CN112238621B - 一种组合式风电叶片根部预制件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电叶片零部件制造技术领域，具体涉及一种组合式风电叶片根部预制件，包括依次连接的螺套和PET结构体；螺套包括具有圆柱体段和矩形体段的金属主体，以及套设于圆柱体段上且外轮廓为矩形体的复材套件，复材套件和矩形体段二者垂直于同一方向的截面为各边对应等距平行的正方形，且复材套件的轮廓大于矩形体段的轮廓，PET结构体垂直于同一方向的截面与矩形体段的截面等轮廓；还包括用于对矩形体段以及PET结构体外围进行贴合包覆的若干层织物层，织物层通过成型工艺实现金属主体和PET结构体的连接，且与复材套件形成预制件平整的外表面。本发明中所提供的组合式风电叶片根部预制件，可有效保证叶片根部的质量。

Description

一种组合式风电叶片根部预制件

技术领域

本发明涉及风电叶片零部件制造技术领域，具体涉及一种组合式风电叶片根部预制件。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，风力发电产业迅速发展，成为继欧洲、美国和印度之后的全球风力发电主要市场之一。

中国产业调研网发布的2019-2025年中国风电叶片市场现状全面调研与发展趋势分析认为，风机叶片是风能技术进步的关键核心风力机部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。中国风机叶片行业的发展是伴随着风电产业及风电设备行业的发展而发展起来的。由于起步较晚，中国风机叶片最初主要是依靠进口来满足市场需求的，随着国内企业和科研院所的共同努力，中国风机叶片行业的供给能力迅速提升。

风电叶片根部作为连接的主要位置，对整个风电叶片组件的正常运行起到至关重要的作用，现有叶片根部质量的问题严重影响了产品的使用寿命。

鉴于上述问题，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种组合式风电叶片根部预制件，使其更具有实用性。

发明内容

本发明中提供了一种组合式风电叶片根部预制件，可有效保证叶片根部的质量，提高螺栓套与复合材料的连接质量以及根部螺栓的承载能力，保证产品的使用寿命和安全。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括：

一种组合式风电叶片根部预制件，包括依次连接的螺套和PET结构体；

所述螺套包括具有圆柱体段和矩形体段的金属主体，以及套设于所述圆柱体段上且外轮廓为矩形体的复材套件，所述复材套件和所述矩形体段二者垂直于同一方向的截面为各边对应等距平行的正方形，且所述复材套件的轮廓大于所述矩形体段的轮廓，所述PET结构体垂直于所述同一方向的截面与所述矩形体段的截面等轮廓；

还包括用于对所述矩形体段以及所述PET结构体外围进行贴合包覆的若干层织物层，所述织物层通过成型工艺实现所述金属主体和PET结构体的连接，且与所述复材套件形成预制件平整的外表面。

进一步地，所述复材套件一侧与所述矩形体段一侧贴合，所述复材套件的另一侧相对于所述圆柱体段的端部向内缩进。

进一步地，所述矩形体段与所述PET结构体贴合的端面上设置有凹陷区，用于对所述PET结构体端面上的突出部进行包覆。

进一步地，所述突出部和凹陷区的轮廓均为圆柱体。

进一步地，所述矩形体段的外表面上设置有若干环状凹槽，所述织物层部分层级局部嵌设在所述环状凹槽内。

进一步地，若干所述环状凹槽具体为，沿所述同一方向等螺距延伸的螺纹槽体，或者，沿所述同一方向平行并列设置的且与所述截面平行的若干环槽。

进一步地，所述环状凹槽的截面为圆弧面。

进一步地，所述织物层部分层级局部嵌设在所述环状凹槽内，具体为，所述织物层的部分层级通过环绕的纱线/布条的捆绑力而束缚在所述环状凹槽内，并通过所述纱线/布条填平所述环状凹槽。

进一步地，所述织物层部分层级局部嵌设在所述环状凹槽内，具体为，所述织物层的部分层级逐层的通过纱线/布条的独立捆绑而被束缚在所述环状凹槽内，并通过所述纱线/布条填平所述环状凹槽。

进一步地，所述织物层局部嵌设在所述环状凹槽内的部分层级的层数为总层数的1/5~1/2。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

在本发明中，通过将螺套设置为金属主体和复材套件两部分，在保证其使用性能的前提下，有效的降低了此结构的重量，其中，复材套件可通过拉挤的方式获得，与整个预制件的后半段形成平整的外表面，便于后续和拉挤件更加贴合的并列设置，从而形成完整的风电叶片根部结构。

