專利名稱：一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及結(jié)構(gòu)與材料工程領域的風力發(fā)電設備風輪葉片，特別是涉及一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片。
背景技術(shù)：
隨著石化能源的日益枯竭，風力發(fā)電作為一種價格低廉、清潔低碳的發(fā)電形式，成為世界各國的新寵。全球風電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展帶動了風電機組的快速發(fā)展。葉片作為風電機組的關鍵部件之一，其性能好壞直接影響著風機的風能利用率以及機組所承受的載荷。隨著風機發(fā)展，葉片越做越大，質(zhì)量越來越重，對葉片的材料性能和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來很大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的風力機葉片一般采用“殼體+主梁+腹板”的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)形式隨 著葉片的加長，也不斷暴露一些問題葉片最大弦長處應力過大導致葉片破壞；葉片后緣局部屈曲，致使葉片結(jié)構(gòu)變形破壞；靠近葉尖的部位易發(fā)生屈曲變形等等。而解決這些問題的直接辦法是增加材料的用量，這種做法不僅增加制造工藝的風險，也增加了葉片重量，導致風力機組負載較大，使得風機效率降低，同時也增加了葉片的制造成本。由此可見，上述現(xiàn)有的風力發(fā)電機風輪葉片在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創(chuàng)設一種帶加強筋的抗屈曲的風機葉片，從優(yōu)化結(jié)構(gòu)的角度提高葉片的穩(wěn)定性，提高風力機的性價比的新的帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片，實屬當前業(yè)界極需改進的目標。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片，使其可抵抗葉片的屈曲形變，從而克服現(xiàn)有的風力發(fā)電機風輪葉片的不足。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片，包括殼體、主梁、腹板和后緣副梁，所述的殼體內(nèi)表面還固定有加強筋。作為本實用新型的一種改進，所述的加強筋設置在葉片的最大弦長附近、葉片后緣和/或靠近葉尖位置。所述的加強筋的端面為梯形或帶倒角的弧形。所述的加強筋與殼體連接處的形狀與葉片的氣動外形相應。所述的加強筋采用BALSA木材質(zhì)。所述的加強筋采用具有蜂窩結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)復合材料。所述的殼體包括蒙皮和芯材。采用這樣的設計后，本實用新型以殼體保證葉片空氣動力學外形的穩(wěn)定性，以主梁、腹板、后緣副梁、加強筋作為葉片的主承載結(jié)構(gòu)，其中加強筋結(jié)構(gòu)的引入，改變了葉片內(nèi)部載荷分布，有效的提高了葉片殼體的相對屈曲強度，并通過進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，調(diào)整主梁、后緣副梁、腹板、芯材的鋪層厚度，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，降低了葉片重量，最終達到葉片輕質(zhì)高強的效果，從而提高風機效率和性價比。

上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手段，
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。圖I是現(xiàn)有風力發(fā)電機風輪葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中的A-A截面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型中加強筋的一種端面示意圖。
具體實施方式
請參閱圖I所示，現(xiàn)有翼型及鋪層結(jié)構(gòu)的風力發(fā)電機風輪葉片主要包括殼體、主梁6、腹板5、7和后緣副梁1，經(jīng)計算和分析葉片的受力情況，在葉片上存在多個易發(fā)生屈曲的危險區(qū)域8。請配合參閱圖2、圖3所示，本實用新型一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片，在易發(fā)生破壞位置的殼體內(nèi)表面增設了加強筋3，該加強筋3的設置數(shù)量和位置取決于葉片的受力情況和危險區(qū)域8的位置，通常設置在葉片的最大弦長附近、葉片后緣和/或靠近葉尖位置，可改變?nèi)~片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應力分布。較佳的，加強筋3可采用的材料為BALSA木、具有蜂窩結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)復合材料或工程塑料、或其他能滿足性能要求的復合材料或其他塑料。加強筋3的端面優(yōu)選為梯形或如圖4所示的帶倒角的弧形，其與葉片內(nèi)部殼體相連接的底部形狀取決于葉片翼型的情況，隨形于葉片的氣動外形。此外，殼體可由蒙皮4和芯材2構(gòu)成，加強筋既可安裝在葉片內(nèi)部蒙皮4的表面上,也可以同殼體芯材一起鋪設并灌注成型。加強筋的成型方法有兩種一種是在葉片殼體完成外蒙皮和芯材鋪設后，將加強筋鋪放在芯材表面，再鋪內(nèi)蒙皮，真空灌注成型，然后翻轉(zhuǎn)模具進行后固化處理，直至葉片完全固化成型；另一種是在葉片殼體完成外蒙皮、芯材、內(nèi)蒙皮的鋪設后，真空灌注成型，然后將加強筋手糊成型于內(nèi)蒙皮表面，連接處做適當?shù)难a強處理，之后翻轉(zhuǎn)模具，進行后固化成型，直至葉片完全固化成型。本實用新型的風力發(fā)電機風輪葉片結(jié)構(gòu)中，殼體主要滿足葉片的氣動外形的穩(wěn)定性；主梁、腹板和后緣副梁支撐殼體，滿足葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；加強筋連接殼體，對葉片殼體起支撐作用，改變?nèi)~片受載荷時力在葉片內(nèi)部的分布，進一步提高葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本實用新型可減少芯材、主梁、后緣副梁和腹板材料的用量，在滿足葉片剛度、強度及穩(wěn)定性要求的基礎上，實現(xiàn)葉片輕質(zhì)高強的效果。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風カ發(fā)電機風輪葉片，包括殼體、主梁、腹板和后緣副梁，其特征在于所述的殼體內(nèi)表面還固定有加強筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風カ發(fā)電機風輪葉片，其特征在于所述的加強筋設置在葉片的最大弦長附近、葉片后緣和/或靠近葉尖位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風カ發(fā)電機風輪葉片，其特征在于所述的加強筋的端面為梯形或帶倒角的弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風カ發(fā)電機風輪葉片，其特征在于所述的加強筋與殼體連接處的形狀與葉片的氣動外形相應。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風カ發(fā)電機風輪葉片，其特征在于所述的加強筋采用BALSA木材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風カ發(fā)電機風輪葉片，其特征在于所述的加強筋采用具有蜂窩結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)復合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風カ發(fā)電機風輪葉片，其特征在于所述的殼體包括蒙皮和芯材。
專利摘要本實用新型是有關于一種帶加強筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風力發(fā)電機風輪葉片，包括殼體、主梁、腹板和后緣副梁，所述的殼體內(nèi)表面還固定有加強筋。本實用新型以殼體保證葉片空氣動力學外形的穩(wěn)定性，以主梁、腹板、后緣副梁、加強筋作為葉片的主承載結(jié)構(gòu)，其中加強筋結(jié)構(gòu)的引入，改變了葉片內(nèi)部載荷分布，有效的提高了葉片殼體的相對屈曲強度，并通過進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，調(diào)整主梁、后緣副梁、腹板、芯材的鋪層厚度，在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，降低了葉片重量，最終達到葉片輕質(zhì)高強的效果，從而提高風機效率和性價比。
文檔編號F03D11/00GK202545139SQ201220180178
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者代海濤, 劉偉超, 趙靜, 閆文娟 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司