CN113370555A - 一种风电叶片整体成型的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电叶片整体成型的制备方法，涉及风电发电叶片技术领域。本发明风电叶片整体成型的制备方法至少包括以下步骤：先在风电叶片模具的SS面铺设外膜层和设置预制梁和腹板；再将第一正压袋、第二正压袋和第三正压袋设置在模具SS面和腹板间的腔体中；然后将风电叶片模具的PS面与SS面合模，使PS面和SS面与第一正压袋和第三正压袋在风电叶片模具内形成气动型面；然后利用气压差将复合材料注入到风电叶片模具中形成叶片制品；最后对叶片制品进行加温固化成型。本发明的制备方法在制作风电叶片时实现了风电叶片的SS面，PS面及腹板同时成型，保证了风电叶片模具的整体一致性及性能的稳定性，进而有效提升了风电叶片的整体强度。

Description

一种风电叶片整体成型的制备方法

技术领域

本发明属于风电发电叶片技术领域，特别是涉及一种风电叶片整体成型的制备方法。

背景技术

目前国内外大型风电叶片的主流生产工艺是由两个面粘接组装而成，分别为Pressure side(压力面；简称PS面)、Suction side(吸力面；简称SS面)。基于上述设计在制作风电叶片时，风电叶片的制造商为确保叶形满足设计要求，叶片模具设计成SS面为固定面、PS面为翻转面，两个面在叶片模具上单独制作，制作完成后依据叶片模具液压翻转系统将PS面翻转至SS面模具法兰面，通过型面内侧的腹板、粘接角进行粘接固定。随后进行整体的加温固化。而以上述制备方法在风电叶片的PS面和SS面连接处所使用结构胶粘接的厚度难以有效的控制、均匀性难以保证，存在局部结构胶超厚及偏少的现象，在叶片分型位置的强度无法满足使用要求，需人为在分型的位置进行手糊补强，因此在现有的制备方法下无法在生产时兼顾风电叶片的质量和效率。故而需要提供一种风电叶片整体成型的制备方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电叶片整体成型的制备方法，用于解决现有的制备方法中因风电叶片的PS面和SS面连接处使用结构胶粘接的厚度难以有效的控制、均匀性难以保证，需人为在分型的位置进行手糊补强，而导致的风电叶片在生产时生产效率和产品质量难以兼顾的技术问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种风电叶片整体成型的制备方法，其中；所述制备方法则至少包括以下步骤：

S1、在第一风电叶片模具的SS面上铺设SS面外膜层，并在所述SS面外膜层上设置第一预制梁；S2、在所述第一预制梁的两侧设置第一预制腹板和第二预制腹板，并在所述第一预制腹板和第二预制腹板两侧铺设SS面纤维层；S3、将第一正压袋、第二正压袋和第三正压袋依次设置在所述第一预制腹板、第二预制腹板与第一风电叶片模具的SS面之间的腔体中，并充满气体；S4、将第二预制梁安装到所述第一预制腹板和第二预制腹板之间的第二正压袋上方，在所述第二预制梁两侧的所述第一正压袋和所述第三正压袋上铺设PS面纤维层，并将所述PS面纤维层与所述SS面纤维层的连接部位搭接；S5、在所述第二预制梁和所述PS面纤维层上铺设PS面外膜层，并将所述SS面外膜层与所述PS面外膜层搭接；S6、将具有PS成形面的第二风电叶片模具与第一风电叶片模具合模，沿合模风电叶片模具外轮廓进行负压抽气；S7、利用气压差将复合材料注入到合模风电叶片模具中形成叶片制品；S8、对叶片制品加温，使风电叶片固化成型。

于本发明的一实施方式中，所述步骤S1包括以下步骤：

S11、在第一风电叶片模具SS面上铺设SS面外膜层；S12、将所述第一预制梁设置在所述SS面外膜层上的设定位置上。

于本发明的一实施方式中，在步骤S4中，所述PS面纤维层与所述SS面纤维层的连接部位分层错位搭接。

于本发明的一实施方式中，在步骤S5中，所述SS面外膜层和/或所述PS面外膜层交接处留有对接余量，并通过分层错位搭接。

于本发明的一实施方式中，所述第一预制梁和第二预制梁为变截面不同厚度渐变的制品，所述SS面外膜层和所述PS面外膜层分别与所述第一预制梁和第二预制梁配合形成同一曲面。

