專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片以及具有該葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片以及具有該葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是一種資源豐富、清潔無污染的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電成為近年來世界上增長最快的能源，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)也成為一項前景廣闊的新興產(chǎn)業(yè)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其結(jié)構(gòu)和工藝直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率和可靠性。隨著MW級大型風(fēng)機(jī)的不斷研發(fā)，葉片尺寸也在一直增大，進(jìn)而對葉片材料和工藝提出了更嚴(yán)苛的要求。進(jìn)行葉片的構(gòu)造設(shè)計時，一般主要考慮葉片根端連接和葉片剖面形式，在滿足一定氣動荷載和運(yùn)行荷載條件下，對葉片整體強(qiáng)度、風(fēng)度、穩(wěn)定性及疲勞壽命方面進(jìn)行設(shè)計。大型風(fēng)力機(jī)的葉片剖面一般采用主梁與外殼構(gòu)造形式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)，目前多采用中空式設(shè)計，葉片由工字型或者矩形主梁包裹一層具備空氣動力學(xué)外形的葉殼構(gòu)成，主要的彎曲載荷由梁帽承擔(dān)，葉殼只承擔(dān)少量彎曲載荷。剪切腹板的連接方式主要有兩種:上下兩片梁帽加以中間腹板連接，或者是梁帽和腹板做成一體成為盒式大梁，再通過結(jié)構(gòu)膠與上下兩片葉殼粘接(如圖1所示)。這種結(jié)構(gòu)的葉片目前主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，即圖1 (A)中所示的工字梁結(jié)構(gòu)和圖1 (B)中所示的短形盒式梁結(jié)構(gòu)。葉片殼體采用硬質(zhì)泡面塑料夾心結(jié)構(gòu)，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料蒙皮結(jié)構(gòu)較薄，僅2-3mm，作為承載部件的大梁長采用D型、矩形、C型或工字型形狀，這種形式的葉片以丹麥Vetas公司和荷蘭CTC公司為代表。葉片殼體為10-20mm的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層，在葉片上下殼體后緣局部采用硬質(zhì)泡沫塑料夾心結(jié)構(gòu)，這種葉片的承載結(jié)構(gòu)是葉殼，主梁設(shè)計較弱，為硬質(zhì)泡沫夾心結(jié)構(gòu)，與殼體粘結(jié)成盒式結(jié)構(gòu)，這種形式的葉片以丹麥LM公司為代表。傳統(tǒng)中空式兩片葉殼結(jié)構(gòu)葉片隨著葉片的加長，會暴露一些問題:葉片最大弦長處應(yīng)力過大導(dǎo)致葉片破壞；葉片后緣局部屈曲，導(dǎo)致葉片結(jié)構(gòu)變形；葉殼和主梁之間和兩片葉殼之間的粘結(jié)部位結(jié)構(gòu)膠失效造成后緣開裂破壞等。Vestas公司和CTC公司的葉片對于葉片的運(yùn)輸要求較高，由于葉片前緣強(qiáng)度和剛度較低，在運(yùn)輸過程中局部易于損壞。LM公司的葉片重量較大，比同型號的輕型葉片重20%-30%，制造成本也較高。制造和運(yùn)輸成本高，葉片整體強(qiáng)度和剛度不夠，是目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的普遍現(xiàn)在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠降低制造和運(yùn)輸成本，提高葉片整體強(qiáng)度和剛度的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片以及具有該葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。據(jù)此，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片以及具有該葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片具有仿生型的龍骨結(jié)構(gòu)，并且以輕質(zhì)材料作為填充材料，整個葉片形成為一體化的實(shí)心葉片，提高葉片的葉片整體強(qiáng)度和剛度。