一种风电叶片主梁或辅梁结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种风电叶片主梁或辅梁结构，包括板材、低面密度织物和树脂，所述板材在弦向和纵向方向上都相互叠加，板材包括主板和设置在主板端部的侧板，所述侧板的厚度小于主板的厚度，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板之间相互叠加，且侧板之间相互叠加的部分的厚度不大于主板的厚度，纵向方向上的相邻板材之间设置有低面密度织物，所述树脂填充在板材和板材之间，板材和低面密度织物之间。采用本发明专利技术的板材及制造方法，有效增加树脂通道长度和拐角数量，阻碍下层已熔化树脂过度向上层渗透，能够有效控制树脂的流动速度，防止层间树脂含量偏低而出现缺陷，并提高树脂的利用率，最终得到的风电叶片的质量较好。

【技术实现步骤摘要】
一种风电叶片主梁或辅梁结构及其制造方法
本专利技术属于风电叶片
，具体涉及一种风电叶片主梁或辅梁结构及其制造方法。
技术介绍
目前大型风电叶片的主流生产工艺为真空灌注工艺，其主要原理是将纤维布铺设完全后构建真空系统，抽到一定的真空负压值的时候，灌注树脂。树脂在大气压的作用下迅速进入系统，完成叶片的灌注。在灌注工艺设计中，灌注系统注胶口和真空系统抽气口的数目是有限的，同时在树脂的混合中会有微小的气泡随着树脂进入真空系统，为了除去这些杂质，保证灌注质量，灌注系统注胶口和抽气口位置需要经过仔细计算和调整，但是由于系统可能意外漏气或者是纤维束之间的阻力太大，容易形成气泡，出现白斑。这种现象对于叶根较厚的区域、对于碳纤维叶片更为严重。白斑的存在使叶片的性能大打折扣，导致叶片质量不稳定，废品率较高。并且灌注过程中对树脂流动情况和含量难以控制，易导致浸渍不良、气泡、包胶等缺陷产生，严重影响叶片质量，且灌注需要大量导流材料，操作时间长、难度大。目前，为了解决出现皱褶和层间气泡等质量问题，有研究人员在板材之间放入纤维预浸料，如专利申请号CN201410173248.8公开了一种采用拉挤工艺制造的单向片材制造风机叶片主梁或辅梁的方法，将拉挤单向纤维片材铺设在叶片主梁或辅梁模具上，在两层单向纤维板材之间放入对应纤维的预浸料(如碳纤维拉挤片材就对应碳纤维预浸料)，通过加热使得预浸料内的树脂熔化，从而将相邻两层片材粘结起来，最后将所有的片材形成一个大的整体，采用该技术方案不需要真空灌注树脂。此专利中使用不同宽度的矩形片材，下层已熔化树脂容易过度向上层渗透，导致下层层间树脂含量偏低，层间预浸料在不同区域树脂含量差异较大，易出现质量缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种风电叶片主梁或辅梁结构及其制造方法。本专利技术提供了一种风电叶片主梁或辅梁结构，包括板材、低面密度织物和树脂，所述板材在弦向和纵向方向上都相互叠加，板材包括主板和设置在主板端部的侧板，所述侧板的厚度小于主板的厚度，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板之间相互叠加，且侧板之间相互叠加的部分的厚度不大于主板的厚度，纵向方向上的相邻板材之间设置有低面密度织物，所述树脂填充在板材和板材之间，板材和低面密度织物之间。优选的，所述侧板的一面和主板的一面平齐。优选的，所述侧板之间相互叠加的部分的总厚度等于主板的厚度。优选的，本专利技术所述板材分为两侧边板材和中间板材。优选的，所述中间板材的主板上侧板有2块，分别设置在主板的两端，分为左侧板和右侧板，相对的左侧板和右侧板的表面分别和主板的正面和反面平齐。优选的，两侧边板材中主板只有一端有侧板，并且两侧边板材中侧板的表面分别和主板的正面和反面平齐。本专利技术还提供了一种风电叶片主梁或辅梁的制造方法，包括如下步骤：1)在主梁或辅梁模具上铺设脱模布，脱模布上铺设树脂；2)拉挤成型的板材上表面和下表面均铺设脱模布，在树脂上铺设去除脱模布的板材，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板之间相互叠加，形成Z字形通道；3)在纵向方向上相邻层板材之间铺设多层树脂；4)重复步骤2)和3)，如此循环完成铺设，最上层为板材。优选的，步骤2)所述板材中两侧边板材未设置侧板的端部与主梁或辅梁模具的立面贴实。优选的，还包括步骤5)：在步骤4)铺设完成的主梁或辅梁模具上铺设真空系统，对模具加热，进行固化，固化完成脱模即得。优选的，步骤1)和步骤3)所述铺设树脂为铺设多层树脂膜或树脂粉。本专利技术所述真空系统的铺设方法为：在主梁或辅梁模具上依次铺设脱模布、VAP薄膜、真空薄膜，真空薄膜边缘用密封胶条密封，通过螺旋管和真空管与真空装置连接，组成真空系统。本专利技术所述风电叶片主梁或辅梁制造方法的步骤还可以如下：1)在主梁或辅梁模具上铺设脱模布，脱模布上铺设树脂，树脂上方铺设低面密度织物；2)拉挤成型的板材上表面和下表面均铺设脱模布，在低面密度织物上铺设去除脱模布的板材，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板之间相互叠加，形成Z字形通道；3)在纵向方向上相邻层板材之间铺设多层树脂，树脂上方铺设低面密度织物；4)重复步骤2)和3)，如此循环完成铺设，最上层为板材；5)在步骤4)铺设完成的主梁或辅梁模具上铺设真空系统，对模具加热，抽真空，进行固化，固化完成脱模即得。