CN203022980U - 尾缘预制型风力发电机叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种尾缘预制型风力发电机叶片，包括中空翼型的叶片壳体，叶片壳体包括一侧的叶片压力面壳体和另一侧的叶片吸力面壳体，叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体的一端之间圆弧过渡，形成叶片壳体的叶片前缘部，叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体的另一端为叶片尾缘部，叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体之间的距离由叶片壳体中部至叶片尾缘部逐渐降低；其特征是：所述叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体之间在叶片尾缘部处由预制尾缘连接在一起。所述预制尾缘由多段组成，每段之间搭接连接。本实用新型解决了现有技术中尾缘粘接困难、胶厚控制难、易产生气泡等问题。

Description

尾缘预制型风力发电机叶片

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机叶片，尤其是一种尾缘预制型风力发电机叶片，属于风力发电设备技术领域。 

背景技术

随着风力发电机技术的发展和市场对风电清洁能源的需求加大，风力发电机叶片的尺寸越来越大，从800kW机型25米长的叶片，发展到至今6000kW机型的75米长的叶片。但随着叶片尺寸的增大、钝尾缘的设计理念的加入，使得叶片尾缘的厚度进一步加大，对叶片尾缘的粘接性能的要求也进一步提高。 

根据行业调研数据，风力机叶片损坏事故中，有30%左右的比例发生在叶片尾缘位置，都是因为尾缘的粘接质量不高，存在气泡等缺陷问题，最终导致叶片的损坏。 

叶片尾缘粘接的问题由来已久，因为叶片翼型的不规则性，叶片上下表面通常存在一定的角度，而且高度方面翼型中部到尾缘是逐渐降低的。尾缘的粘接强度性能主要通过控制胶层厚度来实现，小型叶片尾缘的厚度的变化范围在3~100mm之间，当尾缘厚度超过50mm的地方必须使用尾缘粘接法兰来进行粘接，从而控制尾缘的厚度。 

目前的工艺过程中，尾缘的粘接过程是这样的：叶片上下表面壳体固化完成后，在叶片吸力面壳体尾缘位置，使用工装手糊制作尾缘粘接法兰面，固化完成后，在尾缘粘接面上均匀涂抹胶粘剂，进行合模粘接而成。工艺过程看似简单，但在实际操作过程中，需时较长，工艺操作难度大和工艺质量难以保障，尤其在处理大型叶片的过程中，由于尾缘厚度较大，沿叶片展向粘接面积大，叶片容易出现错位，胶层存在缺胶，或者胶层过厚等缺陷。如果叶片存在这种细微的缺陷，在风场运行的过程中，大载荷以及恶劣环境的影响下，叶片容易出现尾缘开裂、脱胶等损坏，严重地可导致叶片报废。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种尾缘预制型风力发电机叶片，解决了现有技术中尾缘粘接困难、胶厚控制难、易产生气泡等问题。 

按照本实用新型提供的技术方案，所述尾缘预制型风力发电机叶片，包括中空翼型的叶片壳体，叶片壳体包括一侧的叶片压力面壳体和另一侧的叶片吸力面壳体，叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体的一端之间圆弧过渡，形成叶片壳体的叶片前缘部，叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体的另一端为叶片尾缘部，叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体之间的距离由叶片壳体中部至叶片尾缘部逐渐降低；其特征是：所述叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体之间在叶片尾缘部处通过预制尾缘连接在一起。 

所述预制尾缘由多段组成，每段之间搭接连接。 

在所述叶片壳体的内部设置叶片腹板，叶片腹板将叶片压力面壳体和叶片吸力面壳体连接在一起。 

所述预制尾缘的一侧面与叶片吸力面壳体的内侧面固定连接，预制尾缘的另一侧面与叶片压力面壳体的内侧面通过胶粘层进行连接。 

所述预制尾缘的一侧面与叶片吸力面壳体的内侧面通过粘胶层固定连接，预制尾缘的另一侧面与叶片压力面壳体的内侧面通过胶粘层进行连接。 

所述预制尾缘的一侧面与叶片吸力面壳体的内侧面固定连接，预制尾缘的另一侧上设置台阶面，下层台阶的台阶面与叶片压力面壳体的内侧面之间通过胶粘层进行连接，上层台阶的台阶面与叶片压力面壳体的外侧面平滑过渡。 

