CN109513585A - 一种风力发电叶片前缘保护漆滚涂装置，方法及叶片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电叶片前缘保护漆滚涂装置，方法及叶片，该涂装装置，包括支架以及设置在支架上的硬质滚筒，滚筒的表面设置有凹槽结构。在滚涂时，由涂装装置直接滚涂前缘保护漆，并由滚筒表面凹槽来控制湿膜膜厚。本方案采用不可形变的表面具有凹槽的硬质滚筒来在风力发电叶片前缘直接滚涂前缘保护漆，在滚涂过程中可完全避免掉毛问题，大大提高所形成前缘保护漆的质量；同时滚涂过程中可通过凹槽的深度来有效控制湿膜膜厚，单次施工厚度可轻易达500微米以上，极大的缩短施工周期。

Description

一种风力发电叶片前缘保护漆滚涂装置，方法及叶片

技术领域

本发明涉及风力发电叶片，具体涉及风力发电叶片前缘保护技术。

背景技术

风能是一种清洁无公害的的可再生能源能源。风力发电是指把风的动能转为电能，即把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

风电发电的叶片在运行过程中，前缘部位经受雨水强烈冲击后会出现严重破损，不仅造成叶片本体结构破坏，也导致叶片前缘表面***糙，运行阻力增加，严重降低发电效率；因此，现在大部分叶片前缘都涂有专用的叶片前缘保护涂层。

前缘保护漆理论上可以保证叶片前缘5-20年甚至更久的有效防护，但实际情况却往往达不到该效果。除却前缘保护漆本身的防护性能不完善之外，涂装质量差也是一个非常重要的影响因素。因此，提高叶片前缘保护漆的涂装质量非常重要。

目前常见施工方式为：无气喷涂、空气喷涂、滚涂、刷涂或者刮涂，这些施工方式在实际操作过程中都存在各种问题：

其中，无气喷涂主要缺点是一般不能施工高粘度油漆(通常低于2000cps)、对油漆的可操作期要求较高、损耗大和设备较为昂贵；

空气喷涂缺点为一般不能施工高粘度油漆，通常黏度低于1000cps，并且涂装效率低，漆雾大和VOC排放高；

毛滚滚涂缺点：黏度一般要求低于3000cps，存在掉毛问题(极大影响叶片前缘保护漆的性能)，单道成膜膜厚仅在30-50微米，容易产生气泡；

海绵滚涂缺点：黏度一般要求低于3000cps，由于海绵滚易形变，其单道成膜膜厚仅在30-50微米或更低，极其容易产生气泡；

刷涂缺点：黏度一般要求低于3000cps，在掉毛问题(极大影响叶片前缘保护漆的性能)，单道成膜膜厚仅在30-50微米以及施工速度慢。

刮涂缺点：膜厚难掌控，施工效率低下，并且会形成较重的刮痕。

由于前缘保护漆一般设计厚度都在300微米以上，传统的滚涂方式需要6-10遍施工才能满足最基本的膜厚要求，极大的影响施工效率。

同时，对于叶片前缘保护漆的涂装，目前主流施工方式为毛滚，但是刷子掉落在油漆漆膜中的毛会极大的降低前缘保护漆的防护效果，可以说每一根滚筒毛或刷毛都是一个致命施工缺陷。另外，由于前缘保护漆的黏度较厚，在不加稀释剂的前提下根本不能施工。

发明内容

针对现有风力发电叶片前缘保护漆的涂装方案所存在的问题，需要一种新的风力发电叶片前缘保护漆涂装方案。

为此，本发明的目的在于提供一种风力发电叶片前缘保护漆涂装装置，并据此进一步提供一种涂装方法，由此可有效提高风力发电叶片前缘保护漆涂装的效率和质量；据此还进一步提供由此方案形成的风力发电叶片

为了达到上述目的，本发明提供的风力发电叶片前缘保护漆涂装装置，包括支架，还包括设置在支架上的至少一个硬质滚筒，所述滚筒的表面设置有凹槽结构。

进一步的，所述凹槽结构为在滚筒表面呈螺旋状分布的螺旋状槽口。

进一步的，所述凹槽结构包括分布在滚筒表面上的若干环形槽。

进一步的，所述凹槽结构包括沿滚筒表面周向分布的若干长条形凹槽。

进一步的，所述凹槽结构包括沿滚筒表面分布的若干凸齿。

为了达到上述目的，本发明提供的风力发电叶片前缘保护漆涂装方法，通过上述的涂装装置直接滚涂前缘保护漆，并由滚筒表面凹槽来控制湿膜膜厚。

进一步的，所述涂装方法包括：

基材表面处理，将叶片待施工前缘区域进行表面处理；

保护漆滚涂，在利用涂装装置在待涂表面区域沿垂直于叶片方向滚涂保护油漆，并将多余油漆赶出待涂表面区域，同时基于涂装装置中滚筒表面凹槽来在待涂表面形成预定厚度的保护漆层。

为了达到上述目的，本发明提供的风力发电叶片，所述风力发电叶片的前缘通过上述涂装装置直接滚涂形成有前缘保护漆。

进一步的，所述前缘保护漆表面的滚痕垂直于叶片。

本发明提供的方案创造性的采用不可形变的表面具有凹槽的硬质滚筒来在风力发电叶片前缘直接滚涂前缘保护漆，在滚涂过程中可完全避免掉毛问题，大大提高所形成前缘保护漆的质量；同时滚涂过程中可通过凹槽的深度来有效控制湿膜膜厚，单次施工厚度可轻易达500微米以上，极大的缩短施工周期。

再者，本发明提供的方案的施工不受油漆黏度影响，针对黏度10000cps以上的油漆无需稀释，依然可以直接有效施工，故采用本方案还能够极大的拓展了滚涂施工的油漆可接受黏度范围。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中涂装装置的第一种结构示意图；

图2为本发明实例中涂装装置的第二种结构(方形槽)示意图；

图3为本发明实例中涂装装置的第二种结构(V形槽)示意图；

图4为本发明实例中涂装装置的第三种结构示意图；

图5为本发明实例中涂装装置的第四种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对风力发电叶片前缘保护漆的涂装，常规的方式都是采用毛滚或海绵滚来滚涂保护漆，由于毛滚和海绵滚都是疏松或多孔结构，同时毛滚还存在掉毛的问题，这些都严重影响了叶片前缘保护漆涂装的效率和成型质量(如背景技术部分所述)；到目前为止，针对黏度较高的叶片前缘保护漆，本领域还没有找到一种经济可行的替代方案，这也是一直困扰本领域技术人员的问题。

针对上述本领域一直无法解决的问题，本实例摒弃采用常规的毛滚或海绵滚来滚涂保护漆的方式，克服滚涂油漆时需要采用毛滚或海绵滚的技术偏见，创新的采用没有任何刷毛且表面带有凹槽结构的硬质滚筒来直接滚涂叶片前缘保护漆，能够有效的现有问题，实现对风力发电叶片前缘保护漆进行高效且高质量的涂装。

基于上述原理，以下说明一下本实例的实施过程。

参见图1，其所示为本实例基于上述原理给出的一种风力发电叶片前缘保护漆涂装装置的结构示例。

由图可知，该风力发电叶片前缘保护漆涂装装置100主要由支架110以及安置在支架110上硬质滚筒120构成。

其中，支架110用于硬质滚筒120，并且方便使用者对滚筒进行滚涂操作。该支架110的具体结构形式，此处不加以赘述，只要结构稳定可靠，能够便于滚筒的安装使用即可。如可采用现有常见滚筒刷中支架的结构，简单可靠，经济实用，但并不限于此。

对于本滚涂装置中的硬质滚筒120，整体为实心或空心的圆柱形结构，并由硬质材料制成，使得整个硬质滚筒表面没有任何刷毛，同时具有较高的硬度，使得硬质滚筒120在使用过程中(高粘度油漆的滚涂过程中)不发生任何的形变。对于构成硬质滚筒120的硬质材料可以为各种金属，各种硬质塑料或其他可行的材料，此处不加以限定，具体可根据实际需求而定。

