体模具的前缘法兰、前缘粘贴角模具底面上钻孔，通过螺丝将前缘粘贴角模具与叶片下壳体模具的前缘法兰固定；

●方式b)：在前缘粘贴角模具底面的背面安装一定厚度的铁片，在叶片下壳体模具前缘法兰背面安装电磁铁，通过电磁铁将前缘粘贴角模具与叶片下壳体模具的前缘法兰固定；

●方式c)：在前缘粘贴角模具底面安装定位销，将前缘粘贴角模具通过定位销与叶片下壳体模具相对固定；

3)前缘粘贴角干纤维铺设；前缘粘贴角模具在下壳体模具的前缘法兰上安装固定完成后，将前缘粘贴角所需要的玻璃纤维布铺设在前缘粘贴角模具的型面上；

4)导流介质；为保证前缘粘贴角模具(14)上的玻璃纤维布能够被树脂浸润，将叶片下壳体(2)前缘的导流介质铺至距离前缘粘贴角模具50mm的位置；

5)一体灌注；建立真空系统，将下壳体玻璃纤维铺层结构与前缘粘贴角铺层结构建立在同一个真空系统中进行一体灌注成型；

6)固化；借助叶片的下壳体固化成固体过程中放出的热量使前缘粘贴角固化；

7)脱模打磨：叶片的下壳体和前缘粘贴角同时固化后将前缘粘接模具移除，并在保证叶片上下壳体粘接面积的情况下切除前缘粘贴角多余的边缘。

本发明的特点：

1)前缘粘贴角采用真空灌注成型、大大减少了前缘粘贴角中的气体含量，提高了前缘粘贴角质量，同时质量非常稳定；

2)前缘粘贴角和下壳体同时成型、同时固化，大幅度提高了生产效率，省去了前缘粘贴角单独固化所需时间；

3)在真空系统中成型，减少挥发到空气中的化学物质，使得操作环境得到大大改善。

4)干铺层和手糊成型相比，劳动强度大大降低，减少了操作人员的数量，人工成本降低。

附图说明

图1为风力发电叶片结构示意图。

图2为前缘粘接面积不足示意图。

图3为本发明前缘粘贴角模具制作过程示意图。

图中，1、叶片上壳体，2、叶片下壳体，3、前缘，4、后缘，5、腹板，6、前缘粘贴角，7、叶片下壳体模具，8、叶片下壳体前缘法兰，9、前缘粘贴角模具底面，10、叶片上壳体模具，11、叶片上壳体前缘法兰，12、前缘粘贴角模具型面，13、胶粘剂，14、前缘粘贴角模具，15、泡沫凸台。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施例加以说明。

实施例

1)制作一体灌注成型所用前缘粘贴角模具；

一体灌注成型所用粘贴角模具分两部分制作，一部份在叶片的下壳体模具7成型，另一部份在叶片的上壳体模具10成型，通过液压翻转系统，将叶片上壳体模具翻转180°，将前缘粘贴角的底面和型面粘接成一体，为了增加刚度，防止变形，可以在前缘粘贴角模具背面填充泡沫或者蜂窝材料15，制作过程可分为以下几个步骤；

a)在叶片的下壳体模具7的前缘法兰8制作前缘粘贴角模具的底面9；

b)在叶片的上壳体模具10的前缘法兰11以及型面制作前缘粘贴角模具的型面12；

c)在前缘粘贴角模具的底面9上刮涂胶粘剂13；

d)通过液压翻转系统，将叶片的上壳体模具10翻转180°，将前缘粘贴角的底面9和型面12粘接成一体；

e)打开叶片上壳体模具10，将已粘接好的前缘粘贴角模具14从叶片的下壳体模具7上移开，并对前缘粘贴角模具14的多余部分进行切割打磨；

f)为增加前缘粘贴角模具14的刚度，防止变形，同时又保证前缘粘贴角模具14轻便，可以在前缘粘贴角模具14制作完成后，在其背面填充泡沫和蜂窝结构，形成泡沫凸台15，以保证前缘粘贴角模具14稳固耐用；

2)前缘粘贴角与叶片下壳体一体灌注成型；

a)在叶片下壳体模具7内进行干纤维铺设；

b)在叶片下壳体模具的前缘法兰8上安装固定前缘粘贴角模具14；

一体灌注成型所用前缘粘贴角模具与叶片下壳体模具的安装固定方式可采用如下几种；

方式i)：使用手电钻，分别在叶片下壳体模具的前缘法兰8、前缘粘贴角模具底面9上钻孔，通过螺丝将前缘粘贴角模具14与叶片下壳体模具的前缘法兰8固定；

方式ii)：在前缘粘贴角模具底面9的背面安装一定厚度的铁片，在叶片下壳体模具前缘法兰8背面安装电磁铁，通过电磁铁将前缘粘贴角模具14与叶片下壳体模具的前缘法兰8固定；

