叶片主梁的成型方法与流程

本发明涉及一种叶片主梁的成型方法，特别涉及一种解决主梁包络的叶片主梁的成型方法。

背景技术：

2mw级以上风电叶片是风电发展所需大功率风机的配套关键部件，目前国内外都在向大功率大尺寸的风电叶片方向发展。但限于工艺材料及研发能力的限制，风机进入商业化应用的大都在1.5mw以下上。主梁是叶片生产的关键部件，以往1.5mw以下叶片主梁灌注都是一次成型，而2mw主梁布层较厚、宽度较大，很难一次成型。

若2mw主梁采用一次成型，主梁的局部由于上下树脂的流速不同，可能会造成未渗透树脂或渗透不均，形成布层包络，从而使得叶片的成型质量较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术叶片质量较差的缺陷，提供一种叶片主梁的成型方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种叶片主梁的成型方法，其特点在于，其包括以下步骤：

s1、在叶片主梁模具上依次铺设第一级增强材料层、脱模布和导流网，进行第一次真空灌注成型，形成半成型叶片主梁；

s2、将所述半成型叶片主梁放置于叶片主模壳体内；

s3、在所述半成型叶片主梁上方铺设第二级增强材料层，在所述叶片主模壳体上依次铺设第三级增强材料层、脱模布和导流网，进行第二次真空灌注成型。

所述叶片主梁通过两次真空灌注成型进行成型，所述第一次真空灌注成型是所述叶片主梁独立的真空灌注成型，所述第二次真空灌注成型是所述半成型叶片主梁在所述叶片主模壳体内进行的，其与所述叶片的真空灌注成型同时进行。所述叶片主梁的第二次真空灌注成型在所述叶片的成型过程中实现，既保证了所述叶片主梁的成型质量，又能够提高灌注效率。

脱模布是真空灌注成型过程中的辅助材料，其主要是在玻璃布的一面途覆聚四氟乙烯，另一面途压敏胶制成，其中，玻璃布是用玻璃纤维织成的织物。导流网用于真空灌注成型中，能够使树脂均匀地渗透到各部位，导流网的材质为聚乙烯，简称pe。

较佳地，所述步骤s2包括以下步骤：

s21、在所述叶片主模壳体内铺设连续毡；

s22、将所述半成型叶片主梁压设于所述连续毡；

其中，所述连续毡的宽度等于所述叶片主梁的宽度，且所述连续毡沿宽度方向伸出所述叶片主梁的后缘。

所述连续毡的作用主要是树脂渗透导流，以及排除内部气泡。所述半成型叶片主梁实质上为一玻璃钢，对于所述半成型叶片主梁的上方树脂的流动，树脂通过铺设于所述叶片主模壳体上的导流网从所述叶片主梁的后缘渗透到所述叶片主梁的前缘；对于所述半成型叶片主梁的下方树脂的流动，树脂先从所述叶片主梁的上方垂直向下流动到所述叶片主梁的下方，然后通过所述叶片主梁的下方的所述连续毡从所述叶片主梁的后缘渗透到所述叶片主梁的前缘。将所述连续毡沿宽度方向伸出所述叶片主梁的后缘，即所述连续毡错向于所述叶片主梁的后缘，便于所述叶片主梁下方树脂的流动。

较佳地，所述连续毡沿长度方向具有若干个断口，每一个所述断口两端的所述连接毡平接连接。

在所述连续毡上设置所述断口，通过所述断口，将所述叶片主梁上的所述第一级增强材料层较厚的区域与所述第一级增强材料层较薄的区域分隔开，能够较好地平衡所述第一级增强材料层较厚的区域、所述第一级增强材 料层较薄的区域中树脂的流动速度，减少或避免了由于树脂流动速度不均而造成的局部包络或内部气泡无法排出，从而，提高了所述叶片主梁的成型质量。

