一种风机叶片预埋根部法兰装置的制作方法

本发明涉及风力发电机领域，具体涉及风机叶片预埋根部法兰装置。

背景技术：

目前风电行业内，叶片根端结构设计主流技术一般分为两种：后打孔工艺和预埋工艺。

后打孔工艺，是在叶片制作过程中铺设玻纤时，在叶根处向外留出一定长度的余量，待叶片成型脱模后用打孔机将余量部分切除，得到较完美平面，然后通过轴向和径向定位钻孔，将圆螺母和双头螺栓安装之内。叶片安装时将双头螺栓另一头和风力机轮毂连接固定即可；

预埋工艺，是将带有内螺纹的预埋螺栓套通过预埋法兰定位预先放置到叶片玻纤布中间，分为上下模两部分，所有玻纤铺设均与预埋法兰对齐铺设，再按照叶片制作工艺成型。叶片成型后不再有叶根余量的切除和轴向、径向的钻孔处理，将双头螺栓拧进预埋螺栓套中，另一端与风力机轮毂连接。根部法兰与模具组装时，一般将法兰下部的铁脚吊装在模具根端的凹槽中，插好定位销后，将法兰贴紧模具根端，用连接螺栓将法兰与模具锁紧。更具体地，预埋的根部法兰分为上半法兰和下半法兰两部分，预埋工艺所采用的模具也分为上半模具和下半模具两部分，上半法兰通过铁脚、侧连接螺栓、底脚连接螺栓和根端连接螺栓安装在所述上半模具上，下半法兰通过铁脚、侧连接螺栓和根端连接螺栓安装在下半模具上，上半模具和下半模具合模后上半法兰和下半法兰被锁紧装置锁紧从而形成完整的根部法兰，并且通过定位块确保上下半模在同一平面上，即保证上半法兰和下半法兰共面。

对于预埋工艺及装置的研究主要集中在精度保证和安装拆卸两个方面，例如在申请号：201320023147、发明名称：预埋螺栓风机叶片根部法兰安装定位装置的中国实用新型专利，申请号：201220620932、发明名称：风机叶片根端精制模具的中国实用新型专利，申请号：200820156075、发明名称：风力叶片成型模具叶根部合模定位机构，和申请号：2008102032726、发明名称：风力机预埋式法兰叶根及其制造工艺的中国发明专利申请中所公开的。但是，现有技术中铁脚、侧连接螺栓、底脚连接螺栓和根端连接螺栓的连接方式、法兰定位方式等方面均存在缺陷，具体为：

(1)现有技术中侧连接螺栓和底脚连接螺栓仅以穿过上半法兰和下半法兰上的圆孔的方式紧固到模具上，而为了保证根部法兰的密封性，法兰与模具的贴合处需要用粘合材料粘结，容易将圆形的螺栓孔堵死，另外在脱模时，由于采用圆孔的方式，造成法兰相对于垂直面倾斜时，不容易拆卸。

(2)现有技术中在实现根端连接螺栓的连接时，需要设置定位螺套与上半法兰和下半法兰上的根端连接螺栓过孔过盈配合，并且在上半模具和下半模具上均固定有连接螺套，根端连接螺栓穿过定位螺套后紧固到连接螺套上，但定位螺套与连接螺套接触的端面为锥形面，锥形面会在法兰长期使用后由于受力不均导致变形，造成对位不准，影响到定位精度。

(3)现有技术中是在上半法兰和下半法兰上开凹槽，然后以定位块进行合模定位，但定位块长期使用后会变形，导致上半法兰和下半法兰发生轴向错位，另外锁紧结构贴合半法兰导致在上下模合模时没有预留出足够的粘结材料添加空间。

