[發明專利]針刺纖維增強的風電機組葉片及其制做工藝

有效

• 申請號: 200910143987.1
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN101614182A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 張俊;劉文芝;王紅;羅振;李娟
• 申請（專利權）人: 內蒙古工大博遠風電裝備制造有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D3/06;C08L63/00;C08L67/00;C08K7/04;C08K7/14
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技術領域：

本發明涉及一種葉片，尤其是涉及一種針刺纖維增強的風電機組葉片及其制做工藝。

背景技術：

風力發電葉片典型的工藝是將葉片兩個半殼分別在不同陰模上，將按一定鋪層方式分布的纖維布(玻璃布，碳布)通過分層疊加或將纖維和玻璃布纖維混雜分層疊加，通過真空導入工藝，將基體材料吸入并分布在纖維材料中，為了使樹脂含量均勻分布，通常要設立樹脂流動通道。

葉片所使用的基體材料最典型的是聚酯或環氧樹脂，但纖維增強是通過玻璃纖維，或玻璃纖維-碳纖維來實現的，可以認為，葉片強度的保證是通過纖維增強來完成的。

目前，國內外通用的葉片增強材料，只是通過玻璃布鋪層或碳布一玻璃布交替鋪層，屬于層鋪型復合材料。此類增強材料的葉片的剪切強度和剛度的指標，完全靠一層一層之間的樹脂結合程度來實現，這就對玻璃布、樹脂都提出了較高的要求。玻璃布要解決各方向強度要求，織物布的角度要變化，樹脂要浸潤性好，真空導入的樹脂含量要保證，這樣工藝的直接后果就是玻璃布和樹脂的成本比較高，且層間剪切強度的指標不易提高，為了提高剛度和強度，葉片的厚度相應要厚一些，這就增加了葉片的重量。葉片重量的提高，直接影響風機的效率和增加了葉片的成本。現有的技術缺點是：①層鋪材料的剪切強度提高很困難；②層鋪材料強度的提高要靠纖維布和樹脂的高度配合才能實現，否則產品的性能指標會受影響；③對成型工藝的控制要求很嚴，工藝參數的輕微變化(如真空度溫度的變化)，對制品的產品性能影響較大；④纖維布、樹脂多采用國外材料，原材料成本很高。

發明內容：

本發明的目的在于提高葉片的強度，壽命，將層鋪型增強材料通過纖維針刺方式，形成一種三維增強方式的復合材料增強材料的一種針刺纖維增強的風電機組葉片。

本發明的另一個目的在于提供一種針刺纖維增強的風電機組葉片的制做工藝。

本發明的第一個目的由如下技術方案實施：一種針刺纖維增強的風電機組葉片，包括有層疊的纖維布鋪層、基體樹脂材料和玻璃纖維或碳纖維的任一種，所述玻璃纖維或碳纖維垂直密布于所述層疊的纖維布鋪層，在所述層疊的纖維布鋪層之間浸漬所述基體樹脂材料。

本發明的第二個目的由如下技術方案實施：一種針刺纖維增強的風電機組葉片的制做工藝，依次包括有如下步驟：(1)模具準備：清洗模具，去除模具表面雜物；(2)纖維布鋪層：將纖維布按照設計要求鋪在清洗后的模具內，形成層疊的纖維布鋪層；(4)布管設置：(5)將密封膠帶、真空袋形成密閉空間；(6)打開真空泵，預抽真空；(7)打開進膠管與抽膠管，抽取基體樹脂材料；(8)待基體樹脂材料固化后，脫模、成型、表面修補；得針刺纖維增強的風電機組葉片；其還包括有如下步驟：(3)碳纖維或玻璃纖維針刺：所述步驟(3)在所述步驟(2)之后，所述步驟(4)之間；其中(3)碳纖維或玻璃纖維針刺：用倒須針以針刺的方式植刺入所述層疊纖維布鋪層中，所述碳纖維或玻璃纖維針刺入層疊纖維布鋪層的深度不小于所述層疊纖維布鋪層厚度的1/3，形成了纖維-層疊纖維布鋪層增強體。

其中所述碳纖維或玻璃纖維針刺密度為：每相鄰的兩個碳纖維或玻璃纖維針刺的間距在相應的碳纖維或玻璃纖維針刺位置的鋪層厚度的5倍之內。

所述基體樹脂材料選自環氧樹脂或聚酯樹脂的任一種。

所述纖維布鋪層為玻璃纖維布鋪層或碳纖維布鋪層的任一種。

本發明的優點在于：提高葉片材料的層剪強度，能夠提高50％以上。有利于真空導入工藝，針刺纖維形成了一個樹脂流入通道，可以較大的提高樹脂流入速度，可以提高整體的強度。該工藝形成三維編織材料，可以減薄葉片的厚度，減輕葉片的質量，降低了葉片的成本。該工藝特別適合深度成形加工，使制品有很好的抗沖擊性能、能量吸收性能和抗疲勞性能。

附圖說明：

圖1為本發明實施例1針刺纖維增強的風電機組葉片的部分剖面結構示意圖。

圖2為倒須針的結構示意圖。

層疊的纖維布鋪層1，基體樹脂材料2，玻璃纖維或碳纖維3，倒須針4。

具體實施方式：

實施例1：如圖1所示，一種針刺纖維增強的風電機組葉片，包括有層疊的纖維布鋪層1、基體樹脂材料2和纖維3，纖維3垂直密布于層疊的纖維布鋪層1，在層疊的纖維布鋪層1之間浸漬基體樹脂材料2。基體樹脂材料2選自環氧樹脂或聚脂樹脂。纖維布鋪層1為玻璃纖維布鋪層。