CN105673358A - 一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构及制作工艺 - Google Patents

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Abstract

一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构及制作工艺，涉及一种大型风机叶片，主要解决传统工艺的尾缘易开裂的问题。包括叶片主体部分和叶片尾缘部分，叶片主体部分上设有叶片主体粘接边，叶片尾缘部分上设有叶片尾缘粘接边，两叶片尾缘粘接边与叶片主体粘接边通过胶黏剂粘连，并通过螺栓固定。本发明采用从侧面可控胶接工艺并以螺栓固定的方式连接尾缘，从而在保证叶片结构稳定性能的基础上，提高了叶片分段的拆装方便性。

Description

一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构及制作工艺
技术领域
本发明涉及一种大型风机叶片，具体地说是一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构及制作工艺。
背景技术
我国是风资源大国，陆地上超过50％的风资源都被归于“低风速区”，风速在每秒5～7米。叶片作为捕捉风能的核心部件，拥有良好的结构设计和稳定的工艺生产设计是保证其质量的关键法门。更大更长的叶片可以更好的捕捉风能。
目前大型风力机叶片的合模工艺中，尾缘区域的粘接一直属于质量控制的盲区，由于几何外形和空间的限制，即不方便施工，也不方便监测，传统叶片尾缘采用上下模合模胶接工艺，因此风力机叶片在运行过程中出现尾缘开裂已成为影响风力机正常运行发电的主要原因之一，并且一旦出现尾缘开裂，业主就面临更换整支叶片的风险，势必提高了运维成本。同时，叶片长度的不断增加，其最大弦长也在不断的增加，随之而来的是叶片的运输问题。分段叶片设计可以有效的克服叶片在运输过程中限高限宽的困难，因此有必要设计一种稳固的结构进行叶片分段。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题，提供了一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构及制作工艺，采用从侧面可控胶接工艺并以螺栓固定的方式连接尾缘，从而在保证叶片结构稳定性能的基础上，提高了叶片分段的拆装方便性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构，包括叶片主体部分和叶片尾缘部分，叶片主体部分包括叶片主体压力面和叶片主体吸力面，叶片尾缘部分包括叶片尾缘压力面和叶片尾缘吸力面，其特征是，叶片主体部分上设有叶片主体粘接边，叶片尾缘部分上设有叶片尾缘粘接边，所述叶片主体粘接边为两个，分别固定在叶片主体压力面和叶片主体吸力面上，所述叶片尾缘粘接边也为两个，分别固定在叶片尾缘压力面和叶片尾缘吸力面上，且同一压力面或吸力面上的叶片尾缘粘接边与叶片主体粘接边相对应，两叶片尾缘粘接边与叶片主体粘接边通过胶黏剂粘连，并通过螺栓固定；所述叶片主体粘接边和叶片尾缘粘接边分别位于叶片主体部分和叶片尾缘部分内侧，且均垂直于固定基面，与叶片主体部分和叶片尾缘部分采用一体成型。
所述叶片尾缘部分与叶片主体部分相连接的一边长度为LTE＝Lmax±0.17L，其中，Lmax为叶片最大弦长处，L为叶片长度。
所述叶片长度为30m-120m，叶片主体粘接边和叶片尾缘粘接边的厚度为7mm-119mm，长度为195mm-275mm。
所述胶黏剂厚度为小于等于5mm，剪切强度大于等于7MPa。
胶黏剂的选择与叶片树脂类型相对应。
用来固定叶片主体粘接边和叶片尾缘粘接边的螺栓个数为3-7个，螺栓型号为8.8级-10.9级。
一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构的叶片制作工艺，其特征是，步骤如下：
1)制备叶片主体部分：①叶片主体压力面与叶片主体吸力面分别依据叶片主体设计要求由内向外依次铺设外蒙皮、芯材、主梁、尾缘梁、内蒙皮，②铺设完成后对模具进行抽真空，然后注入树脂，再将模具加热到60℃，固化6小时后分别得到叶片主体压力面壳体及叶片主体吸力面壳体，③固化完成后，叶片吸力面及叶片压力面通过胶粘剂进行粘接，完成合模，得到叶片主体部分；
