[发明专利]竹制复合材料风力机叶片及其真空灌输工艺

说明书

技术领域

本发明公开了一种竹制复合材料风力机叶片，并且公开了一种竹制复合材料风力机叶片的真空灌输工艺。

背景技术

目前，世界上绝大多数风力发电设备使用的叶片均采用以玻璃钢为主要结构体，但是对于长度超过30米的叶片，通常需要加入昂贵的碳纤维才能弥补材料刚度上的不足，这无疑增加了生产制造的成本，生产周期长，并且这种叶片制造过程中出现的废品以及使用后损坏的损毁品均不易于回收，随意丢弃必将造成环境污染，使得合理处置这些废品以及损毁品需要花费较大的人力和物力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种制造成本低廉、生产周期短、有利于环保的竹制复合材料风力发电机叶片。

本发明的另一目的则是提供一种上述竹制复合材料风力发电机叶片的真空灌输工艺。

按照本发明提供的技术方案，所述叶片本体包括片状的上片与下片，其中叶片本体的根部设有叶根，叶片本体的顶端为叶尖，叶片本体的中部为叶中，上片与下片通过合模粘结条粘合而成一体并使其围成空腔，在叶根和/或上片和/或下片内部填充有竹层积材，在叶片本体靠近叶根的部位设置叶根预成型部件。

竹层积材，即数十片竹片通过粘结材料粘结在一起，经过压实后，切割形成的长条状物体。

在叶根、上片和下片内部均填充有竹层积材。上片与下片均包括外玻璃钢层与内玻璃钢层，外玻璃钢层与内玻璃钢层之间为基体材料层，在位于叶中位置的基体材料层内填充有竹层积材，在叶中两侧的叶片外边与叶片内边的外玻璃钢层与内玻璃钢层之间以及竹层积材之间均为基体材料层。

所述基体材料，在玻璃钢中，它的功能是把玻璃纤维粘合在一起。我们工艺中所用的基体材料即为环氧树脂与固化剂的混合，也可以简称基体树脂。

所述合模粘结条，即在上下两半叶片合模时，在两叶片粘结缝隙处，帖于内部的有一定宽度的部件，用于增强粘结处的强度。该部件预先按照粘结处的形状制造。

其中上片与下片的叶根部分曲率较大区域先期预制成型，称为叶根预成型部件，然后再铺入模具与其它部分一起灌输成为叶片整体。所谓叶根预成型部件，即为将曲率较大不宜铺层的部分分割成若干个部分，分别制造模具灌输成所需的弯曲形状。

叶片的主要原材料为竹材。在竹层的外边均为玻璃钢层，即，整个叶片的大部分截面材料均为两层玻璃钢层中间夹一层竹层的“三明治”结构。个别位置为纯玻璃钢结构。所有的铺层材料铺入叶片的模具中，通过向内灌输基体材料之后在真空状态下固化成型而成。

两半模具分别灌输成型，最后通过叶片生产设备合模粘结而成整个叶片。其中在叶片内部合模处贴有粘结条以保证叶片整体强度。

上述的竹制复合材料风力发电机叶片的真空灌输工艺包含如下步骤：

第一步：制备叶片本体的叶根预成型部件

1a、根据叶片叶根曲率较大部分的形状、尺寸，划分为若干块，制成叶根预成型部件的模具，去除该模具表面杂物，依次用洁模剂、脱模剂擦模具表面，在叶根预成型部件的模具的法兰边一周粘结密封胶带；

1b、在步骤1a的模具上铺设脱模布，在脱模布上面并排紧密铺放多层竹片层，在竹片层上再铺放脱模布形成竹制铺层，在竹制铺层上面布置灌输基体材料的管路和导流网；

1c、将真空袋与模具用密封胶带粘结，使竹制铺层、脱模布和导流网形成的铺层置于一个密闭的空间，并对真空袋内抽气，使得真空袋内压力为-0.9～-0.6atm；

1d、通过灌输基体材料管路向模具内灌输基体材料后4～5小时，在20～30℃条件下固化、脱膜，经表面处理形成叶根预成型部件；

第二步：制备叶片本体及叶根

2a、准备两个相互配合的阴模，去除模具表面杂物后用洁模剂、脱模剂擦拭模具表面；

2b、贴密封胶带：在模具法兰面一整周贴密封胶带；

2c、在贴密封胶带后的模具表面铺设玻璃布；

2d、在玻璃布上铺设竹层积材及在叶根部分铺设叶根预成型部件，使得竹层积材的长度方向与模具的长度一致；

2e、在竹层积材上面再铺设玻璃布；

2f在铺设于竹层积材上的玻璃布上再依次铺设脱模布和导流网；

2g、在铺放好脱模布和导流网的铺层上面布置灌输管路；

2h、将真空袋与模具用密封胶带粘结，使依次放置的玻璃布、竹层积材、玻璃布、脱模布和导流网形成的铺层置于一个密闭的空间，并对真空袋内抽气，使得真空袋内压力为-0.9～-0.6atm；

2i、通过灌输管路向真空袋内灌输基体材料，灌输完毕静置使其固化；