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

背景技術(shù)：

眾所周知，我國可開發(fā)利用的風能資源約為2.53億千瓦，新疆、內(nèi)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(fā)風能已具備了良好的自然環(huán)境和資源條件。近幾年來，隨著電網(wǎng)覆蓋程度的提高，我國在新疆、內(nèi)蒙、廣東等地區(qū)建立了20多座風力發(fā)電場，總裝機容量達302MW，對緩解當?shù)仉娏?yīng)矛盾、提高供電質(zhì)量起到了很好的作用。風力的開發(fā)加速了我國能源結(jié)構(gòu)改革的進程。

我國風力發(fā)電起步較晚，但發(fā)展較快。自80年末引進大型風力發(fā)電機以來，經(jīng)過十多年的不斷引進、消化、吸收，積累了一定的經(jīng)驗。我國并網(wǎng)型風力發(fā)電技術(shù)在80年代中期開始進行試驗、示范，經(jīng)過二十多年的努力，為今后進行國產(chǎn)化風力發(fā)電機組的規(guī)?；a(chǎn)打下了基礎(chǔ)，同時也為推動國家風電產(chǎn)業(yè)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(fā)揮其高彈輕質(zhì)的優(yōu)點。荷蘭戴爾弗理工大學(xué)研究表明， 一個旋轉(zhuǎn)直徑為120m的風機的葉片， 由于梁的質(zhì)量超過葉片總質(zhì)量的一半，梁結(jié)構(gòu)采用碳纖維，和采用全玻璃纖維的相比，質(zhì)量可減輕40%左右；碳纖維復(fù)合材料葉片剛度是玻璃纖維復(fù)合材料葉片的2倍。據(jù)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(fā)電機的葉片長44m，采用碳纖維代替玻璃纖維的構(gòu)件，葉片質(zhì)量與該公司V80 型2.0MW發(fā)電機且為39m長的葉片質(zhì)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(zhì)量為5800kg，采用玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂時質(zhì)量為5200kg，而采用碳纖維增強環(huán)氧樹脂時質(zhì)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(zhì)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(zhì)量的降低和剛度的增加改善了葉片的空氣動力學(xué)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(shè)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(yīng)用，對熱固性復(fù)合材料拉擠工藝及裝備的技術(shù)要求日益提高，傳統(tǒng)的熱固性復(fù)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(chǎn)需求。其主要缺陷是工藝落后，生產(chǎn)環(huán)境有毒氣體濃度超標，生產(chǎn)原材料浪費大，控制系統(tǒng)落后，自動化程度低，生產(chǎn)效率低，制品質(zhì)量不穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)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(chǎn)線。

本實用新型的技術(shù)方案是：

一種風力葉片用的熱固性碳纖維板制造生產(chǎn)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(jié)上熱固化膠，為下一步熱固化成型奠定基礎(chǔ)；通過控制密封浸膠盒2內(nèi)的膠量使其內(nèi)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(jīng)過攪拌的熱固化膠，并根據(jù)檢測到的密封浸膠盒2中的壓力實現(xiàn)熱固化膠的自動供料；

一固化模5，該固化模用于將經(jīng)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(xiàn)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(gòu)6以便調(diào)整碳纖維板的直線度，以使碳纖維板在后續(xù)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(cè)，用于對經(jīng)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(gòu)9之間，用于檢測經(jīng)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(gòu)6中，驅(qū)動中校正機構(gòu)6實時調(diào)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(shè)定值范圍之內(nèi)；

一收卷機構(gòu)10，該收卷機構(gòu)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?shù)郊庸がF(xiàn)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(qū)動機構(gòu)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(qū)動機構(gòu)804的帶動下旋轉(zhuǎn)對經(jīng)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(huán)境污染的問題。

②注膠與拉擠和制品收卷全程采用閉環(huán)控制，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。制品開機一次連續(xù)生產(chǎn)5000米，制品的直線度達到4/10000mm。

