叶根挡板以及风电叶片的制作方法

文档序号:13414785阅读:712来源:国知局
叶根挡板以及风电叶片的制作方法

本发明涉及风电叶片技术领域,具体而言,涉及一种叶根挡板以及风电叶片。



背景技术:

风机在运行过程中,叶片内残留的物品如若掉落砸到轮毂上,会导致轮毂发生损伤进而影响风机正常运作。为避免上述问题出现,现有的风电叶片通常会采用在叶根位置安装叶根挡板的设计,以将叶片型腔和轮毂隔开。另外,为保证叶片在静止维修过程中的维修安全,叶根挡板需要承受相应的外力载荷,因此需要保证叶根挡板在维修过程中不会出现开裂破损,而导致安全事故的发生。

承上,现有的叶根挡板与叶根之间通常采用手糊玻纤布的方式连接,叶根与叶根挡板的连接为刚性连接。如此一来,在风机运转过程中,叶根的变形会直接传递到叶根挡板,导致叶根挡板局部位置的应力水平过高,在疲劳载荷作用下产生结构破坏,进而影响风机的安全运行。

再者,叶根挡板与叶根之间还存在全部采用弹性胶连接的方案,该方案能够将叶根与叶根挡板之间的刚性连接变为柔性连接(弹性连接),从而达成减弱叶根变形对叶根挡板挤压的功效。然而,上述方案中的弹性胶用量巨大,大幅增加叶根挡板的成本。



技术实现要素:

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种能够实现与叶片本体的柔性连接的叶根挡板。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种安全性较高且成本较低的风电叶片。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

根据本发明的一个方面,提供一种叶根挡板,用于安装在风电叶片临近其叶根的型腔中。其中,所述叶根挡板包括挡板本体以及膨胀节。所述挡板本体的形状与所述风电叶片的安装位置对应,且尺寸小于所述风电叶片的安装位置的尺寸。所述膨胀节环绕设于所述挡板本体的外周,所述膨胀节具有连接于所述挡板本体的固定端和用于连接所述风电叶片内壁的连接端,所述膨胀节在其固定端与连接端之间的径向方向上具有至少一个膨胀单元。

根据本发明的其中一个实施方式,所述膨胀单元在径向方向上的截面呈圆弧形。

根据本发明的其中一个实施方式,所述膨胀单元在径向方向上的对应圆半径大于等于20mm。

根据本发明的其中一个实施方式,所述膨胀单元在径向方向上的截面呈u字形、c字形或ω字形。

根据本发明的其中一个实施方式,所述膨胀节具有多个所述膨胀单元,多个所述膨胀单元沿径向方向依次环绕设置。

根据本发明的其中一个实施方式,相邻两个所述膨胀单元在径向方向上的截面的开口方向相反。

根据本发明的另一个方面,提供一种风电叶片,其包括叶片本体以及叶根挡板,所述叶根挡板设于所述叶片本体的临近叶根的型腔中。其中,所述叶根挡板为上述实施方式所述的叶根挡板。

根据本发明的其中一个实施方式,所述叶片本体内壁设置所述叶根挡板的位置上沿周向间隔设有多个定位块,所述膨胀节的连接端连接在多个所述定位块上,且所述叶片本体内壁与膨胀节的连接端之间未设置所述定位块的位置设有粘结胶层。

根据本发明的其中一个实施方式,多个所述定位块沿所述叶片本体内壁的周向均匀分布。

根据本发明的其中一个实施方式,所述膨胀节与所述叶片本体之间连接有补强布,所述补强布一部分贴合于所述连接端的朝向所述叶片本体叶尖的内表面,另一部分贴合于所述叶片本体内壁。

由上述技术方案可知,本发明提出的叶根挡板以及风电叶片的优点和积极效果在于:

