一種風電葉片一體化成型裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種水平軸風電葉片一體化成型裝置及方法，所述裝置包括真空抽氣系統、加壓設備、樹脂消泡系統、樹脂供給系統及樹脂收集系統。制備風電葉片時，采用正壓輔助真空灌注的方式一體化成型，既克服了傳統真空灌注工藝的不足，提高葉片成型的產品質量，也避免了傳統工藝殼體使用粘接劑粘接帶來的各種弊端和風險。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于風力發電設備的關鍵零部 件。
技術介紹
隨著能源和環境問題的日益突出，風力發電作為一種清潔能源和可再生能源而得 到全球性的關注和高度重視。隨著各國研發的投入，風電技術也取得了長足的進步，風電機 組單機容量不斷增加。從初期的千瓦級到今天的多兆瓦級，葉片長度也從幾米達到目前的 八十多米。目前商業化的最長葉片已經達到了 61. 5米，更大更長的葉片也在研發中。大型 化已經成為一個必然的趨勢，但是帶來的運輸問題和高昂的運費也無法承受。現有技術的風電葉片成型方法或裝置，都是采用傳統的真空灌注工藝，未能解決 真空壓力小、灌注速度慢、成型質量差等一些關鍵問題。傳統的風電葉片都是先分別制作出吸力面和壓力面殼體，前固化后在固定面上粘 接一個或兩個抗剪腹板，之后在前尾緣和抗剪腹板的頂部使用粘接劑將兩個半面殼體粘接 起來，然后葉根端面切割打孔制成成形葉片。殼體一般采用真空灌注或預浸料工藝制作，抗 剪腹板一般采用真空灌注、手糊或纏繞工藝預制。傳統葉片工藝的最大缺點是上下殼體(包括抗剪腹板)完全靠粘接劑來連接，容易 帶來很多問題。粘接劑本身從廣泛的意義上來說，是一種高粘度的純樹脂，有的加入了一些 毫米級短切纖維或其他填料，但相比纖維增強的層合板，性能等級相差甚大。并且粘接劑是 一種脆性材料，韌性和疲勞性能差，造成葉片的粘接區域多為葉片的性能薄弱區域。實際 情況也是，葉片在風場運行過程中粘接劑常發生裂紋、粘接面開裂和剝離的現象。傳統的真空灌注工藝，由于主要依賴于真空負壓的作用，壓差不好(不超過一個大 氣壓)，所以導致灌注過程的速度慢，并且會發生吸不透等質量缺陷。另外，在纖維增強材料 層數厚的地方還需要加上連續氈等導流介質，保證增強材料能夠浸透，但是連續氈等導流 介質本身是多孔性材料，容易聚集氣泡，含膠量也大，這些不利因素會消弱層合板層間剪切 能力，降低葉片在實際運行中的承載能力。另外，整個灌注過程高度依賴真空負壓的壓力推 動樹脂的流動前峰，對真空系統的要求高，一般需要使用二套真空系統防止灌注和固化階 段泄露造成的質量缺陷。傳統的RTM工藝，使用樹脂注射機，在較高的正壓下，將樹脂液體在高壓下流動浸 透增強纖維材料。整套系統效率高，但是整個模具系統設計復雜，硬件投入成本高。同時對 樹脂注射機的要求也非常高，模具承受的壓力大，剛度要求高，成本高。所以RTM工藝一般 適合于中小型的復合材料部件，在風電葉片上的成型工藝上應用受限。
技術實現思路
