一种风电叶片人孔板制备装置的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电叶片制备技术领域，涉及一种风电叶片人孔板的制备装置，特别是一种设置在风电叶片用于防止异物掉落整机内、防止维修人员掉落叶片内腔中以及在叶根变形时承受周期性载荷的人孔板制备装置。


背景技术：

2.风力发电机组叶片人孔板主要由人孔板主体、人孔板盖板组成，在风力发电机组叶片中主要起防止叶片内部异物掉落整机内、防止维修人员掉落叶片内腔内、叶根变形时承受周期性载荷等作用。现有技术制备的风力发电机组叶片人孔板主要存在以下缺陷和不足：
⑴
通过手糊模塑工艺制备的人孔板主体、人孔板盖板，通常存在气泡、分层、发白等缺陷，批次也不稳定，承受周期性载荷时容易发生破坏。
⑵
人孔板盖板通过人孔板主体上预埋的螺栓固定，但人孔板主体承受周期性载荷时，其中预埋的螺栓也会承受相应的剪切载荷，导致预埋螺栓一段时间后会发生松弛、脱落等现象，造成异物掉落整机内，掉落的异物可能与整机内磁性金属零件相互吸引造成整机事故。
⑶
人孔板主体的中心圆孔区域通过粘接挡板代替人孔板盖板，但粘接往往不够牢固，一段时间容易发生粘接失效导致挡板脱落；为了避免刚性材料因重力导致的粘接不牢固，挡板通常为柔性材料，但柔性材料通常难以防止维修人员掉落叶片内腔内，容易造成安全事故。


技术实现要素：

3.(一)实用新型所要解决的技术问题
4.为克服现有技术中上述的缺陷和不足，本实用新型提供了一种风电叶片人孔板制备装置，通过该装置所制备的人孔板具有缺陷较少、稳定性较好、连接较牢固、使用较安全等优点。
5.(二)为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种风电叶片人孔板制备装置，至少包括一下模具、一挡框模具和一上模具，所述人孔板至少包括一人孔板主体和一人孔板盖板，所述人孔板主体的顶面中心处设有一u形开口挡框，其特征在于：
7.所述下模具，整体呈一圆盘状结构，包括一圆盘主体，其中，
8.所述圆盘主体的径向外边缘处向上翻折形成一环形边缘薄壁结构，所述环形边缘薄壁结构的侧壁上设有若干沿周向均匀分布并沿径向延伸的真空抽气通孔；
9.所述圆盘主体的顶面向上凸起形成一与所述圆盘主体同心布置的第一圆形凸台，所述第一圆形凸台的顶面中心位置处向下凹陷形成一沿轴向延伸的中心圆孔，所述中心圆孔的深度不超过所述第一圆形凸台的厚度；
10.所述边缘薄壁结构的内侧壁与所述第一圆形凸台的外侧壁之间具有径向间隙，使得二者之间形成一环形空间，所述环形空间用于制备形成人孔板主体的环形法兰翻边；
11.所述环形边缘薄壁结构的顶面高度高于所述第一圆形凸台的顶面；
12.所述挡框模具，整体呈一方形板状结构，包括一方形板主体和一与所述方形板主体分体设置的u形开口造型框，其中，
13.所述u形开口造型框套设在所述方形板主体的三个边缘上，且所述u形开口造型框的横截面呈底面为平面、外壁表面为曲面的结构，与所述方形板主体套设后，所述u形开口造型框的底面与所述方形板主体的底面相平齐；
14.所述方形板主体的底面中心位置设有一沿其法向延伸的第二圆形凸台；
15.所述方形板主体的顶面中心位置处还设有一沿其法向延伸并延伸至所述第二圆形凸台底面的树脂灌注通孔；
16.所述上模具，整体呈一圆形板状结构，包括一圆形平板，所述圆形平板的直径与所述下模具的边缘薄壁结构的外径相当，且所述圆形平板的中心处设有一方形通孔。
17.作为本实用新型的进一步方案：所述下模具的边缘薄壁结构的顶面上沿其周向设有若干沿轴向延伸的第一连接孔，且各所述第一连接孔与各所述真空抽气通孔在周向上错位布置，所述上模具的顶面外边缘处沿周向设有若干沿轴向延伸并与各所述第一连接孔一一对应的第二连接孔。
18.作为本实用新型的进一步方案：所述下模具的边缘薄壁结构的顶面上设有沿周向延伸的凹槽，所述凹槽用于放置密封胶条。