复材套件和矩形体段的截面均设置为正方形，可在螺栓与螺套连接的过程中，不受到相对旋转力的影响，而保证连接处周向的稳定性，通过织物层对螺套和PET结构体的连接处缝隙进行覆盖，保证二者连接的稳定性，通过现有的成型工艺，可对织物进行成型，树脂的注入可使得织物层分别与螺套和PET结构体进行连接，从而保证最终轴向连接的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为螺套的爆炸图；

图2为螺套的组合示意图；

图3为PET结构体的结构示意图；

图4为螺套和PET结构体通过织物层连接的剖视图；

图5为螺套的一种优选方式示意图；

图6为PET结构体的一种优选方式示意图；

图7为图6中的PET结构体的使用示意图；

图8为螺套的另一种优选方式示意图；

图9为织物层与螺套的连接示意图；

图10和图11为图9中A处的两种局部放大图；

附图标记：螺套1、金属主体11、圆柱体段11a、矩形体段11b、复材套件12、环状凹槽15、PET结构体2、织物层3。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。

一种组合式风电叶片根部预制件，如图1~4所示，包括依次连接的螺套1和PET结构体2；螺套1包括具有圆柱体段11a和矩形体段11b的金属主体11，以及套设于圆柱体段11a上且外轮廓为矩形体的复材套件12，复材套件12和矩形体段11b二者垂直于同一方向的截面为各边对应等距平行的正方形，且复材套件12的轮廓大于矩形体段11b的轮廓，PET结构体2垂直于同一方向的截面与矩形体段11b的截面等轮廓；还包括用于对矩形体段11b以及PET结构体2外围进行贴合包覆的若干层织物层3，织物层3通过成型工艺实现金属主体11和PET结构体2的连接，且与复材套件12形成预制件平整的外表面。

在上述实施例中，通过将螺套1设置为金属主体11和复材套件12两部分，在保证其使用性能的前提下，有效的降低了此结构的重量，其中，复材套件12可通过拉挤的方式获得，与整个预制件的后半段形成平整的外表面，便于后续和拉挤件更加贴合的并列设置，从而形成完整的风电叶片根部结构。

其中，复材套件12和矩形体段11b的截面均设置为正方形，可在螺栓与螺套连接的过程中，不受到相对旋转力的影响，而保证连接处周向的稳定性，通过织物层3对螺套1和PET结构体2的连接处缝隙进行覆盖，保证二者连接的稳定性，通过现有的成型工艺，可对织物进行成型，树脂的注入可使得织物层3分别与螺套1和PET结构体2进行连接，从而保证最终轴向连接的可靠性。

在上述组合式风电叶片根部预制件成型结束后，可通过其并列设置，以及相邻两预制件中间设置玻璃钢块等其他拉挤结构的形式获得完整的风电叶片根部轮廓，最终可在覆盖织物后覆膜抽真空，并通过保压注树脂的方式获得整体的根部结构。此种方式可有效提高螺栓套与复合材料的连接质量以及根部螺

栓的承载能力，保证产品的使用寿命和安全。

作为上述实施例的优选，如图5所示，复材套件12一侧与矩形体段11b一侧贴合，复材套件12的另一侧相对于圆柱体段11a的端部向内缩进，从而形成局部凸台，通过局部凸台的设置，目的在于在后续的加工中，为螺套1提供定位的位置，从而确保最终风电叶片根部尺寸的稳定性。

作为上述实施例的优选，如图6和7所示，矩形体段11b与PET结构体2贴合的端面上设置有凹陷区，用于对PET结构体2端面上的突出部21进行包覆，上述方式可增加二者连接处的亲和力，其中，在织物层3注入树脂成型的过程中，树脂也会进入二者的间隙内，从而提高整体性，在本优选方案中，突出部21和凹陷区的轮廓均设置为圆柱体为优，可降低螺套1的加工难度。当然其他可实现上述目的轮廓也均在本发明的保护范围内。

如图8和9所示，作为上述实施例的优选，矩形体段11b的外表面上设置有若干环状凹槽15，织物层3部分层级局部嵌设在环状凹槽15内，从而增加织物层3内层与螺套1的表面亲和力，提高轴向抗剥离力，保证在风电叶片使用过程中，轴向方向上的稳定性。

其中，作为环状凹槽15的具体优化方式，其具体为，沿同一方向等螺距延伸的螺纹槽体，或者，沿所述同一方向平行并列设置的且与所述截面平行的若干环槽。二者均可起到对织物层3局部进行容置的目的。为了避免因织物层的局部突变而影响织物本身的性能，环槽的截面优选为圆弧面，从而可使得织物的弯折更加柔性化，尽可能的使得弯折部分获得与平整的织物近似的性能。