針對現有技術的缺點和不足，本專利技術旨在提供一種風電葉片一體化成型裝置及方 法，以解決現有技術的風電葉片成型方法中灌注速度慢、成型質量差、生產效率低、制造成本聞等關鍵問題。本專利技術為解決其技術問題所采用的技術方案為一種風電葉片一體化成型裝置， 所述裝置包括真空抽氣系統、加壓設備、樹脂消泡系統、樹脂供給系統及樹脂收集系統，其 特征在于所述真空抽氣系統包括真空泵47、真空管道45及位于所述真空管道I 45上的控 制閥I 46，所述真空管道I 45—端與真空泵47連接，另一端與所述風電葉片模具型腔的 密封空氣系統相連，用于灌注樹脂前抽出所述型腔內部的空氣，抽氣時打開控制閥I 46，抽 氣結束時關閉控制閥I 46 ；所述樹脂消泡系統包括真空消泡箱29、真空管道II 30、位于所述真空管道II 30上 的控制閥II 31、排氣管道32、位于所述排氣管道32上的控制閥III 33、通氣管道35、位于所 述通氣管道35上的控制閥IV 34、流膠管路I 42、位于所述流膠管路42的控制閥V 41，所述 真空管道II 30、排氣管道32設置于真空消泡箱29上部，所述通氣管道35連通儲膠罐38的 上部和所述真空消泡箱29的上部，所述流膠管路42連通所述儲膠罐38的底部和所述真空 消泡箱29的底部；所述樹脂消泡系統進行真空消泡時，打開控制閥II 31，關閉控制閥III33、 控制閥IV 34、控制閥V 41，所述真空管道II 30接入所述真空抽氣系統；所述樹脂供給系統包括所述儲膠罐38、主供膠管路44、位于所述主供膠管路44的 控制閥VI43、加壓管路36、位于所述加壓管路36的控制閥VII 37，所述主供膠管路44與所述 風電葉片模具型腔中的注膠管路16連接，所述加壓管路36與加壓設備連接；對所述風電葉 片進行灌注樹脂時，首先開啟控制閥IV 34、控制閥V 41及控制閥III33，關閉控制閥II 31、控 制閥VI 43、控制閥珊39，真空消泡箱29中的樹脂在重力作用下通過所述流膠管路42流入 所述儲膠罐38中，同時所述儲膠罐38中的空氣通過通氣管道35、排氣管路32排放出去；之 后關閉控制閥IV 34、控制閥V 41，開啟控制閥VII 37、控制閥VI 43，儲膠罐38中的樹脂在加 壓設備的加壓下通過所述主供膠管路44供給到所述風電葉片模具型腔中的注膠管路16 ；所述樹脂收集系統包括密封箱體27、位于密封箱體27中的樹脂收集器28、回膠管 路23、位于所述回膠管路23的控制閥VDI 24、通氣管路26、位于所述通氣管路26的控制閥 IX 25，所述回膠管路23 —端通入樹脂收集器28，另一端與所述風電葉片模具尾緣處的回膠 管道連接，所述通氣管路26 —端與密封箱體27連通，另一端與真空泵連接；對所述風電葉 片進行灌注樹脂時，打開控制閥珊24、控制閥IX 25，接通真空泵，當樹脂的流動前鋒到達模 具的尾緣時，樹脂溢出進入所述回膠管路23，進入樹脂收集器28中，當所有相關的樹脂收 集器管路中都有樹脂流入時，關閉控制閥VI 43，停止注膠，同時關閉控制閥IX 25，防止樹脂 過多被抽出。優選地，所述真空管道I 45的另一端與位于所述風電葉片模具前緣翻模邊上的 管道口相連。優選地，所述真空消泡箱29布置于比所述儲膠罐38高的位置。優選地，所述樹脂供給系統還包括備用供膠管路40及位于所述備用供膠管路40 的控制閥珊39，所述備用供膠管路40在需要時與所述注膠管路16連接或與所述風電葉片 模具型腔中的備用注膠管路連接，需要時開啟控制閥珊39，將儲膠罐38中的樹脂通過備用 供膠管路40供給到所述風電葉片模具型腔中。優選地，當所述真空抽氣系統進行真空抽氣時，同時打開控制閥珊24、控制閥IX 25，所述通氣管路26接通真空泵，對所述真空抽氣系統進行輔助抽真空，抽真空完畢后， 關閉控制閥IX 25。根據本專利技術的另一方面，還提供了一種風電葉片一體化成型方法，使用本專利技術上 述的風電葉片一體化成型裝置，所述風電葉片包括上殼體和下殼體，采用纖維增強基體材 料，用于成型所述風電葉片的模具包括上殼體陰模和下殼體陰模，其特征在于，所述方法包 括如下步驟S1.