一种风机叶片板材条、风机叶片翼梁帽及成型方法

技术领域

本发明涉及风电叶片设计及制造技术领域，具体涉及一种风机叶片板材条、风机叶片翼梁帽及成型方法。

背景技术

风电叶片的主承载结构是由板材制作而成，拉挤板材由于力学性能优异，单位模量成本较低，加工方法成熟简单等优点，使用拉挤板材及板材堆叠作为叶片主梁或者辅梁的增强结构件逐渐成为风电领域叶片设计的重要技术思路。特别地，对于拉挤型板材表面粘附一层剥离层(peelply)，以获得板材表面预制的粗糙纹理，当板材堆叠时，粗糙纹理在堆叠构件的层间提供了树脂渗入流动的间隙空间，当树脂引入板材堆叠层时，树脂渗入层间间隙，树脂固化后，各层板材粘合在一起形成叶片的增强结构件。

树脂灌注过程依赖于树脂渗过叶片铺叠的各个部件并且渗入叶片铺叠的各个部件之间的适当途径。现有技术中铺叠时会出现在各部件中形成气塞，树脂不能流动穿过这些气塞，如图1所示。有时树脂渗过铺叠的某些部分慢于其他部分，并且这也会产生问题，因为树脂流的“波前”可能被转向并沿意外方向行进，影响固化叶片结构的完整性。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种风机叶片板材条、风机叶片翼梁帽及成型方法。旨在解决现有技术中拉挤板材堆叠结构主梁灌注层间，易形成灌注不均的气腔缺陷的问题。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一方面，本发明提供了一种风机叶片板材条，包括：一板材，其两端分别具有一倒角，两个所述倒角对称设置，以避免所述板材的端部产生应力集中效应；

沿所述板材的表面的宽度方向上铺设有至少两个间隔设置的树脂引流层，且相邻的两个所述树脂引流层中至少一个所述树脂引流层的两端跨过所述板材的宽度方向的侧边缘，以在相邻的两个所述树脂引流层之间形成树脂引流槽。

优选的，所述板材为树脂基碳纤维拉挤成型增强材料、玻纤纤维拉挤成型增强材料和碳玻混纤维拉挤成型增强材料中的任意一种或其任意一组合。

优选的，所述树脂引流层为玻璃纤维编织物。

优选的，所述板材的表面为所述板材的上表面和所述板材的下表面中的任意一个或其两者的组合。

优选的，所述树脂引流层的上方铺设一强度控制层，所述强度控制层的宽度方向与所述板材的宽度方向的边缘平齐。

一方面，本发明还提供一种风机叶片翼梁帽，包括：多个上述的风机叶片板材条，多个所述风机叶片板材条并列堆叠设置，且采用树脂将堆叠的多个所述风机叶片板材条固化为一整体。

优选的，多个所述风机叶片板材条并列堆叠设置，其具体为：位于同一水平位置的多个所述风机叶片板材条沿相同方向并排设置，位于不同水平位置的多个所述风机叶片板材条相互堆叠。

优选的，每一所述风机叶片板材条上的所述树脂引流层均设置在相同的位置，且多个所述风机叶片板材条上均具有相同数量的树脂引流层。

优选的，多个所述风机叶片板材条上的所述树脂引流层位于不同的位置，且位于相邻位置的两个所述风机叶片板材条上的所述树脂引流层交错设置。

另一方面，本发明还提供一种风机叶片翼梁帽成型方法，包括：

步骤S1：分别提供多个板材和多个树脂引流层的材料；

步骤S2：将所述板材和所述树脂引流层按照上述风机叶片板材条的方式，制作多个所述风机叶片板材条，并将多个所述风机叶片板材条并列堆叠设置；

步骤S3：在堆叠设置的多个所述风机叶片板材条上灌注树脂，以将多个所述风机叶片板材条固化为一整体，得到风机叶片翼梁帽。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的风机叶片板材条和风机叶片翼梁帽，在板材宽度方向设置树脂引流槽，可以精确控制堆叠板材条层间树脂灌注的行进方向，避免不定向树脂流动形成板材层间树脂包围气腔，使得堆叠板材层间的树脂灌注更加充分；

