叶片内补强的方法及风力发电机组叶片与流程

本发明涉及风力发电领域，具体地说，本发明涉及一种用于对叶片进行补强的方法，特别是涉及一种叶片内补强的方法，还涉及一种风力发电机组叶片。

背景技术：

在制造风力发电机的叶片时，将叶片粘接合模之后，还需要对叶片进行前、后缘内补强，以提高叶片迎风面和背风面的连接部位的结构强度，保证叶片迎风面和背风面的粘接，增加根部前后缘粘接强度，从而防止根部前后缘结构胶开裂。

目前大都在叶片粘接合模后采用手糊玻纤补强工艺进行补强作业，使用快速固化的手糊树脂将玻纤布浸润，逐层铺设在补强区域，并使用擀泡辊或者毛刷将补强玻纤布层间的气泡擀出。由于全程人工操作，在手糊玻纤补强时，玻纤树脂含量不均，易产生较多的手糊气泡，并且也很难彻底将手糊气泡擀除，导致玻纤浸渍不良等手糊缺陷，进而导致补强布层强度降低，在叶片运行时疲劳导致气泡扩散、补强层与壳体脱落的问题。

另外，手糊玻纤补强时易出现补强玻纤布下滑、褶皱、架空，喷胶残留过多，手糊树脂流挂及光滑树脂面等各种问题和缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种叶片内补强的方法，以减少手糊气泡的产生，并提高内补强强度，减少制造叶片时在补强工位的操作时间。

本发明的目的在于提供一种风力发电机组叶片。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种叶片内补强的方法，所述方法包括：预铺设多层玻纤布并将其缝制在一起；将缝制在一起的玻纤布层铺设到所述内补强区域并固定；对所述内补强区域进行抽真空至预定真空度，然后通过真空灌注使树脂渗透到玻纤布层中并固化，其中，在注入树脂和树脂固化期间对内补强区域进行保压。

优选地，所述方法还包括：在将所述玻纤布层铺设到所述内补强区域之前，处理所述内补强区域，以使所述内补强区域形成密封且粗糙的表面。

优选地，预铺设玻纤布的操作包括：按照玻纤布沿长度和宽度方向逐层缩小地叠加的方式铺设玻纤布，并使玻纤布在宽度方向上的中心线相重合，将所述中心线标记为缝制线进行缝制。

优选地，在铺设玻纤布期间，使所述缝制线与叶片的合模缝相对准。

优选地，处理所述内补强区域的操作包括：在所述内补强区域涂刷手糊树脂或结构胶，并贴放脱模布，待所述手糊树脂或结构胶固化后，撕除贴膜布。

优选地，在将玻纤布层铺设到所述内补强区域之后，在所述玻纤布层上依次铺设导流网、注胶管，然后铺设抽气系统，以在所述内补强区域形成密封环境。

优选地，所述导流网在宽度方向上从下方开始向上覆盖所述玻纤布层的2/3部分，并且所述导流网在长度方向上的两端处于玻纤布层的相应端部内侧且与其相距预定的距离。

优选地，所述导流网超出所述玻纤布层的下边缘，所述注胶管铺设在所述导流网的超出玻纤布层的下边缘的部分上。

优选地，在铺设所述导流网之前，在所述玻纤布层上还依次铺设脱模布和多孔膜。

优选地，铺设所述抽气系统的操作包括：在所述玻纤布层的上方预定的距离处铺设抽气管，并在所述导流网和注胶管上铺设真空袋并固定。

优选地，所述注胶管为螺旋管，所述抽气管为螺旋管。

根据本发明的另一方面，提供了一种风力发电机组叶片，通过上述叶片内补强的方法制造。

通过上述提供的方法，在预先铺设且缝制玻纤布的情况下，有效杜绝了传统手糊工施工带来的补强玻纤布下滑、褶皱、错层不均匀等缺陷，并能够避免过多喷胶的使用。同时，通过真空灌注和固化树脂，可显著减少补强玻纤布层内气泡的产生等缺陷，并可大幅提高玻纤布层的贴合强度，提高前后缘内补强区域的整体强度，从而避免在后期使用过程中因疲劳导致的气泡扩展，以及补强玻纤布与壳体剥离等各种问题。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的内补强位置的示意图；