下殼體原材料鋪放在所述下殼體陰模的內表面上涂抹完脫模劑后鋪設外蒙 皮，所述外蒙皮比所述下殼體陰模的內表面大，超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法 蘭邊的分模線；然后在所述外蒙皮上鋪設夾芯材料；之后在所述夾芯材料上鋪設內蒙皮， 所述內蒙皮部分或者整體超出所述下殼體陰模的前緣和尾緣處的法蘭邊的分模線；之后在 所述內蒙皮上鋪放脫模布；最后在所述下殼體陰模的前緣位置鋪放注膠管路；S2.放置剪切腹板和芯模首先在所述內蒙皮的脫模布上面，設置至少一個剪切 腹板，之后在腹板的左右兩側分別設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種風電葉片一體化成型裝置，所述裝置包括真空抽氣系統、加壓設備、樹脂消泡系統、樹脂供給系統及樹脂收集系統，其特征在于：所述真空抽氣系統包括真空泵47、真空管道45及位于所述真空管道Ⅰ45上的控制閥Ⅰ46，所述真空管道Ⅰ45一端與真空泵47連接，另一端與所述風電葉片模具型腔的密封空氣系統相連，用于灌注樹脂前抽出所述型腔內部的空氣，抽氣時打開控制閥Ⅰ46，抽氣結束時關閉控制閥Ⅰ46；所述樹脂消泡系統包括真空消泡箱29、真空管道Ⅱ30、位于所述真空管道Ⅱ30上的控制閥Ⅱ31、排氣管道32、位于所述排氣管道32上的控制閥Ⅲ33、通氣管道35、位于所述通氣管道35上的控制閥Ⅳ34、流膠管路Ⅰ42、位于所述流膠管路42的控制閥Ⅴ41，所述真空管道Ⅱ30、排氣管道32設置于真空消泡箱29上部，所述通氣管道35連通儲膠罐38的上部和所述真空消泡箱29的上部，所述流膠管路42連通所述儲膠罐38的底部和所述真空消泡箱29的底部；所述樹脂消泡系統進行真空消泡時，打開控制閥Ⅱ31，關閉控制閥Ⅲ33、控制閥Ⅳ34、控制閥Ⅴ41，所述真空管道Ⅱ30接入所述真空抽氣系統；所述樹脂供給系統包括所述儲膠罐38、主供膠管路44、位于所述主供膠管路44的控制閥Ⅵ43、加壓管路36、位于所述加壓管路36的控制閥Ⅶ37，所述主供膠管路44與所述風電葉片模具型腔中的注膠管路16連接，所述加壓管路36與加壓設備連接；對所述風電葉片進行灌注樹脂時，首先開啟控制閥Ⅳ34、控制閥Ⅴ41及控制閥Ⅲ33，關閉控制閥Ⅱ31、控制閥Ⅵ43、控制閥Ⅷ39，真空消泡箱29中的樹脂在重力作用下通過所述流膠管路42流入所述儲膠罐38中，同時所述儲膠罐38中的空氣通過通氣管道35、排氣管路32排放出去；之后關閉控制閥Ⅳ34、控制閥Ⅴ41，開啟控制閥Ⅶ37、控制閥Ⅵ43，儲膠罐38 中的樹脂在加壓設備的加壓下通過所述主供膠管路44供給到所述風電葉片模具型腔中的注膠管路16；所述樹脂收集系統包括密封箱體27、位于密封箱體27中的樹脂收集器28、回膠管路23、位于所述回膠管路23的控制閥Ⅷ24、通氣管路26、位于所述通氣管路26的控制閥Ⅸ25，所述回膠管路23一端通入樹脂收集器28，另一端與所述風電葉片模具尾緣處的回膠管道連接，所述通氣管路26一端與密封箱體27連通，另一端與真空泵連接；對所述風電葉片進行灌注樹脂時，打開控制閥Ⅷ24、控制閥Ⅸ25，接通真空泵，當樹脂的流動前鋒到達模具的尾緣時，樹脂溢出進入所述回膠管路23，進入樹脂收集器28中，當所有相關的樹脂收集器管路中都有樹脂流入時，關閉控制閥Ⅵ43，停止注膠，同時關閉控制閥Ⅸ25，防止樹脂過多被抽出。...

