大型构件用灌注系统及其构建方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体为大型构件用灌注系统及其构建方法。

背景技术

目前复合材料领域中，生产预制件多采用真空灌注成型工艺，而相应的导流系统都是为宽度600mm左右的风电叶片大梁所设计，且多采用单面灌注。当此类导流系统应用于大型构件灌注时，易出现如下问题：(1)大型构件的增强材料是层层叠铺的单向纤维布，紧密且幅宽较大，现有导流系统的辅材排布方案无法满足其抽气需求，抽气效率低下且织物间隙中残留空气，灌注成型后易造成大面积气丝、发白等缺陷。(2)单向纤维布本身浸润性较差，同时宽度达到常规幅宽两倍之多，仅靠单面灌注树脂浸润速度慢，难以在树脂凝胶前完成充分浸渍，最终导致制品含胶量严重不足甚至出现干纤维。

此外，现有的一些非常规风电叶片大梁灌注结构或技术方案，也无法有效解决上述问题。如专利公告号CN211334655U所述的设计采用中间注胶以提升灌注速度，但考虑到因灌注时内部负压大，导流槽受下压力巨大，直接把导流槽布置在增强材料上方易发生褶皱或树脂压空导致发白。同时该设计中增强材料下方的导流介质未搭接导流槽，其无法在灌注前期起到扩散树脂作用，树脂前锋到达两侧后虽有助扩散但也增加了包流的风险。另如专利公告号CN110884167B所述的设计通过铺设上下导流介质实现增强材料上下同步浸润，但其在导流槽中增加螺旋管限制树脂展向流动，不利于缩短整体注胶时间。同时为防止包流抽气面积较小，无法满足大型构件的抽气需求。

因此，本发明提供大型构件用灌注系统及其构建方法，用于解决上述所提出的相关技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供大型构件用灌注系统及其构建方法，能够有效避免大型构件生产时因其尺寸过宽易造成的多项灌注缺陷，在不影响生产效率的前提下改善灌注质量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一方面：提供了一种大型构件用灌注系统，包括模具、灌注组件和真空组件，所述模具为阴模，且模具内开设有模具内腔，并且模具的两侧分别设有截面挡边一和挡边二，所述模具上设置有模具抽气口，位于挡边一外侧。

本发明进一步的设置为：所述灌注组件安装于模具的内腔内，所述灌注组件包括由下至上依次设置的下表面导流网、下表面带孔薄膜、下表面脱模布、上表面脱模布、上表面带孔薄膜和上表面导流网，所述灌注组件还包括PP型材导流槽和灌注注胶口，所述PP型材导流槽安装于距挡边二外拐角10～50mm处，所述灌注注胶口安装于两条PP型材导流槽的连接断开处。

本发明进一步的设置为：所述真空组件包括上表面吸胶粘、VAP抽气袋、螺旋管、第一层真空薄膜、导气吸胶粘、第二层真空薄膜和密封胶条，所述上表面吸胶粘设置于上表面导流网上，所述VAP抽气袋设置于上表面吸胶粘上，所述模具通过密封胶条与第一层真空薄膜、导气吸胶粘和第二层真空薄膜连接，所述螺旋管设置于模具的抽气侧。

本发明进一步的设置为：所述下表面脱模布上设置有增强材料，所述增强材料与上表面导流网的搭接宽度为400～500mm。

本发明进一步的设置为：所述下表面导流网选用编织导流网，编织导流网易弯曲，可较好的随型贴合模具灌注侧挡边内拐角，避免褶皱。

本发明进一步的设置为：所述上表面导流网选用挤压导流网，挤压导流网具备更好的导流效果，有助于加速树脂均匀扩散。

本发明进一步的设置为：所述VAP抽气袋的幅宽至少250mm，且VAP抽气袋的幅宽不超过模具宽度的三分之一，VAP抽气袋的幅宽选择应确保足够的抽气覆盖面积以提升抽气效率，但不得过宽导致构件上表面布置的导流网宽度不足，影响树脂扩散速度。

