CN114962134A - 一种风电叶片用结构增强件及风电叶片 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种风电叶片用结构增强件及风电叶片。所述风电叶片用结构增强件包括支撑部和两个连接部，支撑部分别与两个连接部连接，两个连接部相对设置，支撑部设置于两个连接部之间。连接部包括本体和设置于本体的多个立柱，本体与风电叶片的梁冒连接，多个立柱伸入至支撑部中，或者多个立柱间形成的容置空间容置支撑部，以垂直于本体的延伸方向的截面为第一截面，立柱在第一截面上的投影呈三角形，三角形的底边与本体连接。本申请的风电叶片用结构增强件结构稳定，抗扭曲能力强，减重效果明显，其中的连接部可制作成标准件，制作成本低，便于安装，随形性好。

Description

一种风电叶片用结构增强件及风电叶片

技术领域

本申请涉及风电部件领域，尤其涉及一种风电叶片用结构增强件及风电叶片。

背景技术

风电作为绿色新能源越来越多的受到关注，无论是陆上还是海上，风力涡轮机都向着轻量化和大型化趋势快速发展。目前风力涡轮机的风电叶片采用翼型结构，其通常需要在两个单独的模具中通过真空灌注成型方式将风电叶片的迎风侧叶片和背风侧叶片的两个半体制造出来，然后通过粘接粘合，同时在叶片中布置一个或多个不同大小的结构增强件，以保证风电叶片的稳定性。

随着风电叶片的尺寸越来越大，结构增强件抗扭曲能力必须相应增强。传统的C型结构的结构增强件受限于材料性能和制造难度难以满足风电叶片的大型化需求，而T型结构的结构增强件由两段分体结构组成，组装繁琐且稳定性存在缺陷。

发明内容

为解决上述问题，提出了一种风电叶片用结构增强件及风电叶片。

本申请的第一方面，提供了一种风电叶片用结构增强件，所述风电叶片用结构增强件包括支撑部和两个连接部，所述支撑部分别与两个所述连接部连接，两个所述连接部相对设置，所述支撑部设置于两个所述连接部之间；

所述连接部包括本体和设置于所述本体的多个立柱，所述本体与风电叶片的梁冒连接；

多个所述立柱伸入至所述支撑部中，或者，多个所述立柱间形成的容置空间容置所述支撑部；

以垂直于所述本体的延伸方向的截面为第一截面，所述立柱在所述第一截面上的投影呈三角形，所述三角形的底边与所述本体连接。

其中，所述本体与所述梁冒粘接连接。

其中，所述本体与多个所述立柱为一体成型结构。

其中，所述多个所述立柱伸入至所述支撑部中，包括：

所述支撑部设置多个插槽，所述插槽与所述立柱一一对应设置，所述立柱插入至所述插槽中，所述立柱与所述插槽的侧壁抵接连接。

其中，所述多个所述立柱间的形成的容置空间容置所述支撑部，包括：

所述立柱的侧壁与所述支撑部的侧壁抵接连接。

其中，所述连接部呈π字形。

其中，所述立柱与所述本体之间的夹角的范围为60°-90°。

其中，所述立柱在所述第一截面上的投影呈等腰三角形。

本申请的第二方面，提供了一种风电叶片，所述风电叶片的内部设置有如第一方面所述的风电叶片用结构增强件，所述风电叶片用结构增强件的本体与所述风电叶片的内侧壁连接。

其中，所述风电叶片包括迎风侧叶片和背风侧叶片，所述迎风侧叶片和所述背风侧叶片分别设置梁冒，两个所述梁冒相对设置；

所述风电叶片用结构增强件的连接部的本体与所述梁冒通过结构胶粘接连接。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本申请的风电叶片用结构增强件包括支撑部和两个连接部，两个连接部的多个立柱分别伸入至支撑部上下两端，或者多个立柱形成的容置空间容置支撑部，形成稳定的支撑结构。本申请的风电叶片用结构增强件结构稳定，抗扭曲能力强，减重效果明显，其中的连接部可制作成标准件，制作成本低，便于安装，随形性好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是示例性示出的风力涡轮机的示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的风电叶片用结构增强件及风电叶片的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的连接部的示意图。

图4根据另一示例性实施例示出的风电叶片用结构增强件及风电叶片的示意图。

图5是根据另一示例性实施例示出的连接部的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。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。

