专利名称：一种大型风力发电机组整体叶片的制作方法
技术领域：
本实用新型属于风力发电领域，尤其涉及一种大型复合材料风力发电机组整体叶片。
背景技术：
目前，公知的大型复合材料风力发电机组叶片是采用真空辅助成型(VARI)工艺， 分别制造叶片的迎风面壳体和背风面壳体两部分，在壳体前缘和后缘部位涂覆结构胶粘接 成一个整体。两个壳体的中间，通常有抗剪腹板，抗剪腹板的数量根据结构设计来确定，抗 剪腹板与壳体之间的连接也是通过胶接实现。采用该方法制造出来的叶片存在如下问题 粘接材料与纤维材料在材料特性上有差别，粘接部位容易开裂，在大载荷作用下叶片容易 失效；抗剪腹板与上下壳体之间的粘接尺寸不好控制，增加制造难度；叶片的质量相对较 重，原材料使用成本较高，没有充分发挥复合材料的特性；上下壳体胶接的过程中，操作人 员暴露在有毒的结构胶挥发的气体中，对操作人员的健康造成威胁。
实用新型内容为了克服现有叶片强度不足，制作周期长，制作成本高和对操作人员健康造成威 胁的不足，本实用新型提供一种整体叶片，叶片在模具中一次成型，叶片承载能力提高，不 使用粘接材料，不仅避免有害气体对人和环境的影响，同时缩短了叶片的加工周期，而且降 低了叶片的制造成本。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是一种风力发电用整体叶片， 包括叶片壳体和位于叶片壳体中部的抗剪腹板。叶片壳体包括外部纤维铺层、夹芯、梁帽和 内部纤维铺层。内外纤维铺层是连续的增强纤维，没有胶结部位，提高了叶片的强度。梁帽 与夹芯同层置于内外纤维铺层之间。此外，梁帽经由纤维铺层搭接在抗剪腹板两端。梁帽的长度延伸出抗剪腹板两端横向长度。此外，上述风力发电用整体叶片还包 括至少一个所述抗剪腹板，用于承载所述叶片壳体，并且抗剪腹板通过纤维铺层与叶片壳 体贴合，注胶后抗剪腹板和纤维铺层通过浸渍树脂材料固化而连接，使得抗剪腹板与叶片 壳体成为整体，进一步提高了叶片的承载能力。此外，抗剪腹板可以是一个、两个、三个或更 多，可根据叶片结构设计要求确定抗剪腹板的数量。内外纤维铺层采用玻璃纤维或碳纤维织物。叶片壳体用浸渍树脂材料采用不饱和 聚酯树脂、乙烯基树脂或环氧树脂材料。在叶片壳体后缘部位预埋置后缘粘结角，确保叶片后缘位置的几何形状，同时降 低芯模的制作难度，并方便固化后取出芯模，整体提高了叶片的制造效率。后缘粘结角采用轻木或PVC泡沫材料制成，其形状由叶片后缘处的几何形状所确 定，可以是三角形结构。同时本实用新型采用真空辅助成型工艺提前预制抗剪腹板和梁帽，达到缩短叶片 制造过程中注胶的时间，减少占模时间，提高生产效率的目的。[0010]本实用新型的有益效果是，叶片在模具中一次成型，保证叶片强度、刚度的同时， 不使用粘接材料，缩短叶片制造时间，降低制造成本。
下面结 合附图对本实用新型进一步说明。图1是现阶段叶片结构的截面示意图。图2是本实用新型整体叶片的结构示意图。图3是本实用新型整体叶片迎风面纤维铺层的制作示意图。图4是本实用新型整体叶片芯模安放示意图。图5是本实用新型整体叶片气囊和芯模间纤维铺层示意图。图6是本实用新型整体叶片背风面铺层的制作示意图。图7是本实用新型整体叶片注胶示意图。图中1.迎风面壳体，2.背风面壳体，3、4.抗剪腹板，5.前缘结构胶，6.腹板结 构胶，7.后缘结构胶，8.整体叶片迎风面壳体，9.整体叶片迎风面梁帽，10.整体叶片背风 面壳体，11.整体叶片背风面梁帽，12、13.抗剪腹板，14.后缘粘结角，15、16、17.腹板纤 维铺层，18.模具加热系统，19.迎风面模具，20.外部纤维铺层，21.夹芯，22.内部纤维铺 层，23.模具前缘吸胶用凹槽，24.模具后缘出胶用凹槽，25、26、27.芯模，28.背风面模具， 29.注胶设备，30.吸胶设备。
具体实施方式
在图1中，现阶段公知的叶片主要由迎风面壳体1和背风面壳体2，抗剪腹板3和 4构成，迎风面壳体1和背风面壳体2分别在前缘位置使用前缘结构胶5胶接，在后缘位置 使用后缘结构胶7胶接，同时上下两壳体与抗剪腹板3和4之间也是通过腹板结构胶6胶 接固定。在图2所示整体叶片的结构示意图中，整体叶片迎风面壳体8中有包含整体叶片 迎风面梁帽9，整体叶片背风面壳体10中包含整体叶片背风面梁帽11，抗剪腹板12，13通 过纤维铺层15，16，17与整体叶片迎风面壳体8、整体叶片背风面壳体10贴合，经树脂材料 浸渍后与纤维铺层15、16、17固化连接，进而与整体叶片迎风面壳体和背风面壳体8、10成 为整体。整体叶片后缘部位有预制的后缘粘结角14，前后缘部位纤维铺层连续铺放。根据 结构设计要求确定抗剪腹板的数量，抗剪腹板可以是一个，二个，也可以是三个或者更多。 如图1所示，整体叶片迎风面梁帽9和整体叶片背风面梁帽11长度大于抗剪腹板12、13两 端横向长度。