一种用于风电叶片的承载结构件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于风电叶片的承载结构件及其制备方法，其由若干布置完全相同的拉挤板材层堆叠形成，两侧边缘对齐；所述的拉挤板材层由偶数个梯形拉挤板材平铺布置形成，该梯形拉挤板材还设置至少一个倒角；每层相邻的两个拉挤板材的梯形上下底边相反布置，水平对齐，且相邻的梯形拉挤板材侧壁紧贴设置连接，相邻的梯形拉挤板材的连接部在层间形成斜缝。本发明专利技术通过设计具有梯形截面的梯形拉挤板材，及保证边缘板材斜边对齐的堆叠方式，避免了使薄弱的通缝在一个垂直截面，且增加了每层相邻两个拉挤板材的粘接面积，提升板材结构的整体承载能力，克服了长方形截面板材在堆叠时形成垂直通缝而降低板材结构刚度和强度的问题。

A load-bearing structure for wind turbine blades and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电叶片的承载结构件及其制备方法
本专利技术涉及风电叶片制造工艺，具体涉及一种用于风电叶片的承载结构件及其制备方法。
技术介绍
随着叶片长度的增加，主梁承受的载荷也不断增大，对主梁的要求也越来越高。纤维增强树脂复合材料拉挤板材(以下简称“板材”)具有力学性能优异、加工方法简单的优点，使用板材及板材堆叠作为增强结构件(如叶片主梁)是风电领域大叶片设计的重要技术思路。如图1a所示，现有技术中风电叶片中拉挤板材1’的截面形状通常是长方形。这样的拉挤板材1’通过堆叠的方式形成板材结构件，如图1b所示。使用如图1a所示的长方形截面的拉挤板材1’，堆叠形成板材结构件时板材的边缘对齐后，会在厚度方向形成垂直(垂直于板材方向)的通缝2’，如图1b所示。在灌注成型后，通缝位置由树脂填充，但树脂的刚度与强度明显低于拉挤板材，由此制成的板材结构件(如主梁)，其通缝为结构的薄弱区域，降低了结构的刚度和强度。
技术实现思路
本专利技术是通过改善拉挤板材的截面形状及其堆叠方式，从而达到以下目的：(1)避免长方形截面板材堆叠结构形成上下通缝的问题，增加主梁的承载能力；(2)使板材堆叠结构能够形成有效的树脂灌注流道，提高灌注效率，改善灌注质量。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于风电叶片的承载结构件，其由若干布置完全相同的拉挤板材层堆叠形成，两侧边缘对齐(即，各层拉挤板材层的最外侧侧壁对齐)；所述的拉挤板材层由偶数个梯形拉挤板材平铺布置形成，该梯形拉挤板材还设置至少一个倒角；每层相邻的两个拉挤板材的梯形上下底边相反布置，水平对齐，且相邻的梯形拉挤板材的侧壁紧贴设置连接，相邻的梯形拉挤板材的连接部在层间形成斜缝。所述的斜缝包含I型斜缝、II型斜缝，所述I型斜缝和所述倒角使得树脂从上向下灌注时，在同一拉挤板材层相邻两梯形拉挤板材连接界面的底部，分流成水平方向相反的两部分；所述II型斜缝和所述倒角使得树脂从上向下灌注时，在同一拉挤板材层相邻两梯形拉挤板材连接界面的底部，分流成两部分，一部分树脂向右或向左流动，剩余部分直接向下流动。较佳地，所述梯形拉挤板材的长边棱角设置呈倒角结构。较佳地，所述堆叠形成的拉挤板材层经灌注一体成型固定连接。较佳地，所述堆叠形成的拉挤板材层通过临时固定连接。本专利技术还提供了一种风电叶片，其包含：叶片主体及上述的承载结构件。本专利技术还提供了一种风力发电机组，其包含：上述的风电叶片。本专利技术还提供了一种上述的用于风电叶片的承载结构件的制备方法，其包含：S1，将上述的梯形拉挤板材逐层堆叠在主梁模具中，该堆叠方法包含：S1.1，采用偶数个形制相同的梯形拉挤板材铺设第1层拉挤板材层，布置为相邻的两个拉挤板材的梯形上下底边相反水平对齐，侧壁紧贴；S1.2，采用S1.1相同的铺设方法在第1层拉挤板材层上铺设若干层拉挤板材层，使得各层拉挤板材层的最外侧侧壁对齐；S2，通过真空灌注工艺，灌注形成整体的承载结构件；或者，通过临时固定形成整体的承载结构件。较佳地，在拉挤板材层之间还设置有脱模布，用于包覆拉挤板材的上下表面，板材上下表面的脱模布区域距离边缘有一定距离，堆叠后，层间接触面至少有一面包覆有脱模布，使得灌注过程中树脂能在层间流通顺畅，形成有效的树脂流道。本专利技术还提供了一种风电叶片的制备方法，其包含：将所述的承载结构件放置于叶片模具中，并与叶片主体铺层、芯材进行一体灌注固化，形成叶片壳体整体。