③全自動儲料機構(gòu)優(yōu)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(wěn)定性。

④自動吸料系統(tǒng)優(yōu)勢：

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

⑤儲料機構(gòu)的加熱攪拌機構(gòu)優(yōu)勢：

長期保證樹脂、固化劑在一個穩(wěn)定的恒溫狀態(tài)，使樹脂、固化劑的流動性時刻處于最佳狀態(tài)。如果原材料內(nèi)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(xiàn)象發(fā)生。與傳統(tǒng)工藝相比，避免樹脂的冷熱變化導(dǎo)致流行性差異引發(fā)浸潤、固化等問題發(fā)生，避免樹脂放置時配方分層。

⑥自動攪拌系統(tǒng)優(yōu)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(tǒng)配料相比，攪拌速度快，根容易充分攪拌。

⑦混交設(shè)備整體優(yōu)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(huán)境干凈、樹脂氣味散發(fā)量少。

⑧制品在拉擠過程中易產(chǎn)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(tǒng)的熱固性塑料落后的拉擠工藝，使制品在生產(chǎn)時連續(xù)性滿足5000m長度，直線度連續(xù)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(chǎn)成本，提到生產(chǎn)率，滿足不同材料的復(fù)合技術(shù)拉擠工藝的生產(chǎn)需要。

附圖說明

圖1是本實用新型的生產(chǎn)線組成示意圖。

圖2是本實用新型的表面處理裝置結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖。

圖中12為葉片基體。

具體實施方式

下面結(jié)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(jù)檢測到的密封浸膠盒內(nèi)的壓力、膠位自動注膠，保證碳纖維在設(shè)定的壓力下充分浸漬；密封浸膠盒內(nèi)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(huán)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(gòu)（可采用現(xiàn)有技術(shù)自行設(shè)計或直接從市場采購），使固化后的碳纖維板保持設(shè)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(huán)拋光機；

第四，將經(jīng)過表面拋光加工的碳纖維板在牽引機構(gòu)7的牽引下送入收卷機構(gòu)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(xiàn)），該直線度檢測儀將檢測信號反饋到對中校正機構(gòu)，以使碳纖維板的直線度在5000米長度范圍內(nèi)保持在4/10000之內(nèi)。收卷機構(gòu)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?shù)郊庸がF(xiàn)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(chǎn)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(jié)上熱固化膠，為下一步熱固化成型奠定基礎(chǔ)；通過控制密封浸膠盒2內(nèi)的膠量使其內(nèi)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(shè)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(jīng)過攪拌的熱固化膠，并根據(jù)檢測到的密封浸膠盒2中的壓力實現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(gòu)6以便調(diào)整碳纖維板的直線度，以使碳纖維板在后續(xù)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(cè)，用于對經(jīng)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(qū)動機構(gòu)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(qū)動機構(gòu)804的帶動下旋轉(zhuǎn)對經(jīng)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(xiàn)），該直線度檢測儀7安裝在表面處理裝置8與牽引機構(gòu)9之間，用于檢測經(jīng)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(gòu)6中，驅(qū)動中校正機構(gòu)6實時調(diào)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(shè)定值范圍之內(nèi)；

一收卷機構(gòu)10，該收卷機構(gòu)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?shù)郊庸がF(xiàn)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(chǎn)線可獲得：

(1)制品表面粗糙度為▽0.1~▽1.0微米，循環(huán)機構(gòu)可在線連續(xù)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(huán)控制，提高了制品的開機一次連續(xù)生產(chǎn)5000米，制品的直線度控制在。

(4)自動全密閉儲料機構(gòu)優(yōu)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(wěn)定性。

自動吸料系統(tǒng)優(yōu)勢：

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

儲料機構(gòu)的加熱攪拌機構(gòu)優(yōu)勢：

長期保證樹脂、固化劑在一個穩(wěn)定的恒溫狀態(tài)，使樹脂、固化劑的流動性時刻處于最佳狀態(tài)。如果原材料內(nèi)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(xiàn)象發(fā)生。與傳統(tǒng)工藝相比，避免樹脂的冷熱變化導(dǎo)致流行性差異引發(fā)浸潤、固化等問題發(fā)生，避免樹脂放置時配方分層。

自動攪拌系統(tǒng)優(yōu)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(tǒng)配料相比，攪拌速度快，根容易充分攪拌。

混交設(shè)備整體優(yōu)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(huán)境干凈、樹脂氣味散發(fā)量少。

本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。