專利名稱：風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種用于兆 瓦級(jí)風(fēng)電葉片模具之加熱系統(tǒng)裝置與結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，風(fēng)力發(fā)電為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的綠能產(chǎn)業(yè)，其中，風(fēng)電機(jī)組的設(shè)置在考慮發(fā)電 的功率與效能下而趨向于大型化，以擷取更多的風(fēng)能，產(chǎn)生更多的電力，符合風(fēng)場(chǎng)利用之經(jīng) 濟(jì)效益，于是，大型化兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片就相應(yīng)產(chǎn)生了。風(fēng)電葉片由大型的葉片模具制作成形，藉由在葉片模具上鋪設(shè)復(fù)數(shù)層的玻纖布， 以真空灌注將樹脂浸入后固化制成；前提，樹脂的固化對(duì)于葉片的制作有著決定性的影響， 而協(xié)助樹脂固化，則需仰賴模具的加熱系統(tǒng)，將模具加熱至葉片樹脂固化指定的溫度參數(shù)； 常見的風(fēng)電葉片模具加熱方法，有水循環(huán)加熱系統(tǒng)及電加熱系統(tǒng)兩種，茲簡(jiǎn)述如下1、水循環(huán)加熱系統(tǒng)(模內(nèi)流體介質(zhì)加熱體系)，請(qǐng)參閱圖1及圖2所示模內(nèi)水路 (或是蒸汽、熱油等)循環(huán)加熱系統(tǒng)已經(jīng)是一種比較成熟且應(yīng)用廣泛的技術(shù)，主要透過加熱 (或冷卻)流體介質(zhì)的設(shè)備，使熱水(或熱媒質(zhì))通過預(yù)埋于風(fēng)葉模具內(nèi)部的加熱管路20， 進(jìn)行熱流體循環(huán)來對(duì)模具實(shí)施加熱；圖1為模具翻轉(zhuǎn)之背面局部示意圖，可看出加熱管路 20系介于風(fēng)葉模具表面層10與下覆層30之間，而表面層10與下覆層30均為環(huán)氧樹脂材 質(zhì)，將加熱管路20封入模具內(nèi)，下覆層30外側(cè)覆蓋以保溫棉，即成葉片模具結(jié)構(gòu)。水循環(huán)加熱系統(tǒng)運(yùn)用于風(fēng)葉模具加熱，其加熱速率穩(wěn)定可控，模具溫差可控，不會(huì) 存在部分區(qū)域過熱或不加熱的現(xiàn)象，加熱管路20使用壽命較長(zhǎng)，同時(shí)該循環(huán)體系還有一個(gè) 好處，就是可以反向(冷卻)使用于固化后之部件冷卻或控制放熱曲線。水(流體介質(zhì))循環(huán)加熱的不便處在于需要組織及建構(gòu)循環(huán)加熱管路20和加熱 流體介質(zhì)的設(shè)備，如圖2所示，在模具內(nèi)設(shè)置循環(huán)的加熱管路20，該管路包括入水管路23及 出水管路26，整組內(nèi)置的循環(huán)加熱管路20，不僅增加模具成本外，管路排設(shè)將會(huì)延長(zhǎng)模具 生產(chǎn)的周期；此外，由于水循環(huán)系統(tǒng)需預(yù)先使用模溫機(jī)將水在外部加熱，然后再通過軟管進(jìn) 入風(fēng)葉模具內(nèi)部加熱管路20，在模溫機(jī)以電加熱對(duì)水實(shí)施加熱，加熱過程存在熱能損耗，在 模具實(shí)施加熱完后，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部管路的熱水要排放掉，又造成部分熱能損耗，使得整個(gè)系 統(tǒng)能耗較大，有熱能效率不高的缺陷，增加了使用成本；如水循環(huán)加熱系統(tǒng)在加熱管路20 中如果出現(xiàn)了管路阻塞或泄漏，因加熱管路20系埋入模具內(nèi)部，維修十分困難，將會(huì)影響 模具壽命。