可修复的电热融冰风力发电机转子叶片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可修复电热融冰风力发电机转子叶片及其制备方法，所述可修复电热芯片通过在叶片中安装可修复碳纤维融冰电热芯片，实现叶片的电热融冰功能，同时，通过采用碳纤维束经纬交叉的方式制备碳纤维融冰电热芯片，不仅通过调整碳纤维束的密度来调整通过电热芯片的电流密度，从而调整电热芯片的加热温度，同时双向网格状结构的排布使得经向碳纤维通过纬向碳纤维束相互连接，在电气性能上形成一体，抗破坏性能强，当某碳纤维束出现故障时，不影响电热融冰芯片的发热性能；另外，当若干根经向碳纤维束断开时，整个电热芯片的经向碳纤维可以通过纬向碳纤维束连接，可以有效缩小不通电范围，减少不发热的面积，保证电热芯片的融冰效果。

Repairable electrothermal ice melting rotor blade of wind power generator and preparation method thereof

The invention provides a repair electric melting ice wind turbine rotor blade and preparation method thereof, wherein the repair can repair the electric heating chip through the installation of carbon fiber electric heating chip ice melting in the leaves, the blade electric ice melting function, at the same time, by way of the cross beam weft preparation of carbon fiber electrothermal melting ice the chip uses carbon fiber, carbon fiber not only by adjusting the beam density to adjust the current density through the electric heating chip, heating temperature to adjust the electric heating chip, at the same time arrangement of two-way grid like structure of the carbon fiber to the carbon fiber bundle through the weft are connected integrally formed in electrical performance, anti damage performance is strong, when a carbon fiber bundle failure, does not affect the performance of the electric heating melting ice chip; in addition, when a plurality of warp carbon fiber bundle is disconnected, the electric heating chip to carbon The fiber can be connected by a weft carbon fiber bundle, which can effectively reduce the dead electricity range, reduce the area of no heating, and ensure the ice melting effect of the electrothermal chip.

【技术实现步骤摘要】
可修复的电热融冰风力发电机转子叶片及其制备方法
本专利技术属于新能源技术与设备领域，具体涉及一种可修复的电热融冰风力发电机转子叶片及其制备方法。
技术介绍