2)制备叶片尾缘部分：①在叶片尾缘模具表面铺设一层塑料膜，塑料膜上铺设一层脱模布；②在脱模布上由内向外依次铺设外蒙皮、芯材、尾缘梁、内蒙皮；③对模具进行抽真空后注入树脂；④灌注后等待固化。
所述步骤1)和2)中，抽真空时:抽气阀门关闭后，15分钟内模具内真空度不低于-0.1MPa；灌注树脂时：车间温度高于20℃。
所述在固化过程中，如遇冬季操作，则需要在模具表面铺上棉被。
一种叶片尾缘模具，所述叶片尾缘模具由多个模具组件拼接而成，相邻模具组件拼接处均有拼接法兰，通过可拆卸螺栓进行连接固定。模具组件上均标注有便于装配识别的序号。
本发明的有益效果是：
1.采用从侧面可控胶接工艺并以螺栓固定的方式连接尾缘，从根本上杜绝了传统叶片尾缘胶接厚度及胶接缺陷的不可控性，整体型尾缘结构有效的降低了尾缘开裂的风险。
2.在保证叶片结构稳定性能的基础上，提高了叶片分段的拆装方便性，使尾缘能像零部件一样维修和更换，同时使得大型风力机的风机叶片更方便运输。
3.便捷的尾缘安装方式大大提高了尾缘安装的工艺可控性，也为后期的维修提供了便利。
4.叶片尾缘模具采用模具组件拼接的方式使其便于携带，并便于对长度做调整。
附图说明
图1为本发明叶片主体部分和叶片尾缘部分示意图；
图2为本发明叶片粘接图；
图3为图2的A处局部放大图，
图4为图2的B处局部放大图，
图5为图2的C处局部放大图，
图6为本发明叶片尾缘模具示意图，
图7为图6的D处局部放大图。
图中：1-叶片尾缘部分、2-叶片主体部分、3-结构胶、4-连接螺栓、1-1、1-2叶片尾缘粘接边、2-1、2-2叶片主体粘接边、5-叶片尾缘模具、5-1模具拼接法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1-7所示，本发明主要包括叶片主体部分2叶片尾缘部分1。
叶片尾缘部分(1)所选位置为LTE＝Lmax±0.17L，其中，Lmax为叶片最大弦长处，L为叶片长度。除去叶片尾缘部分，在原叶片基础上剩余部分为叶片主体部分。
为了提高叶片尾缘部分的强度，叶片尾缘部分1与叶片尾缘部分尾缘连接边1-1、1-2需一体成型。具体制作工艺为：①在叶片尾缘模具表面铺设一层塑料膜，塑料膜上铺设一层脱模布；②在脱模布上由内向外依次铺设外蒙皮、芯材、尾缘梁、内蒙皮；③对模具进行抽真空后注入树脂；④灌注后等待固化。固化完成后脱模即可。
为了提高叶片主体部分2与尾缘部分1连接的结构强度，叶片主体部分在生产过程中，需在叶片主体压力面(PS面)和叶片主体吸力面(SS)上分别安装叶片主体部分尾缘连接边2-1、2-2，以实现一体成型，同时起到定位叶片主体部分铺层作用。具体制作工艺为：①在原有叶片模具上固定叶片主体部分尾缘连接边，②叶片主体压力面与叶片主体吸力面分别依据叶片主体设计要求由内向外依次铺设外蒙皮、芯材、主梁、尾缘梁、内蒙皮，③铺设完成后对模具进行抽真空，然后注入树脂，再将模具加热到60℃，固化6小时后分别得到叶片主体压力面壳体及叶片主体吸力面壳体，④固化完成后，叶片主体压力面壳体与前缘粘接角通过胶粘剂进行粘接，完成合模，得到叶片主体部分。
将得到的叶片主体部分的压力面/吸力面与叶片尾缘部分的压力面/吸力面相对应，使叶片主体粘接边和叶片尾缘粘接边相对应，两叶片尾缘粘接边与叶片主体粘接边通过胶黏剂粘连，并通过螺栓固定，胶黏剂厚度为小于等于5mm，剪切强度大于等于7MPa。胶粘剂的类型需与叶片树脂类型相匹配，例如环氧体系树脂需要配备环氧体系胶粘剂。
当叶片长度为30m～60m范围内，叶片主体粘接边或叶片尾缘粘接边的厚度T控制在7mm-9mm，长度H控制在195mm-215mm；当叶片长度为60m-90m范围内，叶片主体粘接边或叶片尾缘粘接边的厚度T控制在13mm-15mm，长度H控制215mm-235mm；当叶片长度为90m-120m范围内，叶片主体粘接边或叶片尾缘粘接边的厚度T控制在17mm-119mm，长度H控制235mm-275mm。
当叶片长度为30m～60m范围内，固定粘接边的螺栓数量分别控制在3-5个，螺栓型号选用8.8级；当叶片长度为60m-90m范围内，固定粘接边的螺栓数量分别控制在4-6个，螺栓型号选用9.8级；当叶片长度为90m-120m范围内，固定粘接边的螺栓数量分别控制在5-7个，螺栓型号选用10.9级。
制作叶片尾缘所使用的叶片尾缘模具，由多个模具组件拼接而成，相邻模具组件拼接处均有拼接法兰，通过可拆卸螺栓进行连接固定。模具组件上均标注有便于装配识别的序号，安装时可按照序号的先后顺序进行连接，避免接错，提高工作效率。