于本发明的一实施方式中，所述制备方法还包括在合模之后，负压抽气之前，对所述第一正压袋、第二正压袋和第三正压袋进行正压充气，使得所述第一正压袋、第二正压袋和第三正压袋贴紧风电叶片模具的PS成形面和SS成形面的过程。

于本发明的一实施方式中，所述第一正压袋和/或第三正压袋的袋面外侧设有弦向倒流通道和展向倒流通道。

于本发明的一实施方式中，所述展向倒流通道是沿风电叶片模具的叶根至叶尖方向设置在所述第一正压袋和第三正压袋的袋面上，所述弦向倒流通道沿与所述展向倒流通道的正交方向设置在第一正压袋和第三正压袋的袋面上。

于本发明的一实施方式中，在风电叶片模具的叶根处设置有通气孔，在步骤S6中，在将风电叶片模具的PS面与SS面进行合模后，将所述第一正压袋和第三正压袋上的正压通气管和所述展向倒流通道引出至风电叶片模具密封区域外侧。

于本发明的一实施方式中，在所述步骤S7中，将所述展向倒流通道放到复合材料中，复合材料在气压压力下通过所述通气孔沿着所述弦向倒流通道和展向倒流通道流入风电叶片模具中。

本发明的风电叶片整体成型的制备方法，通过在风电叶片模具的SS面和PS面上铺层材料并放置外形与合模的模具SS面和PS面相贴合的第一正压袋和第二正压袋，以在风电叶片模具内形成叶片的气动型面，然后利用风电叶片模具内外的气压差将风电叶片成型的复合材料注入气动型面形成叶片制品，最后对风电叶片模具内的叶片制品加温使风电叶片固化成型。

综上所述，本发明的风电叶片整体成型的制备方法，在制作风电叶片时实现了风电叶片的SS面，PS面及腹板同时成型，避免了将风电叶片SS面、PS面分开单独制作再依靠胶粘的形式进行连接而导致的缺陷，保证了风电叶片模具的整体一致性及性能的稳定性，进而有效提升了风电叶片的强度指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述风电叶片整体成型的制备方法的流程步骤示意图。

图2为本发明所述风电叶片整体成型的制备方法中步骤S1具体流程步骤示意图。

图3为本发明所述风电叶片模具的在制备风电叶片时的结构示意图。

图4为本发明所述第一正压袋和第三正压袋在风电叶片模具中的示意图。

图5为本发明所述第一正压袋和第三正压袋与风电叶片模具接触面的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1 风电叶片模具

11 第一风电叶片模具

111 模具SS面

12 第二风电叶片模具

121 模具PS面

2 第一预制梁

21 第一预制腹板

22 第二预制腹板

3 第二预制梁

4 第一正压袋

5 第二正压袋

6 第三正压袋

7 弦向倒流通道

8 展向倒流通道

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

本发明提供了一种风电叶片整体成型的制备方法，用于解决现有的制备方法中因风电叶片的PS面和SS面连接处使用结构胶粘接的厚度难以有效的控制、均匀性难以保证，需人为在分型的位置进行手糊补强，而导致的风电叶片在生产时生产效率和产品质量难以兼顾的技术问题。

请参照图3，本发明风电叶片整体成型的制备方法中使用的风电叶片模具1包括了第一风电叶片模具11和第二风电叶片模具12，其中第一风电叶片模具11和第二风电叶片模具12的外侧均设置有模具钢架，第一风电叶片模具11通过外侧的模具钢架可放置于平面上，例如：地面或工作平台，而第二风电叶片模具12即可通过外侧的模具钢架放置于平面上，如地面或工作平台，也可通过操作模具钢架将第二风电叶片模具12翻转与第一风电叶片模具11闭合从而进行合模，并且合模后的风电叶片模具1在向风电叶片模具1叶尖一侧趋于闭合，直至风电叶片模具1的叶尖处完全闭合，风电叶片模具1在叶根侧为一开口，风电叶片模具1在叶根开口处设置挡板用于封闭，挡板上留有通气孔用于引导为正压袋充气的充气管和注入复合材料的外设通道。

