CN218177365U - 一种复材厢式大梁风电叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种复材厢式大梁风电叶片，包括叶片外壳，呈内部为空腔结构的壳体形状；厢式大梁，呈沿叶片外壳长度方向延伸且两端开口的厢体形状；厢式大梁设置在叶片外壳内，且厢式大梁的顶面和底面分别抵住叶片外壳内部的顶面和底面；其中，厢式大梁包括截面均呈“C”字型的上厢体和下厢体；上厢体设置第一拼接段，下厢体设置第二拼接段，第一拼接段和第二拼接段粘接在一起，使上厢体和下厢体竖向拼接形成完整的厢体形状。本实用新型的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种复材厢式大梁风电叶片，其结构能够更好地适应复材特性、保证叶片的加工效率和结构可靠度。

Description

一种复材厢式大梁风电叶片

技术领域

本实用新型涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种复材厢式大梁风电叶片。

背景技术

随着市场中能源结构的优化需求，风能等可再生能源的应用比例逐步增加，并且我国具有大量的沿海岛屿、高原山区等风能资源丰富的地区，十分适宜使用风能发电，风力发电机的需求也在日益增加。

在传统的风力发电机中，通常使用的是金属材质的风电叶片，其重量较重，转动时较为费力，因此对风能的转化效率较低。而碳纤、玻纤等复合材料，与传统的金属材料相比具有着结构强度高、但重量更小的优点，因此人们逐渐用复材代替金属材料来制作风电叶片。

现有的复材风电叶片大多沿用金属风电叶片的结构，但复材零件通常是通过复材织物铺设出零件形状、再通过固化成型工艺加工成型的，复材材料的特性和加工方式与金属材料相比存在着较大的差异，因此如果直接沿用金属风电叶片的结构，就会导致复材风电叶片的结构形状、受力方式等无法达到最优的效果，致使复材风电叶片的零件加工效率低，并且复材风电叶片的结构强度的可靠性较差。

鉴于上述问题，需要一种能够适应复材特性、保证加工效率和结构可靠度的复材风电叶片。

实用新型内容

本实用新型提供一种复材厢式大梁风电叶片，可以有效地解决背景技术中的问题。

本实用新型提供的一种复材厢式大梁风电叶片，包括：

叶片外壳，呈内部为空腔结构的壳体形状；

厢式大梁，呈沿所述叶片外壳长度方向延伸且两端开口的厢体形状；所述厢式大梁设置在所述叶片外壳内，且所述厢式大梁的顶面和底面分别抵住所述叶片外壳内部的顶面和底面；

其中，所述厢式大梁包括截面均呈“C”字型的上厢体和下厢体；所述上厢体设置第一拼接段，所述下厢体设置第二拼接段，所述第一拼接段和所述第二拼接段粘接在一起，使所述上厢体和所述下厢体竖向拼接形成完整的厢体形状。

进一步地，所述厢式大梁的两侧面均与所述叶片外壳的底面垂直。

进一步地，还包括紧固件，所述紧固件穿插并紧固所述第一拼接段和所述第二拼接段。

进一步地，所述第一拼接段和所述第二拼接段均设置预埋金属套。

进一步地，所述上厢体两侧底端弯折成第一水平段，所述第一水平段形成所述第一拼接段；所述下厢体两侧顶端弯折成第二水平段，所述第二水平段形成所述第二拼接段。

进一步地，所述第一拼接段和所述第二拼接段的长度相等。

进一步地，所述上厢体两侧底端即为所述第一拼接段；所述下厢体两侧顶端弯折形成水平台阶面，弯折段形成所述第二拼接段。

进一步地，所述上厢体和所述下厢体拼接后，所述第一拼接段的底部抵住所述台阶面。

进一步地，所述厢式大梁在顶面、底面和两侧面相互之间的连接处均设置圆弧过渡结构。

通过本实用新型的技术方案，可实现以下技术效果：

本风电叶片将梁体制作成厢式形状，便于复材的铺设和加工成型，同时厢式大梁与叶片外壳可以进行大面积的接触，使厢式大梁和叶片外壳之间的连接更加可靠；厢式大梁采用上厢体和下厢体拼接的分体设计，从而便于厢式大梁复杂的厢式形状成型，提高风电叶片的加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的复材厢式大梁风电叶片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的厢式大梁的截面图；