(2)本发明通过添加树脂引流层及强度控制层，用于更进一步的提高上下相邻的两块板材的层间结合性能；

(3)本发明的方案实施简单，便于实际生产操作。

(4)本发明在板材的宽度方向上设置树脂引流层、相邻板材之间树脂引流槽交错设置，在堆叠板材间提供树脂进入堆叠板材层间的流通通道，引导树脂在板材间的灌注行进方向，利于板材层间气泡的排出，解决树脂难以渗透堆叠板材的层间的问题，同时，树脂引流层的交错设置有利于控制树脂向板材层间的均匀渗透。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，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为现有技术中灌注树脂后板材条堆叠的横截面示意图；

图2为本发明一实施例提供的具有树脂引流功能的板材条示意图；

图3为本发明一实施例提供的多块宽度拼接的板材条使用树脂引流层的示意图；

图4为本发明一实施例提供的多块宽度拼接的板材条使用树脂引流层的另一示意图；

图5为本发明一实施例提供的具有层间导流功能的板材条翼梁帽的示意图；

图6为本发明一实施例提供的堆叠板材条灌注树脂示意示意图；

图7为本发明一实施例提供的强度控制层布置示意图。

附图标记说明：1-树脂引流层；2-树脂引流槽；3-板材；4-倒角；5-板材的侧边；6-树脂流动方向，7-强度控制层。

具体实施方式

以下结合附图1-7和具体实施方式对本发明提出的风机叶片板材条、风机叶片翼梁帽及成型方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

鉴于现有技术中拉挤板材堆叠结构主梁灌注层间，易形成灌注不均的气腔缺陷的问题，参考图1所示，灌注树脂后在板材条之间形成气腔。

为解决上述问题，一方面，本实施例提供了一种风机叶片板材条，参考图2所示，包括：一板材3，其两端均具有厚度逐渐减小的倒角4，两个所述倒角4对称设置，本实施例中优选所述倒角4的斜度为1:50～1:100设置，以避免所述板材3的端部产生应力集中效应；沿所述板材3的表面的宽度方向上铺设有至少两个间隔设置的树脂引流层1，其中所述的表面可以为所述板材3的上表面或其下表面或上表面和下表面均设置有所述树脂引流层1。所述树脂引流层1为玻璃纤维编织物。相邻的两个所述树脂引流层1之间的间隙优选为500mm～1000mm。

相邻的两个所述树脂引流层1中至少一个所述树脂引流层1的两端跨过所述板材3的宽度方向的边缘(如图2所示的板材的侧边5)，即相邻的两个所述树脂引流层1中至少一个所述树脂引流层1的长度大于所述板材3的宽度，以在相邻的两个所述树脂引流层1之间形成树脂引流槽2。

所述板材3为树脂基碳纤维拉挤成型增强材料、玻纤纤维拉挤成型增强材料和碳玻混纤维拉挤成型增强材料中的任意一种或其任意一组合。

所述树脂引流层1的长度为所述板材3宽度的倍数，所述树脂引流层1的宽度优选的为100mm～1000mm。

所述树脂引流层1的上方铺设一强度控制层，所述强度控制层的宽度方向与所述板材的宽度方向的边缘平齐。

参考图3、图4和图5所示，本实施例还提供一种风机叶片翼梁帽，包括：多个上述的风机叶片板材条，多个所述风机叶片板材条并列堆叠设置，具体为：位于同一水平位置(即图5所示的任意一层)的多个所述风机叶片板材条沿相同方向并排设置，位于不同水平位置(即图5所示的不同层的板材)的多个所述风机叶片板材条相互堆叠。采用树脂将堆叠的多个所述风机叶片板材条固化为一整体，得到风机叶片翼梁帽，所述树脂引流层1铺设在板材3的表面，不仅单个板材条中相邻的两个树脂引流层1之间形成树脂引流槽，且相邻的板材条上的两个相邻的树脂引流层1之间也会形成树脂引流槽。其中的一个实施例为：相邻的两个板材条中的一个板材条上的树脂引流层1的宽度大于板材的宽度，使得这两个板材条上的两个相邻的树脂引流层之间形成树脂引流槽。如此设置，使得相互堆叠的板材条层间灌注树脂更加充分，减少了可能的层间气腔。如图5中所示的具有层间导流功能的板材条翼梁帽，本实施例提供的风机叶片翼梁帽的方案，可以避免灌注过程中的包抄现象，使得相互堆叠的板材条层间灌注树脂更加充分，减少了可能的层间气腔，增强了板材层间的界面结合强度，提高灌注性能和灌注质量。

