專利名稱：大型復(fù)合材料整體成型葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風(fēng)電葉片，特別是涉及一種大型復(fù)合材料整體成型葉片及其成型工藝。
背景技術(shù)：
目前大型復(fù)合材料風(fēng)電葉片多數(shù)是采取多步成型方法制備，分別先制備葉片的迎風(fēng)面殼體、背風(fēng)面殼體和抗剪腹板(或龍骨梁)，再采用膠連、手糊等工藝組合成一個整體葉片，如


圖1所示。多步法成型工藝的缺點在于:1)由于膠連處的強度低，嚴重影響葉片的整體承載能力，據(jù)統(tǒng)計失效的葉片約20%是由于膠連質(zhì)量引起的。

實用新型內(nèi)容擬解決的技術(shù)問題本實用新型的目的在于提出一種大型復(fù)合材料整體成型葉片，克服了多不成型葉片所存在的膠連處強度低從而影響葉片整體承載能力的問題。技術(shù)方案鑒于以上目的及其相關(guān)目的，本實用新型提供一種大型復(fù)合材料整體成型葉片，包括葉片殼體和位于殼體中部的抗剪腹板。葉片殼體包括外部纖維層、夾芯、梁帽和內(nèi)部纖維層；梁帽與夾芯同層置于外部纖維層和內(nèi)部纖維層之間，梁帽經(jīng)由纖維鋪層搭接在抗剪腹板兩端。抗剪腹板的結(jié)構(gòu)為夾層結(jié)構(gòu)，包括上表層復(fù)合材料、夾層和下表層復(fù)合材料。優(yōu)選地,外部纖維層、內(nèi)部纖維層、所述抗剪腹板的上表層復(fù)合材料和下表層復(fù)合材料的增強纖維為玻璃纖維、碳纖維或有機纖維的一種或多種。優(yōu)選地，抗剪腹板的數(shù)量是一個、兩個、三個或更多，根據(jù)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計要求確定抗剪腹板的數(shù)量。優(yōu)選地，抗剪腹板的上表層復(fù)合材料和下表層復(fù)合材料的增強纖維形式是平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物、多軸向經(jīng)編織物等的一種或多種。優(yōu)選地，夾芯和/或夾層為輕木、PVC泡沫、PMI泡沫、I3U硬質(zhì)泡沫的一種或多種。有益效果本實用新型所述的一種大型復(fù)合材料整體成型葉片的有益效果是:具有重量輕、強度高、剛度大、質(zhì)量分布均勻、質(zhì)量穩(wěn)定性好、工藝重復(fù)性好等特點，提高了葉片使用壽命和安全可靠性。此外，采用預(yù)先制備好的夾層結(jié)構(gòu)抗剪腹板減低葉片重量的同時，增強了葉片剛度。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
圖1為現(xiàn)有葉片結(jié)構(gòu)的截面示意圖。圖2為本實用新型整體成型葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]圖3為本實用新型整體成型葉片迎風(fēng)面制作示意圖。圖4為本實用新型整體成型葉片芯模安放和梁帽與腹板粘接纖維鋪層示意圖。圖5為本實用新型整體成型葉片背風(fēng)面制作示意圖。圖6為本實用新型整體成型葉片加熱固化示意圖。圖中各標(biāo)號分別為:1-背風(fēng)面殼體，2-迎風(fēng)面殼體，3、4_抗剪腹板，5-后緣結(jié)構(gòu)膠，6-前緣結(jié)構(gòu)膠，7-腹板結(jié)構(gòu)膠，8-整體成型葉片背風(fēng)面殼體，9-整體成型葉片迎風(fēng)面殼體，10-背風(fēng)面梁帽，11-迎風(fēng)面梁帽，12,13-整體成型葉片抗剪腹板，14-后緣粘接角，15-梁帽與腹板粘接纖維層，16迎風(fēng)面模具，17-環(huán)氧樹脂膜，18-外部纖維層，19-夾芯，20-內(nèi)部纖維層，21、22、23-芯模，24-背風(fēng)面模具。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本實用新型做進一步說明。本領(lǐng)域人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實現(xiàn)或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，不用于限定本實用新型。請參閱圖2至圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)思。