19.作为本实用新型的进一步方案：所述挡框模具边缘的各曲面结构的拐角位置处均设有圆角过渡，且每一所述曲面结构整体均呈由所述方形板主体的顶面延伸至其底面的l形。
20.作为本实用新型的进一步方案：所述挡框模具的第二圆形凸台的底部设有与所述树脂灌注通孔连通的凹槽。
21.作为本实用新型的进一步方案：所述上模具的上下两面均为光滑的板状结构。
22.(三)同现有技术相比，实用新型所能达到的技术效果
23.本实用新型提供的风电叶片人孔板制备装置，所制备的人孔板至少包括人孔板主体、人孔板盖板，并均采用真空灌注方式进行制备，模具可以有效的控制相应部件的厚度，可使部件缺陷较少、批次稳定性较好；人孔板主体中心位置设有一体成型的挡框，连接较牢固，能够承受较高载荷；人孔板盖板由玻璃纤维增强复合材料制备，刚性较较强，能够承受维修人员的体重，维修过程较安全。
附图说明
24.图1为本实用新型的风电叶片人孔板制备装置结构示意图。
25.图2为本实用新型中下模具的三维结构示意图。
26.图3为本实用新型中下模具的横截面示意图。
27.图4为本实用新型中挡框模具的一个视角的三维结构示意图。
28.图5为本实用新型中挡框模具的另一个视角的三维结构示意图。
29.图6为本实用新型中挡框模具的横截面示意图。
30.图7为本实用新型中上模具的三维结构示意图。
31.附图标记说明：
32.10、下模具；11、环形边缘薄壁结构；12、真空抽气通孔；13、第一圆形凸台；14、中心
圆孔；15、第一连接孔；
33.20、挡框模具；21、方形板主体；22、u形开口造型框；23、第二圆形凸台；24树脂灌注通孔；
34.30、上模具；31、圆形平板；32、方形通孔；33、第二连接孔；34、吊耳或提手。
具体实施方式
35.为了更好的理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解。需要说明的是，以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的内容不局限于下面的实施例。实际上，在未背离本实用新型的范围或精神的情况下，可以在本实用新型中进行各种修改和变化，这对本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用来产生又一个实施例。因此，意图是本实用新型将这样的修改和变化包括在所附的权利要求书和它们的等同物的范围内。
36.如图1所示，本实用新型的风电叶片人孔板制备装置，至少包括一下模具10、一挡框模具20、一上模具30，人孔板(图中未示出)至少包括一人孔板主体和一人孔板盖板，人孔板主体的顶面中心处设有一贯通的人孔，人孔的外围设有一u形开口挡框，人孔板盖板通过u形开口挡框插设固定在人孔板主体的顶面上。挡框模具20与下模具10通过间隙配合方式进行固定，下模具10与上模具30在径向外边缘处固定。下模具10、挡框模具20、上模具30优选均采用金属材料进行制备。
37.如图2～3所示，实用新型的风电叶片人孔板制备装置中，下模具10，整体呈一圆盘状结构，包括一圆盘主体，其中，圆盘主体的径向外边缘处向上翻折形成一环形边缘薄壁结构11，环形边缘薄壁结构11的侧壁上设有若干沿周向均匀分布并沿径向延伸的真空抽气通孔12；圆盘主体的顶面向上凸起形成一与圆盘主体同心布置的第一圆形凸台13，第一圆形凸台13的顶面中心位置处向下凹陷形成一沿轴向延伸的中心圆孔14，中心圆孔14的深度不超过第一圆形凸台13的厚度，且中心圆孔14的直径与后续制备的人孔板主体上的人孔直径相当；环形边缘薄壁结构11的内侧壁与第一圆形凸台13的外侧壁之间具有径向间隙，使得二者之间形成一环形空间，环形空间用于制备形成人孔板主体的环形法兰翻边，且各真空抽气通孔12均与环形空间连通；环形边缘薄壁结构11的顶面高度高于第一圆形凸台13的顶面，二者之间的高度差与后续制备的人孔板主体的厚度相当。