参考图7所示，在所述树脂引流层的上方铺放设置一层所述强度控制层，所述强度控制层铺设在上下相邻的两个所述板材之间(具体为如图7所示的层1和层2之间)，所述强度控制层的长度不小于位于其上方的所述板材的长度，既所述强度控制层的长度与位于其上方的所述板材的长度相同或者大于其上方的所述板材的长度，且所述强度控制层的宽度方向与所述板材的宽度方向的边缘平齐，以在所述风机叶片板材条堆叠时，更进一步的提高上下相邻的两块板材的层间结合性能。图示7中的层1和层2分别指的是上下相邻的两个风电叶片板材条所堆叠的不同位置。本实施例中，所述强度控制层选用的是200g/m

继续参考图3所示，每一所述风机叶片板材条上的所述树脂引流层1均设置在相同的位置，且多个所述风机叶片板材条上均具有相同数量的树脂引流层1，树脂引流层1横跨多个板材条的宽度，等间距布置，优选的相邻的两个所述树脂引流层的间距为500mm～1000mm。

继续参考图4所示，多个所述风机叶片板材条上的所述树脂引流层位于不同的位置，且位于相邻位置的两个所述风机叶片板材条上的所述树脂引流层交错设置，每个所述树脂引流层1横跨单个板材宽度，在相邻的两个板材3上呈“几”字形交错布置。

图3和图4中的两种设置方式，均可使得板材3宽度方向的树脂引流层1的使用，可以精确控制堆叠板材条层间树脂灌注的行进方向，避免不定向树脂流动形成板材层间树脂包围气腔，使得堆叠板材层间的树脂灌注更加充分。

另一方面，本实施例还提供了一种风机叶片翼梁帽成型方法，包括：

步骤S1：分别提供多个板材3和多个树脂引流层1的材料。

步骤S2：将所述板材3和所述树脂引流层1按照上述风机叶片板材条的方式，制作多个所述风机叶片板材条，并将多个所述风机叶片板材条并列堆叠设置。

所述树脂引流层的上方铺设一层强度控制层，所述强度控制层铺设在上下相邻的两个所述板材之间，所述强度控制层的长度不小于位于其上方的所述板材的长度，既所述强度控制层的长度与位于其上方的所述板材的长度相同或者大于其上方的所述板材的长度，且所述强度控制层的宽度方向与所述板材的宽度方向的边缘平齐，以在所述风机叶片板材条堆叠时，更进一步的提高上下相邻的两块板材的层间结合性能。

步骤S3：在堆叠设置的多个所述风机叶片板材条上灌注树脂，以将多个所述风机叶片板材条固化为一整体，得到风机叶片翼梁帽。

参考图6所示，当树脂从若干堆叠后的板材条的一侧灌注树脂时，在上下相邻的两个板材条之间形成树脂流动方向6时，优先从树脂引流槽2填充相邻层板材条的间隙，然后填充树脂引流层，这样可以使得整个堆叠翼梁帽结构的板材条的层间全部充满树脂，防止其层间形成包围气腔，提高堆叠板材条的层间界面结合性。

综上所述，本实施例提供的风机叶片板材条和风机叶片翼梁帽，在板材宽度方向设置树脂引流槽，可以精确控制堆叠板材条层间树脂灌注的行进方向，避免不定向树脂流动形成板材层间树脂包围气腔，使得堆叠板材层间的树脂灌注更加充分；本实施例通过添加树脂引流层及强度控制层，更进一步的提高了上下相邻的两块板材的层间结合性能，增强了堆叠板材条层间的界面结合性能；本实施例的方案实施简单，便于实际生产操作，本实施例中在板材宽度方向上设置树脂引流层、相邻板材之间树脂引流槽交错设置，在堆叠板材间提供树脂进入堆叠板材层间的流通通道，引导树脂在板材间的灌注行进方向，利于板材层间气泡的排出，解决树脂难以渗透堆叠板材的层间的问题，同时，树脂引流层的交错设置有利于控制树脂向板材层间的均匀渗透。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。