以下結(jié)合附圖和實施例進行詳細描述。實施例1本實施例制備3.0 MW復(fù)合材料整體成型葉片，其結(jié)構(gòu)包括整體成型葉片背風(fēng)面殼體8，整體成型葉片迎風(fēng)面殼體9、兩個抗剪腹板12、13、后緣粘接角14及梁帽與腹板粘接纖維層15。整體成型葉片背風(fēng)面殼體8包括外部纖維層、背風(fēng)面梁帽10和內(nèi)部纖維層。整體成型葉片迎風(fēng)面殼體9包括外部纖維層、迎風(fēng)面梁帽11和內(nèi)部纖維層。如圖2所示。背風(fēng)面梁帽10和迎風(fēng)面梁帽11與夾芯同層置于外部纖維層和內(nèi)部纖維層之間，梁帽經(jīng)由纖維鋪層搭接在抗剪腹板兩端。本實施例原材料為玻璃纖維織物、碳纖維織物、環(huán)氧樹脂膜、輕木和PVC泡沫。首先采用樹脂膜滲透成型工藝預(yù)制兩個抗剪腹板12、13，然后制備整體成型葉片背風(fēng)面殼體8和整體成型葉片迎風(fēng)面殼體9?？辜舾拱?2、13為玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂夾層結(jié)構(gòu)，包括上表層復(fù)合材料、夾層和下表層復(fù)合材料。夾層材料為PVC泡沫。其成型工藝為手糊成型工藝、真空輔助成型工藝、樹脂膜滲透成型工藝的一種。背風(fēng)面梁帽10和迎風(fēng)面梁帽11增強纖維為碳纖維、玻璃纖維層間混雜形式。整體成型葉片背風(fēng)面殼體8和整體成型葉片迎風(fēng)面殼體9葉根部夾芯材料為輕木，其余為PVC泡沫夾芯。后緣粘接角14采用輕木提前加工而成，以保證葉片在后緣部位的強度，其形狀由葉片后緣部位的幾何設(shè)計形狀來確定，本設(shè)計結(jié)果為三角形結(jié)構(gòu)。梁帽與腹板粘接纖維層15為玻璃纖維。[0033]成型用芯模21、22、23為柔性芯(彈性密封袋里面充滿液體或氣體)或可溶性硬質(zhì)芯(例如石蠟和食鹽的混合物)。芯模21、22、23能夠承受一定的壓力，因為芯模的外形面用來保證葉片內(nèi)腔的幾何尺寸，要保證葉片背風(fēng)面鋪層之后不會產(chǎn)生過大的變形，同時芯?？梢允湛s(對于柔性芯)或具有可溶性(對于硬質(zhì)芯)。成型用樹脂膜基本要求是:在室溫環(huán)境中有很好的成膜性；樹脂在熔融溫度下能持續(xù)一段時間的低粘度，隨后粘度隨著溫度升高而增加，直至凝膠固化；樹脂熔融狀態(tài)時對纖維預(yù)成型體具有良好的浸潤性。一般選用不飽合樹脂膜、環(huán)氧樹脂膜、乙烯基酯樹脂膜、雙馬樹脂膜等樹脂膜的一種。下面具體說明用樹脂膜滲透成型工藝制作本發(fā)明的大型復(fù)合材料整體成型葉片的工藝步驟，其包括以下步驟:I)模具準備:用酒精將迎風(fēng)面模具16表面擦拭干凈，然后在模具I表面噴涂AXELS-19C封孔劑和AXELX-807脫模劑。2)鋪放樹脂膜:將預(yù)先制備好的環(huán)氧樹脂膜17鋪放在迎風(fēng)面模具16上。3)鋪放增強體材料、梁帽及夾芯，放置后緣粘接角、抗剪腹板及芯模:其包括以下幾步:a.將外部纖維層18 (經(jīng)烘干處理的玻璃纖維)鋪放在環(huán)氧樹脂膜17上，注意外部纖維層18應(yīng)超出迎風(fēng)面模具16，超出長度應(yīng)能夠滿足背風(fēng)面外部纖維鋪層的長度要求；b.鋪放迎風(fēng)面梁帽11和放置夾芯19 ；c.將內(nèi)部纖維層20鋪放在梁帽11和夾芯19上；d.