CN108437485A - 一种采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法 - Google Patents

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乔光辉
刘卫生
黄辉秀
刘焕旭
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Abstract

本发明公开了一种采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，该方法步骤包括：取碳纤维无捻纱摆放于纱架(1)上，然后将碳纤维无捻纱依次穿过集纱架(2)、胶槽(3)和预成型板(4)；在胶槽(3)内注入树脂胶液；使碳纤维无捻纱经过胶槽(3)后被树脂胶液浸透；预浸树脂胶液的碳纤维无捻纱通过预成型板(4)上的胶辊，将多余的树脂胶液挤掉，然后拉至铺设在主梁模具(5)设定长度范围内位置；重复以上步骤，直到完成主梁全部铺层，固化后铺设得到叶片主梁。本发明工艺合理，可操作性强，相比现有技术可降低40％制造成本，减少60％的主梁重量，大大降低叶片载荷，提高风机叶片的发电效率，取得了很好的预料不到的技术效果。

Description

一种采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电机组风轮叶片碳纤维主梁的制造方法，具体涉及采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法。
背景技术
风力发电在中国已得到了广泛的发展与应用，从陆上到海上，中国每年新增装机容量达几十个“GW”。陆上目前主要以开发2MW～3MW机型为主，而海上风电开发4MW～6MW，或是更大MW级风力发电机，风机叶片长度从五十多米到八十多米。
由于叶片长度不断加长，叶片重量越来越重，叶片载荷越来越大。为减轻叶片重量、降低载荷，增加叶片刚度。目前国内叶片主梁通常采用玻纤布与环氧树脂制作，在刚度和重量等方面已渐渐的不能满足需要。为了降低叶片重量，采用碳纤维布和环氧树脂采用真空灌注的方法来制作叶片主梁，此种方式叶片重量与载荷都会下降，但是工艺复杂，且叶片制造成本较高。
本发明通过大量实验筛选，采用碳纤维无捻纱和环氧树脂制作主梁，不但能满足叶片减重，还比直接用碳纤维布真空灌注制作的叶片主梁减少将近40％的成本。并且比使用玻纤制造同等刚度的主梁重量减轻了60％，提高风机叶片的发电效率，取得了很好的技术效果。
发明内容
发明目的：本发明是为了克服现有技术的不足，提高一种可操作性强，生产工艺稳定的湿法预浸碳纤维无捻纱制作叶片主梁的方法。本发明可有效降低叶片重量，快速提升叶片的刚度，提高风机叶片的发电效率，并且可大大降低叶片的成本，具有重要的应用价值。
技术方案：为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：
一种采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，包括以下步骤：
a、取碳纤维无捻纱摆放于纱架上，然后将碳纤维无捻纱依次穿过集纱架、胶槽和预成型板；
b、在胶槽内注入树脂胶液；
c、采用动力装置拉动碳纤维无捻纱的端头，使碳纤维无捻纱经过胶槽后被树脂胶液浸透；预浸树脂胶液的碳纤维无捻纱通过预成型板上的胶辊，将多余的树脂胶液挤掉，使碳纤维无捻纱束内的含树脂胶量适当；然后使用动力装置拉至主梁模具设定长度范围内位置；
重复以上动作，将主梁模具幅宽铺满形成一层含树脂的碳纤维布，按以上步骤直到完成主梁全部铺层，固化后铺设得到叶片主梁；
为了减少碳纤维主梁每层碳纤维布的端头应力集中，将每层的碳纤维布的端头剪成角度为30°的波浪形。
本发明通过大量实验筛选发现，每层碳纤维布的端头应力比较集中，最后多层碳纤维布铺设得到的主梁会出现翘边，刚度等机械强度低的不足。本发明通过大量实验筛选，将碳纤维布的端头剪成角度为30°的波浪形，可大大降低每层碳纤维布的端头集中应力，从而可大大提高主梁的机械强度。