38.本实用新型进一步优选的实例中，下模具10的环形边缘薄壁结构11的顶面上沿其周向设有若干均匀分布并沿轴向延伸的第一连接孔15，且各第一连接孔15与各真空抽气通孔12在周向上错位布置。各第一连接孔15后续用于通过连接件与上模具30进行连接。此外，下模具的边缘薄壁结构11的顶面上还可以设有沿周向延伸的凹槽，凹槽用于放置密封胶条。
39.如图4～6所示，实用新型的风电叶片人孔板制备装置中，挡框模具20，整体呈一方形板状结构，包括一方形板主体21和一与方形板主体21分体设置的u形开口造型框22，其中，u形开口造型框22套设在方形板主体21的三个边缘上，且u形开口造型框22的横截面呈底面为平面、外壁表面为曲面的结构，与方形板主体21套设后，u形开口造型框22的底面与方形板主体21的底面相平齐，u形开口造型框22的外壁表面与后续所制备的人孔板主体上
的u形开口挡框的内壁表面的形状相适配；方形板主体21的底面中心位置设有一沿其法向延伸的第二圆形凸台23，第二圆形凸台23的规格尺寸应设置为当下模具上的各物料铺设完毕后，其直径尺寸可保证第二圆形凸台23可沿轴向以间隙配合方式插入下模具10的中心圆孔14中，其长度尺寸可保证当第二圆形凸台23插入下模具10的中心圆孔14后，第二圆形凸台23的底面与下模具10的中心圆孔14的底面之间具有轴向间距；方形板主体21的顶面中心位置处还设有一沿其法向延伸并延伸至第二圆形凸台底面的树脂灌注通孔24。
40.本实用新型进一步优选的实例中，挡框模具20边缘的各曲面结构的拐角位置处均设有圆角过渡，且每一曲面结构整体均呈由方形板主体的顶面延伸至其底面的“l”形。挡框模具的第二圆形凸台23的底部设有与树脂灌注通孔24连通的凹槽。
41.如图7所示，实用新型的风电叶片人孔板制备装置中，上模具30整体呈一圆形板状结构，包括一圆形平板31，圆形平板31的直径与下模具10的边缘薄壁结构11的外径相当，且圆形平板31的中心处设有一方形通孔32，方形通孔32的尺寸设置应保证挡框模具20的各物料铺设完毕后可以间隙配合方式嵌入该方形通孔32。本实用新型进一步优选的实例中，上模具30的上下两面均为光滑的板状结构。上模具30的顶面外边缘处沿周向设有若干沿轴向延伸并与下模具10的边缘薄壁结构11上的各第一连接孔15一一对应的第二连接孔33。
42.下面结合上图1～7进一步说明利用本实用新型的上述装置制备风电叶片人孔板的工艺步骤，具体包括如下步骤：
43.下模具10、挡框模具20、上模具30内部均依次涂抹清洁剂、脱模剂。按照风电叶片人孔板产品设计要求(本实施例以玻璃纤维编织物、芯材两种物料制备的人孔板为例)，裁剪相应的物料并使其与下模具10适配。在下模具的第一圆形凸台13上铺设底层玻璃纤维编织物，使底层玻璃纤维编织物按照层叠方式填充下模具10的环形边缘薄壁结构11与第一圆形凸台13之间的环形空间的三分之一，与中心圆孔14接触的底层玻璃纤维编织物应有足够富余量，富余量应能够包裹芯材、顶层玻璃纤维编织物，适用时可以对富余量进行裁剪，以便于包裹。依次放置芯材、顶层玻璃纤维编织物，芯材完全在第一圆形凸台13内。顶层玻璃纤维编织物也按照层叠方式填充下模具10的环形边缘薄壁结构11与第一圆形凸台13之间的间隙的三分之一，且与中心圆孔14边缘平齐。翻折中心圆孔14富余的底层玻璃纤维编织物使其完全包裹芯材、顶层玻璃纤维编织物。铺设完成后的人孔板整体厚度应与环形边缘薄壁结构11最高处平齐，或略低于环形边缘薄壁结构11最高处，但不可高于环形边缘薄壁结构11的最高处。
44.放置挡框模具20，挡框模具20中第二圆形凸台23与下模具10中的中心圆孔14间隙配合，并使挡框模具20与顶层玻璃纤维编织物接触。铺设制备挡框的玻璃纤维编织物，使其按照层叠方式填充下模具环形边缘薄壁结构11与第一圆形凸台13之间的间隙的剩余三分之一，并使其至少铺盖挡框模具的u形开口造型框22的外表面。
