一种分段式风电叶片的制作方法
【专利摘要】本实用新型专利公开了一种分段式风电叶片，该分段式叶片由两段或多段复合材料叶片段通过多个双头螺柱连接而成，连接螺栓组包括双头螺柱、预埋螺栓套和光套，在预埋光套的尾端预埋有可以取出的预制假体，采用双头螺柱和螺母连接螺栓套和光套实现叶片段的连接，螺栓套和光套交替排布减小假体对结构强度的影响。在模具上固定定位法兰，铺设外层纤维布，依次固定螺栓套、光套以及假体，放置复合材料和轻质材料楔形条，铺设内层纤维布，铺设真空辅材，完成各叶片段的吸注，取出所有假体，依次对中拧紧螺母，完成叶片段的装配。
【专利说明】
一种分段式风电叶片
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种分段式风电叶片，尤其涉及一种多段连接的风电叶片，属于风电叶片制造领域。
【背景技术】
[0002]大量化石能源的利用在推动技术发展的同时也增加地球生态环境的负担，大气污染威胁着人类的生命和健康，可再生能源逐渐成为优先选择的能源资源，将在各国能源结构中占据更加重要地位，风能作为一种可再生能源形式，具有开发成本较低，技术成熟，分布广泛等优点，成为近年来可再生能源发展的重点方向。为了充分利用风能资源，风力机也逐步走向大型化，其叶片长度也不断增加，而风资源丰富的地域往往是一些偏远山区，人迹罕至的荒漠地带，交通条件差，运输长叶片相当困难，而当叶片到达一定的长度后，这也是运输禁止的范围。由此可见，风力机大型化受到运输条件的制约。
[0003]当前，风电叶片普遍采用纤维增强聚合物基复合材料制造，而复合材料叶片生产过程对环境和工艺有苛刻的要求，很多风电场地处风沙严重或湿度、盐度很高的地方。这种环境下，风电叶片的生产质量难以有效保障，而超长叶片中使用的碳纤维，由于其对生产条件更为敏感，叶片质量更是难以控制。在风电场附近建设叶片生产基地也存在地域上的局限性，辐射范围有限，且会大幅增加叶片的综合成本。由此可见，当叶片长度到一定限度后，传统整体叶片在生产、运输及安装过程中均存在诸多难以克服的制约因素，因此，采用分段式叶片，在现有工厂生产，分段运输、现场组装是解决风电机组大型化的有效方法。
[0004]分段式叶片在吊装前需要对各部件进行装配，形成一个气动外形连续、结构完整、功能齐全的整体。现有的分段式叶片多采用T型螺栓来实现叶片结构的连接，这种方式需要对连接截面段复合材料结构进行打孔和定位操作，这对打孔精度和几何定位要求相当苛刻，定位上，容许的偏差很小，只有这样才能保障连接件的精确配合，在装配时，该方式还存在操作空间狭小的问题，对现场操作的工人技术和装备水平要求都很高。因此，分段式风电叶片本身的结构直接影响着其装配方法，同时，T型螺栓连接由于连接刚度低，连接效率低，不利于结构的可靠性，因此，有必要对现有的风力机分段式叶片的结构进行改进。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术的上述缺点和不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种连接效率高、气动损失小及操作简单的分段式风电叶片。
[0006]本实用新型为解决其技术问题所采取的技术方案是:
[0007]—种分段式风电叶片，包括至少两段叶片段，各叶片段之间使用连接螺栓组依次顺序连接成一个叶片整体，其特征在于，所述叶片段包括蒙皮主体、双头螺柱、螺栓套、光套、假体腔，双头螺柱安装在螺栓套和光套内，假体腔位于光套的展向端部，蒙皮主体在分段截面交替排布螺栓套和光套。
[0008]优选地，所述螺栓套预埋在蒙皮主体的连接端面，光套对应预埋在另一段蒙皮主体的连接端面，双头螺柱的一端与螺栓套连接，另一端通过光套与螺母连接。
[0009]优选地，所述假体腔是由预埋假体在叶片铺设完成切割取出后形成的一个腔体，假体腔与光套配套使用，沿叶片展向排布在光套的端部。
[0010]优选地，所述螺栓套和光套交替排布在叶片连接端面，在螺栓套和光套之间铺设有长楔形条。
[0011]优选地，所述螺栓套为带有内螺纹的空心圆柱状金属套，其螺纹部分与双头螺栓一端连接，光套为不带内螺纹的空心圆柱状金属套，其内径大于双头螺柱的外径。
[0012]优选地，各所述叶片段的蒙皮主体靠近连接部分其外表面具有一致的气体动力学外形。
[0013]同现有技术相比，本实用新型的分段式风电叶片具有以下显著的技术效果:
[0014]1、本实用新型的分段式风电叶片可实现风力机叶片的分段制造、分段运输以及现场装配，大大降低了运输和制造成本；
[0015]2、本实用新型的分段式风电叶片采用双头螺柱和螺母连接螺栓套和光套实现叶片段的连接，螺栓套和光套交替排布减小假体对结构强度的影响。
