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CN112943527B - 一种风电叶片柔性叶根挡板结构 - Google Patents

一种风电叶片柔性叶根挡板结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风电叶片柔性叶根挡板结构，通过开孔铺层与开孔芯材相结合制成的挡板，以及环状芯材和圆形铺层形成的盖板构成，挡板与盖板之间通过限位块连接，其中开孔铺层中分为第一开孔铺层和第二开孔铺层，第一开孔铺层为圆环形，第二开开孔铺层中包括轮辐形铺层和圆环形铺层，轮辐形铺层包括辐条区和轮环区，圆环形铺层与轮环区大小一致，且开孔芯材的半径小于圆环形铺层的半径，从而降低了刚度，可适应叶根带来的弯曲变形，并使得该挡板可裁剪，可用于同一款叶片不同轴向位置，和多款不同的叶片；盖板采用非接触式柔性连接，避免连接处疲劳破坏，螺栓疲劳断裂；并且树脂对应减少，降低成本。

Description

一种风电叶片柔性叶根挡板结构
技术领域
本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种风电叶片柔性叶根挡板结构。
背景技术
随着海上风电的发展，为获得更高的发电效率，叶片朝着更大更长方向设计，同时伴随着更大的变形量。由于叶片检修或者施工时，人会进到叶片内部，因此设计叶根挡板需起到支撑和密封的作用，同时适应叶片的变形。叶根处更大的变形，意味着挡板的开裂，机舱漏水，甚至威胁到维护人员安全。
为了解决该问题，现有挡板设计采用在挡板上开孔，并通过盖板密封。然而现有挡板设计通常采用整体铺放布层和芯材真空灌注而成的三明治夹心结构，芯材和布层均是满铺的圆环，刚度较大，径向受力易开裂；挡板外侧不能切割，否侧芯材裸露，因此只试用于一款叶片，如果客户不同，同一款叶片不同轴向位置也不适用等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种风电叶片柔性叶根挡板结构。
一种风电叶片柔性叶根挡板结构，包括挡板和盖板，所述挡板包括开孔芯材和开孔铺层，所述开孔芯材设有边缘倒角；所述开孔铺层分为第一开孔铺层和第二开孔铺层，所述第二开孔铺层为轮辐形铺层和圆环形铺层中至少一种，所述第一开孔铺层和所述圆环形铺层均为圆环形；所述轮辐形铺层包括辐条区和轮环区，所述圆环形铺层与所述轮辐形铺层的轮环区大小一致，且所述轮辐形铺层的半径与所述第一开孔铺层的外圆半径相等；所述开孔芯材由多层所述开孔铺层对称的包裹，且多层所述开孔铺层中，第一层开孔铺层和最后一层开孔铺层采用第一开孔铺层，中间的开孔铺层采用第二开孔铺层；所述开孔芯材的半径小于所述圆环形铺层的半径；所述开孔铺层的开孔数量和位置与所述开孔芯材的开孔数量和位置保持一致；所述开孔芯材和所述开孔铺层上的开孔共同构成所述挡板上开设的一个或多个圆孔，所述盖板用于封闭所述圆孔；所述盖板与所述挡板之间通过限位块连接。
在其中一个实施例中，所述盖板包括环状芯材和圆形铺层；所述环状芯材设有边缘倒角。
在其中一个实施例中，所述挡板上一个或多个圆孔的靠近内侧边缘处设有弹性V形密封圈，对盖板安装后起密封压紧作用。
在其中一个实施例中，所述环形芯材由多层所述圆形铺层对称的包裹。
在其中一个实施例中，所述限位块包括粘接限位块和螺栓限位块，所述粘接限位块采用粘接的方式固定在所述挡板上；所述螺栓限位块采用螺栓连接的方式固定在所述挡板上。
在其中一个实施例中，所述挡板外侧设有柔性拐角。
在其中一个实施例中，所述盖板外侧设有把手。
在其中一个实施例中，所述挡板采用玻璃钢复合材料。
在其中一个实施例中，所述盖板采用玻璃钢复合材料。