另一方面，考慮到流體介質(zhì)和預(yù)埋的加熱管路20，加熱管路20—般采用銅管，加 上銅管周圍鋪覆的導(dǎo)熱媒質(zhì)(一般為鋁粉或銅粉與樹脂的混合物)，再加上模具支撐結(jié)構(gòu)， 整個(gè)模具重量相對(duì)增加，對(duì)模具支撐強(qiáng)度的要求也提高，造成模具鋼架支撐重量也會(huì)提高， 于是整個(gè)模具的重量增加，相較于同等尺寸(1.5MW模具)電加熱模具，重量至少增加4噸。另一阻礙，是當(dāng)熱量逐漸被模具吸收而產(chǎn)生溫度差，導(dǎo)致在出水管路26出口處流 出的流體溫度明顯低于入水管路23入口處溫度，使得模具加熱不均勻。此一問題雖可透過 加速流體的流動(dòng)和降低傳熱量來改善，但該因素常被操作者忽略而形成模具加熱區(qū)域不均勻的現(xiàn)象。利用水來作為熱媒質(zhì)還存在另一個(gè)缺點(diǎn)加熱溫度范圍受到(熱媒質(zhì)本身的沸 點(diǎn))限制，若樹脂固化體系溫度要求超過100°c時(shí)，則該系統(tǒng)無法達(dá)到溫度需求。2、電加熱系統(tǒng)(模具內(nèi)置電熱絲加熱)電(熱絲)加熱系統(tǒng)主要透過鑲嵌于模 具內(nèi)部的電熱絲29，請(qǐng)參閱圖3所示，在通電的情況下，以電熱絲29為熱源進(jìn)行模具加熱， 并與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，借助于計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，來控制溫度分布的一種模具加熱體系。電加熱系統(tǒng)相較于水加熱系統(tǒng)的好處是加熱可控性佳，能耗降低(水加熱采用 兩臺(tái)模溫機(jī)功率約144KW，電加熱系統(tǒng)加熱總功率約為110KW)，模具重量較輕，綜合模具制 造成本更低等優(yōu)點(diǎn)。借助于計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，能準(zhǔn)確控制溫度分布，同時(shí)在葉片制作的固化 過程中，可利用熱電偶或熱顯像照相機(jī)和數(shù)據(jù)記錄器來記錄溫度分布。透過帶有微處理器 的控制器，能根據(jù)區(qū)域和時(shí)間得到預(yù)計(jì)的溫度分布，控制部件更能預(yù)先對(duì)步驟、梯度、控制 和冷卻溫度分布進(jìn)行編程，達(dá)到模具加熱體系更高效能的目的。但是電加熱系統(tǒng)存在一明顯的缺陷就是電熱絲29被鑲嵌在模具內(nèi)部，由于電熱 絲29及溫度控制線路較容易損壞，導(dǎo)致該加熱系統(tǒng)維護(hù)成本高。例如電熱絲29的損壞，需 使用熱成像儀來查找斷路點(diǎn)，與前述水加熱系統(tǒng)相同地，在風(fēng)葉模具表面層10背面鋪設(shè)電 熱絲29，同樣以玻璃鋼作為下覆層封合之模具結(jié)構(gòu)，當(dāng)電熱絲29損壞時(shí)，檢修模具設(shè)備之 費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)要破壞模具結(jié)構(gòu)來更換元器件，影響模具使用壽命。同時(shí)電加熱元器 件若發(fā)生異常，可能導(dǎo)致局部加熱過高，使葉片產(chǎn)品表面出現(xiàn)燒焦?fàn)?；若不加熱，則可能導(dǎo) 致產(chǎn)品固化不完全，影響產(chǎn)品質(zhì)量與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。如上所述，兩種習(xí)用技術(shù)均存在著若干疏失，而亟待改善者；鑒于上述習(xí)用技術(shù)的 諸項(xiàng)缺失，創(chuàng)作人憑借著多年風(fēng)電葉片領(lǐng)域的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，潛心研究，終于得出本實(shí)用新型創(chuàng) 作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要目的，在于解決習(xí)用葉 片模具內(nèi)置形式之水循環(huán)加熱、電加熱系統(tǒng)之管路或加熱元器件損壞維修不易的缺失；次 一目的在于克服葉片模具加熱系統(tǒng)的加熱異?？