(4)为保证上半法兰与下半法兰合模后形成光滑平整的表面，需要调节上半法兰与下半法兰之间的轴向定位精度，现有技术中单纯通过在铁脚处增加垫片来实现轴向定位调整，但在松开铁脚上的螺栓塞入垫片的过程中，很可能由于半法兰的重力造成螺栓变形、错位，使上半法兰与下半法兰发生纵向方向上的错位或者发生翻转使整个法兰面不再完整。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述缺点，提供一种定位精度高、拆卸方便的风机叶片预埋根部法兰装置。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种风机叶片预埋根部法兰装置，包括：上半法兰、下半法兰、上半模具和下半模具，所述上半法兰通过铁脚、侧连接螺栓、底脚连接螺栓和根端连接螺栓安装在所述上半模具上，所述下半法兰通过铁脚、侧连接螺栓和根端连接螺栓安装在所述下半模具上，所述上半模具和所述下半模具合模后所述上半法兰和所述下半法兰被锁紧装置锁紧从而形成完整的根部法兰；在所述上半法兰和所述下半法兰均成对地开有第一圆孔和第一腰形孔，一个所述侧连接螺栓穿过所述第一圆孔，另一个所述侧连接螺栓穿过所述第一腰形孔。

优选地，所述上半法兰和所述下半法兰上均设有开口槽，所述底脚连接螺栓穿过所述开口槽。

优选地，所述上半法兰和所述下半法兰上均设有根端连接螺栓过孔，定位螺套与所述根端连接螺栓过孔过盈配合，所述上半模具和所述下半模具上均固定有连接螺套，所述根端连接螺栓穿过所述定位螺套后紧固到所述连接螺套上，所述定位螺套与所述连接螺套接触的端面为球面。

优选地，所述铁脚包括竖板、上连接块、下连接块，所述竖板安装在所述上连接块上，所述上连接块上开有第二腰形孔，所述下连接块上开有第二圆孔，纵向螺栓穿过所述第二腰形孔后紧固到所述第二圆孔中。

优选地，所述铁脚还包括侧板，所述侧板上开有第三圆孔和第三腰形孔，第一横向螺栓穿过所述第三圆孔后紧固到所述上连接块上，第二横向螺栓穿过所述第三腰形孔后紧固到所述下连接块上。

优选地，所述锁紧装置包括固定块、锁夹和定位销，所述上半法兰和所述下半法兰上均固定有固定块，所述固定块上开有凹槽，合模后两个所述固定块扣合到一起并被所述锁夹锁紧，所述定位销位于所述凹槽中，且所述定位销与所述根部法兰之间存在间隔。

在侧连接螺栓的连接结构上，本发明采用第一圆孔和第一腰形孔成对配合的方式，圆孔作为上半法兰与上半模具、或者下半法兰与下半模具之间的间距调节孔，通过拧松或者拧紧圆孔中的侧连接螺栓来调节法兰与模具之间的间距，同时，第一腰形孔作为法兰与模具之间的连接孔，使连接调试时上半法兰或者下半法兰存在一定的活动空间，并能够防止粘结剂堵死。

进一步地，以开口槽连接底脚连接螺栓，即能够避免粘结剂堵死，又能够与第一腰形孔配合，松开底脚连接螺栓和侧连接螺栓后，拆卸时能够使法兰活动，便于拆卸。

进一步地，本发明中的定位螺套和连接螺套接触端面采用球面取代锥面，这样在孔对位时，球面的定位更加精准，并且球面相对于锥面的接触面积更大，受力更加均匀，从此两方面来说均起到了提高法兰连接时的稳定性和准确性作用。

进一步地，本发明中的铁脚采用的是上、下连接块的方式，下连接块固定在模具上，上连接块通过竖板固定到上半法兰或者下半法兰上，调节轴向位置时，由于上连接块上开的是腰形孔，因此松开纵向螺栓后，能够推动上连接块在下连接块上滑动，而在纵向方向上半法兰不会发生位移和翻转，保证了上半法兰和下半法兰的纵向、轴向定位精度和整个法兰面的共面一致性。

进一步地，本发明将定位用的凹槽从上半法兰和下半法兰移至锁紧装置的固定块上，并通过凹槽内的定位销来实现法兰轴向定位，这样在合模时锁紧装置同时起到法兰的轴向定位作用，在锁紧装置处定位销的受力变形可能性大大减小，使得轴向定位更加精准，并且定位销与根部法兰之间的间隔为粘结剂的添加提供了空间。

