專利名稱：兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片及其生產(chǎn)方法， 屬于風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)有向大型化、巨型化發(fā)展的趨勢(shì)。兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片的長(zhǎng)度均在在 38米以上，裝機(jī)容量越大葉片長(zhǎng)度越長(zhǎng)，2. 0兆瓦的風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度甚至到達(dá)了 46. 5米，現(xiàn)最 長(zhǎng)的葉片達(dá)80米。如此巨大的葉片對(duì)其自身強(qiáng)度、生產(chǎn)及運(yùn)輸都提出了很高的要求?，F(xiàn)有兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片均采用玻璃鋼材質(zhì)，其由兩片葉殼對(duì)合膠接而成，葉 殼內(nèi)側(cè)各固定有一主梁，兩個(gè)主梁之間通過抗剪腹板固定，葉殼之間還填充有泡沫以增加 強(qiáng)度。原有葉片設(shè)計(jì)是在上下殼體的主梁上粘接抗剪腹板傳遞葉片載荷，生產(chǎn)工藝復(fù)雜 繁瑣，制造周期長(zhǎng)，需高性能材料制造成本高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載面積大而抗剪腹板傳遞面積窄 長(zhǎng)，應(yīng)力集中，為解決這個(gè)缺點(diǎn)，加厚了主梁，使制造成本增加。其生產(chǎn)過程如下1.在特定的模具上制造出主梁與腹板。2.分別在葉片吸力面與壓力面陰模上鋪設(shè)好纖維材料及PVC泡沫并將預(yù)置好的 葉片主梁放置在確定位置上，分別通過真空一次導(dǎo)流制造出葉片的吸力面與壓力面殼體。3.在吸力面殼體內(nèi)側(cè)確定位置上粘接好抗剪腹板，預(yù)固化一段時(shí)間后在抗剪腹板 另一邊緣及吸力面殼體內(nèi)側(cè)前后緣確定位置打上合模膠，通過合模完成整個(gè)葉片的制造。這種風(fēng)機(jī)葉片的質(zhì)量較大，從而對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的要求較高，裝配難度也相應(yīng)增加。并 且葉片的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，對(duì)裝配工人的技術(shù)要求高，導(dǎo)致葉片的生產(chǎn)效率低下，平均生產(chǎn)一 個(gè)葉片需要48小時(shí)?？梢?，這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)葉片已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)今風(fēng)機(jī)向大型化、巨型化 發(fā)展的需要。為了解決減輕葉片的質(zhì)量大，曾有人提出空腹葉片的設(shè)想，但至今未能在兆瓦級(jí) 風(fēng)機(jī)葉片上應(yīng)用，其根本原因在于空腹結(jié)構(gòu)葉片的強(qiáng)度無法保證，尤其對(duì)于三四十米長(zhǎng)的 葉片而言，其強(qiáng)度根本達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。如中國(guó)實(shí)用新型專利“大型風(fēng)冷風(fēng)機(jī)玻璃鋼葉 片”(專利號(hào)=200520016432. 8)，其采用玻璃鋼空腹夾層結(jié)構(gòu)，整體包覆成型，在其薄壁空腹 部分充填聚酯泡沫。該專利說明書中指出其葉片的旋轉(zhuǎn)直徑可達(dá)到12. 5米，可見對(duì)于這種 結(jié)構(gòu)的空腹葉片而言，12. 5米幾乎達(dá)到了其旋轉(zhuǎn)直徑的極限，而且其內(nèi)部依然使用聚酯泡 沫進(jìn)行了充填，并沒做到真正意義上的空腹結(jié)構(gòu)?？崭谷~片在兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片上實(shí)現(xiàn)的難 度可見一斑。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決技術(shù)問題是克服現(xiàn)有兆瓦風(fēng)機(jī)葉片質(zhì)量大、生產(chǎn)效率低下的 問題，提供一種兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片及其生產(chǎn)方法。[0012]為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉 片，包括兩片葉殼、固定于葉殼內(nèi)側(cè)的主梁，其特征是沿葉殼縱向間隔分布有若干肋，所述 肋呈環(huán)形，其上下兩側(cè)面與兩葉殼的內(nèi)蒙皮和主梁膠接固定。