[发明专利]一种预制叶根结构及其生产方法、风电叶片

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种预制叶根结构及其生产方法、风电叶片。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。