本发明提供的叶根挡板,利用在挡板本体外周设置膨胀节的设计,能够实现叶片本体与叶根挡板的柔性连接。叶根挡板安装于风电叶片时,能避免局部位置的应力水平过高的问题,提升风电叶片及其所安装的风机的安全性。另外,相比于全部采用弹性胶连接的现有方案,本申请粘接胶用量较小,进一步降低风电叶片的成本。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明,本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解,并非一定是按比例绘制。在附图中,同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中:

图1是根据一示例性实施方式示出的一种风电叶片的局部示意图;

图2是图1中a部分的放大示意图;

图3a至图3c分别是图1示出的风电叶片的弹性连接件结构示意图。

其中,附图标记说明如下:

100.叶片本体;

110.叶根;

111.叶根蒙皮;

120.型腔;

200.叶根挡板;

210.挡板本体;

220.膨胀节;

221.固定端;

222.连接端;

223.膨胀单元;

300.定位块;

400.补强布;

500.人孔盖板;

510.螺栓;

520.把手。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典形实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的说明及附图在本质上是作说明之用,而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中,参照附图进行,所述附图形成本发明的一部分,并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解,可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案,并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且,虽然本说明书中可使用术语“外周”、“端部”、“之间”、“侧”等来描述本发明的不同示例性特征和元件,但是这些术语用于本文中仅出于方便,例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

叶根挡板实施方式

在该示例性实施方式中,本发明提出的叶根挡板是以安装在风电机组的风电叶片为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是,为将该叶根挡板的设计应用于其他类形设备的叶片中,而对下述的具体实施方式做出多种改形、添加、替代、删除或其他变化,这些变化仍在本发明提出的叶根挡板的原理的范围内。

如图1所示,在本实施方式中,本发明提出的叶根挡板200是安装在风电叶片的叶片本体100的临近叶根110的型腔120中,例如可以将叶根挡板200距离叶根端面的轴向距离设计为200mm-1500mm之间。配合参阅图2,图2中代表性地示出了能够体现本发明原理的叶根挡板200的结构示意图,即图1中的a部分的放大示意图。以下结合上述附图,对本发明提出的叶根挡板200的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1和图2所示,在本实施方式中,本发明提出的叶根挡板200主要包括挡板本体210以及膨胀节220。具体而言,挡板本体210的形状与其安装位置所对应的风电叶片的叶片本体100的形状对应,且尺寸小于叶片本体100的上述安装位置的尺寸。膨胀节220环绕设置在挡板本体210的外周,且膨胀节220在自身径向方向上具有大致呈环形的固定端221和连接端222,固定端221连接于挡板本体100的周缘。其中,连接端222可用于连接风电叶片的叶片本体100的内壁。

在本实施方式中,叶片本体100的临近叶根110的部分的截面呈圆形,因而叶根挡板200的形状大致呈与叶片本体100的截面匹配的圆形,且挡板本体210的直径略小于其所连接的叶片本体100的安装位置的型腔120的内径。在其他实施方式中,当叶片本体100的设置叶根挡板200处的截面呈其他形状时,叶根挡板200的形状可相应调整为与上述截面对应的形状,且挡板本体210的尺寸略小于连接位置的型腔120的内径。据此,相比于现有方案中挡板直接连接叶片型腔120内壁的刚性连接方式,本发明能够避免叶片本体100因自身形变而对叶根挡板200产生挤压。

需说明的是,如图2所示,现有风电叶片实际为叶根蒙皮111(蒙皮)及其内部包裹的玻璃钢相组合的结构,为了便于描述,本说明书的示例性说明是以上述组合结构统称为叶片本体100进行描述的,则膨胀节220的连接端222在本实施方式中实际上是连接在叶根挡板200与叶根蒙皮111上,特此说明。在本发明的实际实施中,叶根蒙皮111可参考现有风电叶片的类似结构或材质,在此不予赘述。

