CN101149043B - 一种垂直轴风力发电机的纵向分段制作叶片的制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直轴风力发电机的纵向分段制作叶片及其制作工艺，把垂直轴风力发电机叶片沿长度方向分成若干段，拉制成型后，分别采用内连接工艺、外连接工艺、或内外复合连接工艺将叶片段组合成整体叶片。本发明有效解决了大型垂直轴风力发电机叶片难以运输的问题，降低了运输成本；本发明的技术方案可以减少拉制过程中因技术问题等瑕疵而导致的整根叶片报废，大大减少了报废量，有效地降低了生产成本，有利于实现垂直轴风力发电机的大型化。

Description

一种垂直轴风力发电机的纵向分段制作叶片的制作工艺
技术领域
本发明涉及一种风力发电机叶片的制作工艺，特别涉及一种垂直轴风力发电机纵向分段叶片的制作工艺。
背景技术
现有的垂直轴风力发电机叶片大多采用整体拉挤成型工艺，随着风力发电设备的大型化，单根叶片的长度往往超过数十米甚至上百米，难于运输；而且拉制过程稍有瑕疵，就会导致整根叶片报废，对于一根140米长的叶片，拉制到130米时出现质量问题，也会导致整根叶片报废，生产成本高昂，不利于垂直轴风电机组的大型化。
发明内容
本发明的一个目的在于公开一种垂直轴风力发电机纵向分段叶片的制作工艺。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
本发明所述垂直轴风力发电机的叶片结构为：把垂直轴风力发电机叶片沿长度方向分成若干段，拉制成型后，分别采用内连接工艺、外连接工艺、或内外复合连接工艺将叶片段组合成整体叶片。
本发明所述垂直轴风力发电机叶片结构的制作工艺包括如下工艺中的一种：
A.内连接工艺：如附图1所示：将第一芯材2、第二芯材3、第三芯材4分别插入第一段叶片1的相应空腔中，插入深度为所述芯材长度的1/2，将第二段叶片5与第一段叶片1对接，使第一芯材2、第二芯材3、第三芯材4的另一半插入第二段叶片5的相应空腔内，用胶粘剂和销钉6连接芯材与叶片；
B.外连接工艺：如图5所示：把要连接的第一段叶片1和第二段叶片5对接就位，在接头处足够长度内加工带双向锥度的连接套筒13，连接套筒13与第一段叶片1和第二段叶片5连接成一体，连接套筒13尚未固化时，在连接套筒13外组装带双向锥度的外套筒14，外套筒14由对称的两部分16、17通过法兰连接，外套筒14与连接套筒13连接成一体；在连接区加入贯穿外套筒14、连接套筒13和叶片段的销钉15；
C.内外复合连接工艺：如图7所示：将第一芯材2、第二芯材3、第三芯材4分别插入第一段叶片1的相应空腔中，插入深度为所述芯材长度的1/2，将第二段叶片5与第一段叶片1对接，使第一芯材2、第二芯材3、第三芯材4的另一半插入第二段叶片5的相应空腔内，用胶粘剂连接芯材与空腔壁；在第一段叶片1和第二段叶片5接头处足够长度内加工带双向锥度的连接套筒13，连接套筒13与叶片段1和5连接成一体，连接套筒13尚未固化时，在连接套筒13外组装带双向锥度的外套筒14，外套筒14由对称的两部份16、17通过法兰连接，外套筒14与连接套筒13连接成一体；在连接区加入贯穿外套筒14、连接套筒13、叶片段和芯材的销钉15。
其中，在内连接制作工艺中，第一芯材2、第二芯材3、第三芯材4、胶粘剂、销钉15的选用方案将随叶片的大小而变化，其中：芯材的外形与对应的叶片空腔一致，芯材的材质以及芯材与叶片空腔的间隙都要适合于胶结；芯材的结构要有利于其与叶片采用销钉连接，芯材的长度和强度要保证完成整个连接过程后，连接区达到的承载能力与叶片承载能力相等；在能保证强度的前提下，销钉的直径要偏小，数量要少。
在外连接制作工艺中，连接套筒13、外套筒14、销钉15的选用方案将随叶片的大小而变化，其中：加工连接套筒13时，其表面处理、选材、长度和加工工艺均保证完成整个连接过程后，连接区达到的承载能力与叶片承载能力相等，连接套筒13的结构要有利于其与外套筒14的牢固连接；外套筒14的强度要有利于固定销钉15，外套筒14的外形与叶片一致；保证强度的前提下，销钉15的直径要偏小，数量要少。
上述制作工艺中的连接套筒13由复合材料制成；连接套筒13和外套筒14所带的双向锥度结构可以用其他防止滑动结构来代替。
本发明有效解决了大型垂直轴风力发电机叶片难以运输的问题，降低了运输成本；本发明的技术方案可以减少拉制过程中因技术问题等瑕疵而导致的整根叶片报废，大大减少了报废量，有效地降低了生产成本，有利于实现垂直轴风力发电机的大型化。
附图说明
图1：本发明分段制作叶片的内连接工艺示意图；
图2、图3、图4：一套芯材的结构截面图；
图5：本发明分段制作叶片的外连接工艺剖面示意图；
图6：外套筒的示意图；
图7：本发明分段制作叶片的内外复合连接工艺剖面示意图；
图中：1、第一段叶片；2、第一根芯材；3、第二根芯材；4、第三根芯材；5、第二段叶片；6、贯穿叶片和芯材的销钉；7、9、11是芯材套；8、10、12是轻质填充材料；13、带双向锥度的连接套筒；14、外套筒；15、贯穿外套筒14、连接套筒13、叶片段和芯材的销钉；16和17是外套筒14对称的两部分。
下述实施例用于进一步说明本发明但不限于本发明：
具体实施方式
实施例1：垂直轴风力发电机叶片结构的内连接工艺
如图1所示：将第一芯材2、第二芯材3、第三芯材4分别插入第一段叶片1的相应空腔中，插入深度为芯材长度的1/2，用胶粘剂和销钉牢固连接芯材与空腔壁；将第二段叶片5与第一段叶片1对接，使第一芯材2、第二芯材3、第三芯材4的另一半插入第二段叶片5的相应空腔内，用胶粘剂牢固连接芯材与空腔壁；在连接区加入贯穿叶片段、芯材的销钉6，进一步增加连接强度；
其中芯材采用图2所示的复合结构，玻璃钢芯材套的厚度是10mm，填充材料采用高强度硬质聚氨酯发泡材料，其密度为200kg/m3，芯材长度是1200mm；所用胶粘剂的牌号是J3030，胶结面按胶粘剂说明书的要求进行表面处理；销钉采用标准件Φ12共36个，第一叶片段1和第二段叶片5上按对称方式各分布18个；
一般说来，内连接工艺适用于不太大或工况不是很严酷的叶片连接。
实施例2：外连接工艺
1.把要连接的第一段叶片1和第二段叶片5准确对接就位，对连接区叶片段进行表面处理，在整体打磨毛糙的表面沿弦长方向加工出大量深度不超过1mm的凹槽，仔细清除粉尘和残渣；
2.采用手工糊制的方式在已经准确对接就位，且经表面处理的叶片段上加工玻璃钢连接套筒13，如图5所示，连接套筒13带双向锥度，呈山形，具有防止与外套筒14发生相对运动的作用，连接套筒13未固化时的尺度略大于外套筒14的空腔，其长度为1200mm；
3.趁手工糊制的玻璃钢连接套筒13尚未固化时，在其上组装外套筒14，如图5、图6所示，外套筒14内侧空腔也带双向锥度、分对称的16、17两部分，通过边缘的法兰连接方式组合成一体；
4.清除组装外套筒14时被挤出的树脂，对连接区加热，控制温度在50～60℃，使连接套筒13在加温和被外套筒14加压的条件下完美固化；
5.在连接区加入贯穿外套筒14、连接套筒13和叶片段的销钉15，销钉采用标准件Φ16，共36个，第一段叶片1和第二段叶片5上以对称方式各分布18个；
一般说来，外连接工艺适用于较大型或工况较严酷的叶片连接。实施例3：内外复合连接工艺
先按照省略掉销钉的实施例1的工艺，完成内连接；再按完整的实施例2的工艺，完成外连接；
一般说来，内外复合连接工艺适用于特大型叶片和工况十分严酷的叶片连接。