本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)葉片通過肋與主梁形成葉片的主體骨架，將原有整體受力的葉片 改為小單位面積受力，增強(qiáng)了葉片的扭力，提高了葉片的強(qiáng)度，因此無需在葉片內(nèi)填充泡 沫，從而質(zhì)量大大降低，使空腹結(jié)構(gòu)在兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片上得以實(shí)施，葉片做大做長(zhǎng)的難度顯 著降低，完全適應(yīng)目前風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的需求。本實(shí)用新型通過設(shè)計(jì)和調(diào)整肋的寬度與厚度，將剪切力轉(zhuǎn)移至肋，根據(jù)葉片的載 荷要求完全滿足大型葉片的設(shè)計(jì)要求。在本空腹結(jié)構(gòu)中，肋不僅充當(dāng)“加強(qiáng)筋”的作用，提 高了葉片骨架的強(qiáng)度；而且，肋的上下兩側(cè)面與葉殼的內(nèi)蒙皮膠接固定，內(nèi)蒙皮與骨架的膠 接面積大大增加，膠接力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)葉片。傳統(tǒng)葉片的內(nèi)蒙皮僅與主梁粘結(jié)，為了確保粘 結(jié)強(qiáng)度，主梁設(shè)計(jì)得較寬，因此整體重量也較大。采用本空腹結(jié)構(gòu)后，主梁的寬度可以做窄， 減輕了質(zhì)量，降低了能耗。進(jìn)一步的，為了確保葉片抗扭性能，提高葉片骨架的穩(wěn)定性，所述葉殼內(nèi)還設(shè)置有 兩塊輔抗剪腹板，各肋的左右兩側(cè)面與輔抗剪腹板膠接固定。主梁、輔抗剪腹板使肋的四個(gè) 側(cè)面均得以固定，三者合為一體，強(qiáng)度更好，輔抗剪腹板的設(shè)計(jì)，使葉片的力學(xué)性能進(jìn)一步 提高，其抗扭性能、抗剪性能優(yōu)異，完全滿足兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)要求。更進(jìn)一步的，每片葉殼的主梁兩側(cè)分別設(shè)置有至少一根輔梁，所述輔梁的內(nèi)側(cè)面 與肋粘結(jié)固定，外側(cè)面與葉殼內(nèi)蒙皮固定為一體。這樣，本葉片形成了多梁結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng) 單梁結(jié)構(gòu)葉片受力集中于單梁，采用多梁結(jié)構(gòu)使葉片受力更合理，并能提高葉片的擺振剛 度及葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，多梁與肋形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)使各項(xiàng)力學(xué)性能得到提高，整體葉片重 量降低，生產(chǎn)制造成本減少；采用多梁結(jié)構(gòu)使原大面積整體受力的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔号c肋之 間小面積承載受力，降低了對(duì)高性能材料的要求。本實(shí)用新型通過空腹肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使風(fēng)機(jī)葉片整體受力均勻，延長(zhǎng)了葉片的使用壽 命提高了安全性；通過空腹肋結(jié)構(gòu)這種形式使風(fēng)機(jī)葉片整體形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效的將葉片 載荷傳遞到葉片根部使葉片整體受力能力提高。由于空腹肋將整體葉片進(jìn)行了有效的分割，使受力單位面積減小，對(duì)材料性能要 求減低，降低了生產(chǎn)成本。此外，本實(shí)用新型的空腹結(jié)構(gòu)提高了葉片設(shè)計(jì)的靈活性，由于采用肋結(jié)構(gòu)，因此僅 需調(diào)整肋材料及相關(guān)尺寸就可得到不同載荷需求的風(fēng)機(jī)葉片參數(shù)。更適用我國(guó)國(guó)內(nèi)風(fēng)場(chǎng)風(fēng) 況情況的四類風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型還提供了一種生產(chǎn)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)玻璃鋼空腹葉片的方法，其步驟 如下第一步使用一組模具制造出一組與葉片橫截面相適應(yīng)的環(huán)形肋，并制造兩塊輔 抗剪腹板；第二步所述肋的左右兩側(cè)與輔抗剪腹板膠接固定為一整體，形成葉片內(nèi)部支撐 框架；第三步分別在葉片吸力面與壓力面的陰模上鋪設(shè)纖維材料及PVC泡沫，并在葉 殼設(shè)置主梁的位置鋪設(shè)主梁鋪層，通過真空一次導(dǎo)流一體灌注出葉片的吸力面與壓力面殼
