专利名称：具有三维层连夹芯结构的导流罩及其制该导流罩的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于风力发电机的导流罩，更特别地说，是指一种具有三维层连 夹芯结构的导流罩。
背景技术：
风力发电机是一种将风能转换为机械能，再把机械能转换为电能或热能等的能量 转换装置。经过多年的研究与发展，出现了多种多样的风力发电机。近年来，风力发 电事业作为一种清洁能源在全球范围内得到迅速发展，弓l起了众多复合材料企业，尤 其是纺织复合材料企业的高度关注和投入，这是因为作为风力发电机主要构件中的叶 片和外罩制造上，纺织复合材料得到越来越多的推广和应用。
风力发电机的外罩是一种大型壳体结构，包括有机舱罩、导流罩、轮毂罩等。 导流罩安装在风力发电机上的叶片前端，有利于将迎面而来的风阻力进行分割化 解，降低风阻力。 发 明 内容
为了减轻现有导流罩的自身重量，以及在应用于大型风力发电机中的导流罩在拆 卸和运输的不方便性，本发明设计出一种具有三维层连夹芯结构的导流罩。本发明釆 用模块化设计理念使得该导流罩由前罩体和多个环罩体组成，多个环罩体的结构相 同，且多个环罩体按照圆筒结构布局后安装在前罩体上。前罩体和环罩体釆用了纺织 工艺制作出的织物作为铺层用料，有效地降低了导流罩的自身重量。
本发明的一种具有三维层连夹芯结构的导流罩，该导流罩由前罩体、A环罩体、 B环罩体和C环罩体组成，A环罩体、B环罩体和C环罩体的结构相同；A环罩体、 B环罩体和C环罩体按照圆筒结构布局。
前罩体为锥形圆桶结构；前罩体的截面结构从外向里顺次为面层、三维层连夹芯 织物层和里层；三维层连夹芯织物层由上层织物、下层织物，以及用于连接上层织物 与下层织物的中间织物组成。A环罩体的上方设有A连接端，A环罩体的一侧设有A侧端、A半圆块，A环罩 体的另一侧设有B侧端、B半圆块；A半圆块和B半圆块以轴向中心线对称设置；A 环罩体的截面结构从外向里顺次为环体面层、三维层连夹芯织物层和环体里层；三维 层连夹芯织物层由上层织物、下层织物，以及用于连接上层织物与下层织物的中间织 物组成。
三个环罩体之间的连接，以及三个环罩体与前罩体的连接为
A环罩体的A连接端与前罩体的连接边缘连接，A环罩体的A侧端与B环罩体 的B侧端连接，A环罩体的B侧端与C环罩体的A侧端连接；
B环罩体的B连接端与前罩体的连接边缘连接，B环罩体的A侧端与C环罩体 的B侧端连接，B环罩体的B侧端与A环罩体的A侧端连接；
C环罩体的C连接端与前罩体的连接边缘连接，C环罩体的A侧端与A环罩体 的B侧端连接，C环罩体的B侧端与B环罩体的A侧端连接；
A环罩体的A侧端与B环罩体的B侧端连接，使得A环罩体上的A半圆块与B 环罩体上的B半圆块形成了 A圆孔；
B环罩体的A侧端与C环罩体的B侧端连接，使得B环罩体上的A半圆块与C 环罩体上的B半圆块形成了 B圆孔；
A环罩体的B侧端与C环罩体的A侧端连接，使得A环罩体上的B半圆块与B
环罩体上的A半圆块形成了 C圆孔。
所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩，其前罩体中的面层厚度//, =0.1mm~ 里层厚度//3 =0.1mw 20mw ;三维织物厚度//2 =0.5/ww ~40mm 。
所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩，其A环罩体的环体面层厚度4 = 0.1附w 20ww ;环体里层厚度4-0.1/wm 20ww ;三维织物厚度4 =0.5mw 40附附。
所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩，其前罩体的三维层连夹芯织物层中的中 间织物的构形是"8"字形、"1"字形、斜"1"字形、"W"字形或者"V"字形。
所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩，其A环罩体的三维层连夹芯织物层中的 中间织物的构形是"8"字形、"1"字形、斜"1"字形、"W"字形或者"V"字形。本发明的一种具有三维层连夹芯结构的导流罩优点在于
(1) 导流罩自身重量轻，由于采用了纺织工艺制作出的三维空心织物与树脂的配 合，经树脂固化后，该三维空心织物便成为硬质性的带有空隙的三维层连夹芯结构。
