CN102200100A - 风力发电机分体组装型叶片 - Google Patents

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赵萍
王�锋
曾明伍
罗银凤
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Abstract

本发明提供了一种风力发电机分体组装型叶片，所述叶片包括外壳和加强梁，所述加强梁沿叶片的长度方向设置在外壳内部、支撑叶片的内、外表面；所述外壳沿叶片的长度方向由若干段分体式壳体拼接而成，所述加强梁贯穿所有分体式壳体，分体式壳体内部对应设置有加强梁的限位装置。本发明加工难度小，工艺简单，质量容易保证，技术简单、容易实现，解决了传统整体式叶片生产工艺复杂和运输困难的问题，大大提高了运输的方便性，有利于提高效率、节能减排，适合大规模推广和使用。

Description

风力发电机分体组装型叶片
技术领域
本发明属于风力发电机技术领域，具体是一种风力发电机的分体组装型叶片的结构。
背景技术
能源，是当前全人类共同面临的一个问题。传统的能源慢慢减少，已经不能满足人们的需求，更严重的是，诸如火力发电、石油、天燃气等，对环境的破坏很大，因此，开发新的清洁能源显得相当急切。其中，风力发电是未来的一种清洁能源，越来越得到人们的重视。
风力发电设备的关键部件之一是叶片，为了能充分利用风能，往往会把叶片的长度做得很长。而且风力发电机的功率越大，其叶片的长度也就越长。如图1所示的是风力发电机叶片的基本结构形式，结构上分根部、外壳、龙骨（即加固梁）三个部分，现有技术的风力发电机叶片是整体式的，通常由上、下两大片叶片外壳粘接而成，两个大叶片外壳之间设置有加强梁，这两块巨大的叶片外壳和超长的加固梁在成型过程中，加工难度很大、工艺复杂，质量不易保证。尤其是运输成本较高，而且有可能根本无法在陆地上运输，这是目前传统叶片所面临的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于运输、方便拆卸的风力发电机分体组装型叶片。
本发明所采用的技术方案是：
一种风力发电机分体组装型叶片，所述叶片包括外壳和加强梁，所述加强梁沿叶片的长度方向设置在外壳内部、支撑叶片的内、外表面；所述外壳沿叶片的长度方向由若干段分体式壳体拼接而成，所述加强梁贯穿所有分体式壳体，分体式壳体内部对应设置有加强梁的限位装置。
所述加强梁是两根，对称、平行设置在外壳内部，包括一根实心梁和一根空心梁。
所述加强梁对应叶片内表面安装设置有定位角，该定位角为：70°~100°。
所述相邻的分体式壳体的连接处采用对应的限位止口对接。
所述相邻的分体式壳体的限位止口对接处采用粘接剂固定。
所述相邻的分体式壳体的连接处的叶片外表面设置有涂覆粘接剂的凹槽。
所述叶片的叶尖和叶根处的分体式壳体末端分别设置有隔板，隔板上对应设置有加强梁的限位装置。
本发明所产生的有益效果是：
本发明公开了一种用于风力发电机的分体组装型叶片的结构及其连接方式。把叶片外壳叶片分成若干块分体式壳体，通过两根加强梁和限位止口对接的连接方式将所有分体式壳体连接组装成一个整体叶片。分体式壳体在成型过程中，加工难度小，工艺简单，质量容易保证，而且运输方便、成本较低，能够解决现有技术存在的问题。分体式壳体通过两根加强梁、限位止口加灌注树脂的方法连接后，在发电工作过程中，强度能够得到保证；分体式叶片和加强梁的空心设计，使得叶片质量较轻发电过程中负载较小、发电效率更高；本发明技术简单、容易实现，解决了传统整体式叶片生产工艺复杂和运输困难的问题，大大提高了运输的方便性。有利于提高效率、节能减排，适合大规模推广和使用。
附图说明
图1是现有技术的风力发电机叶片的结构示意图；
图2是本发明的分体组装型叶片的各个部件的结构示意图；
图3是本发明的分体组装型叶片组装完整后的结构示意图；
图4是本发明的分体组装型叶片组装完整后的截面示意图；
图5是本发明相邻两块分体式壳体对接前的结构示意图；
图6是本发明相邻两块分体式壳体对接后的结构示意图。
图中标号表示：1－大梁，2－小梁，3－分体式壳体，4－叶尖隔板，5－对接处，6－大梁安装位置，7－小梁安装位置，8－叶根隔板，9－大梁定位肩台，10－小梁定位肩台，11－纤维布，12－凹槽，a－叶片内表面，b－叶片外表面。
具体实施方式
如图2～图6所示，本发明是一种风力发电机分体组装型叶片，该叶片包括外壳和加强梁。叶片外壳内部中空，沿叶片的长度方向分割成为若干块分体式壳体3，依叶片的大小规格一般分为2～3块。本实施例中，叶片外壳分成3块分体式壳体3，分别为外壳的叶尖部分、中间部分和叶根部分。若干段分体式壳体3相互拼接，构成一个完整的具有叶片内表面a、叶片外表面b的叶片外壳。
加强梁是两根，沿叶片的长度方向对称、平行设置在外壳内部，加强梁的长度等于叶片的长度，高度对应叶片外壳截面的高度设置，由此支撑叶片内表面a和叶片外表面b。通过加强梁贯穿所有分体式壳体3，把分体式壳体3连接起来，同时，分体式壳体3内部对应设置有加强梁的限位装置，即定位加强梁的结构。
如图2、3所示，叶尖部分的分体式壳体3的末端设置有叶尖隔板4、叶根部分的分体式壳体3末端设置有叶根隔板8，叶尖隔板4和叶根隔板8上对应设置有加强梁的限位装置，用于加强梁的轴向定位，即叶片长度方向上的位置固定。其中，叶根隔板8在分体式壳体3完全连接好之后，再安装、最后固定加强梁的另一端。
如图4所示，由于本实施例的叶片截面形状因为空气动力学设计为流线型，其高度呈曲线变化，在大梁安装位置6和小梁安装位置7处，两根加强梁对应叶片内表面安装设置有相同的定位角，该定位角为：70°~100°，本实施例取60°~90°。两根加强梁的高度、截面各不相同，因此分为大梁1和小梁2。大梁1设置为空心梁，进一步减轻叶片的整体重量，小梁2设计为实心梁，进一步加强叶片的整体强度。对应大梁安装位置6，分体式壳体3内壁上设置有大梁定位肩台9；对应小梁安装位置7，分体式壳体3内壁上设置有小梁定位肩台10。大梁定位肩台9和小梁定位肩台10都为4个，大梁定位肩台9和小梁定位肩台10分别对称设置在大梁1和小梁2与分体式壳体3内壁的四个接触部位上。
如图5、6所示，相邻的两个分体式壳体3的对接处5采用对应的限位止口对接，且对应的限位止口处采用粘接剂固定。同时，为保证叶片迎风时叶片的表面光滑度，在对接处5的叶片外表面b上设置有涂覆粘接剂的凹槽12，该凹槽12即在分体式壳体3加工过程中，留有mm级别的加工余量即可。
本实施例中，粘结剂采用在限位止口处之间的空隙和对接处5的叶片表面铺设纤维布11、并通过树脂固化粘结的方式。而且，限位止口处的纤维布11与叶片表面的纤维布是连续的，壳体制作时，该部分纤维不灌注树脂。对接时，先将相邻两个分体式壳体3上铺设的的纤维布交叉在一起，再采用灌注树脂的方法连接并固定，这样能够保证相邻两个分体式壳体3之间载荷的良好传递以及连接处的强度。同时，为保证叶片迎风时叶片的表面光滑度，在对接处5的叶片外表面b上设置有用于铺覆纤维布及树脂的凹槽12，以保证叶片外形符合设计要求和表面光滑。相邻分体式壳体3的连接固定采用以下步骤：
1、  对相邻的两个分体式壳体3对应的限位止口对接处5表面进行粗糙处理。
2、  对接相邻的两个分体式壳体3，使对应的两个限位止口结合紧密、配合牢固，相邻两个分体式壳体3之间的纤维布11相互交叉。
3、  对接后，在对接处5附近的叶片内表面a和叶片外表面b的凹槽12内铺设纤维布，注意保持纤维布的高度与叶片外表面b高度一致。
4、  铺设完成后，将混有一定比例的固化剂（如胺类固化剂、酸酐类固化剂等）的液态树脂灌注进入叶片内表面a和叶片外表面b上的纤维布中，同时，该液态树脂通过分体式壳体3之间的缝隙注入限位止口对接处5表面的纤维布内。其中灌注树脂采用与叶片本体相同的树脂，如不饱和聚酯树脂、环氧树脂等。
5、  灌注完成后，在常温下或加热的方法对树脂纤维布进行固化，使相邻的两个分体式壳体3粘接紧密，强度达到要求。
最后，对叶片外表面b进行精加工，使其表面光滑度满足要求。