本专利技术的技术效果：1)通过设计梯形截面的拉挤板材，及保证边缘板材斜边对齐的堆叠方式，避免使薄弱的通缝在一个垂直截面，且增加了每层相邻两个拉挤板材的粘接面积，提升板材结构的整体承载能力，避免了长方形截面板材在堆叠时形成垂直通缝而降低板材结构刚度和强度的问题。2)设计的梯形截面板材堆叠结构有利于板材层间形成树脂流道(斜缝)，减少灌注时间，提高灌注效率和效果。而且，由于板材上下表面的脱模布区域距离边缘有一定距离，脱模布区域表面是粗糙的，不含脱模布的区域表面光滑，如果采用矩形截面的板材堆叠，会在边缘处形成光滑面接触区域，从而堵塞树脂的流通；而本专利技术的梯形截面板材堆叠后，所有层间接触面至少有一面是粗糙的(在脱模布区域内)，因此树脂在层间流通顺畅，能够形成有效的树脂流道，提高灌注效率和效果。3)设计的梯形截面板材的倒角能够在板材层间形成灌注树脂承接平台。附图说明图1a为现有技术的矩形拉挤板材的截面示意图。图1b为现有技术的板材结构件的结构示意图。图2a为本专利技术的梯形拉挤板材的截面示意图。图2b为本专利技术的承载结构件的结构示意图。图3a为本专利技术的承载结构件形成的I型斜缝的在灌注时树脂流通示意图。图3b为本专利技术的承载结构件形成的II型斜缝的在灌注时树脂流通示意图。图4a为本专利技术的承载结构件采用一种堆叠方式的梯形拉挤板材层间接触示意图。图4b为本专利技术的承载结构件采用另一种堆叠方式的梯形拉挤板材层间接触示意图。附图标记说明：承载结构件10拉挤板材层100梯形拉挤板材101倒角102斜缝200脱模布区域300。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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专利技术中的具体含义。本文所述的“叶片长度”是指：叶片径向方向上的最大长度。本文所述的“脱模布”是一种复合材料构件成型固化过程的工艺辅助用布状材料，其置于模具与毛坯零件之间防止树脂与模具相粘，其作用主要是方便脱模，保证构件型面光滑。通常的脱模布是在玻璃布一面涂聚四氟乙烯，一面涂压敏胶制成的。本文所述的“倒角”是指把工件的棱角切削形成的坡度。可根据需要，从棱角不同方向切削加工形成具有不同斜率不同角度的倒角。本文所述的“斜缝”是指自上而下非直线型的缝隙。本文所述的“形制相同”是指的每个拉挤板材是同样的模具制作，形状、尺寸大小完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风电叶片的承载结构件，其特征在于，该承载结构件由若干布置完全相同的拉挤板材层堆叠形成，各层拉挤板材层的最外侧侧壁对齐；所述的拉挤板材层由偶数个梯形拉挤板材平铺布置形成，该梯形拉挤板材包含至少一个倒角；每层相邻的两个梯形拉挤板材的梯形上下底边相反布置，水平对齐，相邻的梯形拉挤板材的侧壁紧贴设置连接，相邻的梯形拉挤板材的连接部在层间形成斜缝。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于风电叶片的承载结构件，其特征在于，该承载结构件由若干布置完全相同的拉挤板材层堆叠形成，各层拉挤板材层的最外侧侧壁对齐；所述的拉挤板材层由偶数个梯形拉挤板材平铺布置形成，该梯形拉挤板材包含至少一个倒角；每层相邻的两个梯形拉挤板材的梯形上下底边相反布置，水平对齐，相邻的梯形拉挤板材的侧壁紧贴设置连接，相邻的梯形拉挤板材的连接部在层间形成斜缝。


2.如权利要求1所述的用于风电叶片的承载结构件，其特征在于，所述的斜缝包含I型斜缝、II型斜缝，所述I型斜缝和所述倒角使得树脂从上向下灌注时，在同一拉挤板材层相邻两梯形拉挤板材连接界面的底部，分流成水平方向相反的两部分；所述II型斜缝和所述倒角使得树脂从上向下灌注时，在同一拉挤板材层相邻两梯形拉挤板材连接界面的底部，分流成两部分，一部分树脂向右或向左流动，剩余部分直接向下流动。


3.如权利要求1所述的用于风电叶片的承载结构件，其特征在于，所述梯形拉挤板材的长边棱角设置呈倒角结构。


4.如权利要求1所述的用于风电叶片的承载结构件，其特征在于，所述堆叠形成的拉挤板材层经灌注一体成型固定连接或通过临时固定连接。


5.一种风电叶片，其特征在于，其包含：叶片主体及权利要求1-4中任意一项所述的承载结构件。


6.一种风力发电机组，其特征在于，其包含：如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振国，王国军，金孝龙，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31