作为优选方案，以上所述的采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，所述的树脂胶液为环氧树脂，叶片主梁使用碳纤维无捻纱与环氧树脂固化制作。
作为优选方案，以上所述的采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，动力装置包括牵引机，与牵引机相连的牵引线和与牵引线相连的牵引板；所述的牵引板与碳纤维无捻纱的端头相连。
有益效果：本发明提供的采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法和现有技术相比具有以下优点：
本发明提供的采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，通过大量实验和测试证明，整个工艺可操作性强，工业化程度高，适用范围广泛；与灌注成型玻纤布界面间有较高粘接强度，可满足叶片承载安全需求。本发明使用碳纤维无捻纱制造叶片主梁可比使用碳纤维布真空灌注成型方法制造同等厚度的叶片主梁成本减少40％，且可保持优异的刚度，具有非常明显的经济效益。
且在同等刚度下，使用碳纤维无捻纱制造的主梁比使用玻纤布制造的主梁重量要轻60％，从而可降低叶片重量，大大降低叶片载荷，提高风机叶片的发电效率，取得了很好的预料不到的技术效果！
附图说明
图1为采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的流程图。
图2为主梁模具5的结构示意图。
图3为叶片主梁的结构示意图。
图4为动力装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，其包括以下步骤：
a、取碳纤维无捻纱摆放于纱架1上，然后将碳纤维无捻纱依次穿过集纱架2、胶槽3和预成型板4；
b、在胶槽3内注入环氧树脂胶液；
c、采用动力装置(图4)拉动碳纤维无捻纱的端头，使碳纤维无捻纱经过胶槽后被环氧树脂胶液浸透；预浸环氧树脂胶液的碳纤维无捻纱通过预成型板4上的胶辊，将多余的树脂胶液挤掉，使碳纤维无捻纱束内的环氧树脂胶量适当；然后使用动力装置(图4)拉至主梁模具(图2)设定长度范围内位置；
重复以上动作，将主梁模具(图2)幅宽铺满，形成一层含环氧树脂的碳纤维布，按以上步骤直到完成主梁全部铺层，固化，铺设得到叶片主梁(图3)；
为了减少碳纤维主梁每层碳纤维布的端头应力集中，将每层的碳纤维布的端头剪成角度为30°的波浪形。
以上所述的采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，动力装置包括牵引机5，与牵引机5相连的牵引线6和与牵引线6相连的牵引板7；所述的牵引板7与碳纤维无捻纱的端头8相连。然后利用牵引机5通过牵引线6拉动牵引板7匀速前进，直至将纱线平铺到主梁模具上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、取碳纤维无捻纱摆放于纱架(1)上，然后将碳纤维无捻纱依次穿过集纱架(2)、胶槽(3)和预成型板(4)；
b、在胶槽(3)内注入树脂胶液；
c、采用动力装置拉动碳纤维无捻纱的端头，使碳纤维无捻纱经过胶槽(3)后被树脂胶液浸透；预浸树脂胶液的碳纤维无捻纱通过预成型板(4)上的胶辊，将多余的树脂胶液挤掉，使碳纤维无捻纱束内的含树脂胶量适当；然后使用动力装置拉至主梁模具设定长度范围内位置；
重复以上动作，将主梁模具幅宽铺满形成一层含树脂的碳纤维布，按以上步骤直到完成主梁全部铺层，固化后铺设得到叶片主梁；
为了减少碳纤维主梁每层碳纤维布的端头应力集中，将每层的碳纤维布的端头剪成角度为30°的波浪形。
2.根据权利要求1所述的采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，其特征在于，所述的树脂胶液为环氧树脂，叶片主梁使用碳纤维无捻纱与环氧树脂固化制作。
3.根据权利要求1或2所述的采用湿法预浸碳纤维无捻纱制造叶片主梁的方法，其特征在于，动力装置包括牵引机(5)，与牵引机(5)相连的牵引线(6)和与牵引线(6)相连的牵引板(7)；所述的牵引板(7)与碳纤维无捻纱的端头相连。
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