为了便于滚筒的制作或操作，本实例中优选实心结构的硬质滚筒120。

在此基础上，本实例进一步的在硬质滚筒120的表面设置有相应的凹槽结构130，通过该凹槽结构130来有效控制滚涂前缘保护漆时湿膜的膜厚，具体通过凹槽的深度来控制湿膜膜厚，据此可实现单次施工厚度可轻易达500微米以上，极大的缩短施工周期。

如图1所示，该凹槽结构130可采用螺旋状槽口结构，并沿滚筒外表面呈螺旋状分布。作为优选，该螺旋状槽口连续布满整个滚筒外表面。根据需要，该螺旋状槽口也可采用分段的方式分布在个滚筒外表面；或者只分布在滚筒外表面的部分区域等等。

该螺旋状槽口的形状优选为V形或U形或方形等，具体形状并不限于此，根据需要还可采用其它可行的槽形方案。同时该槽口的深度优选在200-2000微米之间，极限深度可能达到5mm。

作为替代方案，本实例的凹槽结构130还可以如图2和3所示的结构，该凹槽结构130主要由若干的环形槽131配合构成。

该凹槽结构130中，每个环形槽131沿滚筒表面周向分布，而若干环形槽131之间沿滚筒表面轴向依次分布，根据需要若干环形槽131之间可以为等距分布或非等距分布。本替代方案中，优选若干环形槽131沿滚筒表面轴向布满整个滚筒外表面。根据需要，若干环形槽131之间也可采用分段的方式分布在个滚筒外表面；或者只分布在滚筒外表面的部分区域等等。

对于凹槽结构130中的若干环形槽131可采用相同结构或者不同的结构，具体的分布方式可根据实际需求而定。

每个环形槽131的形状优选为方形(如图2所示)或V形(如图3所示)或U形等，具体形状并不限于此，根据需要还可采用其它可行的槽形方案。，同时该环形槽的深度在200-2000微米之间，极限深度可能达到5mm

作为替代方案，本实例的凹槽结构130还可以如图4所示的结构，该凹槽结构130主要由若干的长条形凹槽131配合构成。

该凹槽结构130中，每个长条形凹槽131沿滚筒延伸方向分布，同时若干长条形凹槽131之间沿滚筒表面周向依次分布，根据需要若干长条形凹槽131之间可以为等距分布或非等距分布。本替代方案中，优选若干长条形凹槽131沿滚筒表面周向布满整个滚筒外表面，对于长条形凹槽131的数量可根据实际需求而定。根据需要，若干长条形凹槽131之间也可采用分段的方式分布在个滚筒外表面；或者只分布在滚筒外表面的部分区域等等。

对于凹槽结构130中的若干长条形凹槽131可采用相同结构或者不同的结构，具体的分布方式可根据实际需求而定。

每个长条形凹槽131的形状优选为方形或V形或U形等，具体形状并不限于此，根据需要还可采用其它可行的槽形方案。同时该环形槽的深度在200-2000微米之间，极限深度可能达到5mm

作为替代方案，本实例的凹槽结构130还可以如图5所示的结构，该凹槽结构130主要由若干的凸齿131配合构成。

该凹槽结构130中，若干凸齿131采用有规则或无规则的方式分布在滚筒的表面上。作为举例，本实例中的若干凸齿131支架采用阵列的分布方式分布在滚筒表面上，即在沿滚筒表面形成有呈阵列分布的若干凹槽结构，即在沿滚筒表面周向具有若干长条形凹槽，沿滚筒表面轴向具有若干圆形凹槽。

根据需要若干凸齿131之间可以为等距分布或非等距分布。本替代方案中，优选若干凸齿131满整个滚筒外表面，对于若干凸齿131的数量可根据实际需求而定。根据需要，若干凸齿131之间也可采用分段的方式分布在个滚筒外表面；或者只分布在滚筒外表面的部分区域等等。