面对人口日益增多的压力，人们越来越关注能源问题，风能、太阳能等新能源正在逐渐成为人们解决能源问题的重要方式。在风能发电领域，常用设备是风力发电机，发电机转子叶片是风力发电机的能源采集动力装置，因此，叶片的维护和保养至关重要。风力发机转子叶片用来采集风能，则必须暴露在自然环境中，因此，叶片在设计的时候，不仅要考虑自身运行方式的影响，也必须考虑环境的影响。例如，2008年发生大面积冰冻灾害后，给许多行业造成重大损失，风力发电行业也不例外。为预防冰冻灾害，各行业多种融冰技术开始研发和应用，其中包括人工敲打融冰，硅油、纳米材料等高分子塗层融冰、电热融冰技术等，其中电热融冰技术是较为实用的一种融冰技术。专利号为201210390773.6的中国专利，根据风力发电机转子叶片结冰造成的损失，公开了一种具有电热融冰装置的风力发电机转子叶片，通过在叶片本体的外表面、内表面上和/或夹层中设置将电能转换为热能的融冰装置，预防风力发电机叶片上结冰或清除风力发电机叶片表面已经结的冰。专利号为201410025123.0的中国专利，公开了一种风力发电机电热融冰转子叶片、电热芯片及成型装置和方法，具体公开了电热芯片的结构及成型设备和方法，电热芯片的结构是在玻璃纤维布上加缝经向分布的条状碳纤维束构成，通过碳纤维束通电加热叶片以达到既能预防叶片表面结冰又能融化叶片表面已经结的冰。图1为现有技术中所述电热融冰风力发电机转子叶片剖面结构及局部磨损对供热面积影响的示意图。如图1所示，该结构碳纤维束只在玻璃纤维布的经向布置，邻近两根碳纤维束之间有一定距离，每根碳纤维束是独立的，与邻近碳纤维束之间互不导通。由于单向条状结构中每根碳纤维束是独立的，与其它碳纤维束在电气性能上互不导通，一旦某根碳纤维束出现故障，如有一个点断开，就会影响整条碳纤维束不导电，严重影响电热芯片的发热性能，因此无法对叶片内包气、干斑等缺陷进行修复。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有技术中风力发电机转子叶片内的电热芯片无法修复包气、干斑等缺陷，提出一种可修复的电热融冰风力发电机转子叶片及其制备方法，采用碳纤维束经纬交叉的方式制备电热芯片，从而使得制备的风力发电机转子叶片不仅可以实现区域选择性的加热融冰功能，同时可以进行叶片内包气、干斑等缺陷的修复。根据本专利技术的一个方面，提供了一种可修复的风力发电机转子叶片，所述叶片包括：可修复碳纤维电热融冰芯片。上述方案中，所述叶片还包括：内蒙皮玻璃钢层、芯材、三轴玻纤布、二轴玻璃纤维布层、外蒙皮玻璃钢层；其中，所述可修复碳纤维电热融冰芯片位于三轴玻纤布、二轴玻璃纤维布层之间。上述方案中，所述可修复碳纤维电热融冰芯片结构为，在玻璃纤维布上，具有经纬两个方向布置的碳纤维束，经向与纬向碳纤维束之间是相互导通的。上述方案中，所述经纬两个方向布置的碳纤维束，进一步为：一层间距固定的经向碳纤维束位于一层间距固定的纬向碳纤维束之上；或，一层间距固定的纬向碳纤维束位于一层间距固定的经向碳纤维束之上；或，经向碳纤维束与纬向碳纤维束交叉排布，形成一张每个节点相互交叉的网。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种可修复碳纤维电热融冰芯片制备方法，所述方法包括如下步骤：制备可修复碳纤维电热融冰芯片；设计可修复碳纤维电热融冰芯片在风力发电机转子叶片中的分布面积及位置；将所述可修复碳纤维电热融冰芯片固定在安装有三轴玻璃纤维布的芯材上；在风力发电机转子叶片制作模具中按照外蒙皮玻璃钢层、二轴玻璃纤维布、可修复碳纤维电热融冰芯片、三轴玻璃纤维布、芯材、内蒙皮玻璃钢层的顺序排列材料，采用真空灌注工艺成型叶片。上述方案中，所述制备可修复碳纤维电热融冰芯片，进一步为：在玻璃纤维布上，在经纬两个方向上布置碳纤维束，经向与纬向碳纤维束之间相互导通。上述方案中，所述经纬两个方向布置的碳纤维束，进一步为：一层间距固定的经向碳纤维束位于一层间距固定的纬向碳纤维束之上；或，一层间距固定的纬向碳纤维束位于一层间距固定的经向碳纤维束之上；或，经向碳纤维束与纬向碳纤维束交叉排布，形成一张每个节点相互交叉的网。