一种风电叶片铺层间隙填充用芯材及其使用方法与流程

本发明涉及风电叶片用芯材，尤其涉及一种风电叶片铺层间隙填充用芯材。

背景技术：

1、风力发电是一种清洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景。目前风电叶片设计中使用的主要材料包括玻璃纤维、拉挤板材、芯材等，芯材主要被用于叶片的壳体和腹板部分。壳体和腹板的不同铺层结构中均会存在芯材与其他材料拼接界面间隙，如拉挤板材主梁与芯材之间、玻璃纤维布主梁与芯材之间、不同厚度芯材之间，间隙应使用相应材料将其填充。

2、目前叶片铺层间隙常规处理方法为，首先使用工具(如橡胶锤或其他可控制压力的敲击装置)轻轻敲击或连续施加压力，以使芯材或其他材料在叶片铺层间隙中均匀分布并填充间隙，这一过程有助于提升内部结构的均匀性和稳定性，为了进一步保证叶片内部结构的坚固性和稳定性，需要在拍打敲击后进行额外的填充工作。在间隙中填充相应厚度芯材块，或直接填充芯材斜角条。填充芯材块或芯材斜角条能够填补剩余的空隙，增加叶片内部结构的密实度，提高叶片的整体强度和耐久性，确保整个叶片在风能转换过程中的高效运行。

3、现有技术中有关于芯材结构的技术方案，在cn214821035u中在芯材上下面原有深槽、浅槽基础上增加v型结构槽，槽的整体外形为v型，减少实际使用过程中的缝隙褶皱、凸起等缺陷的产生，加快导流速度。

4、现有技术中还有关于芯材斜角的制作方法，在cn102562477a中公开了风力发电叶片芯材斜角制作方法，是通过以下步骤实现的：选择固定宽度的双面带毡芯材；把芯材安装在固定好位置的切割机上；按照切割线切割芯材；成型两份尺寸相同、角度相同的斜角，这种制作方法可以一次成型两块芯材，既提高工作效率，又降低了材料的浪费。

5、现有技术中还有关于芯材的流道的设计方法，在cn113738603a中公开了在芯材的上下表面不同方向开槽，可以促进树脂在芯材不同方向的流动，提高芯材浸润树脂的能力，进而提高芯材与增强纤维的固定粘接性能，通过调整开槽的深度，既能够提高芯材中树脂含量，又能够避免浪费树脂原材料，而且本方案中的芯材导流效果好，使用时可以免除导流网，避免了因导流网残留树脂，同时，开设了深槽使得芯材可以自由弯曲，适用性强。

6、通过对现有技术的了解，发现在利用芯材斜角或芯材块填充缝隙时，现有技术中的制作方法得到的芯材斜角或芯材块的尺寸、大小、形状较为固定，在填充间隙时可能需要多个芯材斜角或芯材块叠加，造成芯材间过于紧密，不能适配不同的间隙需求，且现有芯材的深槽、浅槽在灌注过程中，可能影响灌注效果或存在富树脂情况。

7、除了影响灌注效果外，由于现有技术中的填充芯材或芯材斜角多为纯泡沫平板，灌注后性能较低，可能存在填充局部性能偏低的情况，使叶片结构存在细小的性能薄弱点。

8、另外，用于填充的芯材多为小块，边角可能存在缺角、掉块的情况，实际操作中需要在现场翻找合适尺寸芯材块或芯材斜角进行拼接填充，操作不便。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明提出一种风电叶片铺层间隙填充用芯材，可填充叶片铺层过程中产生的间隙，也可以用于平滑过渡厚度差。

3、(二)技术方案

4、为实现该发明目的，本发明采用如下技术方案：

5、一种风电叶片铺层间隙填充用芯材，所述芯材为长方体，沿所述芯材的长度方向，所述长方体包括上顶面、下底面、两个侧面和两个端面；其特征在于：在芯材的上顶面、下底面和两个侧面这四个面中均开设有浅槽，所述浅槽均开设于每个面的宽度方向的中间位置，所述浅槽均沿芯材的长度方向延伸，所述浅槽均为直线型槽；在上顶面、下底面和两个侧面这四个面中还均设置有沿长度方向延伸的s型槽；

6、为提高灌注效果，使树脂在芯材中的流动更加均匀，本发明对于s型路径的s型槽，在长度方向上进行了进一步优化，树脂沿芯材长度方向流动，s型路径的s型槽由密变疏，即沿长度方向单位长度内s型路径的s型槽的数量由多变少；树脂首先进入设计较为密集的流道部分，在这里，树脂会遇到一定的阻力，但由于流道较为密集，树脂流动会相对稳定，随后，树脂会逐渐过渡到设计较为疏松的流道部分，在这个阶段，树脂会经历速度和流动方向的调整，以适应流道结构的变化，由于树脂经过上游的流动，树脂的流速会降低，而在疏松的流道部分，树脂的流动阻力减小，通过这种流道设计方式，树脂在流动过程中可以逐步稳定并均匀分布，有助于提高灌胶效果。

