TWM588625U - 風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置 - Google Patents

Abstract

本創作一種風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，應用於兆瓦級風機葉片，主要為強化風電葉片前、後緣強度而設置的粘接法蘭，藉由改良該模具之組裝與定位結構，藉定位法蘭片、軸套、密封墊圈、定位螺桿、螺帽各組件間的搭配，使精確、快速地被安裝在葉片殼體模具的翻邊上，藉密封膠條輔助將真空袋鋪設在粘接法蘭模具外側，抽氣使真空袋內形成真空密封、受壓，待樹脂固化後，將粘接法蘭模具移除後得到結構扎實的粘接法蘭，在風機葉片殼體膠合時，粘接法蘭結構密實、尺寸精確，良好的膠合使得葉片強度得到強化為其目的。

Description

風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置

本創作涉及一種風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，特別是關於一種用於兆瓦級風電葉片之粘接法蘭，採真空加壓與定位結構改良搭配之模具裝置。

請參閱圖一所示，圖一為常見風電葉片的剖面構造示意圖，一般大型的風電葉片10主結構系由複合材料製作的SS葉片殼體20與PS葉片殼體30、大樑40、腹板50等部件構成；各部件依結構設計要求，並採用結構膠粘接工藝將前述各部件組裝成風電葉片10。在風電葉片10整體結構中，粘接部位是結構性較薄弱的部分，特別是在葉片前緣60(Leading Edge)粘接的位置，實務上多數風電葉片10的損壞是從葉片前緣60開始的，其係因為風電葉片10在運行狀態時，葉片前緣60為風切入之衝擊面，是以根據葉片前緣60之受力狀態，如能確保葉片前緣60強度，即能保證到風電葉片10的使用安全及降低受損害的程度。

在現有技術中，比較常用的葉片前緣60、葉片前後緣的加固方式，係於葉片結構內側，增加設置粘接法蘭70，用以增加SS葉片殼體20與PS葉片殼體30粘接的粘接面積，使於風電葉片10在粘接法蘭70補強的輔助下局部結構增強，達到強化葉片強度的目的；其粘接法蘭70的製作，乃係在SS葉片殼體20灌注成型後，撕去欲設置粘接法蘭70部位的真空材料，將粘接法蘭模組80按照型面位置擺放在葉片殼體模組90的翻邊上，調整粘接法蘭模組80前後位置，通過定位銷或定位合頁801之定位及固定，以手糊操作方式將玻纖增強布鋪設於粘接法蘭模組80並塗上環氧樹脂，待手糊玻纖布層固化成形後即移除粘接法蘭模組80，使成形後的粘接法蘭70，符合葉片PS葉片殼體30內弧面形狀，在SS葉片殼體20及PS葉片殼體30合模時塗上結構膠，來達到輔助風電葉片10殼體粘接成形之目的。

其中，粘接法蘭模具形狀，乃按照風電葉片10之PS葉片殼體30前、後緣部位內側面粘接位置的形狀製作，目的係為了保證在製作粘接法蘭70時能夠與風電葉片10之PS葉片殼體30內弧面緊密粘接在一起，從而保證粘接用之結構膠之膠層厚度均勻，請參閱圖二及圖三所示。

然而於實務上，粘接法蘭70在製作操作上存在著有如下列所列示的諸項問題點，茲簡列如下：1、手糊玻纖布時，玻纖布層內環氧樹脂浸膠不均勻，固化後產生半乾絲現象，使製作出的粘接法蘭70結構強度不足，強化葉片前緣60及後緣結構的目的與效果大打折扣。2、由於玻纖布以人工手糊的方式製作粘接法蘭70，如操作者技術不夠熟練，滾軋氣泡的技術不到位，導致玻纖布層間殘留氣泡，造成分層現象，使製作出的粘接法蘭70結構強度不足，而影響達到強化葉片前緣60及後緣結構的效果。3、由於玻纖布粘塗於粘接法蘭模具之內側，雖有粘接法蘭模具的形狀貼附輔助，但玻纖布仍會因多層鋪設與加上樹脂浸潤後產生的重量而造成重力下垂，使得固化後的粘接法蘭70產生位移、變形，超出與PS葉片殼體30的膠合面結構設計間隙，導致因填補變形量而造成結構膠的使用量增加，除造成結構膠用量上升、成本增加外，另不利於風電葉片10配重的控制，而形成技術上的困擾；另，結構膠使用厚度 過大，將會增加膠層內空隙、氣泡等缺陷的產生而降低結構膠粘接強度。 4、承上述第3點，玻纖布因重力而向下垂落，導致玻璃纖維彎曲致使粘接法蘭70的強度受到影響，為滿足強度要求，需要進行修補作業，如此又增加了葉片製造作業工時。

