一种带预制翻边的风电叶片腹板、成型方法及风电叶片与流程

本技术涉及风力叶片，特别涉及一种带预制翻边的风电叶片腹板、成型方法及风电叶片。

背景技术：

1、随着风力发电机组单机容量不断提高，风电叶片正朝着大型化和柔性化方向发展，在风电叶片中，腹板是风电叶片中传递主梁剪切力并参与承担扭矩的重要结构件，其通常通过端部的粘接法兰与迎风面壳体和背风面壳体连接。为了提升叶片的抗剪切及抗扭性能，大型风电叶片通常采用具有内外侧翻边的“工”字形腹板结构，但现有“工”字形腹板的翻边通常采用一体真空灌注成型或手糊成型的方式生产，在一体灌注成型时，需要在模具上设置相应的翻边成型区域并增加辅助布层，铺层结构复杂，转角区域容易出现富树脂、浸润不良、分层等缺陷，且腹板整体占模时间较长；而手糊成型则需要大量人工操作，不仅会延长叶片主线生产周期，而且在叶片内部不规则型腔中存在人员难以操作的区域，成型质量受人工经验影响较大，产品一致性和质量稳定性难以保证。此外，随着叶片长度不断增加，腹板翻边的成型难度、人工成本及制造缺陷率进一步增加，已成为制约大型风电叶片腹板生产效率的重要因素。

2、因此，如何降低风电叶片中腹板翻边的成型难度，缩短腹板成型周期，并提高翻边转角区域的成型质量及稳定性，是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种带预制翻边的风电叶片腹板，以降低风电叶片中腹板翻边的成型难度，缩短腹板成型周期，并提高翻边转角区域的成型质量及稳定性。

2、本技术的另一目的在于提供一种上述带预制翻边的风电叶片腹板的成型方法。

3、本技术的再一目的在于提供一种包含上述成型方法制备的带预制翻边的风电叶片腹板的风电叶片。

4、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

5、一种带预制翻边的风电叶片腹板，包括：

6、腹板主体，所述腹板主体包括芯材和分别设置于所述芯材两侧面的纤维蒙皮层；

7、粘接法兰，所述粘接法兰设置于所述腹板主体宽度方向的至少一端，并沿所述腹板主体的长度方向延伸，所述粘接法兰包括预制成型的第一预制翻边和第二预制翻边，所述第一预制翻边为板状结构，所述第二预制翻边为l形结构，所述第二预制翻边设置于所述腹板主体与所述第一预制翻边之间的转角过渡区域，且所述第二预制翻边的一个支臂沿所述腹板主体的表面延伸，另一个支臂沿所述第一预制翻边的内表面延伸；

8、所述第一预制翻边、所述第二预制翻边与所述腹板主体之间围成填充腔，所述填充腔内设置有纤维填充体，所述第一预制翻边、所述第二预制翻边、所述纤维填充体以及所述纤维蒙皮层通过树脂基体固化连接为一体结构。

9、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述第一预制翻边设置有沿其长度方向延伸的收胶槽。

10、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述第一预制翻边沿其宽度方向的两侧均设置有所述收胶槽。

11、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述第二预制翻边的各支臂的长度均小于对应粘接法兰的宽度，各所述支臂的长度与对应粘接法兰的宽度之差为5mm-10mm。

12、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述纤维填充体包括3d纤维角条、玻璃纤维毡条、纤维纱条和夹芯材料条中的一种或多种。

13、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述纤维填充体由多层纤维毡叠放并通过纱线缝制固定，所述纤维填充体的截面为三角形，所述三角形的两个边长分别为所述第二预制翻边对应支臂长度的30%-50%。

14、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述第一预制翻边和/或所述第二预制翻边为纤维增强树脂拉挤型材，所述纤维增强树脂拉挤型材为聚酯复合织物拉挤型材或环氧复合织物拉挤型材，所述纤维增强树脂拉挤型材包括0°纤维层、双轴纤维布层、三轴纤维布层和四轴纤维布层中的一种或多种，所述0°纤维层的纤维沿对应的所述纤维增强树脂拉挤型材的长度方向延伸。

15、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述第二预制翻边包括上、下两层双轴玻璃纤维布层以及设置于两层所述双轴玻璃纤维布层之间的0°纤维纱层，所述双轴玻璃纤维布层的面密度为200gsm-800gsm，所述第二预制翻边的厚度为1mm-5mm。

16、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述第二预制翻边固定连接于所述第一预制翻边，并与所述第一预制翻边共同形成t形预制组件。

17、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板中，所述腹板主体宽度方向的两端均设置有所述粘接法兰，两端的所述粘接法兰与所述腹板主体共同形成工字形截面。