Claims (7)

1.一种风力发电机分体组装型叶片，所述叶片包括外壳和加强梁，所述加强梁沿叶片的长度方向设置在外壳内部、支撑叶片的内、外表面；其特征在于：所述外壳沿叶片的长度方向由若干段分体式壳体拼接而成，所述加强梁贯穿所有分体式壳体，分体式壳体内部对应设置有加强梁的限位装置。
2.根据权利要求1所述的风力发电机分体组装型叶片，其特征在于：所述加强梁是两根，对称、平行设置在外壳内部，包括一根实心梁和一根空心梁。
3.根据权利要求1所述的风力发电机分体组装型叶片，其特征在于：所述加强梁对应叶片内表面安装设置有定位角，该定位角为：70°~100°。
4.根据权利要求1所述的风力发电机分体组装型叶片，其特征在于：所述相邻的分体式壳体的连接处采用对应的限位止口对接。
5.根据权利要求4所述的风力发电机分体组装型叶片，其特征在于：所述相邻的分体式壳体的限位止口对接处采用粘接剂固定。
6.根据权利要求4或5所述的风力发电机分体组装型叶片，其特征在于：所述相邻的分体式壳体的连接处的叶片外表面设置有涂覆粘接剂的凹槽。
7.根据权利要求1所述的风力发电机分体组装型叶片，其特征在于：所述叶片的叶尖和叶根处的分体式壳体末端分别设置有隔板，隔板上对应设置有加强梁的限位装置。
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