風力葉片用的熱固性碳纖維板制造生產線的制作方法

本實用新型涉及一種風力發電技術，尤其是一種用于生產3兆瓦以上的風力葉片加固用的碳板技術，具體地說是一種風力葉片用的熱固性碳纖維板制造生產線。

背景技術：

眾所周知，我國可開發利用的風能資源約為2.53億千瓦，新疆、內蒙至東北和東南沿海兩大主風帶有效風力時間百分率在70%以上，因而我國開發風能已具備了良好的自然環境和資源條件。近幾年來，隨著電網覆蓋程度的提高，我國在新疆、內蒙、廣東等地區建立了20多座風力發電場，總裝機容量達302MW，對緩解當地電力供應矛盾、提高供電質量起到了很好的作用。風力的開發加速了我國能源結構改革的進程。

我國風力發電起步較晚，但發展較快。自80年末引進大型風力發電機以來，經過十多年的不斷引進、消化、吸收，積累了一定的經驗。我國并網型風力發電技術在80年代中期開始進行試驗、示范，經過二十多年的努力，為今后進行國產化風力發電機組的規模化生產打下了基礎，同時也為推動國家風電產業化進程做出了努力。

碳纖維的密度比玻璃纖維小約30%， 強度大40%，尤其是模量高3～8倍。大型葉片采用碳纖維增強可充分發揮其高彈輕質的優點。荷蘭戴爾弗理工大學研究表明， 一個旋轉直徑為120m的風機的葉片， 由于梁的質量超過葉片總質量的一半，梁結構采用碳纖維，和采用全玻璃纖維的相比，質量可減輕40%左右；碳纖維復合材料葉片剛度是玻璃纖維復合材料葉片的2倍。據分析，采用碳纖／玻纖維混雜增強方案，葉片可減輕20％～30％。Vesta Wind System 公司的V90型3.0 MW發電機的葉片長44m，采用碳纖維代替玻璃纖維的構件，葉片質量與該公司V80 型2.0MW發電機且為39m長的葉片質量相同。同樣是34 m長的葉片，采用玻璃纖維增強聚脂樹脂時質量為5800kg，采用玻璃纖維增強環氧樹脂時質量為5200kg，而采用碳纖維增強環氧樹脂時質量只有3800kg。其他的研究也表明，添加碳纖維所制得的風機葉片質量比采用玻璃纖維的輕約32%，而且成本下降約16%。

使用碳纖維后，葉片質量的降低和剛度的增加改善了葉片的空氣動力學性能，減少對塔和輪軸的負載，從而使風機的輸出功率更平滑更均衡，提高能量效率。同時，碳纖維葉片更薄，外形設計更有效，葉片更細長，也提高了能量的輸出效率。

隨著新材料廣泛的應用，對熱固性復合材料拉擠工藝及裝備的技術要求日益提高，傳統的熱固性復合材料拉擠工藝及裝備已不能夠滿足當前風力葉片用碳纖維板工藝及生產需求。其主要缺陷是工藝落后，生產環境有毒氣體濃度超標，生產原材料浪費大，控制系統落后，自動化程度低，生產效率低，制品質量不穩定。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對目前風電葉片因采用玻纖材料而存在重量大的問題，實用新型一種利用碳纖維制造葉片墊板、襯板或梁的生產線。

本實用新型的技術方案是：

一種風力葉片用的熱固性碳纖維板制造生產線，其特征是它包括：

一張力紗架1，該張力紗架1用于為碳纖維板制造提供源源不斷的原料；

一密封浸膠盒2，該密封浸膠盒2用于對從張力紗架1上引出的碳纖維進行浸膠，以便使碳纖維絲表面粘結上熱固化膠，為下一步熱固化成型奠定基礎；通過控制密封浸膠盒2內的膠量使其內部壓力控制在0.01-3.0MPA之間；

一全自動配供料裝置3，該全自動配供料裝置3用于向密封浸膠盒2中注入經過攪拌的熱固化膠，并根據檢測到的密封浸膠盒2中的壓力實現熱固化膠的自動供料；

一固化模5，該固化模用于將經過浸漬的碳纖維進行加熱固化并在成型模具的約束下形成碳纖維板，在固化模5中安裝有一到三個加熱器4以實現單段或多段熱固化；在固化模5的出口處安裝有對中校正機構6以便調整碳纖維板的直線度，以使碳纖維板在后續的加工過程中保持在4/1000的直線度；

一表面處理裝置8，該表面處理裝置8安裝在固化模5出口端一側，用于對經過熱固化成型的碳纖維板進行表面拋光處理，使得碳纖維板的表面粗糙度控制在0.3-1.0微米之間；

