風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具及成型方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具及成型方法。所述風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具包括：依次設(shè)置的模具內(nèi)殼體(1)和模具外殼體(3)，所述模具內(nèi)殼體(1)上形成有型腔內(nèi)表面，所述型腔內(nèi)表面與葉片預(yù)成型體隨形；多個超聲波發(fā)生器(101)，所述超聲波發(fā)生器(101)預(yù)埋在所述模具內(nèi)殼體(1)的所述型腔內(nèi)表面內(nèi)部。通過使用所述風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具可促進(jìn)樹脂的滲透，降低制品缺陷，從而提高成型質(zhì)量。

Wind turbine blade forming die and forming method

The invention provides a blade forming mould of a wind power generator set and a forming method thereof. The wind turbine blade forming mould comprises a die arranged inside the shell (1) and mold shell (3), wherein the mold shell (1) is formed on the surface of the cavity shape, cavity surface and blade preform with shape; a plurality of ultrasonic generator (101), the the ultrasonic generator (101) embedded in the shell mold (1) of the internal surface of the cavity. By using the blade forming die of the wind turbine generator, the penetration of the resin can be promoted, and the defects of the product can be reduced, thereby improving the molding quality.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具及成型方法
本專利技術(shù)涉及風(fēng)力發(fā)電機領(lǐng)域，具體地講，涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具及成型方法。
技術(shù)介紹
隨著風(fēng)電行業(yè)的蓬勃發(fā)展，為降低發(fā)電成本，風(fēng)力發(fā)電機組的容量不斷增大，與此同時風(fēng)力機葉片外型尺寸也變得越來越大。現(xiàn)階段，主流風(fēng)機的葉片長度大約為50～60m，最長的葉片已達(dá)到88.4m，這給葉片生產(chǎn)提出了挑戰(zhàn)，尤其是如何實現(xiàn)從葉根到葉尖的一體化成型。目前，真空灌注成型工藝因制造成本低、產(chǎn)品性能好、環(huán)保等優(yōu)點，被廣泛用于風(fēng)電葉片制造。風(fēng)電葉片主要由葉片殼體(包括壓力面殼體和吸力面殼體)、主梁和剪切腹板組成，均可采用真空灌注成型。以葉片殼體成型為例，真空灌注成型工藝的傳統(tǒng)成型方法主要包括：清理模具和鋪層，將按一定設(shè)計的纖維織物及芯材組成的預(yù)成型體(例如，預(yù)制主梁)分別在不同的陰模上鋪層；布置導(dǎo)流系統(tǒng)和抽氣系統(tǒng)；封真空和灌注樹脂，通過真空密封形成的負(fù)壓將樹脂吸入模內(nèi)，使樹脂分布在纖維材料中；加熱使樹脂預(yù)固化。主梁和剪切腹板是采用與葉片殼體成型同樣的工藝預(yù)制。在葉片整體成型時，將預(yù)制剪切腹板粘貼到預(yù)固化的葉片殼體，然后合模固化，最終成型為一支完整的葉片，其基本工藝流程如圖1所示。但是，葉片長度增大后，為了保證足夠的結(jié)構(gòu)性能，通常需要增加根部和主梁等區(qū)域的厚度或者改用碳纖維或碳/玻混雜纖維作為增強材料。然而，這種方式也隨之帶來一系列問題。一方面，厚度增加會導(dǎo)致成型時所需鋪層數(shù)增加，樹脂不易灌透截面，很容易發(fā)生充模不完全的問題，另一方面，由于碳纖維絲束較細(xì)，抽真空壓實后絲束間隙較小，傳統(tǒng)真空灌注工藝中，樹脂較多在纖維束間宏觀流動，很難進(jìn)入纖維之間，導(dǎo)致樹脂浸潤困難、滲流速度較慢。