图3所示为整体叶片迎风面纤维铺层的制作示意图，这是整体叶片制造的第一 步，将外部纤维铺层20放于整体叶片迎风面模具19上，在该迎风面模具19上安装模具加 热系统18，其中纤维铺层可以是玻璃纤维也可以是碳纤维织物；接着，在外部纤维铺层20 上铺放夹芯21和迎风面梁帽9，再铺放内部纤维铺层22，在迎风面模具19的右侧纤维铺层 上安放后缘粘结角14，后缘粘结角14采用轻木或PVC泡沫材料提前加工而成，保证叶片在 后缘部位的强度。如图3所示，后缘粘结角14的形状由叶片后缘部位的几何设计形状所确 定，如三角形结构。迎风面模具19的前缘位置挖有模具前缘吸胶用凹槽23，用于后期叶片注胶插入注胶管，最后将多余的纤维铺层搭放在迎风面模具19的两侧。在图4的整体叶片芯模安放示意图中，迎风面纤维铺层的制作完毕后，将通过真 空辅助成型工艺提前预制好的抗剪腹板12、13放置于内部纤维铺层22上，抗剪腹板12、 13的定位通过芯模25、26、27实现，芯模25、26、27采用软体材料，能够承受一定的压力，因 为芯模的外形面用来保证叶片内腔的几何尺寸，要保证背风面铺层之后不会产生过大的变 形，同时芯模25、26、27是可以压缩的，叶片注胶固化以后以便保证芯模25、26、27能够顺利 取出。图5所示为整体叶片气囊和芯模之间的纤维铺层示意图，腹板纤维铺层15、16和 17贴合抗剪腹板12、13，并在上下两端留有多余部分，多余部分搭在芯模25、26、27上。在图6的整体叶片背风面铺层的制作示意图中，将迎风面模具19两侧原有多余纤 维铺层铺放到芯模25、27上，首先将内部纤维铺层22折回到芯模25、27上，接着铺放夹芯 21，放置整体叶片背风面梁帽11，最后折回外部纤维铺层20。图7所示为整体叶片注胶示意图，背风面铺层的制作完毕后，将背风面模具28扣 到迎风面模具19上，整体将模具逆时针翻转90 °，在模具前缘吸胶用凹槽23上插入注胶管 并与注胶设备29联通，模具后缘出胶用凹槽24与吸胶设备30联通。将背风面和迎风面模 具28和19抽真空，向迎风面和背风面铺层注入树脂与固化剂的混合液体，树脂材料可以是 不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或环氧树脂。在内外压强差的作用下，液体自下而上渗透整个 铺层；混合液体流入吸胶设备30以后，停止注胶；通过模具加热系统18加热混合液体，等 待固化成型。最后，开启模具，脱模后取出叶片和内腔中的芯模25、26、27，形成整体叶片。本文仅仅对本实用新型的优选实施方式进行了描述，然而对于本领域的技术人员 而言，在不脱离本实用新型的精神的前提下是可以对本实用新型做出各种改进。因此，本实 用新型并不限于上述优选实施方式，其保护范围由所附的权利要求书予以限定。
权利要求一种风力发电机用整体叶片，包括叶片壳体和位于叶片壳体中部的抗剪腹板，其特征在于，所述叶片壳体包括外部纤维铺层、夹芯、梁帽和内部纤维铺层，所述内外纤维铺层是连续的增强纤维，无胶接部位，所述梁帽经由纤维铺层搭接在所述抗剪腹板两端，并且与所述夹层同层位于内外纤维铺层之间。
2.根据权利要求1所述的整体叶片，其特征在于，所述梁帽延伸出所述抗剪腹板。
3.根据权利要求1所述的整体叶片，其特征在于，包括至少一个所述抗剪腹板，用于承 载所述叶片壳体，所述抗剪腹板通过纤维铺层与所述叶片壳体贴合。
4.根据权利要求3所述的整体叶片，所述抗剪腹板与所述纤维铺层通过浸渍树脂材料 并固化而连接。
5.根据权利要求1所述的整体叶片，其特征在于，所述内外纤维铺层采用玻璃纤维或 碳纤维织物。
6.根据权利要求1所述的整体叶片，其特征在于，所述叶片壳体的浸渍用树脂材料采 用不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂或环氧树脂材料。
7.根据权利要求1所述的整体叶片，其特征在于，所述叶片壳体后缘位置埋有后缘粘5口用O
8.根据权利要求7所述的整体叶片，其特征在于，所述后缘粘结角是采用轻木或PVC泡 沫材料制成。
9.根据权利要求7所述的整体叶片，其特征在于，所述后缘粘结角是三角形结构的。
专利摘要本实用新型提供一种风力发电机组整体叶片，其内外纤维增强材料层是连续的，无任何胶结部位。在该整体叶片的内部有抗剪腹板及预制的梁帽，抗剪腹板和梁帽通过纤维增强基体材料固定，可以提高叶片的承载能力，缩短叶片的制造周期；因为叶片的后缘相对较窄，放置芯模有困难，所以整体叶片的后缘位置放置提前加工好的后缘粘结角，同时，因为整体叶片没有使用有毒的结构胶粘接材料，减少了对环境的污染和对操作人员的危害，也降低了成本。
文档编号F03D11/00GK201771696SQ20102025425
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者任伟华, 李海龙 申请人:内蒙古航天亿久科技发展有限责任公司