对于凹槽结构130中的若干凸齿131可采用相同结构或者不同的结构，具体的分布方式可根据实际需求而定。

每个凸齿131的形状优选为方形或三角形或圆弧形或梯形或圆柱形等，具体形状并不限于此，根据需要还可采用其它可行的槽形方案。同时该凸齿的高度在200-2000微米之间，最大高度可能达到5mm，由此在相邻凸齿之间的所形成的凹槽的深度在200-2000微米之间，极限深度可能达到5mm。

上述的各种凹槽结构130在具体实施时，优选直接成型的方式形成在硬质滚筒120的外表面上。

设置有上述凹槽结构130的硬质滚筒120采用可转动的结构安置在支架110上，即硬质滚筒120可绕其中心轴进行转动。

对于硬质滚筒120具体如何可转动的安置在支架110上，此处不加以限制，只要保证硬质滚筒120在支架110上可稳定可靠的绕其中心轴进行转动即可。

作为举例，可在硬质滚筒120上沿其中心轴部位开设相应的转孔，通过该转孔可转动的套设在支架110上，这样的结构简单可靠，经济可行。但并不限于，如还可在硬质滚筒120的两端设置相应的转轴，通过该转轴与支架110进行转动连接等等。

另外，作为一种改进方案，支架110上可以设置两个或以上的硬质滚筒120，这两个或以上的硬质滚筒120分布在同一平面上，由此能够提高滚涂的效果。

据此形成的风力发电叶片前缘保护漆涂装装置100，基于其结构特点，本实例利用该涂装装置100在高粘度的叶片前缘保护漆无需进行任何稀释的情况下，直接在风力发电叶片前缘进行滚涂。

在滚涂过程中由于硬质滚筒120上没有任何的刷毛，可完全避免掉毛问题，大大提高所形成前缘保护漆的质量；同时滚涂过程中可通过硬质滚筒120上凹槽的深度来有效控制湿膜膜厚，单次施工厚度可轻易达500微米以上，极大的缩短施工周期。

另外，由于传统滚涂是通过滚筒先吸附油漆，然后再将油漆滚涂到待涂物表面。油漆黏度过高时滚筒会被黏在基材表面，难以滚动或导致滚筒破损。

而本方案利用硬质滚筒强行将油漆滚平或推平，即使滚筒不转动，依然可以通推力和其上的凹槽来施工并控制油漆厚度；其中凹槽的深度确定了目标漆膜的厚度，由于本方案中硬质滚筒上的凹槽深度通常在200-2000微米之间，极限深度可能达到5mm，由此可以实现单次施工厚度可轻易达500微米以上。

另外，本涂装装置100中的硬质滚筒，无论采取何种材质，均可通过调整凹槽深度及面积来获得理想的湿膜厚度，通常，凹槽越窄，密度越大最后漆膜的流平效果越好。

最后，本涂装装置100由于滚涂组件为硬质滚筒不会因油漆黏度过高而掉毛或破损，通过强加外力可将没有经过稀释的高黏度油漆摊平，同时由其上的凹槽来控制摊平后的油漆厚度，与摊平所用外力基本无关。由此本涂装装置100在具体用时，不受油漆黏度影响，针对黏度10000cps以上的油漆无需稀释，依然可以直接有效施工。而传统滚涂即使滚筒本身不破损，强行施工后其膜厚通常不可控，或高或低。

为了进一步说明本方案，以下举例说明一下本方案对风力发电叶片前缘涂装保护漆的过程。

作为举例，基于本实例给出的风力发电叶片前缘保护漆涂装装置100来对风力发电叶片前缘涂装保护漆的施工过程，主要包括以下几个步骤：

步骤1：基材表面处理。首先将叶片待施工前缘区域进行表面处理，譬如打磨等。

步骤2：上漆。此工序目的是将油漆先转移到待涂装表面区域，但并未将油漆施工至目标厚度。譬如待涂装表面是一个20×100cm的表面，那么只要将足量油漆撒到该区域的任何位置即可认为完成了此工序。只要在此区域内，油漆的任何外形、任何占涂装表面的面积以及任何厚度均可接受，只要保证油漆足量即可。