请参见图1，图1示出了本发明风电叶片整体成型的制备方法的流程步骤示意图，上述风电叶片整体成型的制备方法，包括如下步骤：

S1、在第一风电叶片模具1的模具SS面111上铺设SS面外膜层，并在SS面外膜层上设置第一预制梁2。

S2、在第一预制梁2的两侧设置第一预制腹板21和第二预制腹板22，并在第一预制腹板21和第二预制腹板22两侧铺设SS面纤维层，上述SS面纤维层分别从第一预制腹板21和第二预制腹板22延伸至模具SS面111与模具PS面121的交接处，并在模具SS面111与模具PS面121的交接处留有余量。上述第一预制腹板21和第二预制腹板22的一端通过粘接的方式固定连接于所述第一预制梁2上，而另一端沿竖直方向上延伸直至能够抵触与第一风电叶片模具11合模的第二风电叶片模具12的位置上，其中，第一预制腹板21和第二预制腹板22分别设置在第一预制梁2沿弦向靠近风电叶片模具外缘的两侧，同时，第一预制腹板21和第二预制腹板22的长度可以不受限定，在本发明的一实施例中，第一预制腹板21和第二预制腹板22的长度可根据第一预制腹板21和第二预制腹板22在模具SS面111设置位置至与第一风电叶片模具11合模的第二风电叶片模具12上模具PS面121的最短距离进行调整。

S3、将第一正压袋4、第二正压袋5和第三正压袋6依次设置在第一预制腹板21、第二预制腹板22与第一风电叶片模具11的模具SS面111之间的腔体中，其中第一正压袋4设在模具SS面111上第一预制腹板21靠近第一风电叶片模具11外缘一侧；第二正压袋5设在第一预制梁2上，位于第一预制腹板21和第二预制腹板22之间；第三正压袋6设在模具SS面111上第二预制腹板22靠近第一风电叶片模具11外缘一侧。在上述正压袋放置完成后在风电机模具1的叶根侧分别通过第一正压袋4、第二正压袋5和第三正压袋6上的充气管对第一正压袋4、第二正压袋5和第三正压袋6进行充气，使用适当的正压充气使第一正压袋4、第二正压袋5和第三正压袋6的外轮廓形状与闭合的模具SS面111和模具PS面121及模具SS面111和模具PS面121之间的第一预制腹板21和第二预制腹板22相贴合。

S4、将第二预制梁3安装到上述第一预制腹板21和第二预制腹板22之间的第二正压袋5上方，上述第二预制梁3的两端分别通过粘接的方式固定连接于第一预制腹板21和第二预制腹板22的另一端上。然后，在上述第二预制梁3两侧的第一正压袋4和第三正压袋6上铺设PS面纤维层，并将PS面纤维层与SS面纤维层的连接部位进行搭接，其中，PS面纤维层在与SS面纤维层交接处留有余量。

S5、在第二预制梁3和PS面纤维层上铺设PS面外膜层，并将SS面外膜层与PS面外膜层进行搭接。其中，上述PS面外膜层在与SS面外膜层的交接处留有余量，以便于SS面外膜层与PS面外膜层进行搭接。

S6、将风电叶片模具1中具有PS形成面的第二风电叶片模具12与第一风电叶片模具11进行合模。在合模时应先检测第一风电叶片模具11与第二风电叶片模具12之间的法兰位置是否错位及模具之间是否有间隙，在确认无误后将第二风电叶片模具12锁紧于第一风电叶片模具11上实现合模；在合模后继续对第一正压袋4、第二正压袋5和第三正压袋6进行正压充气直至袋内压力达到设定压力值，随着不断的正压充气第一正压袋4和第三正压袋6会与模具SS面111上的SS面外膜层、模具PS面121上的PS面外膜层及第一预制腹板21和第二预制腹板22接触，以使PS面外膜层和SS面外膜层完整有效地与模具PS面121和模具SS面111紧密贴合，保证风电叶片模具1内形成风电叶片整体成型的气动型面，而第二正压袋5则在第一预制腹板21和第二预制腹板22之间与第一预制梁2和第二预制梁3接触，对第三预制梁3起到了支撑固定的作用，其中该气动型面包括了风电叶片的SS面、PS面以及风电叶片PS面和SS面之间的两道腹板面，以便于在风电叶片模具1内灌注并成型整体的风电叶片；之后再通过通风口14在风电叶片模具1内沿外轮廓进行负压密封抽气处理，使风电叶片模具1内形成了型腔内侧正压系统及灌注层的负压系统。