上述一种风电叶片柔性叶根挡板结构，通过开孔铺层与开孔芯材相结合制成的挡板，以及环状芯材和圆形铺层形成的盖板构成，挡板与盖板之间通过限位块连接，其中开孔铺层中分为第一开孔铺层和第二开孔铺层，第一开孔铺层为圆环形，第二开孔铺层中包括轮辐形铺层和圆环形铺层，轮辐形铺层包括辐条区和轮环区，圆环形铺层与轮环区大小一致，且开孔芯材的半径小于圆环形铺层的半径，从而降低了刚度，可适应叶根带来的弯曲变形；由于开孔芯材远小于开孔铺层，使得该挡板可裁剪，可用于同一款叶片不同轴向位置，和多款不同的叶片；挡板上设计有柔性拐角，在挡板受力时外侧可压缩变形，进一步增加挡板外侧柔性。挡板上开孔内侧设有弹性V形密封圈，对盖板安装后起密封压紧作用；盖板采用非接触式柔性连接，避免连接处疲劳破坏，螺栓疲劳断裂；第二开孔铺层中采用轮辐形铺层和圆环形铺层，以及远小于开孔铺层的开孔芯材，树脂对应减少，降低成本。
附图说明
图1为一个实施例中一种风电叶片柔性叶根挡板结构的立体图；
图2为一个实施例中一种风电叶片柔性叶根挡板结构的正视图；
图3为一个实施例中一种风电叶片柔性叶根挡板结构的俯视图；
图4为一个实施例中开孔芯材和开孔铺层的结构示意图；
图5为一个实施例中挡板切割后的结构示意图；
图6为一个实施例中一种风电叶片柔性叶根挡板结构的剖视图。
附图中，挡板1、弹性V形密封圈11、柔性拐角12、盖板2、把手21、限位块3、粘接限位块31、螺栓限位块32、开孔铺层4、第一开孔铺层41、轮辐形铺层42、辐条区421、轮环区422、圆环形铺层43、开孔芯材5、边缘倒角51、手糊补强A。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在一个实施例中，如图1-图6所示，提供了一种风电叶片柔性叶根挡板结构，包括挡板1和盖板2，挡板1包括开孔芯材5和开孔铺层4，开孔芯材5设有边缘倒角51；开孔铺层4分为第一开孔铺层41和第二开孔铺层，第二开孔铺层为轮辐形铺层42和圆环形铺层43中至少一种，第一开孔铺层41和圆环形铺层43均为圆环形；轮辐形铺层42包括辐条区421和轮环区422，圆环形铺层43与轮辐形铺层42的轮环区422大小一致，且轮辐形铺层42的半径与第一开孔铺层41的外圆半径相等。挡板1采用玻璃钢复合材料制成。
开孔芯材5由多层开孔铺层4对称的包裹，且多层开孔铺层4中，第一层开孔铺层和最后一层开孔铺层均采用第一开孔铺层41，中间的开孔铺层4采用第二开孔铺层；开孔芯材5的半径小于圆环形铺层43的半径。
开孔铺层4的开孔数量和位置与开孔芯材5的开孔数量和位置保持一致；开孔芯材5和开孔铺层4上的开孔共同构成挡板1上开设的一个或多个圆孔，盖板2用于封闭圆孔；盖板2与挡板1之间通过限位块3连接。挡板1上一个或多个圆孔的靠近内侧边缘处设有弹性V形密封圈11，能够对盖板2安装后起密封压紧作用。
盖板2包括环状芯材和圆形铺层；环状芯材设有边缘倒角，这里的边缘倒角与开孔芯材5上设置的边缘倒角51一致。且环形芯材由多层所述圆形铺层对称的包裹。盖板采用玻璃钢复合材料。
具体地，整个挡板通过手糊补强A将挡板1整体粘接在叶根内部，这里A处，在实际操作时，不限于手糊补强，还可以采用筋板加手糊补强结合的方式对挡板1进行固定。挡板1的开孔铺层结构优选为8层，具体是：先铺放4层布，再铺放开孔芯材5，再铺4层布，其中除第一层和最后一层布为第一开孔铺层41外，其余布层均是第二开孔铺层，第二开孔铺层中有两种形状的铺层，可以随机选择一种或者两种进行铺层，但以开孔芯材5为界左右两边的开孔铺层是对称的，左右形状和数量均相同，能够降低了挡板边缘整体刚度，允许边缘辐条受力弯曲变形。第1层和第8层布采用低克重布，主要起密封挡板作用。这里的轮辐形铺层42的辐条数量不定，如图4所示，优选为6条。开孔数量决定了盖板2的数量，开孔芯材5采用环状设计，可提供挡板平面的所需的强度和刚度。内、外径芯材均设有边缘倒角51，避免应力集中。
盖板2的圆形铺层结构是：先铺放4层布，再铺放环状芯材，再铺4层布。布层满铺，环状芯材为环状，且内、外侧同样设有边缘倒角，环状芯材可提供盖板环形刚度，保持盖板平面度，外侧边缘倒角有安装导向作用，以上都有益于和弹性V形密封圈11充分接触。
挡板1根据实际叶根内径可切割，匹配不同叶型，手糊固定在叶根内壁。挡板1内侧边缘设计弹性V形密封圈，在盖板2安装后起到密封压紧的作用。
