一种具有前缘梁结构的风电叶片的制作方法

本实用新型涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种具有前缘梁结构的风电叶片。

背景技术：

风机叶片，是风力发电机的核心部件之一，它设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效益，随着风机单机装机容量的增加，风机叶片的直径也不断上升。据数据统计显示，风机叶片直径每增大6％，风能利用率可增加约12％。现有的2兆瓦风机叶片直径可达80m。然而风机叶片直径的增大要求叶片的刚度和抗弯曲性能的随之增大。

现有的风电叶片梁结构一般含有主梁和后缘梁，如图1所示，但是随着叶片的直径增大，特别是50m以上的叶片，叶片最大弦长处因为应力过大，导致叶片容易在此处发生破坏。传统的解决办法是增加叶片的增强材料铺层用量，随之带来的问题是叶片的总体重量因此增加，叶片的负载增加，发电效率降低，同时增加了叶片的制造成本。

因此，目前如何克服现有大叶片的抗屈曲能力弱的缺陷，以及减少叶片因应力过大造成的破坏是目前大叶片设计急需解决的问题，相应的叶片的梁结构也需要进行重新设计。

技术实现要素：

针对上述现有技术中所存在的问题，提供了一种具有前缘梁结构的风电叶片。

本实用新型具有前缘梁结构的风电叶片，增设了前缘梁，前缘梁采用单向纤维作为增强材料，使风电叶片可以抵抗叶片直径增大带来的大应力，特别是叶片最大弦长处的屈曲变形，且减轻叶片重量。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种具有前缘梁结构的风电叶片，包括叶片本体，所述叶片本体包括设置在其壳体内的主梁、设置在其壳体内的前缘梁及设置在其内部的抗剪切腹板；所述主梁有两块且分布在所述叶片本体内部的最大弦长处的壳体背风面和迎风面，两块所述主梁之间通过设置抗剪切腹板连接；所述前缘梁设置有两块，均设置于所述叶片本体内部的最大弦长处与前缘处之间，且分别位于所述叶片本体的壳体迎风面和背风面

进一步地，所述前缘梁距离所述前缘处的长度小于100cm。

进一步地，所述前缘梁为单向纤维铺层与树脂固化而成，所述单向纤维铺层为单向纤维编织布。

进一步优选地，所述单向纤维编织布为普通模量纤维布或高模量纤维布。

进一步优选地，所述单向纤维编织布的面密度为600-3000g/m²。

进一步优选地，所述单向纤维铺层宽度为10-60cm。

进一步地，所述主梁为单向纤维铺层与树脂固化而成，所述单向纤维铺层为高模量玻璃纤维铺层、碳玻混编纤维铺层或碳纤维铺层。

进一步地，所述主梁为板状增强材料与树脂固化而成，所述板状增强材料为玻璃纤维拉挤板材、碳纤维拉挤板材或碳玻混编拉挤板材。

进一步优选地，还包括设置在所述叶片本体壳体内的后缘梁，所述后缘梁位于后缘处位置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型为一种具有前缘梁结构的风电叶片，其通过在叶片本体内部的最大弦长处与前缘处之间设置前缘梁，增加了叶片本体的刚度和抗弯曲性能，前缘梁设置在大尺寸叶片中时，能够使其获得抵抗叶片直径增大带来的更大应力和屈曲变形；且前缘梁为单向纤维铺层与树脂固化而成，能够更好的降低所述叶片的增重。

附图说明

图1为现有技术的风电叶片的剖面结构示意图；

图2为本实用新型一种具有前缘梁结构的风电叶片的剖面结构示意图；

其中，各附图标记表示说明：

1-壳体；2-主梁；3-抗剪切腹板；4-前缘梁；5-前缘处；6-后缘处；7-迎风面；8-背风面；9-后缘梁。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型具有前缘梁结构的风电叶片，增设了前缘梁，前缘梁采用单向纤维作为增强材料，使风电叶片可以抵抗叶片直径增大带来的大应力，特别是叶片最大弦长处的屈曲变形，且减轻叶片重量。