目前，风电叶片常采用C型或T型结构增强件以增加其抗扭曲能力。

C型结构增强件有以下缺点：

1)C型结构增强件采用层压板材料，力学性能较低，抗扭曲性能提升有限；

2)组装困难，难以保证结构增强件在风电叶片内部的定位；

3)C型结构增强件的模具制作昂贵，制造困难，且C型结构增强件的侧壁与平面间为直角，玻纤织物难以贴合容易起褶皱，从而形成材料力学薄弱点；

4)C型结构增强件灌注成型后，边缘粗糙需要切割修剪后才能安全搬运，同时与翼型梁冒粘接处要手工铺设玻璃纤维织物，整个过程费时费力，制造成本高。

T型结构增强件有以下缺点：

1)双T型结构增强件与C型结构增强件相比，双T型结构增强件的单位重量比C型结构增强件重，使得结构增强件整体重量增加，不利于叶风电叶片的减重；

2)若采用单T型结构增强件，结构稳定性低，刚度不够，难以支撑大尺寸风电叶片的扭曲变形；

3)为确保T型结构增强件与模具随形，沿风电叶片长度方向的T型结构增强件形状要形成梯度变化，这样导致实际制造T型结构增强件时需要的模具规格较多，种类复杂，当风电叶片外形改变时，模具形状也要随之改变，制造不便，成本高，不易于制作结构增强件的标准件。

为了解决目前现有技术存在的问题，本申请的第一方面提供了一种风电叶片用结构增强件。风电叶片用结构增强件包括支撑部和两个连接部，两个连接部相对设置，连接部的本体与风电叶片的梁冒连接，连接部的多个立柱伸入至支撑部中，或者，多个立柱间形成的容置空间容置支撑部，使支撑部设置于两个连接部之间并与两个连接部连接，形成稳定的支撑结构。本申请的风电叶片用结构增强件结构稳定，抗扭曲能力强，减重效果明显，其中的连接部可制作成标准件，制作成本低，便于安装，随形性好。

本申请的第二方面提供了一种风电叶片，风电叶片的内部设置有如第一方面所述的风电叶片用结构增强件，风电叶片用结构增强件的本体与风电叶片的内侧壁连接。本申请中的风电叶片内部由于设置了第一方面所述的风电叶片用结构增强件，使得整体抗扭曲能力增强，结构稳固且质量轻，为风电叶片的大规模大尺寸生产提供保障。

图1示出了目前常用的风力涡轮机的基本结构，其包括转动毂500，塔部600和多个风电叶片300。其中风电叶片300是翼型风电叶片，包括迎风侧叶片301和背风侧叶片302。随着风电行业的发展，风电叶片300的尺寸越来越大，对其内部的结构增强件的抗扭曲能力提出了更大的考验。

本申请的第一个方面，根据一个示例性实施例，如图2-图3所示，一种风电叶片用结构增强件，包括支撑部100和两个连接部200。支撑部100和两个连接部200上下连接，两个连接部200相对设置，使得支撑部100连接后设置于两个连接部200之间。

其中，支撑部100的材质选用目前常用的玻璃纤维织物、泡沫芯材和树脂混合材质，通过真空灌注成型而成，这是目前制作风电叶片结构增强件的现有技术，此处不做过多详细介绍。

连接部200包括本体210和多个立柱220，多个立柱220设置于本体210上。在支撑部100上设置有多个插槽110，插槽110与立柱220一一对应设置，在连接状态下，立柱220插入至插槽110中，立柱220与插槽110的侧壁抵接连接，以使立柱220伸入至支撑部100中，将支撑部100和两个连接部200形成固定连接，组成一个整体的风电叶片用结构增强件。连接状态下，以垂直于本体210的延伸方向的截面为第一截面，立柱220在第一截面上的投影呈三角形，该三角形的底边与本体210连接，且立柱220在第一截面上的投影呈等腰三角形。

连接状态下的风电叶片用结构增强件，插拔方便，连接稳固，结构简单，可以有效的为风电叶片300提供稳定支持。本申请中风电叶片用结构增强件的上下两个连接部200插入支撑部100的结构与传统的C型或T型结构增强件相比，更易于做减重设置，减重效果明显。