较佳地，所述步骤s3包括以下步骤：

s31、在叶片的根端设置抵接于所述叶片主梁的后缘的一第一导流管；

s32、在所述叶片的根端设置抵接于所述叶片主梁的前缘的一第二导流管；

s33、在所述第一导流管靠近所述叶片的后缘的一侧间隔设置多根第三导流管；

s34、在所述第二导流管靠近所述叶片的前缘的一侧间隔设置多根第四导流管；

s35、在所述第一导流管靠近所述叶片的后缘的一侧间隔设置多根第五导流管；

s36、分别将所述第一导流管、所述第二导流管、所述第三导流管、所述第四导流管、所述第五导流管与抽真空装置、注胶管路相连接；

s37、铺设用于密封所述叶片的密封膜；

其中，所述第一导流管的轴线方向、所述第二导流管的轴线方向、每一所述第三导流管的轴线方向、每一所述第四导流管的轴线方向均垂直于所述叶片的弦长方向；所述第一导流管的首端面的中心、所述第二导流管的首端面的中心、多根所述第三导流管的首端面的中心和多根所述第四导流管的首端面的中心位于所述叶片的同一弦长方向上；

多根所述第五导流管的轴线方向分别与多根所述第三导流管的轴线方向位于同一直线上，且位于同一直线上的所述第三导流管的末端面与所述第五导流管的首端面之间具有一断开间隙，且所述断开间隙为100mm。

所述第一导流管、所述第二导流管、所述第三导流管和所述第四导流管的中心位于所述叶片的同一弦长方向上，即所述第一导流管、所述第二导流管、所述第三导流管和所述第四导流管的起点相同，主要是为了便于控制。

由于所述叶片的后缘的宽度大于所述叶片的前缘的宽度，在靠近所述叶 片的后缘位置处设置多根所述第五导流管，主要为了加快靠近所述叶片的后缘位置处树脂的流动速度。

当打开所述第五导流管而关闭所述第三导流管时，为了防止从所述第五导流管流出的树脂渗透到所述第三导流管而影响所述第三导流管下方所述增强材料布层内的气泡排出，需要在所述第三导流管的末端面与所述第五导流管的首端面之间留有所述断开间隙。

将所述断开间隙设置为100mm，一方面，如果所述断开间隙过大，所述第三导流管和所述第五导流管之间可能会有部分区域不能被树脂渗透到；另一方面，如果所述断开间隙过小，所述断开间隙基本不起作用，依然会有树脂从所述第五导流管渗透到所述第三导流管。

较佳地，所述第一导流管、所述第二导流管、每一所述第三导流管、每一所述第四导流管和每一所述第五导流管上均设有一进料口；

所述第一导流管的长度大于所述叶片主梁的长度，所述第一导流管上间隔设置有多个所述进料口；

相邻两所述第三导流管之间的间隙为450～500mm，相邻两所述第四导流管之间的间隙为450～500mm，所述第一导流管与紧邻其的所述第三导流管之间的间隙为450～500mm，所述第二导流管与紧邻其的所述第四导流管之间的间隙为450～500mm。

所述第一导流管的长度较长，为了加快其内树脂的流动速度，需要将所述第一导流管上的所述进料口设置为多个。且其上所述进料口的个数以及各所述进料口之间的间距需要综合考虑树脂流动速度、成本等因素进行设置。

以相邻两所述第三导流管之间的间隙为例，若所述间隙过大，则可能会出现两所述第三导流管之间的部分区域不会被树脂渗透到；若所述间隙过小，则可能会出现两所述第三导流管之间的部分区域树脂过多，导致与该部分区域相对应的所述增强材料布层内的气泡的排出，从而影响真空灌注成型完成后所述叶片的质量。

较佳地，所述第一级增强材料层、所述第二级增强材料层、所述第三级 增强材料层的材质均为玻璃纤维。

所述第一级增强材料层和所述增强材料层构成了所述叶片主梁的增强材料层，所述第三级增强材料层为所述叶片真空灌注成型时铺设于所述叶片主模壳体上的增强材料层，所述第三级增强材料层能够直接铺设于所述第二级增强材料层。

所述第一级增强材料玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度较高。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明中的叶片主梁的成型方法将大兆瓦级的、增强材料层较厚的所述叶片主梁分为两次成型，所述叶片主梁的第二次成型与叶片的真空灌注成型一起完成的，解决了所述叶片主梁的局部布层包络问题，提高了所述叶片主梁的成型质量，从而提高了所述叶片的质量；同时，也提高了成型效率。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的叶片主梁的成型方法的流程图。

