CN212671985U - 叶片加强件、叶片及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种叶片加强件、叶片及风力发电机组。该叶片加强件，延伸方向与叶片的展向方向呈预定角度，包括：中间层、以及设于中间层两侧的第一表层和第二表层；叶片加强件的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片的内壁的形状和尺寸匹配，用于与叶片的内壁固定连接。本申请实施例可以增强叶片的结构强度，保证叶片内部的支撑作用，进而避免叶片或叶片的内部结构开裂。

Description

叶片加强件、叶片及风力发电机组

技术领域

本申请涉及风力发电的技术领域，具体而言，本申请涉及一种叶片加强件、叶片及风力发电机组。

背景技术

为了实现风能的规模利用，降低风能利用成本，风力发电机组正朝着大尺寸、大功率的方向发展。由于尺寸的增大，叶片重量也往往随之增大。叶片重量的增大，也带来叶片载荷的增加，如离心力载荷、重力载荷等。载荷的加大对叶片强度、刚度、以及疲劳耐久性能等都带来不良影响，影响机组的安全运行。而且，随着风力发电机组大型化的发展趋势，这种趋势也更加明显。

目前，随着叶片的长度和弦长的不断增大，叶片的内部结构对叶片的支撑作用越来越不足，容易导致叶片或叶片的内部结构开裂。

实用新型内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种叶片加强件、叶片及风力发电机组，用以解决现有技术存在的叶片或叶片的内部结构容易开裂的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种叶片加强件，其延伸方向与叶片的展向方向呈预定角度，包括：中间层、以及设于中间层两侧的第一表层和第二表层；

叶片加强件的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片的内壁的形状和尺寸匹配，用于与叶片的内壁固定连接。

在一个可能的实现方式中，叶片加强件包括固定连接的肋板和粘接边，朝叶片的根部和/或叶片的尖部延伸；叶片加强件通过第一粘接层与叶片的内壁固定连接。

在一个可能的实现方式中，叶片加强件具有至少一个开孔；

开孔贯穿第一表层、中间层和第二表层。

在一个可能的实现方式中，开孔的表面设有一层防护层。

在一个可能的实现方式中，叶片加强件包括以下至少一项：

中间层采用夹芯材料制成；

第一表层和第二表层均采用蒙皮材料制成；

第一表层、中间层和第二表层一体灌注成型；

中间层的厚度为8cm-50cm；

第一表层和第二表层的厚度均为1cm-6cm。

第二方面，本申请实施例还提供一种叶片，包括：如第一方面的叶片加强件；

叶片加强件的形状和尺寸与叶片的内壁相匹配的部分，与叶片的内壁固定连接。

在一个可能的实现方式中，叶片加强件至少位于叶片的最大弦长所在位置。

在一个可能的实现方式中，腹板将叶片的内部空间分隔为前缘区域和后缘区域；

后缘区域设有至少一个叶片加强件。

在一个可能的实现方式中，叶片包括以下至少一项；

叶片加强件沿叶片宽度方向的两侧分别对应与腹板和叶片的内壁固定连接；

叶片加强件在竖直方向的两侧分别对应与叶片的内壁固定连接；

设于后缘区域的叶片加强件的外缘与后缘区域的周边相匹配并对应固定连接；

设于前缘区域的叶片加强件的外缘与前缘区域的周边相匹配并对应固定连接。

第三方面，本申请实施例再提供一种风力发电机组，包括：第一方面的叶片加强件；或，第二方面的叶片。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

本申请实施例的叶片加强件包括中间层、以及设于中间层两侧的第一表层和第二表层，叶片加强件采用三层的夹芯结构，增强叶片加强件自身的结构强度，便于设置在叶片内时，更好地起到支撑叶片的作用。

而且，本申请实施例提供的叶片加强件的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片的内壁的形状和尺寸相匹配，便于与叶片的内壁固定连接，分担了叶片的原内部结构承受的载荷，保证叶片内部的支撑强度，进而可以避免内部结构开裂；并且增加了含叶片加强件在内的内部结构与叶片之间的接触面积，进而可以避免叶片开裂，从而整体上增强了叶片的结构强度。

应用本申请实施例的叶片加强件在垂直于腹板的方向对叶片进行加强，进一步提高叶片内部的支撑强度，从而增强叶片的结构强度。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种叶片加强件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种叶片加强件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种叶片加强件的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种叶片的横截面的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种叶片的横截面的结构示意图。

附图标记：

100-叶片加强件、101-中间层、102-第一表层、103-第二表层、104-开孔、105-防护层、106-肋板、107-粘接边；

200-叶片；

300-腹板；

400-大梁。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：

几何弦：连接前缘和后缘的直线，其长度为几何弦长(简称弦长)。

最大弦长：是前缘和后缘的直线距离最大的长度。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例中，长度方向为叶片200的根部到叶片200的尖部的方向，宽度方向为与叶片200的长度方向垂直的方向，叶片200的横截面为叶片200宽度方向的截面，竖直方向为叶片200的横截面的上下方向。

本申请实施例提供一种叶片加强件100，叶片加强件100的延伸方向与叶片200的展向方向呈预定角度，参见图1所示，该叶片加强件100包括：中间层101、以及设于中间层101两侧的第一表层102和第二表层103。

叶片加强件100的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片200的内壁的形状和尺寸匹配，用于与叶片200的内壁固定连接。

本申请实施例的叶片加强件100为三层的夹芯结构，增强叶片加强件100自身的结构强度，便于设置在叶片200内时，更好地起到支撑叶片200的作用。

本申请实施例的叶片加强件100的延伸方向与叶片200的展向方向呈预定角度，可以是叶片加强件100的延伸方向垂直于腹板300的方向，也可以是叶片加强件100的延伸方向与腹板300的方向呈一定角度。

在一些实施例中，参见图2和图3所示，叶片加强件100包括固定连接的肋板106和粘接边107。参见图2所示，粘接边107安装在叶片200内时，朝叶片200的根部或叶片200的尖部延伸，整个叶片加强件100的横截面的形状类似“C”型。参见图3所示，粘接边107朝叶片200的根部和叶片200的尖部延伸，叶片加强件100的横截面的两端呈“T”型。叶片200的根部和叶片200的尖部，分别对应叶片200长度方向的两端。粘接边107通过结构胶与叶片200的内壁固定连接。在叶片200内还设有腹板300时，粘接边107也可以通过结构胶与叶片200的内壁以及腹板300固定连接。

可选地，只有需要与叶片200的内壁，或叶片200的内壁以及腹板300固定连接的部位需要设置粘接边107。粘接边107与叶片200或腹板300对应固定的一侧，形状和尺寸与叶片200或腹板300对应匹配。

在一些实施例中，叶片加强件100通过第一粘接层与叶片200的内壁固定连接。在叶片200内还设有腹板300时，叶片加强件100也可以通过第一粘接层与叶片200的内壁以及腹板300固定连接。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，叶片加强件100具有至少一个开孔104。开孔104贯穿第一表层102、中间层101和第二表层103。开孔104的设置可以减轻叶片加强件100的重量，便于安装。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，开孔104的表面设有一层防护层105。

在一些实施例中，参见图4所示，位于前缘区域和位于后缘区域的肋板106均开设有一个开孔104，开孔104的形状类似等腰梯形和直角梯形，开孔104的表面设有一层防护层105，防护层105可以包覆整个开孔104的表面并延伸到肋板106的表面。

本申请实施例的防护层105可以作为结构补强并对开孔104进行防护，避免中间层101的芯材外露。

在一些实施例中，参见图5所示，位于前缘区域和位于后缘区域的肋板106均开设有一个开孔104，开孔104的形状为圆形，开孔104的表面设有一层防护层105，防护层105可以包覆整个开孔104的表面并延伸到肋板106的表面。

可选地，开孔104的形状可以是矩形、菱形等其他形状，防护层105可以手糊玻纤布。

在一些实施例中，叶片加强件100包括以下至少一项：

中间层101采用夹芯材料制成。夹芯材料可选用PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)\PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)或巴沙木Balsa等芯材。

第一表层102和第二表层103均采用蒙皮材料制成。蒙皮材料可选用纤维增强树脂复合材料。

第一表层102、中间层101和第二表层103一体灌注成型。

中间层101的厚度为8cm-50cm(厘米)。

第一表层102和第二表层103的厚度均为1cm-6cm。

在实际应用中，中间层101、第一表层102和第二表层103的厚度根据具体叶片200的规格设计，可以根据具体情况进行调整。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种叶片200，参见图4和图5所示，该叶片200包括：本申请任一实施例的叶片加强件100。

叶片加强件100的形状和尺寸与叶片200的内壁相匹配的部分，与叶片200的内壁固定连接。

可选地，该叶片200还包括：沿叶片200的长度方向设置的腹板300，叶片加强件100沿垂直于腹板300的方向设置，也就是叶片200的宽度方向设置。

可选地，叶片200的内壁设有内蒙皮，叶片200的内壁固定连接即与内蒙皮固定连接。叶片加强件100通过第一粘接层与叶片200的内壁以及腹板300固定连接，第一粘接层为手糊玻纤布，手糊玻纤布可以增加粘接强度，手糊玻纤布的厚度为6±4mm(毫米)。

可选地，粘接边107通过结构胶与叶片200的内壁以及腹板300固定连接，结构胶也可以为手糊玻纤布，手糊玻纤布的厚度为6±4mm。

本申请实施例提供的叶片加强件100的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片200的内壁的形状和尺寸相匹配，可以与叶片200的内壁固定连接，从而增强叶片200的结构强度，保证叶片200内部的支撑强度，进而避免叶片200或内部结构开裂。同时，应用本申请实施例的叶片加强件100在垂直于腹板300的方向对叶片200进行加强，进一步提高叶片200内部的支撑强度，从而增强叶片200的结构强度。

本申请实施例提供的叶片加强件100的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片200的内壁的形状和尺寸相匹配，可以与叶片200的内壁固定连接，从而增强叶片200的结构强度，保证叶片200内部的支撑强度，进而避免叶片200或内部结构开裂。同时，应用本申请实施例的叶片加强件100在垂直于腹板300的方向对叶片200进行加强，进一步提高叶片200内部的支撑强度，从而增强叶片200的结构强度。基于上述考虑，在一些实施例中，叶片加强件100至少位于叶片200的最大弦长所在位置，便于对最大弦长处进行加固，提高最大弦长处的结构强度。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，腹板300将叶片200的内部空间分隔为前缘区域和后缘区域。腹板300为一整块状结构，腹板300沿叶片200的长度方向竖直放置，腹板300的上下两侧分别通过大梁400与叶片200固定连接。

可选地，后缘区域设有至少一个叶片加强件100。至少一个叶片加强件100设置在后缘区域的最大弦长的位置。在实际应用中，叶片加强件100也可以安装在其他位置，如叶片200中部、叶片200靠叶尖处等。

应用本申请实施例，后缘区域设有至少一个叶片加强件100，可以大大提高局部刚度，防止叶片200由于呼吸效应产生的疲劳失效，避免叶片200后缘结构失效问题。

在一些实施例中，叶片加强件100可以是整个外缘都与叶片200的内壁以及腹板300连接，也可以是部分外缘与叶片200的内壁，或腹板300和叶片200的内壁固定连接。

在一些实施例中，叶片加强件100沿叶片200宽度方向的两侧分别对应与腹板300和叶片200的内壁固定连接，叶片加强件100除上述两侧外，其他部分不与腹板300和叶片200接触。可选地，叶片加强件100可以是长条状，沿叶片200宽度方向放置，即水平放置。

在一些实施例中，叶片加强件100在竖直方向的两侧分别对应与叶片200的内壁固定连接，也就是叶片加强件100可以竖直设置，叶片加强件100的上下两侧分别与叶片200的上壳体和下壳体的内壁固定连接，叶片加强件100与腹板300分离。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，腹板300将叶片200分割为前缘区域和后缘区域，前缘区域和后缘区域分别为腹板300和叶片200的围合的两个区域，前缘区域位于前方，后缘区域位于后方。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，设于后缘区域的叶片加强件100的外缘与后缘区域的周边相匹配并对应固定连接，即叶片加强件100的整个外缘的形状和尺寸，与后缘区域的一个截面的周边相匹配，便于叶片加强件100的整个外缘与后缘区域固定连接。在本实施例中，叶片加强件100竖直设置。可选地，叶片加强件100也可以沿叶片200的长度方向水平设置。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，设于前缘区域的叶片加强件100的外缘与前缘区域的周边相匹配并对应固定连接，即叶片加强件100的整个外缘的形状和尺寸，与前缘区域的一个截面的周边相匹配，便于叶片加强件100的整个外缘与前缘区域固定连接。在本实施例中，叶片加强件100竖直设置。可选地，叶片加强件100也可以沿叶片200的长度方向水平设置。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，在前缘区域和后缘区域均设置叶片加强件100，且前缘区域和后缘区域的叶片加强件100对应设置，叶片加强件100覆盖整个弦长，进一步加强叶片的结构刚度。

在实际应用中，如果前缘区域的结构强度不需要安装叶片加强件100，也可以仅在后缘区域安装叶片加强件100。开孔104可以方便操作人员对叶片加强件100进行靠叶片200叶尖侧的手糊操作，以及叶片200检修时通过该开孔104进入到叶片200的尖部区域。叶片加强件100的数量可以根据实际应用需要选用。

在一些实施例中，叶片加强件100也可以倾斜设置，也就是与腹板300不垂直设置，呈预定夹角，例如预定夹角可以为45°。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，腹板300也可以是包括中间层101、第一表层102和第二表层103的夹层结构，腹板300的结构与肋板106的结构相同。

在实际应用中，叶片加强件100的生产方式与腹板300生产方式相似，先进行预制，采用真空灌注成型并固化后再安装，选用两次粘接，即在叶片200灌注和固化完成后，先在200下模粘接，待粘接胶固化后，进行试合模，检测叶片加强件100上方的粘接胶厚度空间，若粘接胶厚度空间过高，则修整至合适值；若粘接胶厚度空间过低，则需要进行修补或者在叶片200上手糊布层填充。叶片加强件100也可以采用叶片200的下壳体(或者上壳体)一体灌注成型的方式生产，这样只在上壳体(或者下壳体)进行粘接。

