[发明专利]一种水平轴风力发电机叶片及其成型方法和设备

权利要求书

1.一种水平轴风力发电机组用纤维增强树脂复合材料叶片，具有独立的气动翼型和承载结构，其特征在于：叶片有位于气动翼型(1)外部的、提升叶片纵向抗弯刚度的外置纵向梁(2)，并且外置纵向梁(2)分布在气动翼型(1)的前后两侧。

2.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其特征在于：气动翼型(1)是由N段恒定截面的拉挤型材纵向串联组成，根据不同设计N取值2至5。

3.根据权利要求1和2所述的复合材料叶片，其特征在于：气动翼型(1)的外壳是夹层结构的壳板，夹层结构的内外蒙皮主要由纤维织物或纤维毡组成，芯材主要由泡沫材料、或者蜂窝材料、或轻木材料组成。

4.根据权利要求1和2所述的复合材料叶片，其特征在于：气动翼型(1)的外壳是夹层结构的壳板，夹层结构的内外蒙皮主要由纤维织物或纤维毡组成，芯材主要由“工”字截面的、或者“回”字截面的纵向纤维增强树脂拉挤型材通过横向并列密集排布构成，“工”字或者“回”字型材的长度方向为叶片片段的纵向轴线方向。

5.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其特征在于：气动翼型(1)是由N段非拉挤工艺制造的非恒定截面的叶片片段纵向串联组成的，根据不同设计N取值2至5。

6.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其特征在于：外置纵向梁(2)是由M段纤维增强树脂复合材料拉挤型材构成的刚性杆件，根据不同设计M取值2至5。

7.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其特征在于：外置纵向梁(2)是由M段钢索构成的柔性拉索，根据不同设计M取值2至5。

8.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其特征在于：由段间连接法兰(3)支撑，保持外置纵向梁(2)和气动翼型(1)之间有足够的气动净空距离Lc。

9.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其特征在于：气动翼型(1)尾端和轮毂中心轴之间有一个长度为L的桁架段(4)，这个距离L根据不同设计取值1/5R至1/3/R，R是叶轮半径。

10.根据权利要求1所述的复合材料叶片，其特征在于：气动翼型(1)的各分段、以及外置纵向梁(2)的各分段，均和段间连接法兰(3)螺栓连接。

11.一种拉挤工艺成型等截面的、水平轴风力发电机用纤维复合材料叶片片段的方法，其特征在于：采用二次法复合拉挤工艺制造气动翼型的壳体结构，其中，设置为第一次拉挤的上位机器成型气动翼型外壳的芯材部分，即“工”字截面的、或者“回”字截面的型材；设置为第二次拉挤的下位机器成型气动翼型外壳的内外蒙皮部分，与此同时定型了气动翼型的外部几何型面；两次拉制在时间上和空间上可以协同实施，也可以独立实施。

12.一种用拉挤工艺成型等截面的、水平轴风力发电机用纤维复合材料叶片片段的拉挤设备系统，其特征在于：设备系统由多台拉挤设备组成，拉挤设备分为一级设备组和二级设备，设置为一级设备组的拉挤设备由多台拉挤设备并列同步工作，完成气动翼型外壳的芯材部分，即“工”字截面的、或者“回”字截面的型材的拉制成型；设置为二级设备的拉挤机器只有一台，汇集一级设备完成的型材并引入到二级设备的口模中，并成型气动翼型外壳的内外蒙皮部分，一级设备和二级设备工序上相互串联构成上下位机关系，上下位机协同工作，完成气动翼型的结构成型和几何定型。

13.根据权利要求12所述的纤维复合材料叶片片段的拉挤设备系统，其特征在于：实施两次拉制的上下位拉挤设备的布置，在时间上和空间上可以分离，独立实施。