专利名称：一种分段式风轮叶片及其连接机构以及安装方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电设备的风机叶片，特别是涉及一种分段式风轮叶片及其连接机构以及安装方法。
背景技术：
在当今世界面临日益突出的能源、气候和环境问题的情况下，风能这种优质的可再生能源备受关注。风轮叶片作为风电系统的重要部件，逐步向着大型化方向发展。目前， Vestas正在研发的V164-7. OMW海上风机的叶片长度为80m，国电联合动力制造的6. OMW海上风电机组的叶片长度为66. 5m。然而由于风场分布广泛、地处偏远，大型风机叶片的交通运输难度很大、成本极高，在风场附近建造简易厂房制造叶片的解决方案又不易实现，这些制约因素成为大型叶片技术发展的障碍。在这种情况下，大型风机叶片采用分段制造、运输和现场安装成为解决上述问题的有效途径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种分段式风轮叶片的连接机构，使其结构简单，操作简便，便于现场安装。为解决上述技术问题，本发明一种分段式风轮叶片的连接机构，其为一个连接工装或由多个连接工装拼接而成，所述的连接工装设有一个以上螺母容置凹槽或通孔，并在每个螺母容置凹槽或通孔两侧对称设有一对螺孔。作为本发明的一种改进，所述的连接机构是由多个“口 ”字形连接工装拼接而成， 所述的“口”字形连接工装中部设有一个螺母容置通孔。所述的连接机构是由多个“曰”字形连接工装拼接而成，所述的“曰”字形连接工装中部设有两个螺母容置通孔。所述的连接机构是一个外形轮廓与叶片连接处的翼型一致的一体式连接工装，所述的一体式连接工装中部设有多个螺母容置通孔。本发明还提供了上述分段式风轮叶片，使其包括至少两段叶片部，从而便于制造和运输，克服现有的风机叶片的不足。为解决上述技术问题，本发明一种分段式风轮叶片，包括至少两段叶片部以及上述的连接机构，其中，相邻叶片部通过螺栓以及所述的连接机构连接为一体。作为进一步改进，所述的叶片部的连接端预埋多个螺栓套，所述的螺栓一端与螺栓套螺接，另一端穿过连接工装的螺孔并通过螺母固定。所述的螺母与连接工装之间设有防松垫片。所述的叶片部在靠近连接端处铺设有纤维加强层，该纤维加强层以叶片部的大梁和芯材为中心面对称层叠铺设玻璃纤维织物，厚度自连接远端至近端平缓递增，在最近端
处等厚。所述的连接工装及叶片部连接端的外表面还安装固定有玻璃钢蒙皮，并在玻璃钢蒙皮与连接工装之间放置PVC内衬。此外，本发明又提供了一种上述分段式风轮叶片的安装方法，包括以下步骤将螺栓一端旋入叶片部的预埋螺栓套中；使用带有水平导轨的叶片定位工装或使用吊装的方法对相邻的叶片部进行定位；将螺栓另一端插入连接机构的连接工装螺孔中，并使用螺母紧固。采用这样的设计后，本发明采用至少两段叶片部的风轮叶片结构形式，并提供了一套简单有效的分段叶片装配连接机构，具有结构稳定、安装简单等特点，可实现大型风轮叶片结构简单、分段制造、现场安装的目标。
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图I是本发明一种分段式风轮叶片的结构示意图。图2是本发明一种分段式风轮叶片的叶片部结构示意图。图3是本发明连接机构的“口”字形连接工装结构示意图。图4是图3所示连接工装所组成的连接机构与叶片部的连接示意图。图5是本发明连接机构的“曰”字形连接工装结构示意图。图6是图5所示连接工装所组成的连接机构与叶片部的连接示意图。图7是本发明连接机构的一体式连接工装结构示意图。图8是图7所示连接机构与叶片部连接的结构示意图。