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其包括葉片主梁和葉殼，所述葉片主梁在所述葉殼內(nèi)部并從葉根向葉尖延伸，所述葉殼包括翼型上表面和翼型下表面以及翼型前緣和翼型后緣，其中，所述葉片具有與所述主梁交叉并向所述翼型上表面和所述翼型下表面平面延伸的多個加強(qiáng)筋，所述主梁與所述加強(qiáng)筋構(gòu)成葉片龍骨；所述翼型上表面和所述翼型下表面為無縫整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述加強(qiáng)筋為從所述主梁向所述翼型前緣側(cè)和/或所述翼型后緣側(cè)伸出的片狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述主梁上纏繞有玻璃纖維布，所述加強(qiáng)筋是通過從所述玻璃纖維布切割、并從所述主梁剝離而形成的片狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述加強(qiáng)筋為具有與所述主梁截面形狀相對應(yīng)的主梁串接孔的片狀結(jié)構(gòu)，并且所述加強(qiáng)筋通過所述主梁串接孔串接并固定在所述主梁上。根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述主梁截面形狀為圓形、橢圓形或多邊形，所述加強(qiáng)筋之間設(shè)置有輕質(zhì)填充材料。根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述輕質(zhì)填充材料上設(shè)有多個導(dǎo)流槽，用于在制造葉片時向所述葉片內(nèi)部灌注液態(tài)纖維材料時使其充分侵潤到主梁和填充材料之間根據(jù)本發(fā)明的第七個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述加強(qiáng)筋設(shè)置為交錯向所述翼型前緣側(cè)和所述翼型后緣側(cè)伸出。根據(jù)本發(fā)明的第八個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述加強(qiáng)筋與所述主梁的夾角在朝葉尖方向?yàn)橹苯腔蜾J角。根據(jù)本發(fā)明的第九個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述加強(qiáng)筋的數(shù)量根據(jù)風(fēng)力環(huán)境和設(shè)計功率確定。根據(jù)本發(fā)明的第十個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述主梁的橫截面積從葉根到葉尖相同或者逐漸減小。根據(jù)本發(fā)明的第十一個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述加強(qiáng)筋的周邊與所述葉殼緊密接觸。根據(jù)本發(fā)明的第十二個方面，提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其中，所述葉片具有避
雷針結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種具有上面任何一個方面所述的葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本發(fā)明提供了一種帶有特殊龍骨結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋的仿生型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，使葉片具有更強(qiáng)的抵抗屈曲變形的能力?？朔爽F(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片強(qiáng)度和剛度的不足。本發(fā)明將葉片的動力學(xué)外殼和內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計，在保證葉片良好的空氣動力學(xué)外形的情況下，提高了葉片的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，進(jìn)而能夠延長葉片的使用壽命。
樹葉狀加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)從主梁伸出支撐在葉殼上下表面之間，加強(qiáng)了葉片彎曲方向的剛度，并能承受更大的扭矩載荷。本發(fā)明中的加強(qiáng)筋為片狀，加強(qiáng)筋為平面延伸到葉片葉殼。這樣的結(jié)構(gòu)使得葉片葉殼上有多處通過加強(qiáng)筋與主梁緊密連接，形成一種仿生結(jié)構(gòu)的龍骨，達(dá)到葉殼上應(yīng)力有效傳遞到主梁的效果。填充材料根部的導(dǎo)流槽可以貫通相鄰兩片加強(qiáng)筋之間，以改善灌注工藝過程，使得液態(tài)纖維材料充分灌注并浸潤到整個葉片。本發(fā)明的葉片使用輕質(zhì)填充材料，如泡沫塑料，減輕葉片重量，從而也降低制造和運(yùn)輸成本。