(2) 导流罩采用分层结构设计，即面层、三维空心织物、里层，有利于不同层实现 不同的功能。面层起到防哂、防腐蚀，三维空心织物起到减轻导流罩重量，里 层起到隔热等功能。
(3) 导流罩的连接端、侧端、半圆块处可以不铺设三维空心织物，而替换成短切纤 维，有利于提高接合处的强度。
(4) 釆用铺层一涂覆方式在面层、三维空心织物、里层上均匀涂覆上树脂，并在常 温下固化成硬质性的模壳，其制作工艺简单可控，不需大型辅助机械设备，降 低了生产导流罩的生产成本。
(5) 由于导流罩采用的材料为玻璃纤维，并应用纺织工艺编制，提高了导流罩的使 用寿命。
图1是本发明导流罩的外部结构图。
图1A是本发明三个环罩体的分开示意图。
图1B是本发明三个环罩体之间搭接处的连接示意图。
图2是本发明前罩体的结构图。
图2A是图2的A—A视图。
图2B是本发明前罩体的三维层连夹芯织物层中的中间织物为"8"字形的结构图。 图2C是本发明前罩体的三维层连夹芯织物层中的中间织物为"1"字形的结构图。 图2D是本发明前罩体的三维层连夹芯织物层中的中间织物为斜"l"字形的结构图。 图2E是本发明前罩体的三维层连夹芯织物层中的中间织物为"W"字形的结构图。 图2F是本发明前罩体的三维层连夹芯织物层中的中间织物为"V"字形的结构图。 图3是本发明A环罩体的结构图。 图3A是图3的B — B视图。
图3B是本发明A环罩体的三维层连夹芯织物层中的中间织物为"8"字形的结构图。图中l.前罩体ioi.连接边缘103.面层
104.三维层连夹芯织物层105.里层141.上层织物142.下层织物
143.中间织物144.中间织物145.中间织物146.中间织物147.中间织物
2.A环罩体21.A连接端22.A侧端23.B侧端24.A半圆块
25.B半圆块201.环体面层202.三维层连夹芯织物层221.上层织物
222.下层织物223.中间织物203.环体里层
3.B环罩体31.B连接端32.A侧端33.B侧端34.A半画块
35.B半圆块4.C环罩体41.C连接端42.A侧端43.B侧端
44.A半圆块45.B半圆块11. A圆孔12. B圆孔13. C圆孔
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1、图1A、图1B所示，本发明的一种具有三维层连夹芯结构的导流罩， 该导流罩由前罩体l、 A环罩体2、 B环罩体3和C环罩体4组成，A环罩体2、 B 环罩体3和C环罩体4的结构相同；A环罩体2、 B环罩体3和C环罩体4按照圆 筒结构布局。本发明设计的导流罩，其前罩体1的顶点在轴向中心线上。由于前罩 体1的连接边缘101是一个圆形，因此A环罩体2、 B环罩体3和C环罩体4围成 的圆筒结构的筒心也在轴向中心线上。
A环罩体2的A连接端21与前罩体1的连接边缘11连接,A环罩体2的A侧 端22与B环罩体3的B侧端33连接，A环罩体2的B侧端23与C环罩体4的 A侧端42连接。
B环罩体3的B连接端31与前罩体1的连接边缘11连接，B环罩体3的A 侧端32与C环罩体4的B侧端43连接，B环罩体3的B侧端33与A环罩体2 的A侧端22连接。
C环罩体4的C连接端41与前罩体1的连接边缘11连接，C环罩体4的A 侧端42与A环罩体2的B侧端23连接，C环罩体4的B侧端43与B环罩体3 的A侧端32连接。
A环罩体2的A侧端22与B环罩体3的B侧端33连接，使得A半圆块24 (设在A环罩体2上)与B半圆块35 (设在B环罩体3上)形成了A圆孔ll。B环罩体3的A侧端32与C环罩体4的B侧端43连接，使得A半圆块34 (设在B环罩体3上)与B半圆块45 (设在C环罩体4上)形成了B圆孔12。
A环罩体2的B侧端23与C环罩体4的A侧端42连接，使得B半圆块25 (设在A环罩体2上)与A半圆块34 (设在B环罩体3上)形成了 C圆孔13。
A圆孔11、 B圆孔12和C圆孔13分别供三个风力发电机的叶片穿过。
A环罩体2和B环罩体3的连接如图IB所示，采用了常规的阴阳搭接形式。 如A环罩体2的A侧端22与B环罩体3的B侧端33搭接后，用钴孔工具钴出孔 后用螺钉与螺母配合可实现连接。A环罩体2与C环罩体4连接，以及B环罩体3 与C环罩体4连接均与A环罩体2和B环罩体3的连接相同。为了保证连接处的密 封和防止雨水入浸的侵蚀，可以在连接处涂上透明玻璃胶(学名中性硅酮密封胶) 达到密封的作用。