如上所述，習用技術中對於粘接法蘭之製作技術仍存在著若干疏失，而亟待改善者；鑒於上述習用技術的諸項缺失，創作人憑藉著多年風電葉片領域的從業經驗，潛心研究，終於開發出本創作之風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置。

本創作之風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置的主要目的，在於運用模具搭配真空加壓方式，解決玻纖增強布層因重力垂落及錯層不準確的問題；次一目的，在於粘接法蘭模具定位裝置的改造，用以防止密封真空袋邊緣漏氣，影響抽真空效果。

運用本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，其用以銜接一粘接法蘭模具及一葉片殼體模具，其包括：一定位法蘭片，其設置在該葉片殼體模具的一組裝部內，且該定位法蘭片係對應該粘接法蘭模具，又該粘接法蘭模具係以一端疊設於該葉片殼體模具的一端，而該粘接法蘭模具的另一端及該葉片殼體模具的另一端則朝相反方向弧彎延伸，另外在該定位法蘭片對應該粘接法蘭模具的一側進一步疊設一下密封墊圈；一定位螺桿，其由該組裝部朝該粘接法蘭模具垂直延伸，且該定位螺桿係貫穿該定位法蘭片及該下密封墊圈，又該定位螺桿的頂端周側進一步環設一外螺紋；一軸套，其裝設於該粘接法蘭模具所設之一穿孔，且該軸套係對應該定位螺桿，又該葉片殼體模具與該粘接法蘭模具的疊合係以該定位螺桿貫穿該軸套；及一螺帽，其鎖接於該定位螺桿貫穿軸套後所凸出於該粘接法蘭模具的一端，而該螺帽係設有一螺孔且於該螺孔內壁環設有一內螺紋，又該螺帽係以該螺孔套接於該定位螺桿，並以該內螺紋與該外螺紋相互螺鎖接合，另外該螺帽與該軸套之間進一步設有一上密封墊圈，該上密封墊圈係受該定位螺桿貫穿並夾設於該螺帽及該軸套之間；其中，該粘接法蘭模具藉著該軸套套入該定位螺桿，使該粘接法蘭模具定位在該葉片殼體模具的翻邊上，而該上、下密封墊圈分別使用在該軸套的上下端面位置，再以該螺帽旋合入該定位螺桿來達到該粘接法蘭模具位置固定，再搭配真空抽離工法以完成粘接角製作。

採用本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，主要存在有以下優點： 1.運用真空加壓工法於粘接法蘭模具上，解決玻纖布層因重力垂落及錯層等問題，使結構膠的使用量回歸準確與正常，直接幫助於葉片配重控制及節約後續葉片修補的工時。2.粘接法蘭模具定位方便與準確的特點，達到了方便操作的目的。 3.受真空加壓的粘接法蘭樹脂含量降低，杜絕玻纖布分層、氣泡、半乾絲等現象，使粘接法蘭的品質及結構強度得以確保，進而達到合模後之葉片前、後緣結構強化的目的。

