[實用新型]一種風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板

有效

• 申請號: 201220504875.1
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN202851267U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 顏鴻斌;李迪克;高陽;王健
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本實用新型涉及一種風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板，屬于風力發電機葉片技術領域。

背景技術

復合材料風機葉片是風力發電系統的關鍵部件，直接影響著整個系統的性能。目前，大型風力發電機葉片主體結構一般由主梁帽(或主梁帽+輔梁)及殼體、抗剪腹板及其他中小部件等組成。其中連接在兩個葉片殼體內表面之間的抗剪腹板是葉片主要的載荷傳遞部件，通常沿著風機葉片的縱向長度延伸。作為葉片主要的載荷傳遞部件的抗剪腹板，已有技術中一般采用樹脂基復合材料板面和泡沫芯材的復合材料輕質夾層結構，典型的有PVC泡沫夾層結構、PS泡沫夾層結構和聚氨酯泡沫夾層結構等。

在運行過程中，一個葉片殼體上受到的各種力作用載荷基本集中在其葉片主梁帽上，正常條件下又通過兩殼體的連接部件——葉片抗剪腹板——間接傳送到另一殼體的主梁帽上，進而保證葉片整體結構的協調性和有效性。因此，盡管抗剪腹板不是葉片主要的承載部件，但作為主要的載荷傳遞部件，其承受的負荷比較復雜，是多種載荷的組合，抗剪腹板本身的強度剛度(抗剪、剝離、壓縮等)性能以及耐環境可靠性性能就顯得非常重要。

已有技術中，葉片抗剪腹板采用的是傳統復合材料夾層結構，其面板與芯材界面構造簡單，不足之處在于：(1)一方面，在設計載荷較大的情況下，為了保證抗剪腹板的所需性能，現有技術一般采用增加蒙皮面板厚度、加大泡沫厚度或增加側邊復合材料厚度等手段，結構效率較低；(2)另一方面，葉片抗剪腹板在制造環節、運輸儲存環節、裝配環節，以及長期運行過程中，因各種環境因素影響條件下現有結構局部較易產生脫粘等損傷，且該損傷在今后長期使用運行過程中有容易進一步擴展/擴大的隱患，結構長期性能比較難以保障或結構受力失穩臨界值降低，因此其長期運行可靠性較差。

實用新型內容

本實用新型的的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板，該抗剪腹板結構具有結構輕質高效、可設計性強、抗損傷能力強、長期運行可靠性好等優點。

本實用新型的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板，連接在兩個葉片主梁帽內表面之間，為一次復合形成的網格增強的夾層結構件，包括網格增強蒙皮、芯材和粘接角，其中芯材夾在兩層網格增強蒙皮之間形成夾層結構，所述夾層結構位于兩個葉片主梁帽內表面之間，夾層結構與葉片主梁帽內表面接觸的位置，兩層蒙皮向外延伸并彎曲形成粘接角，通過粘接角實現抗剪腹板與兩個葉片主梁帽的粘接，所述網格增強蒙皮為樹脂基復合材料，所述芯材為泡沫芯材。

在上述風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板中，連接在兩個葉片主梁帽內表面之間的抗剪腹板為兩個。

在上述風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板中，網格增強蒙皮上形成的網格為正方形、矩形、菱形、梯形或三角形。

在上述風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板中，網格增強蒙皮上形成網格的筋條高度和寬度相同或不同。

在上述風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板中，樹脂基復合材料為玻璃纖維增強樹脂基復合材料或碳纖維增強樹脂基復合材料中的一種或組合。

在上述風力發電機用復合材料葉片的抗剪腹板中，樹脂基復合材料為聚氨酯基復合材料、乙烯基酯基復合材料或環氧樹脂基復合材料。

本實用新型與現有技術相比具有如下有益效果：

(1)本實周新型創新性的設計了由復合材料網格增強蒙皮和泡沫芯材通過復合而成的整體夾層結構件，該結構件為異形結構，包括樹脂基復合材料網格增強蒙皮、輕質芯材和樹脂基復合材料粘接角，粘接角由兩層蒙皮向外延伸并彎曲形成，通過粘接角實現抗剪腹板與兩個葉片主梁帽的粘接，該結構設計具有較強的抗損傷能力，大大提高了泡沫夾層結構的抗剪性能、壓縮性能和沖擊性能，進而可以提高結構損傷(如脫粘、分層和失穩等)產生的環境載荷級別。

(2)本實用新型抗剪腹板具有較強的設計適應性，通過樹脂基復合材料網格的材料、結構尺寸以及工藝的變化，可以最大限度地以較小的質量成本獲得較高的結構功效。

(3)本實用新型抗剪腹板具有較強的抗損傷能力，復合材料網格結構設計可以有效阻止或減小產品結構缺陷或損傷(如脫粘、分層等)在使用過程中的擴展程度和擴展速度。

(4)本實用新型抗剪腹板具有結構輕質高效、可設計性強、抗損傷能力強、長期運行可靠性好等特點。

附圖說明

圖1為本實用新型葉片結構示意圖；

圖2為本實用新型抗剪腹板在葉片中的位置示意圖；