参见图2、图2A所示，前罩体1为锥形圆桶结构；前罩体1的连接边缘101 为圆形；前罩体1的连接边缘101分别与A环罩体2、 B环罩体3和C环罩体4的 连接端连接。该连接方式可以是前罩体1的连接边缘101与三个环罩体的连接端阴 阳搭接好后，用钴孔工具钻出孔后用螺钉与螺母配合可实现连接。
前罩体1的截面如图2A所示，前罩体1的截面结构从外向里顺次为面层103、 三维层连夹芯织物层104和里层105。
面层103的厚度(面层厚度)记为巧，^-0.1mm 20ww。 里层105的厚度(里层厚度)记为//3， //3=0.1附附~20附附。 三维层连夹芯织物层104的厚度(三维织物厚度)记为//2， //2=0.5附附~ 40 m附。
制备前罩体l的方法为
(A) 在第一模具中先铺上第一层面层用料；
(B) 第一次涂覆树脂；
(C) 铺第二层面层用料；
(D) 第二次涂覆树脂；
(E) 铺三维层连夹芯织物层用料；
(F) 第三次涂覆树脂；(G) 铺第一层里层用料；
(H) 第四次涂覆树脂；
(I) 铺第二层里层用料；
(J)在温度22。C 32"下树脂固化2 48小时后，脱模得到前罩体1。
涂覆树脂用量为每一平方米用100g 350g的树脂，釆用滚浆机进行涂覆； 上述涂覆的树脂可以是液态的环氧系列树脂或者酚醛树脂(粘稠状液态)。树脂 为外购材料，在制备过程中对其进行配制。
面层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻璃纤维斜纹布。 里层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻璃纤维斜纹布。 三维层连夹芯织物层用料是玻璃纤维三维空心织物。
在本发明的制备方法中，第一模具的形状与前罩体1的形状相同。在制备时， 在第一模具内部涂上脱模剂为常规工艺，故未加入制备步骤中进行说明。
在本发明的制备方法中，面层用料和里层用料的铺层层数可以相同，也可以不同。 其铺层层数(铺的方格布或斜纹布)至少为两层。铺层层数是分别根据面层厚度A、 里层厚度^/3来确定的。
在本发明的制备方法中，三维层连夹芯织物层用料只需铺一层。经步骤(J)的 无压力、常温条件下固化变硬后三维层连夹芯织物层厚度H2便取决于三维层连夹芯 织物层用料中的玻璃纤维三维织物的中间织物(标号记为143、 144、 145、 146和 147)的长度J ，设定//2 =",略去上层织物141和下层织物142的厚度，参见图 2B、图2C、图2D、图2E、图2F所示。
三维层连夹芯织物层104由上层织物141、下层织物142，以及用于连接上层 织物141与下层织物142的中间织物143组成。纟艮据中间织物143与上层织物141、 下层织物142的连接方式不同，中间织物143的构形可以是"8"字形(图2B所 示)、"1"字形(图2C所示的中间织物144)、斜"1"字形(图2D所示的中间织 物145)、 "W"字形(图2E所示的中间织物146)或者"V"字形(图2F所示的 中间织物147)。
参见图3、图3A、图3B所示，A环罩体2的上方设有A连接端21， A环罩体 2的一侧设有A侧端22、 A半圆块24， A环罩体2的另一侧设有B侧端23、 B半 圆块25。 A半圆块24和B半圆块25以对称中心线对称设置。在本发明中，A半圆块24和B半圆块25的尺寸是根据风力发电机所使用的叶 片直径大小来设计的，若叶片的直径大则A半圆块24和B半圆块25的尺寸就大。 同理，A圆孔11、 B圆孔12和C圆孔13的直径也大。
在本发明中，A半圆块24和B半圆块25在A环罩体2的两侧的位置，可以是 在对称中心线上的任意位置，如中间、或者向下(如图3所示)、向上。只需保证两 个环罩体的搭接后，每两个半圆块形成一个圆孔，该圆孔能够使风力发电机的叶片的 安装端穿过。
A环罩体2的截面结构如图3A所示，A环罩体2的截面结构从外向里为环体面 层201、三维层连夹芯织物层202和环体里层203。三维层连夹芯织物层202由上 层织物221、下层织物222，以及用于连接上层织物221与下层织物222的中间织 物223组成。
环体面层201的厚度记为4， 4=0.1mw~20/ww。 环体里层203的厚度记为4， 4=0.1w/w 20/ww。 三维层连夹芯织物层202的厚度记为毛，4 =0.5附附 40wm 。 制备A环罩体2的方法与制备前罩体1的方法是相同的。 制备A环罩体2的方法为