本专利技术所述风电叶片主梁或辅梁制造方法的步骤还可以如下：1)在主梁或辅梁模具上铺设脱模布，脱模布上铺设树脂，树脂上方铺设低面密度织物的预浸料；2)拉挤成型的板材上表面和下表面均铺设脱模布，在低面密度织物的预浸料上铺设去除脱模布的板材，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板之间相互叠加，形成Z字形通道；3)在纵向方向上相邻层板材之间铺设多层树脂，树脂上方铺设低面密度织物的预浸料；4)重复步骤2)和3)，如此循环完成铺设，最上层为板材；5)在步骤4)铺设完成的主梁或辅梁模具上铺设真空系统，对模具加热，抽真空，进行固化，固化完成脱模即得。本专利技术所述板材的上表面和/或下表面为Z字形，并且Z字形的角度为90度。本专利技术所述主板和侧板的截面都为矩形。本专利技术所述侧板的宽度与主板的宽度相等。本专利技术所述弦向方向为水平方向，即左右方向；所述纵向方向为竖直方向，即上下方向。本专利技术所述主板的正面和反面分别指主板的上表面和下表面。本专利技术所述低面密度织物为玻璃纤维或碳纤维，其面密度为100-400g/m2。所述织物可为三轴、双轴或机织平纹织物中的一种。本专利技术所述树脂膜熔渗成型：简称RFI，是一种树脂膜熔化渗入纤维预制体的一种树脂浸渍技术。本专利技术所述板材采用拉挤成型工艺得到，具体方法如下：以纤维为增强体，热固性树脂为基体，通过拉挤工艺成型的型材。本专利技术所述树脂膜或树脂粉与拉挤板材所用树脂为同一体系。目前，风电叶片的主梁或辅梁在生产的过程中，通常采用树脂传递模塑成型工艺(RTM)灌注拉挤板材时，树脂在板材之间的间隙流动情况与纤维灌注情况差异较大，灌注过程中对树脂流动情况和含量难以控制，易导致浸渍不良、气泡、包胶等缺陷产生，严重影响叶片质量。且灌注需要大量导流材料，操作时间长、难度大。并且采用的板材结构是矩形结构，树脂在片材缝隙中的流动速度较快，并且下层已熔化树脂容易过度向上层渗透，导致层间树脂含量难以控制，也难以预估所需要的树脂量，因此为了保证固化完全，通常需要加入大量的树脂，容易造成树脂在板材缝隙中的堆积，影响风电叶片的质量。使用板材成型时主梁本身所需要树脂量较少，而RTM灌注时需要借助大量辅材，此时辅材中消耗的树脂量会大于主梁所需树脂量，树脂有效利用率很低，成本浪费较多。为了解决上述问题，本申请的专利技术人采用特殊形状的拉挤板材和树脂膜或树脂粉以及低面密度织物预浸料，通过真空加热使树脂膜或预浸料中树脂溶化填满板材之间间隙，固化后制成风电叶片主梁或辅梁，并且结合本专利技术的制造方法，能够有效控制树脂流动，有效缓解灌注缺陷，避免板材之间出现气泡或包胶现象，降低孔隙率，提高板材之间的结合性能，提高了树脂的利用率和风电叶片的质量。本申请板材包括主板和设置在主板端部的侧板，侧板的厚度小于主板的厚度，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板之间相互叠加，纵向方向上的相邻板材之间设置有低面密度织物，所述树脂填本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电叶片主梁或辅梁结构，其特征在于，包括板材、低面密度织物(2)和树脂(3)，所述板材在弦向和纵向方向上都相互叠加，板材包括主板(13)和设置在主板(13)端部的侧板(14)，所述侧板(14)的厚度小于主板(13)的厚度，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板(14)之间相互叠加，且侧板(14)之间相互叠加部分的总厚度不大于主板(13)的厚度，纵向方向上的相邻板材之间设置有低面密度织物(2)，所述树脂(3)填充在板材和板材之间，板材和低面密度织物(2)之间。

【技术特征摘要】
1.一种风电叶片主梁或辅梁结构，其特征在于，包括板材、低面密度织物(2)和树脂(3)，所述板材在弦向和纵向方向上都相互叠加，板材包括主板(13)和设置在主板(13)端部的侧板(14)，所述侧板(14)的厚度小于主板(13)的厚度，弦向方向上相邻板材的叠加部分通过相邻板材的侧板(14)之间相互叠加，且侧板(14)之间相互叠加部分的总厚度不大于主板(13)的厚度，纵向方向上的相邻板材之间设置有低面密度织物(2)，所述树脂(3)填充在板材和板材之间，板材和低面密度织物(2)之间。2.如权利要求1所述的风电叶片主梁或辅梁结构，其特征在于，所述侧板(14)的一面和主板(13)的一面平齐。3.如权利要求1所述的风电叶片主梁或辅梁结构，其特征在于，所述侧板(14)之间相互叠加的部分的总厚度等于主板(13)的厚度。4.如权利要求1所述的风电叶片主梁或辅梁结构，其特征在于，本发明所述板材分为两侧边板材(11)和中间板材(12)。5.如权利要求4所述的风电叶片主梁或辅梁结构，其特征在于，所述中间板材(12)的主板(13)上侧板(14)有2块，分别设置在主板(13)的两端，分为左侧板(141)和右侧板(142)，相对的左侧板(141)和右侧板(142)的表面分别和...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁自禄，喻雄，陈煌，宋杨，马倩倩，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43