具体实施例方式请参阅图I所示，本发明分段式风轮叶片包括至少两段叶片部1、2以及本发明的连接机构3，其中，相邻叶片部1、2通过螺栓6以及连接机构3连接为一体。具体来说，请配合参阅图2所示，叶片部I、2使用分段式模具或一体式模具进行制造，以保证连接后叶片的整体气动外形。叶片部1、2的连接端预埋有多个螺栓套5，为了保证预埋螺栓套5的连接强度，两个叶片部1、2的连接区域必须具有足够的强度、刚度，因此叶片部1、2在靠近连接端处还叠层铺设有纤维加强层4。预埋螺栓套5以及铺设纤维铺加强层4的过程如下将玻璃纤维织物41、42按照设计要求进行叠层铺设，然后进行大梁的安装和芯材铺设，然后以大梁和芯材为中心面对称铺设玻璃纤维织物，纤维层厚度自连接远端至近端平缓递增，连接区域根部(即连接端处)的纤维层为等厚层。然后使用定位工装将所有需要预埋的螺栓套5预埋固定在纤维层的相应位置，并在螺栓套5的空隙处填充用PVC或Balsa木等夹芯材料制成的楔形条。螺栓套5的预埋位置根据使用的连接工装3的具体形式而定，可以是均匀等距分布，也可以是均匀非等距分布。具体位置如图5、6所示。最后，经过合理的真空灌注工艺即可制造出预埋有螺栓套的分段叶片壳体。分段叶片壳体经历安装抗剪腹板、合模、固化、脱模等工艺后即可得到分段式风轮叶片部。本发明连接机构3是一个连接工装或由多个连接工装拼接而成，连接工装设有一个以上螺母容置凹槽或通孔，并在每个螺母容置凹槽或通孔两侧对称设有一对螺孔。
叶片部1、2通过螺栓6与连接机构3连接螺栓6的一端旋入叶片部1、2连接端预埋的螺栓套5内；另一端穿过工装的螺孔，并通过六角螺母7进行紧固，并可在螺母7与连接工装之间放置防松垫片8，六角螺母通过中空式液压扳手进行紧固。请配合参阅图3所示，本发明连接机构3可采用多个“ 口 ”字形连接工装31拼接而成，“口”字形连接工装31的中部设有一个螺母容置通孔，螺母容置通孔两侧对称设置一对螺孔，可实现一组螺栓的连接，多个“口”字形连接工装31组合使用以连接分段叶片部。请配合参阅图4所示，连接分段叶片时，先将螺栓6的一端旋入叶片部I或2的预埋螺栓套5中，再将螺栓6的另外一端插入“口”字形连接工装31的螺孔，然后使用六角螺母7和防松垫片8对螺栓6进行连接紧固。使用多个这样的“口”字形连接工装31，通过螺栓连接的方式即可实现分段叶片的连接。请配合参阅图5所示，本发明连接机构3也可采用多个“曰”字形连接工装32拼接而成，“曰”字形连接工装32的中部设有两个螺母容置通孔，每个螺母容置通孔两侧均对称设有一对螺孔，可实现两组螺栓的连接，多个“曰”字形连接工装32组合使用以连接分段叶片部。请配合参阅图6所示，连接分段叶片时，先将螺栓6的一端旋入叶片部I或2的预埋螺栓套5中，再将螺栓6的另外一端插入“曰”字形连接工装32的螺孔，然后使用六角螺母7和防松垫片8对螺栓6进行连接紧固。使用多个这样的“曰”字形连接工装32，通过螺栓连接的方式即可实现分段叶片的连接。请配合参阅图7所示，本发明的连接机构3还可采用一体式连接工装33，其外型轮廓与叶片连接处的翼型大体一致，一体式连接工装33上设有多个螺母容置通孔，每个螺母容置通孔两侧对称设有一对螺孔，以适应不同的现场安装需求。为避免应力集中，连接工装在靠近叶片后缘处的部位采用圆弧形状。请配合参阅图8所示，连接分段叶片时，先将螺栓6的一端旋入叶片部I或2的预埋螺栓套5中，再将螺栓6的另外一端插入一体式连接工装33的螺孔，然后使用六角螺母 7和防松垫片8对螺栓6进行连接紧固。使用一个这样的一体式连接工装33，通过螺栓连接的方式即可实现分段叶片的连接。本发明在风场现场安装时，首先将螺栓旋入分段叶片部的预埋螺栓套中，然后使用带有水平导轨的叶片定位工装或使用吊装的方法对相邻的叶片部进行定位。然后将螺栓插入连接工装的相应位置，然后使用中空式液压扳手旋紧六角螺母即可实现分段叶片的连接，本发明的三种连接工装均具有安装方便、结构可靠的优点。