吸力面壳体108，如图1所示，叶片尾缘包括叶根段圆柱尾缘104、叶尖段尖尾缘106和中部钝尾缘105。
[0041]如图3所不，现有钝尾缘叶片钝尾缘包括压力面部分、吸力面部分和垂直部分结构，压力面部分包括尾缘芯材201，内蒙皮203，外蒙皮204和压力面尾缘增强结构208，沿壳体厚度方向，内蒙皮203，尾缘芯材201和外蒙皮204依次由内向外层合为一整体；沿叶片壳体周向，尾缘芯材201和压力面尾缘增强结构208胶合在一起；吸力面部分包括尾缘芯材202，内蒙皮205，外蒙皮206和吸力面尾缘增强结构210，沿壳体厚度方向，内蒙皮205，尾缘芯材202和外蒙皮206依次由内向外层合为一整体；沿叶片壳体周向，尾缘芯材202和吸力面尾缘增强结构210胶合在一起；在垂直部分，包括垂直部分芯材213和粘接结构胶207，通过将结构胶207将包有内蒙皮203和205的芯材213粘接在一起实现压力面和吸力面的粘接，然后再采用内外手糊加强层212和211补强。
[0042]与现有的钝尾缘叶片尾缘结构不同，如图4所示，本发明的钝尾缘叶片尾缘增强结构采用预制成形，将制备完成的预制件200与吸力面108 —起灌注，尾缘无需芯材213填充来扩大粘接面积。风力涡轮机叶片尾缘增强预制件200，在叶根尾缘104和叶尖尾缘106处，尾缘增强预制件200由压力面部分208和吸力面部分210组成，在钝尾缘105处，尾缘增强预制件200由压力面部分208、吸力面部分210和垂直部分209组成；叶片尾缘增强预制件200的叶尖尾缘104和叶根尾缘106的部分，其粘接位置分别沿叶片模具的尾缘线312、313向叶片内部。叶片尾缘增强预制件200的钝尾缘部分105，其粘接位置沿压力面尾缘线314向叶片内部。叶片压力面107壳体和尾缘增强预制件200分别提前制备，然后将预制尾缘部分200放入吸力面壳体108 —体灌注成型，接着与压力面壳体107采用结构胶207粘接方式实现叶片壳体107，108的无缝闭合，最后在叶片尾缘表面手糊加强211，成为一支拥有完成结构和气动外形的风力涡轮机叶片。
[0043]如图5、6、7所示，尾缘增强预制件200的模具包括内模具308、外模具309、固定在内模具上的支架306、叶根挡板310和叶尖挡板311。其内模具308和外模具309分别至少包括压力面部分303、301和吸力面部分304、302在钝尾缘局部105还包括尾缘垂直部分。
[0044]如图8所示所述尾缘增强预制件200，其结构由尾缘增强纤维单层400复合材料累积而成，尾缘增强纤维单层400包括增强纤维单层的叶尖尾缘段部分401、钝尾缘段部分402和叶根尾缘段部分403。如图8所示，风力涡轮机叶片尾缘增强预制件200沿叶片展向由叶根尾缘部分104、叶尖尾缘部分106和钝尾缘部分105组成。
[0045]如图9、10、11、12为一组典型的制备尾缘增强预制件200的尾缘增强纤维单层400的前四层铺放示意图，其中第一层压力面和吸力面尾缘增强单层400分别沿压力面和吸力面尾缘内侧；第二层分别沿吸力面和压力面尾缘外侧；第三层分别沿压力面和吸力面尾缘内侧；第四层分别沿吸力面和压力面尾缘外侧；且各层叶尖部分逐层向内缩进，叶根部分保持不变。
[0046]优选地，所述钝尾缘叶片主体部分由纤维增强复合材料和轻质芯材通过真空灌注或其它成型工艺制造。
[0047]优选地，所述叶片尾缘增强预制件200的吸力面部分210和垂直部分209，纤维铺层为等厚铺层，且铺层较厚，其与附近的吸力面尾缘芯材202沿翼型轴向不存在搭接。
[0048]优选地，所述叶片尾缘增强预制件200的压力面部分208，纤维铺层为变厚铺层，在叶片尾缘外侧与吸力面铺层等厚，内侧存在一变厚度区域213，再往内侧，为一较薄的等厚区域214，这种铺层厚度的变化形成了一个阶梯形的粘接面，有利于提高尾缘的粘接强度，无需内表面尾缘手糊加强212。
[0049]优选地，所述内模具308的外表面贴附着若干树脂钉305，当纤维铺放在内模具308上时，纤维铺层穿过树脂钉305实现纤维铺层的准确铺放，防止纤维不必要的滑移。
[0050]优先地，所述内模具308的外表用于构造尾缘预制件的内表面形貌和支撑纤维铺层，外模具309的内表面用于构造尾缘预制件的内表面形貌。
[0051]优选地，所述叶根、叶尖挡板310，311垂直固定在内模具308表面，用于定位尾缘预制件200在展向的起始和终止位置。
[0052]优选地，所述尾缘增强纤维单层400叶尖尾缘段部分401铺设方向与模具叶尖段尾缘线312平行，增强纤维单层叶根尾缘段403铺设方向与模具叶根段尾缘线313平行。
[0053]优选地，所述增强纤维单层叶尖尾缘段部分401，其特征是，在叶片壳体周向，增强纤维单层叶尖尾缘段部分401铺层起始位置沿尾缘线312逐层向叶片内部递退，形成一个变厚度的尖尾缘106)粘接面，同时避免合模干涉。
[0054]优选地，所述增强纤维单层叶根尾缘段部分403在叶片壳体周向，增强纤维单层叶尖尾缘段部分401铺层起始位置集中在模具尾缘线313，形成一个较厚叶根尾缘104)粘接面，保证足够的粘接宽度。
