CN202851266U - 一种兆瓦级风电叶片叶根的粘接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兆瓦级风电叶片叶根的粘接结构，位于叶片根部前缘和后缘粘接区域，其特点为：叶片根部前缘和后缘粘接面，分别由内圆周边凹进的阶梯面，形成于叶片叶根的迎风面；叶片根部前缘和后缘粘接面，分别由外圆周边凹进的阶梯面，形成于叶片叶根的背风面；在该叶片合模时，外圆周边凹进的阶梯面和内圆周边凹进的阶梯面相互扣接，将该叶根部合为一体。该粘接结构的设置，增大了2个半圆弧状成型叶片叶根部的接触面积，有利于粘接的准确定位；实现不增加成本也能提高该叶片叶根粘接区域的承载能力的目的，有利于推广应用。

Description

一种兆瓦级风电叶片叶根的粘接结构

技术领域

    本实用新型涉及一种风电叶片叶根的粘接结构，具体讲是一种兆瓦级风电叶片叶根的粘接结构，属风力发电机风电叶片的结构成型领域。

背景技术

风能作为可再生能源，在我国已经进入高速发展时期。风电叶片作为风力发电机的核心部件，造价约占整个发电设备的1/5到1/4。随着单机容量逐年递增，风电叶片长度、重量以及受到的载荷也随之不断增大。叶根区域是整个叶片承受载荷最大，受力最复杂的区域，承受着剪切，挤压，弯扭等载荷作用，叶根区域的设计是整个叶片设计的关键内容之一。

常规的方法是将叶片的背风面与迎风面通过粘接形成一个整体，在叶根区域曲率大，粘接面为叶片轴向剖面，即背风面与迎风面的厚度方向。背风面与迎风面通过单一平面胶层构成了整个叶片，叶片由纤维增强复合材料组成，粘接胶作为一个单独的材料层在运行中主要承受剪切作用，而其剪切强度远低于纤维增强复合材料。

随着叶根区域载荷的增加，为了增强该区域胶层的承载能力，不可能单纯依靠增加平面面积来实现。因为随着面积的增加，直接导致整个叶片材料用量和叶片重量的增加。叶片重量的增加又会导致主机承担更大载荷；随着材料用量的增加也导致了其成本的增加，进而使得叶片生产商在市场竞争方面压力增大，特别是长度更大的兆瓦级风力发电机叶片，更面临成本和载荷承受力的双重挑战。

至今为止，还没有发现能够提高兆瓦级风电叶片根部的承载能力且不增加成本的成功技术方案的相关报道。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的难点，本实用新型的目的是提供一种在保证叶片重量的前提下改变叶根粘接区域的结构形式，提高粘接层承载能力的兆瓦级风电叶片叶根的粘接结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种兆瓦级风电叶片叶根的粘接结构，位于叶片根部前缘和后缘粘接区域，其特点为：在叶片根部前缘粘接面和后缘粘接面上，分别形成由内圆周边凹进的阶梯面，构成所述叶片迎风面根部粘接面；在叶片根部前缘粘接面和后缘粘接面上，分别形成由外圆周边凹进的阶梯面，构成所述叶片背风面根部粘接面；在该风电叶片合模时，外圆周边凹进的阶梯面和内圆周边凹进的阶梯面相互扣接，将所述叶根部合为一体。

上述外圆周边凹进的阶梯面长度和内圆周边凹进的阶梯面长度相同，均为由该叶片叶根部至叶尖轴向55cm～65cm的长度区域内。

上述外圆周边凹进的阶梯面与内圆周边凹进的阶梯面宽度相同，均为30mm～70mm；所形成的阶梯层高相同，均为10mm～15mm。

在上述外圆周边凹进的阶梯面和内圆周边凹进的阶梯面相互扣接处涂抹有胶粘剂层。

由于采用了上述技术方案，本实用新型有益效果如下：1、由于兆瓦级风电叶片的长度很长，叶根区域通常在叶根轴心至叶尖方向55cm～65cm的区域内；在2个半圆弧状成型叶片两端的端面上，将叶根粘接区域内加工成外圆周边凹进的阶梯面和内圆周边凹进的阶梯面周边的结构设计，增大了叶根区域的粘接面积，同时在粘接面上涂覆胶粘剂层，。该粘接区域在叶片运行中承载状态不再是单一的受剪切作用，而是由拉伸，压缩，剪切共同组成，能够有效提高叶根部的承载能力。2、在改进的2个半圆形叶片根部的粘接处使用胶粘剂粘接，有利于叶片合模时叶根的粘接定位，增强了粘接效果。3、其叶根部的内圆周边凹进的阶梯面和外圆周边凹进的阶梯面成型可利用常规的玻璃钢成型方法，不需增加成本，有利于推广实施。

附图说明

图1为本实用新型风力机叶片的整体结构示意图。

图2为图1叶根端部的A向结构示意图。

图3为成型连接面的滑动模块结构示意图。

图4为叶根粘接结构的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，叶片分为迎风面和背风面，在2瓣弧形状的模具内分别成型，最终将2个一半的成型叶片，粘接成一体构成兆瓦级风电叶片。

