用于风电叶片制造的纤维铺层方法与流程

本发明涉及一种用于风电叶片制造的纤维铺层方法。

背景技术：

风能作为优质的可再生能源，是应对气候和环境问题有效能源途径。风电叶片作为风电机组的核心部件，正朝着叶片大型化化方向快速发展。叶片尺寸变大后，复合材料叶片的制造难度也急剧上升。在叶片模具的高度和曲率变化较大的区域，施工人员不易到达，纤维增强材料的手工铺设难度大，需要特殊工装辅助才能铺设。

在风电叶片生产过程中，一般采用以下两种方式铺设纤维布幅。一种方式为布幅铺设方向全部与叶片展向一致，这种方法铺设效率高，但在模具高度和曲率变化明显的区域铺设难度极大。这种方式为业内绝大多数叶片厂家所采用。另一种方式为布幅铺设方向全部与叶片弦向一致，这种方法在模具曲率变化较大区域易于操作，但在曲率平缓区域的操作效率低下，铺层搭接重量偏重。该方法仅在西门子的一体成型叶片技术中应用。

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中采用展向铺层或弦向铺层方式生产风电叶片时，难以兼顾铺设难度和铺设效率的缺陷，提供一种能够兼顾铺设难度和铺设效率的用于风电叶片制造的纤维铺层方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于风电叶片制造的纤维铺层方法，其特点在于，在风电叶片模具内铺设多层纤维层，每一纤维层由多块展向纤维布和多块弦向纤维布相互搭接而成，其中：

在所述风电叶片模具的第一区域采用所述展向纤维布铺设，所述展向纤维布的铺设方向与所述风电叶片模具的展向一致，多块所述展向纤维布相互搭接；

在所述风电叶片模具的第二区域采用所述弦向纤维布铺设，所述弦向纤维布的铺设方向与所述风电叶片模具的弦向一致，多块所述弦向纤维布相互搭接，相邻的所述弦向纤维布和所述展向纤维布之间相互搭接。

较佳地，所述第一区域包括叶片前缘、叶身中段至叶尖区域。

较佳地，所述第二区域包括叶片后缘。

较佳地，所述弦向纤维布的幅宽根据所述风电叶片模具的曲率进行变化，所述风电叶片模具的曲率越小，采用的所述弦向纤维布的幅宽越宽。

较佳地，所述展向纤维布相互之间的搭接长度在50mm-70mm之间。

较佳地，所述弦向纤维布相互之间的搭接长度在50mm-70mm之间。

较佳地，所述弦向纤维布和所述展向纤维布之间的搭接长度在50mm-70mm之间。

较佳地，相邻所述纤维层上的搭接位置相互错开。

较佳地，相邻所述纤维层上的搭接位置至少错开70mm。

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：在风电叶片制造过程中采用展向铺设和弦向铺设相结合的方式铺设纤维布，能够同时解决采用单一的展向铺设方式时，在模具的高度和曲率变化明显的区域铺设难度大的问题和采用单一的弦向铺设方式时，在模具的高度和曲率变化平缓的区域铺设效率低的问题。

附图说明

图1为本发明优选实施例中弦向纤维布和展向纤维布铺设于风电叶片模具上的结构示意图。

图2为本发明优选实施例中弦向纤维布和展向纤维布相互搭接的结构示意图。

图3为图2中a部分的放大图。

图4为图2中b部分的放大图。

附图标记说明：

展向纤维布10

弦向纤维布20

风电叶片模具30

展向x

弦向y

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

大型风电叶片制造工艺一般包括：阳模、翻阴模、铺层、加热固化、脱模、打磨表面、喷漆等工艺。其中，铺层工艺就是在风电叶片模具30内铺设玻纤布、碳纤布等纤维材料，而后将树脂灌注到纤维材料中。纤维材料的铺设质量对风电叶片的质量稳定性影响较大，铺设不好容易产生褶皱。为了提高纤维材料铺设的质量，同时兼顾铺设的效率，本实施例介绍了一种用于风电叶片制造的纤维铺层方法，其主要包括，在风电叶片模具30内铺设多层纤维层，每一纤维层由多块展向纤维布10和多块弦向纤维布20相互搭接而成。如图1-图4所示，在风电叶片模具30的第一区域采用展向纤维布10铺设，展向纤维布10的铺设方向与风电叶片模具30的展向x一致，多块展向纤维布10相互搭接。在风电叶片模具30的第二区域采用弦向纤维布20铺设，弦向纤维布20的铺设方向与风电叶片模具30的弦向y一致，多块弦向纤维布20相互搭接，相邻的弦向纤维布20和展向纤维布10之间相互搭接。其中，第一区域表示风电叶片模具30中高度和曲率较为平缓的区域，第二区域表示风电叶片模具30中高度和曲率较为明显的区域。

在本实施例中，在风电叶片模具30的第二区域采用弦向纤维布20铺设能够使弦向纤维布20与风电叶片模具30更为贴合，降低铺设难度，避免产生褶皱的问题。在风电叶片模具30的第一区域采用展向纤维布10铺设能够发挥展向铺设的效率优势，提高风电叶片的制造效率。而多块展向纤维布10和多块弦向纤维布20相互搭接能够保证确保纤维载荷得到传递。这种铺层方式能够兼顾展向铺设方式和弦向铺设方式的优点。

在本方案中，风电叶片模具30的第一区域包括叶片前缘、叶身中段至叶尖区域。在上述区域采用展向纤维布10沿风电叶片模具30的展向铺设既能够保证铺设质量又能够提高铺设效率。风电叶片模具30的第二区域包括叶片后缘。上述区域的曲率变化较为明显，采用弦向纤维布20沿风电叶片模具30的弦向铺设能够降低铺设难度，控制好纤维布的铺设质量。

实际操作过程中，弦向纤维布20的幅宽可以根据风电叶片模具30的曲率进行变化，风电叶片模具30的曲率越小，采用的弦向纤维布20的幅宽越宽。根据风电叶片模具30的曲率变化来调整弦向纤维布20的幅宽能够使得弦向纤维布20与风电叶片模具30更为贴合。在曲率变化平缓区域使用大幅宽布幅，可以提升生产效率，降低搭接重量。

为了确保纤维载荷得到有效传递，本实施例中，展向纤维布10相互之间的搭接长度在50mm-70mm之间。弦向纤维布20相互之间的搭接长度在50mm-70mm之间。弦向纤维布20和展向纤维布10之间的搭接长度在50mm-70mm之间。

完成壳体第一层纤维层的铺设后，可采用相同铺设工艺，完成后续纤维层的铺设。需要注意的是，纤维布之间的搭接位置属于强度最为薄弱的位置，为了避免不同纤维层上的薄弱点相互重叠影响风电叶片的整体结构强度，相邻纤维层上的搭接位置应当相互错开。本实施中，相邻纤维层上的搭接位置至少错开70mm。

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。