步骤3：初步滚涂施工。用本涂装装置100直接将没有进行稀释的油漆在待涂物表面大概摊平，保证油漆的总厚度高于凹槽的深度。摊平过程可以平推滚筒，也可滚动滚筒，也可借助刮板。

步骤4：最终滚涂施工。沿垂直于叶片方向仔细滚动或推动本涂装装置100中的硬质滚筒120将多余油漆赶出待涂表面区域。滚过或推过的区域其漆膜厚受凹槽的限制，为相对固定的数据，从而可形成厚度相对均匀的漆膜。刚施工完毕时湿膜成凹凸不平状，但经过流平之后凹凸痕迹会极大减轻甚至消失，最终达到预期目的。

另外，在实际操作时，根据需要步骤2和3有时可以省略，直接进入步骤4进行最终滚涂施工。

本施工方案在进行最终滚涂施工时，通过沿垂直于叶片方向施工，这样即使有滚痕，滚痕走向也会平行于风向，可最大程度降低风阻力；另外，由于叶片最前缘的合膜缝区域是圆弧形，垂直于此方向施工时可将滚筒最大限度的叶片贴紧叶片，不会漏涂。

通过与常规的施工方案相比，本实例给出的施工方案所形成的风力发电叶片前缘保护漆具有以下优点：

1、整体膜厚相对均匀，且厚度可控，一次施工即可达500微米以上；同等膜厚情况下，可将涂装时间减少50％甚至更多。

2、外观平整光滑，即使有轻微滚痕，其滚痕走向也垂直于叶片，对风阻力影响较小；漆膜内无滚筒毛或其它杂质，不影响漆膜耐雨蚀性能。

3、漆膜机械泡极少。

4、由于油漆不添加或极少添加稀释剂，因此大幅度降低VOC排放量。

5、合膜缝区域不易产生漏涂(此区域为核心目标保护区域)

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种风力发电叶片前缘保护漆涂装装置，包括支架，其特征在于，还包括设置在支架上的至少一个硬质滚筒，所述滚筒的表面设置有凹槽结构。

2.根据权利要求1所述的风力发电叶片前缘保护漆涂装装置，其特征在于，所述凹槽结构为在滚筒表面呈螺旋状分布的螺旋状槽口。

3.根据权利要求1所述的风力发电叶片前缘保护漆涂装装置，其特征在于，所述凹槽结构包括分布在滚筒表面上的若干环形槽。

4.根据权利要求1所述的风力发电叶片前缘保护漆涂装装置，其特征在于，所述凹槽结构包括沿滚筒表面周向分布的若干长条形凹槽。

5.根据权利要求1所述的风力发电叶片前缘保护漆涂装装置，其特征在于，所述凹槽结构包括沿滚筒表面分布的若干凸齿。

6.一种风力发电叶片前缘保护漆涂装方法，其特征在于，通过权利要求1-5中任一项所述的涂装装置直接滚涂前缘保护漆，并由滚筒表面凹槽来控制湿膜膜厚。

7.根据权利要求5所述的风力发电叶片前缘保护漆涂装方法，其特征在于，所述涂装方法包括：

基材表面处理，将叶片待施工前缘区域进行表面处理；

保护漆滚涂，在利用涂装装置在待涂表面区域沿垂直于叶片方向滚涂保护油漆，并将多余油漆赶出待涂表面区域，同时基于涂装装置中滚筒表面凹槽来在待涂表面形成预定厚度的保护漆层。

8.一种风力发电叶片，其特征在于，所述风力发电叶片的前缘通过权利要求1-5中任一项所述的涂装装置直接滚涂形成有前缘保护漆。

9.根据权利要求8所述的风力发电叶片，其特征在于，所述前缘保护漆表面的滚痕垂直于叶片。