專利名稱：針刺纖維增強的風電機組葉片及其制做工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
風力發(fā)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(huán)氧樹脂，但纖維增強 是通過玻璃纖維，或玻璃纖維一碳纖維來實現(xiàn)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(nèi)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(jié)合程度來實現(xiàn)， 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，直接影響風的效率和增加了葉片的成本?，F(xiàn)有的技術(shù)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(xiàn)，否則產(chǎn)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(shù)的輕微變化(如真空度溫度的變化)，對制品的產(chǎn)
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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)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(fā)明的第一個目的由如下技術(shù)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(fā)明的第二個目的由如下技術(shù)方案實施 一種針刺纖維增強的 風電機組葉片的制做工藝，依次包括有如下歩驟(l)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(nèi)，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剌所述步驟(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剌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，形成了纖維一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剌位置的鋪層厚 度的5倍之內(nèi)。
所述基體樹脂材料選自環(huán)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(fā)明的優(yōu)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(zhì)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。


圖1為本發(fā)明實施例1針刺纖維增強的風電機組葉片的部分剖面 結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為倒須針的結(jié)構(gòu)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。
具體實施例方式
實施例l: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?；w樹脂材料2選自環(huán)氧樹脂或聚脂樹脂。纖維布鋪層l為 玻璃纖維布鋪層。
該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.(l)模具準備清洗模具，去除模具表面雜物；(2)纖維布鋪 層將玻璃纖維布按照設計要求鋪在清洗后的模具內(nèi)，形成層疊的玻 璃纖維布鋪層l; (3)纖維針刺用倒須針4 (如圖2所示)以針刺
的方式將玻璃纖維植刺入層疊玻璃纖維布鋪層1中，纖維3針剌入層 疊玻璃纖維布鋪層1的深度不小于層疊玻璃纖維布鋪層1厚度的1/3，
形成了纖維一層疊纖維布鋪層增強體。其中纖維針刺密度為每相鄰 的兩個玻璃纖維針刺的間距在相應的玻璃纖維針刺位置的鋪層厚度 的5倍之內(nèi)。(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。
通過該工藝完成的復合材料，其層間強度指標大大提高。在葉片 根部厚度較大的部位，由于針刺纖維在導入工序中形成了樹脂流入通 道，使樹脂在葉片Z向的流入速度大大提高，且根據(jù)針刺纖維的分布， 可以調(diào)整樹脂含量的變化。葉片的復合材料中，纖維復合材料的疲勞壽命為非線性遞減，而 本實用新型加入碳纖維或玻璃纖維后，其疲勞壽命為線性遞減，針刺 的碳纖維或玻璃纖維的加入，可以使復合材料的層間剪切強度大幅度 提高，鋪層的抗彎模量也相應提高，從而提高了葉片的剛度和可靠性。
權(quán)利要求
1、一種針刺纖維增強的風電機組葉片，其特征在于，其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。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針刺纖維增強的風電機組葉片，其特征在于，所述基體樹脂材料選自環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂的任一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針剌纖維增強的風電機組葉片， 其特征在于，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。
4、 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(nèi)，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；其 特征在于，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剌入所述層疊纖維布 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，形成了纖維一層疊纖維布鋪層增強 體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針刺纖維增強的風電機組葉片的制做工藝，其特征在于，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(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針刺纖維增強的風電機組葉片的制做工藝，其特征在于，所述基體樹脂材料選自環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂 的任一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種針刺纖維增強的風電機組葉片的 制做工藝，其特征在于，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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種針刺纖維增強的風電機組葉片及其制做工藝。該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，玻璃纖維或碳纖維垂直密布于層疊的纖維布鋪層，在層疊的纖維布鋪層之間浸漬基體樹脂材料。該制做工藝包括模具準備，纖維布鋪層；碳纖維或玻璃纖維針刺；布管設置；將密封膠帶、真空袋形成密閉空間；打開真空泵，預抽真空；打開進膠管與抽膠管，抽取基體樹脂材料；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。優(yōu)點在于提高葉片材料的層剪強度，有利于真空導入工藝，提高葉片整體的強度。該工藝形成準三維編織材料，可以減薄葉片的厚度，減輕葉片的質(zhì)量，降低了葉片的成本。
文檔編號F03D1/06GK101614182SQ20091014398
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者劉文芝, 俊 張, 娟 李, 紅 王, 振 羅 申請人:內(nèi)蒙古工大博遠風電裝備制造有限公司