图3为本实用新型实施例二的厢式大梁的截面图；

附图标记：1、叶片外壳；2、厢式大梁；21、上厢体；211、第一拼接段；22、下厢体；221、第二拼接段；222、台阶面；3、紧固件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

实施例一

本实用新型涉及一种复材厢式大梁风电叶片，如图1和图2所示，包括：

由复材制作的叶片外壳1，呈内部为空腔结构的壳体形状；

由复材制作的厢式大梁2，呈沿叶片外壳1长度方向延伸且两端开口的厢体形状；厢式大梁2设置在叶片外壳1内，且厢式大梁2的顶面和底面分别抵住叶片外壳1内部的顶面和底面；

其中，厢式大梁2包括截面均呈“C”字型的上厢体21和下厢体22；上厢体21设置第一拼接段211，下厢体22设置第二拼接段221，第一拼接段211和第二拼接段221通过结构胶粘接在一起，使上厢体21和下厢体22竖向拼接形成完整的厢体形状。

本风电叶片的具体加工方式如下：首先制作厢式大梁2，用复材织物在上厢体21模具和下厢体22模具中分别铺设出上厢体21和下厢体22的形状，之后再通过热固化成型工艺将复材固化成型，即可得到坚硬的上厢体21和下厢体22部件，之后将上厢体21和下厢体22进行拼接成完整的厢式大梁2；叶片外壳1可以先使用复材铺设出叶片形状、然后通过热固化成型工艺加工成型，之后再将厢式大梁2塞入叶片外壳1中使用结构胶将厢式大梁2固定；也可以在用复材铺设叶片外壳1形状时直接将厢式大梁2放入，然后通过热固化成型工艺将叶片外壳1和厢式大梁2一体成型。

传统的金属风电叶片中通常通过腹板来加强风电叶片的结构强度，若复材风电叶片沿用传统金属叶片的结构，就会导致复材腹板和叶片外壳1的接触面过小，致使腹板和叶片外壳1之间拐角处的连接强度较差，而本风电叶片通过将梁体制作成厢式形状，箱体大梁的两侧形成传统的金属风电叶片中的腹板结构，首先能够偏于复材的铺设和加工成型，同时厢式大梁2通过顶面和底面实现与叶片外壳1的大面积的接触，来保证厢式大梁2和叶片外壳1之间的连接可靠性。考虑到厢式大梁2的顶面和底面需要设置成能与叶片形状匹配的复杂曲面，如果将厢式大梁2做成一体，这种环状、且上下都是复杂曲面的厢式形状会难以脱模，因此本风电叶片将厢式大梁2采用上厢体21和下厢体22拼接的分体设计，从而便于厢式大梁2复杂的厢式形状成型，提高风电叶片的加工效率；并且，叶片外壳1表面受力后，会首先将力传递至厢式大梁2的顶部和底部，再传递到侧边，而上厢体21的顶面和侧边、以及下厢体22的底面和侧边都是成型成一体的，因此可以保证拐角处的连接强度，进一步地提升风电叶片的结构强度。

厢式大梁2顶面的叶片部分在叶片安装在风力发电机上后处于迎风面，受力最多，因此优选的，将厢式大梁2的两侧面均设置成与叶片外壳1的底面垂直，保证传递至两侧面的受力与叶片外壳1产生的支撑力的方向平行，防止两侧面产生变形。

