专利名称：一种风电叶片的叶根结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风电叶片的叶根结构。
背景技术：
目前大型风力发电机叶片的根部连接方式多采用玻璃钢后打孔工艺，即在叶根玻璃钢厚度方向打孔然后组装金属螺栓套的方法实现叶片与轮毂的连接。这种连接方法由于破坏了叶根的玻璃纤维，会导致叶根强度降低，因此叶根需要大量的玻璃纤维，来保证叶根的结构安全。这不仅造成了叶片根部重量较重，叶片成本较高，同时，由于叶片成型后，叶根需要切割，也造成了极大的材料浪费。此外，后打孔设备价格昂贵，且占用较大的工厂面积， 造成叶片厂前期的投入大，社会资源浪费严重。玻璃钢不易回收，在叶片达到寿命时，玻璃钢的处理也是很大的环境问题。
发明内容
本发明的目的是研发一种新型风电叶片的叶根结构，保证叶片与轮毂连接安全， 同时减轻叶根的重量，降低叶根的成本，减少叶片的生产投资，减少叶片回收后对环境的破坏。为了实现上述目的，本发明提供一种风电叶片的叶根结构，该叶根连接结构包括螺栓套、叶根厚度方向的两层或两层以上的竹条、螺栓套与竹条之间的玻璃纤维和/或碳纤维增强材料、叶根内外表面的玻璃纤维蒙皮。优选地，所述螺栓套均勻的分布在叶根圆上，其端面有螺纹孔，便于与轮毂连接， 表面有“S”形的凹槽，在叶片制造过程中螺栓套的表面缠绕玻璃纤维纱，以增强其粘接强度。根据实际叶根的厚度，在叶片根部铺放两层或两层以上的竹条，靠近螺栓套的多根竹条通过斜切面来适合螺栓套的外形。在螺栓套与竹条之间填充玻璃纤维和/或碳纤维，增加了螺栓套与竹条之间的连接强度。同时，在叶根的内外表面铺放玻璃纤维蒙皮，可以保护叶根内的竹条不受环境的腐蚀、破坏。本发明采用高强度的竹基复合材料作为风电叶片叶根部分的主要材料，从而大幅减少了玻璃钢制品在重量、成本、环境污染方面所带来的影响。
通过下文中的参照附图所进行的描述部分，能够更好的理解所有上述特征，所述附图为图1为本发明中风电叶片的整体示意图，1为叶片的叶根部分；图2为图1中叶根部分的放大示意图，其中2为螺栓套，3为螺栓套端面的螺纹孔， 4为螺栓套与竹条之间的玻璃纤维和/或碳纤维增强材料，5为铺放在叶根厚度方向的两层或两层以上的竹条，6为叶根内外表面的玻璃纤维蒙皮；
图3为图2中A-A截面剖视图；图4为图3中螺栓套外表面B处的S形槽7的局部放大图；图5为螺栓套周围竹条的斜切面形状。
具体实施例方式为了解决玻璃钢叶根所带来的成本、资源、环境等方面的影响，我公司通过理论计算和实验，自主研发以竹材为主要材料、玻璃纤维和/或碳纤维为辅助材料、在叶根预埋锥状螺栓套的叶根连接方式，该方法既能达到结构安全的要求，同时使用竹材替代玻璃钢叶片根部的大量玻璃纤维，降低了叶片重量、减少了叶片制造成本，利于材料的回收再利用。 由于采用预埋螺栓套的方式替代后打孔工艺，也减少了叶片生产的设备投资和工厂投资。本发明提供了一种新型风电叶片的叶根结构的设计，图1是风电叶片的示意图， 其中ι为叶片的叶根部分。图2为叶根部分的放大图，螺栓套2均勻的分布在叶根1圆周上，螺栓套2的周围是叶根1厚度方向的两层或两层以上的竹条5，优选采用高强度的竹基复合材料。竹条5与螺栓套2之间填充玻璃纤维或碳纤维增强材料4。为了保护叶根内的竹条不受环境的腐蚀、破坏，在叶根的内外表面铺放玻璃纤维蒙皮6。螺栓套2的外形总体为锥形的，靠近叶根1的截面大，并且含有与轮毂连接的螺纹孔3，如图3所示。螺栓套2的外表面为S形槽7，如图4所示。同时，为了增加螺栓套2表面的粘接强度，通常在其表面缠绕玻璃纤维纱。在图5中，示例出了可用于本发明的竹条5的的斜切面8，通常将螺栓套2周围的竹条5加工成不同方式的斜切面8，通过多根竹条5的斜切面8的组合以适应螺栓套2的外形。在生产过程中，叶根铺层工艺如下1、在叶片生产模具中铺放叶根1外侧的玻璃纤维蒙皮6 ；2、在玻璃纤维蒙皮6的上方铺放一层或几层竹条5，带有斜切面8的多根竹条5铺放在相应的位置，预留出螺栓套2的空间；3、在竹条5的上方铺放玻璃纤维和/或碳纤维增强材料4 ；4、在螺栓套2的表面缠绕玻璃纤维纱，然后固定在叶根圆周上；5、在螺栓套2和竹条5的上方铺放玻璃纤维和/或碳纤维增强材料4 ；6、继续铺放一层或几层竹条5，带有斜切面8的多根竹条5铺放在相应的位置，多根竹条5的斜切面8与螺栓套2的外形相适应；7、铺放叶根部分1内侧的玻璃纤维蒙皮6 ；8、使用树脂将所有材料结合成为整体。
权利要求
1.一种风电叶片的叶根结构，其特征在于该叶根结构包括螺栓套O)、叶根厚度方向的两层或两层以上的竹条(5)、所述螺栓套( 与所述竹条( 之间的玻璃纤维和/或碳纤维增强材料G)、叶根内外表面的玻璃纤维蒙皮(6)。
2.根据权利要求1所述的叶根结构，其特征在于，所述竹条(5)为条状的高强度竹基复合材料。
3.根据权利要求1所述的叶根结构，其特征在于，所述螺栓套(2)为锥形，其外表面有 S形槽(7)，端面有螺纹孔(3)，所述螺栓套O)的外表面缠绕玻璃纤维纱。
4.根据权利要求1所述的叶根结构，其特征在于，所述螺栓套(2)周围的所述竹条(5) 通过不同的斜切面(8)来适应所述螺栓套O)的外形。
5.根据权利要求1所述的叶根结构，其特征在于，所述叶根连接结构中的所述竹条 (5)、所述玻璃纤维和/或碳纤维增强材料(4)和所述螺栓套( 之间具有用于将它们粘接成为整体的树脂。
6.一种风电叶片的叶根的制造方法，包括a)在叶片生产模具中铺放叶根外侧的玻璃纤维蒙皮；b)在玻璃纤维蒙皮的上方铺放一层或多层竹条，并预留出螺栓套的空间；c)在竹条的上方铺放玻璃纤维和/或碳纤维增强材料；d)在螺栓套固定在叶根圆周上；e)在螺栓套和竹条的上方铺放玻璃纤维和/或碳纤维增强材料；f)继续铺放一层或多层竹条，竹条的斜切面与螺栓套的外形相适应；g)铺放叶根部分内侧的玻璃纤维蒙皮。
全文摘要
本发明提供了一种风电叶片的叶根结构，该叶根结构包括螺栓套、叶根厚度方向的两层或两层以上的竹条、所述螺栓套与所述竹条之间的玻璃纤维和/或碳纤维增强材料、叶根内外表面的玻璃纤维蒙皮。通过该叶根结构，保证了叶片与轮毂连接安全，同时减轻了叶根的重量，降低了叶根的成本和叶片的生产投资，减少了叶片回收后对环境的破坏。本发明同时提供了一种风电叶片的叶根的制造方法。
文档编号F03D11/00GK102400859SQ201110230450
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者刘军华, 尼克巴洛, 张旺, 杜瑛卓, 霍唐军 申请人:北京可汗之风科技有限公司