圖1 (A) — (B)是現(xiàn)在技術(shù)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的截面結(jié)構(gòu)；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的龍骨結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的龍骨結(jié)構(gòu)局部放大示意圖；圖4 (A) — (B)是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的截面示意圖；圖5 (A) — (B)是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的加強(qiáng)筋示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的加強(qiáng)筋示意圖；圖7是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的葉殼層纖維布交錯折疊示意圖；圖8是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的加強(qiáng)筋折疊包裹在泡沫填充材料上的示意圖；圖9是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中隱藏泡沫填充材料后的主梁和加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)；圖10是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的一個填充材料單元示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。圖1 (A) — (B)為現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的截面結(jié)構(gòu)。其中，圖1 (A)為工字梁結(jié)構(gòu)，其包括腹板101、梁帽102、葉殼104及葉殼的前緣105及后緣106。圖1 (B)為短形盒式梁結(jié)構(gòu)，其包括腹板111、梁帽112、葉殼114及葉殼的前緣115及后緣116。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的龍骨結(jié)構(gòu)示意圖。風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的葉片一般包括:主梁I和葉殼4，主梁I在葉殼4內(nèi)部并從葉根向葉尖延伸，葉殼4包括翼型上表面和翼型下表面以及翼型前緣和翼型后緣(圖中未標(biāo)示，可參考圖1)。在本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中，還包括與主梁交叉并向翼型上表面和翼型下表面平面延伸的多個加強(qiáng)筋2，主梁I與加強(qiáng)筋2構(gòu)成葉片龍骨3 ;翼型上表面和翼型下表面為一體成型。這里要特別注意的是，本發(fā)明中的加強(qiáng)筋為片狀，加強(qiáng)筋為從主梁延伸到葉殼的完整的平面或曲面曲面。這樣的結(jié)構(gòu)使得葉片葉殼上有多處通過加強(qiáng)筋與主梁緊密連接，達(dá)到葉殼上應(yīng)力有效傳遞到主梁的效果，并且葉片的翼型上表面和翼型下表面為以內(nèi)模定型的整體結(jié)構(gòu)，玻璃纖維布包裹主梁和填充材料形成模芯，放置于模具中進(jìn)行真空灌注形成一體結(jié)構(gòu)，不是傳統(tǒng)的上下兩片粘合，增加了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并且避免了兩片葉殼結(jié)構(gòu)使用結(jié)構(gòu)膠粘合發(fā)生失效造成的葉片損壞。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的加強(qiáng)筋2為從主梁I向翼型前緣側(cè)和/或翼型后緣側(cè)伸出的片狀結(jié)構(gòu)。圖2中示出的加強(qiáng)筋向一側(cè)延伸支撐前表面和后表面，但本發(fā)明的加強(qiáng)筋并不限于此，而是可以向兩側(cè)延伸，如圖6所示，加強(qiáng)筋可以同時向翼型前緣側(cè)和翼型后緣側(cè)伸出，后面將詳細(xì)描述。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的主梁I上纏繞有玻璃纖維布，力口強(qiáng)筋2是通過從玻璃纖維布切割、并從主梁剝離而形成的片狀結(jié)構(gòu)。如圖3所示，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的龍骨結(jié)構(gòu)局部放大示意圖。其中，加強(qiáng)筋2為通過從玻璃纖維布切割、并從主梁剝離而形成的片狀結(jié)構(gòu)。其形狀大致為樹葉葉尖形，整個片狀結(jié)構(gòu)與主梁的向葉片葉尖方向之間的夾角為直角或銳角，優(yōu)選為銳角。片狀結(jié)構(gòu)可以是平面，也可以是曲面。