【技術特征摘要】
1.一種風電葉片一體化成型裝置，所述裝置包括真空抽氣系統、加壓設備、樹脂消泡系統、樹脂供給系統及樹脂收集系統，其特征在于所述真空抽氣系統包括真空泵47、真空管道45及位于所述真空管道I 45上的控制閥 I 46，所述真空管道I 45—端與真空泵47連接，另一端與所述風電葉片模具型腔的密封空氣系統相連，用于灌注樹脂前抽出所述型腔內部的空氣，抽氣時打開控制閥I 46，抽氣結束時關閉控制閥I 46 ；所述樹脂消泡系統包括真空消泡箱29、真空管道II 30、位于所述真空管道II 30上的控制閥II 31、排氣管道32、位于所述排氣管道32上的控制閥III 33、通氣管道35、位于所述通氣管道35上的控制閥IV 34、流膠管路I 42、位于所述流膠管路42的控制閥V 41，所述真空管道II 30、排氣管道32設置于真空消泡箱29上部，所述通氣管道35連通儲膠罐38的上部和所述真空消泡箱29的上部，所述流膠管路42連通所述儲膠罐38的底部和所述真空消泡箱29的底部；所述樹脂消泡系統進行真空消泡時，打開控制閥II 31，關閉控制閥III33、控制閥IV 34、控制閥V 41，所述真空管道II 30接入所述真空抽氣系統；所述樹脂供給系統包括所述儲膠罐38、主供膠管路44、位于所述主供膠管路44的控制閥VI43、加壓管路36、位于所述加壓管路36的控制閥VII 37，所述主供膠管路44與所述風電葉片模具型腔中的注膠管路16連接，所述加壓管路36與加壓設備連接；對所述風電葉片進行灌注樹脂時，首先開啟控制閥IV 34、控制閥V 41及控制閥III33，關閉控制閥II 31、控制閥 VI 43、控制閥珊39，真空消泡箱29中的樹脂在重力作用下通過所述流膠管路42流入所述儲膠罐38中，同時所述儲膠罐38中的空氣通過通氣管道35、排氣管路32排放出去；之后關閉控制閥IV 34、控制閥V 41，開啟控制閥VII 37、控制閥VI 43，儲膠罐38中的樹脂在加壓設備的加壓下通過所述主供膠管路44供給到所述風電葉片模具型腔中的注膠管路16 ；所述樹脂收集系統包括密封箱體27、位于密封箱體27中的樹脂收集器28、回膠管路23、位于所述回膠管路23的控制閥VDI 24、通氣管路26、位于所述通氣管路26的控制閥 IX 25，所述回膠管路23 —端通入樹脂收集器28，另一端與所述風電葉片模具尾緣處的回膠管道連接，所述通氣管路26 —端與密封箱體27連通，另一端與真空泵連接；對所述風電葉片進行灌注樹脂時，打開控制閥珊24、控制閥IX 25，接通真空泵，當樹脂的流動前鋒到達模具的尾緣時，樹脂溢出進入所述回膠管路23，進入樹脂收集器28中，當所有相關的樹脂收集器管路中都有樹脂流入時，關閉控制閥VI 43，停止注膠，同時關閉控制閥IX 25，防止樹脂過多被抽出。2.根據權利要求1所述的一體化成型裝置，其特征在于所述真空管道I45的另一端與位于所述風電葉片模具前緣翻模邊上的管道口相連。3.根據權利要求1所述的一體化成型裝置，其特征在于所述真空消泡箱29布置于比所述儲膠罐38高的位置。4.根據權利要求1所述的一體化成型裝置，其特征在于所述樹脂供給系統還包括備用供膠管路40及位于所述備用供膠管路40的控制閥珊39，所述備用供膠管路40在需要時與所述注膠管路16連接或與所述風電葉片模具型腔中的備用注膠管路連接，需要時開啟控制...

【專利技術屬性】
技術研發人員：榮曉敏，楊科，趙曉路，秦志文，徐建中，劉叢慶，馬雙彥，
申請(專利權)人：中國科學院工程熱物理研究所，
類型：發明
國別省市：