Claims (2)

1.一种垂直轴风力发电机的纵向分段叶片的制作工艺，把垂直轴风力发电机叶片沿长度方向分成若干段，拉制成型后，采用内连接工艺、外连接工艺或内外复合连接工艺将叶片段组合成整体叶片，其特征在于上述三种工艺分别为：
A.内连接工艺：将第一芯材(2)、第二芯材(3)、第三芯材(4)分别插入第一段叶片(1)的相应空腔中，插入深度为所述芯材长度的1/2，将第二段叶片(5)与第一段叶片(1)对接，使芯材第一芯材(2)、第二芯材(3)、第三芯材(4)的另一半插入第二段叶片(5)的相应空腔内，用胶粘剂和销钉(6)连接芯材与叶片；
B.外连接工艺：把要连接的第一段叶片(1)和第二段叶片(5)对接就位，在接头处足够长度内加工带双向锥度的连接套筒(13)，连接套筒(13)与第一段叶片(1)和第二段叶片(5)连接成一体，连接套筒(13)尚未固化时，在连接套筒(13)外组装带双向锥度的外套筒(14)，外套筒(14)由对称的两部分(16，17)通过法兰连接，外套筒(14)与连接套筒(13)连接成一体；在连接区加入贯穿外套筒(14)、连接套筒(13)和叶片段的销钉(15)；
C.内外复合连接工艺：将第一芯材(2)、第二芯材(3)、第三芯材(4)分别插入第一段叶片(1)的相应空腔中，插入深度为所述芯材长度的1/2，将第二段叶片(5)与第一段叶片(1)对接，使第一芯材(2)、第二芯材(3)、第三芯材(4)的另一半插入第二段叶片(5)的相应空腔内，用胶粘剂连接芯材与空腔壁；在第一段叶片(1)和第二段叶片(5)接头处足够长度内加工带双向锥度的连接套筒(13)，连接套筒(13)与第一段叶片(1)和第二段叶片(5)连接成一体，连接套筒(13)尚未固化时，在连接套筒(13)外组装带双向锥度的外套筒(14)，外套筒(14)由对称的两部分(16，17)通过法兰连接，外套筒(14)与连接套筒(13)连接成一体；在连接区加入贯穿外套筒(14)、连接套筒(13)、叶片段和芯材的销钉(15)。
2.如权利要求1所述的纵向分段叶片的制作工艺，其特征在于连接套筒(13)是由复合材料制成。
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