刂?；又一目的在于延長(zhǎng)模具使用壽命及避 免影響正常生產(chǎn)狀況發(fā)生。運(yùn)用本實(shí)用新型創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其創(chuàng)作主要采用納米碳 素加熱布為熱源，該納米碳素加熱布以碳素為發(fā)熱素材，且該加熱布已普遍運(yùn)用于房屋地 暖方面，通過持續(xù)的遠(yuǎn)紅外輻射來實(shí)施模具加熱，熱傳導(dǎo)快速且容易控制熱量；模具制作 時(shí)，納米碳素加熱布貼附于模具表面層背面(內(nèi)表面用于產(chǎn)品生產(chǎn))，不需預(yù)埋于模具殼體 內(nèi)部，若加熱布出現(xiàn)故障，僅需除去加熱布外覆蓋之保溫棉即可，易于更換；系統(tǒng)通過帶有 微處理器的控制器，利用計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，準(zhǔn)確控制溫度分布，以達(dá)到模具加熱的目的；遠(yuǎn) 紅外加熱系統(tǒng)由納米碳素加熱布作為熱源，利用粘接劑分區(qū)域固定于模具殼體外表面，該 加熱布與模具表面層背面貼合良好，粘接牢固；用焊錫將耐高溫導(dǎo)線分別與納米碳素加熱 布的金屬電極端點(diǎn)連接牢固，用環(huán)氧耐高溫密封絕緣膠將裸露導(dǎo)電區(qū)域密封良好；一個(gè)加 熱區(qū)域配置一個(gè)控制器，控制器上接入連接加熱布的高溫導(dǎo)線，該加熱區(qū)域配置兩個(gè)溫度 傳感器并接入控制器內(nèi)，所有的控制器集中于控制箱內(nèi)，接入微處理器統(tǒng)一控制，并可接入 計(jì)算機(jī)通過設(shè)置程序來實(shí)施溫度的精準(zhǔn)控制。[0014]運(yùn)用本實(shí)用新型創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可達(dá)到主要的效果及優(yōu) 點(diǎn)有1.加熱熱源不采用模內(nèi)嵌入式結(jié)構(gòu)，在模具制作上可節(jié)省制造周期，在不會(huì)影響模 具整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下，模具可以做到更輕；此外，模具維修、維護(hù)方便，不需對(duì)模具結(jié)構(gòu)作破 壞，模具使用壽命可大為延長(zhǎng)。2.采用納米碳素加熱布作為加熱系統(tǒng)的熱源，安裝簡(jiǎn)單、方 便、可移動(dòng)調(diào)整至適當(dāng)區(qū)域；100%的熱能源效率，能耗低，相較于其他產(chǎn)品可節(jié)能20% 50% ；無需預(yù)熱，升溫速度快，無需后期的維護(hù)管理；加熱布種不含有任何電阻絲，使用安裝 中可以任意打孔，不影響正常發(fā)熱，不會(huì)觸電，即使中間有破損也不影響整體加熱效果。該加熱控制系統(tǒng)硬件部分采用NI (National Instrument)高性能板卡為支撐，通 過板卡采集各個(gè)區(qū)域溫度，同時(shí)能采取十種加熱方式對(duì)模具進(jìn)行加熱，溫度傳感器以及變 送器達(dá)到軍工標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的穩(wěn)定性以及精確度，每個(gè)加熱區(qū)配備兩個(gè)溫度傳感器，對(duì)溫 度進(jìn)行采集并且比較，以確定傳感器工作正常，同時(shí)采用硬件保護(hù)的方式防止加熱過高對(duì) 模具造成損害(溫度過高時(shí)，實(shí)施斷電保護(hù))。茲舉出本實(shí)用新型創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的附圖說明及具體實(shí) 施方式，以協(xié)助專利審查委員對(duì)本創(chuàng)作的技術(shù)特征及內(nèi)容做了解，敬請(qǐng)參見如下的陳述

圖1為習(xí)用背景技術(shù)1葉片模具翻轉(zhuǎn)后之模內(nèi)水路局部示意圖；圖2為習(xí)用背景技術(shù)1之葉片模具升(降)溫水路之3D立體實(shí)施示意圖；圖3為習(xí)用背景技術(shù)2之葉片模具內(nèi)嵌式電熱絲鋪設(shè)局部實(shí)施示意圖；圖4為本創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之局部3D實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之葉片加熱控制系統(tǒng)實(shí)施示意 圖。
具體實(shí)施方式
圖4至圖6標(biāo)號(hào)說明模具表面層10、保溫棉35、納米碳素加熱布40、溫度傳感器 45、電源負(fù)極50、耐高溫導(dǎo)線53、電源正極55、控制柜60、計(jì)算機(jī)70 ；本創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具 遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可運(yùn)用于葉片殼體模具、大梁模具、腹板模具；茲舉葉片模具為例，請(qǐng) 參閱圖4至圖6 1.清潔已制作成形之模具表面層10之殼體外表面；2.設(shè)計(jì)分區(qū)，劃分出數(shù)個(gè)加熱區(qū)域(依納米碳素加熱布40規(guī)格組織加熱區(qū)域尺 寸)于模具表面層10之殼體外表面；3.由于市售泛用規(guī)格之納米碳素加熱布40 (布寬為50cm)，根據(jù)加熱區(qū)域尺寸裁 剪，將形成數(shù)塊納米碳素加熱布40組成一個(gè)加熱區(qū)域；4.利用粘接劑，將納米碳素加熱布40粘接在模具表面層10之殼體外表面，使之貼 合良好，粘接牢固，之后在納米碳素加熱布40上覆蓋一層保溫棉35 ；5.用焊錫將耐高溫導(dǎo)線53與納米碳素加熱布40的金屬電極連接牢固，使電源負(fù) 極50、電源正極55導(dǎo)入納米碳素加熱布40內(nèi)；同區(qū)域的納米碳素加熱布40間可用導(dǎo)線串 聯(lián)，然后用環(huán)氧耐高溫密封絕緣膠將裸露導(dǎo)電區(qū)域密封良好；[0029]6.分區(qū)域?qū)⒛透邷貙?dǎo)線53接入控制柜60 ；7.每個(gè)區(qū)域安裝兩個(gè)溫度傳感器45，溫度傳感器45緊貼在模具表面層10之殼體 外表面，用導(dǎo)線接入控制柜60;8.每一個(gè)控制柜60的控制線路數(shù)量16路；每一線路的感應(yīng)溫度范圍0°C 150°C ；系統(tǒng)的溫度分辨率0. 15°C ；系統(tǒng)的控制精度1°C ；每一控制線路的傳感器數(shù)量2個(gè)； 每一控制線路可輸出線纜數(shù)量1 ；控制柜60通訊方法網(wǎng)絡(luò)接口 ；溫度刷新率3秒每一系 統(tǒng)最大可連接控制箱數(shù)為12個(gè)。9.接入計(jì)算機(jī)70，安裝溫度控制程序，輸入控溫曲線，實(shí)施溫度的精準(zhǔn)控制。當(dāng)葉片制作前，首先對(duì)模具施以預(yù)熱，以計(jì)算機(jī)70設(shè)定預(yù)熱溫度，透過控制柜60 以耐高溫導(dǎo)線53輸入電源負(fù)極50、電源正極55，此時(shí)納米碳素加熱布40加熱升溫至預(yù)熱 作業(yè)溫度，當(dāng)葉片模具表面層10上鋪設(shè)復(fù)數(shù)層玻纖布，真空灌注樹脂完成后，此時(shí)以計(jì)算 機(jī)70設(shè)定預(yù)固化制程所需之溫度，由于模內(nèi)復(fù)數(shù)塊納米碳素加熱布40的設(shè)置，模具表面層 10將可很快速地被升溫至設(shè)定之預(yù)固化溫度，而協(xié)助樹脂的固化；若局部區(qū)域產(chǎn)生溫度異 常，僅需檢查控制柜60、導(dǎo)線53線路狀態(tài)是否正常，抑或?yàn)榧{米碳素加熱布40及其接點(diǎn)問 題，若確定為納米碳素加熱布40損壞，僅需就該加熱布40損壞部位外覆之保溫棉35取下， 并將納米碳素加熱布40取下更換，即完成故障排除及修復(fù)，維修十分簡(jiǎn)單及方便。