[发明专利]一种风电叶片及其桁条加强结构与方法

说明书

本发明公开了一种用于风电叶片及其桁条加强结构与方法，包含中间的主结构和分别在主结构两侧端延伸的连接结构，主结构是相对连接结构的拱起结构，一个或多个桁条加强结构的连接结构与待加强部件连接，待加强部件为风电叶片上腹板和/或叶片壳体。本发明既能够提高叶片的抗屈曲和抗剪切能力，又能够不增加叶片壳体芯材厚度和腹板纤维布层厚度，提高叶片制造质量的可靠性。

技术领域

本发明涉及风电叶片制造领域，特别涉及一种风电叶片及其桁条加强结构与方法。

背景技术

风电叶片的抗屈曲和抗剪切性能是衡量其安全性至关重要的指标。随着风电行业的飞速发展，风力叶片机组的风轮直径越来越长，叶片变得越来越柔，风电叶片抗屈曲和抗剪切设计难度增加。

通过增加叶片壳体的芯材厚度和腹板的纤维布层的厚度，可以提高风电叶片抗屈曲和抗剪切能力；但是，壳体芯材厚度和腹板纤维布层厚度不能无限制的增加，否则会存在树脂灌注不透的风险，造成严重的制造缺陷，这给大型风电柔性叶片的抗屈曲和抗剪切设计带来了挑战。

目前，大型风电柔性叶片需要具有足够的抗屈曲和抗剪切能力，虽然增加叶片壳体芯材厚度和腹板纤维布层厚度可以提高叶片的抗屈曲和抗剪切能力，但是会带来巨大的制造风险，形成树脂灌注不透的严重缺陷，因此，研发一种利用桁条加强结构加强风电叶片的方法，既能够提高叶片的抗屈曲和抗剪切能力，又能够不增加叶片壳体芯材厚度和腹板纤维布层厚度，提高叶片制造质量的可靠性，实为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电叶片及其桁条加强结构与方法，桁条加强结构包含主结构和粘接法兰两部分，将桁条加强结构布置在风电叶片适当位置，既能够提高叶片的抗屈曲和抗剪切能力，又能够不增加叶片壳体芯材厚度和腹板纤维布层厚度，提高叶片制造质量的可靠性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于风电叶片的桁条加强结构，包含中间的主结构和分别在主结构两侧端延伸的连接结构，所述主结构是相对连接结构的拱起结构，一个或多个桁条加强结构的连接结构与待加强部件连接，所述待加强部件为所述风电叶片上抗屈曲和/或抗剪切能力待增强的部件。

优选地，所述桁条加强结构的主结构包含中间层的芯材层和芯材层上下表面的纤维布层，或者，所述桁条加强结构的主结构包含内外侧的纤维布层；所述纤维布层为单向布或双轴布或三轴布。

优选地，所述桁条加强结构的连接结构为粘接法兰。

优选地，所述连接结构包含纤维布层，所述纤维布层为单向布或双轴布或三轴布。

优选地，所述桁条加强结构为梯形桁条加强结构，所述梯形桁条加强结构的主结构与连接结构之间形成的角度为钝角或直角或锐角；或者，所述桁条加强结构为Ω型桁条加强结构，所述Ω型桁条加强结构的主结构为圆弧状或对称型曲线。

优选地，所述待加强部件包含风电叶片的叶片壳体和/或腹板。

本发明还提供了一种风电叶片，包含叶片壳体和腹板，所述叶片壳体和/或腹板上设有如上文所述的一个或多个桁条加强结构。

优选地，所述桁条加强结构布置在腹板的正面和/或背面，所述桁条加强结构的连接结构与腹板的正面表面和/或背面表面连接，所述桁条加强结构的长度方向与叶片的长度方向之间呈一定角度；或者，所述桁条加强结构置于叶片壳体内侧的前缘位置或者后缘位置的芯材处，所述桁条加强结构的长度方向与叶片的长度方向一致或两者之间呈一定角度。

优选地，所述桁条加强结构布置在腹板的正面和/或背面，所述桁条加强结构的长度方向与叶片的长度方向之间所呈的角度范围在20°到90°之间；

或者，所述桁条加强结构置于叶片壳体内侧的前缘位置或者后缘位置的芯材处，所述桁条加强结构与叶片的长度方向之间所呈的角度小于20°。