18、一种带预制翻边的风电叶片腹板的成型方法，用于生产如上述任一项所述的带预制翻边的风电叶片腹板，所述成型方法至少包括以下步骤：

19、提供腹板模具、预制成型的第一预制翻边、预制成型且呈l形的第二预制翻边以及纤维填充体；

20、在所述腹板模具的表面铺放脱模布，在所述腹板模具的翻边成型区设置支撑件，并沿所述翻边成型区放置所述第一预制翻边；

21、在所述腹板模具上铺放底层纤维蒙皮层，将所述第二预制翻边设置于腹板主体成型区与所述第一预制翻边之间的转角过渡区域，使所述第二预制翻边的一个支臂沿所述底层纤维蒙皮层的表面延伸，另一个支臂沿所述第一预制翻边的内表面延伸；

22、在所述第一预制翻边、所述第二预制翻边与所述腹板主体成型区之间围成的填充腔内放置所述纤维填充体，并依次铺放芯材和面层纤维蒙皮层；

23、在所述腹板模具上布置真空灌注辅材并进行密封，抽真空后向所述腹板模具的型腔内注入树脂，使所述树脂浸渍所述底层纤维蒙皮层、所述面层纤维蒙皮层和所述纤维填充体，并将所述第一预制翻边、所述第二预制翻边、所述纤维填充体与所述腹板主体固化连接为一体结构；

24、固化完成后脱模，并取出所述支撑件。

25、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板的成型方法中，所述支撑件为柔性支撑件，所述柔性支撑件为硬度50d-190d的聚氨酯发泡材料或海绵，且所述柔性支撑件的外侧包覆有气密性真空袋；或，所述支撑件为硅橡胶支撑件，所述硅橡胶支撑件的硬度为45hd-55hd，且所述硅橡胶支撑件的高度比所述翻边成型区的设计高度大1mm-2mm。

26、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板的成型方法中，其特征在于，制作所述纤维填充体时，将多层纤维毡叠放设置，通过纱线对叠放后的多层所述纤维毡进行穿刺缝制固定，并将缝制固定后的多层所述纤维毡裁剪成截面为三角形的填充条；所述纤维毡包括连续无定向纤维毡、定型ud纱束、强芯毡和夹芯材料中的一种或多种。

27、优选地，在上述带预制翻边的风电叶片腹板的成型方法中，其特征在于，放置所述第一预制翻边和所述第二预制翻边之前，将所述第二预制翻边预先固定连接于所述第一预制翻边，以形成t形预制组件，并将所述t形预制组件整体放置于所述翻边成型区。

28、一种风电叶片，包括带预制翻边的风电叶片腹板，所述带预制翻边的风电叶片腹板由上述任一项所述的成型方法制造成型。

29、从上述技术方案可以看出，本公开的一方面，提供了一种带预制翻边的风电叶片腹板，其主要包括腹板主体和粘接法兰，粘接法兰设置于腹板主体宽度方向的至少一端以与风电叶片内壁连接，本技术将腹板粘接法兰拆分为预制成型的板状第一预制翻边和l形第二预制翻边，使翻边结构不再完全依赖模具内的原位铺层、转角塑形或人工手糊成型，而能够利用形状和尺寸相对稳定的预制件进行组合定位，从而将复杂翻边的部分制造过程前移至预制阶段，降低腹板主体成型时的铺层难度及操作强度，其中，l形第二预制翻边设置于腹板主体与第一预制翻边之间的转角过渡区域，能够分别沿腹板主体表面和第一预制翻边内表面延伸，使两者在转角位置形成连续、平顺的结构过渡，减少预制件直接拼接所造成的局部突变；同时，第一预制翻边、第二预制翻边与腹板主体之间围成的填充腔内设置纤维填充体，以避免转角区域形成未被增强材料填充的空腔，并改善载荷由腹板主体向粘接法兰传递时的结构连续性，同时对于上述结构，第一预制翻边、第二预制翻边、纤维填充体及纤维蒙皮层通过树脂基体共同固化连接，使预制翻边与腹板主体之间不再是简单粘接，而是形成纤维增强材料与树脂基体连续结合的整体承载结构，而有利于提高粘接法兰与腹板主体的连接可靠性。本技术提供的带预制翻边的风电叶片腹板，通过分体预制翻边的方式降低“工”字形腹板翻边及转角区域的成型难度，减少富树脂、缺胶、孔隙和分层等缺陷，降低人工操作及模具占用时间，缩短腹板成型周期，并提高大型风电叶片腹板的成型效率、尺寸一致性和质量稳定性。