[发明专利]一种风电叶片的三维增强预制件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种风电叶片的三维增强预制件及其制备方法，涉及风电叶片制造领域，为解决风电叶片生产效率低、占模时间长的问题而设计。该风电叶片的三维增强预制件由单组或多组三维复合材料在预制的模具中真空灌注而成，三维复合材料包括依次设置的下层纤维布、芯材和上层纤维布，以及Z向缝编纤维；下层纤维布用于铺设于模具，Z向缝编纤维固定连接下层纤维布、芯材和上层纤维布，且Z向缝编纤维的缝合方向垂直于模具的模面；三维复合材料设置有连接结构，连接结构用于连接任意相邻的两个三维复合材料。该制备方法用于制备上述三维增强预制件。本发明能够提高风电叶片生产效率，缩短占模时间。

技术领域

本发明涉及风电叶片制造领域，具体而言，涉及一种风电叶片的三维增强预制件及其制备方法。

背景技术

目前，风力发电叶片(以下简称风电叶片)作为风力发电机组的捕风部件，正在不断向着尺寸大型化的趋势发展，低成本和可拓展性成为设计和制造的关键。风电叶片由压力面、吸力面和抗剪腹板通过粘接剂结合成一体，其中，压力面和吸力面均由叶根、主梁、后缘梁和夹芯层组成，抗剪腹板由夹芯层组成。作为风电叶片的三维增强预制件，夹芯层是由两侧的玻纤织物和中间的Balsa木、PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)泡沫、PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)泡沫、PS(Polystyrene，聚苯乙烯)泡沫、HPE(高性能高氯化聚乙烯)泡沫、SAN(苯乙烯-丙烯腈共聚物)泡沫等组成。为了降低风电叶片成本、提高风电叶片生产效率、缩短占模时间，叶根、主梁、后缘梁目前可以通过在模具预制的方式提前真空灌注，经修型后与壳体一体灌注。

然而，现有技术的风电叶片，仍存在生产效率低、占模时间长的问题，并且在真空灌注过程中，还容易在夹芯层出现富树脂的缺陷。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种风电叶片的三维增强预制件(以下简称三维增强预制件)，以解决现有风电叶片生产效率低、占模时间长的技术问题。

本发明提供的三维增强预制件，由单组或多组三维复合材料在预制的模具中真空灌注而成，所述三维复合材料包括依次设置的下层纤维布、芯材和上层纤维布，以及Z向缝编纤维；所述下层纤维布用于铺设于所述模具，所述Z向缝编纤维固定连接所述下层纤维布、所述芯材和所述上层纤维布，且所述Z向缝编纤维的缝合方向垂直于所述模具的模面；所述三维复合材料设置有连接结构，所述连接结构用于连接任意相邻的两个所述三维复合材料。

进一步地，所述连接结构包括能够插接配合的凸块和凹槽，其中，任意相邻的两个所述三维复合材料的一者的芯材设置有所述凸块，另一者的芯材设置有所述凹槽。

进一步地，所述连接结构包括相配合的第一楔面和第二楔面，其中，任意相邻的两个所述三维复合材料的一者的芯材设置有所述第一楔面，另一者的芯材设置有所述第二楔面，所述第二楔面能够与所述第一楔面紧密贴合，并通过树脂钉固定。

进一步地，所述连接结构包括能够卡接配合的第一卡接件和第二卡接件，其中，任意相邻的两个所述三维复合材料的一者的芯材设置有所述第一卡接件，另一者的芯材设置有所述第二卡接件；所述第一卡接件靠近叶根，所述第二卡接件靠近叶尖，所述第一卡接件呈“└”形，所述第二卡接件呈“┐”形，所述“└”形和所述“┐”形两者的水平边分别与相应芯材的主体固定连接，两者的竖直边卡接配合。

进一步地，所述上层纤维布为多轴向纤维布、连续毡和网格布中任意一种或多种的组合；和/或，所述下层纤维布为多轴向纤维布、连续毡和网格布中任意一种或多种的组合。

进一步地，所述芯材为Balsa木、PVC泡沫、PET泡沫、PS泡沫、HPE泡沫和SAN泡沫中任意一种。

本发明三维增强预制件带来的有益效果是：