图2为本发明一较佳实施例的第一导流管、第二导流管、第三导流管、第四导流管和第五导流管的铺设结构示意图。

图3为本发明一较佳实施例的第一导流管、第二导流管与叶片主梁相对位置的结构示意图。

附图标记说明：

1：第一导流管

2：第二导流管

3：第三导流管

4：第四导流管

5：第五导流管

6：弦长方向

7：断开间隙

8：进料口

9：叶片主梁

100-112：步骤

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，一种叶片主梁的成型方法，其包括以下步骤：

步骤100，在叶片主梁模具上依次铺设第一级增强材料层、脱模布和导流网，进行第一次真空灌注成型，形成半成型叶片主梁；

步骤101，将所述半成型叶片主梁放置于叶片主模壳体内；

步骤102，在所述叶片主模壳体内铺设连续毡；

步骤103，将所述半成型叶片主梁压设于所述连续毡；

步骤104，在所述半成型叶片主梁上方铺设第二级增强材料层，在所述叶片主模壳体上依次铺设第三级增强材料层、脱模布和导流网；

步骤105，在叶片的根端设置抵接于所述叶片主梁的后缘的第一导流管；

步骤106，在所述叶片的根端设置抵接于所述叶片主梁的前缘的第二导流管；

步骤107，在所述第一导流管靠近所述叶片的后缘的一侧间隔设置多根第三导流管；

步骤108，在所述第二导流管靠近所述叶片的前缘的一侧间隔设置多根第四导流管；

步骤109，在所述第一导流管靠近所述叶片的后缘的一侧间隔设置多根第五导流管；

步骤110，分别将所述第一导流管、所述第二导流管、所述第三导流管、 所述第四导流管、所述第五导流管与抽真空装置、注胶管路相连接；

步骤111，铺设用于密封所述叶片的密封膜；

步骤112，进行第二次真空灌注成型。

所述叶片主梁通过两次真空灌注成型进行成型，所述第一次真空灌注成型是所述叶片主梁独立的真空灌注成型，所述第二次真空灌注成型是所述半成型叶片主梁在所述叶片主模壳体内进行的，其与所述叶片的真空灌注成型同时进行。所述叶片主梁的第二次真空灌注成型在所述叶片的成型过程中实现，既保证了所述叶片主梁的成型质量，又能够提高灌注效率。

其中，所述连续毡的宽度等于所述叶片主梁的宽度，且所述连续毡沿宽度方向伸出所述叶片主梁的后缘。

所述半成型叶片主梁实质上为一玻璃钢，对于所述半成型叶片主梁的上方树脂的流动，树脂通过铺设于所述叶片主模壳体上的导流网从所述叶片主梁的后缘渗透到所述叶片主梁的前缘；对于所述半成型叶片主梁的下方树脂的流动，树脂先从所述叶片主梁的上方垂直向下流动到所述叶片主梁的下方，然后通过所述叶片主梁的下方的所述连续毡从所述叶片主梁的后缘渗透到所述叶片主梁的前缘。将所述连续毡沿宽度方向伸出所述叶片主梁的后缘，即所述连续毡错向于所述叶片主梁的后缘，便于所述叶片主梁下方树脂的流动。

本实施方式以一种2.0mw/56.5m的风力发电机叶片的真空灌注方法为例。如图2所示，第一导流管1为1根，第二导流管为1根，第三导流管为3根，第四导流管为2根，第五导流管为3根；第一导流管1的轴线方向垂直于所述叶片的弦长方向6；第二导流管2的轴线方向垂直于所述叶片的弦长方向6；每一根第三导流管3的轴线方向垂直于所述叶片的弦长方向6；每一根第四导流管4的轴线方向垂直于所述叶片的弦长方向6；每一根第五导流管5的轴线方向垂直于所述叶片的弦长方向6。

在本实施方式中，如图2所示，第一导流管1的首端面的中心、第二导流管2的首端面的中心、3根第三导流管3的首端面的中心和2根第四导流 管4的首端面的中心位于所述叶片的同一弦长方向6上。

第一导流管1、第二导流管2、第三导流管3和第四导流管4的中心位于所述叶片的同一弦长方向6上，即第一导流管1、第二导流管2、第三导流管3和第四导流管4的起点相同，主要是为了便于控制。

在本实施方式中，所述叶片主梁下的所述连续毡放置为压在所述叶片主梁下错向后缘30mm，所述连续毡沿长度方向具有两个断口，两个所述断口分别在所述叶片的15m和45m对应的所述叶片主梁的位置，每一个所述断口两端的所述连接毡平接连接。