為了清楚說明本創作所能達成上述之目的及功效，茲搭配圖示就本創作的實施例加以詳細說明其特徵與功效。請參閱第四圖至第七圖所示，本創作一種風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，其用以銜接一粘接法蘭模具1及一葉片殼體模具2，其包括：一定位法蘭片3，其設置在該葉片殼體模具2的一組裝部21內，且該定位法蘭片3係對應該粘接法蘭模具1，又該粘接法蘭模具1係以一端疊設於該葉片殼體模具2的一端，而該粘接法蘭模具1的另一端及該葉片殼體模具2的另一端則朝相反方向弧彎延伸，另外在該定位法蘭片3對應該粘接法蘭模具1的一側進一步疊設一下密封墊圈4；一定位螺桿5，其由該組裝部21朝該粘接法蘭模具1垂直延伸，且該定位螺桿5係貫穿該定位法蘭片3及該下密封墊圈4，又該定位螺桿5的頂端周側進一步環設一外螺紋51；一軸套6，其裝設於該粘接法蘭模具1所設之一穿孔11，且該軸套6係對應該定位螺桿5，又該葉片殼體模具2與該粘接法蘭模具1的疊合係以該定位螺桿5貫穿該軸套6；及一螺帽7，其鎖接於該定位螺桿5貫穿軸套6後所凸出於該粘接法蘭模具1的一端，而該螺帽7係設有一螺孔71且於該螺孔71內壁環設有一內螺紋72，又該螺帽7係以該螺孔71套接於該定位螺桿5，並以該內螺紋72與該外螺紋51相互螺鎖接合，另外該螺帽7與該軸套6之間進一步設有一上密封墊圈8，該上密封墊圈8係受該定位螺桿5貫穿並夾設於該螺帽7及該軸套6之間；其中，該粘接法蘭模具1藉著該軸套6套入該定位螺桿5，使該粘接法蘭模具1定位在該葉片殼體模具2的翻邊上，而該上、下密封墊圈4分別使用在該軸套6的上下端面位置，再以該螺帽7旋合入該定位螺桿5來達到該粘接法蘭模具1位置固定，再搭配真空抽離工法以完成粘接角製作(前述為本創作主實施例之主要技術特徵，其對應本案申請專利範圍第一項的內容，得以詳知本創作之目的與實施型態，而其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵是為對申請專利範圍第一項內容的詳述或附加技術特徵，而非用以限制申請專利範圍第一項的界定範圍，應知本案申請專利範圍第一項不必要一定包含其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵)。

依據粘接法蘭模具1安裝位置尺寸，在葉片殼體模具2翻邊上確定好定位法蘭片3的設置位置；按照定位法蘭片3的大小外形，製作一個深約0.8-1.2cm的坑(不能將翻邊磨穿)，再將定位法蘭片3放置入並粘接，定位法蘭片3不能高出葉片殼體()模翻邊平面，並用膠衣補平。定位螺桿5係與定位法蘭片3連結，在定位法蘭片3埋入葉片殼體模具2翻邊上後，定位螺桿5被緊固地垂 直固定於葉片殼體模具2上，供作粘接法蘭模具1定位及螺合固定之用；粘接法蘭模具1上相對於定位螺桿5位置設置一個孔，孔內設置軸套6，並將軸套6粘牢，其用途在防止粘接法蘭模具1裝設使用時，與定位螺桿5間磨損而產生間隙，影響粘接法蘭模具1安裝位置的尺寸精度。

另外，於定位法蘭片3上端與粘接法蘭模具1之軸套6上、下端面使用的上密封墊圈8及下密封墊圈4，其目的在於防止粘接法蘭模具1在施作抽真空作業時，已浸潤樹脂的玻纖布層，樹脂會隨著真空施壓而溢流入粘接法蘭模具1與葉片殼體模具2區域的間隙內，致使樹脂固化後造成粘接法蘭模具1自脫模及移除困難。請再參閱圖六、七所示，真空袋壓制作粘接法蘭方案：依前述，在SS葉片殼體20側欲設置粘接法蘭70位置，除去先前因PS葉片殼體30成形灌注成形所設置的真空輔材；將粘接法蘭模具1依前述定位螺桿5位置定位好，擰緊螺帽7；沿著葉片殼體模具2翻邊貼一圈密封膠條，密封膠條範圍能將整個粘接法蘭模具1圍起來，按照手糊工藝方式趕掉粘接法蘭模具1上之粘接法蘭70(玻纖布層)氣泡，在糊好的玻纖布層上覆蓋脫模布9、隔離膜91及導流網92等網層後，殼體上之導流網92搭在粘接法蘭70之導流網92上方便抽氣。把真空袋93一邊貼在葉片殼體模具2翻邊密封膠條上，真空袋93要留足餘量，避免抽真空時架空；真空袋93將粘接法蘭模具1密封，稍稍打開真空泵閥門，緩緩抽氣，將真空袋93隨型壓在粘接法蘭70上，調整真空袋93，注意真空袋93不能有空隙，將真空泵閥門完全打開，將真空袋93內多餘的氣體抽出，壓緊玻纖布層；待樹脂凝膠後關閉閥門，固化後去除真空袋93、密封膠條等抽真空使用之輔助材料，移除粘接法蘭模具1，粘接法蘭70於是完成。

上述實施例，僅為本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置之較佳實施例，其所揭露之結構特徵與方式，非用以限制本創作具體的內容，凡與本創作結構特徵及原理相近似之創作，均應不脫離本實用新型專利申請案之範圍者而受保護，具體的專利範圍由本案權利要求書規範之。