S7、利用气压差将复合材料注入到风电叶片模具中形成叶片制品。

S8、对叶片制品进行加温固化成型，在对叶片制品加温固化成型过程中，在风电叶片模具1中复合材料凝胶之前需要模具中第一正压袋4、第二正压袋5和第三正压袋6的通气正压及模具外轮廓内侧的负压同时保证稳定，在复合材料凝胶后，可减小模具外轮廓内侧的负压并确保正压稳定；在复合材料成型后便可打开第二风电叶片模具12进行开模处理，将风电叶片模具1中成型后的叶片进行脱模，以便于将成型后的风电叶片模具取出。

请参见图2，图2示出了本发明风电叶片整体成型的制备方法中步骤S1具体流程步骤示意图，上述步骤S1在第一风电叶片模具11的模具SS面111上铺设外膜层并设置第一预制梁2；具体包括以下步骤：

S11、在第一风电叶片模具11的模具SS面111上铺设SS面外膜层，上述SS面外膜层在第一风电叶片模具11上铺满模具SS面111并在模具SS面111与模具PS面121交接处留有余量，其中上述交接处的SS面外膜层的长度不同，使得SS面外膜层在端面交错分布；

S12、将第一预制梁2设置在模具SS面111上的设定位置。

并且，在上述步骤S1和S2中，上述第一预制梁2和第二预制梁3为变截面不同厚度渐变的制品，在模具SS面21和模具PS面22上第一预制梁2和第二预制梁3的两侧设置层数不同的纤维布分别使得SS面纤维层和PS面纤维层与第一预制梁2和第二预制梁3配合形成为同一曲面，保证风电叶片模具1中气动型面的整体强度。

在上述步骤S4中，上述PS面纤维层和SS面纤维层通过在模具PS面121与模具SS面111交接处留有余量的多层纤维布进行分层错位搭接铺设，使得PS面纤维层和SS面纤维层连成一体，保了风电叶片模具1中叶片成型的气动型面的整体强度。

在上述步骤S5中，上述PS面纤维层和SS面外膜层通过在模具PS面121与模具SS面111交接处留有的余量外膜层进行分层错位搭接铺设，使得PS面外膜层和SS面外膜层连成一体，保了风电叶片模具1中叶片成型的气动型面的整体强度。

请参见图3至图5，图3示出了本发明风电叶片模具的在制备风电叶片时的结构示意图，图4示出了本发第一正压袋和第三正压袋在风电叶片模具中的示意图，图5示出了本发明第一正压袋和第三正压袋与风电叶片模具接触面的结构示意图。在本发明的一实施例中，上述第一正压袋4和第三正压袋6上的袋面表面上设置有多条弦向倒流通道7和展向倒流通道8，其中，上述多条展向倒流通道8沿风电叶片模具1的叶尖至叶根方向设置在第一正压袋4或第三正压袋6上，而上述多条弦向倒流通道7沿与展向倒流通道8正交方向设置在第一正压袋4或第三正压袋6上，并且上述多条弦向倒流通道7与展向倒流通道8彼此相互接通。

如图4所示，在本实施例中，于上述步骤S6中，在风电叶片模具1的第二风电叶片模具12与第一风电叶片模具11进行合模时，在风电叶片模具1中合成为一体的SS面外膜层和PS面外膜层的叶尖侧和叶根侧进行密封处理，并将第一正压袋4和第二正压袋5的正压通气管和展向倒流通道8通过风电叶片模具1在叶根侧留有的通气孔从密封区域伸出。

如图4所示，在本实施例中，于上述步骤S7中，可将第一正压袋4和第二正压袋5伸至风电叶片模具1外侧的密闭展向倒流通道8放到制备好的液态复合材料中，例如树脂材料，开启展向倒流通道8在风电叶片模具1外侧的开关，利用复合材料外侧与风电叶片模具1内的气压差使复合材料沿第一正压袋4和第二正压袋5上的弦向倒流通道7和展向倒流通道8流入并充满风电叶片模具1中第一正压袋4和第二正压袋5与模具SS面111和模具PS面121之间的气动型面。在液态复合材料充满气动型面的过程中，由于弦向倒流通道7和展向倒流通道8的阻力较低，复合材料先由外部流入气动型面中的展向倒流通道8，再通过展向倒流通道8流入与展向倒流通道8相互接通的弦向倒流通道7，当气动型面中弦向倒流通道7和展向倒流通道8被复合材料充满时，液态复合材料便会浸润与其接触的PS面外膜层和SS面外膜层上的纤维布并扩散至弦向倒流通道7和展向倒流通道8之间的区域吗，最终充满整个气动型面形成可以加工的叶片制品。需要注意的是,步骤S6在向风电叶片模具1内注入复合材料时，需保持第一正压袋4和第三正压袋6正压气压和风电叶片模具1内负压的稳定，具体地，在注入复合材料时，需要不断地向第一正压袋4和第三正压袋6充气保持与风电叶片模具1的贴合，并不断地从风电叶片模具1叶根侧的通气孔抽出气体，保证风电叶片模具1中气动型面内保持真空状态。