(a) 在第二模具中先铺上第一层环体面层用料；
(b) 第一次涂覆树脂；
(c) 铺第二层环体面层用料；
(d) 第二次涂覆树脂；
(e) 铺三维层连夹芯织物层用料；
(f) 第三次涂覆树脂；
(g) 铺第一层环体里层用料；
(h) 第四次涂覆树脂；
(i) 铺第二层环体里层用料；
(j)在温度22。C 32。C下树脂固化2~48小时后，脱模得到A环罩体2。
涂覆树脂用量为每一平方米用100g 350g的树脂，釆用滚浆机进行涂覆；上 述涂覆的树脂可以是液态的环氧系列树脂或者酚醛树脂。环体面层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻璃纤维斜纹布。 环体里层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻璃纤维斜纹布。 三维层连夹芯织物层用料是玻璃纤维三维织物。
在本发明的制备方法中，第二模具的形状与A环罩体2的形状相同。 在本发明的制备方法中，环体面层用料和环体里层用料的铺层层数可以相同，也
可以不同。其铺层层数(铺的方格布或斜纹布)至少为两层。铺层层数是分别根据环
体面层厚度4、环体里层厚度4来确定的。
在本发明的制备方法中，三维层连夹芯织物层用料只需铺一层。经步骤(j)的
无压力、常温条件下固化变硬后三维层连夹芯织物层厚度4便取决于三维层连夹芯
织物层用料中的玻璃纤维三维织物的中间织物的长度。
在本发明中，A环罩体2、 B环罩体3和C环罩体4中的三维层连夹芯织物层 的结构与前罩体1中的三维层连夹芯织物层的结构相同(如图2A、图3A所示)。
本发明的一种具有三维层连夹芯结构的导流罩，其结构从外向里为面层、三维层 连夹芯织物层和里层。在复合成型过程中，可以根据导流罩对各层的厚度要求进行铺 层用料层数，所选树脂可在常温(22°C 32°C)下固化在铺层用料上，使得固化后 的硬质性各层之间粘接牢固。本发明制得的导流罩自身重量轻，收缩型变小，强度高， 使用寿命长。
权利要求
1、一种具有三维层连夹芯结构的导流罩，其特征在于该导流罩由前罩体(1)、A环罩体(2)、B环罩体(3)和C环罩体(4)组成，A环罩体(2)、B环罩体(3)和C环罩体(4)的结构相同，A环罩体(2)、B环罩体(3)和.C环罩体(4)按照圆筒结构布局；前罩体(1)为锥形圆桶结构；前罩体(1)的截面结构从外向里顺次为面层(103)、三维层连夹芯织物层(104)和里层(105)；三维层连夹芯织物层(104)由上层织物(141)、下层织物(142)，以及用于连接上层织物(141)与下层织物(142)的中间织物(143)组成；A环罩体(2)的上方设有A连接端(21)，A环罩体(2)的一侧设有A侧端(22)、A半圆块(24)，A环罩体(2)的另一侧设有B侧端(23)、B半圆块(25)；A半圆块(24)和B半圆块(25)以轴向中心线对称设置；A环罩体(2)的截面结构从外向里顺次为环体面层(201)、三维层连夹芯织物层(202)和环体里层(203)；三维层连夹芯织物层(202)由上层织物(221)、下层织物(222)，以及用于连接上层织物(221)与下层织物(222)的中间织物(223)组成；三个环罩体之间的连接，以及三个环罩体与前罩体(1)的连接为A环罩体(2)的A连接端(21)与前罩体(1)的连接边缘(11)连接，A环罩体(2)的A侧端(22)与B环罩体(3)的B侧端(33)连接，A环罩体(2)的B侧端(23)与C环罩体(4)的A侧端(42)连接；B环罩体(3)的B连接端(31)与前罩体(1)的连接边缘(11)连接，B环罩体(3)的A侧端(32)与C环罩体(4)的B侧端(43)连接，B环罩体(3)的B侧端(33)与A环罩体(2)的A侧端(22)连接；C环罩体(4)的C连接端(41)与前罩体(1)的连接边缘(11)连接，C环罩体(4)的A侧端(42)与A环罩体(2)的B侧端(23)连接，C环罩体(4)的B侧端(43)与B环罩体(3)的A侧端(32)连接；A环罩体(2)的A侧端(22)与B环罩体(3)的B侧端(33)连接，使得A环罩体(2)上的A半圆块(24)与B环罩体(3)上的B半圆块(35)形成了A圆孔(11)；B环罩体(3)的A侧端(32)与C环罩体(4)的B侧端(43)连接，使得B环罩体(3)上的A半圆块(34)与C环罩体(4)上的B半圆块(45)形成了B圆孔(12)；A环罩体(2)的B侧端(23)与C环罩体(4)的A侧端(42)连接，使得A环罩体(2)上的B半圆块(25)与B环罩体(3)上的A半圆块(34)形成了C圆孔(13)。
