专利名称：风力发电超大型叶片模具ptc电加热片的制作方法
技术领域：
风力发电超大型叶片模具PTC电加热片
絲綱
本实用新型涉及一种风力发电模具加热技术领域。
技术背景
出于保护环境、全球面临的能源短缺现状，利用大自然的"风能"进行发 电具有无环境污染、免人力开采地下能资源、结构简单的特点。对于我国发电 模式目前还是发电仍以"煤"发电为主导，因环境承载力的限制和各种因素以 及煤炭短缺情况，充分利用风能资源广博丰富进行"风能发电"方式得到了政 府的政策积极支持。风力发电将风能转换成电能的主要零部件是"叶片"，叶 片大多采用"增强玻璃钢"，它强度大、重量轻、要求一次性浇铸加热固化成 形，其模具要求尺寸和精度要求高，否则会影响动平衡性能，对于大型或超大 型叶片的模具制造和超大型叶片固化成形工艺是关键。其固化成形工艺决定于 除原材料质量外还与加热方式密切相关。因此，最重要的是找适合叶片模具的 加热方式才能实行增强玻璃钢高质量的浇铸固化成型工艺是关键。对于大型或 超大型风力发电机的功率达到兆瓦级，叶轮直径已达75m左右及以上，叶片 长度已达到37m左右及以上的技术难度，以前釆用蒸汽锅炉或导热油锅炉许 多根数散热管中通入循环热媒向模具传热加热方式，用于工程大、结构复杂、 体积庞大，模具壁相对安装困难，大型模具翻动操作复杂，工作量大，尤其加 热不均匀，难于控制，质量不稳定，成品率抵，经常造成损失。 发明内容
风力发电大型或超大型叶片形状是按空气流体力学专门设计的，其由各其由各个流线形曲面构成，叶片模具分上模(SS模)和下模(PS模)组成， SS模和PS模内表面由优质不锈钢镜面抛光精制而成，其是根据叶片形状、尺 寸、技术要求来设计的。SS模和PS模壁外安装有保温层起绝热作用。ss模
和PS模分别在其空腔水平向上放置中充分填入增强玻璃钢材料，然后ss模
合模充入不超过IO(TC的浆状增强复合玻璃钢树脂注入SS模和PS模之间模空 腔内中，其经多段加热升温固化工艺后打开PS模取出ss模中取出固化成形 的优质叶片。因SS模和PS模的经常频繁合模打开对原蒸汽锅炉或导热油锅
炉对叶片模具操作麻烦、设备维护、能耗费的浪费、环保影响，故改成采用"电
加热"方法。由于SS模和PS模壁外敷有保温层且要求长度均匀加热，因此 用在SS模和PS模壁外在保温层之间分诸个加热区安装了电加热片。为了保 证SS模和PS模分别安装的电加热片能长期可靠工作防止"超温"现象，影 响正固化的叶片工艺中某些部位，可以利用正温度系数(Positive Temperature Coefficient,简称PTC)同时具备功能的PTC发热元件，即发热元件具备有 PTC热敏功能，起限流、调功作用，防止模具内叶片固化过程局部或全体超温 和固化不均匀现象以提高质量。实现在工作点自动调整目标工作恒温点。因此 采用了 "风力发电超大型叶片模具电加热片"(简称叶片模具加热片)进 行自动恒温电加热以明显提高整体温度均匀性。SS模和PS模合模后腔中已注 入浆态增强玻璃钢，它沿长度设置了多个电加热控制温度区，每个电加热温度 控制区由SS模和PS模壁外对应一个或多个PTC发热元件(或采用其它型式 相同类型不同的PTC发热元件)制成的叶片模具加热片、 一个温度传感器、 相应每个电加热温度控制区PTC发热元件相应的温度程序控制器组成。
风力发电超大型叶片模具电加热片，用于叶片模具腔中的增强玻璃钢多段加热升温固化工艺、防止模具内叶片固化过程局部或全体超温和固化不均匀 现象。用电加热方式取代了蒸汽锅炉或导热锅炉加热叶片模具的结构复杂、体 积庞大、操作复杂及质量不稳定、成品率低等问题。 本实用新型的有效效果如下
本实用新型为了解决制造超大型叶片的模具制造及其叶片固化成形工艺 的关键一防止模具叶片固化过程局部或全体超温和固化不均匀现象,利用具有 PTC功能的发热元件，制成的"风力发电超大型叶片模具电加热片"，并通过 上位计算机、通讯控制，实现对各个风力发电模具腔中的增强玻璃多段加热。