为了保证叶片气动外形的完整性，分段叶片通过连接工装连接完成后，在连接段 (即连接工装3以及叶片部靠近连接端处)的外表面安装固定预先制造好的玻璃钢蒙皮。 该玻璃钢蒙皮采用真空灌注的方法在叶片模具上进行制造，通过螺钉或粘接的方式固定在两个叶片部的连接端上，玻璃钢蒙皮可以完好的覆盖叶片的分段区域，可以保证叶片气动外形的完整性。为防止玻璃钢蒙皮在外力的作用下发生塌陷，在玻璃蒙皮与连接工装之间放置预先切割好的PVC材料作为内衬。玻璃钢蒙皮的固定可以使用螺钉进行固定或者使用胶黏剂进行粘接固定。完成固定后，对玻璃钢蒙皮的边角进行简单打磨，使气动外形平滑过度。最后通过辊涂或者喷涂的方式在玻璃钢蒙皮外表面涂漆。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种分段式风轮叶片的连接机构，其特征在于其为一个连接工装或由多个连接工装拼接而成，所述的连接工装设有一个以上螺母容置凹槽或通孔，并在每个螺母容置凹槽或通孔两侧对称设有一对螺孔。
2.根据权利要求I所述的一种分段式风轮叶片的连接机构，其特征在于所述的连接机构是由多个“ 口 ”字形连接工装拼接而成，所述的“ 口 ”字形连接工装中部设有一个螺母容置通孔。
3.根据权利要求I所述的一种分段式风轮叶片的连接机构，其特征在于所述的连接机构是由多个“曰”字形连接工装拼接而成，所述的“曰”字形连接工装中部设有两个螺母容置通孔。
4.根据权利要求I所述的一种分段式风轮叶片的连接机构，其特征在于所述的连接机构是一个外形轮廓与叶片连接处的翼型一致的一体式连接工装，所述的一体式连接工装中部设有多个螺母容置通孔。
5.一种分段式风轮叶片，其特征在于包括至少两段叶片部以及权利要求1-4中任一项所述的连接机构，其中，相邻叶片部通过螺栓以及所述的连接机构连接为一体。
6.根据权利要求5所述的一种分段式风轮叶片，其特征在于所述的叶片部的连接端预埋多个螺栓套，所述的螺栓一端与螺栓套螺接，另一端穿过连接工装的螺孔并通过螺母固定。
7.根据权利要求6所述的一种分段式风轮叶片，其特征在于所述的螺母与连接工装之间设有防松垫片。
8.根据权利要求5所述的一种分段式风轮叶片，其特征在于所述的叶片部在靠近连接端处铺设有纤维加强层，该纤维加强层以叶片部的大梁和芯材为中心面对称层叠铺设玻璃纤维织物，厚度自连接远端至近端平缓递增，在最近端处等厚。
9.根据权利要求5所述的一种分段式风轮叶片，其特征在于所述的连接工装及叶片部连接端的外表面还安装固定有玻璃钢蒙皮，并在玻璃钢蒙皮与连接工装之间放置PVC内衬。
10.一种权利要求6-9中任一项所述的分段式风轮叶片的安装方法，其特征在于包括以下步骤将螺栓一端旋入叶片部的预埋螺栓套中；使用带有水平导轨的叶片定位工装或使用吊装的方法对相邻的叶片部进行定位；将螺栓另一端插入连接机构的连接工装螺孔中，并使用螺母紧固。
全文摘要
本发明是有关于一种分段式风轮叶片及其连接机构以及安装方法，该连接机构为一个连接工装或由多个连接工装拼接而成，连接工装设有一个以上螺母容置凹槽或通孔，并在每个螺母容置凹槽或通孔两侧对称设有一对螺孔。该风轮叶片包括至少两段叶片部以及上述连接机构，相邻叶片部通过螺栓以及连接机构连接为一体。该安装方法包括将螺栓一端旋入叶片部的预埋螺栓套中；使用带有水平导轨的叶片定位工装或使用吊装的方法对相邻的叶片部进行定位；将螺栓另一端插入连接机构的连接工装螺孔中，并使用螺母紧固。本发明具有结构稳定、安装简单等特点，可实现大型风轮叶片结构简单、分段制造、现场安装的目标。
文档编号F03D11/00GK102606419SQ20121011101
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者代海涛, 刘丹, 白宏伟, 秦明, 罗晓军, 马丽红 申请人:国电联合动力技术有限公司