因此，實際生產(chǎn)中往往需要反復(fù)調(diào)整抽氣系統(tǒng)和導(dǎo)流系統(tǒng)布置，工藝試驗耗費大量的人力物力且難以保證質(zhì)量，并且，在葉片中，尤其是在殼體的葉根處、后緣輔梁(也叫后緣UD)和主梁等截面較厚的區(qū)域中，很容易出現(xiàn)樹脂浸潤不良，成型制品出現(xiàn)干斑、發(fā)白、包死等缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種適于風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型的成型模具及成型方法，以促進(jìn)樹脂的滲透，提高成型質(zhì)量，從而降低制品缺陷。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，所述成型模具包括：依次設(shè)置的模具內(nèi)殼體和模具外殼體，所述模具內(nèi)殼體上形成有型腔內(nèi)表面，所述型腔內(nèi)表面與葉片預(yù)成型體隨形；多個超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器預(yù)埋在所述模具內(nèi)殼體的所述型腔內(nèi)表面內(nèi)部。所述多個超聲波發(fā)生器的布置間距可隨鋪層厚度的增大而減小。所述成型模具可以為用于成型葉片殼體的模具，所述多個超聲波發(fā)生器在葉根成型部沿環(huán)向均勻布置。所述超聲波發(fā)生器可包括產(chǎn)生超聲波的超聲波換能器以及與所述超聲波換能器的一端連接并傳遞超聲波振動的振動面板。在另一總的方面，提供一種成型風(fēng)力發(fā)電機組葉片的方法，用于成型葉片的殼體或主梁，使用所述風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，所述方法包括如下步驟：將用于成型葉片的材料鋪設(shè)在所述成型模具中；密封抽真空；灌注樹脂；開啟超聲波發(fā)生器；灌注完成后關(guān)閉超聲波發(fā)生器。在所述灌注樹脂的步驟中：當(dāng)樹脂流過所述超聲波發(fā)生器所處位置預(yù)定距離或預(yù)定時間后，開啟該位置的所述超聲波發(fā)生器。當(dāng)樹脂波前流過所述成型模具中超聲波發(fā)生器所處位置100mm后，開啟所述超聲波發(fā)生器。在所述開啟超聲波發(fā)生器的步驟中，還可包括調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的頻率和超聲波發(fā)生器的功率。成型葉片殼體時，葉根處的超聲波發(fā)生器的頻率可為50～80KHz，功率可為200～300W；后緣輔梁處的超聲波發(fā)生器的頻率可為40～60KHz，功率可為100～250W。成型葉片主梁時，超聲波發(fā)生器的頻率可為40～60KHz，功率可為100～300W。在所述灌注完成后關(guān)閉超聲波發(fā)生器的步驟中：在灌注完成后，可使超聲波發(fā)生器繼續(xù)振動5～20min后再關(guān)閉超聲波發(fā)生器。本專利技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具及成型方法采用超聲波輔助方法來成型葉片，為樹脂流動提供外加的能量，促進(jìn)樹脂的滲透，同時可使鋪設(shè)的纖維束變松散，有利于樹脂進(jìn)入纖維束內(nèi)，增強微觀浸潤，提高纖維與樹脂之間的界面結(jié)合強度。此外，還可利用超聲波促進(jìn)氣泡排出，從而降低制品缺陷，提高成型質(zhì)量。附圖說明通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的目的和特點將會變得更加清楚，其中：圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用真空灌注工藝制備葉片的基本工藝流程。圖2是使用根據(jù)本專利技術(shù)的第一實施例的使用超聲輔助真空灌注成型模具來成型葉片殼體的成型系統(tǒng)在葉根處的截面示意圖。圖3是在用于成型葉片殼體的成型模具中布置超聲波發(fā)生器的分布位置示意圖。圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的第一實施例的超聲波發(fā)生器作用原理的示意圖。圖5是根據(jù)本專利技術(shù)的第一實施例的使用超聲輔助真空灌注成型葉片殼體的方法的工藝流程。圖6是使用根據(jù)本專利技術(shù)的第二實施例的使用超聲輔助真空灌注成型模具來成型主梁的成型系統(tǒng)的截面示意圖。具體實施方式以下，參照附圖來詳細(xì)說明本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例。應(yīng)予說明，在下面實施例的說明和附圖中，對相同構(gòu)件標(biāo)注相同的符號，并省略重復(fù)的說明。根據(jù)本專利技術(shù)的第一實施例提供了一種采用超聲波輔助裝置成型大尺寸風(fēng)力發(fā)電機組葉片殼體的成型模具和成型方法。