本实用新型的改进部分是在该叶片的叶根部，即为A向指示的部位；该A向区域为整个叶片壁厚较大的区域，其长度为由叶根部至叶尖方向轴向55cm～65cm的长度区域内。

将现有叶根粘接面的平齐面改造为阶梯状的粘接面，将叶片迎风面的叶根部端面上，用铺布方法成型为内圆周边凹进的阶梯面1，1’；叶片背风面根部成型为外圆周边凹进的阶梯面2，2’；在该叶片合模时，外圆周边凹进的阶梯面2与内圆周边凹进的阶梯面1、外圆周边凹进的阶梯面2’和内圆周边凹进的阶梯面1’相互扣接，紧密对接为一体，构成粘接牢固的叶根部。

其中，内周边凹进的阶梯面1，1’和外圆周边凹进的阶梯面2，2’的形状对应设置，其阶梯面层的宽度相同，均为30mm～70mm，阶梯面层高相同，均为10mm～15mm。

如图3、图4所示，本实用新型叶根部内圆周边凹进的阶梯面1，1’和外圆周边凹进的阶梯面2，2’的成型，采用在上下模具两端面上的一侧加滑动模块3的方式由常规的玻璃钢成型工艺实现。

滑动模块3采用玻璃钢材料制作，该滑动模块3的长度、宽度和高度均与叶根部内圆周边凹进的阶梯面1，1’和外圆周边凹进的阶梯面2，2’阶梯面的长度、宽度和高度相同；其中，长度均为55cm～65cm；宽度均为30mm～70mm，高度均为10mm～15mm。

在成型过程中，滑动模块3的端面与叶根端面齐平，水平面与分模面齐平，以此块来控制铺层环向起始和终止位置来获得阶梯形结构。

具体操作为：在叶根的背风面先加滑动模块3，然后铺布，此时铺布环向尺寸为两个滑动模块3之间的弧长，铺布总厚度为滑动模块3的高度，然后将铺层环向尺寸变为覆盖整个模具的环向尺寸，完成剩余的全部铺层，得到外圆周边凹进的阶梯面2、2’。

在叶根的迎风面先在模具上铺布，该布环向尺寸为覆盖整个模具的环向尺寸，当剩余铺层的总厚度与滑动模块3的高度相等时，在该铺层上放上滑动模块3，此时布的环向尺寸变为两模块之间的环向尺寸，完成剩余的全部铺层，得到内圆周凹进的阶梯面1、1’。

用叶片成型时常规采用的真空膜包住所有铺层并用外设真空泵将其真空膜内抽成真空状，然后在外部大气压的作用下，将预制的树脂灌入真空状的铺层中，其中，树脂可选用由迈图化工企业管理（上海）有限公司生产、型号为RIMR035C/RIMH037环氧树脂；或选用由亨斯迈先进化工材料（广东）有限公司生产、型号为LY1564/XB3486环氧树脂；也可以根据产品要求选用上述两家公司生产的其它用于叶片生产的常规环氧树脂。

成型后的叶片在叶根处就带有外圆周边凹进的阶梯面2、2’和内圆周边凹进的阶梯面1、1’；该根部的内周边凹进的阶梯面1、1’构成了叶片迎风面根部粘接面；外圆周边凹进的阶梯面2、2’构成了叶片背风面根部粘接面。

在背风面根部粘接面与迎风面根部粘接面上还必须要涂抹粘接胶，该粘接胶采用常规的叶片生产中所用的粘接胶。

在本实施方式中，所用的粘接胶选用由迈图化工企业管理（上海）有限公司生产、型号为MGSL135G3粘接胶；还可以选用上海康达化工新材料股份有限公司生产、型号为 WD3135粘接胶；然后合模，保温70℃维持5个小时完成固化，最后脱模。

叶片迎风面根部粘接面和叶片背风面根部粘接面在叶根粘接区域形成相扣结构，粘接为一体；外圆周边凹进的阶梯面2、2’和内圆周边凹进的阶梯面1、1’的成型，其粘接面积比单平面的粘接面积增大，同时用粘接胶形成的粘接胶层加固该叶根的粘接面；成型的叶根粘接结构在叶片运行中承载状态不再是单一的受剪切作用，而是由拉伸，压缩，剪切共同组成，能够有效提高胶层的承载能力。此外，还有利于叶片合模时叶根的粘接定位，增强粘接效果。

Claims (4)

1.一种兆瓦级风电叶片叶根的粘接结构，位于叶片根部前缘和后缘粘接区域，其特征在于：在叶片根部前缘粘接面和后缘粘接面上，分别形成由内圆周边凹进的阶梯面，构成所述叶片迎风面根部的粘接面；在叶片根部前缘粘接面和后缘粘接面上，分别形成由外圆周边凹进的阶梯面，构成所述叶片背风面根部的粘接面；在该风电叶片合模时，外圆周边凹进的阶梯面和内圆周边凹进的阶梯面相互扣接，将所述叶根部合为一体。

2.如权利要求1所述的粘接结构，其特征在于：所述外圆周边凹进的阶梯面长度和内圆周边凹进的阶梯面长度相同，均为由该叶片叶根部至叶尖轴向55cm～65cm的长度区域内。

3.如权利要求2所述的粘接结构，其特征在于：所述外圆周边凹进的阶梯面与所述内圆周边凹进的阶梯面宽度相同，均为30mm～70mm；所形成的阶梯层高相同，均为10mm～15mm。

4.如权利要求1-3任一项所述的粘接结构，其特征在于：在所述外圆周边凹进的阶梯面和所述内圆周边凹进的阶梯面相互扣接处涂抹有粘接胶层。

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