[0055]优选地，所述尾缘增强纤维单层400钝尾缘段部分402铺设方向与钝尾缘段尾缘线314，315 一致，在确定了增强纤维单层叶尖尾缘段部分401和叶根尾缘段部分403后，增强纤维单层钝尾缘段部分402在叶尖交汇点316和叶根交汇点317之间渐进过渡铺设。
[0056]优选地，所述增强纤维单层钝尾缘段部分402，起始于压力面和吸力面的各单层400)可以同时沿着模具压力面尾缘线314或吸力面尾缘线315铺设，也可以分别沿着压力面尾缘线314和吸力面尾缘线315铺设。
[0057]优选地，所述尾缘增强纤维单层400可以引入两轴向纤维铺层来提高尾缘的沿弦向的强度和叶片的扭转刚度。
[0058]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种带有尾缘增强预制件的风力涡轮机叶片，包括压力面壳体、吸力面壳体、和叶片尾缘段，所述压力面壳体和吸力面壳体在叶片迎风侧的结合处构成叶片前缘，其特征在于，所述叶片尾缘段主要由尾缘增强预制件构成，沿叶片展向，依次包括叶根尾缘、中部钝尾缘和叶尖尾缘；其中， 所述尾缘增强预制件，由尾缘增强纤维单层复合材料累积而成，尾缘增强纤维单层包括增强纤维单层的叶尖尾缘段部分、钝尾缘段部分和叶根尾缘段部分；增强纤维单层叶尖尾缘段部分铺设方向与模具叶尖段尾缘线平行，增强纤维单层叶根尾缘段铺设方向与模具叶根段尾缘线平行；在叶片壳体周向，增强纤维单层叶尖尾缘段部分铺层起始位置沿尾缘线逐层向叶片内部递退，形成一个变厚度的尖尾缘粘接面，同时避免合模干涉。
2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述增强纤维单层叶根尾缘段部分，在叶片壳体周向，增强纤维单层叶尖尾缘段部分铺层起始位置集中在模具尾缘线，形成一个较厚叶根尾缘粘接面，保证足够的粘接宽度。
3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述尾缘增强纤维单层，增强纤维单层钝尾缘段部分铺设方向与钝尾缘段尾缘线一致，在确定了增强纤维单层叶尖尾缘段部分和叶根尾缘段部分后，增强纤维单层钝尾缘段部分在叶尖交汇点和叶根交汇点之间渐进过渡铺设。
4.根据权利要求1至3所述的叶片，其特征在于，所述增强纤维单层钝尾缘段部分，起始于压力面和吸力面的各单层可以同时沿着模具压力面尾缘线或吸力面尾缘线铺设，也可以分别沿着压力面尾缘线和吸力面尾缘线铺设。
5.根据权利要求1至3所述的叶片，其特征在于，所述尾缘增强纤维单层，可以引入两轴向纤维铺层来提高尾缘的沿弦向的强度和叶片的扭转刚度。
6.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述尾缘增强预制件沿叶片展向依次包括叶根尾缘部分、钝尾缘部分和叶尖尾缘部分。
7.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述尾缘增强预制件:在叶根尾缘和叶尖尾缘处，尾缘增强预制件由压力面部分和吸力面部分组成；在中部钝尾缘处，尾缘增强预制件由压力面部分、吸力面部分和垂直部分组成。
8.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述尾缘增强预制件的叶尖尾缘和叶根尾缘的部分，其粘接位置分别沿叶片模具的尾缘线向叶片内部。
9.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述尾缘增强预制件的钝尾缘部分，其粘接位置沿压力面壳体模具的压力面尾缘线向叶片内部。
10.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述尾缘增强预制件的吸力面部分和垂直部分，其特征是，纤维铺层为等厚铺层，且铺层较厚，其与附近的吸力面尾缘芯材沿翼型轴向不存在搭接。
【专利摘要】本发明公开了一种带有尾缘增强预制件的风力涡轮机叶片，叶片采用纤维层合复合材料制造，在钝尾缘部位，尾缘增强纤维单层沿压力面尾缘线和钝尾缘垂直部分交替铺层，在靠近叶尖的尖尾缘部位，增强纤维单层沿弦向依次向模具内侧缩进铺设以保证合适的合模间隙，在靠近叶根的圆弧尾缘部位，尽可能多的增强纤维层沿弦向靠近尾缘线以保证足够的合模粘接宽度；钝尾缘垂直部分内的增强纤维铺层可以根据结构性能的需要灵活设计铺设位置和增加额外的铺层以及铺层角。这种尾缘预制件的几何构造可以减少结构胶的用量和提高粘接强度，本申请的叶片尾缘结构具有较强的连接强度和工程可操作性，可以有效抑制尾缘开裂和尾缘失稳。
【IPC分类】F03D11-00
【公开号】CN104653411
【申请号】CN201410816718
【发明人】秦志文, 陈啸, 杨科, 徐宇, 武广兴, 白井艳
【申请人】中国科学院工程热物理研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月24日