所述预制尾缘的一侧固定于叶片吸力面壳体内部，预制尾缘的另一侧面与叶片压力面壳体的内侧面之间通过胶粘层进行连接。 

在所述预制尾缘的内部沿叶片壳体的厚度方向设置夹芯层。 

本实用新型所述风力发电机叶片的特点为： 

（1）可以准确的控制胶层的厚度，并解决局部存在缺胶、气泡缺陷的现象，从而保障了叶片尾缘的粘接质量和叶片摆振方向的剪切强度，提高了叶片的寿命和延长了叶片的维护周期；

（2）采用分段式预制尾缘的结构，可以有效地减少生产过程中手糊粘接法兰的模具占用时间，降低了叶片尾缘粘接的工艺实施难度，提高了叶片的生产效率；

（3）叶片预制尾缘是预制的，可以在单独的模具中，采用手糊成型、RTM成型、拉挤成型、热压罐成型等工艺生产制作，可以批量生产，而且工艺生产难度远远小于在叶片模具中的工艺实施难度，且由于结构形式简单，缺陷率比较低；

（4）采用本实用新型中预制尾缘的粘接结构，在预制尾缘上涂抹上结构胶粘剂后，可以通过合模的动作，将富余的胶粘剂沿尾缘方向挤出来刮除，避免了传统工艺中，在叶片合模后，叶片尾缘内部存在胶疙瘩的问题，减少了材料浪费 ，同时也保障了叶片运行时的性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为图1的截面图。 

图3为图2的剖视图。 

图4为本实用新型实施例一所述叶片的局部示意图。 

图5为本实用新型实施例二所述叶片的局部示意图。 

图6为本实用新型实施例三所述叶片的局部示意图。 

图7为本实用新型实施例四所述叶片的局部示意图。 

图8为本实用新型实施例五所述叶片的局部示意图。 

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。 

如图1~图8所示：所述尾缘预制型风力发电机叶片包括叶片壳体1、叶片压力面壳体2、叶片吸力面壳体3、叶片预制尾缘4、胶粘层5、叶片腹板6、叶片尾缘部7、夹芯层8、叶片前缘9等。 

如图1~图3所示，本实用新型包括中空翼型的叶片壳体1，叶片壳体1包括一侧的叶片压力面壳体2和另一侧的叶片吸力面壳体3，在叶片壳体1的内部设置叶片腹板6，叶片腹板6将叶片压力面壳体2和叶片吸力面壳体3连接在一起；所述叶片压力面壳体2和叶片吸力面壳体3的一端之间圆弧过渡，形成叶片壳体1的叶片前缘部9，叶片压力面壳体2和叶片吸力面壳体3的另一端为叶片尾缘部7，叶片压力面壳体2和叶片吸力面壳体3之间的距离由叶片壳体1中部至叶片尾缘部7逐渐降低，叶片压力面壳体2和叶片吸力面壳体3之间在叶片尾缘部7处存在一定夹角；所述叶片压力面壳体2和叶片吸力面壳体3之间在叶片尾缘部7处由预制尾缘4连接在一起，预制尾缘4由多段组成，每段之间搭接连接；预制尾缘的具体连接方式存在以下几种方式： 

（1）如图4所示，所述预制尾缘4的一侧面与叶片吸力面壳体3的内侧面一体固化成型，预制尾缘4的另一侧面与叶片压力面壳体2的内侧面通过胶粘层5进行连接，该胶粘层5一般采用结构胶粘剂；

（2）如图5所示，所述预制尾缘4的一侧面与叶片吸力面壳体3的内侧面通过胶粘层5固定连接，预制尾缘4的另一侧面与叶片压力面壳体2的内侧面通过胶粘层5进行连接，该胶粘层5一般采用结构胶粘剂；

（3）如图6所示，所述预制尾缘4的一侧面与叶片吸力面壳体3的内侧面一体固化成型，预制尾缘4的另一侧上设置台阶面，下层台阶的台阶面与叶片压力面壳体2的内侧面之间通过胶粘层5进行连接，上层台阶的台阶面与叶片压力面壳体2的外侧面平滑过渡；这样的优点在于：避免了粘接缝隙出现在叶片尾缘位置，减少了尾缘粘接剥离的风险；

（4）如图7所示，所述预制尾缘4的一侧固定于叶片吸力面壳体3内部，预制尾缘4的另一侧面与叶片压力面壳体2的内侧面之间通过胶粘层5进行连接；这样的优点在于：可以在叶片承载较大的截面对粘接位置进行局部加强；