本发明进一步的设置为：所述VAP抽气袋的底面为透气不透树脂的VAP膜，顶面为可观察内部情况的透明真空薄膜，中间为挤压导流网，且VAP抽气袋的抽气侧边设置有横向分叉，以连接模具抽气口，可直接连接抽气口并保证密封性。

本发明进一步的设置为：所述上表面吸胶粘的幅宽至少300mm，且上表面吸胶粘的幅宽不超过模具的宽度的三分之一，上表面吸胶粘的幅宽选择应确保足够的导气覆盖面积，尽量减少构件纤维间隙内的空气残余，但不得过宽导致构件上表面布置的导流网宽度不足，影响树脂扩散速度。

本发明的第二方面：还提供了上述大型构件灌注系统的构建方法，包括以下步骤：

步骤一、模具准备以及粘贴密封胶条；

步骤二、在模具内腔沿长度方向铺设下表面导流网，并调整横向位置；

步骤三、在模具内腔沿长度方向依次铺设下表面带孔薄膜和下表面脱模布，并整理左右边缘翻过挡边一和挡边二；

步骤四、铺设增强材料；

步骤五、在模具内腔沿长度方向依次铺设上表面脱模布、上表面带孔薄膜和上表面导流网，并调整横向位置；

步骤六、依次铺设上表面吸胶粘和VAP抽气袋，并调整横向位置；

步骤七、将VAP抽气袋连接抽气口，注胶侧沿模具长度方向摆放PP型材导流槽并安装灌注注胶口；

步骤八、封第一层真空薄膜，然后在抽气侧沿模具长度方向摆放螺旋管，使用导气吸胶粘横向来回铺设与螺旋管搭接，完成后封第二层真空薄膜；

步骤九、制备完成，抽真空并做密封检验。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用上下灌注结合，在增强材料上下均铺设导流介质，同时改进辅材排布方案及增大幅宽，使得所提供的大型构件用灌注系统具有以下优点：(1)在抽气阶段当模具内部呈负压状态时，增强材料上下表面的导流介质确保其两面都有大面积间隙供气体流动，同时辅以大幅宽抽气袋和吸胶粘，整体抽气效率得到大幅提升，最大程度避免内部气体残留；(2)上下灌注加快了树脂的横向扩散，并可直接浸润上下层纤维布，既确保纤维布得到充分浸渍也可缩短注胶时间。本发明能够有效避免大型构件生产时因其尺寸过宽易造成的多项灌注缺陷，在不影响生产效率的前提下改善灌注质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明大型构件用灌注系统的结构示意图。

图例说明：1、模具；2、下表面导流网；3、下表面带孔薄膜；4、下表面脱模布；5、增强材料；6、PP型材导流槽；7、灌注注胶口；8、上表面脱模布；9、上表面带孔薄膜；10、上表面导流网；11、上表面吸胶粘；12、VAP抽气袋；13、模具抽气口；14、螺旋管；15、第一层真空薄膜；16、导气吸胶粘；17、第二层真空薄膜；18、密封胶条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种大型构件用灌注系统，包括模具1、灌注组件和真空组件；

模具1为阴模，且模具1内开设有模具内腔，并且模具1的两侧分别设有截面挡边一和挡边二，模具1上设置有模具抽气口13，位于挡边一外侧；

灌注组件安装于模具1的内腔内，灌注组件包括由下至上依次设置的下表面导流网2、下表面带孔薄膜3、下表面脱模布4、上表面脱模布8、上表面带孔薄膜9和上表面导流网10，灌注组件还包括PP型材导流槽6和灌注注胶口7，PP型材导流槽6安装于距右挡边外拐角10～50mm处，灌注注胶口7安装于两条PP型材导流槽6的连接断开处；

真空组件包括上表面吸胶粘11、VAP抽气袋12、螺旋管14、第一层真空薄膜15、导气吸胶粘16、第二层真空薄膜17和密封胶条18，上表面吸胶粘11设置于上表面导流网10上，VAP抽气袋12设置于上表面吸胶粘11上，模具1通过密封胶条18与第一层真空薄膜15、导气吸胶粘16和第二层真空薄膜17连接，螺旋管14设置于模具1的抽气侧。

