一种风力发电机叶片梁帽结构制造技术

本发明专利技术公开了一种风力发电机叶片梁帽结构，所述梁帽结构具有沿着设计梁帽厚度方向呈多层堆叠排布的多块碳纤维型材堆叠体，且所述堆叠体中的同一碳纤维型材排布层是由沿着设计梁帽宽幅方向以多块碳纤维型材并排组成，所述堆叠体中的相邻碳纤维型材之间设置有玻璃纤维织物，所述堆叠体中的各块碳纤维型材及相邻碳纤维型材之间设置的玻璃纤维织物由树脂固化为整体结构。本发明专利技术的各相邻碳纤维型材之间结合强度高，所成型梁帽质量可靠，能够有效地发挥以碳纤维型材所成型梁帽的技术性能；同时，本发明专利技术能够有效地减少成型梁帽的后序处理作业，有利于提高生产效率，控制生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机叶片梁帽结构
本专利技术涉及风力发电机叶片，具体是一种风力发电机叶片的梁帽结构，该梁帽结构既可以适用于风力发电机叶片的主梁帽，也可以适用于风力发电机叶片的辅梁帽。
技术介绍
风力发电机的叶片主要由流线型壳体及布置于壳体内的、且对壳体形成可靠支撑的腹板和梁帽组成，梁帽是影响叶片成型结构的关键因素之一。近年来，随着风力发电机叶片的巨型化发展，高强度、高模量的碳纤维型材（例如碳纤维拉挤板）作为能够成型梁帽的关键部件，得到了业内的广泛关注。目前，常见的基于多块碳纤维型材所成型的梁帽结构如图1所示，多块碳纤维拉挤板1，在模具11内沿着设计梁帽的厚度方向和宽幅方向呈多层排布且同一层多块并排的方式堆叠，形成碳纤维拉挤板的堆叠体，该堆叠体中的各相邻碳纤维拉挤板1，之间无其它填充过渡结构而直接形成拼接缝，在模具11内真空灌注的树脂固化作用下该堆叠体中的各碳纤维拉挤板1，结合为整体结构，从而形成叶片成型用的梁帽（主梁帽和/或辅梁帽）。在基于多块碳纤维型材所成型的梁帽结构中，组成堆叠体的各块碳纤维型材之间由树脂固化连接成整体的好坏，即相邻碳纤维型材之间拼接缝处的固化结合质量高低，直接影响着碳纤维型材的性能是否得到充分发挥。然而，上述多块碳纤维拉挤板堆叠体所成型的梁帽结构，仅是将多块碳纤维拉挤板1，以简单的堆叠排布而由树脂固化成整体，相邻碳纤维拉挤板1，之间无填充过渡结构，以及基于设计梁帽匹配于叶片壳体流线型的曲面特性。这些堆叠排布的各相邻碳纤维拉挤板1，之间的拼接缝大小不一，在树脂的灌注过程中树脂流动不受控，进而会影响树脂固化后所得到的梁帽结构成型质量。具体而言，堆叠体中的相邻碳纤维拉挤板1，之间形成面接触配合（包括整体的面接触或局部的面接触）的拼接缝，这尤其以上下排布层的相邻碳纤维拉挤板1，之间的配合结构最为常见。则该拼接缝过于紧密，真空灌注的树脂流经此处时的流动性变差，甚至无法流动，从而导致树脂对该处的粘接功能无法实现，直接影响了该处的相邻碳纤维拉挤板1，之间的结合强度。堆叠体中的相邻碳纤维拉挤板1，之间形成角型配合（即非同一平面上的相邻两块碳纤维拉挤板1，之间配合处的一侧紧靠或临近紧靠、另一侧则张开，呈夹角状）的拼接缝，这尤其以同一碳纤维拉挤板排布层的相邻碳纤维拉挤板1，之间的配合结构最为常见；则该拼接缝的局部处过于宽松，真空灌注的树脂流经此处时形成填充堆积，从而在堆叠体内的不同区域处会分别产生不同大小的富树脂区9，隐藏其中的富树脂区9只能任其存在，裸露在外的富树脂区9若需清理则要花费大量的人工及时间成本。为了解决上述基于多块碳纤维拉挤板所成型梁帽结构的技术问题，业内采取的主要技术措施是减少碳纤维拉挤板的堆叠排布数量，并在碳纤维拉挤板的堆叠体外部包覆大量的玻璃纤维织物以达到设计梁帽的要求厚度，例如中国专利文献公开的“一种使用碳纤维拉挤型材与玻璃纤维织物混合制造风电叶片主梁、辅梁的方法”（公开号CN108312575，公开日2018年07月24日）、“用厚窄条拉挤型材与玻璃纤维织物混合制造风电叶片主梁、辅梁的方法”（公开号CN111169047，公开日2020年05月19日）等。这些技术会明显增加所成型梁帽结构的重量，最终会导致所成型的叶片重量大幅增加，显然是不利于叶片巨型化发展的。
技术实现思路