附图说明

接下来将结合附图对本发明的具体实施例做进一步详细说明，其中：

图1是本发明的实施例的风机叶片预埋根部法兰装置的立体图；

图2是图1中的A部分的局部放大图；

图3是现有技术中的A部分的局部放大图；

图4是图1中的B部分的局部放大图；

图5是沿图1中的C-C线的剖视图；

图6是图5中的连接螺套的立体图；

图7是本发明的实施例的铁脚的爆炸图；

图8是现有技术的铁脚的立体图；

图9是现有技术的上半法兰和下半法兰的定位结构示意图；

图10是本发明的实施例的锁紧装置爆炸图；

图11是本发明的实施例的锁紧结构的侧视图。

上图中标记说明：1、上半模具，2、下半模具，3、上半法兰，301、根端连接螺栓过孔，302、凹槽，4、下半法兰，401、侧部，402、第一圆孔，403、第一腰形孔，404、底脚，405、开口槽，406、定位块，5、底脚连接螺栓，6、侧连接螺栓，7、锁紧装置，701、固定块，702、凹槽，703、锁夹，704、定位销，705、螺栓，8、铁脚，801、竖板，802、上连接块，803、下连接块，804、第二腰形孔，805、第二圆形孔，806、纵向螺栓，807、侧板，808、第三圆孔，809、第三腰形孔，810、第一横向螺栓，811、第二横向螺栓，812、内连接块，813、外连接块，814、螺栓，9、根端连接螺栓，10、连接螺套，1001、端面，1101、端面，11、定位螺套，。

具体实施方式

在接下来的描述中，以Y轴方向为纵向，以Z轴方向为轴向，以X轴方向为横向。

参考图1，本实施例中的风机叶片预埋根部法兰装置包括：上半法兰3、下半法兰4、上半模具1和下半模具2，上半法兰3通过铁脚8、侧连接螺栓6、底脚连接螺栓5和根端连接螺栓9安装在上半模具1上，同样地，下半法兰4通过铁脚8、侧连接螺栓5和根端连接螺栓9安装在下半模具2上。也就是说，上半法兰3与上半模具1的安装结构同下半法兰4与下半模具2的安装结构基本相同，因此在接下来的描述中，上述具体安装结构能够仅以上半法兰3与上半模具1为例进行描述，或者仅以下半法兰4与下半模具2为例进行描述，而不再进行重复描述。然后，将上半模具1和下半模具2合模后，上半法兰3和下半法兰4被锁紧装置7锁紧从而形成完整的根部法兰，在理想状态下，上半法兰3与下半法兰4的法兰面共面且无间隙。

对比图2和图3。在图2所示的本发明的实施例中，下半法兰4的侧部401上，成对地开有第一圆孔402和第一腰形孔403，当然，采用以管状件穿过侧部401的结构时，管状件上的圆孔也应当被视为侧部401的开孔。相应地，侧连接螺栓6也为两个，一个侧连接螺栓6穿过第一圆孔402顶在下半模具2上，另一个侧连接螺栓6穿过第一腰形孔403紧固到下半模具2上。这样，第一圆孔402作为下半法兰4与下半模具2之间的间距调节孔，通过拧松或者拧紧第一圆孔402中的侧连接螺栓6能够调节下半法兰4与下半模具2之间的轴向间距，同时，第一腰形孔403作为下半法兰4与下半模具2之间的连接孔，连接调试时下半法兰4在纵向方向上存在一定的活动空间，并能够防止粘结剂堵死。上半法兰3与上半模具1的侧连接了螺栓6的连接方式与上述结构相同，因此不再进行赘述。而在图3所示的现有技术中，在下半法兰4上仅存在圆孔402，不存在腰形孔，因此存在螺栓孔易被粘结剂堵塞、拆模时法兰倾斜条件下容易卡住螺栓不便拆卸的缺点，且不具备可调节性。