7、优选地，沿芯材的长度方向，单位长度内所述s型槽的数量由多变少。

8、优选地，所述s型槽的宽度为b，所述s型槽宽度方向的各中点的虚拟连线为s型槽的中线，

9、所述s型槽的中线公式f(x)为：

10、

11、其中，a为上顶面、下底面或两个侧面的宽度，h为s型槽的深度，l为上顶面、下底面或两个侧面的长度,η为与树脂的粘滞力相关的系数，x为沿上顶面、下底面或两个侧面的长度方向从左到右延伸的长度，x取值为0-l，α为与芯材材料相关的系数；树脂的流动黏度越大，η数值越大，α与芯材的材质有关，芯材的粗糙度越大，α数值越小。优选地，本发明叶片铺层填充芯材应为叶片常规使用芯材，如pet、pvc、hpe。实际填充使用应与叶片实际大面积铺层芯材种类相同。

12、优选地，芯材厚度可根据实际需求间隙高度设定，一般可为5mm，厚度方向应与叶片常规芯材厚度方向一致，在芯材上面、下面及侧面的四个面开浅槽，位于每个面中部，浅槽槽宽1mm，另外在四个面同时增加s型路径的s型槽，s型槽槽宽1mm。

13、优选地，在芯材上面、下面和侧面的四个表面附有玻纤织物，具体可采用粘接胶粘接，粘接胶体系与叶片灌注树脂体系相同。玻纤织物总克重应不超过600g/m2，编织方向0°/90°或±45°均可。

14、本发明还包括一种将上述风电叶片铺层间隙填充用芯材填充间隙的方法，具体为在芯材的端面设置切割线，切割线在芯材的端面上为一条直线或弧线，沿芯材的长度方向按照切割线切割芯材，形成芯材角，使切割后形成的芯材角至少有两个面具有浅槽和s型槽，并保证所述芯材角的一个边角玻纤织物完整。

15、具体步骤为：

16、s1：准备若干条芯材，在芯材的所述端面上设置切割线，按照切割线沿长度方向切割芯材条，形成芯材角，保证切割后至少有两个面具有浅槽和s型槽，并保证芯材角的一个边角玻纤织物完整。

17、s2：在间隙中铺设所述芯材角，设置灌注装置，抽真空注胶，注胶完毕后加热固化。

18、(三)技术效果

19、同现有技术相比，本发明的风电叶片铺层间隙填充用芯材，具有以下有益且显著的技术效果：

20、本发明在解决叶片铺层间隙问题的同时，提升填充局部材料性能，保障相应位置灌注效果良好，并在一定程度上保护填充芯材边角部位，降低产品废弃率。具体有益效果如下：

21、1)芯材四个面附有玻纤织物，可提升填充位置芯材性能，同时改善不同材料间粘接效果。

22、2)芯材带有加工方式，四个面带有浅槽，且有s型路径的s型槽，无论芯材从哪个角度填充间隙，都可加快灌注树脂流速，改善填充局部灌注效果。

23、3)本发明对于s型路径的s型槽，在长度方向上进行了进一步优化，树脂沿芯材长度方向流动，s型路径的s型槽由密变疏，即沿长度方向单位长度内s型路径的s型槽的数量由多变少。树脂首先进入设计较为密集的流道部分，在这里，树脂会遇到一定的阻力，但由于流道较为密集，树脂流动会相对稳定，随后，树脂会逐渐过渡到设计较为疏松的流道部分，在这个阶段，树脂会经历速度和流动方向的调整，以适应流道结构的变化，由于树脂经过上游的流动，树脂的流速会降低，而在疏松的流道部分，树脂的流动阻力减小，通过这种流道设计方式，树脂在流动过程中可以逐步稳定并均匀分布，有助于提高灌胶效果。

24、4)本发明中的中线公式与树脂的粘滞力相关的系数η、与芯材的材质有关α、上顶面、下底面或两个侧面的宽度a，s型槽的深度h，上顶面、下底面或两个侧面的长度l，通过模拟实验获取树脂在s型槽中的流动数据，利用数据拟合的方式，得到中线公式，通过该中线公式，可以设计出s型槽沿芯材长度方向，从左至右的曲线形状，根据该曲线加工出s型槽即可，从而可以使树脂在流动过程中可以逐步稳定并均匀分布，有助于提高灌胶效果。在不同的芯材上，更换不同的参数值，就可以获取相应的曲线。

25、5)表面附有织物，可同时保护芯材边角，使其不缺块、掉块。

26、6)芯材厚度较小，在生产现场可根据实际需求进行切割，使芯材更有效的填充间隙。