2、 根据权利要求1所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩，其特征在于:前罩体(1) 中的面层厚度^ =0.1/ww 20ww ;里层厚度//3 =0.1/ww 20aww ;三维织物
3、 根据权利要求1所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩，其特征在于A环罩体(2)的环体面层厚度4 =0.1 mm 20mm ;环体里层厚度4 =0.1 mm 20wm ; 三维织物厚度4 =0.5ww 40ww。
4、 根据权利要求1所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩,其特征在于:前罩体(l) 的三维层连夹芯织物层(104)中的中间织物(143)的构形是"8"字形、"1" 字形、斜"1"字形、"W"字形或者"V"字形。
5、 根据权利要求1所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩，其特征在于A环罩体(2)的三维层连夹芯织物层(202)中的中间织物(223)的构形是"8"字形、 "1"字形、斜"1"字形、"W"字形或者"V"字形。
6、 一种制备如权利1所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩中的前罩体(1)的方 法，其特征在于有下列步骤(A) 在第一模具中先铺上第一层面层用料；(B) 第一次涂覆树脂；(C) 铺第二层面层用料；(D) 第二次涂覆树脂；(E) 铺三维层连夹芯织物层用料；(F) 第三次涂覆树脂；(G) 铺第一层里层用料；(H) 第四次涂覆树脂；(I) 铺第二层里层用料；(J)在温度22。C 32。C下树脂固化2 48小时后，脱模得到前罩体(1);涂覆树脂用量为每一平方米用100g 350g的树脂，采用滚浆机进行涂覆；树 脂是液态的环氧系列树脂或者酚醛树脂；面层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻璃纤 维斜纹布；里层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻璃纤维斜纹布；三维层连夹芯织物层用料是玻璃纤维三维空心织物。
7、 一种制备如权利1所述的具有三维层连夹芯结构的导流罩中的A罩体(2)的方 法，其特征在于有下列步骤(a) 在第二模具中先铺上第一层环体面层用料；(b) 第一次涂覆树脂；(c) 铺第二层环体面层用料；(d) 第二次涂覆树脂；(e) 铺三维层连夹芯织物层用料；(f) 第三次涂覆树脂；(g) 铺第一层环体里层用料-,(h) 第四次涂覆树脂；(i) 铺第二层环体里层用料；(j)在温度22。C 32。C下树脂固化2 48小时后，脱模得到A环罩体(2); 涂覆树脂用量为每一平方米用100g 350g的树脂，釆用滚浆机进行涂覆；树 脂是液态的环氧系列树脂或者酚醛树脂；环体面层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻 璃纤维斜纹布；环体里层用料可以是玻璃纤维方格布或者玻璃纤维斜纹布；三维层连 夹芯织物层用料是玻璃纤维三维织物。
全文摘要
本发明公开了一种具有三维层连夹芯结构的导流罩及其制作该导流罩的方法，该导流罩由前罩体(1)、A环罩体(2)、B环罩体(3)和C环罩体(4)组成，A环罩体(2)、B环罩体(3)和C环罩体(4)的结构相同，A环罩体(2)、B环罩体(3)和C环罩体(4)按照圆筒结构布局。前罩体(1)为锥形圆桶结构；前罩体(1)的连接边缘(101)分别与A环罩体(2)、B环罩体(3)和C环罩体(4)的连接端连接。本发明的导流罩由于采用了纺织工艺制作出的三维空心织物与树脂的配合，经树脂固化后，该三维空心织物便成为硬质性的带有空隙的三维层连夹芯结构。导流罩自身重量轻，收缩型变小，强度高，使用寿命长。
文档编号B29C70/54GK101560944SQ20091014342
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者吴伯明 申请人:常州伯龙三维复合材料有限公司