如图2所示,在本实施方式中,膨胀节220在其固定端221与连接端222之间的径向方向上具有两个膨胀单元223。较佳地,膨胀单元223在径向方向上的截面优选为呈圆弧形。基于膨胀单元223的圆弧形设计,各膨胀单元223在径向方向上的对应圆半径优选为大于或等于20mm。在其他实施方式中,膨胀节223的膨胀单元223的数量可以为一个或两个以上,即膨胀节221应具有至少一个膨胀单元223,且各膨胀单元223是大致沿径向方向依次环绕设置。再者,膨胀单元223在径向方向上的截面还可呈u字形、c字形或ω字形,或呈多个上述形状的组合。膨胀节220的设计可根据对叶根挡板200的受力要求灵活调整,并不以本实施方式为限。

进一步地,在本实施方式中,如图2所示,相邻两个膨胀单元223在径向方向上的截面的开口方向优选为大致相反(开口方向具有倾斜角度)的设计,例如近似为波浪形或波纹结构。在其他实施方式中,相邻两个膨胀单元223在径向方向上的截面的开口方向亦可采用相同或具有倾斜角度的设计,并不以本实施方式为限。

配合参与图3a至图3c,其分别示例性地示出了膨胀节220在其他实施方式中的变形设计,且均以膨胀节220具有多个膨胀单元223为例。如图3a所示的叶根挡板200a,其膨胀节220a具有三个膨胀单元223a。如图3b所示的叶根挡板200b,其膨胀节220b具有两个膨胀单元223b,且该膨胀节220b的各膨胀单元223b的朝向实际上与本实施方式的膨胀节220的各膨胀单元223朝向相反。如图3c所示的叶根挡板200c,可知其膨胀节220c的各膨胀单元223c的另一种变形。

在此应注意,附图中示出而且在本说明书中描述的叶根挡板仅仅是能够采用本发明原理的许多种叶根挡板中的一个示例。应当清楚地理解,本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的叶根挡板的任何细节或叶根挡板的任何部件。

举例来说,如图1和图2所示,在本实施方式中,叶根挡板200上还装设有人孔盖板500。具体而言,叶根挡板200中部开设有人孔,且人孔盖板500可装卸地安装在叶根挡板200的人孔处,用于可启闭地封闭人孔。

进一步地,如图1和图2所示,在本实施方式中,人孔盖板500与叶根挡板200之间通过多个螺栓510实现可装卸地安装。并且,人孔盖板500上还设置有把手520,以便于人孔盖板500的启闭操作。在其他实施方式中,上述安装的方式亦可通过锁销、铆钉等其他固定件实现,并不以本实施方式为限。

风电叶片实施方式

参阅图1,图1中代表性地示出了能够体现本发明的原理的风电叶片的局部示意图。在该示例性实施方式中,本发明提出的风电叶片是以风电机组的叶片为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是,为将该风电叶片的设计应用于其他类形的设备的叶片中,而对下述的具体实施方式做出多种改形、添加、替代、删除或其他变化,这些变化仍在本发明提出的风电叶片的原理的范围内。

如图1所示,在本实施方式中,本发明提出的风电叶片主要包括叶片本体100、本发明提出的叶根挡板200、多个定位块300以及粘结胶层。配合参阅图2,叶根挡板200可参考上述关于叶根挡板实施方式的内容,在此不予赘述。以下结合上述附图,对本发明提出的风电叶片的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1和图2所示,在本实施方式中,叶根挡板200设于叶片本体100的临近叶根110的型腔中,例如可以将叶根挡板200距离叶根端面的轴向距离设计为200mm-1500mm之间。其中,叶根挡板200的结构可参考上述实施方式的描述,在此不予赘述。

如图2所示,在本实施方式中,叶片本体100内壁设置叶根挡板200的位置上沿周向间隔设有多个定位块300,膨胀节220的连接端222连接在多个定位块300上,且叶片本体100内壁与膨胀节220的连接端222之间未设置定位块300的位置设有粘结胶层。