上述實(shí)施例，為本實(shí)用新型創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之較佳實(shí)施 例，其所揭露之結(jié)構(gòu)特征與方式，非用以限制本實(shí)用新型創(chuàng)作具體的內(nèi)容，凡與本創(chuàng)作結(jié)構(gòu) 特征及原理相近似之創(chuàng)作，均應(yīng)不脫離本實(shí)用新型專利申請(qǐng)案之范圍者而受保護(hù)，具體的 專利范圍由本案權(quán)利要求書規(guī)范之。綜上所述，本實(shí)用新型創(chuàng)作風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，于空間型態(tài)上實(shí) 屬創(chuàng)新，符合專利申請(qǐng)新穎性之必要條件，另改良習(xí)用技術(shù)之諸項(xiàng)缺失，實(shí)用性與進(jìn)步性兼 具，誠(chéng)為一符合實(shí)用新型專利申請(qǐng)之優(yōu)異創(chuàng)作。
權(quán)利要求一種風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成要件系包括有葉片模具、納米碳素加熱布、控制器、控制箱等，其特征乃在于采用納米碳素加熱布為熱源；在風(fēng)電葉片模具制作時(shí)，將納米碳素加熱布貼合模具殼體外表面，分區(qū)段納米碳素加熱布配接控制器，集中進(jìn)行溫控加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中，高溫導(dǎo)線系用以 連接納米碳素加熱布與控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中，劃分之每一加熱 區(qū)域之納米碳素加熱布，各設(shè)置兩個(gè)溫度傳感器接入控制器內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中，所有的控制器集 中于控制箱內(nèi)，統(tǒng)一配接入微處理器控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中，可接入計(jì)算機(jī)通 過設(shè)置程序來實(shí)施溫度的精準(zhǔn)控制。
專利摘要一種風(fēng)電葉片模具遠(yuǎn)紅外加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要采用納米碳素加熱布為熱源，在兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片模具制作時(shí)，將該加熱布貼附于模具外殼體，通過持續(xù)的遠(yuǎn)紅外輻射來實(shí)施模具加熱，熱傳導(dǎo)快速且易于控制熱量，以達(dá)到模具表面層葉片產(chǎn)品之樹脂固化參數(shù)的要求；加熱區(qū)域與控制器搭配設(shè)置，控制器上接入加熱布的高溫導(dǎo)線，另于加熱區(qū)域各設(shè)置兩個(gè)溫度傳感器并接入控制器內(nèi)，所有的控制器集中設(shè)置于控制柜內(nèi)，統(tǒng)一配接入微處理器控制，可接入計(jì)算機(jī)通過設(shè)置程序來實(shí)施溫度的精準(zhǔn)控制。本創(chuàng)作改良習(xí)用技術(shù)水路及電熱絲等加溫模式，達(dá)到模具制作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、降低重量、維修容易、控溫精確等諸多優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B29C70/54GK201633213SQ200920286139
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者成源, 李嶙, 王曉南, 肖波 申請(qǐng)人:力倉(cāng)風(fēng)力設(shè)備(上海)有限公司