厢式大梁2中优选在顶面、底面和两侧面相互之间的连接处均设置圆弧过渡结构，防止产生应力集中现象导致厢式大梁2拐角处损坏。

如果要进一步地提升上厢体21和下厢体22之间的拼接强度，还可以在本风电叶片中设置如螺钉、螺栓等形式的紧固件3，紧固件3穿插并紧固第一拼接段211和第二拼接段221。考虑到复材如果在热固化成型后在打孔加工会破坏复材内碳纤、玻纤的完整性影响复材的结构强度，因此优选在第一拼接段211和第二拼接段221均设置预埋金属套，预埋金属套在上厢体21和下厢体22铺设阶段就会塞入第一拼接段211和第二拼接段221中，这个阶段的复材还处于织物状态，因此塞入的预埋金属套不会破坏复材中的碳纤、玻纤的完整性，之后通过热固化成型工艺就能使预埋金属套和上厢体21、下厢体22形成一体结构，不会对上厢体21和下厢体22的结构强度造成影响。紧固件3通过预埋金属套穿过第一拼接段211和第二拼接段221实现固定。

在本实施例中，上厢体21两侧底端弯折成第一水平段，第一水平段形成第一拼接段211；下厢体22两侧顶端弯折成第二水平段，第二水平段形成第二拼接段221；这种结构能够便于上厢体21和下厢体22的加工成型和拼接。优选将第一拼接段211和第二拼接段221的长度相等，从而通过对齐第一拼接段211和第二拼接段221，就可以保证上厢体21两侧和下厢体22两侧的对齐。

实施例二

本实施例涉及一种复材厢式大梁风电叶片，如图1和图3所示，与实施例一不同的是，上厢体21两侧底端即为第一拼接段211；下厢体22两侧顶端弯折形成水平台阶面222，弯折段形成第二拼接段221；这种结构可以保证上厢体21和下厢体22在拼接后最能接近厢体形状。优选在上厢体21和下厢体22拼接后，第一拼接段211的底部抵住台阶面222，通过第一拼接段211和台阶面222来向下厢体22的侧面传力，从而防止粘接处分离，保证厢式大梁2结构的可靠性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，包括：

叶片外壳(1)，呈内部为空腔结构的壳体形状；

厢式大梁(2)，呈沿所述叶片外壳(1)长度方向延伸且两端开口的厢体形状；所述厢式大梁(2)设置在所述叶片外壳(1)内，且所述厢式大梁(2)的顶面和底面分别抵住所述叶片外壳(1)内部的顶面和底面；

其中，所述厢式大梁(2)包括截面均呈“C”字型的上厢体(21)和下厢体(22)；所述上厢体(21)设置第一拼接段(211)，所述下厢体(22)设置第二拼接段(221)，所述第一拼接段(211)和所述第二拼接段(221)粘接在一起，使所述上厢体(21)和所述下厢体(22)竖向拼接形成完整的厢体形状。

2.根据权利要求1所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，所述厢式大梁(2)的两侧面均与所述叶片外壳(1)的底面垂直。

3.根据权利要求1所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，还包括紧固件(3)，所述紧固件(3)穿插并紧固所述第一拼接段(211)和所述第二拼接段(221)。

4.根据权利要求3所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，所述第一拼接段(211)和所述第二拼接段(221)均设置预埋金属套。

5.根据权利要求1所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，所述上厢体(21)两侧底端弯折成第一水平段，所述第一水平段形成所述第一拼接段(211)；所述下厢体(22)两侧顶端弯折成第二水平段，所述第二水平段形成所述第二拼接段(221)。

6.根据权利要求5所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，所述第一拼接段(211)和所述第二拼接段(221)的长度相等。

7.根据权利要求1所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，所述上厢体(21)两侧底端即为所述第一拼接段(211)；所述下厢体(22)两侧顶端弯折形成水平台阶面(222)，弯折段形成所述第二拼接段(221)。

8.根据权利要求7所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，所述上厢体(21)和所述下厢体(22)拼接后，所述第一拼接段(211)的底部抵住所述台阶面(222)。

9.根据权利要求1所述的复材厢式大梁风电叶片，其特征在于，所述厢式大梁(2)在顶面、底面和两侧面相互之间的连接处均设置圆弧过渡结构。

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