以下结合附图对实施例进行详细说明。
图l为叶片正面示意图。
图2为叶片SS模结构主视示意图。
图3为叶片SS模结构左视示意图。
图4为叶片PS模结构主视示意图。
图5为叶片PS模结构左视示意图。
图6为PTC合金硅橡胶串联式电热带叶片模具加热片。
图7为PTC合金绝缘发热箔条叶片模具加热片。
图8为合金PTC复合芯MI加热电缆叶片模具加热片。
图9为PTC高分子自限温伴热电缆叶片模具加热片。
图10为
图1-9结合的具体实施例。
具体实施方案
图1是一个1.5MW风力发电的叶片正面示意图。叶片是按空气流体力学 专门设计的，由各个流线型曲面构成。叶片长度为37.5m，各处宽度2.5 3m，厚度100~150mm各部位不相等，
图1中可以看到4个不同的部位剖面反映截 面情况。叶片是由叶片身2和轮毂1组成，叶片身2材质是增强玻璃钢，轮毂 1材质是合金钢制成。叶片模具由SS模和PS模组成，它们在常态水平放置， 制造叶片时将SS模翻转到PS模进行合模。PS模和SS模均由在其壁外分别 依次固定安装叶片模具加热片和保温层。叶片制造工艺是首先把多根轮殻水平 的PS模首端朝长度方向放置，其一部伸出PS模外，另一部分长度放置内并 按定位置固定。然后在PS模腔中充分填入增强玻璃钢原料。再将SS模盖在 PS模上合模后其腔中的空隙注入充满不超过IO(TC的浆状增强玻璃钢树脂。 经按第i加热升温速率(t:/h)后进入第1恒温期;再按第2加热升温速率(°C/h) 后进入第2保温期，再按第3加热速率(°C/h)后高温恒温期；最后打开SS 模从PS模中取出合格的叶片，共6段程序升温速率目标控制。
图2为叶片SS模结构主视示意图，SS模体5有优质不锈钢镜面抛光精制 而成，是根据叶片SS模形状、尺寸、技术要求来设计的，其"直线边"旁安 装了 6个功能完全相同的"电气控制箱6",用于SS模外旁相应的叶片模具加 热片和上位计算机的电气控制。
图3为叶片SS模结构左视示意图，反映图2的截面的情况其中，5是SS 模体，4是叶片模具加热片，3是岩棉或发泡氨脂制成的保温层。
图4为叶片PS模构结构主视示意图，PS模8与SS模体5 —样由优质不 锈钢镜面抛光精制而成，是根据叶片PS模形状、尺寸、技术要求来设计的。 其"直线边"旁安装了 6个功能完全相同的"电气控制箱6"，用于PS模外旁 相应的叶片模具加热片和上位计算机的电气控制。
图5为PS模结构左视示意图，反映图4的截面的情况，其中8是PS模体，4是叶片模具加热片，3是岩棉或发泡氨脂制成的保温层。
在SS模和PS模壁外保温层之间各安装了 "叶片模具加热片"。为了保证SS 模和PS模能长期生产可靠工作，防止"超温"现象以及影响叶片加热升温工 艺中的某些部位温度过高，禾!J用PTC材料热敏功能使模具加热片起限流、调 功作用，制成了PTC发热元件，它们可以制成的型式相同、类型不同的PTC 发热元件和连接件构成PTC合金硅橡胶串联式电热带、PTC合金绝缘发热 箔条、合金PTC复合芯MI加热电缆和PTC高分子自限温伴热电缆其中一种:
① PTC合金硅橡胶串联式电热带叶片模具加热片(参见图6)，其发热元 件采用专利ZL200720147176.5硅橡胶串联式电热带9和连接件10构成。
② 合金PTC复合芯MI加热电缆叶片模具加热片(参见图8),其由发热元 件采用ZL200720004141.6复合芯MI加热电缆12和连接件10构成。
③ PTC合金绝缘发热箔条叶片模具加热片(参见图7),其由PTC合金箔 条制成多个"W"形的片状发热元件11，在其两面上紧密贴上绝缘硅橡胶复 合玻璃布使其固定绝缘整体14。