基于同一发明构思，本申请实施例再提供一种风力发电机组，包括：本申请任一实施例的叶片加强件100；或，本申请任一实施例的叶片200。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

(1)本申请实施例的叶片加强件100为三层的夹芯结构，增强叶片加强件100自身的结构强度，便于设置在叶片200内时，更好地起到支撑叶片200的作用。

(2)本申请实施例提供的叶片加强件100的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片200的内壁的形状和尺寸相匹配，可以与叶片200的内壁固定连接，从而增强叶片200的结构强度，保证叶片200内部的支撑强度，进而避免叶片200或叶片200内的内部结构开裂。

(3)本申请实施例的叶片加强件100在垂直于腹板300的方向对叶片200进行加强，进一步提高叶片200内部的支撑强度，从而增强叶片200的结构强度。

(4)本申请实施例的叶片加强件100具有至少一个开孔104，可以减轻叶片加强件100的重量，便于安装。

(5)本申请实施例的防护层105可以作为结构补强并对开孔104进行防护，避免中间层101的芯材外露。

(6)本申请实施例的后缘区域设有至少一个叶片加强件100，可以大大提高局部刚度，防止叶片200由于呼吸效应产生的疲劳失效，避免叶片200后缘结构失效问题。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种叶片加强件(100)，其特征在于，其延伸方向与叶片(200)的展向方向呈预定角度，包括：中间层(101)、以及设于中间层(101)两侧的第一表层(102)和第二表层(103)；

所述叶片加强件(100)的至少部分外缘的形状和尺寸，与叶片(200)的内壁的形状和尺寸匹配，用于与所述叶片(200)的内壁固定连接。

2.根据权利要求1所述的叶片加强件(100)，其特征在于，所述叶片加强件(100)包括固定连接的肋板(106)和粘接边(107)，所述粘接边朝所述叶片(200)的根部和/或所述叶片(200)的尖部延伸；或，

所述叶片加强件(100)通过第一粘接层与所述叶片(200)的内壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的叶片加强件(100)，其特征在于，所述叶片加强件(100)具有至少一个开孔(104)；

所述开孔(104)贯穿所述第一表层(102)、所述中间层(101)和所述第二表层(103)。

4.根据权利要求3所述的叶片加强件(100)，其特征在于，所述开孔(104)的表面设有一层防护层(105)。

5.根据权利要求1所述的叶片加强件(100)，其特征在于，所述叶片加强件(100)包括以下至少一项：

所述中间层(101)采用夹芯材料制成；

所述第一表层(102)和所述第二表层(103)均采用蒙皮材料制成；

所述第一表层(102)、所述中间层(101)和所述第二表层(103)一体灌注成型；

所述中间层(101)的厚度为8cm-50cm；

所述第一表层(102)和所述第二表层(103)的厚度均为1cm-6cm。

6.一种叶片(200)，其特征在于，包括：如权利要求1-5中任一项所述的叶片加强件(100)；

所述叶片加强件(100)的形状和尺寸与所述叶片(200)的内壁相匹配的部分，与所述叶片(200)的内壁固定连接。

7.根据权利要求6所述的叶片(200)，其特征在于，还包括：沿所述叶片(200)的长度方向设置的腹板(300)；

所述叶片加强件(100)沿垂直于腹板(300)的方向设置。

8.根据权利要求7所述的叶片(200)，其特征在于，所述叶片加强件(100)至少位于所述叶片(200)的最大弦长所在位置。

9.根据权利要求7所述的叶片(200)，其特征在于，所述腹板(300)将所述叶片(200)的内部空间分隔为前缘区域和后缘区域；

所述后缘区域设有至少一个所述叶片加强件(100)。

10.根据权利要求9所述的叶片(200)，其特征在于，所述叶片(200)包括以下至少一项；

所述叶片加强件(100)沿所述叶片(200)宽度方向的两侧分别对应与所述腹板(300)和所述叶片(200)的内壁固定连接；

所述叶片加强件(100)在竖直方向的两侧分别对应与所述叶片(200)的内壁固定连接；

设于所述后缘区域的所述叶片加强件(100)的外缘与所述后缘区域的周边相匹配并对应固定连接；

设于所述前缘区域的所述叶片加强件(100)的外缘与所述前缘区域的周边相匹配并对应固定连接。

11.一种风力发电机组，其特征在于，包括：如权利要求1-5中任一项所述的叶片加强件(100)；或，如权利要求6-10中任一项所述的叶片(200)。

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