片狀結(jié)構(gòu)的輪廓邊緣支撐成型后的葉片葉型上下表面，使得葉片上下表面的應(yīng)力通過加強(qiáng)筋傳遞給主梁。優(yōu)選地，從玻璃纖維布切割、并從主梁剝離而形成的片狀結(jié)構(gòu)邊緣超出填充材料端面，超出的部分折疊貼附在填充材料邊緣(如圖8所示)，此時加強(qiáng)筋主要部分仍然是平面延伸并與葉殼相交。當(dāng)片狀結(jié)構(gòu)與主梁的向葉片葉尖方向之間的夾角為銳角時，優(yōu)選45度到60度，加強(qiáng)筋與主梁形成“y”字形，使得葉片上靠近葉尖的應(yīng)力向葉根方向傳遞給主梁，使得葉片靠近葉尖的部分受到的應(yīng)力減小，從而降低葉片折斷的可能性，整個龍骨結(jié)構(gòu)猶如樹枝的生長結(jié)構(gòu)，形成了一種仿生型葉片。并且，加強(qiáng)筋是從玻璃纖維布切割、并從主梁剝離而形成的片狀結(jié)構(gòu)，超出填充材料截面的部分包裹住填充材料，加強(qiáng)筋不會相對主梁轉(zhuǎn)動，葉殼上的應(yīng)力更有效傳遞到主梁，并且增強(qiáng)了整個葉片的剛度。在填充材料上與主梁貼合的面上預(yù)加工導(dǎo)流槽(如圖10所示)以便在向葉片成型模具中灌注液態(tài)樹脂材料時，將液態(tài)材料充分灌注到各加強(qiáng)筋之間，使得填充材料、加強(qiáng)筋和葉殼緊密粘合在一起，形成牢固的仿生型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。填充材料根部可以設(shè)置有導(dǎo)流槽6。本發(fā)明將葉片的動力學(xué)外殼和內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計，在保證葉片良好的空氣動力學(xué)外形的情況下，提高葉片的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，進(jìn)而能夠延長葉片的使用壽命。主梁成型后包裹玻璃纖維布，并在左右側(cè)切割出樹葉葉尖狀加強(qiáng)筋形狀，根部與主梁相連，加強(qiáng)筋形狀剝離主梁，加強(qiáng)筋玻璃纖維布上可以打?qū)Я骺?，加?qiáng)筋之間夾入輕質(zhì)填充材料如泡沫塑料，填充材料對應(yīng)位置上可以預(yù)加工導(dǎo)流槽。導(dǎo)流孔不限于輕質(zhì)填充材料的根部，在中間也可以設(shè)置導(dǎo)流孔，灌注液態(tài)纖維材料，使填充材料、加強(qiáng)筋和葉殼緊密粘合在一起。在本實(shí)施方式中，用玻璃纖維布交錯包裹，使得主梁、加強(qiáng)筋、填充材料和外殼形成一個完整的模芯，在外面包裹塑料薄膜形成封閉真空袋和脫模層，放置于葉片模具中，進(jìn)行抽真空灌注成型。片狀加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)從主梁伸出支撐在葉殼上下表面之間，加強(qiáng)葉片彎曲方向的剛度，并能承受更大的扭矩載荷。填充材料和加強(qiáng)筋根部或其他位置的導(dǎo)流槽貫通葉片首尾之間，改善了灌注工藝過程，使得液態(tài)纖維材料充分灌注并浸潤到整個葉片。如圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的截面示意圖。葉片成型之后，液態(tài)樹脂固化，使龍骨、輕質(zhì)填充材料與葉殼緊密結(jié)合在一起。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的主梁可在纏繞機(jī)上纏繞成型，或在模具中灌注成型。主梁成型后包裹玻璃纖維布，并在左右側(cè)切割出樹葉葉尖形加強(qiáng)筋形狀，根部與主梁相連，加強(qiáng)筋形狀剝離主梁，加強(qiáng)筋之間夾入輕質(zhì)填充材料，如泡沫塑料，填充材料對應(yīng)位置上預(yù)加工導(dǎo)流槽。用玻璃纖維布交錯包裹，使得主梁、加強(qiáng)筋、填充材料和外殼形成一個完整的模芯，在外面包裹塑料薄膜形成封閉真空袋和脫模層，放置于葉片模具中，進(jìn)行抽真空灌注成型。這樣，整個葉片成為一體。圖4示出了這種一體化結(jié)構(gòu)中截斷后的立體示意圖。圖3和圖4示出的結(jié)構(gòu)中，加強(qiáng)筋是從主梁上纏繞的纖維布切割得到，并且加強(qiáng)筋交錯向葉片前緣或后緣延伸。但本發(fā)明并不限于此結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)筋也可以不是從主梁上纏繞的纖維布切割得到，而事先制造好的片狀結(jié)構(gòu)，這種片狀結(jié)構(gòu)具有與主梁垂直截面或者斜切截面形狀相同的主梁串接孔，在制造葉片時，將這些片狀結(jié)構(gòu)穿在主梁上并固定起來即可形成具有類似功能的加強(qiáng)筋。并且，加強(qiáng)筋上可以具有多個導(dǎo)流孔，用于在灌注液態(tài)材料時，對液態(tài)材料進(jìn)行導(dǎo)流，以便使液態(tài)材料充分流入整個葉片內(nèi)的各個空隙。