PTC高分子自限温伴热电缆叶片模具加热片(参见图9)，其发热元件 的材料为偏氟乙烯和乙炔炭黑制成的PTC半导体复合发热材料，其有一根导 电芯上面依次包覆PTC半导体复合发热材料层、编织成的导电芯层、绝缘层、 编织接地层构成13它与连接件10 —起构成PTC高分子自限温伴热电缆叶片 模具加热片。
根据上述对大型叶片制造模具电加热 艺对叶片模具加热片及电气控制 程序应满足
叶片模具沿37.5m长度设置了 6个电加热控制温度区，PS模和SS模都有6个叶片模具加热片，它们对应各个自己电加热控制温度区(参见图IO)。
由图IO可见，叶片模具加热片敷设安装在SS模和PS模壁外在保温层之 间，其沿叶片长度方向紧密排列安装。由叶片SS模和PS模沿宽度方向的两
爿合模铰链翻合的另一边"直线边"旁靠近叶片模具加热片安装了一个"电气
控制箱"(电气控制箱SS1 SS6和电气控制箱PS1 PS6)，其包括开关控制 电器、常规电器、驱动叶片模具PTC电加热片的执行元件和温度程序控制器， 电气控制箱中的每个温度程序控制器受其通讯与上位计算机实行监控，按叶片 模具中增强玻璃钢叶片材料的固化加热工艺程序要求的6段程序升温速率目 标控制。每个温度程序控制器具备智能PID功能、其输入接口能与温度传感 器相互配匹，输出接口能与上位计算机进行快速通讯传输信号。上位计算机应 同时或单独满足100只内控制程序温度控制仪的各种功能的监制，完成能读、 写和任意快速修改每个参数，同时显示所有温度程序控制器的温度实时值，界 面显示清楚，并要求符合有关电磁兼容要求。
以上结合附图给出的实施例，仅为便于理解本实用新型，而并非是对本实 用新型的限制，有关领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的 情况下可以作出多种变型和变化，本实用新型的保护范围是由个权利要求限制 的，包括落入个权利要求范围的各种变型的变化，以及它们的等同物。
权利要求1、一种叶片模具风力发电超大型叶片模具PTC电加热片，由PTC热敏功能，起限流、调功作用的PTC发热元件和连接件构成，安装在优质不锈钢抛光精制而成的SS模和PS模壁外与保温层之间，并沿叶片长度方向紧密排列，其特征在于其PTC发热元件由PTC合金硅橡胶串联式电热带和连接件构成。
2、 根据权利要求1所述的风力发电超大型模具PTC电加热片，其特征在于 其PTC发热元件由复合芯M加热电缆和连接件构成。
3、 根据权利要求1所述的风力发电超大型模具PTC电加热片，其特征在于 其PTC发热元件由多个"W"型PTC合金绝缘发热箔条和绝缘硅橡胶复合玻璃 布构成。
4、 根据权利要求1所述的风力发电超大型模具PTC电加热片，其特征在于 其PTC发热元件由高分子自限温伴热电缆和连接件构成。
5、 根据权利14中任一项所述的风力发电超大型叶片模具PTC电加热片， 其特征在于有相应的电气控制箱，包括开关控制电器、常规电器、驱动叶片模 具PTC电加热片的执行元件和温度程序控制器。
专利摘要一种叶片模具风力超大型叶片模具PTC电加热片，由PTC热敏功能，起限流、调功作用及型式相同、类型不同的PTC发热元件和连接件等构成，安装在按叶片形状、尺寸、技术要求的SS模和PS模壁外与保温层之间，并沿叶片长度方向紧密排列，用于叶片模具腔中的增强玻璃钢多段加热升温固化工艺、防止模具内叶片固化过程局部或全体超温和固化不均匀现象。并通过上位计算机对SS模和PS模旁的电气控制箱中多个温度程序控制器进行监控、通讯控制，实现对各个风力发电模具PTC电加热片的由叶片模具腔中的增强玻璃多段加热。用电加热方式取代了蒸汽锅炉或导热锅炉加热叶片模具电热带的结构复杂、体积庞大、操作复杂及质量不稳定、成品率低等问题。
文档编号B29C33/08GK201385394SQ20082013039
公开日2010年1月20日 申请日期2008年12月14日 优先权日2008年12月14日
发明者放 赵 申请人:放 赵