在本实施例中，本体210和多个立柱220为一体成型结构。一体成型的连接部200加工更方便，自身刚度更强，更易做成标准件。当然，在一些实施例中，根据实际生产需求，本体210和多个立柱220也可以为分体结构，本体210和多个立柱220材质可以相同也可以不同，分体结构的连接部200具有更高的灵活性。

在一个优选的实施例中，如图2-图3所示，连接部200包括两个立柱220。相应的，支撑部100单侧的插槽110也为两个。双立柱形式的连接部200整体呈π字形，π字形的连接部200更易做成标准件，组装简便，模具制作成本低，随形性好。

其中，连接部200的材质选用玻璃纤维或碳纤维与树脂结合的材质，该材质的连接部200自身具有一定的韧性，便于立柱220与本体210之前夹角的调整，使连接部200与支撑部100连接更稳固。同时在连接状态下，本体210与风电叶片300的外壳的连接也更贴合。如图3所示两个立柱220与本体210之间的夹角分别为a、b、c、d，夹角a、b、c、d的范围为60°-90°。由于立柱220与本体210之间的夹角在一定范围内可调节，所以进一步提升了立柱220的自适应性和随形性。

在另一个示例性实施例中，如图4-图5所示，连接部200的多个立柱220间形成容置空间230，容置空间230容置支撑部100，立柱220的侧壁与支撑部100的侧壁抵接连接，将支撑部100和两个连接部200形成固定连接，组成一个整体的风电叶片用结构增强件。在本实施例中，连接部200包括两个立柱220，双立柱形式的连接部200整体呈π字形，支撑部100容置于π字形结构的连接部200的容置空间230中。通过此结构形式形成固定连接的风电叶片用结构增强件，支撑部100无需额外设置插槽，不仅提升了支撑部100的自身强度，也降低了支撑部100的制作难度。

在本实施例中，由于双立柱形式的连接部200要形成容置空间230容置支撑部100，所以，如图5所示，将立柱220与本体210的交接处设置为弧形过度，可以进一步提升容置空间230的容置效果，使立柱220的侧壁与支撑部100的侧壁贴合更紧密。同样的，两个立柱220与本体210之间的夹角分别为a、b、c、d，夹角a、b、c、d的范围为60°-90°，夹角在一定范围内可调节。

在一些其他实施例中，如图5所示，可根据实际需求，将本体210与风电叶片300的连接侧的底面设置为弧形，使其具有夹角e，夹角e的范围为120°-170°，弧形底面的本体210可以增大连接部200与风电叶片300的接触面积，以对风电叶片300提供更有力的支撑。将本体210的底面设置为弧形底面还是水平底面，具体根据实际生产需求相应设置，本申请不做限制。

其中，两个连接部200的本体210与风电叶片300的两个梁冒303分别连接，以对风电叶片300提供支撑。梁冒303分别设置在风电叶片300的迎风侧叶片301和背风侧叶片302上，并且梁冒303通常结合到风电叶片壳体上或与风电叶片壳体成一体结构。本体210与梁冒303选用常规的粘接连接，通过结构胶400将本体210与梁冒303牢固粘接。结构胶粘结强度高，能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，用于将风电叶片和本申请中的风电叶片用结构增强件进行稳固的粘接。

在一些优选的实施例中，对于π字形的连接部200，其本体210的长度设置在100mm到1000mm之间，两个立柱220的间隙设置在20mm至200mm之间，立柱220的高度设置在50mm到200mm之间。此范围尺寸内的连接部200在与支撑部100连接时，连接部200与支撑部100互相连接更容易，随形性更好，便于与支撑部100形成稳定的结构，同时此范围尺寸内的连接部200也能适配目前市面上常规尺寸的风电叶片，并且更易做成标准件。

其中，连接部200的制作工艺为拉挤工艺加热固化成型，具体为：

首先，将一定数量的玻璃纤维或者碳纤维和多轴向经编织物一起沿着连接部200的制作模具的轴向方向合理分布。

其次，将玻璃纤维或者碳纤维和多轴向经编织物一起通过导纱系统进入树脂槽中，经过热固性树脂或者热塑性树脂(比如环氧树脂，聚氨酯，乙烯基树脂或者聚对苯二甲酸乙二醇酯PET,聚丙烯PP等)充分浸润后，再进入到预成型板初步成型和利用刮胶板进行刮胶。