4體。第四步將膠接好的肋與抗剪腹板構(gòu)成的骨架粘接在葉片吸力面或壓力面殼體內(nèi) 側(cè)，肋沿葉殼縱向間隔分布，并在肋的上側(cè)面、輔抗剪腹板的端面及殼體前后緣位置打上合 模膠，通過合模將葉片吸力面殼體和壓力面殼體膠合為一體，完成葉片的制造。本方法中，肋由一組模具制造生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量控制過程的可操控性提高，產(chǎn)品的合 格率得以提高；葉片的主梁是與殼體一體灌注成型，使得整體性能比原有工藝制造出來的 產(chǎn)品的性能更優(yōu)，并且只需要一次灌注即可，步驟簡(jiǎn)化，提高了生產(chǎn)效率。為了使葉片受力更合理，能提高葉片的擺振剛度及葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，第三步中， 真空一次導(dǎo)流一體灌注之前，在主梁的兩側(cè)分別鋪設(shè)至少一根輔梁鋪層。主梁、輔梁與葉殼 一體成型，改變傳統(tǒng)單梁結(jié)構(gòu)葉片受力集中于單梁。可見，本實(shí)用新型構(gòu)思奇巧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且使用靈活、方便。預(yù)計(jì)推出之后，將受 到業(yè)內(nèi)普遍歡迎，具有良好的市場(chǎng)前景。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型葉片實(shí)施例1俯視圖。圖2為
圖1的A-A剖視圖。圖3為圖2的B-B剖視圖。圖4為本實(shí)用新型葉片實(shí)施例2橫截面圖。圖5為利用陰模生產(chǎn)本實(shí)用新型葉片吸力面示意圖。
具體實(shí)施方式
葉片實(shí)施例1本實(shí)施例的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，如
圖1、圖2所示，包括 兩片葉殼1、2(圖2所示，1為壓力面葉殼，2為吸力面葉殼)、固定于葉殼內(nèi)側(cè)的主梁3，其 改進(jìn)之處在于沿葉殼縱向間隔分布有若干肋4，所述肋4呈環(huán)形，其上下兩側(cè)面與兩葉殼 的內(nèi)蒙皮8和主梁3膠接固定。圖2中，7為葉殼的外蒙皮，8為葉殼的內(nèi)蒙皮，9為PVC泡 沫。肋與主梁形成葉片的主體骨架，將原有整體受力的葉片改為小單位面積受力，增強(qiáng)了葉 片的扭力，提高了葉片的強(qiáng)度。如
圖1、圖2所示，本實(shí)施例中，所述葉殼內(nèi)還設(shè)置有兩塊輔抗剪腹板5、6，所述肋 4的左右兩側(cè)面與輔抗剪腹板5、6膠接固定為一體，并且輔抗剪腹板5、6的上下端面與葉 殼1、2的內(nèi)蒙皮8通過膠接固定。該設(shè)計(jì)確保了肋的穩(wěn)定性，提高了葉片的整體強(qiáng)度及抗 扭性能。本特征在其他實(shí)施例中同樣可采用。葉片靠前部位置的橫截面積較小，采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)也可滿足強(qiáng)度需求，因此無需設(shè) 置環(huán)形肋，從
圖1、圖3中，可看出本實(shí)施例中，葉片的端部通過M形抗剪腹板將兩片葉殼1、 2的主梁3固定為一體。葉片實(shí)施例2如圖4所示，為本實(shí)施例葉片的斷面圖，圖中，1為壓力面葉殼，2為吸力面葉殼，3 為主梁，4為肋，輔抗剪腹板5、6分別固定于肋4的兩側(cè)，7為外蒙皮、8為內(nèi)蒙皮、9為PVC泡沫。本例相對(duì)于實(shí)施例1的改進(jìn)之處在于，葉殼的主梁3兩側(cè)分別設(shè)置有輔梁11，所述輔梁 11的內(nèi)側(cè)面與肋4粘結(jié)固定，外側(cè)面與葉殼1、2內(nèi)蒙皮8固定為一體。由單梁改進(jìn)多梁，葉 片受力更合理，并能提高葉片的擺振剛度及葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，多梁與肋形成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 使各項(xiàng)力學(xué)性能得到提高，整體葉片重量降低，生產(chǎn)制造成本減少；采用多梁結(jié)構(gòu)使原大面 積整體受力的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗔号c肋之間小面積承載受力，降低了對(duì)高性能材料的要求。本 例中每個(gè)葉殼內(nèi)設(shè)置有兩根輔梁，并不代表本實(shí)用新型每個(gè)葉殼中輔梁的數(shù)量?jī)H局限于兩 根，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中，輔梁設(shè)置的數(shù)量及位置可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。但至少需要兩 個(gè)分別位于主梁兩側(cè)的輔梁，才可實(shí)現(xiàn)多梁結(jié)構(gòu)，將力進(jìn)行分散，提高葉片整體強(qiáng)度。葉片實(shí)施例3本實(shí)用新型葉片還有一種結(jié)構(gòu)上的變換，即每片葉殼內(nèi)設(shè)置有兩根主梁(空腹肋 的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1、2相同)，同樣形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)葉片由單梁集中受力為多梁分 散受力，提高整體強(qiáng)度。為了進(jìn)一步提高葉片的力學(xué)性能，本例中，每片葉殼內(nèi)還設(shè)置有若 干輔梁，輔梁的內(nèi)側(cè)面與肋粘結(jié)固定，外側(cè)面與葉殼內(nèi)蒙皮固定為一體。