CN105089944B - 一种风力发电机叶片叶根联接结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风力发电机叶片叶根联接结构，该风电叶片是空腹结构，主要结构材料为玻璃钢，具有迎流面半块和背流面半块，两个半块壳体粘接为一整体，叶片根端轮廓是正圆，其端面上有多个周向均布用于与风轮轮毂连接的联接螺栓；叶片的根部有一个过渡联接件，过渡联接件与叶片固定连接，联接螺栓布置在过渡联接件上。本发明采用金属圆筒过渡联接，避免了钻孔对叶片的二次损伤，联接螺栓的数量及截圆直径可以根据不同机组轮毂的尺寸要求灵活调整，而且联接螺栓的数量多于以往的联接方法，满足设计要求。

Description

一种风力发电机叶片叶根联接结构及其制作方法

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及风力发电机的风轮叶片，尤其涉及该叶片的叶根联接结构。

背景技术

近年来，随着风电机组功率的不断提升，风轮叶片的长度、重量也快速增加，叶片根端承受的载荷也越来越大。目前6MW风电机组叶片的根部弯矩已达到约30MNm，如此大的弯矩给叶根联接结构设计带来了巨大困难。

风电叶片是空腹结构，通常采用真空灌注成型，分别灌注迎流面和背流面两半壳体，再把两半壳体粘接起来，叶片根端轮廓是正圆，其端面上要布置很多螺栓，用于与风轮轮毂连接。目前主要有两种结构形式，一种是在叶片成型时，就把螺栓预埋在叶片中，其缺点是，该结构需预埋螺栓套筒，工艺较为复杂，易发生定位偏差，如果叶根灌注不透，还存在整支叶片报废的风险，另外，当叶根预埋螺栓套损伤后更换也极其困难。另一种是T形螺栓结构，见图1，该T形螺栓包括一条双头螺杆2和一个螺母3，叶片1灌注成型后，在叶片壁上钻横向孔，用于放置螺母3，在叶根端面上钻纵向孔，通往螺母放置孔，双头螺杆2穿进该纵向孔与螺母3连接。其优点是更换螺杆很方便，缺点是，由于壁上螺母放置孔面积大，受叶片螺母放置孔所在部位强度限制，允许布置的螺栓数量较少，螺栓以及叶根玻璃钢的静强度和疲劳强度难于满足设计要求。

以上两种结构，螺栓都是预先安装在叶片上的，在安装叶片时，与轮毂的螺栓孔对位比较困难。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种风电叶片叶根联接结构，该结构没有上述现有技术的缺点。

本发明的技术解决方案是：

一种风电叶片叶根联接结构，所述风电叶片是空腹结构，通常采用真空灌注成型，分别灌注迎流面和背流面两半壳体，再把两半壳体粘接为一整体，叶片根端轮廓是正圆，其端面上有多个周向均布用于与风轮轮毂联接的联接螺栓；其特征在于，所述叶片的根部有一个过渡联接件，该过渡联接件与叶片固定连接，所述联接螺栓布置在过渡联接件上。

所述过渡联接件是一个有法兰的金属圆筒，该金属圆筒的外壁与叶片的内壁粘接连接，所述金属圆筒法兰上有若干周向均布的螺栓孔，所述联接螺栓穿在该孔中。

所述金属圆筒与叶片结合面是环形齿状啮合结构。

所述金属圆筒的筒体轮廓呈喇叭形状，具有一段圆筒和一段锥筒，两段筒体是整体，所述叶片的内壁轮廓与筒体轮廓相适配。

所述所述金属圆筒的法兰是宽边法兰，法兰上有多排螺栓孔，呈同心圆分布。

上述风电叶片叶根联接结构的制作方法，包括步骤：

（1）、按照风电叶片成型工艺分别手糊或灌注叶片的迎流面半块和背流面半块，按照金属切削、焊接等工艺加工金属圆筒；

（2）、在金属圆筒外壁防滑齿的齿根槽内缠绕玻璃纤维丝，并用粘接剂将玻璃纤维丝浸透，待固化后，在一半块叶片根端内壁上涂粘接剂，与金属圆筒进行粘接，在半块的对接面上涂粘接剂，通过合模，再把叶片的另一个半块与金属圆筒相粘接，保持它们的相对位置不变，适当加压、加热，待粘接剂固化后，两个叶片半块粘接为一体，叶片与金属圆筒也粘接为一体，缠绕的玻璃纤维丝也构成叶片内壁上的防滑齿。

所用粘接剂优选环氧树脂或聚酯树脂。

本发明的有益效果：

采用金属圆筒过渡联接，避免了钻孔对叶片的二次损伤，联接螺栓的数量及截圆直径可以根据不同机组轮毂的尺寸要求灵活调整，而且联接螺栓的数量多于以往的联接方法，满足设计要求；另外，螺栓不必预先装在叶片上，为安装叶片提供了方便；叶片与圆筒的粘接配合面轮廓是喇叭状，且有防滑齿，叶片与圆筒的结合牢固，不会脱落，安全性好；加工制作的工艺简单，难度小，容易实施。