45.下模具10的环形边缘薄壁结构11顶部铺设密封胶条，放置上模具30，并使上模具30的方形通孔32与挡框模具20的u形开口造型框22间隙配合，挡框模具20的顶端与上模具30的顶端平齐。依靠上模具30自身重力无法压实密封胶条时，可施加外力使密封胶条充分压实。上模具30的方形通孔32边缘铺设密封胶条并布置密封装置。挡框模具20的树脂灌注通孔24连接灌注装置，下模具10的真空抽气通孔12连接抽气装置。人孔板主体制备完成后，对边缘进行打磨处理。
46.另行说明的是，本实用新型中的人孔板盖板整体呈方形板状结构，采用玻璃纤维增强复合材料按照常规的真空灌注方式进行制备。
47.更加具体的，本实用新型在制备风电叶片人孔板时，至少包括如下步骤：
48.ss1.下模具物料铺设
49.ss1.1在下模具10的环形空间的内壁及其底面、第一圆形凸台13的顶面、中心圆孔14的内壁及其底面上，涂抹清洁剂及脱模剂；
50.ss1.2按照人孔板产品的设计要求及其规格尺寸，裁剪相应的物料并使其与下模具10的各工作面相适配；
51.ss1.3首先，在下模具10的第一圆形凸台13上逐层铺设底层玻璃纤维编织物，底层玻璃纤维编织物的主体部分铺设在第一圆形凸台13的顶面上，其径向外边缘处向下翻折伸入下模具10的环形空间中并延伸至与环形空间的底面平齐，其径向内边缘处向内延伸至下模具10的中心圆孔14中并具有足够富余量，该富余量用于包裹后续铺设的芯材以及顶层玻璃纤维编织物的径向内边缘；
52.其次，在铺设完毕的底层玻璃纤维编织物的顶面上铺设芯材，芯材的形状及尺寸与第一圆形凸台13相适配，其径向外边缘与第一圆形凸台13的径向外边缘基本平齐且在径向上不超过第一圆形凸台13的径向外边缘，其径向内边缘与第一圆形凸台13的径向内边缘基本平齐且在径向上不超过第一圆形凸台13的径向内边缘，使得芯材在空间上完全处于第一圆形凸台13内；
53.之后，在铺设完毕的芯材的顶面上逐层铺设顶层玻璃纤维编织物，顶层玻璃纤维编织物的主体部分铺设在第一圆形凸台13的顶面上，其径向外边缘处向下翻折伸入下模具10的环形空间中并延伸至与环形空间的底面平齐，其径向内边缘与第一圆形凸台13的径向内边缘基本平齐且在径向上不超过第一圆形凸台13的径向内边缘；
54.最后，在径向内边缘处向上翻折下模具的中心圆孔14中富余的底层玻璃纤维编织物，使其完全包裹芯材、顶层玻璃纤维编织物的径向内边缘，完成人孔板主体的物料铺设，铺设完成后的人孔板主体的整体厚度应不超过下模具的边缘薄壁结构的顶面；
55.ss2.挡框模具物料铺设
56.ss2.1在挡框模具20的方形板主体21的底面、u形开口造型框22的底面及其外壁表面上，涂抹清洁剂及脱模剂；
57.ss2.2在物料铺设完毕后的下模具10上，放置挡框模具20，使其第二圆形凸台23以间隙配合方式沿轴向插入下模具10的中心圆孔14中，并使其方形板主体21及u形开口造型框22的底面与下模具10上的顶层玻璃纤维编织物的上表面相接触；
58.ss2.3按照层叠方式铺设制备人孔板主体上的u形开口挡框的玻璃纤维编织物，使其在径向外边缘处向下翻折伸入下模具10的环形空间中并延伸至与环形空间的底面平齐，其径向内边缘处向内延伸并至少完全覆盖u形开口造型框22的外壁表面；
59.ss3.设置上模具
60.ss3.1在上模具30的底面上涂抹清洁剂及脱模剂；
61.ss3.2在下模具10的边缘薄壁结构11的顶面上铺设密封胶条；
62.ss3.3放置上模具30，使上模具30的方形通孔32与挡框模具20的边缘间隙配合，并依靠上模具30的自身重力或通过施加外力的方式压实下模具10的边缘薄壁结构11的顶面
上的密封胶条；
63.ss3.4在上模具30的方形通孔32的边缘四周铺设密封胶条以保证其与挡框模具20边缘之间的密封；
64.ss4.真空吸注树脂