参考图4，为了清晰，图中将底脚连接螺栓5省略。下半法兰4上的底脚404处设有开口槽405，底脚连接螺栓5穿过开口槽404后紧固到下半模具2上。这样，与现有技术中的圆孔相比，开口槽404既能够避免粘结剂堵死，又能够与第一腰形孔403配合起作用，松开底脚连接螺栓5和侧连接螺栓6后，拆卸时能够使下半法兰4活动，便于拆卸。上半法兰3具有相同的上述结构，本文不再赘述。

参考图5、图6，在上半法兰3上设有根端连接螺栓过孔301，定位螺套11与根端连接螺栓过孔301过盈配合，连接螺套10通过焊接等方式固定到上半模具1上，然后根端连接螺栓9穿过定位螺套11后紧固到连接螺套10上，并且定位螺套11的端面1101与连接螺套10的端面1001接触，从图6更清晰可见，连接螺套10的端面1001为内凹的球面，相应地，定位螺套11的端面1101为外凸的球面。这样，在进行孔对位时，球面的定位要更加精准，并且球面相对于锥面的接触面积更大，受力更加均匀，从此而起到了提高上半法兰3与上半模具1连接时的稳定性和准确性。下半法兰4与下半模具2之间存在相同的上述结构，本文不再赘述。

对比图7和图8。在图8所示的现有技术中，铁脚8包括内连接块812和外连接块813，两者以螺栓814紧固，在需要调节上半法兰3或者下半法兰4的轴向位置时，需要拧松螺栓814，然后在内连接块812和外连接块813之间增加垫片，在此过程中，很可能发生上半法兰3或者下半法兰4下压螺栓814导致螺栓变形，此时虽然调节了轴向位置，但法兰纵向位置发生了错位，或者会使上半法兰3或者下半法兰4发生反转而影响合模后的法兰面共面性。而在图7所示的本发明的实施例中，铁脚8包括用于与上半法兰3或者下半法兰4固定连接的竖板801、上连接块802、下连接块803和侧板807，竖板801安装在上连接块802上，具体地落于上连接块802上的横向槽内，上连接块802上开有第二腰形孔804，下连接块803上开有第二圆孔805，纵向螺栓806穿过第二腰形孔804后紧固到第二圆孔805中。侧板807上开有第三圆孔808和第三腰形孔809，第一横向螺栓810穿过第三圆孔808后紧固到上连接块802上，第二横向螺栓811穿过第三腰形孔809后紧固到下连接块803上，销800穿过侧板807与竖板801连接。下连接块803与上半模具1或者下半模具2固定连接。这样，在调节上半法兰3或者下半法兰4的轴向位置时，松开纵向螺栓806和第二横向螺栓811后，能够推动上连接块802在下连接块803上滑动，而在纵向方向上，上半法兰3和下半法兰4不会发生位移和翻转，保证了上半法兰3和下半法兰4的纵向、轴向两个方向上的定位精度和整个法兰面的共面一致性。

对比图9、图10和图11。在图9所示的现有技术中，凹槽302是开在上半法兰3上，下半法兰4的相应位置也开有凹槽，合模时定位块406落在两个凹槽中实现法兰定位，但该结构容易造成定位块406变形从而影响定位精度。而在图10和图11所示的本发明的实施例中，锁紧装置7包括固定块701、锁夹703和定位销704、紧固螺栓705。上半法兰3和下半法兰4上均固定有固定块701，每个固定块701上开有凹槽702，合模后两个固定块701扣合到一起并被锁夹703锁紧并通过螺栓705紧固，定位销704位于凹槽702中，且定位销704与上半法兰3和下半法兰4合成的根部法兰之间存在间隔d。由于将定位用的凹槽从上半法兰3和下半法兰4处移至锁紧装置7的固定块701上，并通过凹槽702内的定位销704来实现法兰轴向定位，这样在合模时锁紧装置7同时起到法兰的轴向定位作用，在锁紧装置7处定位销704的受力变形可能性大大减小，使得轴向定位更加精准，并且定位销704与根部法兰之间的间隔d为粘结剂的添加提供了空间。

虽然本发明是通过上述实施例进行描述的，但本发明的保护范围并不能被限定在上述实施例中，而仅受权利要求的限定，本领域技术人员对上述实施例所做的等效修改、替换均不能被认为是离开本发明的保护范围。