[0016]3、本实用新型的风力机分段式叶片采用预埋金属套的形式，这种连接形式的螺栓具有较低的载荷系数，有利于螺栓的连接强度和可靠性。
[0017]4、本实用新型的风力机分段式叶片采用预埋假体形成螺栓预紧和安装空间，可以减小其它方式形成安装空间对叶片复合材料结构层的损伤。
【附图说明】
[0018]图1.本实用新型的分段式风电叶片连接整体示意图；
[0019]图2.分段式风电叶片连接端面视图；
[0020]图3.分段式风电叶片连接处展向剖面图；
[0021]图4.分段式风电叶片内层铺设示意图；
[0022]图5.分段式风电叶片预埋假体示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0024]如图1-5所示，本实用新型的分段式风电叶片，包括至少两段叶片段1、ii，叶片段
1、?之间使用连接螺栓组依次顺序连接成一个叶片整体，叶片段1、?采用复合材料铺层制造，也可以部分采用金属材料制造，且由蒙皮主体1、双头螺柱2、螺栓套3、光套4、假体腔5组成。如图1-3所示，在蒙皮主体I的连接端面交替排布螺栓套3和光套4，假体腔5排布在光套4的端部，双头螺柱2的一端连接螺栓套3，另一端穿过对接叶片段的光套4，在假体腔5内与螺母连接。如图2所示，螺栓套3和光套4沿叶素方向交替排布，以此减小对叶片结构强度的影响。如图4所示，分段式风电叶片连接端内层铺设结构由螺栓套3、光套4、长楔形条7、预埋假体腔8和短楔形条9组成，在螺栓套3和光套4之间铺设有长楔形条7，在光套的末端铺有预埋假体8，预埋假体8的另一端是短楔形条9。如图5所示，预埋假体8的内螺纹11，利用双头螺柱2来固定预埋假体8和光套4。
[0025]优选地，叶片段1、ii的蒙皮主体I靠近连接部分其外表面具有一致的气体动力学外形，从而保证各叶片段连接后，风力机叶片整体具有良好的气体动力学特性。
[0026]分段式风电叶片制备时，按照以下步骤进行:
[0027](I)对各叶片段单独制造，首先在叶片模具中铺设外层玻璃钢纤维布；
[0028](2)在叶片模具分段截面端部固定定位法兰，采用定位螺栓间隔固定螺栓套；
[0029](3)在光套端部放置预埋假体，采用定位螺栓与预埋假体螺纹配合来固定光套，在预埋假体端部铺设短楔形条；
[0030](4)在光套与螺栓套之间铺设长楔形条；
[0031 ] (5)在光套、螺栓套、楔形条层上面铺设内层纤维布；
[0032](6)上述部件铺设完成后，采用真空吸注方法完成叶片段壳体结构制造，粘接吸力面和压力面以及剪切腹板形成完整地叶片段结构；
[0033](7)叶片段制备完成后将预埋假体切割取出，将相邻的叶片段采用双头螺柱连接成整体叶片。
[0034]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种分段式风电叶片，包括至少两段叶片段各叶片段之间使用连接螺栓组依次顺序连接成一个叶片整体，其特征在于， 所述叶片段包括蒙皮主体(I)、双头螺柱(2)、螺栓套(3)、光套(4)、假体腔(5)，双头螺柱(2)安装在螺栓套(3)和光套(4)内，假体腔(5)位于光套(4)的展向端部，蒙皮主体(I)在分段截面交替排布螺栓套(3)和光套(4)。2.根据权利要求1所述的分段式风电叶片，其特征在于，所述螺栓套(3)预埋在蒙皮主体(I)的连接端面，光套(4)对应预埋在另一段蒙皮主体(I)的连接端面，双头螺柱(2)的一端与螺栓套(3)连接，另一端通过光套(4)与螺母(10)连接。3.根据权利要求1所述的分段式风电叶片，其特征在于，所述假体腔(5)是由预埋假体(8)在叶片铺设完成切割取出后形成的一个腔体，假体腔(5)与光套(4)配套使用，沿叶片展向排布在光套(4)的端部。4.根据权利要求1所述的分段式风电叶片，其特征在于，所述螺栓套(3)和光套(4)交替排布在叶片连接端面，在螺栓套(3)和光套(4)之间铺设有长楔形条(7)。5.根据权利要求2所述的分段式风电叶片，其特征在于，所述螺栓套为带有内螺纹的空心圆柱状金属套，其螺纹部分与双头螺栓一端连接，光套为不带内螺纹的空心圆柱状金属套，其内径大于双头螺柱的外径。6.根据权利要求1所述的分段式风电叶片，其特征在于，各所述叶片段的蒙皮主体(I)靠近连接部分其外表面具有一致的气体动力学外形。
【文档编号】F03D1/06GK205423056SQ201520979471
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月1日
【发明人】秦志文, 周瑞涛, 杨科, 赵晓路, 徐建中
【申请人】中国科学院工程热物理研究所