一种预制叶根结构及其生产方法、风电叶片技术

本发明专利技术属于风力发电技术领域，提供了一种预制叶根结构及其生产方法、风电叶片。所述预制叶根结构包括由外至内依次铺设的外纤维布层、外增强层、预埋件、内增强层及内纤维布层，其中，所述外增强层和所述内增强层均包括拉挤板材层和轻质芯材层，且所述拉挤板材层和所述轻质芯材层沿周向依次排列。本发明专利技术通过拉挤板材层与轻质芯材层在的交替铺设，降低叶根重量，减少铺设层数，提高叶根承载能力，有利于大叶片开发设计。

【技术实现步骤摘要】
一种预制叶根结构及其生产方法、风电叶片
本专利技术涉及风力发电
，具体而言，涉及一种预制叶根结构及其生产方法、风电叶片。
技术介绍
风力发电机组主要包括风轮、机舱及塔筒等，风轮包括叶片、轮毂及变桨机构等，叶片通过变桨轴承安装到轮毂上，轮毂安装在主轴上，主轴固定在机舱底架上，机舱由塔筒支撑固定。其中，叶片上与轮毂固定连接的部分为叶根，叶片上最远离轮毂的部分为叶尖。随着发电功率的增大，风机叶片向长度增加的方向发展，叶根是叶片的关键承载部位，随着叶片长度不断增加，叶根载荷增大，为了提高叶根刚度，通常会在叶根部位设计内外增强层，增强层一般由几十层甚至上百层玻璃纤维布经真空灌注成型而成。如此，一方面，玻璃纤维布层数多，经树脂灌注后密度大，如玻璃纤维增强环氧树脂密度可达1900kg/m3，造成叶根结构整体重量增加；另一方面，由于叶根内外增强布层数多，需要铺设的时间长、占模时间长，造成生产效率低下；再一方面，需要几十层甚至上百层玻璃纤维布层才能保证叶根的力学性能，也不利于大叶片的开发。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有的叶根增强层铺层多，造成叶根整体重量增加，铺设时间长，生产效率低，不利于大叶片的开发。为解决上述问题中的至少一个方面，本专利技术提供一种预制叶根结构，包括由外至内依次铺设的外纤维布层、外增强层、预埋件、内增强层及内纤维布层，其中，所述外增强层和所述内增强层均包括拉挤板材层和轻质芯材层，且所述拉挤板材层和所述轻质芯材层沿周向依次排列。由此，通过拉挤板材层与轻质芯材层在的交替铺设，不仅可以降低叶根重量，还可以避免单一使用拉挤板带来的灌注性能差的问题，同时还提高了叶根承载能力，解决了现有技术中叶根增强层铺设层数多、铺设时间长、增加叶根重量、不利于叶片大型化发展等问题。较佳地，所述外增强层中的所述拉挤板材层和所述内增强层中的所述拉挤板材层错开设置，所述外增强层中的所述轻质芯材层和所述内增强层中的所述轻质芯材层错开设置。由此，叶根径向方向上铺设有拉挤板材层和轻质芯材层，可以避免单一铺设拉挤板材层带来的灌注性能不佳的问题。较佳地，所述拉挤板材层包括径向交替铺设的拉挤板与双轴向玻璃纤维布。由此，提高叶根刚度和力学性能，从而提高叶根寿命，同时还可以减少铺层数量，从而降低叶根重量、提高铺层效率。较佳地，所述拉挤板的一端设置有倒角，所述倒角宽度与所述拉挤板厚度的比为300:1-100:1。由此，通过倒角的设置，可以避免拉挤板应力集中，提高拉挤板的机械力学性能，进而提高拉挤板材层的刚度，提高叶根承载能力。较佳地，所述拉挤板材层中，靠近叶片后缘的所述拉挤板的长度大于靠近叶片前缘的所述拉挤板的长度。由此，保证叶片后缘处拉挤成型出的拉挤板材层具有足够的强度。较佳地，所述预埋件包括多个螺栓套组件，多个所述螺栓套组件沿周向间隔布置，所述螺栓套组件包括螺栓套和轻质条形件，所述轻质条形件插接于所述螺栓套靠近叶尖的一端。较佳地，所述预埋件还包括楔形件，所述楔形件与所述螺栓套组件沿周向依次交替排列。较佳地，所述楔形件与所述螺栓套相接触的侧面为与所述螺栓套外形相匹配的弧形面。本专利技术还提供一种预制叶根结构的生产方法，用于制备如上所述的预制叶根结构，包括如下步骤：在叶根模具中铺设外纤维布层；在所述外纤维布层上沿周向交替铺设拉挤板材层和轻质芯材层以形成外增强层；在所述外增强层上沿周向安装预埋件；在所述预埋件内侧沿周向交替铺设所述轻质芯材层和所述拉挤板材层以形成内增强层，其中，所述内增强层中的所述轻质芯材层与所述外增强层中的所述轻质芯材层错开设置，所述内增强层中的所述拉挤板材层与所述外增强层中的所述拉挤板材层错开设置；在所述内增强层内表面上铺设内纤维布层。本专利技术还提供一种风电叶片，包括如上所述的预制叶根结构或者根据上述的预制叶根结构的生产方法制得的预制叶根结构。本专利技术提供的风电叶片相较于现有技术具有的优势与预制叶根结构相较于现有技术具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明图1为本专利技术实施例中预制叶根结构的结构示意图；图2为图1中Ⅰ处放大图；图3为本专利技术实施例中预埋件与楔形件装配结构示意图；图4为本专利技术实施例中拉挤板材层的堆叠示意图一；图5为本专利技术实施例中拉挤板材层的堆叠示意图二。附图标记说明：1、外纤维布层；2、轻质芯材层；3、螺栓套组件；4、楔形件；5、拉挤板材层；6、内纤维布层；31、螺栓套；32、轻质条形件；51、拉挤板；52、双轴向玻璃纤维布。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。请参阅图1、2所示，本专利技术实施例提供一种预制叶根结构，包括由外至内依次铺设的外纤维布层1、外增强层、预埋件、内增强层及内纤维布层6，其中，外增强层和内增强层均包括拉挤板材层5和轻质芯材层2，且拉挤板材层5和轻质芯材层2沿周向依次排列。其中，轻质芯材层2中的芯材包括轻木、巴沙木(BALSA)、PET(涤纶树脂)等轻质材料，如此有利于减轻叶根重量，降低成本。本实施例采用拉挤板材层5和轻质芯材层2沿周向交替铺设作为增强层，代替现有技术中的玻璃纤维增强层，将预埋件包裹固定于内增强层与外增强层之间，并铺设外纤维布层和内纤维布层，得到预制叶根结构。由于芯材密度较低，拉挤板材层与轻质芯材层混合使用，可以减轻叶根重量，且由于拉挤板51是相对比较致密的材料，灌注性能不佳，将其与轻质芯材层2交替铺设更易于灌透，避免单一使用拉挤板51带来的灌注性能差的问题，另外由于拉挤板51具有机械力学性能好的特点，采用拉挤板材和芯材代替玻璃纤维增强层，可减少铺设层数，从而减少铺设时间，提高制造效率，且叶根受多向力，芯材可提高叶根承受多向力的能力，提高叶根承载能力，有效提高预埋件抗疲劳性能，为大叶片开发设计提供了可能。其中一些实施方式中，外增强层和内增强层中的拉挤板材层5错开设置，外增强层和内增强层中的轻质芯材层2错开设置。如图2所示，外增强层中，轻质芯材层2与拉挤板材层5沿周向交替铺设，而内增强层中，拉挤板材层5与轻质芯材层2沿周向交替铺设，由此，内增强层中的拉挤板材层5与外增强层中的轻质芯材层2相对应，内增强层中的轻质芯材层2与外增强层中的拉挤板材层5相对应。如此，叶根径向方向上铺设有拉挤板材层5和轻质芯材层2，可以避免单一铺设拉挤板材层5带来的灌注性能不佳的问题。其中一些实施方式中，拉挤板材层5由拉挤板51与双轴向玻璃纤维布52层层交替铺设而成。其中，拉挤板51通过拉挤成型工艺预先制成，拉挤板51可以为碳纤维拉挤板，也可以为玻璃纤维拉挤板，也可以为这两种板材的混合使用。传统叶片叶根结构中，增强层主要由两层单轴玻璃纤维布和一层双轴玻璃纤维布交替铺设而成，如此为了保证叶根刚度，需要铺设几十层甚至上百层玻璃纤维布，由此造成布层数量多且厚度较大，铺设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预制叶根结构，其特征在于，包括由外至内依次铺设的外纤维布层(1)、外增强层、预埋件、内增强层及内纤维布层(6)，其中，所述外增强层和所述内增强层均包括拉挤板材层(5)和轻质芯材层(2)，且所述拉挤板材层(5)和所述轻质芯材层(2)沿周向依次排列。/n