本实用新型的制作工艺为：按传统方式在叶片壳体模具中进行叶片制作，先进行壳体增强材料和芯材铺设，再铺设前缘梁增强材料及主梁，最后铺设内蒙皮，完成所有材料铺设后进行真空灌注成型，完成迎风面或背风面壳体制作。最后进行腹板粘接和壳体合模，并进行后固化处理，直至叶片完全固化成型。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种具有前缘梁结构的风电叶片，包括叶片本体，所述叶片本体包括设置在其壳体1内的主梁2、设置在其壳体1内的前缘梁4及设置在其内部的抗剪切腹板3；所述主梁2有两块且分布在所述叶片本体内部的最大弦长处的壳体1背风面8和迎风面7，两块所述主梁2之间通过设置抗剪切腹板3连接；所述前缘梁4设置有两块，均设置于所述叶片本体内部的最大弦长处与前缘处5之间，且分别位于所述叶片本体的壳体1迎风面7和背风面8。其中，所述最大弦长处为上下壳体形成空腔的上下最大距离处，所述主梁则位于所述最大弦长处。

具体地，在所述叶片壳体1迎风面7与所述叶片壳体1背风面8组合形成的空腔结构内布置有由主承力结构大梁和抗剪切腹板组合形成的支撑结构，该支撑结构负责所述叶片本体的主要刚度和抗弯曲性能。但当需要获得大尺寸风电叶片时，该支撑结构难以抵抗叶片直径增大带来的大应力，造成1.特别是叶片最大弦长处的屈曲变形，本实用新型采用单向纤维作为增强材料，增大了所述风电叶片的刚度和抗弯曲性能并增加的重量少。

在本实施例中，所述前缘梁4距离所述前缘处5的长度为40cm。所述前缘梁4为单向纤维铺层与树脂固化而成，所述单向纤维铺层为单向纤维编织布，所述单向纤维铺层为普通模量纤维布，且所述单向纤维编织布的面密度为1500g/m²。所述单向纤维铺层宽度为25cm。

在本实施例中，所述主梁2为单向纤维铺层与树脂固化而成，所述主梁单向纤维铺层包括碳玻混编纤维。此外，所述主梁可以由单向纤维铺层或板状增强材料构成，本实施例为单向纤维铺层。

在本实施例中，如图2所示，该具有前缘梁结构的风电叶片还包括设置在所述叶片本体壳体1内的后缘梁9，所述后缘梁9位于后缘处6位置。

实施例2

请继续参阅如图2所示，本实施例提供一种具有前缘梁结构的风电叶片，包括叶片本体，所述叶片本体包括设置在其壳体1内的主梁2、设置在其壳体1内的前缘梁4及设置在其内部的抗剪切腹板3；所述主梁2有两块且分布在所述叶片本体内部的最大弦长处的壳体1背风面8和迎风面7，两块所述主梁2之间通过设置抗剪切腹板3连接；所述前缘梁4设置有两块，均设置于所述叶片本体内部的最大弦长处与前缘处5之间，且分别位于所述叶片本体的壳体1迎风面7和背风面8。

在本实施例中，所述前缘梁4距离所述前缘处5的长度为30cm。所述前缘梁4为单向纤维铺层与树脂固化而成，所述单向纤维铺层为单向纤维编织布，所述单向纤维铺层为高模量纤维布，且所述前缘单向纤维编织布的面密度为1200g/m²，所述单向纤维铺层宽度为30cm。

在本实施例中，所述主梁2为板状增强材料与树脂固化而成，所述板状增强材料为玻璃纤维拉挤板材。

在本实施例中，如图2所示，该具有前缘梁结构的风电叶片还包括设置在所述叶片本体壳体1内的后缘梁9，所述后缘梁9位于后缘处6位置。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。