如上所述，本发明的风电叶片整体成型的制备方法，通过在第一风电叶片模具11的模具SS面111和第二风电叶片模具12的模具PS面121上铺层外膜层和放置外形与合模的模具SS面111和模具PS面121相贴合的第一正压袋4和第三正压袋6，以在风电叶片模具1内形成叶片的气动型面，然后利用风电叶片模具1内外的气压差将风电叶片成型的复合材料注入气动型面形成叶片制品，最后对风电叶片模具1内的叶片制品加温使风电叶片固化成型。

综上所述，本发明的风电叶片整体成型的制备方法，在制作风电叶片时实现了风电叶片的SS面，PS面及腹板同时成型，避免了将风电叶片SS面、PS面分开单独制作再依靠胶粘的形式进行连接而导致的缺陷，保证了风电叶片模具的整体一致性及性能的稳定性，进而有效提升了风电叶片的强度指标。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

S1、在第一风电叶片模具的SS面上铺设SS面外膜层，并在所述SS面外膜层上设置第一预制梁；

S2、在所述第一预制梁的两侧设置第一预制腹板和第二预制腹板，并在所述第一预制腹板和第二预制腹板两侧铺设SS面纤维层；

S3、将第一正压袋、第二正压袋和第三正压袋依次设置在所述第一预制腹板、第二预制腹板与第一风电叶片模具的SS面之间的腔体中，并充满气体；

S4、将第二预制梁安装到所述第一预制腹板和第二预制腹板之间的第二正压袋上方，在所述第二预制梁两侧的所述第一正压袋和所述第三正压袋上铺设PS面纤维层，并将所述PS面纤维层与所述SS面纤维层的连接部位搭接；

S5、在所述第二预制梁和所述PS面纤维层上铺设PS面外膜层，并将所述SS面外膜层与所述PS面外膜层搭接；

S6、将具有PS成形面的第二风电叶片模具与第一风电叶片模具合模，沿合模风电叶片模具外轮廓进行负压抽气；

S7、利用气压差将复合材料注入到合模风电叶片模具中形成叶片制品；

S8、对叶片制品加温，使风电叶片固化成型。

2.根据权利要求1所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S11、在第一风电叶片模具SS面上铺设SS面外膜层；

S12、将所述第一预制梁设置在所述SS面外膜层上的设定位置上。

3.根据权利要求1所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述PS面纤维层与所述SS面纤维层的连接部位分层错位搭接。

4.根据权利要求2或3所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述SS面外膜层和/或所述PS面外膜层交接处留有对接余量，并通过分层错位搭接。

5.根据权利要求1所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，所述第一预制梁和第二预制梁为变截面不同厚度渐变的制品，所述SS面外膜层和所述PS面外膜层分别与所述第一预制梁和第二预制梁配合形成同一曲面。

6.根据权利要求1所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在合模之后，负压抽气之前，对所述第一正压袋、第二正压袋和第三正压袋进行正压充气，使得所述第一正压袋、第二正压袋和第三正压袋贴紧风电叶片模具的PS成形面和SS成形面的过程。

7.根据权利要求1所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，所述第一正压袋和/或第三正压袋的袋面外侧设有弦向倒流通道和展向倒流通道。

8.根据权利要求7所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，所述展向倒流通道是沿风电叶片模具的叶根至叶尖方向设置在所述第一正压袋和第三正压袋的袋面上，所述弦向倒流通道沿与所述展向倒流通道的正交方向设置在第一正压袋和第三正压袋的袋面上。

9.根据权利要求7所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，在风电叶片模具的叶根处设置有通气孔，在步骤S6中，在将风电叶片模具的PS面与SS面进行合模后，将所述第一正压袋和第三正压袋上的正压通气管和所述展向倒流通道引出至风电叶片模具密封区域外侧。

10.根据权利要求7至9任一项所述的风电叶片整体成型的制备方法，其特征在于，在所述步骤S7中，将所述展向倒流通道放到复合材料中，复合材料在气压压力下通过所述通气孔沿着所述弦向倒流通道和展向倒流通道流入风电叶片模具中。

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