作为上述实施例的优选，织物层3部分层级局部嵌设在环状凹槽15内具有以下实施方式：

实施方式一：

如图10所示，织物层3的部分层级通过环绕的纱线/布条的捆绑力而束缚在环状凹槽15内，并通过纱线/布条填平环状凹槽15，此种方式下的操作较为简单，当环状凹槽15被填平后，织物层3的其他层级保持平整的状态而获得更好的性能，其中局部弯曲的织物层3则对螺套1和PET结构体2连接的轴向稳定性做出贡献，保证织物层3和螺套1二者之间的贴合性，在一定程度上此部分织物层3起到了过度的作用，在平整的织物层3和PET结构体2之间起到了衔接的目的，通过树脂对织物层3中的各层级，以及织物层3和螺套1和PET结构体2的连接，使得风电叶片根部获得了稳定的整体结构。

实施方式二：

如图10所示，织物层3部分层级局部嵌设在环状凹槽15内，具体为，织物层3的部分层级逐层的通过纱线/布条的独立捆绑而被束缚在环状凹槽15内，并通过纱线/布条填平环状凹槽15。此种方式在最终预制件的整体性上性能会更加优异，如实施方式一中所述，局部弯曲的织物层3则对螺套1和PET结构体2连接的轴向稳定性做出贡献，保证织物层3和螺套1二者之间的贴合性，在一定程度上此部分织物层3起到了过度的作用，而通过逐层的独立捆绑，使得相邻的更层级之间的弯曲程度是逐渐的过度的，在一定程度上使得更层级之间的因弯曲带来的性能变化更加平缓，减少了突变的可能。但是此种方式下具体的加工难度大，带来了人力成本的大量消耗，尤其在局部弯曲的层级较多的情况下，此问题更加凸显。

因此以上两种实施方式还需根据实际的性能要求而具体选择。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，包括依次连接的螺套（1）和PET结构体（2）；

所述螺套（1）包括具有圆柱体段（11a）和矩形体段（11b）的金属主体（11），以及套设于所述圆柱体段（11a）上且外轮廓为矩形体的复材套件（12），所述复材套件（12）和所述矩形体段（11b）二者垂直于同一方向的截面为各边对应等距平行的正方形，且所述复材套件（12）的轮廓大于所述矩形体段（11b）的轮廓，所述PET结构体（2）垂直于所述同一方向的截面与所述矩形体段（11b）的截面等轮廓；

还包括用于对所述矩形体段（11b）以及所述PET结构体（2）外围进行贴合包覆的若干层织物层（3），所述织物层（3）通过成型工艺实现所述金属主体（11）和PET结构体（2）的连接，且与所述复材套件（12）形成预制件平整的外表面；

所述矩形体段（11b）的外表面上设置有若干环状凹槽（15），所述织物层（3）部分层级局部嵌设在所述环状凹槽（15）内；

所述织物层（3）部分层级局部嵌设在所述环状凹槽（15）内，具体为，所述织物层（3）的部分层级通过环绕的纱线/布条的捆绑力而束缚在所述环状凹槽（15）内，并通过所述纱线/布条填平所述环状凹槽（15）。

2.根据权利要求1所述的组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，所述复材套件（12）一侧与所述矩形体段（11b）一侧贴合，所述复材套件（12）的另一侧相对于所述圆柱体段（11a）的端部向内缩进。

3.根据权利要求1所述的组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，所述矩形体段（11b）与所述PET结构体（2）贴合的端面上设置有凹陷区，用于对所述PET结构体（2）端面上的突出部（21）进行包覆。

4.根据权利要求3所述的组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，所述突出部（21）和凹陷区的轮廓均为圆柱体。

5.根据权利要求1所述的组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，若干所述环状凹槽（15）具体为，沿所述同一方向等螺距延伸的螺纹槽体，或者，沿所述同一方向平行并列设置的且与所述截面平行的若干环槽。

6.根据权利要求1所述的组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，所述环状凹槽（15）的截面为圆弧面。

7.根据权利要求1所述的组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，所述织物层（3）部分层级局部嵌设在所述环状凹槽（15）内，具体为，所述织物层（3）的部分层级逐层的通过纱线/布条的独立捆绑而被束缚在所述环状凹槽（15）内，并通过所述纱线/布条填平所述环状凹槽（15）。

8.根据权利要求1所述的组合式风电叶片根部预制件，其特征在于，所述织物层（3）局部嵌设在所述环状凹槽（15）内的部分层级的层数为总层数的1/5~1/2。

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