本专利技术的技术目的在于：针对上述风力发电机叶片及叶片成型所用梁帽的特殊性，以及现有基于多块碳纤维型材所成型梁帽结构的技术不足，提供一种既基于多块碳纤维型材的、又能够有效地增强各块碳纤维型材之间结合强度、提高梁帽成型质量、有效发挥碳纤维型材性能的风力发电机叶片梁帽结构。本专利技术的技术目的通过下述技术方案实现：一种风力发电机叶片梁帽结构，所述梁帽结构具有沿着设计梁帽厚度方向呈多层堆叠排布的多块碳纤维型材堆叠体，且所述堆叠体中的同一碳纤维型材排布层是由沿着设计梁帽宽幅方向以多块碳纤维型材并排组成，所述堆叠体中的相邻碳纤维型材之间设置有玻璃纤维织物，所述堆叠体中的各块碳纤维型材及相邻碳纤维型材之间设置的玻璃纤维织物由树脂固化为整体结构。该技术措施基于多块碳纤维型材成型梁帽，其在多块碳纤维型材所堆叠的堆叠体中排布处于相邻碳纤维型材之间的玻璃纤维织物，使相邻碳纤维型材之间通过玻璃纤维织物的过渡而形成拼接缝，如此，拼接缝内的玻璃纤维织物既可以有效地防止相邻碳纤维型材之间过于紧密的接触配合、又可以可靠地改善相邻碳纤维型材之间过于宽松的接触配合，以保障相邻碳纤维型材之间的树脂流动通道合理形成，从而在树脂灌注时，确保流动的树脂既可以有效地填充于各相邻碳纤维型材之间的拼接缝内、又可以有效地减少（甚至是避免）相邻碳纤维型材之间形成富树脂区，树脂固化后的堆叠体中各块碳纤维型材之间的结合强度高，所成型的梁帽结构质量可靠，能够有效地发挥以碳纤维型材所成型梁帽结构的技术性能；同时，能够有效地减少成型梁帽的后序处理作业，有利于提高生产效率，控制生产成本。作为优选方案之一，所述堆叠体中的各碳纤维型材排布层之间以对缝拼接方式配合，同一碳纤维型材排布层中的各块碳纤维型材之间按序以顶底交替相间/底顶交替相间方式连续绕布有绕包玻璃纤维织物，所述绕包玻璃纤维织物将同一碳纤维型材排布层中的相邻碳纤维型材之间隔开、且将上下排布层之间相邻的碳纤维型材隔开；该技术措施以简单结构使绕包玻璃纤维织物有效地填充于堆叠体中的各相邻碳纤维型材之间，其既有利于堆叠体中的各碳纤维型材高效地堆叠排布成型，又有利于可靠地控制玻璃纤维织物在堆叠体中的排布应用。进一步的，所述同一碳纤维型材排布层中的各块碳纤维型材之间所绕布的绕包玻璃纤维织物为单张整体的玻璃纤维织物连续绕布结构；该技术措施有利于进一步提高堆叠体中各碳纤维型材的堆叠排布效率，同时有利于进一步可靠地控制玻璃纤维织物在堆叠体中的排布应用，还有利于相邻碳纤维型材之间、尤其是上下排布层的相邻碳纤维型材之间的拼接缝趋于一致化。作为优选方案之一，所述堆叠体中的各碳纤维型材排布层之间以错缝拼接方式配合，相邻的上下排布层之间铺设有层间玻璃纤维织物，所述层间玻璃纤维织物将上下层之间相邻的碳纤维型材隔开，且同一碳纤维型材排布层中的各块碳纤维型材之间按序以顶底交替相间/底顶交替相间方式连续绕布有绕包玻璃纤维织物，所述绕包玻璃纤维织物将同一碳纤维型材排布层中的相邻碳纤维型材之间隔开；该技术措施虽然在堆叠体中略增加玻璃纤维织物的排布应用（主要表现为层间玻璃纤维织物），也会使相邻碳纤维型材之间、尤其是上下排布层的相邻碳纤维型材之间的拼接缝略有差异（这些均在整体结构中完全可以忽略），但其使堆叠体中相邻碳纤维型材之间实现以玻璃纤维织物过渡配合的同时，树脂固化后的堆叠体能够可靠地形成“错缝砌筑效应”，堆叠体中的各碳纤维型材之间结合强度高，特别是上下排布层之间的横向结合强度尤为明显，所成型的梁帽结构质量可靠。进一步的，所述同一碳纤维型材排布层中的各块碳纤维型材之间所绕布的绕包玻璃纤维织物为单张整体的玻璃纤维织物连续绕布结构。该技术措施有利于提高堆叠体中各碳纤维型材的堆叠排布效率，亦有利于可靠地控制绕包玻璃纤维织物在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机叶片梁帽结构，所述梁帽结构具有沿着设计梁帽厚度方向呈多层堆叠排布的多块碳纤维型材堆叠体，且所述堆叠体中的同一碳纤维型材排布层是由沿着设计梁帽宽幅方向以多块碳纤维型材并排组成，其特征在于：所述堆叠体中的相邻碳纤维型材（1）之间设置有玻璃纤维织物，所述堆叠体中的各块碳纤维型材（1）及相邻碳纤维型材（1）之间设置的玻璃纤维织物由树脂固化为整体结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机叶片梁帽结构，所述梁帽结构具有沿着设计梁帽厚度方向呈多层堆叠排布的多块碳纤维型材堆叠体，且所述堆叠体中的同一碳纤维型材排布层是由沿着设计梁帽宽幅方向以多块碳纤维型材并排组成，其特征在于：所述堆叠体中的相邻碳纤维型材（1）之间设置有玻璃纤维织物，所述堆叠体中的各块碳纤维型材（1）及相邻碳纤维型材（1）之间设置的玻璃纤维织物由树脂固化为整体结构。