Claims (10)

1.一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构，包括叶片主体部分和叶片尾缘部分，叶片主体部分包括叶片主体压力面和叶片主体吸力面，叶片尾缘部分包括叶片尾缘压力面和叶片尾缘吸力面，其特征是，叶片主体部分上设有叶片主体粘接边，叶片尾缘部分上设有叶片尾缘粘接边，所述叶片主体粘接边为两个，分别固定在叶片主体压力面和叶片主体吸力面上，所述叶片尾缘粘接边也为两个，分别固定在叶片尾缘压力面和叶片尾缘吸力面上，且同一压力面或吸力面上的叶片尾缘粘接边与叶片主体粘接边相对应，两叶片尾缘粘接边与叶片主体粘接边通过胶黏剂粘连，并通过螺栓固定；所述叶片主体粘接边和叶片尾缘粘接边分别位于叶片主体部分和叶片尾缘部分内侧，且均垂直于固定基面，与叶片主体部分和叶片尾缘部分采用一体成型。
2.根据权利要求1所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构，其特征是，所述叶片尾缘部分与叶片主体部分相连接的一边长度为LTE＝Lmax±0.17L，其中，Lmax为叶片最大弦长处，L为叶片长度。
3.根据权利要求1或2所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构，其特征是，所述叶片长度为30m-120m，叶片主体粘接边和叶片尾缘粘接边的厚度为7mm-119mm，长度为195mm-275mm。
4.根据权利要求1所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构，其特征是，所述胶黏剂厚度为小于等于5mm，剪切强度大于等于7MPa。
5.根据权利要求1或4所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构，其特征是，胶黏剂的选择与叶片树脂类型相对应。
6.根据权利要求1或4所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构，其特征是，用来固定叶片主体粘接边和叶片尾缘粘接边的螺栓个数为3-7个，螺栓型号为8.8级-10.9级。
7.根据权利要求1所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构的叶片制作工艺，其特征是，步骤如下：
1)制备叶片主体部分：①在原有叶片模具上固定叶片主体部分尾缘连接边(2-1、2-2)，②叶片主体压力面与叶片主体吸力面分别依据叶片主体设计要求由内向外依次铺设外蒙皮、芯材、主梁、尾缘梁、内蒙皮，③铺设完成后对模具进行抽真空，然后注入树脂，再将模具加热到60℃，固化6小时后分别得到叶片主体压力面壳体及叶片主体吸力面壳体，④固化完成后，在叶片主体吸力面壳体与叶片主体压力面壳体通过胶粘剂进行粘接，完成合模，得到叶片主体部分；
2)制备叶片尾缘部分：①在叶片尾缘模具表面铺设一层塑料膜，塑料膜上铺设一层脱模布；②在脱模布上由内向外依次铺设外蒙皮、芯材、尾缘梁、内蒙皮；③对模具进行抽真空后注入树脂；④灌注后等待固化。
8.根据权利要求7所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构的叶片制作工艺，其特征是，步骤1)和2)中，抽真空时:抽气阀门关闭后，15分钟内模具内真空度不低于-0.1MPa；灌注树脂时：车间温度高于20℃。
9.根据权利要求7所述的一种大型尾缘分段风力机叶片连接结构的叶片制作工艺，其特征是，在固化过程中，如遇冬季操作，则需要在模具表面铺上棉被。
10.根据权利要求7所述的制作方法中使用的一种叶片尾缘模具，其特征是，所述叶片尾缘模具由多个模具组件拼接而成，相邻模具组件拼接处均有拼接法兰，通过可拆卸螺栓进行连接固定。模具组件上均标注有便于装配识别的序号。
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Assignee: LIANYUNGANG ZHONGFU LIANZHONG COMPOSITES GROUP Co.,Ltd.

Assignor: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics|WUXI WIND POWER INSTITUTE Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022320000093

Denomination of invention: Connecting structure and manufacturing technology of large trailing edge segmented wind turbine blade

Granted publication date: 20190101

License type: Common License

Record date: 20220609

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract