CN202851267U - 一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，连接在两个叶片主梁帽内表面之间，为一次复合形成的网格增强的夹层结构件，包括网格增强蒙皮、芯材和粘接角，其中芯材夹在两层网格增强蒙皮之间形成夹层结构，夹层结构位于两个叶片主梁帽内表面之间，夹层结构与叶片主梁帽内表面接触的位置，两层蒙皮向外延伸并弯曲形成粘接角，通过粘接角实现抗剪腹板与两个叶片主梁帽的粘接，本实用新型抗剪腹板具有结构轻质高效、可设计性强、抗损伤能力强、长期运行可靠性好等优点。

Description

一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，属于风力发电机叶片技术领域。

背景技术

复合材料风机叶片是风力发电系统的关键部件，直接影响着整个系统的性能。目前，大型风力发电机叶片主体结构一般由主梁帽(或主梁帽+辅梁)及壳体、抗剪腹板及其他中小部件等组成。其中连接在两个叶片壳体内表面之间的抗剪腹板是叶片主要的载荷传递部件，通常沿着风机叶片的纵向长度延伸。作为叶片主要的载荷传递部件的抗剪腹板，已有技术中一般采用树脂基复合材料板面和泡沫芯材的复合材料轻质夹层结构，典型的有PVC泡沫夹层结构、PS泡沫夹层结构和聚氨酯泡沫夹层结构等。

在运行过程中，一个叶片壳体上受到的各种力作用载荷基本集中在其叶片主梁帽上，正常条件下又通过两壳体的连接部件——叶片抗剪腹板——间接传送到另一壳体的主梁帽上，进而保证叶片整体结构的协调性和有效性。因此，尽管抗剪腹板不是叶片主要的承载部件，但作为主要的载荷传递部件，其承受的负荷比较复杂，是多种载荷的组合，抗剪腹板本身的强度刚度(抗剪、剥离、压缩等)性能以及耐环境可靠性性能就显得非常重要。

已有技术中，叶片抗剪腹板采用的是传统复合材料夹层结构，其面板与芯材界面构造简单，不足之处在于：(1)一方面，在设计载荷较大的情况下，为了保证抗剪腹板的所需性能，现有技术一般采用增加蒙皮面板厚度、加大泡沫厚度或增加侧边复合材料厚度等手段，结构效率较低；(2)另一方面，叶片抗剪腹板在制造环节、运输储存环节、装配环节，以及长期运行过程中，因各种环境因素影响条件下现有结构局部较易产生脱粘等损伤，且该损伤在今后长期使用运行过程中有容易进一步扩展/扩大的隐患，结构长期性能比较难以保障或结构受力失稳临界值降低，因此其长期运行可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型的的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，该抗剪腹板结构具有结构轻质高效、可设计性强、抗损伤能力强、长期运行可靠性好等优点。

本实用新型的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，连接在两个叶片主梁帽内表面之间，为一次复合形成的网格增强的夹层结构件，包括网格增强蒙皮、芯材和粘接角，其中芯材夹在两层网格增强蒙皮之间形成夹层结构，所述夹层结构位于两个叶片主梁帽内表面之间，夹层结构与叶片主梁帽内表面接触的位置，两层蒙皮向外延伸并弯曲形成粘接角，通过粘接角实现抗剪腹板与两个叶片主梁帽的粘接，所述网格增强蒙皮为树脂基复合材料，所述芯材为泡沫芯材。

在上述风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板中，连接在两个叶片主梁帽内表面之间的抗剪腹板为两个。

在上述风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板中，网格增强蒙皮上形成的网格为正方形、矩形、菱形、梯形或三角形。

在上述风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板中，网格增强蒙皮上形成网格的筋条高度和宽度相同或不同。

在上述风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板中，树脂基复合材料为玻璃纤维增强树脂基复合材料或碳纤维增强树脂基复合材料中的一种或组合。

在上述风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板中，树脂基复合材料为聚氨酯基复合材料、乙烯基酯基复合材料或环氧树脂基复合材料。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本实周新型创新性的设计了由复合材料网格增强蒙皮和泡沫芯材通过复合而成的整体夹层结构件，该结构件为异形结构，包括树脂基复合材料网格增强蒙皮、轻质芯材和树脂基复合材料粘接角，粘接角由两层蒙皮向外延伸并弯曲形成，通过粘接角实现抗剪腹板与两个叶片主梁帽的粘接，该结构设计具有较强的抗损伤能力，大大提高了泡沫夹层结构的抗剪性能、压缩性能和冲击性能，进而可以提高结构损伤(如脱粘、分层和失稳等)产生的环境载荷级别。

(2)本实用新型抗剪腹板具有较强的设计适应性，通过树脂基复合材料网格的材料、结构尺寸以及工艺的变化，可以最大限度地以较小的质量成本获得较高的结构功效。

(3)本实用新型抗剪腹板具有较强的抗损伤能力，复合材料网格结构设计可以有效阻止或减小产品结构缺陷或损伤(如脱粘、分层等)在使用过程中的扩展程度和扩展速度。

(4)本实用新型抗剪腹板具有结构轻质高效、可设计性强、抗损伤能力强、长期运行可靠性好等特点。

附图说明

图1为本实用新型叶片结构示意图；

图2为本实用新型抗剪腹板在叶片中的位置示意图；

图3为本实用新型抗剪腹板结构的主视图和左视图；

图4为本实用新型抗剪腹板的复合材料网格增强蒙皮/面板示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述：

如图1所示为本实用新型叶片结构示意图。由图可知叶片包括上下两个叶片主梁帽1、叶片抗剪腹板2、叶片前缘3、叶片后(尾)缘4、叶片壳体蒙皮5和叶片壳体轻质芯材6，其中轻质芯材6夹在两层叶片壳体蒙皮5之间，为了提高叶片结构牢固性，叶片抗剪腹板2为两个，连接在两个叶片主梁帽1内表面之间。

如图2所示为本实用新型抗剪腹板在叶片中的位置示意图，图3为本实用新型抗剪腹板结构的主视图和左视图，叶片抗剪腹板2为一次复合形成的网格增强的夹层结构件，为异形结构(如图3)，包括网格增强蒙皮8、芯材7和粘接角9，其中芯材7夹在两层网格增强蒙皮8之间形成夹层结构，该夹层结构位于两个叶片主梁帽1内表面之间，夹层结构与叶片主梁帽1内表面接触的位置，两层蒙皮8向外延伸并弯曲形成粘接角9，粘接角9通过粘接剂10与叶片主梁帽1粘接在一起，实现抗剪腹板与两个叶片主梁帽1的粘接。其中形成粘接角9的两层蒙皮8可以为不带网格的蒙皮，也可以为网格增强蒙皮。

本实施例中网格增强蒙皮8为树脂基复合材料网格增强蒙皮/面板，芯材7为泡沫芯材。风机叶片抗剪腹板2由复合材料网格增强蒙皮/面板8和泡沫芯材7通过复合而成的整体夹层结构件，包括树脂基复合材料网格增强蒙皮/面板8、轻质泡沫芯材7和树脂基复合材料粘接角9，三者为一整体结构。

本实施例中树脂基复合材料网格增强蒙皮/面板8为玻璃纤维增强树脂基复合材料网格、碳纤维增强树脂基复合材料网格，同时还可以是上述纤维混杂增强树脂基复合材料网格等。本实施例中树脂基复合材料网格增强蒙皮/面板8还可以为聚氨酯基复合材料、乙烯基酯基复合材料或环氧树脂基复合材料等，同时还包括上述树脂的改性品种制造的复合材料等。

如图4所示为本实用新型抗剪腹板的复合材料网格增强蒙皮/面板示意图，网格增强蒙皮8上形成的网格为正方形、矩形、菱形、梯形或三角形，可以整体为单一形状的网格结构，也可以是多种形状混合形成的网格结构，如图4所示为矩形、三角形和梯形混合形成的网格结构，且形成网格的筋条的高度和宽度可以相同或不同。

网格增强蒙皮8的网格结构设计使得风机叶片的抗剪腹板具有较强的设计适应性，通过树脂基复合材料网格的材料、结构尺寸以及工艺的变化，可以最大限度地以较小的质量成本获得较高的结构功效。

此外网格结构设计使得抗剪腹板具有较强的抗损伤能力，网格增强蒙皮8可以有效阻止或减小产品结构缺陷或损伤(如脱粘、分层等)在使用过程中的扩展程度和扩展速度。且复合材料网格可以提高泡沫夹层结构的抗剪性能、压缩性能和冲击性能，进而可以提高结构损伤(如脱粘、分层和失稳等)产生的环境载荷级别。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，如抗剪腹板的形状和尺寸等。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，其特征在于：连接在两个叶片主梁帽(1)内表面之间，为一次复合形成的网格增强的夹层结构件，包括网格增强蒙皮(8)、芯材(7)和粘接角(9)，其中芯材(7)夹在两层网格增强蒙皮(8)之间形成夹层结构，所述夹层结构位于两个叶片主梁帽(1)内表面之间，夹层结构与叶片主梁帽(1)内表面接触的位置，两层蒙皮(8)向外延伸并弯曲形成粘接角(9)，通过粘接角(9)实现抗剪腹板与两个叶片主梁帽(1)的粘接，所述网格增强蒙皮(8)为树脂基复合材料，所述芯材(7)为泡沫芯材。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，其特征在于：所述连接在两个叶片主梁帽(1)内表面之间的抗剪腹板为两个。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，其特征在于：所述网格增强蒙皮(8)上形成的网格为正方形、矩形、菱形、梯形或三角形。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，其特征在于：所述网格增强蒙皮(8)上形成网格的筋条高度和宽度相同或不同。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，其特征在于：所述树脂基复合材料为玻璃纤维增强树脂基复合材料或碳纤维增强树脂基复合材料中的一种或组合。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机用复合材料叶片的抗剪腹板，其特征在于：所述树脂基复合材料为聚氨酯基复合材料、乙烯基酯基复合材料或环氧树脂基复合材料。

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