具体而言,参考前述实施方式关于叶片本体100和叶根挡板200形状的描述,以定位块300的数量为四个为例,四个定位块300是在叶片本体100与叶根挡板200之间的圆形路径上均匀分布,即大致位于上述圆形路径的0°、90°、180°、270°的相对位置。据此,能够使定位块300连接叶片本体100与膨胀节220的连接端222的组合结构的受力更加均匀,避免应力不均而导致叶根挡板200损坏的问题产生。在其他实施方式中,定位块300的数量和分布方式亦可为间隔分布的一个、两个、三个或三个以上,并不以本实施方式为限。并且,多个定位块300的分布方式还可进一步优选为均匀分布。再者,当叶片本体100与叶根挡板200对应位置的截面为其他形状时,可根据结构不同位置的受力大小灵活调整定位块300的数量和分布位置,并不以本实施方式为限。

需说明的是,如图2所示,现有风电叶片实际为叶根蒙皮111及其内部包裹的玻璃钢相组合的结构,为了便于描述,本说明书的示例性说明是以上述组合结构统称为叶片本体100进行描述的,则定位块300在本实施方式中实际上是设置在叶根蒙皮111的内壁上,特此说明。

在此应注意,附图中示出而且在本说明书中描述的风电叶片仅仅是能够采用本发明原理的许多种风电叶片中的一个示例。应当清楚地理解,本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的风电叶片的任何细节或风电叶片的任何部件。

举例来说,如图2所示,在本实施方式中,膨胀节220与叶片本体100之间连接有补强布400,补强布400一部分贴合于连接端222的朝向叶片本体100叶尖的内表面,另一部分贴合于叶片本体100的内壁(即叶根蒙皮111的内壁)。

承上,结合上述关于叶根挡板以及风电叶片各组成部分的具体说明,以下对本发明提出的风电叶片的叶根挡板的安装工艺进行示例性说明。

定位块定位及粘接:根据所选风电叶片的型号以及叶根挡板距离叶根的长度要求,利用如钢板尺、记号笔等工具,在叶片蒙皮上标记定位出定位块的轴向位置。同时,可利用记号笔和卷尺等工具,标记定位出每个定位块在叶片蒙皮的基圆圆周上的弦向位置。在该区域打磨粗糙面,并粘接多个例如玻璃钢材质的定位块。

叶根挡板固定:在粘接区域刮涂粘接胶进行润湿,而后将叶根挡板(膨胀节的连接端)紧贴定位块放置,采用pvc块或者简易工装固定叶根挡板,确保叶根挡板各个方向的定位数据满足工艺要求。

叶根挡板粘接固定补强:叶根挡板固定后使用粘接胶进行缝隙填补,即在叶根挡板与叶根蒙皮内壁之间的未设置定位块的位置形成粘结胶层,此过程要求叶根挡板粘接面的粘接胶层的厚度控制在1-15mm为佳。另外,可对叶根挡板膨胀节的内外侧进行刮倒角处理,处理完毕后进行叶根挡板内侧手糊补强布处理。

人孔盖板安装:通过多个螺栓将叶根挡板与人孔盖板固定连接在一起。

至此,本发明提出的风电叶片的叶根挡板的安装大致完成。

综上所述,本发明提供的叶根挡板,利用在挡板本体外周设置膨胀节的设计,能够实现叶片本体与叶根挡板的柔性连接。叶根挡板安装于风电叶片时,能避免局部位置的应力水平过高的问题,提升风电叶片及其所安装的风机的安全性。另外,相比于全部采用弹性胶连接的现有方案,本申请粘接胶用量较小,进一步降低风电叶片的成本。

以上详细地描述和/或图示了本发明提出的叶根挡板以及风电叶片的示例性实施方式。但本发明的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式,相反,每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时,用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的叶根挡板以及风电叶片进行了描述,但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

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