一直線度檢測儀7，該直線度檢測儀7安裝在表面處理裝置8與牽引機構9之間，用于檢測經過拋光處理后的碳纖維板的直線度，并將檢測信息反饋到固化模5出口中端的對中校正機構6中，驅動中校正機構6實時調整碳纖維板11拉出固化模5時的角度，從而使碳纖維板的直線度保持在設定值范圍之內；

一收卷機構10，該收卷機構10用于將加工成型的碳纖維板收眷顧后便于儲存的運輸，卷狀碳纖維板運輸到加工現場展開后進行切割加工作為風力葉片梁板或墊板使用。

所述的表面處理裝置8由拉擠模具801、電加熱裝置802、拋光帶803和驅動機構804組成，電加熱裝置用于對進入拉擠模具801中的碳纖維板進行加熱以便于拋光的進行，加熱溫度控制在100-200℃，拋光帶803在驅動機構804的帶動下旋轉對經過拉擠模具801的碳纖維板11的雙面進行拋光。

所述的全自動配供料裝置3的供膠速度為0.01-20升/分鐘。

本實用新型的有益效果：

①本實用新型采用纖維密封浸膠盒，提高了纖維與樹脂的浸潤效果，解決操作環境污染的問題。

②注膠與拉擠和制品收卷全程采用閉環控制，提高了生產效率和生產質量。制品開機一次連續生產5000米，制品的直線度達到4/10000mm。

③全自動儲料機構優勢：

有效隔絕樹脂、固化劑與空氣中水分的接觸，保證樹脂性能的穩定性。

④自動吸料系統優勢：

直接從樹脂桶內，利用大氣壓，將樹脂直接轉移到專用儲料桶內。與傳統工藝相比，有效地避免了樹脂的二次污染。

⑤儲料機構的加熱攪拌機構優勢：

長期保證樹脂、固化劑在一個穩定的恒溫狀態，使樹脂、固化劑的流動性時刻處于最佳狀態。如果原材料內含有填料等其他多組分配方，長期攪拌可有效避免分層等現象發生。與傳統工藝相比，避免樹脂的冷熱變化導致流行性差異引發浸潤、固化等問題發生，避免樹脂放置時配方分層。

⑥自動攪拌系統優勢：

采用小量樹脂多次攪拌的方式，使樹脂充分攪拌均勻。與傳統配料相比，攪拌速度快，根容易充分攪拌。

⑦混交設備整體優勢：

樹脂即用即配，樹脂操作器無限延長，定量配比減少不必要的浪費，有效的提高樹脂利用率。環境干凈、樹脂氣味散發量少。

⑧制品在拉擠過程中易產生彎曲跑偏，本實用新型采用遠紅外光電直線儀在線檢測制品的彎曲度，用信號反饋方法校核模具對中，從而使制品滿足直線度要求。

本實用新型解決了傳統的熱固性塑料落后的拉擠工藝，使制品在生產時連續性滿足5000m長度，直線度連續化程度達到4/10000mm，表面粗糙度為▽0.3~▽1.0。

本實用新型能降低生產成本，提到生產率，滿足不同材料的復合技術拉擠工藝的生產需要。

附圖說明

圖1是本實用新型的生產線組成示意圖。

圖2是本實用新型的表面處理裝置結構示意圖。

圖3是本實用新型的全自動配供料裝置的工作原理圖。

圖4是安裝有本實用新型碳纖維墳強板的風電葉片結構示意圖。

圖中12為葉片基體。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。

實施例一。

如圖1-4所示。

一種風力葉片用的熱固性碳纖維板制造方法，如圖1所示，它包括以下步驟：

首先，將碳纖維從張力紗架1上引入密封浸膠盒2中進行浸漬，該密封浸膠盒有全自動配供料裝置3根據檢測到的密封浸膠盒內的壓力、膠位自動注膠，保證碳纖維在設定的壓力下充分浸漬；密封浸膠盒內的壓力為0.01-3.0MPA。全自動配供料裝置3工作原理如圖3所示，環氧與聚氨酯及熱塑性樹脂混料比為100:20至100:200，供料范圍為0.01L~20.0L；

其次，使浸漬后的碳纖維進入固化模5進行三段加熱固化定型得到碳纖維板，同時在固化模5的出口端加裝對中校正機構（可采用現有技術自行設計或直接從市場采購），使固化后的碳纖維板保持設定的直線度從固化模5中牽引而出；

第三，將固化后碳纖維板引入一表面處理裝置6進行表面拋光加工，使拋光后的碳纖維板的表面粗糙度保持在0.3-1.0微米之間；所述的表面處理裝置可采用圖2所示的帶式循環拋光機；

