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玻璃钢复合材料在风力机叶片中的技术应用

供稿人:ISTIS  供稿时间:2005-9-1   关键字:玻璃钢  叶片  
叶片设计的要求需达到50年的使用寿命。目前的叶片一般全部选用或者大部分地选用玻璃钢(GFRP)材料。玻璃钢的比强度和比模量、耐久性、耐气候性和耐腐蚀性,足以用作户外的结构材料。目前的风力机叶片中有80%选材自玻璃钢复合材料。
 
德国ENERCON公司制造的大型风力机E-112,容量4.5MW,叶片长54m、重20公吨,采用了玻璃纤维环氧树脂;据丹麦的LM Glassfiber A/S公司所述,该公司在REpower5.0MW样机的叶片发开中,以玻璃纤维为主,选择性地使用碳纤维应用于世界最长的61.5m的叶片制造;为NEG Micons的N92型风力机制造叶片时,则完全采用了聚酯玻璃钢。
 
采用“(玻璃+玻璃纤维+玻璃钢)*(风力+风电+风机+叶片)”或“((figre* or fiber*) and glass* or fiberglass* or glassfiber or GF or GFRP or FRP) and wind and blade*”策略,在中国专利局网站和欧洲专利局网站进行了检索,现将所获的部分相关专利概述如下:
 
⒈专利名:玻璃钢空腹风机叶片 
公开号:CN1042591             公开日:1990.05.30
申请号:88105601.4            申请日:1988.11.07
申请人: 上海化工机械二厂
摘要:公开了一种用增强型中碱玻璃纤维单向方格布为增强材料,乙烯基树脂为基体制成的玻璃钢空腹风机叶片,其玻璃钢技术性能可达到用无蜡型无碱玻璃纤维单向编织布为增强材料、环氧树脂为基体制成的玻璃钢性能指标。叶片表面采用表面毡富树脂层,树脂含量为70~90%,该叶片是用聚氯乙烯气袋内压法制成。该发明的原料来源广泛,成本较低,生产时毒性小,工艺较简便,内腔宽的及狭窄的均适用,耐腐、耐候性好。
 
2.专利名:用于风力发电设备的复合材料叶片
公开号:JP2002357176           公开日:2002.12.13
申请号:JP20020081567         申请日:2002.03.22
申请人: MITSUBISHI HEAVY IND LTD
摘要:提供了一种复合材料叶片,具有改进性能,减少重量的结构特征。该复合材料叶片的前后表面、内侧横梁和基部都采用了玻璃钢。
 
3.专利名:用于风力机的叶片
公开号:WO03093672              公开日:2003-11-13
申请号:WO2003EP04613        申请日:2003-05-02
申请人: REPOWER SYSTEMS AG (DE); KICKERT REINER (DE); BENDEL URS (DE)
同族专利:DE20206942U (U1)
摘要:该发明涉及一种用于风力机的叶片,为壳体外部轮廓提高抗屈曲强度,在作用力的方向安装了凸缘和撑杆,凸缘成对且对称地位于叶片弦线附近,凸缘由合成材料制成,在轴向包括了玻璃纤维增强部分和碳纤维增强部分。
 
4.专利名:发电机及其制造方法
公开号:JP2000179448           公开日:2000-06-27
申请号:JP19990164121         申请日:19990610
申请人: MITSUBISHI HEAVY IND LTD
摘要:随着风力发电叶片的加大,需要加强材料的强度,削减壁厚减轻重量,提供轻质高强度的风力发电机组主支架的叶片,叶片外壳由腹背两层夹主架构成,外壳的腹背两层由层压法预成型的玻璃钢压片构成,其中的空隙填充了粘合物。叶片被整体成形,在外壳的内表面和主架的前后端有乙烯基氯构成的固体泡沫体。
 
5.专利名:采用复合材料的大型叶片制造方法
公开号:US6264877                   公开日:2001-07-24
申请号:US19980038302           申请日:19980311
申请人: ALTERNATIVES EN (US)
同族专利:EP0865900(A1)、FR2760681(A1)、EP0865900 (B1)
摘要:一种采用复合材料的部件的制造方法,特别应用于风力发电机大型叶片。其中放置一定厚度的纤维布,与聚丙烯纤维和玻璃纤维的混合物铸模成型,在铸模部分内的纤维布上置有膨胀包层,其中加以一定压力下的热气体溶化纤维布的聚丙烯,然后埋入玻璃纤维并令其冷却,再从模具中取出。
 
6.专利名:风力机叶片
公开号:JP8093631                   公开日:1996-04-09
申请号:JP19940227795           申请日:1994-09-22
申请人: MITSUBISHI HEAVY IND LTD
摘要:为了缩短风力机叶片的制造时间,降低金属埋入叶片基座的成本,该风力机叶片在加工主梁之时,就将盘状金属配件事先埋入主梁的叶片基座,叶片由GFRP材料成型,主梁中由FRP或GFRP作为加强元素加入。
 
 
参考文献
1.标题:世界风能及其叶片材料发展概况与趋势
出处:高科技纤维与应用 2003,28(5) 1-7
 
2.标题:风力发电机叶片:复合材料发展广阔
出处:中国化工报 2003年11月30日
 
3.标题:Carbonizing Wind
 
4.标题:Growing opportunities and challenges in wind turbine blade manufacturing
 
5.标题:Wind and water power:[composites for energy conversion systems]
出处:Composites Technology 1995,1(2) July-Aug. 1995 p28-31
 
6.标题:Cost & performance tradeoffs for carbon fibers in wind turbine blades
出处:SAMPE Journal v40 n4 July/August 2004. p20-28

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