方式iii)：在前缘粘贴角模具底面9安装定位销，将前缘粘贴角模具14通过定位销与叶片下壳体模具7相对固定；

c)粘贴角6干纤维铺设；前缘粘贴角模具14在下壳体模具的前缘法兰8上安装固定完成后，将前缘粘贴角6所需要的玻璃纤维布铺设在前缘粘贴角模具的型面12上。

d)导流介质；为保证前缘粘贴角模具14上的玻璃纤维布能够被树脂浸润，将叶片下壳体2前缘的导流介质铺至距离前缘粘贴角模具50mm的位置；

e)一体灌注；建立真空系统，将叶片下壳体2的玻璃纤维铺层结构与前缘粘贴角6的铺层结构建立在同一个真空系统中进行一体灌注成型；

f)；借助叶片下壳体2固化成固体的过程中放出的热量使前缘粘贴角6固化；

g)脱模打磨：叶片下壳体2和前缘粘贴角6同时固化后将前缘粘接模具14移除，并在保证叶片上下壳体粘接面积的情况下切除前缘粘贴角6多余的边缘。

Claims (1)

1.一种用于风力发电叶片下壳体与前缘粘贴角一体成型的方法，其特征在于：所述风力发电叶片下壳体(2)与前缘粘贴角(6)一体成型的方法，包括前缘粘贴角模具(14)的制作、前缘粘贴角模具的固定以及前缘粘贴角(6)和叶片下壳体(2)的一体灌注成型；通过前缘粘贴角模具(14)，使得前缘粘贴角与叶片下壳体一体灌注成型；利用叶片下壳体(2)固化所放出的热量使得前缘粘贴角(6)固化；本发明的具体工艺过程为：

1)制作一体灌注成型所用前缘粘贴角模具(14)；

a)在叶片下壳体模具前缘法兰(8)制作前缘粘贴角模具的底面(9)；

b)在叶片上壳体模具前缘法兰(11)以及型面制作前缘粘贴角模具的型面(12)；

c)在前缘粘贴角模具的底面(9)上涂胶粘剂；

d)通过液压翻转系统，将叶片上壳体模具(10)翻转180°，将前缘粘贴角模具底面(9)与型面(12)粘接成一体；

e)打开叶片上壳体模具(10)，将已粘接好的前缘粘贴角粗模从叶片下壳体模具(7)上移开，并对前缘粘贴角粗模的多余部分进行切割打磨；

f)为了增加前缘粘贴角模具的刚度，防止变形，同时又保证前缘粘贴角的轻便，在前缘粘贴角模具制作完成后，在其背面填充泡沫，以保证前缘粘贴角模具的稳固；

2)前缘粘贴角与叶片壳体一体铺层灌注；

a)在叶片下壳体模具(7)内进行干纤维铺设；

b)安装固定前缘粘贴角模具(14)；将前缘粘贴角模具安装固定在叶片下壳体模具前缘法兰(8)上；

一体灌注成型所用前缘粘贴角模具(14)与叶片下壳体模具(7)的安装固定方式可采用如下几种；

方式i)：使用手电钻，分别在叶片下壳体模具前缘法兰(8)、前缘粘贴角模具底面(9)上钻孔，通过螺丝将前缘粘贴角模具(14)与叶片下壳体模具前缘法兰(8)固定；

方式ii)：在前缘粘贴角模具底面(9)的背面安装一定厚度的铁片，在叶片下壳体模具前缘法兰(8)背面安装电磁铁，通过电磁铁将前缘粘贴角模具(14)与叶片下壳体模具前缘法兰(8)固定；

方式iii)：在前缘粘贴角模具底面(9)安装定位销，将前缘粘贴角模具通过定位销与叶片下壳体模具相对固定；

方式iii)缘粘贴角干纤维铺设；前缘粘贴角模具(14)在下壳体模具前缘法兰(8)上安装固定完成后，将前缘粘贴角所需要的玻璃纤维布铺设在前缘粘贴角模具的型面(12)上；

c)粘贴角(6)干纤维铺设；前缘粘贴角模具(14)在下壳体模具的前缘法兰(8)上安装固定完成后，将前缘粘贴角(6)所需要的玻璃纤维布铺设在前缘粘贴角模具的型面(12)上。

d)导流介质；为保证前缘粘贴角模具(14)上的玻璃纤维布能够被树脂浸润，将叶片下壳体(2)前缘的导流介质铺至距离前缘粘贴角模具50mm的位置；

e)一体灌注；建立真空系统，将叶片下壳体2的玻璃纤维铺层结构与前缘粘贴角6的铺层结构建立在同一个真空系统中进行一体灌注成型；

f)固化；借助叶片的下壳体(2)固化成固体过程中放出的热量使前缘粘贴角(6)固化；

g)脱模打磨：叶片的下壳体和前缘粘贴角同时固化后将前缘粘接模具移除，并在保证叶片上下壳体粘接面积的情况下切除前缘粘贴角多余的边缘。

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