65.将挡框模具20上的树脂灌注通孔24通过管路与树脂灌注装置连通，并通过管路将下模具10上的各真空抽气通孔12与抽气装置连通，完成人孔板主体中树脂的真空吸注；
66.ss5.模具拆除
67.待完成树脂的真空吸注并烘干加热后，依次拆除上模具30、挡框模具20及下模具10，完成人孔板主体的制备后，对其边缘进行打磨处理形成制品。
68.通过上述实施例，完全有效地实现了本实用新型的目的。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种风电叶片人孔板制备装置，至少包括一下模具、一挡框模具和一上模具，所述人孔板至少包括一人孔板主体和一人孔板盖板，所述人孔板主体的顶面中心处设有一u形开口挡框，其特征在于：所述下模具，整体呈一圆盘状结构，包括一圆盘主体，其中，所述圆盘主体的径向外边缘处向上翻折形成一环形边缘薄壁结构，所述环形边缘薄壁结构的侧壁上设有若干沿周向均匀分布并沿径向延伸的真空抽气通孔；所述圆盘主体的顶面向上凸起形成一与所述圆盘主体同心布置的第一圆形凸台，所述第一圆形凸台的顶面中心位置处向下凹陷形成一沿轴向延伸的中心圆孔，所述中心圆孔的深度不超过所述第一圆形凸台的厚度；所述边缘薄壁结构的内侧壁与所述第一圆形凸台的外侧壁之间具有径向间隙，使得二者之间形成一环形空间，所述环形空间用于制备形成人孔板主体的环形法兰翻边；所述环形边缘薄壁结构的顶面高度高于所述第一圆形凸台的顶面；所述挡框模具，整体呈一方形板状结构，包括一方形板主体和一与所述方形板主体分体设置的u形开口造型框，其中，所述u形开口造型框套设在所述方形板主体的三个边缘上，且所述u形开口造型框的横截面呈底面为平面、外壁表面为曲面的结构，与所述方形板主体套设后，所述u形开口造型框的底面与所述方形板主体的底面相平齐；所述方形板主体的底面中心位置设有一沿其法向延伸的第二圆形凸台；所述方形板主体的顶面中心位置处还设有一沿其法向延伸并延伸至所述第二圆形凸台底面的树脂灌注通孔；所述上模具，整体呈一圆形板状结构，包括一圆形平板，所述圆形平板的直径与所述下模具的边缘薄壁结构的外径相当，且所述圆形平板的中心处设有一方形通孔。2.根据权利要求1所述的风电叶片人孔板制备装置，其特征在于：所述下模具的边缘薄壁结构的顶面上沿其周向设有若干沿轴向延伸的第一连接孔，且各所述第一连接孔与各所述真空抽气通孔在周向上错位布置，所述上模具的顶面外边缘处沿周向设有若干沿轴向延伸并与各所述第一连接孔一一对应的第二连接孔。3.根据权利要求1所述的风电叶片人孔板制备装置，其特征在于：所述下模具的边缘薄壁结构的顶面上设有沿周向延伸的凹槽，所述凹槽用于放置密封胶条。4.根据权利要求1所述的风电叶片人孔板制备装置，其特征在于：所述挡框模具边缘的各曲面结构的拐角位置处均设有圆角过渡，且每一所述曲面结构整体均呈由所述方形板主体的顶面延伸至其底面的l形。5.根据权利要求1所述的风电叶片人孔板制备装置，其特征在于：所述挡框模具的第二圆形凸台的底部设有与所述树脂灌注通孔连通的凹槽。6.根据权利要求1所述的风电叶片人孔板制备装置，其特征在于：所述上模具的上下两面均为光滑的板状结构。

技术总结
本实用新型公开了一种风电叶片人孔板制备装置，属于风力发电叶片制备技术领域，所制备的人孔板至少包括人孔板主体、人孔板盖板，人孔板主体的顶面中心处设有一贯通的人孔，人孔的外围设有一U形开口挡框，人孔板盖板通过U形开口挡框插设在人孔板主体的顶面上。制备装置至少包括一下模具、一挡框模具和一上模具，通过上述制备装置主要完成人孔板主体的真空灌注制备。本实用新型所提供的人孔板制备装置具有制备缺陷较少、稳定性较好、连接较牢固、使用较安全等优点。用较安全等优点。用较安全等优点。


技术研发人员：马寅虎 夏寅鹏 姜丰 张美影 申茂梅
受保护的技术使用者：中科宇能科技发展有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/9/20