在一个实施例中，如图2所示，限位块3包括粘接限位块31和螺栓限位块32，粘接限位块31采用粘接的方式固定在挡板1上；螺栓限位块32采用螺栓连接的方式固定在挡板1上。具体地，三个限位块3在圆周上均匀分布，其中两个粘接限位块31通过粘接的方式固定在挡板1上，螺栓限位块32通过螺栓连接的方式固定在挡板1上，可限制其5个自由度，盖板2受力时，可在限位块3组成的环曹中轻微移动。2个限位块3粘接固定，1个限位块3采用螺栓与连接块连接，方便盖板2从该方向拆卸。
在一个实施例中，如图5和图6所示，挡板1外侧设有柔性拐角。具体地，挡板1上设计有柔性拐角，在挡板1受力时外侧可承受压缩的变形，进一步增加挡板1外侧柔性。
在一个实施例中，如图6所示，盖板2外侧设有把手21，能够便于将盖板2取下。
上述实施例中，1、挡板的第二开孔铺层采用轮辐形状和圆环形状，且辐条区域不含芯材，降低了刚度，可适应叶根带来的弯曲变形。挡板上设计有柔性拐角，在挡板受力时外侧可压缩变形，进一步增加挡板外侧柔性。采用带倒角的芯材环形分布，提供挡板保持形状和踩踏所需刚度，同时进一步降低了抗弯截面系数。以上3点提高了挡板局部柔性，防止挡板开裂。2、盖板外侧加一圈环形分布芯材，芯材可提高盖板外侧刚度，保证盖板平面度，且外侧倒角有安装导向作用，以上都益于和密封圈充分接触3、盖板采用非接触式柔性连接，避免连接处疲劳破坏，螺栓疲劳断裂。4、挡板和盖板适用于同一款叶片不同轴向位置，多款叶片也适用，且共用模具。5、芯材和布层减少后，树脂对应减少，可实现降本。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特性在于，包括挡板和盖板，所述挡板包括开孔芯材和开孔铺层，所述开孔芯材设有边缘倒角；所述开孔铺层分为第一开孔铺层和第二开孔铺层，所述第二开孔铺层为轮辐形铺层和圆环形铺层中至少一种，所述第一开孔铺层和所述圆环形铺层均为圆环形；所述轮辐形铺层包括辐条区和轮环区，所述圆环形铺层与所述轮辐形铺层的轮环区大小一致，且所述轮辐形铺层的半径与所述第一开孔铺层的外圆半径相等；
所述开孔芯材由多层所述开孔铺层对称的包裹，且多层所述开孔铺层中，第一层开孔铺层和最后一层开孔铺层采用第一开孔铺层，中间的开孔铺层采用第二开孔铺层；所述开孔芯材的半径小于所述圆环形铺层的半径；
所述开孔铺层的开孔数量和位置与所述开孔芯材的开孔数量和位置保持一致；所述开孔芯材和所述开孔铺层上的开孔共同构成所述挡板上开设的一个或多个圆孔，所述盖板用于封闭所述圆孔；所述盖板与所述挡板之间通过限位块连接。
2.如权利要求1所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述盖板包括环状芯材和圆形铺层；所述环状芯材设有边缘倒角。
3.如权利要求1所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述挡板上一个或多个圆孔的靠近内侧边缘处设有弹性V形密封圈，对盖板安装后起密封压紧作用。
4.如权利要求2所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述环状芯材由多层所述圆形铺层对称的包裹。
5.如权利要求1所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述限位块包括粘接限位块和螺栓限位块，所述粘接限位块采用粘接的方式固定在所述挡板上；所述螺栓限位块采用螺栓连接的方式固定在所述挡板上。
6.如权利要求1所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述挡板外侧设有柔性拐角。
7.如权利要求1所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述盖板外侧设有把手。
8.如权利要求1所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述挡板采用玻璃钢复合材料。
9.如权利要求1所述的一种风电叶片柔性叶根挡板结构，其特征在于，所述盖板采用玻璃钢复合材料。
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