（5）如图8所示，所述预制尾缘4的一侧固定于叶片吸力面壳体3内部，预制尾缘4的另一侧面与叶片压力面壳体2的内侧面之间通过胶粘层5进行连接，在预制尾缘4的内部沿叶片壳体1的厚度方向设置夹芯层8；所述夹芯层8由泡沫、巴莎木等芯材制成，可以增加预制尾缘4的剪切强度和抗屈曲能力，满足大型叶片摆振刚度的需要。

实施例一：所述尾缘预制型风力发电机叶片的生产方法，主要采用以下步骤： 

（1）针对设计完成后的叶片外形图，对叶片尾缘区域的尺寸进行测量（不考虑叶根和叶尖范围），根据尾缘的厚度，划分需要采用预制尾缘的区域（尾缘厚度大于50mm的部位都采用预制尾缘的技术）；

（2）根据采用预制尾缘的区域范围，将该区域划分成3-5m的长度，分段设计尾缘模具，根据叶片铺层设计，设计预制粘接面的厚度；

（3）在叶片生产之前，采用手糊成型、拉挤成型、热压罐成型、RTM（树脂传递模塑成型）等工艺，在预制尾缘模具中，进行分段预制尾缘的生产制作，切除毛边，局部打磨备用；

（4）在叶片吸力面壳体模具（叶片下模）中铺放好叶片的铺层后，使用预置尾缘定位工装，将预制尾缘构件放置到叶片铺层上方，尾缘位置处，每段分段尾缘对应预设的卡壳结构连接在一起；

（5）将预制尾缘的首尾搭接，使用工装固定完毕后，叶片压力面壳体模具将预置尾缘和叶片铺层同时封真空袋膜抽真空，通过工装保证预制尾缘的位置正确；

（6）叶片上下壳体固化完成后，除去真空袋膜、脱模布等真空灌输设备，对叶片进行切割打磨等后处理；包括叶片吸力面壳体尾缘粘接区域的打磨，预制尾缘的上粘接面的打磨处理；

（7）在吸力面壳体叶根叶尖区域尾缘、预制尾缘粘接区域均匀涂抹结构胶粘剂，进行叶片的合模，刮除多余的胶粘剂，进行胶粘剂的固化和叶片的后固化处理；

（8）叶片胶粘剂固化完成后，叶片离开模具，对叶片尾缘部位进行打磨等后处理；

（9）叶片的其他后处理，包括打孔、表面打磨、喷漆等操作。

实施例二：所述尾缘预制型风力发电机叶片的生产方法，主要采用以下步骤： 

步骤（1）~步骤（3）和实施例一的生产方法一样；

（4）在叶片模具中按照叶片的工艺文本，进行玻纤布铺放、真空导注、固化等工艺过程；

（5）叶片壳体固化完成后，在叶片吸力面壳体尾缘粘接区域进行表面清理后，均匀的涂抹结构胶粘剂，等待预制尾缘的放置；

（6）将预制尾缘放置到尾缘预设位置，并通过工装和夹具对预制尾缘进行精准定位和施加预紧力，刮除多余的结构胶粘剂，加热直至结构胶粘剂固化；

（7）待结构胶粘剂固化完成后，在预制尾缘上与压力面壳体粘接面的位置，均匀涂抹结构胶粘剂；

（8）在吸力面壳体叶根叶尖区域尾缘、预制尾缘粘接区域均匀涂抹结构胶粘剂，进行叶片的合模，刮除多余的胶粘剂，进行胶粘剂的固化和叶片的后固化处理；

（9）叶片胶粘剂固化完成后，叶片离开模具，对叶片尾缘部位进行打磨等后处理；

（10）叶片的其他后处理，包括打孔、表面打磨、喷漆等操作。

实施例三： 

（1）针对设计完成后的叶片外形图，对叶片尾缘区域的尺寸进行测量（不考虑叶根和叶尖范围），根据尾缘的厚度，划分需要采用预制尾缘的区域（尾缘厚度大于50mm的部位都采用预制尾缘的技术）；避免粘接缝隙出现在尾缘位置，减少了尾缘粘接剥离的风险，在叶片压力面壳体与预制尾缘的粘接面设计一定高度的台阶面，对预制尾缘模具进行改型。

步骤（2）~步骤（9）和实施例一步骤（2）~步骤（9）的生产方法一样。 

实施例四：如图7所示尾缘预制型风力发电机叶片的生产方法，主要采用以下步骤： 

步骤（1）~步骤（4）和实施例一步骤（1）~步骤（4）的生产方法一样；

（5）将预制尾缘的首尾搭接，使用工装固定完毕后，在预制尾缘和壳体铺层连接处，铺放4~6层玻纤布，叶片压力面壳体模具将预置尾缘和叶片铺层同时封真空袋膜抽真空，通过工装保证预制尾缘的位置正确；

