一种用于叶片灌注的纤维织物及其风机叶片制造技术

本发明专利技术公开一种用于叶片灌注的纤维织物，其面密度为1700至4500g/m2，且包括主方向纤维和纬向纤维，其中，主方向纤维的面密度在纤维织物的面密度的占比为98至100wt％。织物的面密度的占比为98至100wt％。织物的面密度的占比为98至100wt％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于叶片灌注的纤维织物及其风机叶片


[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别涉及一种用于叶片灌注的纤维织物，以及使用所述纤维织物的风机叶片。

技术介绍

[0002]风力发电机包括塔架、可旋转地连接到塔架并且支承轮毂的机舱。在轮毂上布置有两个或更多个风机叶片，其中风机叶片在风力作用下带动布置在轮毂中的转子绕轴线旋转，其中发电机的转子相对于定子的旋转将生成电能。
[0003]随着风力发电技术的不断发展，风力发电机单机兆瓦数也在不断增加，这就使得风力发电机的叶轮直径，即叶片长度不断变大。叶片长度的增加，势必使得叶片重量不断增加。而受限于风力发电机轮毂、塔架等的性能，实际生产制造过程中，风机叶片的重量存在一定的限制，这就使得风机叶片的重量成为提升风力发电机单机兆瓦数的瓶颈。
[0004]为了降低风机叶片重量，目前存在一些采用玻纤拉挤板、碳纤拉挤板或碳玻混合拉挤板制造的风机叶片。然而，碳纤维的价格居高不下，且市场紧俏，而玻纤拉挤板受形状限制，设计自由度低，相对灌注成型玻纤增强部件投入成本更大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的部分或全部问题，本专利技术一方面提供一种用于叶片灌注的纤维织物，包括主方向纤维和纬向纤维，其中，所述主方向纤维面密度为所述纤维织物总面密度的98至100wt％，所述主方向纤维是指沿叶片长度方向的纤维，以及纬向纤维与所述主方向纤维之间存在夹角。
[0006]进一步地，所述主方向纤维和/或纬向纤维为玻璃纤维。
[0007]进一步地，所述纤维织物的总面密度为1700至4500g/m2。
[0008]进一步地，所述纬向纤维的面密度不大于20g/m2。
[0009]进一步地，所述主方向纤维和纬向纤维之间的锐角夹角在45
°
至90
°
之间。
[0010]进一步地，所述纬向纤维垂直于所述主方向纤维均匀布置，或包括交叉的两组纤维，其中，每组纤维中的所有纤维相互平行。
[0011]进一步地，所述纤维织物还包括编织线，其用于捆绑所述主方向纤维及纬向纤维。
[0012]进一步地，所述编织线的面密度不超过所述纤维织物总面密度的1wt％。
[0013]进一步地，所述编织线为无机纤维、或合成有机纤维。
[0014]进一步地，所述编织线的线密度不大于150D。
[0015]进一步地，所述编织线的针脚长度不小于4.5mm。
[0016]基于如前所述的纤维织物，本专利技术另一方面还提供一种风机叶片，所述风机叶片的至少一个部件包括如前所述的纤维织物。
[0017]本专利技术基于专利技术人的如下洞察：随着风电技术的发展，风机叶片的重量开始成为风力发电机单机兆瓦数增加的瓶颈。在风机叶片结构中，关键部件有主梁、尾缘梁、腹板和
壳体。其中，风机叶片的各部件通常通过纤维织物的层铺灌注制造形成，也就是说，风机叶片的承载性能，即其展向刚度及强度主要由纤维提供。基于此，要在保证风机叶片承载性能的前提下，降低风机叶片的重量，就可以考虑对用于叶片灌注的纤维织物进行改进。专利技术人经过研究发现，采用传统的单向织物制造的风机叶片纤维利用率低、重量大的根本原因在于，传统的单向织物中0
°
方向，即沿风机叶片长度方向的纤维的相对比例较低，且灌注后树脂含量较高。基于此，专利技术人提供了一种用于叶片灌注的纤维织物，其首先优化了主方向纤维的相对比例，提高了叶片长度方向模量设计许用值，其次，所述纤维织物采用了超高面密度，缩短了风机叶片中大厚度部件的铺层时间，同时结合编织参数，例如编织线直径及针脚的优化，使得灌注后复合材料纤维含量远高于传统织物，节省了灌注树脂用量，进而最终实现大叶轮风电叶片的轻量化和低成本。
附图说明
[0018]为进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
[0019]图1示出本专利技术的所应用于的风力发电机的示意图；
[0020]图2示出本专利技术的所应用于的风机叶片的结构示意图；
[0021]图3示出本专利技术一个实施例的一种用于叶片灌注的纤维织物的结构示意图；以及
[0022]图4示出采用本专利技术一个实施例的一种用于叶片灌注的纤维织物制造的风机叶片主梁的截面示意图。
具体实施方式
[0023]以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本专利技术的专利技术点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。
[0024]在本专利技术中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在
…
上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在
…
下或下方”，反之亦然。
[0025]在本专利技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
[0026]在此还应当指出，在本专利技术的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本专利技术中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
[0027]需要说明的是，本专利技术的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为
了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本专利技术的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。
[0028]针对现有的用于风机叶片的纤维织物的面密度、以及主方向纤维面密度比例较低，进而使得灌注时所需树脂用量较大，导致风机叶片较重的问题，本专利技术提供一种用于叶片灌注的纤维织物，所述纤维织物可作为增强材料，并通过真空灌注成型的方法形成风机叶片的一个或多个部件。相较而言，所述纤维织物的主方向纤维占总面密度的比例较高，能够有效提高叶片单向织物的模量许用值，所述纤维织物的编制参数也有所优化，能够提高其灌注风机叶片部件的纤维体积含量，节省灌注树脂用量。此外，所述纤维织物采用超大克重，厚度较大，还能有效缩短风机叶片部件的铺层时间。
[0029]下面结合实施例附图，对本专利技术的方案做进一步描述。
[0030]图1示出了本专利技术的所应用于的风力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于叶片灌注的纤维织物，其特征在于，包括主方向纤维和纬向纤维，且所述主方向纤维的面密度在所述纤维织物的面密度的占比为98至100wt％。2.如权利要求1所述的纤维织物，其特征在于，所述主方向纤维沿叶片长度方向均匀布置。3.如权利要求2所述的纤维织物，其特征在于，所述纬向纤维垂直于所述主方向纤维均匀布置。4.如权利要求2所述的纤维织物，其特征在于，所述纬向纤维包括交叉的两组纤维，其中，每组纤维均平行、均匀布置。5.如权利要求4所述的纤维织物，其特征在于，所述两组纤维与所述主方向纤维之间的锐角夹角在45
°
至90
°
之间。6.如权利要求4所述的纤维织物，其特征在于，所述两组纤维与所述主方向纤维之间的锐角夹角相等。7.如权利要求1所述的纤维织物，其特征在于，所述主方向纤维和/或纬向纤维为玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向阳，马豪，欧弗高，
申请(专利权)人：远景能源有限公司，
类型：发明
国别省市：