CN101915221B - 一种用于风力发电机叶片的条状型材连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风力发电机叶片，其中主结构材料为条状竹材与条状玻璃钢拉挤型材，采用特殊的斜切方式将条状竹材与条状玻璃钢拉挤型材连接在一起。
Description
技术领域
本发明涉及到一种条状竹质复合材料和条状玻璃钢拉挤型材连接方法，尤其适用于风力发电机叶片制造中的竹质复合材料和条状型材连接。
背景技术
叶片是风力发电机组有效捕获风能的关键部件。在发电机功率确定的条件下，如何提高发电效率，以获得更大的风能，一直是风力发电追求的目标，而捕风能力的提高与叶片的形状、长度和面积有着密切的关系，叶片尺寸的大小则主要依赖于制造叶片的材料。叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片抵御载荷的能力就越强，叶片就可以做得越大，它的捕风能力也就越强。因此，轻质高强、耐久性好的复合材料成为目前大型风力发电叶片的首选材料。
目前正在服役的风力发电叶片多为复合材料叶片。这些叶片基本上是由聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂与E-玻璃纤维、S-玻璃纤维(玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，按照其成分主要分为5种类型，E-玻璃纤维和S-玻璃纤维为其中两种)、碳纤维等增强材料，通过手工铺放或树脂注入等成型工艺复合而成，以满足不同风场的使用要求。
竹材是一种天然环保型材料，通过层压工艺制得的竹材，即能满足叶片主结构材的力学性能要求，又能有效的降低叶片成本，也便于材料的回收再利用。
但竹材与玻璃钢材料不同，一方面竹材不是热固性材料(热固性材料指受到高温作用后变硬并不可逆转的高分子材料)，不能像玻璃钢一样先将玻璃纤维铺放在物体表面，再加入树脂固化成型，另一方面现有的竹材都是条状型材，且长度有一定的限制，每根长度大约为2m～3m，因此用竹材制作风力发电机叶片时需要找到一种特殊的连接方法，既能将竹材与玻璃钢拉挤型材连接在一起，又能满足强度方面要求。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，为此，本发明的目的在于提出了一种连接竹材和玻璃钢拉挤型材的方法，利用该方法制作的连接既能满足风力发电机叶片的强度要求又使加工方法变得简单，方便操作。
根据本发明，提出一种竹材与玻璃钢拉挤型材或碳纤维拉挤型材连接方法，包括如下步骤：a)采用层压工艺制成特定形状的条状竹质复合材料(层压工艺是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，在加热加压条件下，固化成型的一种成型工艺，在玻璃钢和地板行业较为常见)b)采用拉挤成型工艺制成特定形状的条状玻璃钢拉挤型材或碳纤维拉挤型材(拉挤成型工艺为玻璃钢制造行业中较为常见的一种工艺，采用该工艺制成的具有一定几何形状的物体称为玻璃钢拉挤型材或碳纤维拉挤型材，其中条状为其常见形状)c)以条状竹质复合材料、条状玻璃钢拉挤型材或碳纤维拉挤型材为主要结构材料；d)竹材和拉挤型材其中一端加工成斜切角或两端加工成斜切角，斜切比例大于1∶5；e)再将竹材和玻璃钢拉挤型材等型材以斜切面对斜切面的方式在叶片模具上拼放在一起；f)最后通过真空导入工艺将树脂注入斜切面之间的间隙等位置，固化成为叶片壳体或腹板。在叶片生产现场使用预先加工好形状的条状竹材和型材，可以使操作方便、快捷，不产生废料和垃圾，但条状材料链接通常采用搭接(两种同类型材料重合连接)或对接(是指两物体端部的对头结合)的方式，对风力发电机叶片来说连接强度不够，本发明这种斜接的连接方式解决了条状竹材和拉挤型材之间的连接强度不够这个关键问题。
附图说明
通过下文中的参照附图所进行的描述部分，能够更好的理解所有上述特征，所述附图为：
图1为所述风力发电机叶片截面的剖视图；
图2为连接型材的整个工艺流程；
图3为一端斜切角的条状型材；
图4为两端斜切角的条状型材；
图5为斜切角比例；
图6为图3所示两根有两端斜切角的条状型材组合在一起；
图7为图1所示壳体中A处主结构材的组合方式。
具体实施方式
本发明提供的连接，主要用于风力发电机叶片的壳体部分，由竹材型材和玻璃钢拉挤型材等材料组成，参见附图，图1所示为风力发电机叶片的截面图，包括壳体1和腹板2，壳体主要由竹材和玻璃钢等主结构材料组成。
图2所示为连接型材的整个工艺流程，包括如下步骤：
S1：材料准备，用来连接的原材料，采用竹材型材和玻璃钢型材或碳纤维型材等，竹材型材采用现有家具地板制作行业中常见的层压工艺制成条状，玻璃钢型材或碳纤维型材采用现有玻璃钢行业中常见的拉挤工艺制成条状，每根型材长度从2m～3m不等，一部分型材只有一个端面锯成“∠”字形状，另一部分型材的两个端面都锯成“∠”字形状，要求斜面平整，斜切面厚长比不大于1∶5。
S2：锯斜面，图3所示为一端斜切的型材，图中标记3为锯出的斜切面。图4所示为两端斜切型材，图中标记4为型材两端被锯出的斜切面。图5所示为斜切面的斜切角。
S3：斜接，将两根端部有斜切面的型材，以斜切角对着斜切角的方式放在一起，只有一个端面是斜切面的型材放在连接的第一排或最后一排。将几列这样组合的型材并排拼放在模具上。图6所示为两根型材通过端部的斜切角拼合放在一起。图7为图1所示壳体中A处主结构材的组合方式，其所示为几列如图5所示的拼合型材并排放在一起。
S4：真空灌输，通过真空导入技术或手糊工艺使树脂填充于型材斜接面等部位的空隙中，使型材整体结合在一起。
S5：经过真空灌输，以及后固化，将所有型材都连接在一起，成为整体，从而形成壳体。
Claims (1)
1.一种用于风力发电机叶片的竹材与玻璃钢拉挤型材或碳纤维拉挤型材的连接方法，该方法使用在承载结构为条状竹质复合材料，同时还有条状玻璃钢拉挤型材或条状碳纤维拉挤型材的叶片中；所述连接方法的实现包括如下步骤：
a)采用层压工艺制成特定形状的条状竹质复合材料；
b)采用拉挤成型工艺制成特定形状的条状玻璃钢拉挤型材或条状碳纤维拉挤型材；
c)以条状竹质复合材料、条状玻璃钢拉挤型材或条状碳纤维拉挤型材为主要结构材料；
d)条状竹质复合材料和拉挤型材其中一端加工成斜切角或两端加工成斜切角，斜切比例大于1∶5；
e)再将条状竹质复合材料和条状玻璃钢拉挤型材，或条状竹质复合材料和条状碳纤维拉挤型材以斜切面对斜切面的方式在叶片模具上拼放在一起；
f)最后通过真空导入工艺将树脂注入斜切面之间的间隙位置，固化成为叶片壳体或腹板。
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