在所述连续毡上设置所述断口，通过所述断口，将所述叶片主梁上的所述第一级增强材料层较厚的区域与所述第一级增强材料层较薄的区域分隔开，能够较好地平衡所述第一级增强材料层较厚的区域、所述第一级增强材料层较薄的区域中树脂的流动速度，减少或避免了由于树脂流动速度不均而造成的局部包络或内部气泡无法排出，从而，提高了所述叶片主梁的成型质量。

如图2所示，3根第五导流管5的轴线方向分别与3根第三导流管3的轴线方向位于同一直线上，且位于同一直线上的第三导流管3的末端面与第五导流管5的首端面之间具有一断开间隙7，且断开间隙7为100mm。

由于所述叶片的后缘的宽度大于所述叶片的前缘的宽度，在靠近所述叶片的后缘位置处设置3根第五导流管5，主要为了加快靠近所述叶片的后缘位置处树脂的流动速度。

当打开第五导流管5而关闭第三导流管3时，为了防止从第五导流管5流出的树脂渗透到第三导流管3而影响第三导流管3下方所述增强材料布层内的气泡排出，需要在第三导流管3的末端面与第五导流管5的首端面之间留有断开间隙7。

将断开间隙7设置为100mm，一方面，如果断开间隙7过大，第三导流管3和第五导流管5之间可能会有部分区域不能被树脂渗透到；另一方面，如果断开间隙7过小，断开间隙7基本不起作用，依然会有树脂从第五导流 管5渗透到第三导流管3。

如图2所示，第二导流管2、每一根第三导流管3、每一根第四导流管4和每一根第五导流管5上均设有一进料口8；如图2和图3所示，第一导流管1的长度大于叶片主梁9的长度，第一导流管1上间隔设置有3个进料口8。

第一导流管1的长度较长，将第一导流管1上的进料口8设置为3个，主要是为了加快其内树脂的流动速度。

第一导流管1上进料口8的个数以及各进料口8之间的间距需要综合考虑树脂流动速度、成本等因素进行设置，在其他实施方式中，第一导流管1上进料口8的个数可以根据实际需要设置为不同的个数。

所述密封膜为真空袋膜；所述第一级增强材料层、所述第二级增强材料层、所述第三级增强材料层的材质均为玻璃纤维；所述叶片的根端的导流网和所述叶片的前缘的导流网均为双层导流网。

所述导流网设置为双层，一方面，能够加快所述叶片的根端、所述叶片的前缘内树脂的流动速度；另一方面，便于迅速地排出所述叶片的根端、所述叶片的前缘内的气泡。

另外，关于铺设于所述叶片主模壳体上的导流网，在所述叶片的所述第三级增强材料层较厚的位置处，可以将导流网剪断。通过将导流网剪断，平衡所述第三级增强材料层较厚区域与较薄区域中树脂的流动速度，提高所述叶片的成型质量。

在本实施方式中，步骤100和步骤104中，在铺设脱模布后且在铺设导流网之前，还包括步骤：在脱模布上铺设带孔隔离膜。

铺设所述带孔隔离膜主要是为了在真空灌注成型后，便于把导流网和脱模布分开。另外，如果脱模布已经过特殊处理，如经过具有不粘附性的特氟龙(聚四氟乙烯)处理，可以较为容易地与导流网分开，则该步骤可以省略。

为便于区分，将3根第三导流管3分为外侧第三导流管、中间第三导流管、内侧第三导流管，将2根第四导流管4分为外侧第四导流管和内侧第三 导流管。其中，所述外侧第三导流管靠近所述叶片的后缘、所述内侧第三导流管紧邻第一导流管1；所述外侧第四导流管靠近所述叶片的前缘、所述内侧第四导流管紧邻第二导流管2。

图2中，所述外侧第三导流管与所述中间第三导流管之间的间隙为450mm、所述中间第三导流管与所述内侧第三导流管之间的间隙为500mm、所述内侧第三导流管和第一导流管1之间的间隙为500mm；所述外侧第四导流管与所述内侧第四导流管之间的间隙为450mm、所述内侧第四导流管和第二导流管2之间的间隙为500mm。另外，第一导流管1与第二导流管2之间的间隙为630mm，与所述叶片主梁的宽度相同。

本发明将增强材料层较厚的所述叶片主梁分为两次成型，所述叶片主梁的第二次成型与所述叶片的真空灌注成型一起完成的，解决了所述叶片主梁的局部布层包络问题，提高了所述叶片主梁的成型质量，从而提高了所述叶片的质量；同时，也提高了成型效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。