附图说明

图1是传统的T型螺栓联接结构示意图

图2是本发明的联接结构示意图

图3是图2的左视（A-A）图

图4是图2中局部I的放大图。

具体实施方式

本风电叶片是空腹结构，采用真空灌注成型，首先分别灌注迎流面和背流面两半壳体，再把两半壳体粘接为一整体，叶片根端轮廓是正圆，其端面上有多个周向均布用于与风轮轮毂连接的联接螺栓。

参见图2：本叶片的特点是，在叶片1的根部增加一个过渡联接件，该过渡联接件是一个有法兰的金属圆筒2，该金属圆筒2的外壁与叶片根端的内壁粘接连接，所述法兰上有多个周向均布的螺栓孔，所述联接螺栓5穿在该孔中。

所述金属圆筒2外壁有防滑齿，叶片内壁也有相应的防滑齿与其啮合。可防止叶片1与金属圆筒2发生分离。

所述金属圆筒2的筒体轮廓呈喇叭形状，具有一段圆筒和一段锥筒，两段筒体是整体，且D2大于D1，所述叶片1的内壁轮廓与筒体轮廓相适配。这种倒锥结构可确保叶片1在离心力作用下不会与金属圆筒2脱离。

参见图3：所述金属圆筒2的法兰是宽边法兰，法兰上有多排螺栓孔，呈同心圆分布，本例为两排，螺栓孔的节圆直径D3和D4以及每排螺栓数量n，可根据叶片与轮毂的接口尺寸进行调整，这样，布置的螺栓数量即可满足设计要求。

上述风电叶片叶根联接结构的制作方法，包括步骤：

（1）、按照叶片通用的制造工艺，分别真空灌注成型叶片的迎流面半块和背流面半块壳体，按照金属切削、焊接等工艺加工金属圆筒；

（2）、参见图4：在金属圆筒2外壁防滑齿的齿根槽内缠绕玻璃纤维丝3，并用粘接剂4将玻璃纤维丝3浸透，待固化后，在一半块叶片1根端内壁上涂粘接剂4，与金属圆筒2进行粘接，在半块的对接面上涂粘接剂4，通过合模，再把叶片1的另一个半块与金属圆筒2相粘接，保持它们的相对位置不变，适当加压、加热，待粘接剂固化后，两个叶片半块粘接为一体，叶片1与金属圆筒2也粘接为一体，缠绕的玻璃纤维丝3也构成叶片内壁上的防滑齿。这样，可确保金属圆筒2与叶片1的结合强度。所用粘接剂4最好选用环氧树脂或聚酯树脂。

Claims (6)

1.一种风力发电机叶片叶根联接结构，所述风力发电机叶片是空腹结构，主要结构材料为玻璃钢，具有迎流面半块和背流面半块，两个半块壳体粘接为一整体，叶片根端轮廓是正圆，其端面上有多个周向均布用于与风轮轮毂连接的联接螺栓；其特征在于，所述叶片的根部有一个过渡联接件，该过渡联接件与叶片固定连接，所述过渡联接件是一个有法兰的金属圆筒，该金属圆筒的外壁与叶片的内壁粘接连接，所述法兰上有若干周向均布的螺栓孔，所述联接螺栓穿在该孔中。

2.如权利要求1所述的风力发电机叶片叶根联接结构，其特征在于，所述金属圆筒与叶片结合面是环形齿状啮合结构。

3.如权利要求1所述的风力发电机叶片叶根联接结构，其特征在于，所述金属圆筒的筒体轮廓呈喇叭形状，具有一段圆筒和一段锥筒，两段筒体是整体，所述叶片的内壁轮廓与筒体轮廓相适配。

4.如权利要求1所述的风力发电机叶片叶根联接结构，其特征在于，所述金属圆筒的法兰是宽边法兰，法兰上有多排螺栓孔，呈同心圆分布。

5.一种如权利要求1-4任一项所述风力发电机叶片叶根联接结构的制作方法，包括步骤：

（1）、按照风电叶片的成型工艺分别制作叶片的迎流面半块和背流面半块，按照金属加工工艺加工金属圆筒；

（2）、在金属圆筒外壁防滑齿的齿根槽内缠绕玻璃纤维丝，并用粘接剂将玻璃纤维丝浸透，待固化后，在一半块叶片根端内壁上涂粘接剂，与金属圆筒进行粘接，在半块的对接面上涂粘接剂，通过合模，再把叶片的另一个半块与金属圆筒相粘接，保持它们的相对位置不变，适当加压、加热，待粘接剂固化后，两个叶片半块粘接为一体，叶片与金属圆筒也粘接为一体，缠绕的玻璃纤维丝也构成叶片内壁上的防滑齿。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所用粘接剂为环氧树脂或聚酯树脂。