CN108481628B - 一种风电叶片腹板、风电叶片及制备风电叶片腹板的模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电叶片腹板、风电叶片及制备风电叶片腹板的模具。风电叶片腹板包括与叶片吸力面粘接的吸力面粘接段、与叶片压力面粘接的压力面粘接段，以及设于吸力面粘接段与压力面粘接段之间的连接曲面段，连接曲面段的曲面沿叶片后缘的屈曲轨迹设置；风电叶片包括叶片壳体及上述风电叶片腹板，风电叶片腹板支撑于叶片壳体内部的后缘区域，且风电叶片腹板的连接曲面段与叶片壳体的后缘平行。用于制备上述风电叶片腹板的模具包括弯曲底板、吸力面挡板及压力面挡板，弯曲底板的曲面沿叶片后缘的屈曲轨迹设置，吸力面挡板及压力面挡板相对设置于弯曲底板的上表面。本发明具有叶片承载能力强，安全性及可靠性高等优点。

Description

一种风电叶片腹板、风电叶片及制备风电叶片腹板的模具

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电叶片腹板、风电叶片及制备风电叶片腹板的模具。

背景技术

目前，风力机叶片逐渐向大型化方向发展，叶片长度越来越长，叶片载荷也不断的增加，而现有风电叶片主梁加两腹板的结构无法满足大型风力机叶片结构设计的要求。具体的：(1)“工字梁”腹板结构无法满足设计要求；(2)针对大兆瓦级、大弦长的风力机叶片，结构安全风险会大幅增加。特别在叶片最大弦长附近区域，叶片在复杂的风况下易频繁出现结构性问题，尤其在风载作业下叶片大变形时最大弦长后缘区域经常会出现叶片屈曲、后缘结构性损伤等问题，使得风电叶片运行过程中的可靠性及安全性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种叶片承载能力强，安全性及可靠性高的风电叶片腹板、风电叶片及制备风电叶片腹板的模具。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种风电叶片腹板，包括与叶片吸力面粘接的吸力面粘接段、与叶片压力面粘接的压力面粘接段，以及设于所述吸力面粘接段与压力面粘接段之间的连接曲面段，所述连接曲面段的曲面沿所述叶片后缘的屈曲轨迹设置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述吸力面粘接段及压力面粘接段的粘接宽度是保证腹板与叶片粘接位置的强度为标准选择的粘接宽度；沿连接曲面段的长度方向，所述吸力面粘接段的外侧边、压力面粘接段的外侧边随粘接宽度的不同平滑过渡。

所述吸力面粘接段及压力面粘接段的粘接宽度为60～200㎜。

一种风电叶片，包括叶片壳体及上述风电叶片腹板，所述风电叶片腹板支撑于所述叶片壳体内部的后缘区域，且所述风电叶片腹板的连接曲面段与所述叶片壳体的后缘平行。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述风电叶片腹板设于所述叶片最大弦长区域至叶片叶尖之间。

所述吸力面粘接段的外表面，以及压力面粘接段的外表面均与所述叶片壳体的内表面适配。

风电叶片还包括前缘抗剪腹板及后缘抗剪腹板，所述前缘抗剪腹板及后缘抗剪腹板相对设置于所述叶片壳体的中部。

一种用于制备上述风电叶片腹板的模具，包括弯曲底板、吸力面挡板及压力面挡板，所述弯曲底板的曲面沿叶片后缘的屈曲轨迹设置，所述吸力面挡板及压力面挡板相对设置于所述弯曲底板的上表面。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述吸力面挡板包括多个沿弯曲底板长度方向布置的吸力面分段，各所述吸力面分段的高度是保证吸力面粘接段的粘接宽度为标准选择的高度；所述压力面挡板包括多个沿弯曲底板长度方向布置的压力面分段，各所述压力面分段的高度是保证压力面粘接段的粘接宽度为标准选择的高度。

相邻所述吸力面分段的外侧边，以及相邻所述压力面分段的外侧边均为平滑连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的风电叶片腹板包括吸力面粘接段、压力面粘接段及设置于吸力面粘接段与压力面粘接段之间的连接曲面段，其结构简单，且连接曲面段的曲面沿叶片后缘的屈曲轨迹设置，使得腹板可随叶片后缘的轨迹灵活设置，避免了受叶片弦长限制导致腹板支撑范围小的问题，其相比于平面腹板有效增加了腹板在风电叶片内的支撑长度。