【技术特征摘要】
1.一种预制叶根结构，其特征在于，包括由外至内依次铺设的外纤维布层(1)、外增强层、预埋件、内增强层及内纤维布层(6)，其中，所述外增强层和所述内增强层均包括拉挤板材层(5)和轻质芯材层(2)，且所述拉挤板材层(5)和所述轻质芯材层(2)沿周向依次排列。


2.根据权利要求1所述的预制叶根结构，其特征在于，所述外增强层中的所述拉挤板材层(5)和所述内增强层中的所述拉挤板材层(5)错开设置，所述外增强层中的所述轻质芯材层(2)和所述内增强层中的所述轻质芯材层(2)错开设置。


3.根据权利要求1所述的预制叶根结构，其特征在于，所述拉挤板材层(5)包括沿径向交替铺设的拉挤板(51)与双轴向玻璃纤维布(52)。


4.根据权利要求3所述的预制叶根结构，其特征在于，所述拉挤板(51)的一端设置有倒角，所述倒角宽度与所述拉挤板(51)厚度的比为300:1-100:1。


5.根据权利要求3所述的预制叶根结构，其特征在于，所述拉挤板材层(5)中，靠近叶片后缘的所述拉挤板(51)的长度大于靠近叶片前缘的所述拉挤板(51)的长度。


6.根据权利要求1-5任一项所述的预制叶根结构，其特征在于，所述预埋件包括多个螺栓套组件(3)，多个所述螺栓套组件(3)沿周向间隔布置，所述螺栓套组件(3)包括螺栓套(31)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑建粉，魏昕，刘峰，
申请(专利权)人：三一重能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11