然后，进入到加热模具中加热炉固化成型，加热区分前中后三段，加热温度逐渐升高，其中加热模具长度800-1000mm，加热温度为120-190℃，根据不同树脂类型设置不同的三段式加热进行加热固化。

最后，通过履带式牵引连续拉挤将固化后的连接部预制件从模具中拉出，拉挤过程中通过定长顶杆对连接部预制件限长，再根据尺寸需求，由线切割工艺割出所需的固定长度的连接部200。

通过拉挤工艺加热固化成型的连接部200，区别于目前市面上的常用结构增强件，并可以根据需求制成标准件，制造简单，模具成本低。

本申请的另一个方面，如图2或图4所示，一种风电叶片300，包括迎风侧叶片301和背风侧叶片302。其中迎风侧叶片301和背风侧叶片302都分别设置有梁冒303，两个梁冒303相对设置。风电叶片300的内部设置有如第一方面所述的风电叶片用结构增强件，风电叶片用结构增强件的本体210与所述风电叶片300的内侧壁连接，其中，所述风电叶片用结构增强件的连接部200的本体210与梁冒303通过结构胶400粘接连接。

在一些其他实施例中，风电叶片300中包括多对梁冒303，相应的，风电叶片300中也设置有多个如第一方面所述的风电叶片用结构增强件。风电叶片用结构增强件的数量设置与实际风电叶片300的叶片长度、以及风电叶片300所需承受的扭曲力等因素有关，其具体数量设置以实际生产需求为准，本申请不做限制。

通过在风电叶片300内设置如第一方面所述的风电叶片用结构增强件，使得风电叶片300的整体抗扭曲能力增强，结构稳固且质量轻，解决了目前现有技术中风电叶片使用C型结构增强件或T型结构增强件的稳定性差、组装困难、成本高、结构稳定性低、不易于制作结构增强件标准件等问题，为风电叶片的大规模、大尺寸生产提供保障。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种风电叶片用结构增强件，其特征在于，所述风电叶片用结构增强件包括支撑部和两个连接部，所述支撑部分别与两个所述连接部连接，两个所述连接部相对设置，所述支撑部设置于两个所述连接部之间；

所述连接部包括本体和设置于所述本体的多个立柱，所述本体与风电叶片的梁冒连接；

多个所述立柱伸入至所述支撑部中，或者，多个所述立柱间形成的容置空间容置所述支撑部；

以垂直于所述本体的延伸方向的截面为第一截面，所述立柱在所述第一截面上的投影呈三角形，所述三角形的底边与所述本体连接。

2.根据权利要求1所述的风电叶片用结构增强件，其特征在于，

所述本体与所述梁冒粘接连接。

3.根据权利要求1所述的风电叶片用结构增强件，其特征在于，

所述本体与多个所述立柱为一体成型结构。

4.根据权利要求1所述的风电叶片用结构增强件，其特征在于，所述多个所述立柱伸入至所述支撑部中，包括：

所述支撑部设置多个插槽，所述插槽与所述立柱一一对应设置，所述立柱插入至所述插槽中，所述立柱与所述插槽的侧壁抵接连接。

5.根据权利要求1所述的风电叶片用结构增强件，其特征在于，所述多个所述立柱间的形成的容置空间容置所述支撑部，包括：

所述立柱的侧壁与所述支撑部的侧壁抵接连接。

6.根据权利要求1所述的风电叶片用结构增强件，其特征在于，

所述连接部呈π字形。

7.根据权利要求1所述的风电叶片用结构增强件，其特征在于，

所述立柱与所述本体之间的夹角的范围为60°-90°。

8.根据权利要求1所述的风电叶片用结构增强件，其特征在于，

所述立柱在所述第一截面上的投影呈等腰三角形。

9.一种风电叶片，其特征在于，所述风电叶片的内部设置有如权利要求1至8任一项所述风电叶片用结构增强件，所述风电叶片用结构增强件的本体与所述风电叶片的内侧壁连接。

10.根据权利要求9所述的风电叶片，其特征在于，

所述风电叶片包括迎风侧叶片和背风侧叶片，所述迎风侧叶片和所述背风侧叶片分别设置梁冒，两个所述梁冒相对设置；

所述风电叶片用结构增强件的连接部的本体与所述梁冒通过结构胶粘接连接。

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