專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)與材料工程領(lǐng)域的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備風(fēng)輪葉片，特別是涉及一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片。
背景技術(shù)：
隨著石化能源的日益枯竭，風(fēng)力發(fā)電作為一種價(jià)格低廉、清潔低碳的發(fā)電形式，成為世界各國(guó)的新寵。全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了風(fēng)電機(jī)組的快速發(fā)展。葉片作為風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，其性能好壞直接影響著風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用率以及機(jī)組所承受的載荷。 隨著風(fēng)機(jī)發(fā)展，葉片越做越大，質(zhì)量越來(lái)越重，對(duì)葉片的材料性能和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的風(fēng)力機(jī)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(zhǎng)，也不斷暴露一些問(wèn)題葉片最大弦長(zhǎng)處應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)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(wèn)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(fēng)險(xiǎn)，也增加了葉片重量，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)組負(fù)載較大，使得風(fēng)機(jī)效率降低，同時(shí)也增加了葉片的制造成本。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)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(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種帶加強(qiáng)筋的抗屈曲的風(fēng)機(jī)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(fēng)力機(jī)的性?xún)r(jià)比的新的帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，實(shí)屬當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，使其可抵抗葉片的屈曲形變，從而克服現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片的不足。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)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(qiáng)筋。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的加強(qiáng)筋設(shè)置在葉片的最大弦長(zhǎng)附近、葉片后緣和/或靠近葉尖位置。所述的加強(qiáng)筋的端面為梯形或帶倒角的弧形。所述的加強(qiáng)筋與殼體連接處的形狀與葉片的氣動(dòng)外形相應(yīng)。所述的加強(qiáng)筋采用BALSA木材質(zhì)。所述的加強(qiáng)筋采用具有蜂窩結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)復(fù)合材料。所述的殼體包括蒙皮和芯材。采用這樣的設(shè)計(jì)后，本發(fā)明以殼體保證葉片空氣動(dòng)力學(xué)外形的穩(wěn)定性，以主梁、腹板、后緣副梁、加強(qiáng)筋作為葉片的主承載結(jié)構(gòu)，其中加強(qiáng)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(duì)屈曲強(qiáng)度，并通過(guò)進(jìn)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(shí)，降低了葉片重量，最終達(dá)到葉片輕質(zhì)聞強(qiáng)的效果，從而提聞風(fēng)機(jī)效率和性?xún)r(jià)比。


上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
圖I是現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)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是本發(fā)明中加強(qiáng)筋的一種端面示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖I所示，現(xiàn)有翼型及鋪層結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)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(jì)算和分析葉片的受力情況，在葉片上存在多個(gè)易發(fā)生屈曲的危險(xiǎn)區(qū)域8。請(qǐng)配合參閱圖2、圖3所示，本發(fā)明一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，在易發(fā)生破壞位置的殼體內(nèi)表面增設(shè)了加強(qiáng)筋3，該加強(qiáng)筋3的設(shè)置數(shù)量和位置取決于葉片的受力情況和危險(xiǎn)區(qū)域8的位置，通常設(shè)置在葉片的最大弦長(zhǎng)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(yīng)力分布。較佳的，加強(qiáng)筋3可采用的材料為BALSA木、具有蜂窩結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)復(fù)合材料或工程塑料、或其他能滿(mǎn)足性能要求的復(fù)合材料或其他塑料。加強(qiáng)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(dòng)外形。此外，殼體可由蒙皮4和芯材2構(gòu)成，加強(qiáng)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(shè)并灌注成型。加強(qiáng)筋成型方法包括兩種一種是在葉片殼體完成外蒙皮和芯材鋪設(shè)后，將加強(qiáng)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(jìn)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(shè)后，真空灌注成型，然后將加強(qiáng)筋手糊成型于內(nèi)蒙皮表面，連接處做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)強(qiáng)處理，之后翻轉(zhuǎn)模具，進(jìn)行后固化成型，直至葉片完全固化成型。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片結(jié)構(gòu)中，殼體主要滿(mǎn)足葉片的氣動(dòng)外形的穩(wěn)定性；主梁、腹板和后緣副梁支撐殼體，滿(mǎn)足葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；加強(qiáng)筋連接殼體，對(duì)葉片殼體起支撐作用，改變?nèi)~片受載荷時(shí)力在葉片內(nèi)部的分布，進(jìn)一步提高葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本發(fā)明可減少芯材、主梁、后緣副梁和腹板材料的用量，在滿(mǎn)足葉片剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)葉片輕質(zhì)高強(qiáng)的效果。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)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(qiáng)筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，其特征在于所述的加強(qiáng)筋設(shè)置在葉片的最大弦長(zhǎng)附近、葉片后緣和/或靠近葉尖位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，其特征在于所述的加強(qiáng)筋的端面為梯形或帶倒角的弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，其特征在于所述的加強(qiáng)筋與殼體連接處的形狀與葉片的氣動(dòng)外形相應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，其特征在于所述的加強(qiáng)筋采用BALSA木材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，其特征在于所述的加強(qiáng)筋采用具有蜂窩結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片，其特征在于所述的殼體包括蒙皮和芯材。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種帶加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的抗屈曲風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)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(qiáng)筋。本發(fā)明以殼體保證葉片空氣動(dòng)力學(xué)外形的穩(wěn)定性，以主梁、腹板、后緣副梁、加強(qiáng)筋作為葉片的主承載結(jié)構(gòu)，其中加強(qiáng)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(duì)屈曲強(qiáng)度，并通過(guò)進(jìn)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(shí)，降低了葉片重量，最終達(dá)到葉片輕質(zhì)高強(qiáng)的效果，從而提高風(fēng)機(jī)效率和性?xún)r(jià)比。
文檔編號(hào)F03D11/00GK102619705SQ201210124178
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)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(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司