圖5 (A) —(B)是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的加強(qiáng)筋示意圖。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方式中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的加強(qiáng)筋為具有與主梁的垂直截面或斜切截面的形狀相對應(yīng)的主梁串接孔211的片狀結(jié)構(gòu)，并且這些加強(qiáng)筋通過主梁串接孔串接并固定在主梁上。如圖5 (A) —(B)所示，當(dāng)加強(qiáng)筋設(shè)計為向一側(cè)延伸并且與主梁垂直時，主梁串接孔的形狀為主梁垂直截面形狀，當(dāng)主梁截面為圓形時，該串接孔則為圓形，為橢圓或者多邊形時，串接孔也為橢圓或者多邊形。片狀加強(qiáng)筋的輪廓212、213為主梁向葉殼平面延伸的形狀，直到支撐到葉殼為止。當(dāng)主梁截面為圓形，但是加強(qiáng)筋與主梁成銳角時，則串接孔的形狀為主梁以該銳角斜切所得截面的形狀。圖5 (A)為向葉片前緣側(cè)延伸的加強(qiáng)筋示意圖；圖5 (B)為向葉片后緣側(cè)延伸的加強(qiáng)筋示意圖。片狀加強(qiáng)筋可以由玻璃纖維材料制作或者金屬或合金或其他任何合適的材料制作。并且加強(qiáng)筋上可以設(shè)置多個導(dǎo)流孔，圖中未示出。注入液態(tài)纖維材料時，這些導(dǎo)流孔使得加強(qiáng)筋與填充材料粘結(jié)為一體，葉片更加堅固，一體化性能更好。圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的加強(qiáng)筋示意圖。該加強(qiáng)筋同時向葉片前緣和后緣兩側(cè)進(jìn)行平面延伸，輪廓214支撐到葉殼，串接孔211的形狀與主梁截面形狀相對應(yīng)。每根葉片上的加強(qiáng)筋的數(shù)量根據(jù)風(fēng)力環(huán)境和設(shè)計功率確定。當(dāng)風(fēng)力較小的地區(qū)，可以減小加強(qiáng)筋的數(shù)量。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中，主梁的橫截面積從葉根到葉尖相同或者逐漸減小。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計功率較大時，需要的葉片較長，優(yōu)選采用主梁的橫截面積從葉根到葉尖逐漸減小的結(jié)構(gòu)。當(dāng)葉片較短時，可以采用主梁的橫截面積從葉根到葉尖相同的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的葉片是一種實(shí)心結(jié)構(gòu)，包括主梁和脈絡(luò)型加強(qiáng)筋組成的龍骨結(jié)構(gòu)、葉殼和輕質(zhì)填充材料，三部分構(gòu)成一個無縫的整體。主梁和主梁上伸出的脈絡(luò)型加強(qiáng)筋是葉片的主要支撐結(jié)構(gòu),輕質(zhì)填充材料填充在主梁和加強(qiáng)筋的空隙中并灌注成一體,也能對加強(qiáng)筋和葉殼起到一定的支撐作用，防止失穩(wěn)，從而增加了葉片的整體強(qiáng)度。本發(fā)明的葉殼是一種以內(nèi)模定型，玻璃纖維布交錯折疊包裹模芯的整體(如圖7所示)結(jié)構(gòu)，不是傳統(tǒng)的上下兩片，增加了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并且避免了兩片葉殼結(jié)構(gòu)使用結(jié)構(gòu)膠粘合發(fā)生失效造成的葉片損壞。圖7是葉殼交錯折疊示意圖。葉殼是通過纖維布交錯折疊包裹模芯形成的。加強(qiáng)筋的形狀為從主梁上伸出的樹葉葉尖狀的片狀結(jié)構(gòu)，支撐在葉殼的上下表面，和葉殼通過液態(tài)纖維材料(樹脂)灌注成一體。圖8是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的加強(qiáng)筋折疊包裹在泡沫填充材料上的示意圖。當(dāng)加強(qiáng)筋為從主梁上纏繞的纖維布切割得到時，超出填充材料截面的部分折疊包裹在泡沫填充材料上。圖9是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中隱藏泡沫填充材料后的主梁和加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。可以看到，當(dāng)加強(qiáng)筋為從所述主梁上纏繞的纖維布切割得到時，超出填充材料端面的部分折疊貼附在填充材料邊緣的情形。圖10是本發(fā)明的一個實(shí)施方式中的一個填充材料單元示意圖?？梢郧逦吹?，導(dǎo)流槽6貫通于填充材料的首尾。作為一種優(yōu)選方式，還可以設(shè)置使各導(dǎo)流槽相互連通的交叉導(dǎo)流槽。作為另一種選擇方式，還可以在填充材料以及加強(qiáng)筋相對應(yīng)的位置設(shè)置與導(dǎo)流槽平行的導(dǎo)流孔，圖中未示出。