图2是根据本发明的实施例的玻纤布预铺缝制示意图；

图3是根据本发明的实施例的注胶和抽气状态示意图；

图4是根据本发明的实施例的注胶和抽气状态的另一示意图；

图5是根据本发明的实施例的内补强的方法的流程图。

附图标记说明：

1：叶片，2：合模缝，3：内补强区域，4：玻纤布层，5：真空袋，6：脱模布，7：多孔膜，8：导流网，9：注胶管，10：注胶管路，11：抽气管路，12：抽气管。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

风力发电机组的叶片1在制造时，通常需要在合模之后于前后缘进行内补强，以提高叶片在此处的结构强度，避免在叶片根部前后缘结构处发生开裂现象。叶片上在前后缘处进行内补强的内补强区域3处于合模缝2周围，如图1所示，内补强区域3可长达数米，具体长度和宽度可根据叶片尺寸和风力发电机组的型号而确定。

因为在制造叶片时，可能在叶片的迎风面和背风面的结构胶粘接区域或叶片的表面上存在细小的孔洞等，为了确保在后续抽真空期间不发生漏气而实现保压的效果，所以在进行内补强之前，通常需要对叶片的内补强区域进行密封处理，以密封或填充这些可能会漏气的孔洞。具体地，可先对前、后缘处的内补强区域的表面进行清理，以去除污染物，然后涂刷上手糊树脂或结构胶等材料，涂刷区域的弦向宽度可为30-50mm，厚度可为1-2mm。在涂刷完之后，可在涂刷区域覆盖上脱模布，该脱模布可以完全覆盖涂刷区域，其弦向上的宽度可达100mm，以防止手糊树脂或结构胶流挂，使其在叶片表面上均匀分布。待手糊树脂或结构胶固化之后，可撕除脱模布，从而不仅密封了内部区域，并且还形成了粗糙表面，从而有助于提高后续铺设的玻纤布对叶片表面的附着度。

之后，可在经以上处理后的内补强区域上在长度和宽度方向上均做出标记线，以作为后续铺设玻纤布的基准。

在将玻纤布铺设到内补强区域之前，可预先将多层玻纤布叠加并缝制在一起，从而形成玻纤布层4，通常玻纤布可设置6-9层，当然在满足补强强度要求的情况下，还可以设置其他的层数。

具体地说，如图2所示，可在适宜的工作台上，按照上下叠加的方式依次铺设好玻纤布，并且在铺设时，玻纤布宽度方向上的中心线c相重合。这些玻纤布的尺寸从下到上依次减小，也就是说，玻纤布从下到上逐层错开。在长度方向上，相邻的两个玻纤布的外边缘相互错开的距离为l1，在宽度方向上，相邻的两个玻纤布的外边缘相互错开的距离为l2，因为内补强区域的宽度要明显小于长度，因而在预先铺设玻纤布时，l1的值可大于l2的值。然后，可沿着玻纤布的宽度方向上的中心线c进行缝制，可使用缝纫机或者针线手工缝制，具体可使用棉线或细纱线缝制，所形成的缝制线可用于后续玻纤布层的铺设，这样，多个玻纤布便被缝制成一体，形成玻纤布层4。通过预先铺设玻纤布可消除之前在内补强区域逐层铺设引起的补强工位时间浪费，缩减了操作时间，并且还能够确保玻纤布铺设错层均匀，并且因为事先缝制在一起在后续可一次性地铺设到内补强区域且不会出现错开等位置窜动问题，并消除了玻纤布在铺设时出现的错层不均匀引起的强度不均，并避免手糊时在玻纤布层内使用过多的喷胶而导致最后固化形成的玻璃钢强度不够等多种问题。