葉片生產(chǎn)方法實(shí)施例1本實(shí)施例為一種生產(chǎn)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片的方法，如圖5 為利用陰模生產(chǎn)葉片吸力面示意圖，本方法的具體步驟如下第一步使用一組模具制造出一組與葉片橫截面相適應(yīng)的環(huán)形肋4，并制造兩塊 輔抗剪腹板5、6;第二步所述肋4的左右兩側(cè)與輔抗剪腹板5、6膠接固定為一整體，形成葉片內(nèi)部 支撐框架；第三步分別在葉片吸力面與壓力面的陰模(圖5所示實(shí)施例中僅以葉片吸力面 陰模進(jìn)行說明)上鋪設(shè)纖維材料及PVC泡沫，并在葉殼設(shè)置主梁的位置鋪設(shè)主梁鋪層形成 主梁3，通過真空一次導(dǎo)流一體灌注出葉片的吸力面與壓力面殼體。第四步將膠接好的肋與抗剪腹板構(gòu)成的骨架粘接在葉片吸力面殼體2內(nèi)側(cè)，肋4 沿葉殼縱向間隔分布，并在肋的上側(cè)面、輔抗剪腹板的端面及殼體前后緣位置打上合模膠， 通過合模將葉片吸力面殼體和壓力面殼體膠合為一體，完成葉片的制造。本方法實(shí)施例的第四步中，也可將葉片壓力面置于陰模上，而后將由肋與抗剪腹 板構(gòu)成的骨架粘結(jié)在葉片壓力面殼體的內(nèi)側(cè)，再通過合模完成兩個(gè)葉殼的合膠，固定為一 個(gè)完整的風(fēng)機(jī)葉片。為了改變單梁結(jié)構(gòu)受力集中，進(jìn)一步的，本實(shí)施例方法的第三步中，真空一次導(dǎo)流 一體灌注之前，在主梁的兩側(cè)分別鋪設(shè)輔梁鋪層形成輔梁11。為了使受力更為分散，可以鋪 設(shè)更多輔梁，具體數(shù)量及鋪設(shè)位置可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，包括兩片葉殼、固定于葉殼內(nèi)側(cè)的主梁，其特征是沿葉殼縱向間隔分布有若干肋，所述肋呈環(huán)形，其上下兩側(cè)面與兩葉殼的內(nèi)蒙皮和主梁膠接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其特征是所 述葉殼內(nèi)還設(shè)置有兩塊輔抗剪腹板，所述肋的左右兩側(cè)面與輔抗剪腹板膠接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其特征是 每只葉片的主梁兩側(cè)分別設(shè)置有至少一根輔梁，所述輔梁的內(nèi)側(cè)面與肋粘結(jié)固定，外側(cè)面 與葉殼內(nèi)蒙皮固定為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其特征是 每只葉片內(nèi)設(shè)置有兩根主梁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其特征是每 只葉片內(nèi)還設(shè)置有若干輔梁，所述輔梁的內(nèi)側(cè)面與肋粘結(jié)固定，外側(cè)面與葉殼內(nèi)蒙皮固定 為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其特征是所 述的輔抗剪腹板的上下端面與葉殼的內(nèi)蒙皮膠接固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其特征是所 述的輔抗剪腹板的上下端面與葉殼的內(nèi)蒙皮膠接固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其特征是所 述的輔抗剪腹板的上下端面與葉殼的內(nèi)蒙皮膠接固定。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)多梁結(jié)構(gòu)玻璃鋼空腹葉片，其包括兩片葉殼、固定于葉殼內(nèi)側(cè)的主梁，其改進(jìn)之處在于沿葉殼縱向間隔分布有若干肋，所述肋呈環(huán)形，其上下兩側(cè)面與兩葉殼的內(nèi)蒙皮和主梁膠接固定。采用空腹肋結(jié)構(gòu)將原有整體受力的葉片改為小單位面積受力，并通過空腹肋這種結(jié)構(gòu)形式增強(qiáng)扭力，提高葉片的強(qiáng)度，因此無需填充泡沫，從而葉片質(zhì)量大大降低，使空腹結(jié)構(gòu)在兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)葉片上得以實(shí)施，葉片做大做長(zhǎng)的難度顯著降低，完全適應(yīng)目前風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的需求。結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)使葉片的生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率更高，葉片的主梁是與殼體一體灌注成型，合模牢固程度更高，產(chǎn)品性能更優(yōu)。
文檔編號(hào)F03D1/06GK201679621SQ20102010856
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者張晨, 朱之成 申請(qǐng)人:南京江標(biāo)集團(tuán)有限責(zé)任公司