专利技术具有如下有益效果：本实施例的可修复电热融冰风力发电机转子叶片，通过在叶片中安装碳纤维融冰电热芯片，实现风力发电机转子叶片的电热融冰功能，同时，通过采用碳纤维束经纬交叉的方式制备碳纤维融冰电热芯片，一方面通过调整碳纤维束的密度来调整通过电热芯片的电流密度，从而调整电热芯片的加热温度，另外一方面双向网格状结构的排布使得经向碳纤维通过纬向碳纤维束相互连接，在电气性能上形成一体，抗破坏性能强，如果某碳纤维束出现故障，如在经向某处碳纤维束出现断开，电流在断开处可经过纬向碳纤维束绕过断点，继续在该根碳纤维束中流通，基本不影响融冰电热芯片的电气性能，也就不影响融冰电热芯片的发热性能。当若干根经向碳纤维束断开时，整个电热芯片的经向碳纤维可以通过纬向碳纤维束连接，可以有效控制不通电范围，减少不发热的面积，保证电热芯片的融冰效果。附图说明图1为现有技术中所述电热融冰风力发电机转子叶片中电热芯片碳纤维束布局及局部磨损对供热面积影响的示意图；图2为本专利技术第一实施例可修复电热融冰风力发电机转子叶片剖面结构示意图；图3为本专利技术第一实施例可修复电热融冰风力发电机转子叶片中电热芯片碳纤维束布局及局部磨损对供热面积影响的示意图；图4为本专利技术第一实施例中可修复碳纤维电热融冰芯片在可修复电热融冰风力发电机转子叶片中的连接示意图；图5为本专利技术第二实施例中可修复碳纤维电热融冰芯片在叶片上的布局示意图；图6为本专利技术第二实施例中可修复风力发电机转子叶片上真空灌注成型示意图。附图标记说明：1-内蒙皮玻璃钢层；2-芯材；3-三轴玻纤布；4-可修复碳纤维电热融冰芯片；5-二轴玻璃纤维布层；6-外蒙皮玻璃钢层；7-脱模材料；8-压敏胶粘带；9-密封带；10-连接管；11-导流管；12-导流网；13-脱模布；14-真空薄膜袋；41-导通金属螺栓；42-螺栓过孔；51-叶尖部。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术技术问题、技术方案和优点将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在自然环境下工作的风力发电机转子叶片，受环境的影响较大。面对结冰等严苛的工作环境，本专利技术提出一种可修复的电热融冰风力发电机转子叶片，通过在叶片中安装碳纤维融冰电热芯片，实现风力发电机转子叶片的电热融冰功能，同时，通过采用碳纤维束经纬交叉的方式制备碳纤维融冰电热芯片，一方面通过调整碳纤维束的密度来调整通过电热芯片的电流密度，从而调整电热芯片的加热温度，另外一方面双向网格状结构的排布使得经向碳纤维通过纬向碳纤维束相互连接，在电气性能上形成一体，抗破坏性能强，如果某碳纤维束出现故障，如在经向某处碳纤维束出现断开，电流在断开处可经过纬向碳纤维束绕过断点，继续在该根碳纤维束中流通，基本不影响融冰电热芯片的电气性能，也就不影响融冰电热芯片的发热性能。因此，可以通过打孔的方式，对叶片内位于电热芯片内部的包气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可修复电热融冰风力发电机转子叶片，其特征在于，所述叶片包括：可修复碳纤维电热融冰芯片。

【技术特征摘要】
1.一种可修复电热融冰风力发电机转子叶片，其特征在于，所述叶片包括：可修复碳纤维电热融冰芯片。2.如权利要求1所述的可修复电热融冰风力发电机转子叶片，其特征在于，所述叶片还包括：内蒙皮玻璃钢层、芯材、三轴玻纤布、二轴玻璃纤维布层、外蒙皮玻璃钢层；其中，所述可修复碳纤维电热融冰芯片位于三轴玻纤布、二轴玻璃纤维布层之间。3.如权利要求1或2所述的可修复电热融冰风力发电机转子叶片，其特征在于，所述可修复碳纤维电热融冰芯片结构为，在玻璃纤维布上，具有经纬两个方向布置的碳纤维束，经向与纬向碳纤维束之间是相互导通的。4.如权利要求3所述的可修复电热融冰风力发电机转子叶片，其特征在于，所述经纬两个方向布置的碳纤维束，进一步为：一层间距固定的经向碳纤维束位于一层间距固定的纬向碳纤维束之上；或，一层间距固定的纬向碳纤维束位于一层间距固定的经向碳纤维束之上；或，经向碳纤维束与纬向碳纤维束交叉排布，形成一张每个节点相互交叉的网。5.一种可修复的电热融冰风力发电机转子叶片的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中威，李安民，牛永红，
申请(专利权)人：刘中威，高强，
类型：发明
国别省市：河南,41