下面將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖2所示，根據(jù)本專利技術(shù)的第一實施例的風(fēng)力發(fā)電機組葉片殼體成型模具主要包括模具殼體部(包括模具內(nèi)殼體1、加熱系統(tǒng)2和模具外殼體3等)和支撐部4。加熱系統(tǒng)2可在樹脂預(yù)固化或固化時提供熱量。模具內(nèi)殼體1和模具外殼體3可由玻璃鋼形成以具有足夠的剛度，以便形成較大的型腔，并保護位于模具內(nèi)殼體1和模具外殼體3之間的加熱系統(tǒng)2。模具內(nèi)殼體1中形成有與將要成型的葉片殼體外表面隨形的型腔內(nèi)表面，并可利用密封膠條12依次封一真空10和二真空11。這里，將模具陰模設(shè)計為包括內(nèi)殼體1和外殼體3，是為了方便放置和維修加熱系統(tǒng)2以及后面提到的超聲波發(fā)生器101，也可以將內(nèi)殼體和外殼體設(shè)置為一體。支撐部4可為呈“凹”狀的支座，但不限于此。支撐部4的底部可為平面，以便平穩(wěn)地放置到地面并支撐模具的成型部件；支撐部4的上部可形成有凹入部，模具內(nèi)殼體1、加熱系統(tǒng)2和模具外殼體3的組合體可嵌入在所述凹入部中。此外，在真空灌注成型模具中還可設(shè)置有檢驗抽氣口8和注膠口9。檢驗抽氣口8可按照一定的間隔設(shè)置在模具型腔的邊緣，用于在通過真空泵7吸真空并檢驗氣壓。注膠口9可連接到模具型腔，作為示例，可沿模具型腔的軸向或弦向布置有多個導(dǎo)流管，以將樹脂桶6中樹脂灌注到模具型腔從而形成葉片殼體。此外，根據(jù)本專利技術(shù)的第一實施例的用于風(fēng)力發(fā)電機組葉片殼體成型的超聲輔助真空灌注系統(tǒng)成型模具還可包括設(shè)置于模具內(nèi)殼體1的內(nèi)表面層中的多個超聲波發(fā)生器101。作為示例，超聲波發(fā)生器101可以以例如預(yù)埋或可拆卸嵌入的形式設(shè)置在模具殼體部(例如，模具內(nèi)殼體1)中，以便利用超聲波的振動來輔助真空灌注成型葉片殼體。多個超聲波發(fā)生器101的布置間距可隨鋪層厚度的增大而減小。也就是說，在鋪層較厚的區(qū)域可采用小間距布置，鋪層厚度相對薄的區(qū)域則可適當(dāng)擴大布置間距。同時，由于常用的超聲波發(fā)生器的作用范圍在100mm～5000mm，因此布置間距也不可過大，以免在超過一定距離之后能量衰減太大，超聲輔助作用太弱。此外，對于鋪層厚度均勻的區(qū)域可采用均勻等間距布置，對于鋪層厚度逐漸變本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，其特征在于：所述成型模具包括：依次設(shè)置的模具內(nèi)殼體(1)和模具外殼體(3)，所述模具內(nèi)殼體(1)上形成有型腔內(nèi)表面，所述型腔內(nèi)表面與葉片預(yù)成型體隨形；多個超聲波發(fā)生器(101)，所述超聲波發(fā)生器(101)預(yù)埋在所述模具內(nèi)殼體(1)的所述型腔內(nèi)表面內(nèi)部。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，其特征在于：所述成型模具包括：依次設(shè)置的模具內(nèi)殼體(1)和模具外殼體(3)，所述模具內(nèi)殼體(1)上形成有型腔內(nèi)表面，所述型腔內(nèi)表面與葉片預(yù)成型體隨形；多個超聲波發(fā)生器(101)，所述超聲波發(fā)生器(101)預(yù)埋在所述模具內(nèi)殼體(1)的所述型腔內(nèi)表面內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，其特征在于：所述多個超聲波發(fā)生器(101)的布置間距隨鋪層厚度的增大而減小。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，其特征在于：所述成型模具為用于成型葉片殼體的模具，所述多個超聲波發(fā)生器(101)在葉根成型部(20)沿環(huán)向均勻布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，其特征在于：所述超聲波發(fā)生器(101)包括產(chǎn)生超聲波的超聲波換能器(101a)以及與所述超聲波換能器(101a)的一端連接并傳遞超聲波振動的振動面板(101b)。5.一種成型風(fēng)力發(fā)電機組葉片的方法，用于成型葉片的殼體或主梁，使用權(quán)利要求1-4中任一項所述風(fēng)力發(fā)電機組葉片成型模具，其特征在于：所述方法包括如下步驟：將用于成型葉片的材料鋪設(shè)在所述成型模具中；密封抽真空；灌注樹脂；開啟超...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜丹丹，李小龍，
申請(專利權(quán))人：北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11