在內(nèi)部纖維層20右側(cè)纖維鋪層上放置后緣粘接角14 ;e.放置事先用真空袋、透氣氈、多孔膜和脫膜布依次包裹的芯模21、22、23、預(yù)制好的兩個抗剪腹板12、13及梁帽與抗剪腹板粘接纖維層15 ；f.制作背風(fēng)面，將迎風(fēng)面模具16兩側(cè)原有多余纖維鋪放到芯模22、23上，首先用內(nèi)部纖維層22折回到芯模22、23上，接著鋪放夾芯19和背風(fēng)面梁帽10，最后折回外部纖維層；g.合上背風(fēng)面模具24。4)真空袋密封:把真空袋(法國Aerorac公司生產(chǎn)的Vacfilm400Y2600型真空袋)用密封膠帶粘接到模具16和24上。5)抽真空、加熱:將抽氣口與真空泵連接，然后抽真空并檢查密封模腔的氣密性(當(dāng)真空度達到-0.090Mpa -0.1Mpa后關(guān)閉真空泵，保壓15分鐘，期間真空度允許下降值小于50mbar)，然后加熱迎風(fēng)面模具16和背風(fēng)面模具24，環(huán)氧樹脂膜17經(jīng)加熱后粘度降低，從而徹底浸潤纖維。6)固化、脫模與修邊:按照固化工藝進行固化，固化過程中必須保持成型模腔內(nèi)的真空度直到固化完全。固化后冷卻到時室溫，然后進行脫模與修邊，得到整體成型葉片。綜上所述，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺陷，具有較高的產(chǎn)業(yè)化價值。
權(quán)利要求1.一種大型復(fù)合材料整體成型葉片，整體成型葉片包括葉片殼體和位于殼體中部的抗剪腹板，其特征是:葉片殼體包括外部纖維層、夾芯、梁帽和內(nèi)部纖維層；梁帽與夾芯同層置于外部纖維層和內(nèi)部纖維層之間，梁帽經(jīng)由纖維鋪層搭接在抗剪腹板兩端，其中抗剪腹板的結(jié)構(gòu)為夾層結(jié)構(gòu)，包括上表層復(fù)合材料、夾層和下表層復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型復(fù)合材料整體成型葉片,其特征是:外部纖維層、內(nèi)部纖維層、所述抗剪腹板的上表層復(fù)合材料和下表層復(fù)合材料的增強纖維為玻璃纖維、碳纖維或有機纖維的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型復(fù)合材料整體成型葉片，其特征是:抗剪腹板的數(shù)量是一個、兩個、三個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型復(fù)合材料整體成型葉片,其特征是:抗剪腹板的上表層復(fù)合材料和下表層復(fù)合材料的增強纖維形式是平紋織物、斜紋織物、緞紋織物、單向織物、多軸向經(jīng)編織物等的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型復(fù)合材料整體成型葉片，其特征是:夾芯和/或夾層為輕木、PVC泡沫、PMI泡沫、PU硬質(zhì)泡沫的一種或多種。
專利摘要本實用新型公開了一種大型復(fù)合材料整體成型葉片，包括葉片殼體和位于殼體中部的抗剪腹板，其特征是葉片殼體包括外部纖維層、夾芯、梁帽和內(nèi)部纖維層；梁帽與夾芯同層置于外部纖維層和內(nèi)部纖維層之間，梁帽經(jīng)由纖維鋪層搭接在抗剪腹板兩端，其中抗剪腹板的結(jié)構(gòu)為夾層結(jié)構(gòu)，包括上表層復(fù)合材料、夾層和下表層復(fù)合材料。本實用新型的大型復(fù)合材料整體成型葉片具有重量輕、強度高、剛度大、質(zhì)量分布均勻、質(zhì)量穩(wěn)定性好、工藝重復(fù)性好等特點，大大提高了葉片使用壽命和安全可靠性。
文檔編號F03D11/00GK202954929SQ20122072848
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者嚴科飛, 任偉華 申請人:內(nèi)蒙古金崗重工有限公司