进一步的，下表面脱模布4上设置有增强材料5，增强材料5与上表面导流网10的搭接宽度为400～500mm。

进一步的，下表面导流网2选用编织导流网。

进一步的，上表面导流网10选用挤压导流网。

进一步的，VAP抽气袋12的幅宽至少250mm，且VAP抽气袋12的幅宽不超过模具1宽度的三分之一。

进一步的，VAP抽气袋12的底面为透气不透树脂的VAP膜，顶面为可观察内部情况的透明真空薄膜，中间为挤压导流网，且VAP抽气袋12的抽气侧边设置有横向分叉，以连接模具抽气口13。

进一步的，上表面吸胶粘11的幅宽至少300mm，且上表面吸胶粘11的幅宽不超过模具1的宽度的三分之一。

在本实施例中，需要说明的是，增强材料5选用单向纤维布，下表面带孔薄膜3和下表面脱模布4的横向两侧必须翻出模具1挡边，超出宽度50～100mm，避免粘黏模具影响脱模，同样要求适用于上表面带孔薄膜9和下表面脱模布4的翻边布置；上表面导流网10选用挤压导流网，与增强材料5搭接宽度400～500mm，靠注胶侧边与下表面导流网2保持对齐，并超出模具1右挡边外拐角100～150mm，以确保PP型材导流槽6有充足摆放空间；PP型材导流槽6距模具右挡边外拐角10～50mm，避免距离过近影响树脂扩散；灌注注胶口7安装于两条PP型材导流槽6连接断开处，断开距离30～50mm，避免距离过小影响树脂进入。

此外，VAP抽气袋12宽度400mm，上表面吸胶粘11宽度350mm，二者搭接宽度10～20mm；同时VAP抽气袋12必须连接模具1抽气口，并确保VAP抽气袋12无缺口以防树脂进入影响抽气效率；第一层真空薄膜15和第二层真空薄膜17在长宽方向必须留有余量，避免抽紧后过度紧绷，影响辅材定位或粘接脱开导致漏气；螺旋管14和导气吸胶粘16布置于第一层真空薄膜15和第二层真空薄膜17之间，螺旋管14摆放于模具1抽气侧，必须与二层真空抽气口完全搭接；导气吸胶粘16横向以“Z”字型来回铺设，连接模具1两侧，同时必须和螺旋管14搭接。

此外，本实施例还提供了上述大型构件用灌注系统的构建方法，包括以下步骤：

步骤一、模具1准备以及粘贴密封胶条18；

步骤二、在模具1内腔沿长度方向铺设下表面导流网2，并调整横向位置；

步骤三、在模具1内腔沿长度方向依次铺设下表面带孔薄膜3和下表面脱模布4，并整理左右边缘翻过挡边一和挡边二；

步骤四、铺设增强材料5；

步骤五、在模具1内腔沿长度方向依次铺设上表面脱模布8、上表面带孔薄膜9和上表面导流网10，并调整横向位置；

步骤六、依次铺设上表面吸胶粘11和VAP抽气袋12，并调整横向位置；

步骤七、将VAP抽气袋12连接抽气口，注胶侧沿模具1长度方向摆放PP型材导流槽6并安装灌注注胶口7；

步骤八、封第一层真空薄膜15，然后在抽气侧沿模具1长度方向摆放螺旋管14，使用导气吸胶粘16横向来回铺设与螺旋管14搭接，完成后封第二层真空薄膜17；

步骤九、制备完成，抽真空并做密封检验。

在本实施例中，需要说明的是，在完成大型构件用灌注系统的构建后，开启与模具1抽气口连接的真空泵，对该导流系统开始抽真空。内部真空压力小于-0.096MPa后，关闭所有真空泵阀门并进行保压测试。保压15min内压力下降不超过0.002MPa则为保压合格，可开始树脂灌注。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。