风电叶片、用于风电叶片的芯材及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种风电叶片、用于风电叶片的芯材及其制作方法。该芯材包括：绝缘基材，在自身长度方向和宽度方向所在的平面内设置有呈蜂窝状分布的第一通孔；封堵件，填充于绝缘基材的第一通孔内，封堵件设置有贯穿自身厚度的第二通孔，第二通孔用于引导形成风电叶片的树脂材料沿芯材的厚度方向流动。该芯材将用于承载的绝缘基材和阻隔树脂渗入绝缘基材内的封堵件分别单独设置并集成为一体，在提高芯材的压缩强度的同时节省树脂材料，提高了芯材的可制造性，降低了制作成本。

Wind turbine blade, core material for wind turbine blade and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
风电叶片、用于风电叶片的芯材及其制作方法
本专利技术涉及风电叶片的
，具体涉及一种风电叶片、用于风电叶片的芯材及其制作方法。
技术介绍
风电叶片常用的芯材为PVC(聚氯乙烯)泡沫、PET(聚酯)泡沫、PMI(聚酰亚胺)泡沫等人工合成的泡沫材料或者自然生长的Balsa木。由于泡沫材料基本上属于各向同性材料，压缩强度低，不能很好地满足芯材的设计需求，只能在局部使用；Balsa木具有各向异性，纵向压缩强度高，可以用于聚合物泡沫不能使用的区域。但是Balsa木属于纤维素类，纤维素为细菌、真菌和虫类的食物，亲水性太强，存在芯材运行过程中被封闭在内的幸存的细菌等腐蚀的风险，无法满足多样化的性能需求。并且Balsa木有3～5年的生长期，价格较为昂贵，无法根据市场需求变化迅速调节供应量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种风电叶片、用于风电叶片的芯材及其制作方法，该芯材可制造性较高，且制作成本低。一方面，本专利技术提出了一种用于风电叶片的芯材，包括：绝缘基材，在自身长度方向和宽度方向所在的平面内设置有呈蜂窝状分布的第一通孔；封堵件，填充于绝缘基材的第一通孔内，封堵件设置有贯穿自身厚度的第二通孔，第二通孔用于引导形成风电叶片的树脂材料沿芯材的厚度方向流动。根据本专利技术的一个方面，绝缘基材为非金属材料制成的结构件，非金属材料为纤维增强复合材料、树脂材料、纸材料或者塑料。根据本专利技术的一个方面，绝缘基材的第一通孔的横截面形状为圆形、椭圆形和多边形中的任一者或者任意两者以上的组合。根据本专利技术的一个方面，绝缘基材的第一通孔的横截面形状为圆形或者正多边形，且圆形或者正多边形的等效圆半径R＝1mm～100mm；或者，绝缘基材的第一通孔的横截面形状为椭圆形，且第一通孔的横截面的长轴a与短轴b的比值大小为100～1:1，第一通孔的横截面面积为3mm2～30000mm2。根据本专利技术的一个方面，绝缘基材的壁厚为0.1mm～5mm。根据本专利技术的一个方面，封堵件为闭孔泡沫材料制成的结构件。根据本专利技术的一个方面，封堵件内设置有空心薄壁球或者包含有开孔泡沫材料的填料。根据本专利技术的一个方面，封堵件的材料密度为4kg/m3～400kg/m3。根据本专利技术的一个方面，封堵件的泡孔为近似多面体结构，且泡孔的等效椭球半径的比值为R1:R2:R3＝1～10:1～10:1。根据本专利技术的一个方面，封堵件的第二通孔的横截面形状为圆形，多个第二通孔间隔设置，且第二通孔的孔径尺寸小于相邻的两个第二通孔的孔间距尺寸。根据本专利技术的一个方面，封堵件的第二通孔的孔径尺寸的取值范围为0.3mm～2.5mm，相邻的两个第二通孔的孔间距尺寸的取值范围为10mm-40mm。根据本专利技术的一个方面，封堵件与第一通孔之间的允许间隙为0～5mm。根据本专利技术的一个方面，芯材的体积密度为20kg/m3～500kg/m3。另一方面，本专利技术还提供了一种风电叶片，包括内部中空的壳体和腹板，壳体和/或腹板包括：如前所述的任一种用于风电叶片的芯材。根据本专利技术的一个方面，沿风电叶片的叶根至叶尖的方向，风电叶片的壳体和/或腹板的芯材的厚度逐渐减小。根据本专利技术的一个方面，沿风电叶片的叶根至叶尖的方向，风电叶片的壳体和/或腹板包括至少两种不同体积密度的芯材。另一方面，本专利技术还提供了一种如前所述的用于风电叶片的芯材的制作方法，包括：将绝缘基材放置于芯材的成型模具中；将封堵件的成型材料填充于绝缘基材的第一通孔，并与绝缘基材一并发泡成型为芯材，且芯材的封堵件区域形成有第二通孔；或者，在芯材的封堵件区域加工第二通孔。另一方面，本专利技术还提供了一种如前所述的用于风电叶片的芯材的制作方法，包括：将封堵件的成型材料成型为具有第二通孔的板件；将绝缘基材压入板件，使封堵件填充至绝缘基材的第一通孔，以形成芯材。本专利技术提供的一种用于风电叶片的芯材及其制作方法，将用于承载的绝缘基材和阻隔树脂材料渗入绝缘基材内的封堵件分别单独设置并集成为一体，在提高芯材的抗载能力的同时也节省了真空灌注成型的树脂材料，提高了芯材的可制造性，降低了制作成本。另外，本专利技术提供的风电叶片，采用如前所述的芯材，提高了叶片的抗剪切强度和抗压缩性能。附图说明下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施例的特征、优点和技术效果，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1是本专利技术实施例提供的一种用于风电叶片的芯材的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种风电叶片的结构示意图；图3是图2所示的风电叶片的壳体的局部结构示意图。附图标记说明：1-芯材；11-绝缘基材；111-第一通孔；12-封堵件；121-第二通孔；2a-第一表面；2b-第二表面；10-壳体；20-腹板。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本专利技术的具体结构进行限定。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。为了更好地理解本专利技术，下面结合图1至图3对本专利技术实施例提供的一种风电叶片、用于风电叶片的芯材及其制作方法进行详细描述。为了提高风机叶片的抗压缩性能和抗剪切性能，一般在风电叶片的壳体内填充芯材，并采用真空灌注工艺制作。真空灌注时，将纤维增强材料和芯材按照铺层设计直接铺放到模具中，并在纤维增强材料上铺放剥离层和高渗透介质，然后用真空薄膜包覆及密封纤维增强材料，利用负压将树脂注入并浸透纤维增强材料及芯材。另外，随着风电场单机容量的逐渐增大，风电机组被雷击的风险也有所增加。而风电机组雷害中，风电叶片遭受直击雷的损失最大，导致风电叶片出现叶尖炸开、叶片断裂等问题。芯材作为风电叶片的关键部件之一，为了降低风电叶片的雷击概率，也需要进行防雷击设计。下面结合附图详细说明本专利技术实施例提供了一种用于风电叶片的芯材1的具体结构。参阅图1，本专利技术实施例提供了一种用于风电叶片的芯材1，包括：绝缘基材11和封堵件12。绝缘基材11在自身长度方向和宽度方向所在的平面内设置有呈蜂窝状分布的第一通孔111。绝缘基材11为芯材1的框本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风电叶片的芯材(1)，其特征在于，包括：/n绝缘基材(11)，在自身长度方向和宽度方向所在的平面内设置有呈蜂窝状分布的第一通孔(111)；/n封堵件(12)，填充于所述绝缘基材(11)的所述第一通孔(111)内，所述封堵件(12)设置有贯穿自身厚度的第二通孔(121)，所述第二通孔(121)用于引导形成所述风电叶片的树脂材料沿所述芯材(1)的厚度方向流动。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于风电叶片的芯材(1)，其特征在于，包括：
绝缘基材(11)，在自身长度方向和宽度方向所在的平面内设置有呈蜂窝状分布的第一通孔(111)；
封堵件(12)，填充于所述绝缘基材(11)的所述第一通孔(111)内，所述封堵件(12)设置有贯穿自身厚度的第二通孔(121)，所述第二通孔(121)用于引导形成所述风电叶片的树脂材料沿所述芯材(1)的厚度方向流动。