在葉片中，用輕質(zhì)填充材料填充在殼體內(nèi)部主梁和加強(qiáng)筋構(gòu)成的空隙中，在加強(qiáng)筋和填充材料根部設(shè)有半圓形或梯形導(dǎo)流槽，或者在其他位置設(shè)置有貫通于主梁和填充材料之間的導(dǎo)流孔，利于灌注過程中液態(tài)纖維材料的流通以實(shí)現(xiàn)完全浸潤。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，葉片中可以設(shè)置避雷結(jié)構(gòu)。避雷結(jié)構(gòu)可以是從葉尖到葉根的金屬導(dǎo)線。根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有上述各實(shí)施方式中的葉片。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式
僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其包括葉片主梁和葉殼，所述葉片主梁在所述葉殼內(nèi)部并從葉根向葉尖延伸，所述葉殼包括翼型上表面和翼型下表面以及翼型前緣和翼型后緣，其特征在于: 所述葉片具有與所述主梁交叉并向所述翼型上表面和所述翼型下表面平面延伸的多個加強(qiáng)筋，所述主梁與所述加強(qiáng)筋構(gòu)成葉片龍骨；所述翼型上表面和所述翼型下為無縫整體結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的葉片，其特征在于: 所述加強(qiáng)筋為從所述主梁向所述翼型前緣側(cè)和/或所述翼型后緣側(cè)伸出的片狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的葉片，其特征在于: 所述主梁上纏繞有玻璃纖維布，所述加強(qiáng)筋是通過從所述玻璃纖維布切割、并從所述主梁剝離而形成的片狀結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求2所述的葉片，其特征在于: 所述加強(qiáng)筋為具有與所述主梁截面形狀相對應(yīng)的主梁串接孔的片狀結(jié)構(gòu)，并且所述加強(qiáng)筋通過所述主梁串接孔串接并固定在所述主梁上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的葉片，其特征在于: 所述主梁截面形狀為圓形、橢圓形或多邊形，所述加強(qiáng)筋之間設(shè)置有輕質(zhì)填充材料。
6.如權(quán)利要求5所述的葉片，其特征在于: 所述輕質(zhì)填充材料上設(shè)有多個導(dǎo)流槽，用于在制造葉片時向所述葉片內(nèi)部灌注液態(tài)纖維材料時使其充分侵潤到主梁和填充材料之間。
7.如權(quán)利要求6所述的葉片，其特征在于: 所述加強(qiáng)筋設(shè)置為交錯向所述翼型前緣側(cè)和所述翼型后緣側(cè)伸出。
8.如權(quán)利要求7所述的葉片，其特征在于: 所述加強(qiáng)筋與所述主梁的夾角在朝葉尖方向?yàn)橹苯腔蜾J角。
9.如權(quán)利要求8所述的葉片，其特征在于: 所述加強(qiáng)筋的數(shù)量根據(jù)風(fēng)力環(huán)境和設(shè)計功率確定。
10.如權(quán)利要求9所述的葉片，其特征在于: 所述主梁的橫截面積從葉根到葉尖相同或者逐漸減小。
11.如權(quán)利要求10所述的葉片，其特征在于: 所述加強(qiáng)筋的周邊與所述葉殼緊密接觸。
12.如權(quán)利要求6到11中任何一項所述的葉片，其特征在于: 所述葉片具有避雷針結(jié)構(gòu)。
13.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于: 所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有權(quán)利要求1到11項任何一項所述的葉片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片和具有該葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括葉片主梁和葉殼，葉片主梁在葉殼內(nèi)部并從葉根向葉尖延伸，葉殼包括翼型上表面和翼型下表面以及翼型前緣和翼型后緣，其中，葉片具有與主梁交叉并向翼型上表面和翼型下表面平面延伸的多個加強(qiáng)筋，主梁與所述加強(qiáng)筋構(gòu)成葉片龍骨；翼型上表面和翼型下表面為無縫整體結(jié)構(gòu)。葉片內(nèi)使用輕質(zhì)填充材料。本發(fā)明的葉片采用仿生結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋，提高了葉片的剛度，降低了制造和運(yùn)輸成本。
文檔編號F03D9/00GK103147936SQ201310113779
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者廖恩榮, 許瑞 申請人:南京颶能電控自動化設(shè)備制造有限公司