本发明的风电叶片同样具有上述优点，且风电叶片腹板设于叶片壳体内部的后缘区域，风电叶片腹板的连接曲面段与叶片壳体的后缘平行，其布置结构简单，且能够有效且最大限度的对叶片后缘空腔区域进行支撑加强，叶片承载能力高，有效防止了风电叶片后缘屈曲损伤和破坏的发生，提高了叶片运行过程中的安全性和可靠性。

本发明的用于制备风电叶片腹板的模具同样具有上述优点，且弯曲底板的曲面沿叶片壳体后缘的屈曲轨迹设置，压力面挡板及吸力面挡板相对设置于弯曲底板的上表面，其结构简单，工艺制造方便，且在不增加成本的情况下有效满足了风电叶片后缘区域支撑的设计要求。

本发明的制备风电叶片腹板的模具进一步将压力面挡板及吸力面挡板分段设置为多个分段，且各分段的高度以保证吸力面粘接段或压力面粘接段的粘接宽度为标准，压力面挡板及吸力面挡板分段设置的形式使得叶片腹板可快速有效地成型为不同粘接宽度的腹板，其操作方便、成型效率高，且在保证叶片结构安全的前提下有效提高了后缘腹板的粘接强度，有效满足了叶片后缘的受力要求。进一步的相邻吸力面分段、相邻压力面分段的外侧边均为平滑连接，其使得叶片腹板的吸力面粘接段和压力面粘接段的粘接宽度为平滑过渡，避免了吸力面粘接段、压力面粘接段在与叶片粘接时应力集中导致的叶片损坏问题，保证了叶片运行的安全及可靠性。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明风电叶片腹板的结构示意图。

图2是本发明风电叶片的结构示意图。

图3是本发明用于制备风电叶片腹板的模具的结构示意图。

图中各标号表示：

1、风电叶片腹板；11、吸力面粘接段；12、压力面粘接段；13、连接曲面段；2、风电叶片；21、叶片壳体；22、后缘；23、前缘抗剪腹板；24、后缘抗剪腹板；3、腹板模具；31、弯曲底板；32、吸力面挡板；321、吸力面分段；33、压力面挡板；331、压力面分段。

具体实施方式

下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1示出了本发明风电叶片腹板的实施例，风电叶片腹板1设置在风电叶片2的腔体中起到支撑作用，承载着风电叶片2在运动过程中的主要载荷。本实施例中，风电叶片腹板1包括吸力面粘接段11、压力面粘接段12及连接曲面段13。其中，吸力面粘接段11与叶片吸力面粘接；压力面粘接段12与叶片压力面粘接；连接曲面段13设于吸力面粘接段11与压力面粘接段12之间，且连接曲面段13的曲面沿叶片后缘22的屈曲轨迹设置。其结构简单，且连接曲面段13的曲面沿叶片后缘22的屈曲轨迹设置，使得风电叶片腹板1可随叶片后缘22的轨迹灵活设置，避免了受风电叶片2弦长限制导致风电叶片腹板1支撑范围小的问题，其相比于平面腹板有效增加了腹板在风电叶片2内的支撑长度。

进一步的，本实施例的吸力面粘接段11及压力面粘接段12的粘接宽度d是保证风电叶片腹板1与风电叶片2粘接位置的强度为标准选择的粘接宽度d。即根据叶片后缘22沿展向屈曲的程度来分段设置不同粘接宽度d，粘接宽度d沿连接曲面段13的长度方向为变化值。其在保证风电叶片2结构安全的前提下有效提高了风电叶片腹板1的粘接强度，提高了叶片产品的可靠性。

进一步的，沿连接曲面段13的长度方向，吸力面粘接段11的外侧边、压力面粘接段12的外侧边随粘接宽度d的不同平滑过渡。其避免了吸力面粘接段11、压力面粘接段12在与风电叶片2粘接时应力集中导致的叶片损坏问题，保证了风电叶片2运行的安全及可靠性。本实施例中，吸力面粘接段11及压力面粘接段12的粘接宽度d为风电叶片腹板1与叶片吸力面或叶片压力面粘接的宽度，取值为60～200㎜，以保证与风电叶片2足够的连接强度。

图2示出了本发明风电叶片的本实施例，本实施例的风电叶片2包括叶片壳体21及上述实施例所述的风电叶片腹板1。风电叶片腹板1支撑于叶片壳体21内部的后缘22区域，且风电叶片腹板1的连接曲面段13与叶片壳体21的后缘22平行；吸力面粘接段11及压力面粘接段12分别与叶片壳体21的吸力面及压力面粘接，以对风电叶片腹板1进行精确定位。

