[实用新型]泡沫夹芯复合材料叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机的泡沫夹芯复合材料叶片。

背景技术

叶片是风力发电机组有效捕获风能的关键部件。叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强。因此，轻质高强、耐久性好的复合材料成为目前大型风力发电叶片的首选。

泡沫夹芯复合材料叶片为现有的一种用于风力发电机的复合材料叶片，该叶片在叶片壳体内部设置泡沫芯。泡沫夹芯复合材料叶片的传统制造工艺大致有两种，一种是分别在叶片上下模制作上半壳体和下半壳体，在树脂还没有固化时，将发泡料浇注到下模模腔中，最后将上模合上。该制造工艺制作简单，但是由于上、下半壳体的纤维不连续以及泡沫外溢等原因，容易造成叶片开裂或结构强度不足等问题。另一种制造工艺是，先用发泡模成型夹芯泡沫，然后用复合材料包裹泡沫，最后放入叶片模具合模。这种方法不但需要单独的发泡模具，而且发泡需要大量时间，在成型过程中由于材料位置的不准确，叶片表面容易产生气泡。

发明内容

本实用新型的主要目的在于，提高叶片的上半壳体和下半壳体的粘接强度，并防止泡沫外溢。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种泡沫夹芯复合材料叶片，该叶片包括叶片壳体和在叶片壳体内的泡沫芯，叶片壳体由用增强纤维和树脂成型的上半壳体和下半壳体粘接一起构成，叶片还包括在上半壳体和下半壳体的结合面处并夹在叶片壳体和泡沫芯之间的预制件。

进一步地，在叶片壳体和预制件之间设置一层用于将二者粘接的复合材料层。

本实用新型在叶片壳体和泡沫芯之间增设预制件，预制件并在半壳体和下半壳体的结合面处，不但增强了上半壳体和下半壳体之间的粘接强度，并阻隔泡沫从结合面处外溢，增强了叶片强度。复合材料层进一步增强了上半壳体和下半壳体的粘接效果。

附图说明

图1为本实用新型泡沫夹芯复合材料叶片剖视图；

图2为反映本实用新型泡沫夹芯复合材料叶片的制造工艺的剖视图。

下面结合附图对本实用新型作详细描述。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的泡沫夹芯复合材料叶片包括由用增强纤维和树脂成型的上半壳体11和下半壳体12，上半壳体11和下半壳体12粘接一起构成叶片壳体，泡沫芯3在叶片壳体内部。预制件2和复合材料层5设置在上半壳体11和下半壳体12的结合面101处，并且夹在叶片壳体和泡沫芯3之间。复合材料层5在叶片壳体和预制件2之间，预制件2在复合材料层5和泡沫芯3之间。复合材料层5由纤维布和涂在其上的树脂构成，复合材料层5将预制件2粘接到上半壳体11和下半壳体12上，复合材料层5进一步增强了上半壳体11和下半壳体12的粘接效果。此外，复合材料层5可以采用其他形式，还可以省去。

参见图2，在制造泡沫夹芯复合材料叶片时，先用简易模具成型预制件2，然后用增强纤维和树脂分别在上模具81和下模具82中成型上半壳体11和下半壳体12。在树脂未固化时，先在预制件2的外表面上铺一层纤维布，并涂上树脂，纤维布和涂在纤维布上的树脂共同构成了复合材料层5，待树脂浸透纤维布后沿着下半壳体12的边缘放置预制件2，通过复合材料层5使预制件2的下半部紧贴下半壳体12，而预制件2的上半部位于下半壳体12的外侧。然后在下模具82的模腔中浇注泡沫发泡料，之后合上上模具81，并将上模具81和下模具82锁紧。泡沫发泡料的发泡推动力迫使预制件2紧贴复合材料层5，复合材料层5紧贴上半壳体11和下半壳体12，从而使上半壳体11和下半壳体12紧紧粘接在一起，预制件2阻隔泡沫从上半壳体11和下半壳体12的结合面101处外溢，增强了叶片的强度，并且减少了模具投入、提高了生产效率和成品率。泡沫发泡料发泡后形成泡沫芯3，此时的状态如图1所示。最后，待上半壳体11和下半壳体12中的树脂固化完全后脱模。复合材料层5进一步增强了上半壳体11和下半壳体12的粘接效果。

上半壳体11和下半壳体12由树脂和增强纤维复合的复合材料成型，树脂可以是不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂，增强纤维可以是玻璃纤维或碳纤维等。玻璃纤维的价格仅为碳纤维价格的1/10左右，具有价格低廉的优点。碳纤维的刚度大约是玻璃纤维的3倍，制成复合材料刚度约是玻璃钢的两倍，而且碳纤维具有导电性，还可以有效地避免雷击对叶片造成损伤。纤维布的材质为增强纤维，纤维布和涂在纤维布上的树脂分别优选采用与上半壳体或下半壳体中的增强纤维和树脂相一致的材质。泡沫发泡料可以采用PVC硬质泡沫、balsa轻木、PET泡沫和SAN泡沫等。预制件优选采用复合材料，更优选采用与上半壳体或下半壳体一样的材料。