需要说明的是，可在预先铺设并缝制完玻纤布之后，再对内补强区域进行处理，或者两种操作还可以同时进行，并不受限于以上描述的先后顺序。

接下来，便可将预先铺设且缝制在一起的玻纤布层铺设到内补强区域。在铺设玻纤布层4时，可将玻纤布层4上的缝制线与前、后缘内补强区域处的合模缝2重合，并且以内补强区域上事先标记出的宽度方向上的标记线作为检验参照，而在长度方向上，以内补强区域上事先标记的长度方向上的标记线作为基准进行定位。这样，玻纤布层4便可被铺设在内补强区域的预先设定的位置处。之后可利用喷胶或纤维胶将玻纤布层4固定在该位置。

之后，可在固定好的玻纤布层4上铺设导流网8。可沿玻纤布层4的下边缘铺设导流网8，具体地，导流网8从玻纤布层4的下方开始向上地铺设到覆盖玻纤布层4的大约2/3部分，仅留出1/3的上部分未被覆盖。此外，导流网8的下边缘超出玻纤布层4的下边缘，超出的距离大约可为50-70mm，且导流网8长度方向上的两端处于玻纤布层4长度方向上的两端内侧，两者之间的间距可大约为30-50mm。导流网8的克重可为160-250g/m²。

在铺设完导流网8之后，可在导流网8的超出玻纤布层4的下边缘的部分上铺设注胶管9，也即，注胶管9铺设在导流网8的下边缘部分上，如图3所示，从而能够防止将注胶管9直接铺设在玻纤布层4上而导致的玻纤布层压痕。注胶管9在注入树脂时，可将树脂注入到导流网8中，然后树脂通过导流网8流动到玻纤布层4上，然后缓慢渗入到玻纤布层4内。

通过使导流网8仅覆盖玻纤布层4的2/3部分，可在后续注入树脂时防止树脂在导流网8的边缘部分流动过快而形成包流，从而能够使树脂在导流网8上以大体上均匀的速率朝玻纤布层4上部流动，并且渗透到整个玻纤布层4内。

注胶管9可具体地为螺旋管，从而能够以相对缓慢的速率向玻纤布层4注入树脂，避免使用传统的欧姆管过快注树脂而导致的树脂浪费。

注胶管9可连接有注胶管路10，而注胶管路10可连接到用于储存树脂的外部储液箱，以便向注胶管9输送灌注树脂。

另外，为了在最后固化形成的玻璃钢或内补强层上形成粗糙表面，并便于撕除导流网8，可在铺设导流网8之前，在玻纤布层4上依次铺设脱模布6和多孔膜7。脱模布6可覆盖整个玻纤布层4，并且四周超出玻纤布层4一定的尺寸，并可采用喷胶固定在内补强区域。之后铺设的导流网8和抽气系统均可在脱模布6的基础上进行铺设。多孔膜7上具有多个孔，从而不会妨碍树脂渗透到玻纤布层4内，且多孔膜7可仅铺设在导流网8所铺设的位置，以便于在树脂固化而形成玻璃钢之后撕除导流网8。

在铺设完导流网8和注胶管9之后，可铺设抽气系统，以在内补强区域处形成密封环境，从而进行注胶和固化操作。

可先在玻纤布层4的上方铺设抽气管12，该抽气管12与玻纤布层4不直接接触，而是相隔预定的距离，以避免将玻纤布层4内的树脂抽出。该抽气管12可与抽气管路11连接，该抽气管路11可连接到外部抽气泵，以在内补强区域形成真空环境。