本发明的风电叶片2同样具有上述风电叶片腹板1的优点，且风电叶片腹板1设于叶片壳体21内部的后缘22区域，风电叶片腹板1的连接曲面段13与叶片壳体21的后缘22平行。其布置结构简单，且能够有效且最大限度的对叶片后缘22空腔区域进行支撑加强，叶片承载能力高，有效防止了风电叶片后缘屈曲损伤和破坏的发生，提高了叶片运行过程中的安全性和可靠性。

进一步的，本实施例的风电叶片腹板1设于叶片最大弦长区域至叶片叶尖之间。其保证了易频繁出现结构性问题的叶片最大弦长区域的有效支撑，避免了在风载作业下叶片大变形时最大弦长后缘区域出现的叶片屈曲、后缘结构性损伤等问题，保证了风电叶片运行过程中的可靠性及安全性。

进一步的，本实施例的吸力面粘接段11的外表面，以及压力面粘接段12的外表面均与叶片壳体21的内表面适配。其进一步保证了风电叶片腹板1的粘接强度，进一步提高了风电叶片2运行的可靠性。

如图2所示，风电叶片2还包括前缘抗剪腹板23及后缘抗剪腹板24。前缘抗剪腹板23及后缘抗剪腹板24为平面腹板，且前缘抗剪腹板23及后缘抗剪腹板24相对设置于叶片壳体21的中部，以对叶片后缘22的空腔区域进行结构性支撑和保护。

图3所述了本发明用于制备上述风电叶片腹板的模具的本实施例，腹板模具3包括弯曲底板31、吸力面挡板32及压力面挡板33。其中，弯曲底板31的曲面沿叶片后缘22的屈曲轨迹设置；吸力面挡板32及压力面挡板33相对设置于弯曲底板31的上表面。其结构简单，工艺制造方便，且在不增加成本的情况下有效满足了风电叶片2的后缘22区域支撑的设计要求。

进一步的，本实施例的吸力面挡板32包括多个吸力面分段321，多个吸力面分段321沿弯曲底板31的长度方向布置，各吸力面分段321的高度是保证吸力面粘接段11的粘接宽度为标准选择的高度；压力面挡板33包括多个压力面分段331，多个压力面分段331沿弯曲底板31的长度方向布置，各压力面分段331的高度是保证压力面粘接段12的粘接宽度为标准选择的高度。压力面挡板32及吸力面挡板33分段设置的形式使得风电叶片腹板1可快速有效地成型为不同粘接宽度的腹板，其操作方便、成型效率高，且在保证叶片结构安全的前提下有效提高了风电叶片腹板1的粘接强度，有效满足了叶片后缘22的受力要求。

如图3所示，本实施例的相邻吸力面分段321的外侧边，以及相邻压力面分段331的外侧边均为平滑连接。其使得风电叶片腹板1的吸力面粘接段11和压力面粘接段12的粘接宽度为平滑过渡，避免了吸力面粘接段11、压力面粘接段12在与风电叶片2粘接时应力集中导致的叶片损坏问题，保证了风电叶片2运行的安全及可靠性。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (5)

1.一种风电叶片，其特征在于，包括叶片壳体及如支撑于所述叶片壳体内部的后缘区域的风电叶片腹板，

所述风电叶片腹板包括与叶片吸力面粘接的吸力面粘接段、与叶片压力面粘接的压力面粘接段，以及设于所述吸力面粘接段与压力面粘接段之间的连接曲面段，

其中，所述吸力面粘接段及压力面粘接段的粘接宽度根据叶片后缘沿展向屈曲的程度来分段设置，所述粘接宽度沿所述连接曲面段的长度方向为变化的值；

沿连接曲面段的长度方向，所述吸力面粘接段的外侧边、压力面粘接段的外侧边随粘接宽度的不同平滑过渡，以及

所述风电叶片腹板的连接曲面段与所述叶片壳体的后缘平行。

2.根据权利要求1所述的风电叶片，其特征在于，所述风电叶片腹板设于所述叶片最大弦长区域至叶片叶尖之间。

3.根据权利要求2所述的风电叶片，其特征在于，所述吸力面粘接段的外表面，以及压力面粘接段的外表面均与所述叶片壳体的内表面适配。

4.根据权利要求1所述的风电叶片，其特征在于，还包括前缘抗剪腹板及后缘抗剪腹板，所述前缘抗剪腹板及后缘抗剪腹板相对设置于所述叶片壳体的中部。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的风电叶片，其特征在于，所述吸力面粘接段及压力面粘接段的粘接宽度为60～200mm。

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