2.根据权利要求1所述的芯材(1)，其特征在于，所述绝缘基材(11)为非金属材料制成的结构件，所述非金属材料为纤维增强复合材料、树脂材料、纸材料或者塑料。


3.根据权利要求1所述的芯材(1)，其特征在于，所述绝缘基材(11)的所述第一通孔(111)的横截面形状为圆形、椭圆形和多边形中的任一者或者任意两者以上的组合。


4.根据权利要求3所述的芯材(1)，其特征在于，所述绝缘基材(11)的所述第一通孔(111)的横截面形状为圆形或者正多边形，且所述圆形或者所述正多边形的等效圆半径R＝1mm～100mm；
或者，所述绝缘基材(11)的所述第一通孔(111)的横截面形状为椭圆形，且所述第一通孔(111)的横截面的长轴a与短轴b的比值大小为100～1:1，所述第一通孔(111)的横截面面积为3mm2～30000mm2。


5.根据权利要求1所述的芯材(1)，其特征在于，所述绝缘基材(11)的壁厚为0.1mm～5mm。


6.根据权利要求1所述的芯材(1)，其特征在于，所述封堵件(12)为闭孔泡沫材料制成的结构件。


7.根据权利要求6所述的芯材(1)，其特征在于，所述封堵件(12)内设置有空心薄壁球或者包含有开孔泡沫材料的填料。


8.根据权利要求6所述的芯材(1)，其特征在于，所述封堵件(12)的材料密度为4kg/m3～400kg/m3。


9.根据权利要求6所述的芯材(1)，其特征在于，所述封堵件(12)的泡孔为近似的多面体结构，且所述泡孔的等效椭球半径的比值为R1:R2:R3＝1～10:1～10:1。


10.根据权利要求6所述的芯材(1)，其特征在于，所述封堵件(12)的所述第二通孔(121)的横截面形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淳，曾鸿鸣，宋秋香，李占营，牟书香，
申请(专利权)人：中材科技风电叶片股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11