[发明专利]一种风电叶片一体化成型装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电叶片一体化成型装置及方法，属于风力发电设备的关键零部件。 

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，风力发电作为一种清洁能源和可再生能源而得到全球性的关注和高度重视。随着各国研发的投入，风电技术也取得了长足的进步，风电机组单机容量不断增加。从初期的千瓦级到今天的多兆瓦级，叶片长度也从几米达到目前的八十多米。目前商业化的最长叶片已经达到了61.5米，更大更长的叶片也在研发中。大型化已经成为一个必然的趋势，但是带来的运输问题和高昂的运费也无法承受。 

现有技术的风电叶片成型方法或装置，都是采用传统的真空灌注工艺，未能解决真空压力小、灌注速度慢、成型质量差等一些关键问题。 

传统的风电叶片都是先分别制作出吸力面和压力面壳体，前固化后在固定面上粘接一个或两个抗剪腹板，之后在前尾缘和抗剪腹板的顶部使用粘接剂将两个半面壳体粘接起来，然后叶根端面切割打孔制成成形叶片。壳体一般采用真空灌注或预浸料工艺制作，抗剪腹板一般采用真空灌注、手糊或缠绕工艺预制。 

传统叶片工艺的最大缺点是上下壳体（包括抗剪腹板）完全靠粘接剂来连接，容易带来很多问题。粘接剂本身从广泛的意义上来说，是一种高粘度的纯树脂，有的加入了一些毫米级短切纤维或其他填料，但相比纤维增强的层合板，性能等级相差甚大。并且粘接剂是一种脆性材料，韧性和疲劳性能 差，造成叶片的粘接区域多为叶片的性能薄弱区域。实际情况也是，叶片在风场运行过程中粘接剂常发生裂纹、粘接面开裂和剥离的现象。 

传统的真空灌注工艺，由于主要依赖于真空负压的作用，压差不好（不超过一个大气压），所以导致灌注过程的速度慢，并且会发生吸不透等质量缺陷。另外，在纤维增强材料层数厚的地方还需要加上连续毡等导流介质，保证增强材料能够浸透，但是连续毡等导流介质本身是多孔性材料，容易聚集气泡，含胶量也大，这些不利因素会消弱层合板层间剪切能力，降低叶片在实际运行中的承载能力。另外，整个灌注过程高度依赖真空负压的压力推动树脂的流动前峰，对真空系统的要求高，一般需要使用二套真空系统防止灌注和固化阶段泄露造成的质量缺陷。 

传统的RTM工艺，使用树脂注射机，在较高的正压下，将树脂液体在高压下流动浸透增强纤维材料。整套系统效率高，但是整个模具系统设计复杂，硬件投入成本高。同时对树脂注射机的要求也非常高，模具承受的压力大，刚度要求高，成本高。所以RTM工艺一般适合于中小型的复合材料部件，在风电叶片上的成型工艺上应用受限。 

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种风电叶片一体化成型装置及方法，以解决现有技术的风电叶片成型方法中灌注速度慢、成型质量差、生产效率低、制造成本高等关键问题。 

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：一种风电叶片一体化成型装置，所述装置包括真空抽气系统、加压设备、树脂消泡系统、树脂供给系统及树脂收集系统，其特征在于： 

所述真空抽气系统包括真空泵47、真空管道45及位于所述真空管道Ⅰ45上的控制阀Ⅰ46，所述真空管道Ⅰ45一端与真空泵47连接，另一端与所述风 电叶片模具型腔的密封空气系统相连，用于灌注树脂前抽出所述型腔内部的空气，抽气时打开控制阀Ⅰ46，抽气结束时关闭控制阀Ⅰ46； 

所述树脂消泡系统包括真空消泡箱29、真空管道Ⅱ30、位于所述真空管道Ⅱ30上的控制阀Ⅱ31、排气管道32、位于所述排气管道32上的控制阀Ⅲ33、通气管道35、位于所述通气管道35上的控制阀Ⅳ34、流胶管路Ⅰ42、位于所述流胶管路42的控制阀Ⅴ41，所述真空管道Ⅱ30、排气管道32设置于真空消泡箱29上部，所述通气管道35连通储胶罐38的上部和所述真空消泡箱29的上部，所述流胶管路42连通所述储胶罐38的底部和所述真空消泡箱29的底部；所述树脂消泡系统进行真空消泡时，打开控制阀Ⅱ31，关闭控制阀Ⅲ33、控制阀Ⅳ34、控制阀Ⅴ41，所述真空管道Ⅱ30接入所述真空抽气系统；