为了防止抽气系统将注入的树脂抽出，还可以在抽气管12的抽气口处铺设一层隔离材料，以阻隔树脂。另外，还可以采用螺旋管形式的抽气管12，以通过控制抽气速率来防止抽出树脂。另外，还可以利用之前铺设的脱模布6，将抽气管12的抽气口部分处提升至玻纤布层4上空，大体上提升高度可为50-70mm，如图4所示。这样，仅内补强区域中的空气被抽气系统抽出，而有效防止注入到玻纤布层4上的树脂被抽气系统抽出导致的玻纤布层4发白、有气泡，并可避免在抽出树脂时导致的抽气系统堵塞等缺陷，进而可有效地保持玻纤布层内的树脂含量，确保最终形成的玻璃钢的强度。

随后可在内补强区域处铺设真空袋5，优选地，可铺设至少两层真空袋5，在本实施例中，可铺设两层真空袋5，以可靠地保持真空度持续一定时间。真空袋5可完全覆盖玻纤布层4、导流网8、注胶管9、脱模布6和抽气管12，其弦向宽度可为700-800mm左右。真空袋5可利用密封胶条固定住，两层真空袋5之间的密封胶条的间距可为20-30mm。

在铺设完抽气系统之后，便可进行抽气，并使得在内补强区域处达到预定的真空度并保压大约20分钟，以确保内补强区域确实处于密封状态，而不存在泄露的问题，从而可在注入树脂之后防止在玻纤布层4内形成气泡。例如，可抽真空至真空度变化在-0.002mpa之内，即，-0.098mpa～-0.1mpa，在这样的真空度范围下，可有效地避免抽气管12将注入的树脂抽出，确保玻纤布层的树脂含量。

在真空度大体上保持不变的情况下，便可灌注树脂。因内补强区域处于预定的真空度，因而可借助内补强区域与储存树脂的储液箱之间的压差经由注胶管9将树脂输送到导流网8上，然后树脂在导流网8的导流作用下，流动到玻纤布层4上，并且沿着玻纤布层4向上方流动同时向玻纤布层4渗透。因为导流网8仅覆盖玻纤布层4的2/3部分，且长度方向上的两端距离玻纤布层4预定距离，所以树脂在导流网8的最外边缘位置处前锋速度会减小，同时能够避免树脂在边缘处流动过快而形成包流，从而有助于增加树脂向玻纤布层4的渗透，从而充分地浸透玻纤布层4。需要说明的是，在注入树脂的同时，抽气系统可同时执行抽气的操作，以确保内补强区域保持预定的真空度，防止内补强区域内部发生空气泄露而导致压强变化，进而防止树脂灌注速率变化而影响补强之后强度不均或者承受不住叶片的剪切应力而断裂等事故。

在预定量的树脂完全渗透到玻纤布层4内之后，在保持真空度的情况下，固化树脂。从而形成玻璃钢或者内补强层。之后，便可撤下抽气系统，以及导流网8、注胶管9、多孔膜7和脱模布6等，从而完成内补强工艺。

通过预先敷设和缝制玻纤布，并利用抽气系统在内补强区域形成预定真空度的情况下进行灌注树脂和固化树脂的操作，可一次性地完成玻纤布层的铺设，有效防止人工涂糊树脂引起的玻纤布下滑、彼此相错窜动、褶皱、架空，并能避免固定玻纤布的喷胶残留过多而劣化强度，并且通过真空灌注和固化，确保了在注入树脂时周围环境不存在空气，从而能够使树脂均匀地渗入到玻纤布层内，并显著减少玻纤布层产生的气泡，从而防止疲劳导致的气泡扩展而引起的质量缺陷，并可减少树脂灌注和渗透的时间，进而减少补强工位的操作时间。

另外，通过真空灌注成型可大幅提高玻纤布和叶片壳的内表面的贴合强度，提高前、后缘内补强区域的整体强度，从而避免叶片在后期使用过程中因疲劳导致的补强玻纤布与叶片壳剥离。

除此以外，此灌注方法可广泛使用于不同长度预埋或打孔型叶片的前、后缘内补强灌注。

本发明还保护使用上述方法制造的风力发电机组叶片。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。