綜上所述，本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，於空間型態上實屬創新，符合專利申請新穎性之必要條件，另改良慣用技術之諸項缺失，實用性與進步性兼具，誠為一符合新型專利申請之優異創作，懇請貴局授與實用新型專利，以鼓勵創作，實感德便。

10‧‧‧風電葉片 20‧‧‧SS葉片殼體 30‧‧‧PS葉片殼體 40‧‧‧大樑 50‧‧‧腹板 60‧‧‧葉片前緣 70‧‧‧粘接法蘭 80‧‧‧粘接法蘭模組 801‧‧‧定位合頁 90‧‧‧葉片殼體模組 1‧‧‧粘接法蘭模具 11‧‧‧穿孔 2‧‧‧葉片殼體模具 21‧‧‧組裝部 3‧‧‧定位法蘭片 4‧‧‧下密封墊圈 5‧‧‧定位螺桿 51‧‧‧外螺紋 6‧‧‧軸套 7‧‧‧螺帽 71‧‧‧螺孔 72‧‧‧內螺紋 8‧‧‧上密封墊圈 9‧‧‧脫模布 91‧‧‧隔離膜 92‧‧‧導流網 93‧‧‧真空袋

第一圖為習知風電葉片之剖面構造示意圖。 第二圖為習知技術之粘接法蘭與葉片殼體(SS,PS)前緣局部結構示意圖。 第三圖為習知技術之粘接法蘭模具與葉片殼體實施局部結構示意。 第四圖為本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置之實施局部結構示意圖。 第五圖為本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置之定位裝置立體分解示意圖。 第六圖為本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置之實施剖面示意圖。 第七圖為本創作風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置之局部剖面放大示意圖。

20‧‧‧SS葉片殼體

70‧‧‧粘接法蘭

90‧‧‧葉片殼體模組

1‧‧‧粘接法蘭模具

2‧‧‧葉片殼體模具

7‧‧‧螺帽

8‧‧‧上密封墊圈

91‧‧‧隔離膜

Claims (5)

1. 一種風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，其用以銜接一粘接法蘭模具及一葉片殼體模具，其包括： 一定位法蘭片，其設置在該葉片殼體模具的一組裝部內，且該定位法蘭片係對應該粘接法蘭模具，又該粘接法蘭模具係以一端疊設於該葉片殼體模具的一端，而該粘接法蘭模具的另一端及該葉片殼體模具的另一端則朝相反方向弧彎延伸，另外在該定位法蘭片對應該粘接法蘭模具的一側進一步疊設一下密封墊圈； 一定位螺桿，其由該組裝部朝該粘接法蘭模具垂直延伸，且該定位螺桿係貫穿該定位法蘭片及該下密封墊圈，又該定位螺桿的頂端周側進一步環設一外螺紋； 一軸套，其裝設於該粘接法蘭模具所設之一穿孔，且該軸套係對應該定位螺桿，又該葉片殼體模具與該粘接法蘭模具的疊合係以該定位螺桿貫穿該軸套； 及一螺帽，其鎖接於該定位螺桿貫穿軸套後所凸出於該粘接法蘭模具的一端，而該螺帽係設有一螺孔且於該螺孔內壁環設有一內螺紋，又該螺帽係以該螺孔套接於該定位螺桿，並以該內螺紋與該外螺紋相互螺鎖接合，另外該螺帽與該軸套之間進一步設有一上密封墊圈，該上密封墊圈係受該定位螺桿貫穿並夾設於該螺帽及該軸套之間； 其中，該粘接法蘭模具藉著該軸套套入該定位螺桿，使該粘接法蘭模具定位在該葉片殼體模具的翻邊上，而該上、下密封墊圈分別使用在該軸套的上下端面位置，再以該螺帽旋合入該定位螺桿來達到該粘接法蘭模具位置固定，再搭配真空抽離工法以完成粘接角製作。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，其中，該粘接法蘭模具的型面形狀係依風電葉片之PS殼體前、後緣內側面粘接位置的形狀來製作。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，其中，該定位法蘭片埋設並膠固在該風電葉片殼體之翻邊上。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，其中，定位法蘭片可採用粘接或螺栓方式與殼體模具連接固定。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之風電葉片之粘接法蘭真空加壓模具裝置，其中，該粘接法蘭模具及該葉片殼體模具朝相反方向弧彎的一端之內側進一步覆蓋有脫模布及導流網。

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