步骤（6）~步骤（9）和实施例一步骤（6）~步骤（9）的生产方法一样。

实施例五：所述尾缘预制型风力发电机叶片的生产方法，主要采用以下步骤： 

步骤（1）~步骤（5）和实施例一步骤（1）~步骤（5）的生产方法一样；

（6）叶片上下壳体固化完成后，除去真空袋膜、脱模布等真空灌输设备；在叶片吸力面壳体和预制尾缘连接处，手糊4~6层玻纤布，待固化完成后，对叶片进行切割打磨等后处理；包括叶片吸力面壳体尾缘粘接区域的打磨，预制尾缘的上粘接面的打磨处理；

步骤（7）~步骤（9）和步骤（7）~步骤（9）实施例一的生产方法一样。

实施例六：所述尾缘预制型风力发电机叶片的生产方法，主要采用以下步骤： 

（1）针对设计完成后的叶片外形图，对叶片尾缘区域的尺寸进行测量（不考虑叶根和叶尖范围），根据尾缘的厚度，划分需要采用预制尾缘的区域（尾缘厚度大于50mm的部位都采用预制尾缘的技术）；为了满足叶片摆振刚度的需要，可以在预制尾缘的高度方向，铺层中见增加一些泡沫、巴莎木等芯材，以增加预制尾缘的剪切强度和抗屈曲能力，满足大型叶片的需求；

步骤（2）~步骤（9）与实施例五步骤（2）~步骤（9）的生产方法一样。

Claims (8)

1.一种尾缘预制型风力发电机叶片，包括中空翼型的叶片壳体（1），叶片壳体（1）包括一侧的叶片压力面壳体（2）和另一侧的叶片吸力面壳体（3），叶片压力面壳体（2）和叶片吸力面壳体（3）的一端之间圆弧过渡，形成叶片壳体（1）的叶片前缘部（9），叶片压力面壳体（2）和叶片吸力面壳体（3）的另一端为叶片尾缘部（7），叶片压力面壳体（2）和叶片吸力面壳体（3）之间的距离由叶片壳体（1）中部至叶片尾缘部（7）逐渐降低；其特征是：所述叶片压力面壳体（2）和叶片吸力面壳体（3）之间在叶片尾缘部（7）处由预制尾缘（4）连接在一起。

2.如权利要求1所述的尾缘预制型风力发电机叶片，其特征是：所述预制尾缘（4）由多段组成，每段之间搭接连接。

3.如权利要求1所述的尾缘预制型风力发电机叶片，其特征是：在所述叶片壳体（1）的内部设置叶片腹板（6），叶片腹板（6）将叶片压力面壳体（2）和叶片吸力面壳体（3）连接在一起。

4.如权利要求1或2或3所述的尾缘预制型风力发电机叶片，其特征是：所述预制尾缘（4）的一侧面与叶片吸力面壳体（3）的内侧面一体固化成型，预制尾缘（4）的另一侧面与叶片压力面壳体（2）的内侧面通过胶粘层（5）进行连接。

5.如权利要求1或2或3所述的尾缘预制型风力发电机叶片，其特征是：所述预制尾缘（4）的一侧面与叶片吸力面壳体（3）的内侧面通过粘胶层（5）固定连接，预制尾缘（4）的另一侧面与叶片压力面壳体（2）的内侧面通过胶粘层（5）进行连接。

6.如权利要求1或2或3所述的尾缘预制型风力发电机叶片，其特征是：所述预制尾缘（4）的一侧面与叶片吸力面壳体（3）的内侧面一体固化成型，预制尾缘（4）的另一侧上设置台阶面，下层台阶的台阶面与叶片压力面壳体（2）的内侧面之间通过胶粘层（5）进行连接，上层台阶的台阶面与叶片压力面壳体（2）的外侧面平滑过渡。

7.如权利要求1或2或3所述的尾缘预制型风力发电机叶片，其特征是：所述预制尾缘（4）的一侧固定于叶片吸力面壳体（3）内部，预制尾缘（4）的另一侧面与叶片压力面壳体（2）的内侧面之间通过胶粘层（5）进行连接。

8.如权利要求7所述的尾缘预制型风力发电机叶片，其特征是：在所述预制尾缘（4）的内部沿叶片壳体（1）的厚度方向设置夹芯层（8）。

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