2.根据权利要求1所述风力发电机叶片梁帽结构，其特征在于：所述堆叠体中的各碳纤维型材排布层之间以对缝拼接方式配合，同一碳纤维型材排布层中的各块碳纤维型材（1）之间按序以顶底交替相间/底顶交替相间方式连续绕布有绕包玻璃纤维织物（2），所述绕包玻璃纤维织物（2）将同一碳纤维型材排布层中的相邻碳纤维型材（1）之间隔开、且将上下排布层之间相邻的碳纤维型材（1）隔开。


3.根据权利要求1所述风力发电机叶片梁帽结构，其特征在于：所述堆叠体中的各碳纤维型材排布层之间以错缝拼接方式配合，相邻的上下排布层之间铺设有层间玻璃纤维织物（3），所述层间玻璃纤维织物（3）将上下层之间相邻的碳纤维型材（1）隔开，且同一碳纤维型材排布层中的各块碳纤维型材（1）之间按序以顶底交替相间/底顶交替相间方式连续绕布有绕包玻璃纤维织物（2），所述绕包玻璃纤维织物（2）将同一碳纤维型材排布层中的相邻碳纤维型材（1）之间隔开。


4.根据权利要求2或3所述风力发电机叶片梁帽结构，其特征在于：所述同一碳纤维型材排布层中的各块碳纤维型材（1）之间所绕布的绕包玻璃纤维织物（2）为单张整体的玻璃纤维织物连续绕布结构。


5.根据权利要求1、2或3所述风力发电机叶片梁帽结构，其特征在于：所述玻璃纤维织物为密度100～600g/m2的玻璃纤维布。


6.根据权利要求1、2或3所述风力发电机叶片梁帽结构，其特征在于：所述堆叠体中的各块碳纤维型材（1）为截面呈梯形状的板型结构/条型结构，所述截面呈梯形状的碳纤维型材（1）的两侧腰面分别与底面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，
申请(专利权)人：东方电气风电有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51