第四，將經過表面拋光加工的碳纖維板在牽引機構7的牽引下送入收卷機構進行收卷，同時在表面處理裝置出口端與牽引之間加裝直線度檢測儀（可采用遠紅外光電直線儀加以實現），該直線度檢測儀將檢測信號反饋到對中校正機構，以使碳纖維板的直線度在5000米長度范圍內保持在4/10000之內。收卷機構10將加工成型的碳纖維板收眷顧后便于儲存的運輸，卷狀碳纖維板運輸到加工現場展開后進行切割加工作為風力葉片梁板或墊板使用，如圖4所示。

實施例二。

如圖1-4所示。

一種風力葉片用的熱固性碳纖維板制造生產線，如圖1所示，它包括：

一張力紗架1，該張力紗架1用于為碳纖維板制造提供源源不斷的原料；

一密封浸膠盒2，該密封浸膠盒2用于對從張力紗架1上引出的碳纖維進行浸膠，以便使碳纖維絲表面粘結上熱固化膠，為下一步熱固化成型奠定基礎；通過控制密封浸膠盒2內的膠量使其內部壓力控制在0.01-3.0MPA之間；

一全自動配供料裝置3（可參照圖3自行設計制造），該全自動配供料裝置3用于向密封浸膠盒2中注入經過攪拌的熱固化膠，并根據檢測到的密封浸膠盒2中的壓力實現熱固化膠的自動供料；所述的全自動配供料裝置3的供膠速度為0.01-20升/分鐘，其工作原理如圖3所示。

一固化模5，該固化模用于將經過浸漬的碳纖維進行加熱固化并在成型模具的約束下形成碳纖維板，在固化模5中安裝有一到三個加熱器4以實現單段或多段熱固化；在固化模5的出口處安裝有對中校正機構6以便調整碳纖維板的直線度，以使碳纖維板在后續的加工過程中保持在4/1000的直線度；

一表面處理裝置8，該表面處理裝置8安裝在固化模5出口端一側，用于對經過熱固化成型的碳纖維板進行表面拋光處理，使得碳纖維板的表面粗糙度控制在0.3-1.0微米之間；所述的表面處理裝置8由拉擠模具801、電加熱裝置802、拋光帶803和驅動機構804組成，如圖2所示，電加熱裝置用于對進入拉擠模具801中的碳纖維板進行加熱以便于拋光的進行，加熱溫度控制在100-200℃，拋光帶803在驅動機構804的帶動下旋轉對經過拉擠模具801的碳纖維板11的雙面進行拋光。

一直線度檢測儀7（可采用遠紅外光電直線儀加以實現），該直線度檢測儀7安裝在表面處理裝置8與牽引機構9之間，用于檢測經過拋光處理后的碳纖維板的直線度，并將檢測信息反饋到固化模5出口中端的對中校正機構6中，驅動中校正機構6實時調整碳纖維板11拉出固化模5時的角度，從而使碳纖維板的直線度保持在設定值范圍之內；

一收卷機構10，該收卷機構10用于將加工成型的碳纖維板收眷顧后便于儲存的運輸，卷狀碳纖維板運輸到加工現場展開后進行切割加工作為風力葉片梁板或墊板使用。

本實用新型的生產線可獲得：

(1)制品表面粗糙度為▽0.1~▽1.0微米，循環機構可在線連續性使用。

(2)采用密封壓力浸膠盒，提高了纖維與樹脂的界面強度。

(3)注膠與拉擠和制品收卷全程采用閉環控制，提高了制品的開機一次連續生產5000米，制品的直線度控制在。

(4)自動全密閉儲料機構優勢：

有效隔絕樹脂、固化劑與空氣中水分的接觸，保證樹脂性能的穩定性。

自動吸料系統優勢：

直接從樹脂桶內，利用大氣壓，將樹脂直接轉移到專用儲料桶內。與傳統工藝相比，有效地避免了樹脂的二次污染。

儲料機構的加熱攪拌機構優勢：

長期保證樹脂、固化劑在一個穩定的恒溫狀態，使樹脂、固化劑的流動性時刻處于最佳狀態。如果原材料內含有填料等其他多組分配方，長期攪拌可有效避免分層等現象發生。與傳統工藝相比，避免樹脂的冷熱變化導致流行性差異引發浸潤、固化等問題發生，避免樹脂放置時配方分層。

自動攪拌系統優勢：

采用小量樹脂多次攪拌的方式，使樹脂充分攪拌均勻。與傳統配料相比，攪拌速度快，根容易充分攪拌。

混交設備整體優勢：

樹脂即用即配，樹脂操作期無限延長，定量配比減少不必要的浪費，有效的提高樹脂利用率。環境干凈、樹脂氣味散發量少。

本實用新型未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。